2018 01-soto

UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
ANALISIS TÉCNICO - ECONÓMICO ENTRE UN SISTEMA DE PRESIÓN CONSTANTE Y
PRESIÓN VARIABLE EN LA COMUNA DE QUINTA NORMAL, SANTIAGO DE CHILE
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CONSTRUCTOR
PROFESOR INFORMANTE: LILIANA MARCARENA GARCIA PARRA
PROFESOR COLABORADOR: JAIME ARRIAGADA ARAYA
MICHAEL ANDRES SOTO SOIZA
SANTIAGO – CHILE
2018

UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
ANALISIS TÉCNICO - ECONÓMICO ENTRE UN SISTEMA DE PRESIÓN CONSTANTE Y
PRESIÓN VARIABLE EN LA COMUNA DE QUINTA NORMAL, SANTIAGO DE CHILE
MEMORIA PREPARADA BAJO LA SUPERVISIÓN DE LA COMISIÓN INTEGRADA POR LOS PROFESORES:
PROFESOR INFORMANTE: LILIANA MARCARENA GARCIA PARRA
PROFESOR COLABORADOR: JAIME ARRIAGADA ARAYA
QUIENES RECOMIENDAN QUE SEA ACEPTADA PARA COMPLETAR LAS EXIGENCIAS DEL TÍTULO DE INGE-
NIERO CONSTRUCTOR.
SANTIAGO-CHILE
2018

I
Agradecimientos
Dirijo mis agradecimientos a toda mi familia, quienes me apoyaron incluso cuando la relación
de familia pasaba por momentos complicados, a mi hermana Claudia Soto y a mi cuñado Luis
Gana, por su apoyo incondicional y estar siempre cuando los necesité hasta para lo más míni-
mo.
Por último, debo agradecerle inmensamente a mi hija, ya que sin ella esto no hubiera sido po-
sible, es la persona que meda la fuerza para seguir creciendo como persona, más que eso como
padre y así poder entregar mejores herramientas para su bien estar. También debo agradecer
todo el apoyo y animo que me entrega incondicionalmente mi pareja Gracias Denisse Caroca.
Agradecer a la empresa GIC por facilitar los presupuestos y Antonio Arévalo por la asesoría
técnica, con ellos se logró una memoria completa sobre los costos involucrados en manteni-
miento en los sistemas de presión constante y presión variable.
Desde mis más sinceros agradecimientos.

II
Dedicatoria
Esto va dedicado a mi pareja Denise Caroca por su apoyo incondicional, madre por su
apoyo económico, hermanos por tantos favores realizados a mi persona, cuñado Luis
Gana por su apoyo incondicional en todo ámbito, y finalmente a mi hija amada Maite
Soto Gutiérrez que sin ella esto no hubiera sido posible, pero también a mi querido
abuelo Oscar Soiza, que me sigue cuidando desde su partida en el año 2011.

III
Índice de contenidos
Contenido
Agradecimientos ............................................................................................................................. I
Dedicatoria..................................................................................................................................... II
Índice de contenidos ..................................................................................................................... III
Contenido...................................................................................................................................... III
Índice de tablas ........................................................................................................................... VIII
Índice de ilustraciones................................................................................................................... IX
Índice de formulas........................................................................................................................ XII
Índice de gráficos ........................................................................................................................ XIII
CAPÍTULO l ................................................................................................................................... 14
RESUMEN..................................................................................................................................... 14
SUMMARY.................................................................................................................................... 15
RESEÑA HISTORICA ...................................................................................................................... 16
1 Introducción.......................................................................................................................... 19
2 Objetivo................................................................................................................................. 20
2.1 Objetivo general........................................................................................................... 20
2.2 Objetivos específicos.......................................................................................................... 20
3 Propósito de investigación.................................................................................................... 21
CAPÍTULO ll .................................................................................................................................. 25
4 Equipo de elevación de agua potable................................................................................... 25
5 Sistemas de control............................................................................................................... 25
5.1 Presión constante. ............................................................................................................. 26
5.1.1 Ventajas. ......................................................................................................................... 26
5.1.2 Desventajas..................................................................................................................... 27
5.2 Presión variable.................................................................................................................. 28
5.1.1 Ventajas. ......................................................................................................................... 29
5.1.2 Desventaja. ..................................................................................................................... 30
6 Composición de un sistema de elevación............................................................................. 30
6.1 Estanque hidroneumático.................................................................................................. 31

IV
6.2 Bombas Centrifuga para agua potable .............................................................................. 32
6.2.1 Características técnicas................................................................................................... 34
6.2.2 Dimensiones físicas......................................................................................................... 35
6.2.3 Partes de una bomba centrifuga..................................................................................... 36
7 Válvulas................................................................................................................................. 38
7.1 Válvula de retención .......................................................................................................... 39
7.2 Válvula de aislación............................................................................................................ 40
7.3 Junta dilatación o expansión.............................................................................................. 42
7.4 Válvula de pie..................................................................................................................... 43
8 Válvulas en línea de impulsión general................................................................................. 44
8.1 Válvula reductora de presión............................................................................................. 44
8.2 Válvula Alivio...................................................................................................................... 45
9 Accesorios ............................................................................................................................. 45
9.1 Hilo tuerca.......................................................................................................................... 45
9.2 Manómetro........................................................................................................................ 46
9.4 Presostato .......................................................................................................................... 46
9.5 Transductor de presión...................................................................................................... 47
9.6 Campanilla.......................................................................................................................... 47
10 Piping o cañería................................................................................................................... 48
10.1 Cañería Cobre (Cu)........................................................................................................... 48
10.1.1 Fittings de cobre ........................................................................................................... 50
10.1.1.1 Copla .......................................................................................................................... 51
10.1.1.2 Terminales.................................................................................................................. 52
10.1.1.3 Tapa Gorro ................................................................................................................. 52
10.1.1.4 Codo........................................................................................................................... 53
10.1.1.5 Tees............................................................................................................................ 53
10.1.1.5 Codo con soporte....................................................................................................... 54
10.1.1.6 Tapón macho ............................................................................................................. 54
10.1.1.7 Bushing....................................................................................................................... 55
10.1.1.8 Curvas......................................................................................................................... 55
10.1.1.9 Unión americana........................................................................................................ 56

V
10.1.1.10 Cruz SO SO ............................................................................................................... 56
10.1.1.11 Flange hilo he........................................................................................................... 57
10.2 Cañería acero ................................................................................................................... 58
10.2.1 Fittings acero................................................................................................................. 59
10.2.1.1 Codo acero................................................................................................................. 59
10.2.1.2 Tee acero.................................................................................................................... 61
10.2.1.3 Reducción acero......................................................................................................... 62
10.2.1.4 Tapa gorro.................................................................................................................. 63
10.2.1.5 Curva 180° acero........................................................................................................ 63
10.3 Perdida de carga “K”........................................................................................................ 64
CAPÍTULO lll.................................................................................................................................. 69
11 Método para calcula equipo de elevación de agua potable, edificio Poeta Pedro Prado.. 69
11.1 Parámetros de cálculo para la red interior de nuestro proyecto a estudiar ................... 69
11.1.1 Gasto máximo instalado (QI) ........................................................................................ 71
11.1.2 Metro columna de agua (m.c.a).................................................................................... 73
12. Parámetros de cálculo para sistema de bombeo agua potable ........................................ 91
12.1 Gasto máximo probable (QMP) ....................................................................................... 91
12.2 Parámetros a considerar para definir motobomba ......................................................... 92
12.3 Definición de bomba........................................................................................................ 94
12.4 Determinación del Qm de la moto-bomba...................................................................... 98
12.5 Calculo de volumen de regulación................................................................................... 99
12.6 Cálculo volumen estanque hidroneumático.................................................................. 100
12.7 Cálculo de velocidad de agua en manifold de aspiración e impulsión .......................... 101
13 Presupuesto de montaje propuesta proyectista .............................................................. 105
13.1 Itimizado de presupuesto de presión variable propuesta proyectista.......................... 105
13.1 Presupuesto Presión Variable (Aspecto general) .......................................................... 108
CAPÍTULO lV............................................................................................................................... 109
14 Método para calcula equipo de elevación de agua potable, edificio Poeta Pedro Prado en
propuesta de mejoras............................................................................................................ 109
14.1 Definición de motobomba para un sistema de presión constante. .............................. 109
14.2 Determinación del Qm................................................................................................... 112

VI
14.3 Volumen de regulación.................................................................................................. 112
14.3 Volumen estanque Hidroneumático.............................................................................. 112
15 Mejoras de instalación y distribución piping .................................................................... 113
15.1 Aspiración condición de carga negativa......................................................................... 113
15.2 Aspiración condición de carga positiva.......................................................................... 115
15.3 Manifold de instrumento de acero................................................................................ 116
15.4 Manifold Impulsión con pendiente descendiente 1% ................................................... 118
15.5 Ubicación sentina en espacio físico sala de bombas. .................................................... 119
15.6 Despiche piping estanques hidroneumático.................................................................. 121
16 Presupuesto de presión constante ................................................................................... 122
16.1 Itimizado de presupuesto de presión constante propuesta proyectista....................... 122
16.2 Presupuesto Presión Constante - Ejecutado (Aspecto general) .................................... 125
CAPÍTULO V................................................................................................................................ 126
15 Análisis de prepuestos de montaje................................................................................... 126
16 Presupuestos de mantenimiento...................................................................................... 127
16.1 Presupuestos de mantenimiento en sistema de presión constante y variable aspecto
mecánico................................................................................................................................ 127
16.2 Presupuestos de mantenimiento en sistema de presión constante y presión variable
aspecto eléctrico.................................................................................................................... 130
17 Análisis de presupuestos de mantención por falla........................................................... 132
17 Análisis de presupuestos de mantención por falla........................................................... 135
CAPÍTULO Vl............................................................................................................................... 137
18 Ejemplos de cálculo para determinar equipos de elevación de agua. ............................. 137
18.1 Cálculo edificio de 4 pisos.............................................................................................. 137
18.2 Conjunto habitacional 10 bloques de 4 pisos................................................................ 140
18.3 Edificio de 10 pisos......................................................................................................... 142
18.4 Edificio de 20 pisos......................................................................................................... 144
18.4.1 Alternativa N° 1........................................................................................................... 144
18.4.2 Alternativa N° 2........................................................................................................... 147
CAPÍTULO Vl............................................................................................................................... 151
19 Conclusiones ..................................................................................................................... 151
19.1 Determinar las características técnicas de dichos sistemas. ......................................... 151

