“PROYECTO DE NORMAS DE DISEÑO DE INSTALACIONES

INTERIORES PARA LA CIUDAD DE SALTILLO, COAHUILA,

MÉXICO”

YAMIL MELO VISAIRO

TESIS

Presentada como requisito parcial para obtener el Grado de

Maestro en Ciencias en

GESTIÓN INTEGRAL DEL AGUA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA

60

U. A. de C.

FACULTAD DE INGENIERÍA

Saltillo, Coah. junio de 2005

ÍNDICE

CAPÍTULO PÁGINA

Resumen ………………………………………………………….………....1

I Introducción ………………………………………………………....3

II Breves Antecedentes Generales ………………………………….5

2.1 Ubicación Geográfica ……………………………….6

2.2 Clima ………………………………………………....7

2.3 Orografía …………………………………………..…8

2.4 Población ………………………………………..…...9

2.5 Situación Actual y Hábitos de Consumo ………..10

III Planteamiento de la Investigación …………………………….…13

3.1 Objetivo ………………………….……………….….13

3.2 Justificación ………………..…….……………..…..14

3.3 Marco Teórico ………..………….…………..……..14

3.4 Fundamentos Teóricos ……..…….…………..…...19

IV Diseño de la Investigación ………………………..………………60

4.1 Planteamiento del Problema ….…………..……….60

4.2 Interrogante General de la Investigación …...……60

4.3 Desarrollo de la Investigación …………..………...60

4.4 Aforo ………………………………..………………..71

V Resultados ………………………………….………………………73

5.1 Comparativo de Cálculos y Aforos ……….………73

5.2 Otras Consideraciones …………….………………76

61

VI Conclusiones ……………………………………….………………78

6.1 Interrogante General de la Investigación ………...78

6.2 Propuesta …………………………..………………..78

6.3 Objetivo ………………….………………...……...…79

6.4 Justificación …………………...…………………….79

VII Discusión ……………………………...…………………………….83

VIII Propuesta y Recomendaciones …………………………..……...90

Bibliografía ……………………………….……………………...….98

Currículum Vitae ………………….…….…………………….…...101

Anexos …………………………………….…………………..……102

62

RESUMEN

Universidad Autónoma de CoahuilaFacultad de IngenieríaMaestría en Gestión Integral del AguaNombre Melo Visairo YamilTitulo PROYECTO DE NORMAS DE DISEÑO DE INSTALACIONES INTERIORES PARA LA CIUDAD DE SALTILLO, COAH. MÉXICO.Palabras clave: Instalaciones Interiores, Normas y MétodosAsesor Principal: Dr. Manuel Gerardo García Cardona

En esta investigación se presenta un proyecto de Norma para el diseño de Instalaciones Interiores en edificaciones, derivada del Estudio de Diferentes Normas de Diseño y Métodos para Instalaciones Interiores, aplicadas en países de América Latina incluido México y España, consideradas ellas por su similitud en cuanto a usos y costumbres sobre el recurso agua.La información de la investigación, se basó también en la utilización de dos métodos de diseño; uno propuesto y difundido extensamente en el mundo desarrollado por Hunter, que considera como gastos de diseño las Unidades de Consumo que utiliza cada mueble sanitario, otro método, derivado del anterior y propuesto en su obra por el Ingeniero Rafael Pérez Carmona, en el que la diferencia estriba en que éste considera un coeficiente de simultaneidad en la operación de los muebles que componen el sistema que se analiza, y adicionalmente se propuso uno mas, basado en la experiencia del sustentante en el que se tomaron los gastos directos que cada mueble sanitario requiere y no las unidades de consumo, utilizándose los gráficos de Hunter para el cálculo de diámetros y pérdidas por fricción y accesorios y los coeficientes de simultaneidad propuestos por Pérez Carmona.Se asienta también que estos métodos fueron revisados utilizando la fórmula de Manning a fin de verificar cada uno de los métodos propuestos y también, se propuso un sistema hidráulico típico de nuestro medio, el cual fue construido en una casa habitación y del que se obtuvieron mediciones de los gastos brindados por cada mueble y se compararon estos gastos con los seis cálculos efectuados, obteniéndose así, una información precisa que sirvió para tomar una decisión sobre la mejor opción de diseño de las instalaciones interiores a efecto de ser presentada como una propuesta para la realización de una norma sobre el particular.Derivado del estudio de las diferentes Normas y de los resultados obtenidos en cálculo y de los aforos, se estableció una propuesta de Norma para el Diseño de Instalaciones Interiores para las viviendas de la ciudad de Saltillo, Coahuila, la cual toma en consideración la limitante del recurso agua así como también la forma en que son abastecidas las viviendas y el tipo de suministro a los muebles sanitarios que es típico en nuestra localidad.

63

Esta propuesta presentada, no pudo ser confrontada con las normas estudiadas, puesto que a excepción de la Normativa Española, que establece parámetros de diseño precisos para sistemas trabajando a presión y no por gravedad, las demás normas no contemplan en absoluto ningún parámetro de diseño, por lo cual, la propuesta fue obtenida directamente de los estudios de los diferentes métodos utilizados y de la experiencia personal del sustentante sobre el tema.

64

I INTRODUCCIÓN

En el presente capítulo, se hace una breve descripción del contenido de cada

uno de los capítulos que forman esta tesis.

Capítulo II Trata de los más breves antecedentes relacionados con las

instalaciones interiores en edificaciones, conteniendo datos históricos desde la

fundación de Saltillo, su ubicación geográfica, datos climáticos, orografía, datos

poblacionales y la situación actual y hábitos de consumo de la población.

Capítulo III Trata sobre el planteamiento de la investigación, así como el marco

teórico y los fundamentos teóricos sobre los que se cimientan el diseño de

instalaciones interiores en diversos países, incluido el nuestro. Se incluye también el

objetivo, justificación y la literatura consultada.

Capítulo IV Diseño de la investigación, inicia desde el planteamiento del problema,

interrogante general de la investigación y el desarrollo de la misma, a través del

diseño de una red doméstica típica de nuestro medio, realizado el cálculo con los

métodos de Hunter, Pérez Carmona y el propuesto por esta investigación, se incluye

también una comparativa del cálculo utilizando la fórmula de Manning.

Capítulo V Resultados de la investigación, se presenta una comparativa de los

cálculos efectuados por los métodos propuestos, mismos que se correlacionan con

los aforos realizados al sistema construido y además, se incluye una consideración

extra sobre la dotación de agua por persona y por día que se debe normar en Saltillo,

Coah..

Capítulo VI Conclusiones, este apartado presenta en forma resumida las

conclusiones obtenidas, dando respuesta a la interrogante de la investigación, a la

propuesta presentada, al objetivo de la misma y a la justificación de la investigación,

65

con un breve resumen sobre el impacto del ahorro del agua y los costos que se

generan.

Capítulo VII Discusión, se presenta un análisis sobre los métodos y normativas

estudiadas, así como su grado de utilización o no en la presente investigación.

Capítulo VIII Propuesta, este apartado contiene las recomendaciones sobre los

parámetros de diseño que se requiere en nuestra ciudad, así como algunas

consideraciones sobre la calidad de materiales, pruebas del sistema, la forma en que

el diseño debe realizarse y además, algunos aspectos constructivos y normativos

propios de la autoridad competente, que a juicio del sustentante deben incluirse en la

reglamentación respectiva.

66

II BREVES ANTECEDENTES GENERALES

De acuerdo a los documentos existentes en el Archivo Municipal de Saltillo,

(de aquí en adelante AMS-1975), la ciudad fue fundada en el año 1577 por tropas

españolas comandadas por el capitán Alberto del Canto, dándosele el nombre de

Villa de San Esteban de la Nueva Tlaxcala; posteriormente se trajeron a indígenas de

Tlaxcala para poblar esta región de México debido a que las tribus asentadas en el

valle, denominados Guachichiles y también llamados Chichimecas eran muy

belicosos y por lo mismo no fueron fácilmente conquistados; la fundación de Saltillo

obedeció precisamente a que el valle estaba abastecido por infinidad de manantiales,

mismos que fueron utilizados para riego de parcelas y para uso doméstico durante

un poco mas de 300 años, lo que provocó que en poco tiempo el valle fuera

próspero.

En 1898 se celebra el contrato para la instalación de las tuberías de Agua y Drenaje

de la ciudad, siendo terminadas en 1903 y que abarcó solamente la parte céntrica de

la ciudad, naciendo a la par las instalaciones interiores de las edificaciones; para esta

fecha el agua del manantial “Ojo de Agua” utilizado para abastecimiento era ya

considerado insuficiente para dotar a toda la población del suministro de agua.

En 1906 debido al desperdicio del agua que la población realizaba, se obligó al

municipio a instalar medidores para controlar el consumo. En 1926 debido al

incremento de la población, el Sr. José de León obtuvo una concesión para extender

la red de abastecimiento, la cual pasó a ser propiedad de la ciudad en 1951.

Para 1947 los servicios eran pésimos, ello debido a la antigüedad del sistema y al

tipo de materiales empleados. Para finales del período de Gral. Fenecio López

Padilla se empezaron a eliminar las cañerías de 1903 y se instalaron colectores y

una nueva red de mayor capacidad, así como también se perforaron varios pozos

profundos para incrementar el caudal de abastecimiento a la población.

En 1963 y debido a la demanda existente, se decide perforar en la zona de Loma

Alta nuevos pozos habiéndose obtenido un buen caudal, por lo cual se construyeron

las líneas de alimentación necesarias para su conducción en los sectores no

67

abastecidos. Durante estos 72 años al igual que hoy, la solución que se ha venido

aplicando, es la de buscar nuevas fuentes de abastecimiento para hacer frente a la

demanda de la población, ya que al carecerse de ríos, presas o lagunas, la búsqueda

se enfoca directamente hacia el agua subterránea.

