Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E.

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Autor: Antonio Rojas Boquizo Tutor: Gabriel Bravo Aranda Dpto. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 ii iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Autor: Antonio Rojas Boquizo Tutor: Gabriel Bravo Aranda Profesor Titular de Universidad Dpto. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 iv v Trabajo Fin de Grado: Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Autor: Antonio Rojas Boquizo Tutor: Gabriel Bravo Aranda El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: El Secretario del Tribunal Fecha: vi vii Agradecimientos A mis padres, hermana y abuelos; por su esfuerzo y porque superar esta etapa sin su apoyo no habría sido posible. A mis amigos y compañeros, por entender los momentos que no he podido compartir con ellos para llegar hasta aquí. A mi tutor D. Gabriel Bravo Aranda, por su cordialidad y guía en la realización de este proyecto. A todos ellos, gracias. Antonio Rojas Boquizo Sevilla, 2020 viii ix Resumen Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de una herramienta informática que facilite el dimensionado de redes interiores de suministro de agua para consumo humano en edificios, cumpliendo con los requisitos establecidos en el Código Técnico de la Edificación (CTE) Para ello, se ha comenzado por describir este tipo de instalaciones, destacando sus aspectos de mayor interés. Utilizando la información anterior y siguiendo el procedimiento recogido en la norma UNE 149201, se ha hecho uso del programa Microsoft Excel para crear la aplicación buscada. Finalmente, tras una detallada explicación de la misma, se ha verificado su correcto funcionamiento mediante la resolución de varios ejemplos representativos. 1 Introducción 1.1 Motivación El agua constituye un elemento imprescindible para la vida y el desarrollo. Así, la Asamblea General de las Naciones Unidas, a través de la Resolución 64/292 del 28 de Julio de 2010, reconoce el acceso al agua potable y al saneamiento como derechos humanos esenciales para el pleno goce de la vida y de todos los derechos humanos. Supone además un recurso económico fundamental, al jugar un papel clave en prácticamente todas las actividades humanas generadoras de bienestar y progreso. Ejemplos destacados de ello son la agricultura, la industria, el transporte o el sector energético entre muchos otros. Las obras hidráulicas actuales son estructuras de una importancia crítica, hecho que queda reflejado en el exigente marco normativo que las regula. En el ámbito educativo, el conocimiento de las instalaciones que garantizan su suministro, en menor o mayor profundidad según la etapa y especialidad de los estudios cursados, resulta necesario para cualquier ingeniero cuya actividad tenga relación con el sector de la construcción y la edificación: ingeniería civil, ingeniería industrial, ingeniería aeroportuaria, etc. En este contexto, se propone el presente Trabajo de Fin de Grado (TFG), consistente en el desarrollo de una herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el Código Técnico de la Edificación (CTE) Figura 1-1. Detalle de un punto de consumo en una instalación interior de suministro de agua Introducción 2 1.2 Objetivos Tal y como acaba de comentarse, la finalidad de este proyecto es la realización de un programa informático de uso educativo que asista en el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua para consumo humano en edificios. Dicho objetivo final deberá alcanzarse teniendo en cuenta que la herramienta de cálculo:  Debe cumplir con la normativa vigente aplicable, prestando especial atención a los requisitos impuestos en la sección HS 4 Suministro de agua del Documento Básico Salubridad que forma parte del Código Técnico de la Edificación.  Se desea que su diseño cuente con un enfoque didáctico que facilite la comprensión de los diferentes aspectos implicados en el proceso de dimensionado. Para ello, deberán explicitarse los resultados intermedios de mayor interés y añadirse todas las explicaciones consideradas pertinentes, de forma que la aplicación desarrollada pueda servir como apoyo a estudiantes de ingeniería que cursen asignaturas donde se traten este tipo de instalaciones.  Tiene que estar desarrollada exclusivamente en el entorno de Microsoft Excel. Las razones que motivan esta decisión se basan en que dicho programa es sencillo, intuitivo, muy conocido, su uso está ampliamente extendido y resulta especialmente adecuado para trabajar con datos organizados en tablas. 