VII
19.2 Estudiar las variables críticas a incluir para la selección de ambos sistemas. ............... 153
19.3 Proponer mejoras en distribución piping en sala de bombas y mejorar espacio físico de
esta......................................................................................................................................... 154
19.4 Analizar los presupuestos de ambos sistemas y demostrar cual es mas eficiente en el
punto de vista económico y técnico...................................................................................... 156
19.4 Conclusión general......................................................................................................... 157
Anexos........................................................................................................................................ 158

VIII
Índice de tablas
Tabla 1: Altura H (M) vs mᶾ/h de una bomba centrifuga............................................................. 34
Tabla 2 Dimensiones de una bomba CBT 1250 Pentax................................................................ 35
Tabla 3: Tuberías de cobre para agua potable tipos K, L y M - Diámetro exterior y espesores de
pared - Tolerancias y masa teórica. ............................................................................................. 50
Tabla 4: Cañería acero Sch 40 – Fuente: Válvulas industriales S.A.............................................. 59
Tabla 5: Coeficientes referenciales de perdida de carga singular “k” a utilizar en procedimientos
según método cinético................................................................................................................. 64
Tabla 6: Longitud equivalentes a perdidas singulares (1/3) ........................................................ 65
Tabla 7: Longitud equivalente a perdidas singulares (2/3).......................................................... 65
Tabla 8: Longitud equivalente a perdidas singulares (3/3).......................................................... 66
Tabla 9: Cuadro resumen de artefactos totales del proyecto ..................................................... 71
Tabla 10: Cuadro resumen de artefactos por torre..................................................................... 72
Tabla 11: Cuadro general de artefactos....................................................................................... 72
Tabla 12: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable .............. 75
Tabla 13: Diámetro medidores domiciliarios e industrial............................................................ 76
Tabla 14: Tabla de habitabilidad.................................................................................................. 76
Tabla 15: Diámetros y presiones.................................................................................................. 83
Tabla 16 - Número mínimo de bombas, en función del caudal de diseño (QMP)....................... 93
Tabla 17: Relación mínima entre T y potencia moto-bomba ...................................................... 99
Tabla 18: Cañería acero carbono ASTM A53 SCH 40, con cálculos adicionales........................ 101

IX
Índice de ilustraciones
Ilustración 1 Artefacto de Juanelo Turriano. Año 1565............................................................... 17
Ilustración 2 Maquina de Arquímedes. Año 1895 ....................................................................... 18
Ilustración 3: Edif. Poeta Pedro Prado - Arquitectura................................................................. 22
Ilustración 4: Edif. Poeta Pedro Prado - Arquitectura.................................................................. 22
Ilustración 5: Modelado BIM ....................................................................................................... 23
Ilustración 6: Departamento N°1................................................................................................. 23
Ilustración 7: Departamento Tipo 2............................................................................................. 24
Ilustración 8: Vareador de frecuencia.......................................................................................... 28
Ilustración 9 : Sistema elevación de agua potable, ideal en aspecto mecánico,......................... 31
Ilustración 10 Estanque hidroneumático..................................................................................... 32
Ilustración 11: Ilustración 9 Partes de una bomba centrifuga..................................................... 36
Ilustración 12: Sistema de agua potable, con flange ................................................................... 38
Ilustración 13 Sistema de agua potable, con rosca...................................................................... 39
Ilustración 14 Válvula retención vertical, con resorte................................................................. 39
Ilustración 15 Válvula compuerta bronce y acero ....................................................................... 40
Ilustración 16 Válvula de bola, bronce y acero............................................................................ 41
Ilustración 17 Junta de expansión flangeada............................................................................... 42
Ilustración 18; Junta de expansión doble onda, unión americana .............................................. 42
Ilustración 19: Válvula de Pie....................................................................................................... 43
Ilustración 20: Válvula reductora flangeada y roscada – Fuente: Cosmopals............................. 44
Ilustración 21: Esquema de instalación correcto V.Reductora. – Fuente: Válvulas Claval.......... 44
Ilustración 22: Válvula de alivio de aire - Fuente: Válvulas clavel. .............................................. 45
Ilustración 23 Hilo tuerca............................................................................................................. 45
Ilustración 24 Manómetro con medición PSI y BAR .................................................................... 46
Ilustración 25 Presostato con regulador de rango....................................................................... 46

X
Ilustración 26 Transductor de presión......................................................................................... 47
Ilustración 27 Campanilla............................................................................................................. 47
Ilustración 28: Fitting Coplas........................................................................................................ 51
Ilustración 29: Fitting terminales................................................................................................. 52
Ilustración 30: Fitting tapa gorro ................................................................................................. 52
Ilustración 31: Fitting Codo SO-HI-HE .......................................................................................... 53
Ilustración 32: Fitting TEE ............................................................................................................ 53
Ilustración 33: Fitting Codo soporte ............................................................................................ 54
Ilustración 34: Fitting tapa tornillo .............................................................................................. 54
Ilustración 35: Fitting bushing...................................................................................................... 55
Ilustración 36: fitting curva SO-HE-HI .......................................................................................... 55
Ilustración 37: Unión americana SO-HE-HI .................................................................................. 56
Ilustración 38: Fitting cruz SO ...................................................................................................... 56
Ilustración 39: Flange HE DIN....................................................................................................... 57
Ilustración 40: Codo 90° radio largo. ........................................................................................... 59
Ilustración 41: Codo 90° radio corto............................................................................................ 60
Ilustración 42: Codo 45° radio largo ............................................................................................ 60
Ilustración 43: Codo 45° Radio corto ........................................................................................... 61
Ilustración 44: Tee acero.............................................................................................................. 61
Ilustración 45: Tee acero reducción............................................................................................. 62
Ilustración 46: Reducción concéntrica......................................................................................... 62
Ilustración 47: Reducción excéntrica........................................................................................... 62
Ilustración 48: Tapa Gorro ........................................................................................................... 63
Ilustración 49: Curva radio largo 180° ......................................................................................... 63
Ilustración 50: Curva radio corto 180°......................................................................................... 63
Ilustración 51; Justificación Ø Remarcadores departamento tipo 1 y 2..................................... 77
Ilustración 52: Justificación Ø remarcadores recintos comunes en torre A, B, C y D.................. 80

XI
Ilustración 53: Justificación Ø medidor de agua potable general................................................ 81
Ilustración 54: VOGT NM40-250/24HP/380V.............................................................................. 97
Ilustración 55: Motobomba Megablock 40-250/30HP/380V .................................................... 111
Ilustración 56: Aspiración negativa, con pendiente horizontal positiva y válvula de cebado... 114
Ilustración 57: Succión positiva.................................................................................................. 115
Ilustración 58 : Manifold instrumento para sistema de presión variable.................................. 116
Ilustración 59: Manifold instrumento, para sistema de presión constante con presostato para
presión variable con una moto-bomba ..................................................................................... 117
Ilustración 60: Manifold Impulsión con despiche y pendiente descendiente, manifold aspiración
con pendiente ascendiente........................................................................................................ 118
Ilustración 61: Cámara sentina posterior a los estanques de acumulación, con dos moto-
bombas ...................................................................................................................................... 120
Ilustración 62: Cámara sentina con dos moto-bombas............................................................. 120
Ilustración 63: Piping con despiche provocando autonomía en el mantenimiento de una forma
segura......................................................................................................................................... 121
Ilustración 64 : Calculo edif. de cuatro pisos ............................................................................. 139
Ilustración 65: Conjunto habitacional 10 bloques de 4 pisos. ................................................... 141
Ilustración 66: Edificio de 10 pisos............................................................................................. 143
Ilustración 67: Edificio de 20 pisos, con un sistema para dos redes y válvula reductora incluida
................................................................................................................................................... 146
Ilustración 68: KSB - Movitec VF15/7 7,5 HP ............................................................................. 149
Ilustración 69: Edificio de 20 pisos, con dos sistemas uno de red alta y red baja..................... 150

XII
Índice de formulas
Formula: 1 Caudal máximo probable (QMP) ............................................................................... 78
Formula: 2 QMP........................................................................................................................... 91
Formula: 3 Caudal medio moto-bomba (Qm) ............................................................................. 98
Formula: 4 Volumen de regulación (Vr)....................................................................................... 99
Formula: 5 Volumen estanque hidroneumático (VH)................................................................ 100
Formula: 6 Área de un circulo (A) [m²] ...................................................................................... 102
Formula: 7 Velocidad (V) [m/seg] (1)......................................................................................... 102
Formula: 8 Velocidad (V) [m/seg] (2)......................................................................................... 104

XIII
Índice de gráficos
Grafico 1: Perdida de carga en cañería........................................................................................ 67
Grafico 2: Perdida de carga en cañerías de cobre para usos corrientes...................................... 68
Grafico 3: Altura H (M) vs mᶾ/h de una bomba centrifuga VOGT................................................ 96
Grafico 4: Presupuesto Sistema Presión variable (1142 UF) ..................................................... 108
Grafico 5: Motobomba Megablock 40-250/30HP/380V............................................................ 111
Grafico 6: Presupuesto Sistema Presión Constante - Ejecutado (995 UF)................................. 125
Grafico 7: Presupuesto Sistema Agua Potable........................................................................... 126
Grafico 8: Recambio de Válvula................................................................................................. 127
Grafico 9: Recambio de manifold 8".......................................................................................... 128
Grafico 10: Cambio de balón 100 lts - boca 2" DIN.................................................................... 128
Grafico 11: Cambio de estanque hidroneumático - boca 2" DIN .............................................. 129
Grafico 12: Cambio de tablero y control.................................................................................... 130
Grafico 13: Chequeo Eléctrico general ...................................................................................... 131
Grafico 14: Análisis de costo de mantención por falla .............................................................. 132
Grafico 15: Diferencia de costo por mantención por falla (Costo total).................................... 134
Grafico 16: Análisis de costo de mantención por 20 años......................................................... 135
Grafico 17: Diferencia de costo por mantención por 20 años (Costo total).............................. 136
Grafico 18: Moto-bomba TX-05/4/120 M - 1.5HP..................................................................... 138
Grafico 19: Moto-bomba CP 230 B – 5.5 HP.............................................................................. 140
Grafico 20 : CMT 550 - 5,5 HP.................................................................................................... 142
Grafico 21: Moto-bomba CNP - CDL 20-6 10 HP....................................................................... 144
Grafico 22: KSB - Movitec VF15/4 5,5 HP .................................................................................. 147

14
CAPÍTULO l
RESUMEN
En el presente trabajo se realizará un análisis técnico-económico, entre un sistema de
presión variable y presión contante, se tomará como análisis un sistema de elevación
de agua potable del condominio Poeta Pedro Prado que consta de cuatro torres, que se
encuentra ubicado en la comuna Quinta Normal, en la ciudad de Santiago.
Se presentarán la variedad de válvulas y piping con que se podrá ejecutar un sistema de
elevación, por intermedio de estas variables se explicara de cada importancia de cada
uno de esto, ya que todo elemento tiene una pérdida de carga que influirá en el cálculo
hidráulico agua arriba y agua debajo de un sistema de bombeo. Posteriormente se ex-
plicará paso a paso los cálculos hidráulicos, concentrándose en el cálculo hidráulico de
un sistema de presión constante y presión variable con sus ventajas y desventajas. Fi-
nalmente, con todas estas variables explicadas se demostrará cual es más eficiente en
el aspecto técnico-económico.