2.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA

El Estado de Coahuila colinda al norte con los Estados Unidos de América, al

oriente con el Estado de Nuevo León, al poniente con los Estados de Durango y

Chihuahua y al sur con los Estados de Durango, Zacatecas y San Luís Potosí. La

ciudad de Saltillo se encuentra en una localización entre los 2432’13” y 2619’26” de

latitud norte y 10012’12” y 10240’24” de longitud oeste, estando a una altura media

de 1,460 metros sobre el nivel medio del mar. (Suárez S. 1994)

Fig. 1 Ubicación geográfica de Saltillo

Estados Unidos de América

Saltillo

Coahuila

68

en la República Mexicana

2.2 CLIMA

Al sur del municipio se registran subtipos de climas secos semicálidos; al

suroeste subtipos semisecos templados y grupos de climas secos y semifríos, en la

parte sureste y noreste; la temperatura promedio anual es de los 20 a los 8.1 C, con

temperaturas extremas de 38 y -5° C en verano e invierno respectivamente; la

precipitación promedio anual en el sur del municipio es de 300 a 400 mm; al centro

tiene un rango de 400 a 500 mm y al norte de 300 a 400; con un régimen de lluvias

en los meses de Abril, Mayo, Junio, Julio, Agosto, Septiembre, Octubre y escasas en

Noviembre, Diciembre, Enero, Febrero y Marzo; los vientos prevalecientes tienen una

dirección noreste con velocidades medias de 22.5 Km/hr; la frecuencia anual de

heladas es de 20 a 40 días en la parte norte-noreste y suroeste; en la parte sureste,

noroeste, suroeste, sureste, noreste y este de 40 y 60 días, y granizadas de 0 a 1

días en el norte, noreste y suroeste, y en la parte sureste 1 a 2 días. (Comisión

Nacional del Agua, de aquí en adelante CNA-1984)

69

Fig. 2 Distribución de climas en el Municipio de Saltillo

2.3 OROGRAFÍA

El valle de Saltillo se encuentra rodeado en su mayor parte por un nudo

montañoso que se desprende de la Sierra Madre Oriental; algunas de las sierras

principales son, Playa Madero, la Sierra El Laurel, la Sierra Zapalinamé y la Sierra

Hermosa, donde se pueden encontrar picos de hasta 3,140 metros sobre el nivel

medio del mar, lo cual le otorga características especiales en cuanto al tipo de

vegetación y clima; esta situación hace que el valle cuente con pendiente

predominantes hacia el norte, y cuando existen precipitaciones (normalmente de

corta duración y copiosas), propicie que el agua de escorrentía sea enviada con

excesiva velocidad fuera del área urbana, no permitiendo que existan infiltraciones

que pudieran alimentar los acuíferos dentro de la zona del valle. (CNA-1984)

70

Fig. 3 Orografía del Municipio de Saltillo

2.4 POBLACIÓN

De acuerdo a los censos realizados por el Instituto Nacional de Estadística y

Geografía (INEGI 2000), la ciudad ha sufrido a partir de los ochentas un crecimiento

exponencial, siendo la tasa de la ciudad de Saltillo mayor a la del resto del estado,

ésta es de 2.22 % en la ciudad y de 1.5 % en el resto del estado. El gráfico siguiente

muestra el crecimiento de la población, en el cual se puede observar el que ha tenido

la ciudad a partir de 1980, ello es debido a que a partir de ese año, se han instalado

diversas maquiladoras y fábricas de la industria automotriz. Este crecimiento ha

repercutido también en la demanda de viviendas y por lo mismo, en la demanda de

agua.

Por otra parte, se asienta que debido a la inmigración de trabajadores hacia la ciudad

de Saltillo, los usos y costumbres de la población han sufrido algunas

transformaciones al inicio de la inmigración, pero se ha observado también que,

después de un cierto tiempo, los llegados a la ciudad se adaptan a los usos y

costumbres de la población nativa.

71

Fig. 4 Crecimiento Poblacional de la Ciudad de Saltillo, Coah.

2.5 SITUACIÓN ACTUAL Y HÁBITOS DE CONSUMO

La ciudad de Saltillo, capital del Estado de Coahuila de Zaragoza, cuenta con

una población de 578,046 habitantes, distribuidos en 520 colonias, de las cuales el

90 % cuentan con los servicios de drenaje y agua potable (Aguas de Saltillo,

información directa del Ing. Francisco Redondo Castro, Gerente de Planeación de

aquí en adelante AGSAL-2004), estando preparadas estas edificaciones con redes

interiores de distribución, las cuales en su mayoría son abastecidas por medio de

tinacos colocados en las partes superiores de sus viviendas. Estas redes de agua

potable interiores sobre todo en las zonas que circundan la ciudad y en especial las

colonias con asentamientos irregulares, han sido construidas sin que mediara algún

tipo de cálculo, mas bien obedecen a lo que los ocupantes creen necesario instalar

para hacer funcionar sus aparatos sanitarios y también en muchos de los casos, a

los recursos de que dispongan para tal efecto; se indica además, que a la fecha no

existe ningún procedimiento oficial que les norme los diámetros mínimos a

considerar, así como las condiciones que se deben de cumplir para que sus sistemas

operen satisfactoriamente.

Se asienta también que, las edificaciones del área urbana que forman la ciudad de

Saltillo, han sido construidas utilizando procedimientos y métodos de acuerdo al

conocimiento y criterio del proyectista, sin que la normatividad existente pueda

realizar alguna observación al respecto, ya que como se indicó anteriormente, no

existe y por lo mismo, las instalaciones así proyectadas pueden estar

sobredimensionadas o subdimensionadas.

La ciudad de Saltillo, actualmente es abastecida por 62 pozos profundos (el total que

existe para operar es de 110 pozos), los cuales suministran a la población un caudal

de 1,400 lts/seg; considerando la población de 578,046 habitantes, nos arroja que la

dotación por habitante y por día es de 209.26 litros en promedio. El servicio que

proporciona la red es por tandeo, aunque a la fecha existe una zona de la ciudad

donde el suministro es diario pero no continuo y en el resto de la ciudad es terciado.

(AGSAL)

72

Según estudio realizados en la ciudad (AGSAL), el máximo consumo de agua se

localiza en la utilización del sanitario, el cual llega a consumir el 40 % de la dotación

total, ya que a pesar de que actualmente se encuentran en el mercado sanitarios que

operan con un tanque bajo de capacidad de 6 litros, también es cierto que las

edificaciones antiguas con tal de conservar al inmueble en condiciones originales, se

sigue en muchos de ellos utilizándose sanitarios de una capacidad de 12 a 19 litros.

Otros lugares de las viviendas que absorben bastante de la dotación suministrada es

en el baño diario y el lavado de ropa, ya que en la ciudad se utiliza en viviendas de

nivel medio y superior lavadoras eléctricas, que aunque es una ayuda para el ama de

casa, es también cierto que utiliza mas agua que cuando el lavado se realiza a mano.

Es conveniente asentar también que en verano, debido a las altas temperaturas

predominantes, la utilización de agua es máxima, sin embargo y también debido a la

falta de lluvias, los niveles de los acuíferos sufren severos decaimientos, mismos que

a la fecha no se han podido recuperar y se llega al grado del desabasto de agua a la

población.

La siguiente tabla proporciona la distribución media del agua en los hogares de la

ciudad de Saltillo. (AGSAL)

Tab. 1 Distribución de agua por servicios en las viviendas

De la ciudad de Saltillo

Sanitario 40 %

Regadera 30 %

Lavado de ropa 15 %

Cocina 6 %

Preparación de alimentos 5 %

Varios 4 %

73

Actualmente, la Dirección de Desarrollo Urbano, dependiente del Ayuntamiento de

Saltillo, Coah., es la instancia encargada de revisar, autorizar y otorgar el permiso

correspondiente a la construcción de edificaciones; su marco normativo es el

Reglamento de Construcción para el Estado de Coahuila y la Ley para los Servicios

de Agua Potable, Drenaje y Alcantarillado en los Municipios del Estado de Coahuila,

documentos que serán analizados en capítulos posteriores.

74

III PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

Dentro del área urbana de la ciudad de Saltillo, se han realizado

construcciones que si bien es cierto que en espacios responden a las necesidades

de sus ocupantes, es también cierto que los diseños de las redes interiores de agua

potable han sido diseñados de acuerdo al criterio propio del proyectista, criterios

que son variados en la utilización de métodos no propios de la región, lo que trae

consigo que los sistemas así proyectados puedan tener un sobredimensionamiento o

subdimensionamiento, ello según el método utilizado, lo cuales responden a los

criterios de otros países y no al propio.

Para el diseño de redes interiores existen en el mundo diversas normas, mismas que

han sido desarrollados para satisfacer las necesidades de la población donde se

generaron, tomando en cuenta sus propios factores como disponibilidad del agua y

hábitos de consumo de la población. En Saltillo, se utiliza la Ley para los Servicios de

Agua Potable, Drenaje y Alcantarillado en los Municipios del Estado de Coahuila

(Gob. De Coah. 2001), el cual es una copia del Reglamento del Servicio de Agua y

Drenaje para el Distrito Federal y que no está normado en base a la tipología de la

población ni a la disponibilidad del agua, por lo cual es necesario estudiar diferentes

normas de diseño para que en base a estas, obtener una que se adecue a las

necesidades de nuestra población.

A la fecha se utiliza comúnmente como método de diseño el propuesto por Hunter, el

cual toma en cuenta como parte principal del diseño las Unidades de Consumo,

equivaliendo cada unidad de consumo a unos 25 litros por minuto.

3.1 OBJETIVO

Estando asentada la ciudad de Saltillo sobre una zona donde el agua es

escasa, es menester contar con un reglamento de diseño de redes interiores

75

adecuado a nuestro medio, el cual garantice de una manera óptima la operación del

sistema, toda vez que permita diseñar éstas con parámetros propios y confiables.

3.2 JUSTIFICACIÓN

Siendo Saltillo una ciudad en expansión constante, se requiere de la

regulación en el ámbito de las instalaciones interiores, lo que se traducirá en unificar

criterios diversos de diseño, instalaciones interiores eficientes acordes a nuestra

disponibilidad del agua, ahorro en costos de instalaciones, ahorro en pagos de

servicio y sobre todo, ahorro del vital líquido para futuras generaciones.

3.3 MARCO TEÓRICO

Hidráulica – Parte de la Física que estudia las leyes que rigen el comportamiento de

los líquidos y particularmente el del agua. Trueba C. (1998)

Hidrodinámica - Parte de la Hidráulica que estudia las propiedades que tiene el agua

cuando está en movimiento. Trueba C. (1998)

Tubo – se considera que un conducto cerrado está trabajando como tubo cuando

dentro de él se tiene un líquido que llena completamente el conducto y por lo cual

ejerce cierta presión sobre las paredes del conducto. Trueba C. (1998)

Si consideramos una sección transversal del conducto que trabaja como tubo, por el

cual pasa una cantidad de agua, se tendrá “El volumen de agua que pasa por esa

sección recta en la unidad de tiempo se llama GASTO” y se designa comúnmente

con la letra Q; a la velocidad con la que está pasando el agua por esa sección se

designa con la letra v. El gasto entonces se puede calcular con la expresión:

76

Q = S . v donde S es la sección transversal del conducto

Si consideramos que la sección del tubo es circular, podemos tener la expresión

anterior en función del diámetro del mismo. Trueba C. (1998)

Q =

Cuando el régimen es permanente y el conducto tiene diámetro variable (o en

general sección variable), la velocidad es diferente para cada sección e inversamente

proporcional a ella, de tal manera que:

Q = S1v1 = S2v2 = S3v3 = ………… = Snvn

A esta relación se le llama “Ecuación de Continuidad”

Partiendo de la ecuación de continuidad y bajo ciertas consideraciones, se llega al

Teorema de Bernoullí, y casi todas las consideraciones de las que se parten en

hidráulica están basadas en este principio.

