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México, D. F. Noviembre 15 de 2013.

MEMORIA TECNICO DESCRIPTIVA DE LAS INSTALACIONES HIDRAULICA Y SANITARIA DEL EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS, QUE SE CONSTRUIRA EN BRADLEY N° 43,

COL. ANZURES, MEXICO, D. F.

1.- DESCRIPCION DEL INMUEBLE.

Se pretende construir un edificio para departamentos en Condominio, en la calle de Bradley N° 43, colonia Anzures, en esta ciudad. El edificio contará con una Planta Semisotano destinada a estacionamiento, cisterna y Caseta de Vigilancia.Contarácon 2 plantas tipo con 1 departamento cada uno de 2 recámaras, cocina sala comedor, sala de tv y 3 baños. En planta baja selocalizarán 2 Salones de Usos Múltiples que contarán con 3 sanitarios.

2.- DESCRIPCION DEL SISTEMA.

La instalación hidráulica se inicia con la conexión a la toma Municipal con tubería de cobre tipo "M" de 19 mm dediámetro(3/4"), para llevar el agua potable hasta una cisterna con capacidad de 20 m3, determinado todo esto de acuerdo con los siguientes datos:

2.1 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LA CISTERNA.

DATOS HIDRAULICOSDepartament Pers/dpto Total Personas

N° Estimado de PersonDepartamento 2 5 10Vigilancia 1 2 2Visitas S.U.M. 2 20 40Lavado autos 5 5

Total de Habitantes: 57Dotación de agua por habitante por día(lts) planta: 150Consumo diario(lts): 1,800 Dotación de agua por habitante por día(lts) visitas: 25 Consumo diario(lts): 1,000 Lavado de Autos: 50 Consumo diario(lts): 250 Consumo Total Diario(lts): 3,050

Considerando un almacenamiento para 5 días, setendrá un total en lts de: 15,250.00 lts.

Volúmen Total de agua por almacenar(lts): 15,250.00 lts.

De éste estudio se concluyó tener una cisterna con capacidad de 16 m3, y 1 tinacos rotoplas de 1,100 litrosdando un total de almacenamiento de 17,100 litros.

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2.2 CALCULO DEL DIAMETRO DE LA TOMA MUNICIPAL.

Volúmen de agua requerido por día= 15,250 lts.Tiempo de Abastecimiento: 8 horas 28,800 seg.

Volúmen que se tendrá que alimentar con un gaQ =V/T; Q= 0.530

Q=15,250/28,800 = 0.530 lt/seg = 0.000530 m3/seg.

Q= v x s; s= Pi d2/4; de donde: Q=v x Pi x d2/4; _________d= / 4Q/Pi x v

Sustituyendo valores en la ecuación anterior, se tendrá: 0.00033727 __________________ ____________ ________d= / 4 x 0.000530/2 x 3.14= / 0.00212/6.28 = / 0.00033727

d= 0.0184 m

Por lo que se requiere una toma municipal de 19 mm de diámetro (3/4").

2.3 DISEÑO HIDRAULICO DE LA RED.

De la cisterna de agua potable se tomará el agua mediante un equipo de bombeo hidroneumático duplex y se inyectaráa la red general de servicios, habiéndose previsto un tinaco de reserva y emergencia localizado en la azotea, de donde se distribuirá por gravedad en caso de falla en la energía eléctrica; el cálculo de los diámetros de las tuberías de alimentación de agua fría ycaliente se realizó por el Sistema de Hunter ó Ley de Probabilidades, según el ejemplo siguiente del troncal principal de salida del equipo de bombeo, de tal forma que la velocidad del agua en dichas tuberías quede dentro del límite de 0.90 a 2.50 m/seg.

Equivalencia de los muebles en unidades de gasto:

MUEBLE SERVICIO CONTROL U.M.Inodoro Privado Tanque 3Lavabo Privado Llave 1Toma de Manguera Privado Llave 3Regadera Privado Mezcladora 2Fregadero Privado Llave 2Lavadero Privado Llave 3Lavadora Privado Llave 3

A continuación se muestra como ejemplo el cálculo del diámetro general de salida del agua fría del equipo debombeo:

Mueble N° Muebles U.M. Total U.M. Gasto Diámetro Caída Presiónlts/seg. mm. m/100m.