15
SUMMARY
In the present work a technical-economic analysis will be carried out, between a sys-
tem of variable pressure and constant pressure, it will be taken as an analysis a system
of elevation of drinking water of the Poeta Pedro Prado condominium that consists of
four towers, which is located in the Quinta Normal commune, in the city of Santiago.
We present the variety of valves and piping with which you can run a lifting system,
through these variables will be explained each importance of each of this, since every
element has a loss of load that will influence the hydraulic calculation water above and
water below a pumping system. Subsequently, the hydraulic calculations will be ex-
plained step by step, concentrating on the hydraulic calculation of a constant pressure
and variable pressure system with its advantages and disadvantages. Finally, with all
these variables explained, it will be demonstrated which is more efficient in the tech-
nical-economic aspect.

16
RESEÑA HISTORICA
l agua a lo largo de la historia ha sido fundamental en la supervivencia y evo-
lución del hombre. A lo largo de las épocas las grandes civilizaciones tienen
en común que nacieron cercanas a una gran fuente de agua dulce. Así como
el rio Éufrates y Tigre que vieron nacer a la civilización mesopotámica, el rio indo a la
antigua civilización india y el gran rio Nilo que dio vida a la civilización egipcia que duro
más de 3000 años, pero todos estos reinos no estaban siempre aguas abajo del rio, por
lo que fueron necesarios inventar métodos para hacer llegar el agua a niveles superio-
res de los que presentaba el cauce natural del rio, en un principio se acarreaba el agua
de manera manual, utilizando cubitas, esto cambio cuando empezaron a inventarse
instrumentos o maquinaria para transportar agua de un nivel a otro. En el año 1565
nació el artefacto de Juanelo Turriano, esta máquina usaba la energía hidráulica del
Tajo para activar un descomunal sistema de cucharas de madera engranadas de modo
que el agua pasaba de unas a otras a distintas alturas. Este descomunal artefacto de
madera estaba compuesto por 1 presa y 2 ruedas motrices a pie de río, 6 estaciones
intermedias y 24 torres de cazos oscilantes.
E

17
Ilustración 1 Artefacto de Juanelo Turriano. Año 1565
Fuente: http://www.leyendasdetoledo.com/
Posteriormente en el año 1895, apareció el tornillo sinfín de Arquímedes, el cual es una
maquina precursora a lo que conocemos hoy en día como bombas hidráulicas, se pue-
de observar en la ilustración 2 se muestra el tornillo de Arquímedes, el que está forma-
do por en un gran cilindro hueco, que en su interior tiene una rampa helicoidal apoya-
da en el eje del cilindro, en el cual puede rotar libremente. 9 El principio de funciona-
miento se basa en elevar el agua, que se encuentra por debajo del eje de giro, por la
rampa debido a la rotación. El agua entra por la parte inferior del cilindro y comienza a
ascender por la rampa hasta salir por la parte superior del cilindro. La rotación es pro-
vocada por una manilla, ubicada en la parte superior del tornillo.

18
Ilustración 2 Maquina de Arquímedes. Año 1895
Fuente: http://www.leyendasdetoledo.com/
Finalmente, este tornillo de Arquímedes fue mejorado con el pasar de los años, hasta
llegar a lo que conocemos en la actualidad las bombas hidráulicas, que es el elemento
fundamental en la elevación de agua en los edificios residenciales, industrial y minería.

19
1 Introducción
Se analizará un sistema de presión constante de un edificio de la comuna de Quinta
normal, en la ciudad de Santiago de chile, pero se calculará un sistema de presión va-
riable que cumpla con la necesidad de dicho proyecto, demostrando cual es más efi-
ciente en el aspecto técnico – económico, desde sus ventajas y desventajas
Con lo mencionado, se darán a conocer cada válvula y pinping que se puede utilizar,
pero se concentrara en la solicitud de proyecto, explicando cada procedimiento de
cálculo desde agua arribas y aguas abaja de la sala de bombas, concentrándose en el
cálculo hidráulico de bombeo.
Finalmente se procederá a realizar un análisis del consto de montaje versus el costo de
manteamiento, para confirmar las desventajas y ventas de cada sistema.

20
2 Objetivo
2.1Objetivo general
❖ Análisis técnico – económico entre un sistema de presión constante y presión va-
riable en la comuna de Quinta normal, Santiago de Chile.
2.2 Objetivos específicos
❖ Analizar los presupuestos de ambos sistemas y demostrar cual es más eficien-
te en punto de vista económico y mecánico.
❖ Determinar las características técnicas de dichos sistemas.
❖ Estudiar las variables críticas a incluir para la selección de ambos sistemas.
❖ Proponer mejoras en distribución piping en sala de bombas y mejorar espacio
físico de esta.

21
3 Propósito de investigación
El propósito de esta investigación es realizar un análisis técnico-económico de una Sala de
Bombas de Agua Potable del Edificio Poeta Pedro Prado (en adelante también “Condominio
Edificio Poeta Pedro Prado”), ubicado en Juan Barros N°3885, comuna de Quinta Normal, el
cual se encuentra actualmente en etapa de recepción, se analizara una comparación entre un
sistema de presión constante y presión variable de dicho edificio, demostrando cual es más
eficiente en el aspecto técnico y económico, no obstante la decisión de que sistemas instalar ya
fue ejecutada por la variable del costo de montaje, con esto se analizaran los presupuestos de
presión constante y presión variable. Además, los presupuestos de mantención por cada siste-
ma, cabe destacar que por ser un equipo nuevo no tenemos historial de mantenimiento de
motobomba. Con lo mencionado se darán ejemplos de proyectos que nos ayudarán en concluir
diferentes aspectos a considerar para elegir otro del otro.
Proyecto cuenta con cuatro torres A, B, C y D, y cuenta con los siguientes recintos:
• Proyecto consta de una una super-
ficie de 59249 m2
• Cuatro Torres de 24 pisos
• Dos subterráneos (Estacionamien-
tos y bodegas)
• Departamentos Tipo 1: 894
• Departamentos Tipo 2: 46
• Sala multiuso: 2
• Shaft de basura: 12
• Sala de basura: 12
• Shaft de red húmeda y red seca: 2
• Sala consejo: 1
• Sala primeros auxilios: 1
• Piscina
• Lavandería

22
Ilustración 3: Edif. Poeta Pedro Prado - Arquitectura
Fuente: Inmobiliaria Maestra S.A
Ilustración 4: Edif. Poeta Pedro Prado - Arquitectura

23
Ilustración 5: Modelado BIM
Ilustración 6: Departamento N°1

24
Ilustración 7: Departamento Tipo 2

25
CAPÍTULO ll
En este capítulo se abarcarán contenidos y definiciones los cuales se deben
tener en cuenta para el desarrollo de la investigación.
4 Equipo de elevación de agua potable
Primero que nada, nos tenemos que preguntar; ¿qué es un proyecto de elevación de
agua potable para viviendas?
Básicamente es un sistema que abastece una demanda de agua potable. Por ejemplo,
si la presión que nos presenta el prestador (14 m.c.a o 1.373 bar)1 no cumplir con nues-
tra demanda interna ya sea en una vivienda o un conjunto de esta, debemos ejecutar
un sistema de bombeo para que cumpla nuestra demanda QI2 y m.c.a3.
5 Sistemas de control.
Un proyecto de elevación de agua potable, son controlado comúnmente por dos siste-
mas de control; Presión variable y presión continua.
1
Nch 2485 – Ítem 4 Requisitos generales para el diseño
2
Ql: Suma de los caudales de los artefactos de un inmueble
3
m.c.a: Metros columna de agua

26
5.1 Presión constante.
Este sistema está desarrollado con Bombeo con Velocidad Variable, que suministra agua a pre-
sión constante ante cualquier demanda de caudal. Esto se logra de manera óptima modificando
la velocidad de las bombas a través de un control realimentado de la presión de salida.
El tablero de control y comando, incorpora convertidores de frecuencia y controladores pro-
gramables (PLC) de última generación, los cuales han sido programados adecuadamen-
te. La presión de salida es leída constantemente por un sensor de alta precisión y
transmitida al sistema de control. El equipo incorpora todas las protecciones y alarmas
necesarias para un funcionamiento de alta confiabilidad.
5.1.1 Ventajas.
4
Los variadores de velocidad convierten una bomba electrosumergible en una familia de bom-
bas en una familia de bombas al permitir operarla a diferentes velocidades.
Incrementa la vida útil del motor al disminuir los choques mecánicos y eléctricos causados por
un arranque directo. El variador permite que el arranque se realice progresivamente, aumen-
tando la frecuencia desde 5 o 10HZ hasta la frecuencia de operación de cada equipo.
• Protección del motor por contar internamente con sistemas de protección además
de permitirle mayor vida útil al motor por reducción de impactos mecánicos a través de
4
Fuente: MYG (motores y generadores)

27
la asignación de rampas de aceleración y desaceleración para eventos de arranque y
parada.
• Posibilidad de realizar lazos de control y de interactuar con el proceso gracias a que
actualmente muchos variadores de frecuencia cuentan con funciones de control PID,
además de activar señales de alamas en casos de falla de los procesos entre otras mu-
chas posibilidades
• Contar con la posibilidad de funciones de PLC básico, y de frenado dinámico.
• Disminuye volumen estanque hidroneumático, con ello el sistema de elevación se
vuelve más pequeño.
5.1.2 Desventajas.
5
Las desventajas son:
• Limitación de la corriente de arranque
• La instalación, programación y mantenimiento, debe ser realizar por personal califi-
cado
• Las averías del variador, no se pueden reparar in situ (hay que enviarlos a la casa o
servicio técnico). Mientras tanto debe disponerse de otro variador equivalente, o dejar
la instalación sin funcionamiento.
• Aumenta el costo de mantenimiento por su sistema de control.
5
Fuente: MYG (motores y generadores)