1.3 Alcance Aunque el propio título del proyecto proporciona una idea suficientemente clara del ámbito en el que este se desarrolla, resulta necesario definir con claridad los límites del mismo. En primer lugar, su contenido se circunscribe en exclusiva al caso de redes interiores de suministro de agua para consumo humano en edificios. Queda fuera de su alcance el estudio de instalaciones de transporte de agua desde las zonas de captación hasta los núcleos urbanos o industriales; así como el de las instalaciones exteriores de distribución que, dentro de dichos núcleos, conducen el agua hasta las acometidas de los distintos edificios. Respecto a la temperatura de suministro de agua, el programa está enfocado al dimensionado de redes de agua fría. Las redes de suministro de agua caliente sanitaria (ACS) requieren para su correcto y completo dimensionado la consideración de una serie de aspectos que superan la extensión marcada para el proyecto (cálculo de aislamientos térmicos o diseño de dilatadores entre otros). Aún así, ambos tipos de instalaciones cuentan con una base común que permite hacer uso de la herramienta en gran parte del dimensionado de redes ACS. También resulta pertinente destacar que el proyecto se centra en exclusiva en la labor de dimensionado. Consideraciones relativas a aspectos constructivos, de puesta en servicio, mantenimiento o conservación, así como todas aquellas no referidas estrictamente al ámbito mencionado, no serán abordadas en este trabajo. Por último, cabe destacar que la herramienta se concibe para abordar el cálculo de instalaciones de suministro de agua en una primera fase de predimensionado. Para el caso de etapas finales del diseño o de instalaciones con esquemas especialmente complejos deberá hacerse uso de alguna de las herramientas profesionales disponibles en el mercado: CYPEPLUMBING Water Systems, PLUMBER, TeKton3D, etc. 3 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. 1.4 Normativa El dimensionado de una instalación interior de suministro de agua debe realizarse cumpliendo con los requisitos especificados en la normativa vigente aplicable. En el caso particular de este proyecto, son fundamentalmente dos los documentos tenidos en cuenta:  El Código Técnico de la Edificación (CTE), dado que constituye el marco normativo que establece y desarrolla las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios y sus instalaciones, permitiendo demostrar que se satisfacen los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad. Concretamente, debe atenderse a la información recogida en la Sección HS4 Suministro de Agua, perteneciente al Documento Básico Salubridad.  Norma UNE 149201:2017 Abastecimiento de agua. Dimensionado de instalaciones de agua para consumo humano dentro de los edificios. Cualquier método que garantice el cumplimiento de las exigencias impuestas por el CTE en el ámbito de este proyecto puede ser empleado. La norma indicada describe un método válido recomendado para este fin. Junto a los documentos anteriores, existen otras normas de carácter específico que ha sido necesario consultar para resolver cuestiones concretas del proceso de dimensionado:  UNE 149202:2013 Abastecimiento de agua. Instalaciones de agua para el consumo humano en el interior de los edificios. Equipos de presión.  UNE - EN 10255:2005 + A1:2008 Tubos de acero no aleado aptos para soldeo y roscado. Condiciones técnicas de suministro.  UNE - EN 1057:2007 + A1:2010 Cobre y aleaciones de cobre. Tubos redondos de cobre, sin soldadura, para agua y gas en aplicaciones sanitarias y de calefacción.  UNE 19049-1:1997 Tubos de acero inoxidable para instalaciones interiores de agua fría y caliente. Parte 1: Tubos.  UNE - EN 545:2011 Tubos, racores y accesorios de fundición dúctil y sus uniones para canalizaciones de agua. Requisitos y métodos de ensayo.  UNE - EN ISO 1452-2:2010 Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua y saneamiento enterrado o aéreo con presión. Poli (cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U). Parte 2: Tubos.  UNE - EN ISO 15877-2:2009 Sistemas de canalización en materiales plásticos para instalaciones de agua caliente y fría. Poli (cloruro de vinilo) clorado (PVC-C). Parte 2: Tubos.  UNE - EN 12201-2:2012 + A1:2020 Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua y saneamiento con presión. Polietileno (PE). Parte 2: Tubos.  UNE - EN ISO 15875-2:2004 Sistemas de canalización en materiales plásticos para instalaciones de agua caliente y fría. Polietileno reticulado (PE-X). Parte 2: Tubos. Introducción 4  UNE - EN ISO 15876-2:2017 Sistemas de canalización en materiales plásticos para instalaciones de agua caliente y fría. Polibutileno (PB). Parte 2: Tubos.  