Si consideramos la figura siguiente, la cual se tiene como referencia un plano

horizontal P para medir las cotas de las dos secciones, Trueba C. (1998), se tiene:

h1 = cota de la sección 1

h2 = cota de la sección 2

v1 = velocidad en la sección 1

v2 = velocidad en la sección 2

p1 = presión del líquido en la sección 1

p2 = presión del líquido en la sección 2

77

Fig. 5 Diagrama de desalojo de una masa líquida

Para considerar el principio mecánico de la igualdad de trabajo y de la variación de la

fuerza viva es necesario considerar un desalojamiento de la masa líquida, teniéndose

al final la siguiente expresión:

Ésta es la expresión matemática del Teorema de Bernoullí y se interpreta diciendo

que: “Si no hay pérdidas de carga entre dos secciones de la circulación de un líquido

en régimen permanente, la suma de las cargas de altura o posición, de velocidad y

de presión es constante en cualquier sección del líquido”

Si se considera que el líquido circula por un conducto cualquiera, se tiene que se

produce una pérdida por frotamiento entre el líquido y la superficie del conducto, por

lo cual la igualdad entre los dos miembros de la expresión anterior no se establece y

es necesario agregar un término que represente las pérdidas para poder establecer

dicha igualdad, representándose el nuevo término de pérdidas por Hf

+

78

Cuando existe circulación de un líquido dentro de un tubo, las partículas del líquido

pueden moverse bajo dos consideraciones: una, que la dirección que sigan sea

paralelo al eje del tubo, y otra, que sigan un movimiento indefinido. Cuando sucede el

primer caso, se dice que el líquido está dentro de un régimen laminar o tranquilo; en

el segundo caso se dice que el líquido está dentro de un régimen turbulento o

turbillonario.

Cuando el líquido inicia el movimiento dentro del tubo, si la velocidad es pequeña el

régimen será laminar y en la medida que se aumenta esta velocidad, se pasa al

régimen turbulento. Al paso de un régimen a otro, existe una velocidad crítica,

conocidas como crítica alta cuando pasa de laminar a turbulento y a la inversa se

conoce como velocidad crítica baja.

Estas velocidades críticas han sido verificadas por Osborne Reynolds (1883),

obteniéndose estos valores por medio de la ecuación: Trueba C. (1998)

donde v, p, y U son la velocidad, densidad y viscosidad del líquido y D es el diámetro

del conducto.

A través de numerosos experimentos se ha llegado a definir que cuando en un

escurrimiento se tiene un número de Reynolds menor de 2000 el régimen es laminar

o tranquilo y cuando este número es mayor de 3000 Trueba C (1998) el

escurrimiento es turbulento, siendo éste rango como de transición. Existe otro criterio

al respecto; la Compañía Inteltech (2005) que se dedica a la difusión de la tecnología

en el ámbito educativo, restringe el rango a 2300 como número crítico de Reynolds,

indicando que un número menor a éste corresponde a un régimen laminar, y arriba

de él, el régimen es turbulento.

Fórmulas para el cálculo de tuberías.

Cuando un líquido circula por un tubo, sufre pérdidas en su energía; estas pérdidas

se deben a las siguientes causas Trueba C. (1998):

79

a) Pérdidas por frotamiento

b) Pérdidas por entrada

c) Pérdidas por salida

d) Pérdidas por súbito ensanchamiento del tubo

e) Pérdidas por súbita contracción del tubo

f) Pérdidas por obstrucción en el tubo (válvulas)

g) Pérdidas por cambio de dirección (codos, tees, etc.)

Generalmente la pérdida más importante es debida a la fricción, aunque en ciertos

casos algunas de las otras pueden ser de mayor importancia y en otros incluso no

existir. En cada caso particular, las que tienen mayor valor se les llama pérdidas

principales y a las de valores pequeños, pérdidas secundarias.

La fórmula mas usada para el cálculo de tuberías es la Fórmula de Chezy modificada

por Darcy, la cual es empírica, resultado de la experiencia y por lo tanto no puede

demostrarse. Esta fórmula considera que las pérdidas por fricción dependen del

material y del estado de la tubería (coeficiente f), además de la longitud de la tubería,

el diámetro del conducto y la velocidad a la que circula el líquido. Trueba C (1998)

Otra magnitud que es conveniente considerar en el estudio de los tubos es el

Gradiente Hidráulico, el cual se define como la pendiente hidráulica de la tubería y

está en estrecha relación con el número de Reynolds, pues se ve afectada por la

mayor o menor turbulencia del líquido y es de vital importancia en el estudio del

escurrimiento del agua en tuberías, ya que conforme un líquido se desplaza por un

tubo, la energía disponible se reducirá conforme avance dentro de él.

80

Fig. 6 Gradiente Hidráulico

Cabe aclarar que para el cálculo de redes interiores, se debe conocer el Caudal

Máximo Probable, esto es, el gasto que se deberá suministrar en horas pico a los

muebles, el cual se evalúa de acuerdo al número de muebles instalados, el número

de ellos que puedan operar simultáneamente y el gasto que utilizarán.

3.4 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Tradicionalmente el método utilizado para diseñar redes interiores de agua

potable ha sido el denominado Método de Hunter, el cual consiste en evaluar los

caudales que requieren los aparatos durante un minuto, tomando el autor un gasto

unitario llamado Unidad de Consumo, misma que equivale a unos 25 litros por minuto

según lo marca el apartado 3 del Capítulo III Proyecto de un suministro de agua.

Protección contra los incendios del libro analizado. (Instalaciones en los Edificios

Gay.Fawcett.McGuinnes.Stein, 1999 de aquí en adelante Gay.Fawcett)

Existe también otro método que se utiliza con menor frecuencia, el cual está basado

en el Método Hunter, tomándose para diseño las mismas unidades de consumo que

propone el Dr. Hunter en su libro, la diferencia estriba en que en este método se

toma en cuenta el número de salidas que tiene cada aparato para con ello,

proporcionar un coeficiente de simultaneidad, ya que el autor que expone el tema, el

V

Piezómetros Gradiente Hidráulico

81

Ing. Rafael Pérez Carmona, (El Agua Tomo I-1988), indica que “en un sistema con

dos o tres aparatos instalados, es concebible que todos funcionen al mismo tiempo,

pero en un sistema con doscientos aparatos instalados, no es concebible que

funcionen todos a la vez”. Este coeficiente que introduce Pérez Carmona, permite

que las tuberías sean dimensionadas con un menor gasto y por lo consiguiente, se

obtienen menores diámetros en el sistema.

Siendo la regadera el elemento que presenta mayor problemática dentro de las

instalaciones interiores, se utilizará para analizar el Método propuesto en la

investigación, los gastos que proporciona la Comisión Nacional del Agua dentro de

su Norma Oficial Mexicana NOM-008-CNA-1998, Regaderas Empleadas en el Aseo

Corporal - Especificaciones y Métodos de Prueba, marcando en sus apartados lo

siguiente:

5. CLASIFICACIÓN

Las regaderas objeto de esta norma se clasifican de acuerdo a su intervalo de

presión estática de operación para la cual están diseñadas, según se indica en la

siguiente tabla.

Regadera Tipo Rango de Presión de Trabajo

kPa (kgf/cm2)

Niveles de Edificación

Baja Presión 20 a 98 (0.2 a 1.0) 1 a 4

Media Presión 98 a 294 (1.0 a 3.0) De 4 a 12 o equipo

hidroneumático

Alta Presión 294 a 588 (3.0 a 6.0) Mas de 12 o equipo

hidroneumático

Fig. 7 Rangos de operación de regaderas

8.- DETERMINACIÓN DEL GASTO

82

REGADERA LÍMITE INFERIOR LÍMITE SUPERIOR

TIPO PRESIÓN GASTO MÍNIMO PRESIÓN GASTO MÁXIMO

  kPa (kgf/cm2) l/min kPa (kgf/cm2) l/min

Baja Presión 20 (0.2) 4.0 98 (1.0) 10.0

Med. Presión 98 (1.0) 4.0 294 (3.0) 10.0

Alta Presión 294 (3.0) 4.0 588 (6.0) 10.0

1 kPa = 0.0102 kgf/cm2

Fig. 8 Gastos y presiones recomendadas en regaderas

Para llevar a cabo la presente investigación se revisaron los siguientes Métodos y

Normativas, que se presentan a continuación.

MÉTODOS ANALIZADOS.

a) MÉTODO HUNTER PARA INSTALACIONES INTERIORES –

INSTALACIONES EN LOS EDIFICIOS 1999)

Según el Dr. Hunter, los aparatos requieren de las siguientes unidades de consumo

según el uso que se dé, público o particular.

APARATO O GRUPO DE APARATO

USO PÚBLICO

USO PARTICULAR

FORMA DE INSTALACIÓN

Water closet 10 6 Válvula de descargaWater closet 5 3 Tanque de descarga

Lavabo 2 1 GrifoBañera 4 2 GrifoDucha 4 2 Válvula mezcladora

Fregadero 4 2 GrifoCuarto de baño completo 8 Válvula de descarga

para el WCCuarto de baño completo 6 Tanque de descarga

para el WCLavadero 3 Grifo

Tab. 2 Tabla de aparatos sanitarios, consumos y forma de instalación.Así también, el texto mencionado presenta una tabla en la que se marcan los

caudales y presiones para distintos aparatos sanitarios.

PRESIONES Y CAUDALES REQUERIDOS PARA LOS DISTINTOS APARATOS

83

APARATO Ø TUBO EN PULGADAS

PRESIÓN EN KG/CM2

CAUDAL EN LPM

Lavabo 3/8 0.58 12Grifo de cierre automático 1/2 0.87 10Lavabo público 3/8 0.73 15Fregadero 1/2 0.36 15Bañera 1/2 0.36 25Lavadero 1/2 0.36 20Ducha 1/2 0.58 20Sanitario con tanque de descarga

3/8 0.58 12

Sanitario con válvula de descarga

1 0.73 ↔ 1.46 75 ↔ 150

Migitorio con válvula de descarga

1 1.09 60

Manguera de jardín de 15 metros

1/2 2.19 20

Tab. 3 Presiones y caudales requeridos para diferentes aparatos sanitarios.

El Dr. Hunter, de acuerdo a ensayos y experiencia ha preparado curvas que permiten

obtener el consumo probable máximo en litros por minuto, según sea el número de

unidades de consumo instaladas, consumos probables que se dice se presentan a

ciertos momentos del día y que permitirán calcular el diámetro del tubo que se

requiere instalar.

Las curvas siguientes permiten evaluar el Máximo Consumo Probable con el solo

dato de las Unidades de Consumo en el tramo. Las curvas presentan dos

consideraciones; una para donde predominan en el sistema los aparatos que utilizan

válvulas de descarga o fluxómetros, y el otro para donde predominan los WC de

tanque bajo.

84

Fig. 9 Curvas de Hunter para evaluar el Máximo Consumo Probable

Fig. 10 Detalle de Curva de Fig. 10 a mayor escala

Otra consideración que el autor propone es, la utilización de una tabla de equivalencias de

pérdidas de carga por accesorios convertidas en metros de tubo recto, misma que se presenta a

continuación:

85

Ø en Pulg.

Codo de 90°

Codo de 45°

Tee Giro

Tee Paso Recto

Válvula Compuerta

Válvula de Plato

Válvula de Angulo

3/8 0.30 0.20 0.45 0.10 0.06 2.45 1.20½ 0.60 0.40 0.90 0.20 0.12 4.60 2.45¾ 0.75 0.45 1.20 0.25 0.15 6.10 3.651 0.90 0.55 1.50 0.27 0.20 7.60 4.60

1 ¼ 1.20 0.80 1.80 0.40 0.25 10.50 5.501 ½ 1.50 0.90 2.15 0.45 0.30 13.50 6.70

2 2.15 1.20 3.05 0.60 0.40 16.50 8.502 ½ 2.45 1.50 3.65 0.75 0.50 19.50 10.50

3 3.05 1.80 4.60 0.90 0.60 24.50 12.203 ½ 3.65 2.15 5.50 1.10 0.70 30.00 15.00

4 4.25 2.45 6.40 1.20 0.80 37.50 16.505 5.20 3.05 7.60 1.50 1.00 42.50 21.006 6.10 3.65 9.15 1.80 1.20 50.00 24.50

Tab. 4 Tabla de equivalencias de accesorios en tramos de tubería recta

Los gráficos que se presentan a continuación son tomados del libro de Instalaciones

en los Edificios de Hunter, y sirven para obtener diámetros, velocidades y pérdidas

por 100 metros de tubería recta.