28
Ilustración 8: Vareador de frecuencia
Fuente: Aguamarket
5.2 Presión variable
La compresión la efectúa una bomba que funciona en un diferencial de presio-
nes controladas por un presostato, de esta manera, cuando el consumo es menor que
la capacidad de la bomba, la presión del sistema aumenta y el excedente de caudal se
acumula en el estanque. Cuando la presión sube hasta un valor prefijado en el presos-
tato¹, la bomba se detiene y el consumo sigue siendo abastecido por el agua acumulada
en el estanque hasta que la presión baja hasta otro valor prefijado, en el cual la bomba
vuelve a funcionar, repitiéndose el ciclo, cuando el consumo es cero la bomba queda
detenida, cuando el consumo se iguala a la capacidad de la bomba, esta permanece en

29
funcionamiento, por lo tanto, el consumo de energía es directamente proporcional al
consumo de agua, ya que la bomba solo impulsa el agua que se consume. Ilustración 5
5.1.1 Ventajas.
6Las ventajas son:
• Excelente presión en toda la red hidráulica, mejorando el funcionamiento de la-
vadoras, filtros, regaderas, llenado rápido de depósitos en excusados, operación
de fluxómetros, riego por aspersión, entre otros. Así mismo evita la acumula-
ción de sarro en las tuberías por flujo a baja velocidad.
• No requiere tanques en las azoteas que den mal aspecto a las fachadas y sobre-
carguen la estructura de la construcción.
• No requiere red hidráulica de distribución en las azoteas, quedando libres para
diferentes usos, y evitando humedades por fugas en la red.
• Baja los costos de mantenimiento
• Tiene su propio depósito de agua, por lo que, ante cortes de energía se mantiene una
reserva presurizada disponible para utilizar.
6
Fuente: Hidropack S.A

30
5.1.2 Desventaja.
7Las desventajas son:
• Requiere un sistema para recuperar el aire, el que se va perdiendo en cada ciclo
al diluirse este en el agua. Normalmente se emplea un compresor para recupe-
rar el aire que se pierde. Con ello, la inversión inicial, el costo de operación y de
mantención aumentan y el sistema se hace más complejo.
• La vida útil del estanque es limitada por la facilidad corrosión.
• El estanque mismo es voluminoso, lo que obliga a destinar un mayor espacio a
la sala de máquinas.
• Motobomba funcionan a su máxima capacidad en cada ciclo, produciendo un mayor
desgaste en un tiempo corto.
6 Composición de un sistema de elevación.
Un equipo de elevación de agua potable cuenta con válvulas, bombas, chasis, piping, y
uno o varios estanques hidroneumático dependiendo de la necesidad de cada sistema,
también existen una variedad de sistemas de control, con ello una variedad de acceso-
rios, que no dejan de ser importante.
7 7
Fuente: Hidropack S.A

31
Ilustración 9 : Sistema elevación de agua potable, ideal en aspecto mecánico,
Fuente: Propia
6.1 Estanque hidroneumático
El estanque hidroneumático sirve para acumular agua a presión en el volumen que deja
el aire al comprimirse, según la ley de Boyle. Este contiene un balón de caucho consi-
gue mantener el mismo aire estancado indefinidamente. La plancha metálica, al no
estar en contacto directo con el agua, no se oxida además elimina el volumen muerto
de agua necesario para comprimir el aire a la presión de partida del sistema, con ello se
aprovecha un aprovechamiento total del volumen del estanque por el agua a presión
acumulada.

32
Ilustración 10 Estanque hidroneumático
Fuente: Elaboración propia
6.2 Bombas Centrifuga para agua potable
Las Bombas centrífugas también llamadas Roto dinámicas, son siempre rotativas y son
un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor. Una bomba
centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro
de una caja, cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es am-
pliamente atribuible a la acción centrífuga.
Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Es aquella máquina
que incrementa la energía de velocidad del fluido mediante un elemento rotante, aprovechan-

33
do la acción de la fuerza centrífuga, y transformándola a energía potencial a consecuencia del
cambio de sección transversal por donde circula el fluido en la parte estática, la cual tiene for-
ma de voluta y/o difusor.
La característica principal de la bomba centrifuga es de convertir la energía de una fuente de
movimiento primero en velocidad y después en energía de presión.
Existen bombas centrifugas de una y varias etapas. En las bombas de una etapa se pueden al-
canzar presiones de hasta 5 atm, en las de varias tapas se pueden alcanzar hasta 25 atm de
presión, dependiendo del número de tapas.
Las bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos que contengan sólidos en suspen-
sión, pero poco viscosos. Su caudal es constante y elevado, tiene bajo mantenimiento. Este tipo
de bombas presentan un rendimiento elevado para un intervalo pequeño de caudal, pero su
rendimiento es bajo cuando transportan líquidos viscosos.
Este tipo de bombas son las usadas en la industria química, siempre que no se manejen fluidos
muy viscosos.
Las bombas centrifugas de una tapa y monoblock, son ideales para movimientos de líquidos en
general, con una profundidad máxima de aspiración (carga negativa) de 7 m a 9 m.
Estas bombas son adecuadas para bombear agua limpia, sin sólidos abrasivos.

34
6.2.1 Características técnicas
Una bomba está determinada por su capacidad de Q8
, y H9
, con esto podemos determinar
nuestra bomba para un sistema de elevación (Tabla 1), esto se analizará en profundidad en el
capítulo N°3
Tabla 1: Altura H (M) vs mᶾ/h de una bomba centrifuga
Fuente: 1 Moto-bombas Pentax
8
Q: Caudal mᶾ/h
9
H: Altura m

35
6.2.2 Dimensiones físicas.
Las dimensiones de la bomba nos ayudaran en fabricar piping, piezas especiales y chasis, te-
niendo en cuenta que cada elemento de fabricación debe cumplir con las Nch, determinada
para cada caso.
Tabla 2 Dimensiones de una bomba CBT 1250 Pentax
Fuente: Moto-bombas Pentax

36
6.2.3 Partes de una bomba centrifuga
Ilustración 11: Ilustración 9 Partes de una bomba centrifuga
Fuente: Moto-bombas Pentax
• Sello Mecánico: Esencialmente el sello mecánico consiste de dos superficies anulares
de rozamiento que están empujándose una contra otra. Una superficie de rozamiento
está fija a la parte estática de la máquina, mientras que la otra esta fija al rotor y gira
junto con este. El fluido a ser sellado penetra entre ambas superficies de rozamiento
formado una película de lubricación la cual fluye entre las superficies constantemente.
La presión a sellar se reduce linealmente a través de las superficies de rozamiento. En
su forma más simple, un sello mecánico consiste de un anillo fijo sobre el rotor, el cual
es empujado contra la carcasa de la máquina.

37
El sistema de sellado en una máquina rotatoria influye directamente en la confiabilidad
de esta y del proceso en general. Desafortunadamente, la importancia del sistema de
sellado comúnmente es despreciada y se considera hasta lo último durante el diseño
de la máquina. Si este importante elemento de la máquina funciona correctamente, es-
te será inadvertido, pero tan pronto ocurra una fuga o si el sello falla completamente,
su importancia se vuelve evidente inmediatamente. Convencionalmente un rotor pude
ser sellado con un sello mecánico axial o un sello radial como la empaquetadura. En el
lado motriz, el sello está generalmente expuesto a la presión atmosférica, lo que signi-
fica que el sello debe ser capaz de soportar la presión del fluido líquido
• Voluta o carcasa: Es la parte exterior protectora de la Bomba y cumple la función de
convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de pre-
sión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual
del área.
• Impulsores: Es el corazón de la bomba centrifuga, recibe el líquido y le imparte una ve-
locidad de cual depende de carga producida por la bomba.
• Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover
en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carca-
sa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y
quitar solo los anillos.
• Flecha o eje: Son todos los elementos que giran en la bomba centrifuga transmitiendo
además el movimiento que imparte la flecha del motor.

38
• Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en
relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes
en la bomba.
• Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.
7 Válvulas.
Las válvulas son fundamentales para el correcto funcionamiento del sistema, ya que sin ellas no
habría un corte del flujo o simplemente el sistema no funcionaría correctamente, se menciona-
rán cada una de estas, en su función y características para montaje.
Ilustración 12: Sistema de agua potable, con flange
Fuente: Propia

39
Ilustración 13 Sistema de agua potable, con rosca
Fuente: 1 Propia
7.1 Válvula de retención
Cada bomba debe tener una válvula de retención en la impulsión de esta, tiene como función
evitar la inversión del flujo, cuando está abierto y bajo la presión del flujo, el mecanismo de
retención se mueve libremente por los medios, ofrece muy poca resistencia y una caída mínima
de presión.
Ilustración 14 Válvula retención vertical, con resorte
Fuente: koslan

40
Durante la inspección sanitaria, se debe observa la operación de cada unidad de bombeo, se
debe prestar atención al comportamiento de la válvula de retención durante el encendido y
apagado de las unidades. La válvula de retención no se debe abrir ni cerrar bruscamente. Si
esto sucede, se puede producir un golpe de ariete o carga de presión en el sistema de distribu-
ción, lo cual podría ocasionar rupturas en la tubería matriz o en la de servicio. Cuando la bomba
no está en operación, el resorte debe empujar el sello hasta la parte inferior de la válvula pro-
duciendo un bloqueo del fluido agua arriba y abajo, por lo contrario, el flujo se empezará a
devolver entremedio de la bomba que finalmente llegará hacia el estanque de acumulación, no
permitiendo al sistema tener una presión constante al equipo
7.2 Válvula de aislación
Cada bomba debe tener una válvula aislación (compuerta o bola) en la tubería de impulsión y
aspiración.
Ilustración 15 Válvula compuerta bronce y acero
Fuente: koslan y KSB

41
Ilustración 16 Válvula de bola, bronce y acero
Fuente: koslan y KSB
En sistemas donde el nivel de captación de agua está por encima del impulsor de la bomba
(aplicación de “succión inundada” o “carga positiva”)10
, también se requiere una válvula de
aislamiento en la entrada de cada bomba. Las válvulas de aislamiento facilitan la remoción de
la bomba para su mantenimiento. La existencia de una válvula no implica necesariamente que
esté en operación. Se debe hacer la operación de abrir y cerrar dichas válvulas.
10
Estos conceptos de Succión negativa y positiva se analizarán en el ítem montaje