UNE - EN ISO 15874-2:2013 Sistemas de canalización en materiales plásticos para instalaciones de agua caliente y fría. Polipropileno (PP). Parte 2: Tubos.  UNE - EN ISO 21003-2:2009 Sistemas de canalización multicapa para instalaciones de agua caliente y fría en el interior de edificios. Parte 2: Tubos. Dado que el proyecto se limita en exclusiva al proceso de dimensionado dentro del alcance definido en el apartado anterior, el conjunto de normativa indicado hasta el momento resulta suficiente. No obstante, es importante poner de manifiesto que el desarrollo de un proyecto completo y la ejecución de una instalación de suministro de agua requieren la consideración de un mayor volumen de reglamentación. De forma destacada, junto al marco normativo impuesto por el CTE, sería de aplicación:  Dentro de España, la reglamentación autonómica vigente aplicable en la materia. Para el caso de Andalucía el documento a tener en cuenta es el Reglamento del Suministro Domiciliario de Agua de la Comunidad Autónoma Andaluza, aprobado por Decreto de la Junta de Andalucía el 11 de Junio de 1991.  Normativa particular de la empresa suministradora implicada. En el área de Sevilla capital dicha labor recae en la Empresa Metropolitana de Abastecimiento y Saneamiento de Aguas de Sevilla, S.A. (EMASESA). 1.5 Metodología La metodología seguida para la creación de la herramienta informática se basa en implementar el procedimiento detallado en la UNE 149201:2017, norma que define un método válido y recomendado para el dimensionado de redes interiores de suministro de agua para consumo humano que cumple con los requisitos impuestos en el CTE. Dicho método puede dividirse en sucesivos pasos cuya aplicación permite solucionar el problema planteado. De este modo, se ha optado por desarrollar la aplicación buscada en un único archivo Excel compuesto a su vez por diversas hojas de cálculo, cada una de las cuales representa uno o varios de los pasos intermedios descritos en el método. Esta forma de proceder permite visualizar separadamente las distintas fases del dimensionado, identificando en cada etapa los datos de entrada necesarios, las operaciones aplicadas sobre ellos, así como los resultados intermedios obtenidos durante el proceso. La herramienta diseñada consigue de este modo, además de alcanzar una solución válida del problema, facilitar tanto su comprensión como la del método aplicado para resolverlo. 5 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. 1.6 Descripción del documento El documento que aquí se presenta recopila el trabajo realizado en el desarrollo de la aplicación informática pedida en el proyecto. Con objeto de reflejar dicha información de la forma más clara posible, se ha optado por organizarla en torno a los siguientes cinco capítulos: Capítulo 1 Introducción El capítulo primero sirve como presentación del proyecto. Se comienza explicando el contexto del trabajo y los motivos que hacen de su elección una opción interesante (1.1. Motivación), para después describir los objetivos concretos que pretenden conseguirse (1.2. Objetivos), así como el alcance de los mismos (1.3. Alcance). También se realiza una descripción del marco normativo que debe ser considerado (1.4. Normativa) y de la metodología seguida en el desarrollo de la herramienta de cálculo (1.5. Metodología). Por último, se finaliza con un breve resumen del contenido de las distintas secciones y apartados del documento (1.6. Descripción del documento). Capítulo 2 Instalaciones interiores de suministro de agua Se trata de un capítulo extenso que resume a lo largo de cuatro apartados los aspectos más relevantes del tipo de instalaciones consideradas. En el primero de ellos se aportan una serie de aclaraciones de carácter introductorio, para seguidamente detallar los tipos de instalaciones interiores de suministro de agua que es posible encontrar (2.1. Tipos de instalaciones interiores de suministro de agua). El resto de apartados describen la estructura (2.2. Estructura de las instalaciones interiores de suminstro de agua), los componentes (2.3. Elementos de las instalaciones interiores de suministro de agua) y el proceso de cálculo de dichas instalaciones (2.4. Dimensionado de las instalaciones interiores de suministro de agua). Capítulo 3 La herramienta de cálculo El tercer capítulo del documento describe la parte más importante del trabajo, pues se centra en la propia herramienta informática cuyo desarrollo constituye la finalidad