Inodoros 10 3 30 1.26 32 8.00 Lavabo 10 1 10 0.57 25 5.00 Regadera. 5 2 10 0.57 25 5.00 Fregadero. 2 2 4 0.26 19 4.60 Lavadero. 0 3 0 0.20 19 3.00 Lavadora 0 3 0 0.20 19 3.00 Subtotales: 27 54 1.92 38 7.95

Para éste gasto de 1.92 litros por segundo y una velocidad de 2 m/seg. En la gráfica correspondiente para tuberíade cobre tipo "M" obtenemos un diámetro de 38 mm. De ésta forma se han calculado todos y cada uno de los diámetros de las tuberías de alimentación de agua potable del edificio, dando como resultado las tablas de valores siguientes:

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Sistema de Agua Potable.

Columna de Alimentación Ejes 7-C:Localiz. Ramal Total U.M. Gasto Diámetro. Longitud Caída PresiónC.Presión Tot.

lts/seg. mm. m m/100m. mP.Baja S.U.M. 12 0.63 25 9.00 6.00 0.54

1er Piso Dpto 1 18 0.83 32 3.00 4.00 0.12 2° Piso Dpto 2 18 0.83 32 3.00 4.00 0.12 *S.Sótano Vigilancia 6 0.42 19 8.00 10.00 0.80

TOTALES: 54 1.92 38 12 7.95 0.95 *Más pérdidas por conexiones, válvulas, etc.: 25% 0.27

TOTAL: 1.22

2.4 Cálculo de Equipo de bombeo duplex hidroneumático para Sistema de Agua Potable.

Carga Dinámica Total.(Hdt).

Hdt = Hg + Hp + Hf ; Hg=Carga geométrica; Hp=Carga de presión del sistema; Hf=Pérdidas por fricción.

Hdt= 13.50 + 20.00 + 3.36 = 36.86 m.

Potencia de las Bomba.(HP)

HP = Pe x Q x Hdt / 75 Re; Pe= Peso específico del líquido a bombear; Q=Gasto; Re=Rendimiento de la bomba.

HP = 1000 x 0.00192 x 36.86 / 75 x 0.60 = 1.57

Por lo que se recomienda instalar 2 bombas marca Barnes modelo NB-100-3, con succión de 1 1/4" y des-carga de 1", acoplada directamente a motor electrico de 2 HP, 3,500 rpm, 3/60/220v, y un tablero de Con-trol Automático para arranque de las bombas con protección de bajo nivel de agua en la cisterna.

Cálculo de los Sistemas de Aguas Negras y Aguas Pluviales.

En la actualidad la ciudad opera con un sistema mixto para descarga de aguas negras y pluviales,por lo que, se tomó la decisión de proyectar dentro del edificio separados estos sistemas, aun cuando en exterio-res se junten en los colectores de agua diseñados para tales efectos.

Bajadas de Aguas Negras

Todas las bajadas de aguas negras que desaguan los sanitarios de los pisos que componen este edifi-cio se calcularon con la tabla N° 14 que se anexa y la cual está en función de el número de unidades de descargaque recibe, así como por el número de pisos de que consta la construcciòn; como ejemplo ilustrativo, calcularemos labajada de aguas negras de los sanitarios localizados entre los ejes 6D y E:

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Mueble ó Accesorio N° Muebles UD/Mueble Total UD

W. C. 1 4 4Lavabo. 1 1 1Regadera 1 2 2

Total: 3 7

Considerando un total de 2 plantas que descargan a esta BAN, el total de UD conectadas será:

14 UD

Consultando la tabla N° 14, vemos que para un edificio de más de 3 pisos, una BAN de 100 mm de diámetrodescarga hasta 500 UD., por lo tanto su diámetro seleccionado será éste.