42
7.3 Junta dilatación o expansión
Cada bomba debe tener una junta dilación en la tubería de impulsión y aspiración. Ya que la
bomba produce vibraciones que por un prolongado tiempo puede producir fatigación de mate-
rial y este accesorio, absorbe dichas vibraciones.
Ilustración 17 Junta de expansión flangeada
Fuente: Cosmoplas
Ilustración 18; Junta de expansión doble onda, unión americana
Fuente: Cosmoplas

43
7.4 Válvula de pie
La válvula de pie, es utilizada en el caso que la aspiración de un sistema sea de carácter negati-
vo, dicha válvula permite mantener el fluido dentro del manifold de aspiración permitiendo
utilizar el 100% del agua dentro del estanque.
Ilustración 19: Válvula de Pie
Fuente: Cosmoplas

44
8 Válvulas en línea de impulsión general
8.1 Válvula reductora de presión
La válvula reductora de presión tiene como ubicación en la línea general impulsión, teniendo la
función es reducir una elevada presión presión aguas arriba de la válvula a un valor menor
constante aguas abajo de la misma, independientemente de las variaciones de presión aguas
arriba y de las variaciones del flujo o de la demanda en la línea.
Ilustración 20: Válvula reductora flangeada y roscada – Fuente: Cosmopals
Ilustración 21: Esquema de instalación correcto V.Reductora. – Fuente: Válvulas Claval

45
8.2 Válvula Alivio
La válvula de alivio de aire, es montada en el punto más alto del sistema de tubería y remueve
automáticamente las bolsas de aire que se acumulan, pero ante de esta se debe montar una
válvula de cierre para mantenimiento.
Ilustración 22: Válvula de alivio de aire - Fuente: Válvulas clavel.
9 Accesorios
9.1 Hilo tuerca
Elemento para unir valvular o piezas con hilo (NPT O BSP)
Ilustración 23 Hilo tuerca
Fuente: Cosmoplas

46
9.2 Manómetro
El sistema de elevación de agua potable es de suma importancia determinar la presión que está
ejerciendo el sistema a la red y con ello dejar programado el variador o los presostatos para
que el sistema funcione a lo que calculo sanitario exige.
Ilustración 24 Manómetro con medición PSI y BAR
Fuente: Veto
9.4 Presostato
El presostato es un instrumento que abre o cierra un circuito eléctrico, en función del cambio
de un valor de presión prefijado, en un circuito neumático. También se le conoce como inte-
rruptor de presión. En pocas palabras es un instrumento que restringe la partida y parada de
cada bomba en un sistema controlado por dicho instrumento
Ilustración 25 Presostato con regulador de rango
Fuente: Dandoss

47
9.5 Transductor de presión
Un transductor de presión, a veces llamado transmisor de presión, es un dispositivo que con-
vierte la presión en una señal eléctrica analógica.
Ilustración 26 Transductor de presión
Fuente: Danfoss
Este instrumento es fundamental en los sistemas de control con variador de frecuencia.
9.6 Campanilla
La campanilla es de tal importancia, es un elemento que acusa rebalse de los estanques de
acumulación o pozo seco, que son causas de emergía.
Ilustración 27 Campanilla
Fuente: Cosmoplas

48
10 Piping o cañería
Las cañerías en los sistemas de elevación de agua potable son fundamental y podemos utilizar
una variedad de materiales, a comienzo se explicarán detalladamente cada una de estas y sus
características principales
10.1 Cañería Cobre (Cu)
La cañería cobre, es una de las más utilizadas en el sector inmobiliario. Es apta para el transpor-
te de gas, vapor, lubricantes, calefacción y agua potable.
La Nch 951 of2008, señala los requisitos que deben cumplir las cañerías de cobre tipo K, L y M,
para conducción de agua potable, las normas asociadas son:
Nch396; Accesorios de unión para tubos de cobre
Nch2674: Cobre y aleaciones de cobre – accesorios de unión estampados a soldar y roscados
para tubos de cobre – Requisitos generales de fabricación.
• Aplicaciones Cañerías Tipo K. En tiras: aptas para el transporte de gas, vapor, oxígeno,
lubricantes, calefacción. En instalaciones industriales, bajo severas condiciones de ser-
vicio. Plomería en general. En rollos: extensión de redes de suministro con un mínimo
de uniones.
• Aplicaciones Cañerías Tipo L. En tiras: empleadas en instalaciones sanitarias de agua
potable, vapor, gas, lubricantes y diversas aplicaciones industriales a la intemperie,

49
empotradas o enterradas. En rollos: por su ductilidad y fácil adaptación con un mínimo
de uniones, en redes para calefacción, áreas de superficie irregular o con obstáculos,
sin necesidad de removerlos.
• Aplicaciones Cañerías Tipo M. En tiras: plomería en general, líneas interiores de cale-
facción, donde el diseño de ingeniería lo determine.
o Ventajas: resistencia a la corrosión, baja pérdida de carga, propiedades bactericidas y
fungicidas.
o Desventajas: tienen un costo ($) más elevado que las cañerías de PVC y HDPE.

50
Tabla 3: Tuberías de cobre para agua potable tipos K, L y M - Diámetro exterior y espesores de pared -
Tolerancias y masa teórica.
Fuente: Nch 951of2008. Aspectos mecánicos
10.1.1 Fittings de cobre
Las Conexiones de Bronce (fittings), son accesorios de unión para cañerías de cobre.
Las conexiones con extremos de igual dimensión se designan con la medida que caracteriza a la
cañería con que han de usarse según la Nch 951.
Las conexiones con extremos desiguales tanto en dimensión como tipo de unión se designan
indicando la medida correspondiente a cada extremo unión, se designan indicando la medida

51
correspondiente a cada extremo, comenzando por la mayor, en el mismo orden se deben ubi-
car los tipos de unión.
En caso de tres extremos, se designan indicando en primer lugar el mayor de los que están en
línea recta, seguido por el opuesto a este y por último el lateral, cuando los extremos son todos
iguales, se omite la repetición de ellos.
Denominación: según Nch 396
• SI = Extremo para soldar interior, recibe la cañería de cobre en su interior maquinado,
también denominado SO o C.
• SE = Extremo para soldar exterior, se conecta al diámetro interior de la cañería de Co-
bre (FTG). HI = Extremo roscado interior, para unión con accesorio o con cañería rosca-
da (F roscada (F-Female)
• HE = Extremo Roscado exterior para unión con accesorio o cañería roscada (M-Male).
10.1.1.1 Copla
Se denominan coplas a la conexión que sirven para unir dos tuberías en línea recta.
Ilustración 28: Fitting Coplas
Fuente: Nibsa

52
10.1.1.2 Terminales
Los terminales son conexiones que sirven para acoplar tuberías de diferente material, forma de
unión y diámetro. También se usan en las uniones de tuberías con otra conexión con hilo. Por
ejemplo: llaves de paso, llaves de salida, tuberías y conexiones de PVC, galvanizada, etc.
Ilustración 29: Fitting terminales
Fuente: Nibsa
10.1.1.3 Tapa Gorro
Conexión que tiene hilo exterior por ambos lados y se utiliza para unir dos tuberías, en línea
recta. Se emplea cuando se necesita dejar pendiente la conexión de una tubería a otra, o a un
artefacto. Con esta conexión las cañerías que quedan abiertas se tapan.
Ilustración 30: Fitting tapa gorro
Fuente: Nibsa

53
10.1.1.4 Codo
Se emplean para desviar el sentido de conducción de una tubería en un ángulo de 90°.
Ilustración 31: Fitting Codo SO-HI-HE
Fuente: 2Nibsa
10.1.1.5 Tees
Se denomina Tee a una conexión que tiene la forma de la letra T. Estas conexiones permiten
realizar una derivación desde una cañería, en 90°.
Ilustración 32: Fitting TEE
Fuente: Nibsa

54
10.1.1.5 Codo con soporte
Se emplean para desviar el sentido de conducción de una tubería igual a los codos, pero con
elementos para fijar la instalación.
Ilustración 33: Fitting Codo soporte
Fuente: Nibsa
10.1.1.6 Tapón macho
Se denomina Tapón Macho a la conexión que tiene hilo exterior y un dado para tomarlo con la
llave. Conocido también como tapa de tornillo, se emplea para tapar un punto donde se en-
cuentra una conexión con hilo interior
Ilustración 34: Fitting tapa tornillo
Fuente: Nibsa

55
10.1.1.7 Bushing
Se usan para unir tuberías con diferente diámetro que presenten hilo interior y exterior.
Ilustración 35: Fitting bushing
Fuente: Nibsa
10.1.1.8 Curvas
Se emplean para desviar el sentido de conducción de una cañería.
Ilustración 36: fitting curva SO-HE-HI
Fuente: Nibsa

56
10.1.1.9 Unión americana
Se utilizan para montar o desmontar con facilidad artefactos que se encuentran fijos.
Ilustración 37: Unión americana SO-HE-HI
Fuente: Nibsa
10.1.1.10 Cruz SO SO
Se denominan cruces a las conexiones que, dada su función, tienen la forma de una cruz. Los
ángulos de esta conexión son rectos (90°), y se utilizan para sacar tres arranques en un mismo
punto de la tubería.
Ilustración 38: Fitting cruz SO
Fuente: Nibsa

57
10.1.1.11 Flange hilo he
Se utiliza para conectar elementos de acero fundido, normalmente válvulas de gran dimensión
o motobombas.
Ilustración 39: Flange HE DIN
Fuente: Nibsa

58
10.2 Cañería acero
Se fabrican por el proceso de estirado en caliente o también por extrusión en caliente. En cier-
tos casos se emplea un proceso de estirado en frío, obteniéndose un mejor acabado superficial,
una mayor precisión en las dimensiones y mejores propiedades mecánicas. Posteriormente, es
necesario incluir etapas de enderezado, para asegurar que la cañería se encuentre totalmente
alineada. Una vez terminado el proceso de fabricación y alineamiento, son cortadas según las
dimensiones requeridas (largo estándar es de 6 metros). Opcionalmente se puede incluir algu-
na etapa de tratamiento térmico. Sus extremos pueden ser planos, biselados, ranurados (tipo
Vitaulic o roscado (NPT o BSP).
La Nch 2087, Tuberías y piezas especiales de acero para agua potable -Requisitos, las Nch aso-
ciada es Nch990 Conducción de fluidos – tubería y piezas especiales de acero – Soldadura.
• Aplicaciones: líneas de agua, vapor, petróleo y gas en general, redes de incendio,
aire comprimido, condensados, etc.
• Ventajas: aguantan una mayor presión, que una cañería con costura de dimensio-
nes similares.
• Desventajas: es más cara ($), que una cañería con costura de dimensiones simila-
res.
Como criterio y cumplimiento de presiones a nivel inmobiliario ocuparemos la categoría Sch 40
que está asociada a la norma ASTM A53.