del proyecto. De este modo, su primer apartado se dedica a especificar las consideraciones y simplificaciones realizadas sobre la información general, descrita en el segundo capítulo, con objeto de ajustarla a los objetivos y alcance propuestos (3.1. Tratamiento de las instalaciones interiores de suministro de agua en la herramienta de cálculo). Cada elemento del programa es definido punto por punto en un segundo apartado (3.2. Descripción de la herramienta de cálculo), empleándose la tercera y última parte del capítulo en explicar de forma detallada como utilizarlo (3.3. Manual de uso). Introducción 6 Capítulo 4 Ejemplos resueltos Como demostración del correcto funcionamiento de la herramienta, el cuarto capítulo propone y resuelve en detalle ejemplos representativos de problemas de dimensionado (4.1. Ejemplo I. Caso de un edificio de viviendas) (4.2. Ejemplo II. Caso de un edificio de viviendas y un aula de formación). Capítulo 5 Conclusiones Para finalizar, el último capítulo resume y destaca los aspectos más relevantes del proyecto, y evalúa el cumplimiento de los objetivos iniciales perseguidos. En base al trabajo realizado, también propone posibles desarrollos futuros del programa que puedan ampliar su alcance y mejorar su funcionamiento. 2 Instalaciones interiores de suministro de agua Las instalaciones interiores de suministro de agua son las encargadas de conducir el agua en las condiciones adecuadas dentro de los edificios, desde la acometida, que enlaza con la red de distribución exterior, hasta los diferentes puntos de consumo. Su necesaria presencia en prácticamente cualquier tipo de edificación, así como la importancia de garantizar su correcto funcionamiento, justifican la existencia de un enorme volumen de información generado en torno a ellas: normativa reguladora, descripción de los elementos que las componen, conocimiento de los materiales empleados en su fabricación, recomendaciones y criterios constructivos, etc. Tanto por la finalidad concreta de este TFG como por la extensión que implicaría describir cada uno de estos aspectos, no se pretende detallar exhaustivamente la totalidad de información relativa a este tipo de redes. El contenido del capítulo pretende incluir únicamente sus aspectos más relevantes, con el objetivo de proporcionar una visión global que ayude a comprender el proceso de cálculo implementado en la herramienta informática. 2.1 Tipos de instalaciones interiores de suministro de agua En relación con el suministro de agua en el interior de un edificio, es posible identificar, al menos, los siguientes tipos de instalaciones:  Instalaciones de agua fría (AF)  Instalaciones de agua caliente sanitaria (ACS)  Otras instalaciones de suministro de agua o Suministro de agua para redes con presencia de fluxores o Suministro de agua para instalaciones contra incendios Instalaciones interiores de suministro de agua 8 2.1.1 Instalaciones de agua fría (AF) La instalación de agua fría es la encargada de transportar el agua desde la red de distribución exterior para su uso en el interior del edificio a la temperatura ambiente. Las características de la edificación; y en especial el número, tipo y distribución de los aparatos de consumo considerados, hace posible la existencia tanto de redes con diseños relativamente sencillos hasta casos de gran complejidad. No obstante, la tendencia actual se encamina a diseños cada vez más complicados, motivados por el aumento de la calidad de vida y su implicación en una mayor búsqueda de comodidad e higiene: acceso general a un mayor número de aparatos de consumo, aumento del número de aseos en los hogares, crecimiento de los niveles mínimos de higiene aceptados socialmente, etc. 2.1.2 Instalaciones de agua caliente sanitaria (ACS) El agua caliente sanitaria, normalmente abreviada como ACS, es agua apta para consumo humano calentada a una temperatura superior a la temperatura ambiente. Su suministro es consecuencia de la lógica búsqueda de un mayor confort por parte de la sociedad, pues permite disponer de agua caliente siempre que se requiera. Este hecho resulta especialmente importante en lugares sometidos a climatologías frías que garantizan temperaturas ambiente considerablemente bajas. Al igual que las instalaciones de agua fría, las instalaciones de ACS se componen de un conjunto de conducciones que transportan el agua, caliente en este caso, a los diferentes puntos de consumo donde es solicitada. Para conseguir este suministro la solución más extendida es que cada vivienda cuente con un aparato denominado calentador cuya función es aumentar la temperatura del agua de la red de agua fría. En muchas ocasiones el propio calentador es capaz de actuar también como depósito de agua caliente, recibiendo en este caso el nombre de calentador-acumulador o termo. Merece la pena recordar que, tal y como quedó recogido en el apartado 1.3. (alcance), este proyecto se centra en el dimensionado de redes de agua fría, quedando fuera el dimensionado específico de redes ACS. Por ello, no se incluyen en el capítulo elementos concretos o características propias del dimensionado de redes de suministro de agua caliente. 