Fig. 11 Gráfico para evaluar pérdidas en tuberías galvanizadas según Hunter.

86

Fig. 12 Gráfico para evaluar pérdidas en tuberías de cobre o plástico, según Hunter.

Se asienta así mismo que, el libro en mención solamente hace referencia a que en

función de las unidades de consumo se obtiene en las curvas el máximo consumo

probable, sin que para ello obre un coeficiente de simultaneidad, el cual se entiende

(dado que no lo menciona), va implícito dentro las consideraciones que el autor ha

tenido en cuenta para el diseño de las curvas utilizadas; se asienta así mismo que es

conveniente que la velocidad máxima no supere los 3 mts/seg, ya que de hacerlo, el

ruido que provoca el agua al circular, en ocasiones es molesto para los ocupantes de

la edificación.

b) MÉTODO PROPUESTO POR ING. RAFAEL PÉREZ CARMONA

EN SU LIBRO EL AGUA (TOMO I – 1998)

87

El autor propone la utilización del Método Hunter para el cálculo de los caudales en

instalaciones interiores; la diferencia estriba en la utilización de un coeficiente de

simultaneidad denominado K, el cual esta en función del número de salidas del

sistema de proyecto y que además no podrá ser nunca menor de 0.20

Pérez Carmona incluye en su obra dos tablas que facilitan la labor del proyectista,

siendo éstas las que se presentan a continuación.

APARATOS FUNCIONANDO SIMULTANEAMENTE CAUDAL EN Lts/segBaño Ducha, lavamanos e inodoro 0.19Baño-cocina-servicio

Ducha, lavaplatos e inodoro 0.25

Dos baños Dos duchas y un lavamanos 0.25Dos cocinas Un lavaplatos y un inodoro de servicio 0.25

Tres baños Dos duchas, dos lavamanos 0.32Tres baños Dos duchas, un lavamanos, un

lavaplatos y un inodoro0.44

Tab. 5 Tabla de caudales por servicio

APARATOS USO PÚBLICO USO PRIVADO  UNIDAD CAUDAL

Lts/seg.UNIDAD CAUDAL

Lts/seg.Inodoro con fluxómetro 10 0.50 6 0.32Inodoro de tanque bajo 5 0.25 1 0.06Orinal con fluxómetro 10 0.50    Orinal de tanque 3 0.19    Lavamanos de llave 2 0.13 1 0.06Tina de llave 4 0.22 2 0.13Ducha con mezcladora 4 0.22 2 0.13Fregadero uso oficial de llave 3 0.19    Fregadero de cocina en hotel ó restaurant de llave

4 0.22    

Bidet de llave     1 0.06Lavaplatos     2 0.13Lavadero de 1 a 3 compartimientos de llave

    1 0.06

Lavadora     3 0.19

Tab. 6 Tabla de caudales por aparato y según el tipo de servicio

Para obtener el gasto máximo instantáneo ó gasto máximo probable, el autor

propone la utilización de un coeficiente de simultaneidad, el cual está en función del

número de salidas de cada mueble o aparato y del número de ellos que pueden estar

en uso simultáneo, para lo cual propone lo siguiente:

88

NÚMERO DE APARATOS INSTALADOS

EN FUNCIONAMIENTO

Tres (3) Uno (1)

De 4 a 15 Dos (2)

Más de 16 Tres (3)

Tab. 7 Número de aparatos instalados y probabilidad de funcionamiento

La tabla siguiente proporciona los coeficientes de simultaneidad en función del

número de salidas, este coeficiente lo denomina con la letra “K”.

NO. SALIDAS

VALOR DE K

NO. SALIDAS

VALOR DE K

NO. SALIDAS

VALOR DE K

1 1.00 9 0.35 17 0.242 1.00 10 0.33 18 0.243 0.70 11 0.32 19 0.234 0.57 12 0.30 20 0.235 0.50 13 0.29 21 0.226 0.45 14 0.28 22 0.227 0.40 15 0.26 23 0.218 0.37 16 0.25 24 0.21

Tab. 8 Coeficiente de simultaneidad según Pérez Carmona

El Ing. Pérez Carmona ha concluido también a través de varias investigaciones que

las “curvas del Dr. Roy Hunter estan significativamente sobre-estimadas, mas sin

embargo se asienta también que ninguna conclusión ha sido sustentada por las

revisiones del modelo de Hunter”. Considera también que tres unidades de consumo

que se dan al inodoro son muchas, ya que de 16 litros del depósito se debe bajar a

seis con un rediseño del sifón que contiene. (Actualmente se utilizan depósitos de 9 y

6 litros).

89

Por otra parte, el autor ha elaborado también una tabla de equivalencias de

accesorios en metros de tubería recta, la cual difiere de las estimaciones que realiza

el Dr. Hunter en su libro, siendo esta:

Ø EN Pulgadas

Codo de 90°

Codo de 45°

Tee Giro

Tee Paso Recto

Válvula de Compuerta

Válvula de Plato

Válvula de Angulo

½ 0.50 0.20 1.00 0.30 0.10 4.90 2.60¾ 0.70 0.30 1.40 0.40 0.10 6.70 3.601 0.80 0.40 1.70 0.50 0.20 8.20 4.60

1 ¼ 1.10 0.50 2.30 0.70 0.20 11.30 5.601 ½ 1.30 0.60 2.80 0.90 0.30 13.40 6.70

2 1.70 0.80 3.50 1.10 0.40 17.40 8.502 ½ 2.00 0.90 4.30 1.30 0.40 21.00 10.00

3 2.50 1.20 5.20 1.60 0.50 26.00 13.004 3.40 1.50 6.70 2.10 0.70 34.00 17.005 4.20 1.90 8.40 2.70 0.90 43.00 21.006 4.90 2.30 10.00 3.40 1.10 51.00 26.008 6.40 3.00 13.00 4.30 1.40 67.00 34.0010 7.90 3.80 16.00 5.50 1.70 85.00 43.0012 9.50 4.60 19.00 6.10 2.00 102.00 51.0014 10.50 5.30 22.00 7.50 2.10 120.00 60.00

Tab.9 Tabla de equivalencias de accesorios en tramos de tubería recta

El Ing. Pérez Carmona utiliza los mismos gráficos de Hunter para calcular el diámetro

de tubería que se analiza, así como la pérdida de tubería por cien metros de

desarrollo.

Otra consideración que hace el Ing. Pérez Carmona es en base a cálculos realizados

por él, que un baño completo puede trabajar considerando 3 unidades de consumo, y

que es recomendable que el diámetro mínimo de distribución sea tubería de diámetro

de ¾” y las derivaciones a los aparatos de diámetro de ½”, sobre todo cuando se

utiliza un depósito elevado y con mayor utilidad en viviendas donde la altura a que se

coloca el depósito elevado no es suficiente como para proporcionar la presión

mínima recomendada a los aparatos, sin embargo, el proporcionar un caudal mayor

de agua se traduce en que un aparato no le restará agua a otro que se esté

utilizando al mismo tiempo y ello permitirá una eficiencia mayor en el sistema; así

también, Pérez Carmona propone que las velocidades de proyecto se manejen entre

90

1.2 y 1.5 mts/seg., velocidades que son consideradas por otros autores como las

idóneas para que el diámetro así encontrado sea el más económico.

c) MÉTODO PROPUESTO POR FREDERICK S. MERRITT – MANUAL DEL INGENIERO CIVIL VOLUMEN II – 1985)

Este método toma en consideración lo establecido por la normativa de la Nacional

Plumbing Code, ANSI Standard A40.8 (American Society of Mechanical Engineers)

para normar la presión y flujo que requieren los diferentes muebles sanitarios, las

cuales son:

ACCESORIO PRESIÓN Libras/pulg2

VELOCIDAD galones/minuto

Llave ordinaria de lavamanos 8.00 3.00Llave autocerrante de lavamanos 12.00 2.50Llave de fregadero de 3/8 de pulgada 10.00 4.50Llave de fregadero de ½ pulgada 5.00 4.50Llave de tina 5.00 6.00Llave de tina de lavandería de ½ pulgada 5.00 5.00Regadera 12.00 5.00Llave de bola para inodoro 15.00 3.00Llave de flujo para inodoro 10.00-20.00 15.00-40.00Llave de flujo para mingitorio 15.00 15.00Manguera de jardín, 50 pies y llave 30.00 5.00

Tab. 10 Tabla de presiones y velocidad de circulación por aparato

El Manual indica también que se deben tomar en cuenta las pérdidas de presión en

la tubería y las conexiones entre la fuente de suministro y los accesorios, para que se

tengan presiones adecuadas en los muebles. Si es necesario pueden emplearse

bombas reforzadoras o tanques de gravedad y de presión para poder mantener la

presión. Indica también que las tuberías para distribuir el agua pueden utilizarse de

cobre, bronce, plomo, hierro fundido, hierro forjado, acero o plástico. Se asienta

también que, el plomo no es apto para utilizarse en sistemas hidráulicos, ya que es

un elemento tóxico y pude ocasionar en grado extremo hasta la muerte al ser

humano, por lo cual, su uso se restringe a los drenajes sanitarios, al igual que el

91

hierro sin recubrimiento (no galvanizadas), tiende a oxidarse en presencia de agua y

ocasiona que el ésta al circular por este tipo de tuberías, presente una coloración

ocre y un sabor desagradable. Por lo anterior, solamente se sugiere utilizar tuberías

de cobre, galvanizadas y de plástico, tomando en cuenta que de acuerdo a la presión

por manejar, se deberá escoger el tipo de ellas que resista dicha presión.

El flujo requerido en los muebles sanitarios lo mide por medio de las curvas de

Hunter, así como también las unidades de consumo y diámetros mínimos están en

función de las normas de la Nacional Plumbing Code, mismas que utiliza el libro de

Gay.Fawcett mencionado párrafos arriba.

Se asienta también que, el Manual del Ingeniero Civil no establece la forma en que

deba calcularse el diámetro y pérdidas de las tuberías; solamente se deduce que al

utilizar los parámetros de Hunter, el cálculo deba realizarse en la forma en que el

libro de Instalaciones en los Edificios establece.