Colector de Aguas Negras.El colector de aguas negras se calculó con la tabla N° 13, que proporciona los diámetros para

tubos de albañal en función de las Unidades de Descarga (UD) para una pendiente determinada que en nuestrocaso será del 1 %. Como ejemplo ilustrativo de éste cálculo, haremos a continuación el del colector general desalida del conjunto que conectará al drenaje municipal:

Mueble ó Accesorio N° Muebles UD/Mueble Total UDW. C. 10 4 40Lavabo. 10 1 10Lavadero 0 2 0Regadera. 5 2 10Fregadero. 2 2 4Lavadora 0 2 0

Total: 27 64

El gasto total de aguas negras será igual a Q = UD /100 = 64 /100 = 0.64 lts/seg.

Consultando la tabla 13 vemos que un tubo de 6" (150mm) de diámetro con una pendiente del 1 % es suficientepara descargar hasta 700 UD., por lo tanto este sería el diámetro seleccionado, sólo para descarga de aguas ne-gras.

Aguas Pluviales.

Este sistema se ha diseñado separando la captación de agua de azoteas de la de sanitarios, conel fin de evitar inundaciones internas en caso de tapazones en cualquiera de los sistemas. El agua pluvial de patios,banquetas y estacionamientos se descargará al subsuelo ó a la red municipal.

Bajadas de Aguas Pluviales.

La selección de los diámetros de las bajadas de aguas pluviales se hizo de acuerdo con la tablaN° 9 y en función de el área en M2 por drenar, así como la precipitación pluvial máxima de 150 mm/h. A continua-ción se hace el cálculo para la construcciòn total del edificio, como ejemplo:

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Area total de azotea = 130.52 m2 Entrando a la tabla N° 9 con los datos de 150 mm/h y el área de 65.26 m2, vemos que una BAP de

100 mm de diámetro nos drena 160 m2, trabajando al 25 % de su capacidad, por lo cual seleccionamos 2 Bajadasde aguas pluviales de éste diámetro, en tanto que el ramal horizontal será de 150 mm de diámetro, el que drenahasta 317 m2 con 1% de pendiente, a tubo lleno y para la misma precipitación (Tabla N° 10).

Cálculo del gasto de aguas pluviales por captarse dentro del predio.

Se ha considerado captar aguas pluviales de la azotea, cuya área es = 122.24 m2 y de la planta baja, quecaptará el agua proveniente de los claros previstos para ventilación e iluminación, con un área = 37.99 m2dando un área total de captación = 130.52 m2.

De acuerdo a los lineamientos y especificaciones para la elaboración y presentación de proyectos alternativos de aprovechamiento de aguas pluviales de la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica (D.G.C.O.H.) el criterio utilizado para el cálculo será el Método Racional Americano, con el cual se determinaa continuación el gasto máximo ó de pico:

Q = C x I x A / 360 (1) en donde:

Q= Gasto máximo pluvial en m3/seg.

C= Coeficiente de escurrimiento.

I= Intensidad media de la lluvia en mm/hora para una duración de 20 minutos.

A= Area de aportación en hectáreas

1 / 360= Factor de conversión.

Coeficiente de Escurrimiento.

El coeficiente de escurrimiento se calcula tomando en cuenta el tipo de acabados en pisos y el uso del suelodentro de la construcción, para considerarlos permeables ó impermeables.

Si durante una tormenta se miden simultaneamente la lluvia y el escurrimiento, las pérdidas se definen comola diferencia del volúmen de agua que llovió en el área de captación, menos el volúmen que se convirtió enescurrimiento directo; para estimar la forma en que se distribuyen las pérdidas en el tiempo, se recurre al criteriodel coeficiente de escurrimiento, en el cual se supone que las pérdidas en cada momento son proporcionalesa la intensidad de la lluvia.

Cálculo del Coeficiente de Escurrimiento

Uso del suelo Area(m2) % del total C.Típico % C

Azotea 130.52 68.87 0.90 61.98 Estacionamiento P. Baja. 59.00 31.13 0.70 21.79

Totales: 189.52 100.00 83.77

Por lo cual el coeficiente de escurrimiento a utilizar será C= 0.84

Cálculo de la intensidad de la lluvia.