2.1.3 Otras instalaciones de suministro de agua Además de las habituales instalaciones de suministro de agua fría y agua caliente sanitaria, en un edificio pueden existir otras redes de suministro de agua con ciertas características particulares que deben ser consideradas. Por su importancia se destacan las redes de suministro con presencia de fluxores y las redes para instalaciones contra incendios. Suministro de agua para redes con presencia de fluxores Los fluxores son dispositivos diseñados para proporcionar una descarga de agua de elevado caudal en un breve instante de tiempo. Se emplean en sustitución de las cisternas tradicionales, principalmente en inodoros y urinarios, siendo habitual su presencia en edificios de pública concurrencia como centros comerciales, centros deportivos, discotecas, estaciones, aeropuertos, etc. 9 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Su cierre es automático y permiten tanto la regulación de su tiempo de descarga como, en algunos casos, de su caudal. En la actualidad el caudal instantáneo alcanzado por un fluxor oscila entre los 1,25 y los 2 l/s, con presiones de trabajo entre 0,9 y 1,2 bar, y con un tiempo empleado en la descarga que puede fijarse entre los 8 y los 12 segundos. Figura 2-1. Diferentes modelos de fluxores de la marca ROCA Entre sus principales ventajas se encuentran:  La posibilidad de volver a ser utilizados a los pocos segundos de efectuar una descarga.  Una disminución del ruido consecuencia de sustituir el proceso de llenado de la cisterna.  Una mayor estética en el diseño.  Una ganancia de espacio útil al permitir la instalación del inodoro más cerca de la pared.  Un diseño robusto que, en general, requiere un bajo mantenimiento. No obstante, su elevado caudal instantáneo conlleva que un uso simultáneo de varios de ellos pueda provocar en la red una caída brusca de caudal y presión que impida el correcto suministro a otros puntos de consumo. Por ello, es habitual subdividir la red interior en dos ramales independientes, uno para alimentar los puntos de consumo habituales (grifos, duchas, fregaderos, etc.) y otro para el suministro exclusivo a los fluxores de la instalación. Esta red interior independiente requerirá de un dimensionado adaptado a sus necesidades particulares de caudal y presión. Además, dado que suelen ser utilizados en edificios con frecuentes usos simultáneos de sus cuartos húmedos, deberán emplearse coeficientes de simultaneidad cercanos al 100% en la obtención de los caudales de diseño (ejemplo: uso de los baños de un estadio en el descanso de un partido) Suministro de agua para instalaciones contra incendios Las instalaciones contra incendios deberán alimentar las bocas de incendio equipadas (BIE), hidrantes y/o rociadores automáticos del edificio desde una acometida independiente. Dada su importancia, deberán cumplir en todo momento los requisitos impuestos en la normativa específica para este tipo de redes, la cual según el ámbito de aplicación al que se circunscriba el tipo de edificio considerado consistirá en el Documento Básico SI – Seguridad en caso de Incendio del Código Técnico de la Edificación o bien en el Reglamento de Seguridad Contra Incendios en los Establecimientos Industriales (RSCIEI) Instalaciones interiores de suministro de agua 16 Columnas o montantes Reciben este nombre las tuberías verticales que conectan el distribuidor con las derivaciones de las plantas. En el caso de suministro mediante contadores divisionarios centralizados deberá disponerse de un montante para cada contador instalado. Su trazado debe realizarse, al igual que en el caso del distribuidor, por zonas de uso común del edificio. Siguiendo las indicaciones del DB HS4 (apartado 3.2.1.2.6.), se alojarán en recintos o huecos de tamaño suficiente para la realización de las labores de mantenimiento. Dichos huecos deben ser registrables y podrán ser compartidos únicamente con otras instalaciones de agua del edificio, como bajantes de aguas pluviales o residuales. Cada columna