Así mismo, el Manual marca los diámetros mínimos a considerar en la alimentación

de los muebles sanitarios, mismos que coinciden con lo establecido por Hunter y

Pérez Carmona, siendo estos:

TIPO DE MUEBLE Ф en pulgs

TIPO DE MUEBLE Ф en pulgs

Tinas ½ Regadera (cabeza sencilla) ½Combinación fregadero y batea ½ Fregaderos (servicios y

desperdicios)½

Bebedero 3/8 Fregaderos de flujo por el borde ¾Lavadora doméstica ½ Urinario de tanque lavador ½Fregadero de cocina residencial ½ Urinario de válvula de flujo ¾Fregadero de cocina comercial ¾ Inodoro de tanque 3/8

Lavamanos 3/8 Inodoro de válvula de flujo 1

Batea de lavandería 1, 2 ó 3 compartimientos

½ Llave de manguera ½

Tab. 11 Tabla de tubería de alimentación para diferentes aparatos

92

IV DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

4.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La ciudad de Saltillo, Coah. debido a sus usos y costumbres y a la escasez del

vital líquido, ha conservado la forma de abastecer de agua las viviendas,

realizándose esta forma por medio de tinacos, sistema que si bien es cierto funciona

cuando se dimensiona y construye adecuadamente, es también cierto que cuando no

se realiza en forma adecuada, brinda una serie problemática a los ocupantes de la

vivienda, como es el uso deficiente de la red cuando funcionan varios aparatos en

forma simultánea; ello es debido a que no se cuenta con una reglamentación

93

adecuada a nuestro medio, sino que se utilizan criterios y métodos diversos en los

cuales las autoridades competentes en el ramo no pueden objetar ni discriminar por

no contar con un reglamentación que les permita hacerlo y es posible encontrar

viviendas que bajo el sistema de autoconstrucción, los ocupantes colocan las

instalaciones interiores bajo el esquema de ver como se encuentra la vivienda vecina

y hacer lo mismo en la suya, por lo cual repito, la eficiencia del sistema no es buena.

4.2 INTERROGANTE GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN

¿Es posible adecuar las normas y métodos de diseño de instalaciones

interiores que existen en el mundo a las necesidades de Saltillo, Coah. México?

4.3 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

Con el fin de analizar los diferentes métodos existentes, así como las

normativas antes citadas, se propone realizar el estudio de la red interior de la casa

marcada con el número 1461-4 de la calle de Francisco Zarco, Zona Centro en la

ciudad de Saltillo; la cual consta de una edificación de una sola planta en la que se

localizan tres recámaras, cocina, sala comedor, un estudio y un baño. Los muebles

instalados son: un lavabo, un sanitario de tanque bajo, una regadera, un fregadero,

un lavadero y una lavadora, mismos que son abastecidos por medio de un tinaco

elevado de capacidad 1,100 litros, colocado a 2.20 mts. por encima del nivel de la

cebolleta, considerando esta distancia al nivel de salida del tinaco; para el suministro

se utiliza tubería de cobre tipo M, y el número de ocupantes de la vivienda es de 3

personas.

Gay.Fawcett.Mcguinness.Stein y Rafael Pérez Carmona propone la utilización de lo

que ellos llaman unidades de consumo, por lo cual el cálculo se realiza siguiendo el

criterio que ellos marcan; se incluye también un tercer cálculo en el que no se utilizan

unidades de consumo sino que se hace directamente con los gastos que cada

94

mueble debe recibir y considerando además que cuando un mueble recibe agua fría

y caliente, las unidades de consumo o gasto no se tomará el 100 % de él, sino el 75

%. Como medio de comparación de los métodos utilizados, se incluyen tres cálculos

mas, en los cuales se utilizan los gastos obtenidos de acuerdo a cada autor arriba

mencionados, pero el desarrollo de éstos se realiza utilizando la fórmula de Manning

y no los gráficos del Dr. Hunter.

La tabla siguiente proporciona la información que se utiliza para realizar los cálculos

del sistema.

Aparato Gay Fawcett (Unidades de consumo)

Pérez Carmona (Unidades de consumo)

Propuesto en Invest. (Gasto LPM)

100% 75% 100% 75% 100% 75%WC de tanque bajo

3 3 1 1 3.60

Regadera 2 1.50 2 1.50 7.80 5.85Lavabo 1 0.75 1 0.75 3.60 2.70Fregadero 2 1.50 3 2.25 11.40 8.55Lavadora 3 2.25 3 2.25 11.40 8.55Lavadero 3 2.25 1 0.75 3.60 2.70

Tab. 12 Caudales propuestos para cálculo

El dibujo siguiente muestra la isometría de la red que se analiza, haciendo la

aclaración que el tipo de tubería propuesta es de cobre tipo M y que se respeta la

consideración de los diversos autores respecto a que el diámetro de salida para cada

aparato será de ½ pulgada como mínimo.

Por otra parte, se considera que en el punto A donde inicia el sistema, existe una

carga sobre él que es equivalente a la altura máxima de agua que contiene el

depósito cuando está lleno, la cual es de 1.2 mts., y por lo tanto, la presión

considerada es de 0.12 Kg/cm2 equivalente a 0.117 Bar.

95

Fig. 13 Isometría de la red interior por analizar

96

97

98

99

Con el fin de verificar los rangos de operación y establecer con claridad cual es el

procedimiento que se acerca en mayor grado a lo proyectado, se realiza el cálculo del

sistema utilizando la fórmula de Manning, considerando los gastos obtenidos por cada

uno de los métodos, así como las longitudes equivalentes calculadas, analizándose la

red por los tres métodos expuestos.

Para llevar a cabo lo anterior se utiliza la fórmula de Manning:

= K L Q2

Donde:

son las pérdidas de carga por fricción en metros

K es un coeficiente adimensional que depende del material y del diámetro del tubo

L es la longitud de la tubería en metros

Q es el gasto que circula por el tubo medido en m3/segundo

El coeficiente adimensional K depende también del coeficiente de rugosidad del

material, así como del diámetro del mismo, calculándose éste con la siguiente

expresión.

K =

Considerando que la tubería a usar varía entre 1 ½ y ½ pulgadas de diámetro y que

es de cobre tipo M, se usa el valor de n = 0.009, por lo que los valores de K para esos

diámetros son:

Tubo Ø de ½” K = 10´816,808.03

Tubo Ø de ¾” K = 1´244,359.14

Tubo Ø de 1” K = 268,290.82

Tubo Ø de 1 ¼” K = 81,611.70

100

Tubo Ø de 1 ½” K = 30,864.02

Tubo Ø de 2” K = 6,654.46

Por otra parte, la velocidad de circulación del agua en la tubería se calcula con la

ecuación de continuidad.

Q = V . A despejando a V queda:

V = Q / A

Donde:

Q = gasto que circula medido en m3/segundo

V = velocidad de circulación en m/segundo

A = área de la tubería en m2

Las áreas para las tuberías consideradas son:

Tubo Ø de ½” A = 0.0001266 m2

Tubo Ø de ¾” A = 0.0002850 m2

Tubo Ø de 1” A = 0.0005066 m2

Tubo Ø de 1 ¼” A = 0.0007916 m2

Tubo Ø de 1 ½” A = 0.0011400 m2

Tubo Ø de 2” A = 0.0020268 m2

Dado que en los cálculos anteriores se obtuvieron los gastos, longitudes equivalentes y

diámetros de tuberías, se utilizarán los mismos para el cálculo usando la fórmula de

Manning

101

102

103

104

4.4 AFORO

A manera de comparativa, se establece un procedimiento para ver si los

gastos propuestos coinciden con los gastos reales, debiéndose realizar un aforo en

la instalación, para lo cual se propone lo siguiente:

1.- El nivel del tinaco se verifica que esté a su máximo nivel para brindar la carga

estática que se supone en el análisis de la red.

2.- Se aforan cada una de las salidas de los muebles instalados, primero por

separado trabajando individualmente y después en forma combinada, esto es,

abriendo las dos válvulas al mismo tiempo.

3.- Se retiran de la válvula de salida el aditamento que contienen, siendo este

aditamento el filtro, ello con la finalidad de evitar obstrucciones que repercutan en el

aforo.

4.- Se toman la lectura de la temperatura ambiente, dentro y fuera de la edificación,

así como el mes, día y hora en que se lleva a cabo el aforo.

5.- Se utiliza un matraz de vidrio de capacidad de un litro para recolectar el agua en

el proceso de aforo.

6.- Se utiliza un cronómetro marca Casio modelo DBX-112 con aproximación de

centésimas de segundo.

7.- Se realiza el aforo con dos personas, una que maneje el cronómetro y otra que

realice la apertura y cierre de las válvulas al llenar el matraz.

105

8.- El llenado del matraz se realiza primero abriendo la válvula a aforar y se introduce

el matraz al mismo tiempo que inicia a correr el tiempo, debiéndose retirar el matraz

y detener el cronómetro al tiempo que el agua alcance la marca de un litro.

9.- Se anotan las lecturas correspondientes en una bitácora, realizándose el proceso

de aforo y lecturas por cinco ocasiones, y al final se toman el tiempo medio de éstas.

10.- Se tabulan los resultados obtenidos.

106

V RESULTADOS

Siendo las 11:30 horas del día 11 de septiembre de 2004, se procede a

realizar los aforos, teniéndose una temperatura al exterior de 22o C y en el interior de

la vivienda de 19o. Se verifica el nivel máximo del tinaco y se retiran los filtros de las

válvulas que lo contienen. Las lecturas obtenidas son anotadas en una bitácora con

el fin de ordenarlas; el aforo es realizado por dos personas, una que abre las válvulas

respectivas y llena el depósito y otra que opera el cronómetro y anota los tiempos de

llenado.

5.1 COMPARATIVO DE CÁLCULO Y AFOROS

Siendo las 12:55 horas del día mencionado en el párrafo anterior, se termina

de realizar el aforo, obteniéndose la información respectiva, la cual se ordena para

presentarla.

Las siguientes tablas contienen las lecturas del tiempo de llenado del matraz del

aforo, aclarando que el sanitario debido a que utiliza solamente agua fría, no se tiene

lectura de agua caliente y que dentro de la propuesta de agua fría, se usó el cien por

ciento del caudal que utiliza.

AFORO DE AGUA FRÍA Lecturas en seg.    Mueble 1a Lec 2a Lec 3a Lec 4a Lec 5a Lec Suma PromedioWC 25.87 25.90 25.86 25.91 25.91 129.45 25.89Lavabo 15.15 14.93 14.92 15.10 14.92 75.02 15.00Regadera 5.50 5.52 5.40 5.51 5.59 27.52 5.50Fregadero 15.20 15.15 15.21 15.30 15.60 76.46 15.29Lavadero 4.99 5.01 5.01 5.00 4.99 25.00 5.00Lavadora 7.50 7.45 7.43 7.48 7.65 37.51 7.50

Tab. 13 Lecturas de aforo en salidas de agua fría

107

AFORO DE AGUA CALIENTE Lecturas en Seg.    Mueble 1ª Lec 2ª Lec 3ª Lec 4ª Lec 5ª Lec Suma PromedioWC              Lavabo 18.33 18.10 18.21 18.12 18.15 90.91 18.18Regadera 5.63 5.67 5.71 5.69 5.61 28.31 5.66Fregadero 16.02 16.30 16.70 16.11 16.03 81.16 16.23Lavadero 5.01 5.00 4.98 5.01 5.01 25.01 5.00Lavadora 7.66 7.62 7.67 7.66 7.64 38.25 7.65

Tab. 14 Lecturas de aforo en salidas de agua caliente

AFORO COMBINADO Lecturas en seg.    Mueble 1a Lec 2a Lec 3a Lec 4a Lec 5a Lec Suma PromedioWC              Lavabo 13.07 13.05 13.06 13.03 13.01 65.22 13.04Regadera 4.99 4.98 4.99 4.51 5.52 24.99 5.00Fregadero 14.76 14.91 15.01 14.78 15.02 74.48 14.90Lavadero 4.69 4.72 4.81 4.81 4.75 23.78 4.76Lavadora 7.26 7.28 7.31 7.16 7.14 36.15 7.23

Tab. 15 Lecturas de aforo en salidas combinadas

Con el fin de establecer una correlación entre los parámetros utilizados en los

cálculos efectuados para el dimensionamiento de la red propuesta y los obtenidos en

la realidad, se presenta a continuación la información en forma comparativa.

