La simultaneidad en los consumos de agua en las instalaciones (página 2)

En el caso de la Norma Básica española, relativo a la clasificación de las viviendas según el caudal instalado, radica la originalidad de la Norma y la base de toda su estructura, así como de la simplicidad que se logra en su aplicación: la idea parte de que bajo el punto de vista que contemplamos las viviendas se diferencian unas de otras por el caudal de agua instalado, o sea, la suma de los caudales mínimos que se requieren entre todos los aparatos domésticos que posee la vivienda. La norma clasifica las viviendas en cinco tipos introduciéndose la simplificación de considerar que los cinco tipos de instalación que resultan suponen suficiente diversidad, en cuanto a dimensionamiento de las tuberías, para que cualquier vivienda real pueda adaptarse a uno de estos cinco tipos. Es verdad que la Norma trata por igual a viviendas que son distintas, como las que tienen, por ejemplo, caudales totales instalados que varían entre 1.5 y 1.95 l/s, pero también es cierto que en cualquier sistema ello es inevitable, ya que no cabe aplicar en la práctica más que diámetros comerciales. Hay otra razón que justifica la poca exactitud que puede aparentar esta agrupación en un pequeño número de tipos: El uso de los aparatos no es simultaneo y por ello el caudal máximo para el que hay que calcular la instalación requiere recurrir a los coeficientes reductores de simultaneidad, los cuales basados en una cierta probabilidad de uso simultaneo de sólo una parte de los aparatos en función del número total de los instalados, no sólo dan caudales máximos que tienen el carácter de probables, sino que, como es lógico, mediante fórmulas equivalentes, igualmente extendidas en la práctica, obtenemos resultados distintos.

Otro aspecto a considerar es el de la simultaneidad que existe en la acometida que alimenta a un inmueble constituido por mas de una vivienda en el que el caudal máximo previsible se obtendrá por la suma de los caudales máximos previsibles en cada una de las viviendas, afectada por un coeficiente de simultaneidad ya que en condiciones normales la demanda máxima de cada una de ellas no se presentara en el mismo instante, empleándose la siguiente fórmula para los suministros (figura 5):

Figura 5. Curva de simultaneidad para más de una vivienda según Norma Básica española

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en la que N es el número de viviendas iguales, cuyo suministro depende de la misma acometida o ramal y de forma similar al coeficiente de simultaneidad de aparatos k1 el valor mínimo para el coeficiente de simultaneidad de suministros K será de 0.2. Con objeto de facilitar la obtención de este coeficiente "K" se puede considerar que para número de viviendas menor de 4 se aplicara un K= 1 y para número de viviendas mayor de 20 se aplicara un K= 0,2

El caudal instantáneo máximo del grupo de N viviendas será pues:

Qia = K·N·Qiv

Si en el edificio existiesen viviendas o suministros en general, de distinto caudal real, habría que calcular una media, lo que conllevaría también el cálculo de medias de coeficiente de simultaneidad K según el número de suministros

Estos caudales son válidos tanto para el agua fría como para el agua caliente. A pesar de ello el problema surge al calcular el caudal teórico en una tubería que alimenta grifos de agua fría y agua caliente. A este respecto la experiencia nos dará en cada caso el criterio a utilizar, no obstante se acepta calcular el caudal teórico sumando el caudal de agua fría que precisa una sección mas la mitad del caudal de agua caliente necesaria en esa misma sección, aplicando al caudal teórico así hallado el coeficiente de simultaneidad correspondiente al nº de grifos que alimenta

Qt=Qf+Qc/2 Q=Q.K

Si bien la Norma Básica de instalaciones interiores de suministro de agua fue derogada en España al entrar en vigor el actual Código Técnico de la Edificación, no invalido el método de cálculo que se desarrolla en ellas, ya que el procedimiento de calculo lo deja a criterio del profesional, siguiéndose utilizando oficialmente en algunas Comunidades Autónomas.

Una variante de este procedimiento utilizada con mucha frecuencia en España viene dada por la siguiente expresión:

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Donde

Kv = Coeficiente de simultaneidad.

X = Número de aparatos instalados.

a = Factor corrector que depende del uso del edificio.

Qc = Caudal máximo previsible (l/s).

(Qt = Suma del caudal instantáneo mínimo de los aparatos instalados (l/s)

Siendo por otra parte::

a = 0: fórmula NIA

a = 1; Edificios de oficinas

a = 2; Viviendas

a = 3; Hoteles, hospitales

a = 4; Escuelas, universidades, cuarteles

Otra expresión utilizada es:

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En el que

Qc es el caudal de cálculo o caudal simultaneo

Qt = Caudal total instalado

N = número de consumos

f = un factor que depende del tipo de instalación de que se trate y del nivel de confort pretendido así, por ejemplo, mientras que para locales y oficinas f = 1,5, para viviendas con un nivel de confort básico f = 1,0, para viviendas con un nivel de confort medio f = 1,1 y para viviendas con un nivel de confort alto f = 1,2 (adviértase el parecido con las expresiones (5), (6) y (7))