contará en su base con una válvula de retención, una llave de corte para las operaciones de mantenimiento y una llave de paso con grifo o tapón de vaciado. En la zona superior se dispondrán los dispositivos de purga adecuados que faciliten la salida del aire atrapado en las conducciones. Derivaciones particulares Las derivaciones particulares son las tuberías horizontales que conducen el agua desde las columnas al interior de las viviendas, repartiéndola por las diferentes habitaciones en las que se ubican los puntos de consumo. Para evitar posibles retornos es recomendable que se sitúen a una cierta altura por encima del punto de consumo más elevado, preferiblemente junto al techo. Cuentan al menos con una llave de paso general para interrumpir el suministro a toda la instalación del abonado, y normalmente presentan válvulas adicionales para cerrar el paso a aparatos o sectores concretos de la instalación. Ramales Por último, los ramales son las tuberías que transportan el agua desde las derivaciones a los diferentes aparatos. Se recomienda en su diseño trazados sencillos y la disposición de llaves de cierre antes del aparato al que suministran, especialmente si el aparato es de cierta complejidad (calentadores, lavadoras, lavavajillas, etc.) 2.3 Elementos de las instalaciones interiores de suministro de agua Las instalaciones interiores de suministro de agua se componen de un gran número de elementos con diversas características y funciones. Este apartado recoge los principales aspectos de aquellos más frecuentes e importantes en este tipo de redes:  Tuberías  Válvulas  Grifos y aparatos de consumo 17 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E.  Depósitos  Filtros  Contadores  Grupos de presión 2.3.1 Tuberías Las tuberías o tubos son las conducciones utilizadas para llevar el agua hasta los puntos de consumo donde es solicitada. Constituyen el elemento principal y de mayor presencia en la instalación, siendo posible encontrar en el mercado una amplísima gama de tuberías disponibles fabricadas con diversos materiales y geometrías. Como referencia general, las instalaciones interiores de suministro de agua emplean tuberías cilíndricas de gran longitud y diámetros relativamente pequeños. Aunque no es habitual que la presión sobrepase los 5 𝑘𝑔/𝑐𝑚2, deben diseñarse para soportar valores mayores con el fin de evitar las consecuencias de posibles golpes de ariete. Respecto al material de fabricación, dado que está siendo utilizado en una instalación de agua potable, queda sujeto a las condiciones impuestas en el apartado 6.1. del DB HS4 – CTE 2019: a) Debe cumplir lo especificado en la legislación vigente para aguas de consumo humano. b) No debe modificar las características organolépticas ni la salubridad del agua suministrada. c) Debe ser resistente a la corrosión interior. d) Debe ser capaz de funcionar eficazmente en las condiciones previstas de servicio. e) Los diferentes materiales considerados no deben presentar incompatibilidad electroquímica entre sí. f) Debe ser resistente, sin presentar daños ni deterioro, a temperaturas de hasta 40ºC, sin que tampoco le afecte la temperatura exterior de su entorno inmediato. g) Debe ser compatible con el agua a transportar y contener y no debe favorecer la migración de sustancias de los materiales en cantidades que sean un riesgo para la salubridad y limpieza del agua de consumo humano. h) Su envejecimiento, fatiga, durabilidad y todo tipo de factores mecánicos, físicos o químicos, no deben disminuir la vida útil prevista de la instalación. De la consideración de los requisitos anteriores, el apartado 6.2 del citado documento (DB HS4 – CTE 2019) acepta como materiales aptos para la fabricación de tuberías de instalaciones de agua potable los recogidos en la siguiente tabla: Instalaciones interiores de suministro de agua 18 Tabla 2–1. Tipos de tubo utilizados en instalaciones de agua potable clasificados según el material 2.3.1.1 Tuberías de acero galvanizado Las tuberías de este tipo se fabrican con acero de bajo contenido en carbono, soldadas longitudinalmente y con sus superficies interior y exterior protegidas de la corrosión y la oxidación por un recubrimiento galvanizado ejecutado según la Norma UNE-EN 10240 mediante inmersión en caliente en un baño de zinc. Este material presenta el punto de fusión más alto (1540 ºC) de entre todos los empleados en conducciones de fluidos, propiedad que lo hace especialmente apto en instalaciones contra incendios y en aquellas donde exista la probabilidad de accidentes debidos a la acción del fuego o a explosiones. 