La tabla siguiente muestra los gastos de proyecto (3/4 del establecido cuando usan

agua fría y caliente) y los obtenidos en los aforos.

COMPARATIVO DE CAUDALES             CAUDAL EN LTS/MIN AFORO EN LTS/MIN

MUEBLE HUNTER Y PÉREZ C.

PROPUESTO A. FRIA A. CALIENTE COMBINADO

108

WC 20.00 3.60 3.86 0.00 3.86Lavabo 15.00 2.70 3.30 4.60 4.60Regadera 15.00 5.85 10.90 10.60 12.00Fregadero 15.00 8.55 3.92 3.70 4.03Lavadero 15.00 2.70 12.00 12.00 13.20Lavadora 15.00 8.55 8.00 7.80 8.30

Tab. 16 Tabla comparativa de gastos de proyecto y aforo

Como se observa en el aforo, los gastos medidos en el sanitario, lavabo, fregadero y

lavadora se encuentran dentro de un rango cercano a lo proyectado de acuerdo al

método propuesto en la investigación; no así el del lavadero y regadero, los cuales

son mayores a los de proyecto. En el lavadero se entiende que es posible que debido

a que se encuentra cercano a la bajada principal, la carga no está demasiado

afectada por perdidas de fricción y ello repercute en un mayor gasto; sin embargo, la

regadera es un aparato que debería obtenerse un gasto menor al medido, aclarando

también que aún y cuando se tienen instaladas válvulas de esfera, es posible que

debido a ello las pérdidas por fricción sean menores a las cuantificadas.

Otro mueble que se encuentra con un caudal diferente al proyectado es el fregadero,

el cual el gasto medido es significativamente menor al establecido para el cálculo; se

deduce también que el mismo resulta menor quizá debido al tipo de mezcladora

instalada, ya que se trata de una válvula de un solo émbolo y los tubos que tiene de

fábrica para instalar los alimentadores son tubos de 1/4” de diámetro, los cuales

ofrecen una mayor pérdida por fricción y por lo mismo, el gasto que entra y sale de la

válvula es menor al proyectado.

A continuación se presenta un gráfico en el que se puede observar las diferencias

significativas que presenta el aforo realizado contra los caudales propuestos en los

cálculos efectuados.

109

GRAFICO COMPARATIVO DE CAUDALES

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

WC

Lava

bo

Reg

ader

a

Fre

gade

ro

Lava

dero

Lava

dora

MUEBLES

CA

UD

AL

ES HUNTER Y PÉREZ C.

PROPUESTO

A. FRÍA

A. CALIENTE

COMBINADO

Fig. 14 Gráfico de comparativo de caudales

Se asienta también que los caudales propuestos en la investigación son parámetros

propuestos por Pérez Carmona para cada aparato en particular; sin embargo cuando

se manejan unidades de consumo estos caudales difieren en gran medida, ya que al

utilizar el gráfico del Dr. Hunter (Fig. 10), éste inicia con 5 unidades de consumo que

equivalen a 20 litros/minuto, lo que hace que las tuberías así dimensionadas resulten

con diámetros mayores a los que se obtienen si se calcula con los caudales que

cada aparato requiere.

5.2 OTRAS CONSIDERACIONES

A continuación se presenta un gráfico que es parte del recibo de cobro

mensual de la empresa AGSAL, el cual contiene la información de los consumos

mensuales durante el 2004 en la vivienda estudiada, en el cual se observa que el

promedio diario del consumo es de 0.36 m3, lo que equivale a un promedio mensual

de 10.8 m3 en la vivienda analizada.

110

Fig. 15 Copia de recibo de agua

Como dato extraordinario, se asienta que la vivienda analizada cuenta también con

un equipo central de aire lavado tipo Master Cool modelo AP017994, el cual en los

tiempos de verano ocasiona un consumo extra de agua como se observa en el recibo

correspondiente.

Los consumos por habitante y por día se observa en el recibo que son menores a los

que se manejan comúnmente, mismos que oscilan entre 200 y 250 litros por

habitante y por día, siendo que en la realidad con el sistema diseñado, este consumo

es de 120 litros por habitante y por día, con lo cual, se demuestra que una vivienda

puede funcionar perfectamente con una menor dotación por habitante y por día, lo

cual se traduce en menores costos por la instalación, por el servicio y lo más

importante, se evita el dispendio de agua, y también, contribuimos a la conservación

del vital líquido para futuras generaciones.

111

VI CONCLUSIONES

6.1 INTERROGANTE DE LA INVESTIGACIÓN

¿Es posible adecuar las normas y métodos de diseño de instalaciones

interiores que existen en el mundo a las necesidades de Saltillo, Coah. México?

La presente investigación ha tenido por objeto el obtener una normativa sobre

instalaciones interiores, basando en las normativas existentes en diversas partes del

mundo; sin embargo, se encontró que las normativas existentes si bien es cierto en

algunas de ellas se encuentran datos o parámetros que deben tomarse en cuenta

para el diseño, también es cierto que no se pueden adaptar a la ciudad de Saltillo,

Coah. México.

Con respecto a los métodos que se utilizan, puede observarse que es uno solo y que

a pesar de tener variantes en el proceso de cálculo, éste no responde a las

expectativas esperadas, ni toma en cuenta la limitante del recurso agua, por lo cual,

es menester señalar que debe establecerse un método propio para el diseño de

instalaciones interiores, el cual debe contener los parámetros que se asientan en la

propuesta realizada en el presente documento.

6.2 PROPUESTA

Se ha cumplido el propósito de contar con un marco normativo en cuanto a

instalaciones interiores, toda vez que de la investigación realizada se han obtenido

parámetros de diseño y un criterio específico sobre como deben ser diseñadas las

redes interiores de agua en las viviendas de la ciudad de Saltillo, Coah.

112

6.3 OBJETIVO

Estando asentada la ciudad de Saltillo sobre una zona donde el agua es

escasa, es menester contar con un reglamento de diseño de redes interiores

adecuado a nuestro medio, el cual garantice de una manera óptima la operación del

sistema, toda vez que permita diseñar éstas con parámetros propios y confiables.

Se ha cumplido el propósito de establecer parámetros para normar el diseño de

instalaciones interiores, toda vez que a través de los resultados obtenidos

confrontados con la realidad de la operación del sistema propuesto, se ha llegado a

establecer que éstos deben ser tomados en cuenta por las autoridades competentes

para establecer una reglamentación sobre el particular.

La propuesta presentada, no pretende ser una normativa legal, sino son datos que a

juicio del sustentante, deben contener la legislación que pudieran realizar las

autoridades del Ayuntamiento de Saltillo y la Cámara de Diputados locales, lo que

permitiría que la Dirección de Desarrollo Urbano del Municipio de Saltillo, contara con

una norma que obligue a los constructores a ofrecer las mejores opciones de confort

sobre el recurso agua a los ocupantes de las viviendas.

Esta propuesta de norma, permitirá que no solo se garantice la operación eficiente de

las instalaciones interiores, sino que también permitirá una mejor administración del

agua en la ciudad y también, ayudará a que las futuras generaciones de saltillenses

puedan contar con una vivienda confortable y disponer del recurso agua al menos

con un 40 % más en tiempo del que las instancias que manejan este vital líquido

tienen contemplado actualmente.

6.4 JUSTIFICACIÓN

La ciudad de Saltillo, Coah. se ubica en un área semidesértica, donde el recurso

agua es escaso, por lo cual, se presenta a continuación la información pertinente que

justifica por sí misma la presente investigación.

113

El Censo General de Población y Vivienda realizado por el Instituto Nacional de

Geografía y Estadística para el Estado de Coahuila y sus Municipios (2000), asienta

que el número total de viviendas del tipo casa habitación es de 121,063 como se

muestra en la tabla siguiente.

XII CENSO GENERAL DE POBLACIÓN Y VIVIENDA 2000

    Total de viviendas habitadas 2000

Total de viviendas habitada tipo casa independiente 2000

05 Coahuila de Zaragoza

544322 506833

05004 Arteaga 4595 408305011 General

Cepeda2668 2604

05024 Parras 9865 951105027 Ramos

Arizpe9421 8446

05030 Saltillo 132845 121063

Tab. 17 Censo de Vivienda de INEGI 2000

Por otra parte, la Dirección de Catastro Municipal de Saltillo (2005) tiene registrados

los datos de viviendas que se muestran en la tabla siguiente; como puede

observarse difieren en gran medida por los proporcionados por INEGI, sin embargo,

los datos de Catastro fueron proporcionados por el área que se encarga de la

Recaudación de Rentas Municipal, por lo tanto, para realizar un análisis de costos y

caudales, deben ser datos reales, por lo que se toman éstos por estar actualizados y

de mayor confianza.

TIPO DE VIVIENDA NÚMERO ACUMULADO PORCIENTO PORC. ACUM.

114

         Diversas Zona Suburbana

9,241 9,241 4.36 4.36

Popular 68,514 77,755 32.30 36.66Interés Social Básica 18,290 96,045 8.62 45.28Interés Social Actual 50,555 146,600 23.83 69.11Residencial Media 39,616 186,216 18.68 87.79Residencial de 1ª 12,952 199,168 6.11 93.89Residencial de lujo 12,952   6.11           

SUMAS 212,120 199,168.00 100.00 93.89

Tab. 18 Censo de vivienda Catastro Municipal 2005

Si se considera una media de 3 personas por vivienda, el número total de habitantes

sería 597,504 personas, para lo cual solo se requeriría dotar a la ciudad de 829.87

litros por segundo, los cuales comparados con la información proporcionada por

AGASAL (1,400 litros por segundo), arroja que se pueden ahorrar 570.13 litros por

segundo, los cuales pueden ser suficientes para abastecer 136,831 viviendas

adicionales; por otra parte, los costos por este servicio disminuirían en un 40.72 %.

Este gasto ahorrado traducido en dinero (sin impuesto), arroja la cantidad de

$ 1.68 cada segundo, lo que hace un monto horario de $ 6,048.00, un

importe diario de $ 145,152.00 y un monto anual de $ 52,980,480.00

Se asienta también que, el resto de las viviendas que no encuadran dentro de la

investigación, son viviendas del tipo residencial de lujo (12,952), en las cuales y

debido a la economía de sus propietarios, cuentan con sistemas hidroneumáticos

para abastecer los diferentes aparatos sanitarios, sin embargo, también es posible

que estas puedan ser calculadas para ser abastecidas por medio de tinacos,

considerando en este cálculo un mayor volumen de agua, debido a que este tipo de

viviendas cuentan con amplios jardines y espacios mayores que atender.