59
Tabla 4: Cañería acero Sch 40 – Fuente: Válvulas industriales S.A
Fuente: Propia
10.2.1 Fittings acero
Los Fintting de acero están regidos por las mismas normas mencionadas en anterior mente en
cañería de acero (Ítem 10.2), estos tienen los extremos con bisel de 45°, para una fácil penetra-
ción de la soldadura a emplear, entre dos elementos de acero.
10.2.1.1 Codo acero
Codo radio largo, se emplean para desviar el sentido de conducción de una tubería en un ángu-
lo de 90°.
Ilustración 40: Codo 90° radio largo.
Fuente: Válvulas industriales

60
Codo radio corto, Se emplean para desviar el sentido de conducción de una tubería en un ángu-
lo de 90°, pero con un avance menor entre el eje vertical al eje horizontal.
Ilustración 41: Codo 90° radio corto
Codo radio largo, Se emplean para desviar el sentido de conducción de una tubería en un ángu-
lo de 45°
Ilustración 42: Codo 45° radio largo

61
Codo radio corto, Se emplean para desviar el sentido de conducción de una tubería en un ángu-
lo de 45°, pero con un avance menor entre el eje vertical al eje diagonal
Ilustración 43: Codo 45° Radio corto
10.2.1.2 Tee acero
Se denomina Tee a una conexión que tiene la forma de la letra T. Estas conexiones permiten
realizar una derivación desde una cañería, en 90°.
Ilustración 44: Tee acero

62
La tee con reducción, permite disminuir un diámetro directamente desde el fitting
Ilustración 45: Tee acero reducción
10.2.1.3 Reducción acero
La reducción concéntrica nos ayuda disminuir el diámetro de la cañería, pero desde su eje cen-
tral
Ilustración 46: Reducción concéntrica
La reducción excéntrica nos ayuda disminuir el diámetro de la cañería, pero respetándola pla-
neidad desde el extremo de mayor diámetro.
Ilustración 47: Reducción excéntrica

63
10.2.1.4 Tapa gorro
Se utiliza para terminar una cañería, este fitting se utilizan mayormente en manifold.
Ilustración 48: Tapa Gorro
Fuente: Válvulas Industriales
10.2.1.5 Curva 180° acero
Curva radio largo 180° se utiliza para desviar el flujo en la misma dirección que llega
Ilustración 49: Curva radio largo 180°
Curva radio corto 180° se utiliza para desviar el flujo en la misma dirección que llega, pero dis-
minuye la distancia entre los ejes de salida y entrada.
Ilustración 50: Curva radio corto 180°

64
10.3 Perdida de carga “K”
Con las válvulas y fitting mencionados, nos ayuda en confeccionar un sistema de elevación de
agua potable, pero también tienen efecto en el cálculo hidráulico, la Nch2485of2000 hace
mención sobre la perdida de carga de cada elemento y lo hace llamar coeficiente “k”
Tabla 5: Coeficientes referenciales de perdida de carga singular “k” a utilizar en procedimientos según
método cinético
Fuente: Nch2485of2000

65
Tabla 6: Longitud equivalentes a perdidas singulares (1/3)
Tabla 7: Longitud equivalente a perdidas singulares (2/3)

66
Tabla 8: Longitud equivalente a perdidas singulares (3/3)

67
Grafico 1: Perdida de carga en cañería
Fuente: Moto-bomba Pentax

68
Grafico 2: Perdida de carga en cañerías de cobre para usos corrientes
Fuente: CEDI

69
CAPÍTULO lll
En el presente capítulo se revisará el procedimiento de cálculo paso a paso, para obtener el QI
y m.c.a, que debe cumplir proyecto de bombeo de agua potable, tomando nuestro proyecto a
estudiar (Edif. Poeta Pedro Prado).
11 Método para calcula equipo de elevación de agua potable, edificio Poeta Pedro
Prado
11.1 Parámetros de cálculo para la red interior de nuestro proyecto a estudiar
Para obtener los datos iniciales para diseñar el sistema de elevación a estudiar, se necesita los
datos técnicos de la instalación interior del proyecto de edificación, que es la determinación del
medidor y el diámetro de las tuberías, para permitir que todos los puntos de consumo y arte-
facto cuenten con la presión necesaria para su correcto funcionamiento.
Es importante destacar que la determinación errónea de diámetros puede ocasionar muchos
problemas. Diámetros inadecuados de las tuberías afectan el funcionamiento de los
artefactos y, por lo tanto, su vida útil.
El diseño y cálculo de las instalaciones domiciliarias de agua potable (IDAP) debe garantizar en
toda circunstancia la preservación de la potabilidad del agua y un suministro adecuado a cual-
quier artefacto, ciñéndose para ello a las normas chilenas, a las instrucciones de la Superinten-

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dencia y a las prácticas corrientemente empleadas en ingeniería sanitaria, para lograr los si-
guientes cálculos;
1) Número estimado de usuarios
2) Dotaciones consideradas.
3) Materiales utilizados.
4) Cálculo de gastos instalados, probable y consumo máximo diario.
5) Cálculo de presiones.
6) Cálculo del medidor.
7) Cálculo y características de obras y equipos especiales.
8) Cálculo del consumo del período de punta
9) Bases técnicas del sistema de riego, si lo hubiera.
Con los cálculos señalado se obtienen los parámetros básicos para empezar a determinar en la
elección de la bomba a utilizar en nuestro proyecto de elevación de agua potable, este cálculo
se basa en el conocimiento del caudal requerido por el consumo (Ql) y de la presión de trabajo
(m.c.a)

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11.1.1 Gasto máximo instalado (QI)
Gasto máximo instalado (Qi): Suma de todos los consumos de agua que se producirán en la
instalación domiciliaria de agua potable (IDAP).
Nuestro proyecto a estudiar tiene un QI de 57042 [lt/min] (Este calculo es el primero de dos
que necesitamos para el diseño de nuestro sistema de bombeo de agua potable), que se ob-
tiene de las siguientes tablas.
Tabla 9: Cuadro resumen de artefactos totales del proyecto
Fuente: Proyecto Sanitario Agua potable, Edif. Poeta Pedro Prado

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Tabla 10: Cuadro resumen de artefactos por torre
Fuente: Proyecto Sanitario Agua Potable, Edif. Poeta Pedro Prado.
Tabla 11: Cuadro general de artefactos
Fuente: Proyecto Sanitario Agua Potable. Edif. Poeta Pedro Prado

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Proyectista considera dos gabinetes de red húmeda, aunque en dos torres existan 53, se consi-
dera solo 2 funcionando, 1 en cada ala del edificio, para efecto de cálculo del caudal máximo
probable. Tomando en cuenta como caudal fijo, pero proyectista tomo el error de no sumar
caudales de algunos artefactos, dando como resultado QI de 57042 (Qmp 3410.62) en vez de
un QI de 57542 (3314.6), posteriormente se resuelve problema al momento de empezar cálcu-
los de sala de bombas, que serán mencionados posteriormente en este capítulo.
11.1.2 Metro columna de agua (m.c.a)
Metro columna de agua (m.c.a): es una unidad de presión que equivale a la presión ejercida
por una columna de agua pura de un metro de altura sobre la gravedad terrestre, esta altura es
desde la boca de la bomba hasta el artefacto más alto de vuestro proyecto.
1. Diferencia de cotas en metros, entre el eje de la bomba y el nivel más alto en don-
de está el ultimo artefacto de consumo.
2. Pérdida total de fricción y singularidades, producida en cañerías y fitting, desde el
equipo de elevación hasta el último artefacto.
3. Perdida de carga en medidor o remarcador de agua, si lo hay.
4. Perdida útil o disponible en el artefacto sanitario más desfavorable, esta debe ser
como mínimo 7 m.c.a (Nch2485 - ítem 5.6.2), en instalaciones alimentadas median-
te sistemas de elevación mecánica.

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Nuestro proyecto consta de un m.c.a de 82/ 8.04 bar. (Este cálculo es uno de los dos que ne-
cesitamos para diseñar el sistema de bombeo de agua potable).
Este cálculo se obtiene de los siguientes aspectos:
• Habitantes por cada recinto y el total
• Diámetro del MAP.
• Material a utilizar en ramales. (Acero fierro fundido)
• Método de cálculo. (plano proyecto agua potable lamina 15/17, que hace mención al
cuadro de perdida de carga)
• Perdida de carga máxima disponible. (Esto lo podemos encontrar en las Tablas N°8, 9,
10 y 11 y en los gráficos N 1 y 2, pero en nuestro caso ocuparemos el grafico numero
N°1, porque pertenece a las cañerías de acero).
• Presión artefacto.
Todos estos datos son ingresados en las siguientes tablas e ilustraciones;
La siguiente tabla N°12 nos ayuda en determinar la rotación de los habitantes por día, esta será
utilizará para determinar los remarcadores y medidor general de agua potable.

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Tabla 12: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable
Fuente: Reglamento de instalaciones domiciliarias de agua potable y de alcantarillado.
Para la determinación del diámetro del medidor se podrá utilizar la tabla N°13 hasta un diámetro de
38 mm. o especificaciones del fabricante. Para diámetros superiores deberá recurrirse a las especifi-
caciones del fabricante del medidor correspondiente.

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Tabla 13: Diámetro medidores domiciliarios e industrial
Fuente: 2: Ridda y Por fabricante
Proyectista determina la cantidad total de habitantes por rotación, con aquello podemos de-
terminar el diámetro de los remarcadores y medidores, pero se deben tomar las sugerencias de
las tablas N° 12 y 13.
Tabla 14: Tabla de habitabilidad

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Ilustración 51; Justificación Ø Remarcadores departamento tipo 1 y 2
Proyectista debe considerar el remarcado por cada tipo de departamento (Ilustración N°6 y 7) y
con ello la perdida de carga que afectara a la presión general que debe cumplir nuestro sistema
de elevación.
I. Los pasos para calcular este sistema según perdida de carga son;
1. Cálculo Gasto Instalado (Qi Lts/min)
QI = 60 Lts/min.
2. Calcular gasto máximo probable (QMP Lts/min)
QMP = 29.22 lts/min

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Gasto máximo probable (Qmp): Concepto probabilístico mediante el cual se cuantifica el máxi-
mo caudal con el que deben diseñarse las instalaciones de agua potable de inmuebles que tie-
nen una determinada característica de consumo. Éste se calcula en función del gasto máximo
instalado.
Formula: 1 Caudal máximo probable (QMP)
Fuente: 3 Nch2485of2000
En que:
QMP : Gasto máximo probable en L/min.
Qi : Gasto instalado en L/min.
QMP = 1.7391 * 60 ^0.6891
QMP = 29.22
3. Pérdida de carga en el medidor
Antes de comenzar a cuantificar la perdida de carga por roce en las cañerías y por las
distintas singularidades que componen nuestro sistema de agua, es necesario conocer
la perdida que nos genera el paso del flujo de agua por nuestro medidor calculado pre-
viamente. Para el cálculo de la pérdida de carga en el medidor teniendo el consumo (C)
se tiene que utilizar Tabla N°13 y el consumo máximo probable (QMP) podrá utilizarse
la Fórmula Nº 1 “Perdida de carga en el medidor J MAP”, para medidores de transmi-
sión mecánica de diámetro igual o inferior a 38 mm.