19 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 2–2. Propiedades del tubo de acero galvanizado Las tuberías de acero utilizan una determinada designación en pulgadas cuyo valor no guarda una relación matemática exacta entre la medida de diámetro exterior o interior a la cual está asociada. Tabla 2–3. Diámetros habituales de las tuberías de acero galvanizado Las uniones se realizan habitualmente mediante el roscado del extremo del tubo al accesorio correspondiente, aceptándose también el uso de accesorios de apriete por compresión (uniones rápidas) En caso de absoluta necesidad, y siempre bajo autorización competente, es posible plantear una unión por soldadura, adoptándose medidas que garanticen que la tubería queda protegida ante posibles fenómenos de oxidación o corrosión (uso de pintura galvanizada) Instalaciones interiores de suministro de agua 20 2.3.1.2 Tuberías de cobre El tubo de cobre empleado en fontanería responde al nombre técnico de tubo de cobre estirado de precisión sin soldadura. Su uso se extiende a ámbitos muy diversos que van desde la fontanería hasta instalaciones dedicadas al transporte de gases combustibles y líquidos inflamables. Los procesos de extrusión y laminado son la base de su fabricación, así como la aplicación de un tratamiento térmico de recocido ejecutado bajo la Norma UNE-EN 1057. Además, para su empleo en instalaciones exteriores o vistas, es posible encontrar tubos en los que ha sido aplicado un tratamiento superficial de cromado exterior. La dilatación de este tipo de tubos es considerada aceptable y la posibilidad de verse afectados por fenómenos de corrosión solo cobra especial relevancia en condiciones y ambientes muy específicos. Tabla 2–4. Propiedades del tubo de cobre Las tuberías de cobre pueden fabricarse con espesores de pared muy diversos. No obstante, dicho valor no debe ser inferior a 1 mm en instalaciones destinadas al suministro interior de agua. La siguiente tabla recoge las medidas más habituales de la tubería de cobre en este tipo de redes: Tabla 2–5. Diámetros habituales de las tuberías de cobre 21 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. La unión de una tubería de cobre a sus accesorios admite los métodos indicados al final de este párrafo, siendo el primero de ellos (soldadura blanda por capilaridad) el más utilizado debido tanto a su rapidez como a su efectividad.  Soldadura blanda por capilaridad.  Soldadura fuerte capilar.  Unión mecánica prensada.  Unión mecánica de compresión. Figura 2-5. Detalle de varias tuberías de cobre 2.3.1.3 Tuberías de acero inoxidable La estructura metalúrgica del acero inoxidable permite clasificarlo como austenítico, ferrítico, martensítico o dúplex; perteneciendo el empleado en tuberías para el transporte de fluidos al grupo de los austeníticos. A su vez, las tuberías de este material se fabrican en dos series atendiendo a los porcentajes de los elementos químicos que contienen:  AISI 304 Conocida también como 18/8 debido a sus porcentajes de cromo y níquel. Su uso se extiende a la mayoría de instalaciones, salvo que la cantidad de cloruros disueltos en el agua sobrepase los 200 ppm.  AISI 316 Popularmente conocida como 18/8/2. Presenta un mayor porcentaje de níquel que la serie anterior, e incorpora molibdeno para mejorar su resistencia a los fenómenos de corrosión. De este modo, la serie AISI 316 se destina a instalaciones en ambientes de mayor corrosividad con mayor porcentaje de cloruros disueltos. Instalaciones interiores de suministro de agua 22 Tabla 2–6. Composición para distintas aleaciones de acero inoxidable El acero inoxidable es un material metálico con gran cantidad de aplicaciones en sectores muy diversos. Su alta resistencia a la temperatura, propiedad que permite clasificarlo como material no combustible, permite su uso en redes de rociadores en instalaciones de extinción de incendios. Tabla 2–7. Propiedades del tubo de acero inoxidable Los diámetros de los tubos de acero inoxidable se indican en mm, adoptando como valores habituales en instalaciones interiores de suministro de agua los descritos en la siguiente tabla: Tabla 2–8. Diámetros habituales de las tuberías de acero inoxidable 23 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Existen cuatro procedimientos principales para la unión de este tipo de tuberías:  Unión prensada  Unión soldada (soldadura fuerte)  Unión mecánica de compresión  Unión por adhesivos 2.3.1.4 Tuberías de polietileno (PE) El polietileno es un polímero obtenido gracias a la polimerización del gas etileno. En función de la presión a la que tiene lugar dicho proceso, es posible obtener polietileno con diversos grados de densidad:  Polietileno de Baja Densidad (PE-BD) PE 40  Polietileno de Media Densidad (PE-MD) PE 63 (No utilizado en España)  Polietileno de Alta Densidad (PE-AD) PE 80/PE 100 Densidades mayores llevan asociadas prestaciones mejores, lo cual tiene su reflejo en:  Mayor resistencia a la tracción.  