Por otra parte, es menester señalar que de acuerdo a la investigación realizada en la

ciudad de Saltillo, Coah. por Salazar de León S. y Silva B. Ma. C. (2000) de la

Facultad de Sistemas de la U. A. de C., se ha podido constatar que el proporcionar

un mayor caudal a las viviendas es contraproducente, ya que las personas al tener

una mayor cantidad de agua, tienden al dispendio, lo que se traduce en derroches de

115

energía, dinero y lo mas grave, del abatimiento acelerado de las fuentes de

aprovisionamiento del agua, lo que en un futuro cercano provocaría la escasez de

éste vital líquido, por lo cual, se hace necesario que la dotación de agua que se

brinde a los pobladores, sea adecuada a sus necesidades y no mayor a ella.

VII DISCUSIÓN

A continuación, se presenta una crítica sobre la documentación que fue

utilizada en la investigación, la cual es la siguiente:

116

1 MÉTODO HUNTER PARA INSTALACIONES INTERIORES

INSTALACIONES EN LOS EDIFICIOS 1999)

El método del Dr. Hunter está diseñado para las costumbres, consumos y

tipos de muebles que se utilizan en la Unión Americana, mismos que difieren en gran

medida de lo que se requiere y demanda en nuestra población de Saltillo, por lo cual,

y en función de lo anterior, se establece que este método no es adecuado para ser

utilizado en el cálculo de nuestros sistemas de redes interiores, ya que al considerar

estos parámetros, las redes así dimensionadas, se obtienen diámetros de tuberías

por demás exagerados para los requerimientos de nuestra población, repercutiendo

ello en altos costos por la instalación; además, los consumos de agua en las

viviendas que se diseñan con este método, repercuten también en la economía

familiar y lo mas grave, en el abatimiento de los acuíferos que suministran agua a la

población.

2 MÉTODO PROPUESTO POR ING. RAFAEL PÉREZ CARMONA EN SU

LIBRO EL AGUA (TOMO I – 1998)

El método del Ing. Pérez Carmona, si bien brinda resultados mas cercanos

acorde a lo requerido por nuestra población, es también cierto que al tomar las

unidades de consumo como indica el Dr. Hunter, los resultados aún y cuando se

utiliza el coeficiente K de simultaneidad, difieren en las presiones y caudales

obtenidos por la fórmula de Manning, sin embargo, resulta mas adecuado si se

toman los caudales proporcionados por él en la Tabla 6.

3 MÉTODO PROPUESTO POR FREDERICK S. MERRITT – MANUAL DEL

INGENIERO CIVIL VOLUMEN II – 1985)

117

Este método no brinda ninguna información sobre cómo deben calcularse las

instalaciones interiores, sin embargo se asienta que al igual que el método del Dr.

Hunter, fueron diseñados para satisfacer las necesidades de la población en los

Estados Unidos de América y no a nuestra población, por lo cual, tampoco los

parámetros que indica son adecuados para nuestro medio.

4 NORMAS TÉCNICAS PARA INSTALACIONES DE SUMINISTRO DE AGUA

VIGENTES EN LAS PROVINCIAS DE BARCELONA, MÁLAGA, SEVILLA,

VALENCIA, ALICANTE, CÓRDOBA, NAVARRA, CASTELLÓN, GERONA,

VIZCAYA Y LA CORUÑA EN ESPAÑA.

(GOBIERNO DE ESPAÑA-1975)

La normatividad española establece claramente los gastos a considerar en

función del tipo de edificación, así como también los diámetros mínimos, teniendo su

normativa información clara y precisa sobre las instalaciones interiores, pero no

establece la forma en que deba realizarse el cálculo, el cual se deduce por los gastos

que menciona que el cálculo deba realizarse por el método de Hunter adecuado a

sus necesidades, ya que en ningún caso se mencionan unidades de consumo que

permitan suponer la utilización del método americano tal y como el autor del método

lo propone; por otra parte, la normativa está diseñada para un suministro de agua a

presión, esto es, considerando un sistema de bombeo y no de tinaco como se utiliza

en nuestro medio, por lo cual, no es viable la utilización de esta normativa en el área

de Saltillo, a excepción de que los caudales que se indican para los diferentes

aparatos, no difieren mayormente de los propuestos en la investigación presente.

118

5 NORMATIVA PARA LA PRESTACIÓN DE LOS SERVICIOS PÚBLICOS

DOMICILIARIOS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO EN LA REPÚBLICA

DE COLOMBIA. (GOBIERNO DE COLOMBIA – 2000)

Esta normativa no indica en absoluto la metodología a seguir, solamente

indica que las instalaciones deberán ajustarse a las normas y especificaciones

previstas en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento

Básico, por lo cual, tampoco es posible adecuarlo a nuestra entidad. Resulta por

demás extraño que siendo el Ing. Rafael Pérez Carmona un profesional colombiano

que trata ampliamente sobre en tema en su libro, no exista en su país una normativa

sobre ella.

6 REGLAMENTO PARA LA PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE AGUA

POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EN ZONAS CONCESIBLES DE

BOLIVIA.

(GOBIERNO DE BOLIVIA – 2000)

Este Reglamento tampoco indica la forma del diseño de las instalaciones

interiores, sin embargo, dentro de sus apartados indica que deberá anexarse copia

del plano sanitario de la red interna, tanto de suministro de agua potable como de las

instalaciones de alcantarillado, firmado por un profesional del sector, debidamente

inscrito en la Sociedad de Ingenieros de Bolivia, quién aplicará las normas vigentes

respectivas, mismas que no establecen parámetros de diseño y cálculo. Así también,

la Normativa Boliviana marca en el Artículo 25, que el dimensionamiento y cálculos

hidráulicos se realizarán con estricto apego al Reglamento Técnico de Diseño para

Sistemas de Agua Potable y para Alcantarillado; sin embargo, dichos reglamentos se

refieren a sistemas de abasto y alcantarillado urbano y no precisamente a

instalaciones interiores, por lo tanto, no es posible adecuarlo a nuestro medio.

119

7 TEXTO DECRETO CON FUERZA DE LEY NO. 382-1989 MINISTERIO DE

OBRAS PÚBLICAS, SUBSECRETARÍA DE OBRAS PÚBLICAS,

REPÚBLICA DE CHILE

(GOBIERNO DE CHILE – 2003)

El documento no indica parámetros de diseño ni cálculo, solamente establece

las obligaciones de los usuarios, marcando en uno de sus apartados lo siguiente: El

mantenimiento de las instalaciones interiores domiciliarias de agua potable y de

alcantarillado es de exclusiva responsabilidad y cargo del propietario del inmueble.

Por lo anterior, tampoco es adaptable a nuestra población.

8 MARCO REGULADOR PARA LA PRESTACIÓN DE SERVICIOS PÚBLICOS

DE AGUA POTABLE Y DESAGÜES CLOACALES EN LA PROVINCIA DE

CÓRDOBA, ARGENTINA.

(AYUNTAMIENTO DE CÓRDOBA, ARGENTINA – 1994)

El Marco Regulador de Córdoba, Argentina al igual que el de Chile, solamente

establece la obligatoriedad del usuario, pero no contempla parámetros de cálculo ni

metodología, solamente establece que el usuario es responsable de acondicionar las

instalaciones interiores respetando las normas vigentes, así como del mantenimiento

de éstas. La Normativa Argentina presentada hace referencia al Artículo 59 como

aquel que dicta las normas de caudal y presiones requeridas, sin embargo el

documento estudiado solamente consta de 30 artículos, por lo cual no es posible

ubicar en forma definida el artículo referido. Por lo anterior, no es aceptable

adecuarlo a Saltillo, Coah.

9 REGLAMENTO DE PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y

ALCANTARILLADO DEL “SERVICIO DE AGUA POTABLE Y

ALCANTARILLADO DE AREQUIPA S.A.” - SEDAPAR S.A.

120

(AYUNTAMIENTO DE AREQUIPA, PERÚ – 1998)

Este Reglamento solamente indica la forma y calidad de la prestación del

servicio por parte del organismo responsable y también, indica que los usuarios

tienen la responsabilidad de mantener el correcto funcionamiento de sus

instalaciones interiores de agua y alcantarillado, hacer un uso racional de estos

servicios y cumplir con su pago oportuno, por lo cual, no tiene establecido la forma

de cálculo ni los caudales y presiones dentro de las instalaciones interiores. Esta

normativa no es adecuable a la ciudad de Saltillo, Coah.

10 REGLAMENTO DEL SERVICIO DE AGUA Y DRENAJE PARA EL DISTRITO

FEDERAL, MÉXICO.

(GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERAL, MÉXICO – 1997)

El Reglamento del Distrito Federal si bien estable los caudales máximos que

deben descargar algunos muebles sanitarios, no establece la forma de cálculo ni las

presiones recomendadas con que deban diseñarse las instalaciones, sin embargo,

en el Artículo 16 indica que deberá presentarse memoria de cálculo de dichas

instalaciones, por lo cual se deduce que el método empleado en el diseño es a

criterio del proyectista y no bajo normatividad alguna; esta normativa no ofrece

ningún aporte a lo requerido en Saltillo, Coah.

11 REGLAMENTO PARA LAS CONSTRUCCIONES EN EL MUNICIPIO DE

MONTERREY.

(AYUNTAMIENTO DE MONTERREY, N. L. MÉXICO – 2002)

Este Reglamento si bien es cierto que brinda una información clara y precisa

sobre el procedimiento constructivo de las instalaciones interiores, así como los tipos

de materiales a usar y que deben colocarse válvulas individuales en los baños y

121

sanitarios, además de la prueba hidrostática a que deberán someterse las

instalaciones, tampoco brinda información sobre los caudales ni el método a utilizar

para hacer cumplir la eficiencia del servicio interior como lo marca en su Artículo 100

del Capítulo XIII de Instalaciones, por lo cual no es aplicable a nuestra ciudad de

Saltillo, Coah. a excepción de algunas consideraciones constructivas.

12 LEY PARA LOS SERVICIOS DE AGUA POTABLE, DRENAJE Y

ALCANTARILLADO EN LOS MUNICIPIOS DEL ESTADO DE COAHUILA DE

ZARAGOZA.

(GOBIERNO DEL ESTADO DE COAHUILA, MÉXICO – 2001)

La Ley para los Servicios de Agua Potable, Drenaje y Alcantarillado en los

Municipios del Estado de Coahuila es una copia casi exacta del Reglamento de

Servicio de Agua y Drenaje del Distrito Federal, y por consecuencia, no establece los

criterios de diseño de redes interiores, inclusive, no especifica en lo absoluto los

caudales de los aparatos, solamente indica el lugar donde debe instalarse el

medidor.

13 LEY DE PRESTACIÓN DE LOS SERVICIOS DE AGUA POTABLE,

DRENAJE Y ALCANTARILLADO DEL ESTADO DE TABASCO

(GOBIERNO DEL ESTADO DE TABASCO, MÉXICO – 1980)

La Ley de Prestación de los Servicios de Agua Potable, Drenaje y

Alcantarillado del Estado de Tabasco, no brinda en sus apartados ninguna

información sobre como deba realizarse el cálculo de las instalaciones interiores, por

lo cual, se entiende que se deja a criterio del proyectista la forma en que quiera

realizarlo. En su Artículo 30 indica la forma en que debe ser abastecido el tinaco

dentro de la edificación, por lo que nos encontramos que el tipo de suministro a la

vivienda es igual al utilizado en nuestra ciudad, sin embargo ante la falta de

122

información sobre el área que nos ocupa, tampoco es posible la utilización o

adecuación de esta Ley a Saltillo, Coah.