De la lámina 3.6 de Isoyectas medias para el D. F. (Se anexa copia), según el sitio de ubicación del prediose obtuvo una precipitación base para una duración de 30 minutos y un periodo de retorno de 5 años conun valor de I = 32.30 mmEl período de retorno se fijará de acuerdo con el uso del suelo y el tipo de vialidad, aplicando para fines decálculo el mayor valor obtenido de ambas tablas.Tabla 3.10 :Uso de suelo y periodo de retorno.Tipo de uso:c) Zonas residenciales multifamiliares de alta densidad: TR = 3 años.

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Tabla 3.11 :Tipo de vialidad y período de retorno mínimo.Tipo de vialidad:Vialidad arterial.Autopistas urbanas y avenidas que garantizan la comunicaciónbásica de la ciudad. TR = 5 años.

Cálculo de la precipitación media, para un tiempo de duración de 20 minutos:

Hp ( 5 - 20 ) = ( Hp base ) (Ftr) (Fa) (Fd) (2) en donde:

Hp ( 5 - 20 ) = Precipitación media para un período de retorno de 5 años y una duración de 20 minutos.

Hp base = Precipitación base asociada a un período de retorno de 5 años y una duración de 30 minutos.

Ftr = Factor de ajuste por período de retorno = 1.00 (Figura 3.9)

Fa = Factor de ajuste por área = 1.00 (Figura 3.14)

Fd = Factor de ajuste por duración de tormenta = 0.87 (Figura 3.8)

Sustituyendo valores en la ecuación (2), tendremos:

Hp ( 5- 20 ) = 32.30 x 1.00 x 1.00 x 0.87 = 28.10 mm.

Por último, calcularemos la intensidad de precipitación pluvial, asociada con el tiempo de concentración, pormedio de la fórmula siguiente:

I ( Tc ) = 60 x Hp ( 5 - 20 ) / Tc (3)

Si el tiempo Tc de concentración de la tormenta es igual a 20 minutos, sustituyendo valores en (3), setendrá:

I ( Tc ) = 60 x 28.10 / 20 = 84.30 mm/ hora.

De acuerdo con las área tributarias de aportación pluvial y sustituyendo valores en la ecuación (1), calcula-remos el Gasto Pluvial Máximo:

Q = 0.84 x 84.30 x 0.018952 / 360 = 0.00372 m3/seg = 3.72 lts/ seg.

2.- Cálculo de la red general de captación de aguas pluviales desde las bajadas de aguas pluviales hastasu descarga a la cisterna de almacenamiento.

En el proyecto de éste sistema, se propone instalar 2 bajadas de aguas pluviales (BAP) en total para el edificiode departamentos, las cuales arrancarán de la azotea hasta el lecho bajo de la losa de planta baja, en dondese unirán por medio de un colector general, hasta llegar a un registro desarenador con trampa de hojas, localiza-do anexo al tanque de tormenta en las celdas de cimentación del propio edificio.

Areas tributarias de aportación pluvial a cada BAP :

N° BAP Area Tributaria (m2) Gasto (lts/seg) Diámetro Diámetro VelocidadCalculado seleccionado

(mm) (m) (m/seg)1 65.26 2.27 64.15 0.101 0.28 2 65.26 2.27 64.15 0.101 0.28

Totales: 130.52 4.54 102.61 0.151 0.25

Cálculo del gasto y diámetro de las bajadas de aguas pluviales.

Gasto: Q = C x I x A /360

Diámetro: 0.0836647882803955n = Coeficiente de rugosidad de la tubería (PVC = 0.009)Datos considerados para calcular BAPS:Pendiente = 1 (vertical)

D = [(Q x n (16) 5/3) /3.1416)] 3/8 en donde:

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Precipitación de tormenta = 150mm/h, duración = 5 minutos.Velocidad: V = (4Q) / (3.1416 x d2)

Ejemplo de cálculo de gasto, diámetro y velocidad para la BAP - 1 :

Q = 0.84 x 150 x 0.0065 / 360 = 2.27 lts/seg.

V = ( 4 x 0.0078) / ( 3.1416 x 0.01032256 ) = 0.00712 / 0.0324 = 0.22 m/seg.

Nota: La tabla anterior es el resultado de todos los cálculos realizados como en el ejemplo anterior.