79
Formula: 2 Perdida de carga medidor
Fuente: Ridda
En que:
QMP: Gasto máximo probable en L/min.
C: Capacidad máxima del medidor en mᶾ/día
J Rap: Perdida de carga
Se calculará con medidor de diámetro 13 mm
J Rap = 0,036 (29.22/3)²
J Rap = 3.415 m.c.a
II. Los pasos para calcular este sistema según por consumo;
1. N° de habitante
4 habitante.
2. Dotación
Según tabla N°12 “Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua
potable” entre 150 – 450 lts/hab/día
Total, Dotación = 150 los x 4 Hab.
600 Lts/hab/día ≈ 0.60 mᶾ/día.
Se utilizará un remarcador de 13 mm de diámetro.

80
Ilustración 52: Justificación Ø remarcadores recintos comunes en torre A, B, C y D

81
Se repite mismo proceso de cálculo en los remarcadores de áreas comunes.
Ilustración 53: Justificación Ø medidor de agua potable general.
Proyectista debe calcular el medidor de agua potable, para cumplir con los mᶾ/h de los estan-
ques de acumulación del sistema de elevación de agua potable y con ello la perdida de carga
I. Los pasos para calcular este sistema según consumo;
1. N° de habitantes general y áreas verdes.
N° de habitantes = 3714
Dotación = 150 los/día
N° de trabajadores = 18

82
Dotación = 150 lts/día
Areas verdes = 635 m²
Dotación área verde = 10/m²/día
Las dotaciones de habitantes es según tabla N°12 “Consumos máximos diarios en instalaciones
domiciliarias de agua potable”
2. Caudal medio diario.
Qmd = (Población x Dotación) / (1000 lt/mᶾ x 20 h/día)
Qmd = ((3714X150) + (18X150) + (635X10))/(1000X20)
Qmd = 28.31 mᶾ/h
II. Los pasos para calcular este sistema según por perdida de carga;
I. Caudal máximo horario
Qmh = Qmd x 1.5 x 1.5
Qmd = 63.69 mᶾ/h = 1061.53 lt/min
II. Perdida en el arranque
K1 = 676.745 x(Qmh^1.751/D.int^4.753) X L arranque
K1 = 676.745X (1061.53 lt/min ^1.751 / 80 mm^4.753) X 20
K1 = 2.453 m.c.a
III. Perdida en medidor agua potable.
K2 = P (Qmh/C)² *P Perdida a caudal máximo = 5.9 m.c.a
K2 = 5.9 (63.69 m / 100)² x 20
K2 = 2.393
IV. Pérdida total
K= K1 + K2 = 4.846 < 5 m.c.a

83
Proyecto en cuestión se considera en una alimentación de 4” (100 mm), quedando un
margen de seguridad ya que con un medidor de 3” (80 mm), satisface la demanda de
28.31 mᶾ/h.
Tabla 15: Diámetros y presiones
Fuente: 4, Reglamento de instalaciones domiciliarias de agua potable y de alcantarillado (RIDDA)
Proyectista con cálculo del medidor general y Qmp, ya puede empezar a calcular la presión
requerida para satisfacer la demanda interna del proyecto a calcular.
I. Los cálculos involucrados este este proceso es.
1. Perdida de carga por metro lineal cañería.
2. Perdida de carga por altura geográfica.
3. Perdida de carga por fitting y piezas especiales.
Estos cálculos son acompañados por un plano isométrico de todos los ramales de piping en el
edificio, de agua caliente y fría y cada tramo es asignado por una letra o número y así se puede
determinar la cantidad de fittin y metros líneas que afectan como perdida de carga, con todo lo
mencionado se obtiene el m.c.a necesario. Se deben considerar tabla N° 5, 6, 7 y 8.
Los planos que hacen mención a lo anterior son desde la lámina 15, 16 y 17.

91
12. Parámetros de cálculo para sistema de bombeo agua potable
Los parámetros generales para realizar dicho calculo son;
QI : Suma de los caudales de los artefactos de un inmueble
Qmp : Caudal máximo probable de una instalación
Pa : Presión de partida de bomba
Pb : Presión de parada de bomba
D : Diámetro cañería
m.c.a : Metros columna de agua
Qm : Caudal medio de la bomba
Qbi : Caudal de bomba ideal en Pa
V : Velocidad de agua en cañería
Vh : Volumen del estanque hidroneumático
Qa : Caudal inicial bomba en Pa
Qb : Caudal máximo bomba en Pb
Vr : Volumen de regulación
T : Tiempo de bomba
12.1 Gasto máximo probable (QMP)
Gasto máximo probable (Qmp): Concepto probabilístico mediante el cual se cuantifica el máxi-
mo caudal con el que deben diseñarse las instalaciones de agua potable de inmuebles que tie-
nen una determinada característica de consumo. Éste se calcula en función del gasto máximo
instalado.
Formula: 2 QMP
En que:
QMP : Gasto máximo probable en L/min.
Qi : Gasto instalado en L/min.
Para el QI de nuestro proyecto, obtenemos el siguiente cálculo.

92
QMP=1.17391*57.542 [lo/min]^0.06891, dando como resultado un QMP o Qdiseño es de
3314.59 [lt/min].
● Para el último artefacto, el caudal máximo probable, debe ser la suma de los caudales insta-
lados de ambos
● El caudal máximo probable de un tramo de ramal en que existen tres o más artefactos debe
ser, como mínimo la suma de los dos de mayor consumo.
12.2 Parámetros a considerar para definir motobomba
Ya obteniendo los parámetros de presión (m.c.a 82) y caudal (QMP 3314.59 [lt/min]), pode-
mos determinar la bomba a ocupar en vuestro proyecto, por lo cual nuestros futuros cálculos
en adelanté serán a partir de nuestro ejemplo. Pero debemos cumplir los requisitos de la
Nch2794 - item 5.3. Requisitos para los equipos de elevación
5.3.1 - Los equipos de bombeo, excluido el equipo de reserva, deben suministrar un caudal equi-
valente al de diseño determinado como caudal máximo probable (QMP) y asegurar el cumpli-
miento de los requisitos establecidos en la Nch2485.
5.3.2 - Toda la instalación de equipos de bombas debe considerar a lo menos un equipo de re-
serva, cuya capacidad debe ser igual al mayor de los equipos básicos.
5.3.3 - Se deben utilizar de preferencia bombas centrífugas, con motores eléctricos. De diseñar-
se otro tipo de bombas, deben ser debidamente justificada y aceptadas por la Autoridad Com-
petente.

93
5.3.4 - En general, en los edificios de más de 10 pisos se pueden subdividir los sistemas de eleva-
ción, de modo que con cada uno de ellos se sirva a un número de pisos en que no se supere la
presión máxima de 50 m.c.a establecida en Nch2485.
5.3.5 - El número de bombas de la instalación se puede determinar en función del caudal de
diseño (QMP) Según la tabla N°5
Ante las exigencias mencionadas se agregará un caudal QBi (Caudal Motobomba ideal), este
concepto será de gran explicación para definir una motobomba acorde a lo exigido
Tabla 16 - Número mínimo de bombas, en función del caudal de diseño (QMP)
Fuente: Nch2794
En el caso de utilizar bombas de velocidad variable, no es de aplicación la exigencia de la tabla
N°1, pero siempre se debe considerar una bomba de reserva
En nuestro ejemplo podemos determinar que nuestro QMP o Qdiseño, nos señala en la tabla
N°5, que deben ser cuatro moto-bombas más una de reserva, esto quiere decir que nuestro
caudal debe ser dividido por la cantidad de bomba señalada;
QMP/N° de bomba: Caudal de bomba ideal (Qbi)
QMP 3314.59 [lt/min]/ 4: Qbi 828,65 [lt/min]

94
Estas consideraciones se basan en que la mayor frecuencia de demandas de agua en la red
domiciliaria se verifica para rangos pequeños de caudales, llegándose al máximo probable sólo
en contadas ocasiones, por lo que no es eficiente definir una sola motobomba para entregar
todo el caudal, si estará la mayor parte del tiempo encendiéndose y apagándose para entregar
la mitad o menos del caudal de su capacidad.
La motobomba seleccionada deberá entregar un caudal Qa (Caudal inicial bomba) a la presión
Pa (Presión de partida de bomba) requerida por el cálculo precedente de presión y caudal. Si el
caudal Qa de la bomba es inferior al Qmp (Caudal máximo probable de una instalación), deberá
agregarse tantas bombas del mismo tipo como fuesen necesarios (Instaladas en paralelo) hasta
que el Qbi (Caudal de bomba ideal) de estas llegue a la Pa del proyecto, la dotación de las mo-
tobombas se completa con una última de idénticas características a las anteriores, la que queda
de reserva para el caso de fallar cualquiera de las que están en funcionamiento. Nch 2794 ítem
5.3.5 tabla N°5
12.3 Definición de bomba
Para todos los sistemas de elevación de agua con estanques hidroneumáticos de presión cons-
tante se deberá elegir motobombas que cumplan con la presión Pa (Presión de partida de
bomba), del proyecto y así también dar con la presión de corte Pb (Presión de parada de bom-
ba) con una diferencia de 10 m.c.a (Pa + 10 m.c.a = Pb).
El rango de regulación de presión debe ser alrededor de lo indicado, ya que si sobrepasamos
dicha condición la motobomba funcionaran sobre exigida y es más quizás no cumpla con el
caudal determinado, esto quiere decir que tendremos fallas técnicas en un corto tiempo que