VIII PROPUESTA Y RECOMENDACIONES

123

Las Instalaciones Interiores son el conjunto de tuberías y accesorios que

integran el sistema de distribución de agua dentro de una edificación, por lo cual, es

vital que sean diseñadas e instaladas en forma adecuada, ya que el confort de los

ocupantes de la edificación depende directamente de ellas, por lo tanto, se proponen

las siguientes recomendaciones para que sean tomados en cuenta en la legislación

correspondiente.

DISEÑO Y PERMISOS:

1.- El diseño de las instalaciones interiores, debe ser efectuado por un profesional en

la materia, el cual deberá estar debidamente acreditado ante las instancias que

otorgan los permisos de construcción.

2.- La construcción de la instalación interior será la que se indique en el proyecto y

deberán garantizar la eficiencia de la misma, así como la seguridad de la edificación,

trabajadores y usuarios, por lo cual, deberá ejecutar la obra un instalador

competente, supervisado por el profesional que efectuó el diseño y los cálculos.

3.- Las autoridades otorgantes del permiso de construcción, deberán solicitar la

memoria de cálculo, planos de la edificación e isometrías del mismo.

SUMINISTRO:

4.- La compañía que suministra el servicio de agua (AGSAL), será la encargada de

solicitar se cumpla con sus normas en cuanto a la forma y ubicación de la estructura

que alojará el contador de agua, considerándose que inmediatamente después de

éste, inicia la instalación interior y el mantenimiento de ésta estará a cargo del

usuario de la edificación.

124

5.- El tramo de tubería en el que se instale el contador de agua, deberá formar parte

de una «U» para que en ese tramo se soporte el golpe de ariete. Las tuberías antes

descritas al inicio de las redes deberán contar con una válvula de compuerta antes

del medidor y una válvula «check» después del medidor.

DEPÓSITOS:

6.- Los depósitos para almacenamiento de agua (tinacos), deberán instalarse en la

parte mas alta de la edificación y su nivel mínimo de agua deberá estar por lo menos

2 metros arriba del nivel de la cebolleta de la regadera.

7.- Los depósitos serán preferentemente de plástico y con tapa que garantice un

sellado efectivo; así como también deberán contar con una válvula con flotador para

asegurar el llenado del mismo.

8.- Es recomendable que en el caso de viviendas que tengan un solo baño, el tinaco

se ubique arriba de éste a fin de evitar recorridos grandes de tubería que ocasionen

altas pérdidas por fricción.

9.- En el caso de viviendas con dos o más baños, se preferirá ubicar el depósito en

un área equidistante de ellos, o en su defecto, colocarlo sobre el baño de mayor

importancia en la edificación.

10.- La capacidad del depósito (tinaco), será la que resulte de multiplicar la dotación

por persona y por día por el número de ocupantes de la vivienda; se considera dentro

de ésta capacidad, el número de días transcurridos que deba abastecer. En el caso

que la capacidad rebase los 1,100 litros, se deberá instalar una cisterna, la cual

contendrá el 60 al 80 % del volumen necesario y un tinaco abastecido por bombeo

que pueda contener del 40 al 20 % del volumen total calculado.

125

DOTACIÓN DE AGUA:

11.- La dotación de agua se considerará para efectos de cálculo de los depósitos a

razón de 120 litros por habitante y por día para viviendas residenciales, salvo que

dentro del proyecto se establezca alguna circunstancia en especial que justifique una

mayor dotación, en cuyo caso, las autoridades deberán valorar la situación.

TIPO DE TUBERÍAS:

12.- Las tuberías y accesorios para agua potable deberán ser de cobre rígido, cloruro

de polivinilo, fierro galvanizado o de otros materiales que resistan una presión de

columna de agua igual o mayor de la presión que maneja la compañía que suministra

el servicio, y además, que satisfagan las normas de calidad establecidas por la

Dirección General de Normas de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial,

mismas que son las normas estándares que actualmente rigen en el mercado.

PRUEBA HIDROSTÁTICA:

13.- Antes de tapar o recubrir cualquier instalación hidráulica, deberá someterse a

una prueba de hermeticidad dejando la tubería a presión y con control de manómetro

24 horas por lo menos.

14.- La presión de prueba de la instalación interior se efectuará a una presión

constante de 3.00 Kg/cm2 (Norma Oficial Mexicana NOM-008-CNA-1988 Regaderas

empleadas en Aseo Corporal a presión media), equivalente a 2.941 Bar.

CAUDALES:

126

15.- Los caudales por aparato a utilizar en el dimensionamiento de la instalación

interior serán los siguientes (salvo casos especiales), considerando que cuando un

aparato utilice solamente agua fría, se tomará el 100 % del caudal (wc), y cuando

utilice agua fría y caliente, los caudales se tomarán al 75 % de dicho caudal.

Aparato Gasto (lpm)100% 75%

WC de tanque bajo 3.60Regadera 7.80 5.85Lavabo 3.60 2.70Fregadero 11.40 8.55Lavadora 11.40 8.55Lavadero 3.60 2.70

Tab. 19 Gastos por aparato recomendados

DIMENSIONAMIENTO:

16.- El dimensionamiento de la red se deberá realizar utilizando los caudales que

cada aparato requiere y no las unidades de consumo (método propuesto en la

presente investigación).

17.- Para el cálculo de la red, se realizará un seccionamiento de ésta, considerando

desde la salida del depósito (tinaco) hasta el último tramo de ella. Los

seccionamientos se realizarán en todos aquellos puntos donde exista un nodo (tee) y

donde se encuentre una salida.

18.- Para efectos de cálculo, se deberá considerar que cada tramo abastecerá a los

muebles que se localicen en el tramo siguiente (considerado de acuerdo al flujo del

agua), el cual será afectado por el coeficiente de simultaneidad correspondiente, el

cual esta en función del número de salidas de los muebles por abastecer.

19.- Para el cálculo de los gastos por tramo de la red, deberán utilizarse los

coeficientes de simultaneidad siguientes:

127

No. de salidas

Valor de K

No. de salidas

Valor de K

No. De salidas

Valor de K

1 1.00 9 0.35 17 0.242 1.00 10 0.33 18 0.243 0.70 11 0.32 19 0.234 0.57 12 0.30 20 0.235 0.50 13 0.29 21 0.226 0.45 14 0.28 22 0.227 0.40 15 0.26 23 0.218 0.37 16 0.25 24 0.21

Tab. 20 Coeficientes de simultaneidad para aparatos

20.- Para calcular las pérdidas por accesorios de la red, se utilizará la siguiente tabla

de equivalencias en tuberías rectas:

Ø tubo en Pulg.

Codo 90°

Codo 45°

Tee giro

Tee de recto

Válvula de compuerta

Válvula de plato

Válvula de ángulo

½ 0.50 0.20 1.00 0.30 0.10 4.90 2.60¾ 0.70 0.30 1.40 0.40 0.10 6.70 3.601 0.80 0.40 1.70 0.50 0.20 8.20 4.60

1 ¼ 1.10 0.50 2.30 0.70 0.20 11.30 5.601 ½ 1.30 0.60 2.80 0.90 0.30 13.40 6.702 1.70 0.80 3.50 1.10 0.40 17.40 8.50

2 ½ 2.00 0.90 4.30 1.30 0.40 21.00 10.003 2.50 1.20 5.20 1.60 0.50 26.00 13.004 3.40 1.50 6.70 2.10 0.70 34.00 17.005 4.20 1.90 8.40 2.70 0.90 43.00 21.006 4.90 2.30 10.00 3.40 1.10 51.00 26.008 6.40 3.00 13.00 4.30 1.40 67.00 34.0010 7.90 3.80 16.00 5.50 1.70 85.00 43.0012 9.50 4.60 19.00 6.10 2.00 102.00 51.0014 10.50 5.30 22.00 7.50 2.10 120.00 60.00

Tab. 21 Tabla de equivalencias de accesorios en tubo recto

21.- Para efectos de diseño de la instalación interior, pueden utilizarse los gráficos

del Dr. Hunter para encontrar los diámetros de tuberías, así como las pérdidas que

ocasionan éstos en tramos de 100 metros de tubería recta. (Figs. 11 y 12) páginas

24 y 25 del presente documento.

128

22.- Es recomendable también realizar el cálculo utilizando la fórmula de Manning,

para lo cual, al presentar la memoria de cálculo ante las autoridades respectivas, se

deberá indicar el método establecido.

23.- Se establece que se deberá respetar que el diámetro mínimo de tubería dentro

de una instalación interior domiciliaria, no deberá ser menor de 3/4” y que el diámetro

mínimo para suministro a un solo aparato será de tubería de ½”

24.- Se recomienda también que el recorrido de la red sea ranurando muros a una

altura de 0.55 metros sobre el nivel de piso terminado (altura de alimentación del

lavabo) y no por piso, ya que ello traería consigo un mayor recorrido de la red y por

consiguiente mayores pérdidas por fricción, además de un mayor costo del sistema.

Así mismo, el suministro de agua al sanitario se propone que sea por muro, a una

altura de 0.225 cm sobre el nivel del piso terminado y no por el piso como

actualmente se realiza en las viviendas.

25.- En la bajada principal del depósito hacia el sistema, se deberá instalar una

válvula que permita en caso de realizar una operación, cerrar el sistema en su

totalidad.

ACCESORIOS:

26.- Deberá contemplarse instalar al inicio de la bajada principal del tinaco, un jarro

de aire, el cual será del mismo diámetro de la bajada y su longitud será cuando

menos 0.30 metros arriba del nivel máximo del tinaco.

CALENTADOR DE AGUA:

27.- La ubicación del calentador de agua deberá preferirse instalarlo en la bajada de

la tubería y es recomendable que se localice lo mas cerca posible del baño por

alimentar, cuidando que éste quede a la intemperie y nunca dentro de una

habitación.

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28.- A la salida del agua caliente del calentador, se deberá instalar también un jarro

de aire y su longitud será cuando menos 0.30 metros arriba del nivel máximo del

tinaco.

29.- El cálculo del calentador de agua se realizará tomando en consideración el 50 %

de la dotación por persona y por día, la cual, multiplicada por el número de

ocupantes de la vivienda, cantidad de la que se tomará una 1/7 parte para

establecer la capacidad del calentador. (Gay-Fawcett. 1999)

APARATOS:

30.- Los sanitarios a instalar serán aquellos cuya capacidad de tanque bajo sea de 6

litros, no permitiéndose aquellos que sobrepasen esta capacidad.

31.- Las instalaciones hidráulicas de baños y sanitarios deberán tener llaves de cierre

individual.

32.- Las válvulas mezcladoras deberán preferirse las que sean del tipo globo.

33.- En la regadera se preferirá el uso de cebolletas ahorradoras de agua y las del

tipo aceleradoras de flujo, cuyo caudal no sobrepase los 10 litros por minuto..

34.- Finalmente se recomienda que todo lo que se oponga a la presente

investigación, sea desechado.

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