De acuerdo con ésta tabla, checamos que los diámetros de las bajadas de aguas pluviales propuestos sonsuficientes ya que son mayores que los de cálculo; los colectores horizontales que se colgarán de la losa dePlanta baja, serán igualmente de pvc sanitario y llevarán una pendiente mínima de 1 %, habiéndose calculadocon las mismas fórmulas, dando como resultado la tabla siguiente:

COLECTORES HORIZONTALES.

PLANTA BAJA

Tramo Nª Pendiente Longitud Diámetro Area Tributaria Gasto Diámetro de Velocidad Diámetro % (m) Propuesto (m2) m3/seg cálculo (m/seg) Seleccionado

(m) (m) (mm)

A 1 9.50 0.101 65.26 0.0023 0.0452 0.29 101

B 1 9.00 0.101 130.52 0.0046 0.0837 0.57 150

Totales: 130.52 0.0046 151

Podemos observar que los diámetros de las tuberías propuestos son mayores que los de cálculo, igual que la velocidad en las mismas no excede de 1.50 m/seg, por lo cual el proyecto cumple con lo requerido.

3.- Cálculo y Diseño hidráulico de las obras de Regulación y Filtrado.

La capacidad del Tanque de Tormenta deberá ser suficiente para almacenar el volúmen de escurrimiento directo,originado por una tormenta con duración de 60 minutos, por lo que deberá tenerse en cuenta para su diseño ydimensionamiento las características de la avenida de diseño (tiempo pico, gasto de pico, tiempo base, forma del hidrograma).

Gasto pico = 6.63 lts/seg.

Cálculo del Tiempo de Recesión ( Tr ).

Tiempo de duración de diseño = 60 minutosTiempo de concentración = 60 minutos.

Tr = 1.15 Tc = 1.15 x 60 = 69 minutos.

Tiempo base = Tiempo de duración + tiempo de recesión = 60 + 69 = 129 minutosTiempo Total = 60 + 69 = 129 minutos x 60 = 7,740 segundos.

Por lo tanto el volúmen del Hidrograma será = b x h / 2 en donde:

La Base = Tiempo de duración + Tiempo de recesión = 60 + 69 = 129 minutos

La Altura = Al gasto en m3/seg = 6.63 lts/seg = 0.00663 m3/seg.

Volúmen Total de Almacenamiento = 7,740 x 0.00663 / 2 = 24.38 m3.

Esta cantidad de agua será almacenada en el tanque de tormenta y regulación, dividido en 2 celdas con lasdimensiones siguientes de cada uno:

Longitud = 3.00 m

D = [( 0.00227 x 0.009 x 101.593 ) / 3.1416 ] 3/8 = [ 0.0006596] 3/8 = 0.06415 M = 64.15 MM

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Ancho = 2.00 mTirante de Agua = 2.00 m

La capacidad de Almacenamiento del Tanque de Tormenta será:

V = 6.00 x 2.00 x 2.00 = 24.00 m3

Por lo cual, el cálculo de diseño está cubierto satisfactoriamente para el volúmen de agua generado por una avenida pico.

Vt = 24.00 m3 > Vc = 24.00 m3

El proyecto incluye para cualquier otro imprevisto, en caso de emergencia, la instalación de un rebozadero paradescargar demasías a la red municipal.

Cálculo de la Capacidad de los Calentadores de Agua.

Departamentos Tipo (2) de 1° y 2° Piso:

Mueble Cantidad Consumo ConsumoUnitario(lt/h) Total (lt/h)

Regadera 2 150 300Lavabo. 3 8 24Fregadero 1 38 38Lavadora 0 75 0

362

F.D. 0.30 Consumo: 108.6

Considerando que la temperatura promedio del agua caliente para su uso es de 55° C y teniendo el agua enel calentador a 80° C, se tendrá un rendimiento R = 80/55 = 1.45

Por lo tanto la capacidad de estos calentadores será:

C = 108.60/ 1.45 = 74.89 lts = 19.79 Galones.

De donde se recomienda instalar calentadores marca Cal- O- Rex ó similar modelo G30 Automáticos a gas.

Ing. Leobardo Islas Fuentes

Paseo de las Galias Nº 23, Lomas Estrella.

Tel. 56074875 y 56566984

C/I-0090