¦ Normas Tecnológicas del Ministerio de vivienda español

También el Ministerio de la Vivienda español tiene publicadas para las instalaciones de fontanería las Normas Tecnológicas NTE-IFF (agua fría) y NTE-IFC (agua caliente), tratándose de una serie de recomendaciones con tablas que relacionan el número de grifos o fluxores existentes en los tramos y los diámetros de las tuberías que los alimentan (Cuadro 2), así como los de las llaves, calibre de contadores etc. y que regulan las actuaciones de diseño cálculo, construcción, control, valoración y mantenimiento de las instalaciones de distribución de agua fría y caliente (instalaciones individuales o centralizadas sin columnas de retorno y centralizadas con columna de retorno), para uso en cocinas y aseos desde la acometida interior del inmueble hasta los aparatos de consumo, en edificios con un máximo de 20 plantas.

Cuadro 2. Diámetros de las conducciones en función del número de grifos o fluxores de la instalación

¦ Código Técnico de La Edificación (CTE)

El Código Técnico de la Edificación español y de su documento básico HS sobre "Salubridad" (HS-4 Suministro de agua y HS-5 Evacuación de aguas) publicados en 2006, al tener un enfoque basado en prestaciones, es decir en requisitos que deben satisfacer las instalaciones, sin obligar al uso de una determinada técnica o material, ni impedir la introducción de nuevas tecnologías y conceptos, dejan al criterio de los proyectistas materias importantes de las redes de alimentación y evacuación entre ellas y hasta ahora las relativas a la aplicación de un determinado tipo de coeficiente de simultaneidad para el cálculo del dimensionado de la red de distribución de agua en los edificios. No obstante algunas comunidades autónomas han prescrito procedimientos que abarcan desde los de la antigua norma básica para instalaciones interiores de suministros de agua hasta los de la Norma UNE 149201:2008 que comentaremos en el apartado siguiente, pudiéndose adoptar soluciones alternativas a lo que establecen los citados procedimientos bajo la responsabilidad del proyectista, y si previamente hay conformidad del promotor, siempre que sean equivalentes en seguridad y prestaciones respecto a las propuestas.

Aclararé que un Código prescriptivo fija criterios, guías técnicas y soluciones determinadas por lo que no promueve la innovación y puede suponer barreras técnicas al comercio. Por el contrario, un Código basado en prestaciones u objetivos responde a una lógica de alcanzar determinados objetivos propuestos u otros suficientemente justificados y por lo tanto está más abierto a la innovación.

¦ Norma Española UNE 149201:2008

Esta norma UNE 149201 "Dimensionado de instalaciones de agua para consumo humano dentro de los edificios" consta de diversas partes, haciendo referencia en nuestro caso a la determinación del caudal de cálculo o caudal simultáneo que es, por otra parte, el que se propone en la norma DIN 1988, teniendo diferentes coeficientes de simultaneidad dependiendo del tipo de construcción, del caudal instantáneo mínimo de los aparatos sanitarios y del caudal total instalado:

-Viviendas

-Hoteles

-Oficinas

-Centros comerciales

-Hospitales

-Escuelas

El caudal de calculo o caudal simultaneo (Qc) es el caudal utilizado para dimensionar los distintos tramos de la instalación, estableciéndose su valor a partir de la suma (Qt) de los caudales instantáneos de cada aparato del tramo considerado reflejados en la Cuadro 7.1 ("Caudal instantáneo mínimo para cada tipo de aparatos"), obteniéndose el caudal "simultaneo" o de cálculo, (Qc) mediante la expresión empírica Qc=a·(Qt)b+c dependiendo los coeficientes "a", "b" y "c" del tipo de edificación tal como se indica en el cuadro 3 adjunto.

Cuadro 3. Valores de los coeficientes "a", "b" y "c" en la expresión para el caudal de cálculo

Los caudales totales (Qt) se clasifican en mayores de 20 l/s (mas de 10 viviendas estándar con 7 aparatos sanitarios y un caudal instalado del orden de 2 l/s equivalente a los suministros tipo "E" de la anulada Norma Básica) y en menores o iguales a estos 20 l/s. A su vez estos últimos se subdividen en aquellas instalaciones en la que todos sus aparatos tienen un consumo menor de 0,5 l/s (son la mayoría de los edificios) y las la que tienen algún aparato con un consumo igual o superior a 0,50 l/s (edificios con inodoros con fluxores y/o lavadora industrial) (figura 6 y figura 7).

Son muy escasos los estudios actuales publicados que validen los sistemas de cálculo descritos en distintos entornos geográficos y sociales, así como en edificios de diferentes tipos que ayuden a hacer más eficientes las instalaciones hidráulicas, por ello haré mención a la investigación efectuada por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, presentado en el Seminario Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimiento Urbano de Agua, celebrado en Brasil en 2006.