95
afectara el costo de mantención, esto es mencionado en el reglamentó RIDDA (Titulo VI, ART.
84° letra k), con una diferencia de presión entre la partida y parada de la bomba de 1.2 m.c.a.
Si nuestro ejemplo 82 m.c.a y sumamos 10 m.c.a, nuestro Pb será de 92 m.c.a
82 m.c.a + 10 m.c.a = 92 m.c.a.
Con el cálculo Qbi (Caudal de bomba ideal) definido debemos encontrar el modelo de bomba
adecuada, como así también determinar las características de caudales y presiones que nos
permitan calcular el estanque hidroneumático. Partimos trazando líneas sobre el grafico de
motobombas Vogt, para ello consideramos primero la presión Pa que es igual al H de nuestro
proyecto (82 m.c.a), esta línea horizontal tendrá un color verde y será interceptada por una
línea vertical que es QBi de color verde, esto nos indica un modelo a elegir, pero también de-
bemos tener en cuenta hasta que caudal puede llegar nuestra bomba ya sea en las presiones
de 82 m.c.a (Pa) a 92 m.c.a (Pb), ya que QBi de una motobomba siempre debe estar al centro
de esta, para así poder determinar un modelo de bomba adecuado, por lo cual se trazara otra
línea vertical de color azul, que nos indicara el caudal inicial de nuestro modelo que se llamara
Qa, el grafico nos indica que llega a un caudal de 966 [Lt/min] en 87 m.c.a (Pa), luego trazamos
una línea horizontal roja que será Pb y estará indicara el caudal Qb que es la línea roja vertical
que es el caudal máximo que puede llegar nuestro modelo de motobomba, el grafico muestra
que puede llegar a 246 [Lt/min]

96
Grafico 3: Altura H (M) vs mᶾ/h de una bomba centrifuga VOGT.
Fuente: Moto - Bombas VOGT

97
Nuestro modelo de bomba será VOGT NM40-250/24HP/380V, ya que cumple con los paráme-
tros
Ilustración 54: VOGT NM40-250/24HP/380V
Fuente: 5 Moto-bombas VOGT

98
12.4 Determinación del Qm de la moto-bomba
Debemos conocer el caudal medio (Qm) de la bomba esto quiere decir entre el Qa y el Qb, por
lo tanto, con la siguiente formula determinamos dicha incógnita:
Formula: 3 Caudal medio moto-bomba (Qm)
En que:
Qa: Caudal inicial bomba.
Qb: Caudal máximo bomba.
Por lo tanto: QM= (966 [Lt/min] + 246 [Lt/min]) / 2 = 606 [Lt/min]
*Ingeniero sanitario tomo Qa en 828.64 [Lt/min] con una Pa de 87 [m.c.a] y Qb en 151.66
[Lt/min] en una 93.5 [m.c.a], realizando un cálculo fuera del rango que necesita proyecto,
porque a la presión de 97 [m.c.a], la motobomba entrega un caudal 0. Estos datos son entre-
gados por el grafico de la motobomba asignada por proyectista, grafico N°3 (Motobomba
NM40-250/24HP/380V).
Pero hace mención que:
Pa = 82 m.c.a  Qa = 828.64 Lt/min
Pb = 92 m.c.a  Qb = 151.66 Lt/min
Dando un QM de 490.15 Lt
A lo mencionado anteriormente, se realizarán los siguientes cálculos con el QM de 606
[Lt/min]

99
12.5 Calculo de volumen de regulación
En los sistemas con estanques hidroneumáticos, el volumen de regulación (Vr): es el volumen
de agua a presión que debe acumular el estanque con el objetivo de imponer una determinada
frecuencia de partidas horarias para el consumo más desfavorable, el que ocurre cuando este
consumo se iguala a la mitad del caudal medio (Qm) de la motobomba. en los sistemas multi-
bombas, el Qm y el Vr que se calcula corresponde a la bomba asociada al presostato de rango
de presión más alto, aunque el Vr regula también la frecuencia de las motobombas de apoyo. El
Vr esta en función del Qm de la bomba y el tiempo (T) entre partida y partida, esto se determi-
na con la tabla N°6.
Potencia (HP) T (min)
1-3 1,2
3-5 1,5
5 -7,5 2
7,5 - 15 3
15 - 30 4
sobre 30 6
Tabla 17: Relación mínima entre T y potencia moto-bomba
Formula: 4 Volumen de regulación (Vr)
En que:
Qm : Caudal medio de la bomba
T: Tiempo funcionamiento moto-bomba.
Por lo tanto, Vr= (606 [Lt/min] x 4 [min]) / 4 = 606 Lt
*Ingeniero sanitario considero un Vr = 490.15 Lt

100
12.6 Cálculo volumen estanque hidroneumático
El volumen del estanque hidroneumático está en relación directa con el volumen de regulación,
con la presión de desconexión y en relación inversa al diferencial. Las presiones para este cálcu-
lo se deben medirse en atmosferas, correspondientes una atmosfera metro de columna de
agua. El valor entregado por la operación debe ser inferior a la capacidad del modelo de serie
del estanque hidroneumático.
Formula: 5 Volumen estanque hidroneumático (VH)
En que:
Vr: Volumen de regulación.
Pb: Presión de parada moto-bomba.
Pa: Presión de partida moto-bomba.
Por lo tanto, VH = 606 [Lt] x (92 [m.c.a]) + 10) / (92 [m.c.a] – 82 [m.c.a]) = 6181,20 [Lt] ≈ 6200
[Lt]
Esto quiere decir que se utilizaran cinco estanques hidroneumáticos de 1000 [Lt] y uno de 1200
[Lt].
*Ingeniero a cargo realiza erróneamente cálculo de Qm, mencionado en el ítem 12.4 y por
consecuencia VR, quedando un VH de 4999.6 lt.

101
12.7 Cálculo de velocidad de agua en manifold de aspiración e impulsión
Según Nch 2485
Ítem 5.3 las velocidades del agua en las tuberías no deben exceder de 2,5 m/seg en tuberías
exteriores y de distribución principal 2,0 m/seg en la red interior.
Por la categoría del equipo de gran envergadura por su QMP de 3314,59 [Lt/min], es preferible
ocupar cañería de acero ASTM A53 SCH 40, recubierta de zin en caliente, para los manifold de
aspiración e Impulsión. Ante lo mencionado necesitaremos la tabla N°7 y fórmulas para deter-
minar la velocidad del fluido en nuestro piping.
Tabla 18: Cañería acero carbono ASTM A53 SCH 40, con cálculos adicionales.
Fuente: Propia

102
Existen dos formas diferente para determinar la velocidad en nuestra cañería.
Para la primera opción necesitaremos las siguientes formulas;
Formula: 6 Área de un circulo (A) [m²]
En que:
π : 3,14159265358979
R: Radio [m]
D: Diámetro Interior cañería [m]
Formula: 7 Velocidad (V) [m/seg] (1)
En que:
V: Velocidad del fluido [m/seg]
Q: Caudal [Lt/min]
A: Área [m²]
Con las dos fórmulas propuestas, podemos empezar a desarrollar nuestro cálculo para llegar a
la velocidad del fluido.
Evaluaremos dos diámetros de cañería uno de 6” y otro de 8”.

103
1. Piping 6” tiene un diámetro exterior de 168,3 mm y un espesor de cañería de 7,11 mm,
pero debemos conocer el diámetro interno, esto quiere decir que tenemos que restar
el espesor dos veces al diámetro exterior.
Por lo tanto, el Diámetro Ø Int. = D.Ext. 168,3 [mm] – (2 X – 7,11 [mm])
Diámetro Ø Int. = 154,08 [mm] ≈ 0,15408 [m]
2. Necesitamos saber el radio de nuestra cañería por lo cual el diámetro se divide en dos.
Por lo tanto, el radio (R) = 0,15408 [m] / 2
Radio (R) = 0,07704 [m]
3. Aplicaremos la formula N° 5 Área:
Por lo tanto, Área (A) = π x (0,07704 [M]) ²
Área (A) = 0,018645 [m²]
4. El caudal de nuestro proyecto es de 3314,59 [Lt/min] ≈ 0,05524 [mᶾ/seg]
5. Aplicaremos la formula N° 6 Velocidad
Por lo tanto, velocidad (V) = 0,05524 [mᶾ/seg] / 0,018645 [m²]
Velocidad (V) = 2,96 [m/seg]
No cumple con Nch2485 – Ítem 5.3, por lo cual debemos realizar el mismo cálculo para la cañe-
ría de 8” y ver si este cumple con el requisito.

104
1. Diámetro Ø Int. = 202,74 [mm] ≈ 0,20274 [m]
2. Radio (R) = 0,10137 [m]
3. Área (A) = 0,032282 [m²]
4. El caudal de nuestro proyecto es de 3314,59 [Lt/min] ≈ 0,05524 [mᶾ/seg]
5. Velocidad (V) = 1,71 [m/seg]
Esto quiere decir que si cumple con los 2,5 [m/seg], que exige la norma en tuberías exteriores y
de distribución principal. Entonces nuestro manifolds será de 8”. Ya teniendo el diámetro prin-
cipal definido, ahora debemos determinar el piping de entrada y salida de cada bomba, se repi-
te mismo procedimiento, empecemos a calcular piping de 3” y 4”, utilizando tabla N°7 en el
orden mencionado, pero esta vez realizaremos el segundo método para determinar la veloci-
dad del fluido.
Formula: 8 Velocidad (V) [m/seg] (2)
En que:
V: Velocidad del fluido [m/seg]
Qa: Caudal inicial bomba [Lt/min]
D: Diámetro [mm]

105
1. Por lo tanto, Velocidad (V) = 21,221 X 966 [Lt/min] / (77,92 [mm]) ²
No cumple con Nch2485 – Ítem 5.3, por lo cual debemos realizar el mismo cálculo para la cañe-
ría de 4” y ver si este cumple con el requisito.
2. Por lo tanto, Velocidad (V) = 21,221 X 966 [Lt/min] / (102,26 [mm]) ²
Esto quiere decir que si cumple con los 2,5 [m/seg], que exige la norma en tuberías exteriores y
de distribución principal. Entonces la boca de entrada y salida de cada bomba será de 4”.
13 Presupuesto de montaje propuesta proyectista
Se presenta presupuesto por un sistema de presión variable, porque ingeniero sanitario
a cargo del proyecto Poeta Pedro prado, considero una propuesta de cinco motobom-
bas y cinco estanques hidroneumático, dando como requerimiento un tablero ET de
24HP.
13.1 Itimizado de presupuesto de presión variable propuesta proyectista
Presupuesto toma referencia al valor UF del 9 de diciembre del año 2017, teniendo un valor de
$ 26779

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