Algunos de los métodos explicados anteriormente, se aplicaron a ocho (8) edificios de los que se conoce el caudal máximo demandado, en total se evaluaron seis (6) métodos; Británico, Alemán de la Raíz Cuadrada, Simultaneidad, Racional o Español, Hunter y Hunter Modificado; aunque se estudiaron otros como el de Dawson y Bowman; pero no se consideraron para los cálculos porque no son adecuados para las edificaciones en estudio. Los edificios que se consideraron fueron los conjuntos residenciales, Takay II, Santa María del Campo; de oficinas, Lago 76; todos ellos ubicados en la ciudad de Bogotá y los edificios de Biblioteca Central, Odontología, Ciencias Humanas, Aulas de Ingeniería y Medicina de la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá.

Figura 6. Curvas de caudal de cálculo para edificios de viviendas según Norma UNE 149201

Una de las variables con mayor incidencia en los resultados es el caudal de funcionamiento de cada uno de los aparatos o el caudal promedio según sea el caso; en general los métodos más antiguos consideran caudales altos generando un sobredimensionamiento en las instalaciones. El método que más se acercó a la aproximación del caudal máximo real en todos los casos fue el Método de la norma básica para instalaciones interiores de suministros de agua (NIA) (También llamado método español o racional); cabe anotar que para el edificio residencial Takay II se obtiene un caudal de diseño un 14% más bajo que el medido; dicha aproximación se debe a los bajos caudales de funcionamiento que considera y al factor K1; es preciso anotar que éste factor no presenta un modelo matemático o probabilístico que lo sustente y es muy subjetiva su aplicación, en particular en los edificios donde no se tiene uniformidad en la distribución de los conjuntos de aparatos. Si se tienen en cuenta los resultados mostrados se observa que la aplicación del método Racional es una buena alternativa en el diseño de éste tipo de instalaciones, pero se debe tener cuidado con las consideraciones, pues el caudal calculado varía ampliamente con los factores K1 y K; y por tanto la incertidumbre sobre los resultados obtenidos.

En los edificios estudiados de la Ciudad Universitaria se presume que los caudales máximos medidos fueron muy bajos para el uso masivo que se puede esperar en este tipo de edificaciones, por ejemplo en la Biblioteca Central el caudal medido fue de 0.34 l/s el cual en teoría no cumple ni con el mínimo requerido por una válvula de fluxor; siendo una de las razones por la que los caudales calculados difieren significativamente de los aforados.

BIBLIOGRAFIA:

– "La instalación interior de agua en las viviendas" por José María Miralles Via de la Compañía General de Aguas de Barcelona, S.A. Revista AGUA , Nº 66- Mayo-Junio 1971

– Uniform Building Code (UBC)

– Uniform Plumbing Code (UPC)

– "Instalaciones hidráulicas y sanitarias en Edificios" por José García Sosa (profesor de la Universidad Autónoma de Yucatan. Mexico). 2002

– "Instalaciones hidráulicas y sanitarias en Edificios" por Silva Milton. Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Civil. 1996

– "Aplicación de los métodos para el cálculo de caudales máximos probables instantáneos, en edificaciones de diferente tipo" por Nelson Yovani Castro Ladino, Jorge Enrique Garzón Garzón, y Rafael Orlando Ortiz Mosquera. Seminario Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimiento Urbano de Agua. João Pessoa (Brasil), 5 a 7 de junio de 2006

– "Instalaciones sanitarias" por Angelo Gallicio. Hoepli. Editorial Cientifico-Médica. Barcelona 1964

– "Adaptación del método de Hunter para las condiciones locales en Colombia" por Nelson Yovani Castro Ladino, Jorge Enrique Garzón Garzón y Rafael Orlando Ortiz Mosquera. Seminario Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimiento Urbano de Agua. João Pessoa (Brasil), 5 a 7 de junio de 2006

– "Instalaciones sanitarias" por Pedro Mª Rubio Requena"

– "Reglamento de instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado" de Chile publicado el 28.01.2003

– "Reglamento de ingeniería sanitaria relativo a edificios", Estados Unidos Mexicanos, publicado en el Diario Oficial de la Federación el 20 mayo 1964.

– "Reglamento Nacional de instalaciones de Perú". 08/06/2006

– "Código Colombiano de Fontanería" . Instituto Colombiano de Normas Técnicas. Norma 1500. ICONTEC. 1979

– "Diseño estándar en plomería" por Luis S. Nielsen. Editorial Continental, S.A. Primera Edicion en Español ; Mexico 1965,

– Norma UNI 9182:2010 ("Impianti di alimentazione e distribuzione d"acqua fredda e calda. Criteri di progettazione, collaudo e gestione")

– Manual de Instalaciones Hidráulicas, Sanitarias, Gas, Aire comprimido y Vapor por Ing. Sergio Zepeda C., Editorial Limusa-Noriega

Autor:

Francisco Javier Pancorbo y Floristán

http://www.wix.com/jpancorbo/personal