Mayor dureza.  Mayor rigidez (módulo de elasticidad)  Menor espesor de tubo para obtener el mismo rango de trabajo que con un polietileno de menor densidad. La tendencia actual en el ámbito de las instalaciones de canalización de agua es a la desaparición de los polietilenos de baja densidad en favor de los polietilenos de densidad media y alta, con preferencia por este último grupo. Es importante destacar que no todas las tuberías de polietileno son aptas para la distribución de agua potable. Aquellas que sí lo son suelen estar fabricadas en color negro y marcadas con un símbolo identificativo (Ej: Símbolo copa/tenedor) o con una banda azul longitudinal. A diferencia de la mayoría de tuberías plásticas disponibles para conducción de agua potable, las cuales pueden trabajar tanto con agua fría como con agua caliente sanitaria, la tubería de polietileno es apta exclusivamente para la distribución de agua a temperatura de red (máx 25 ºC). De este modo, su utilización en instalaciones interiores queda limitada a acometidas, montantes y líneas de alimentación y/o distribución general de agua. Instalaciones interiores de suministro de agua 24 Tabla 2–9. Propiedades del tubo de polietileno (PE 100) La tubería de polietileno se fabrica para presiones nominales máximas (PN) de 10, 16 y 25 bar; así como para una amplia gama de diámetros exteriores que alcanzan un valor de hasta 1600 mm. En el ámbito de las instalaciones de fontanería, las medidas más usuales de la tubería PE-AD (PE 100) con presiones nominales máximas de 10 y 16 bar son las indicadas en la siguiente tabla: Tabla 2–10. Diámetros habituales de las tuberías de polietileno (PE 100) 25 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Las uniones en tubería de polietileno suelen realizarse mediante alguno de los procedimientos indicados; entre los cuales destacan por criterios de sencillez, seguridad y economía, los sistemas de unión electrosoldable, especialmente en el caso de diámetros comprendidos entre los 50 y los 200 mm.  Uniones mediante accesorios electrosoldables.  Uniones soldadas térmicamente a tope (tubo-tubo)  Uniones mediante accesorios mecánicos a compresión, embridado, etc. 2.3.1.5 Tuberías de polietileno reticulado (PE-X) El polietileno reticulado se obtiene de la aplicación de un tratamiento de reestructuración molecular (reticulación) durante el proceso de fabricación del polietileno convencional. El resultado es un material con el que pueden fabricarse tubos de mayor ductilidad y aptos para la circulación de agua caliente (hasta 95 ºC) La reticulación puede lograse mediante diversos métodos basados bien en la inmersión en productos químicos o bien en la exposición a una cierta radiación electrónica, lo cual influye en las propiedades finales del tubo.  PE – Xa [ Tipo a ] Tratamiento con peróxido  PE – Xb [ Tipo b ] Tratamiento con silano  PE – Xc [ Tipo c ] Tratamiento con radiación electrónica Figura 2-6. Detalle de varias tuberías de polietileno reticulado (PE-X) Instalaciones interiores de suministro de agua 32 2.3.2 Válvulas Las válvulas son dispositivos mecánicos que permiten el control, manual o automático, del fluido que atraviesa una tubería. Su presencia resulta inexcusable en cualquier red de suministro, pues son los elementos encargados de llevar a cabo funciones de interrupción del paso del agua, regulación del flujo, limitación de la presión, etc. Los tipos de válvulas más habituales en una instalación interior de suministro admiten la siguiente clasificación:  Válvulas de paso o Válvulas de compuerta descendente o Válvulas de compuerta rotativa (bola/esfera) o Válvulas de mariposa o Válvulas de asiento plano o Válvulas de asiento inclinado  Válvulas de retención o antirretorno  Válvulas limitadoras y reductoras de presión  Antiarietes Figura 2-8. Diferentes modelos de válvulas utilizados en fontanería 33 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Válvulas de compuerta descendente En este tipo de válvulas el elemento de cierre es una compuerta unida a un vástago que mediante el giro de un volante puede hacerse descender para interrumpir el paso de agua. Su diseño contempla el uso como válvulas de cierre o apertura total, no así como válvulas de regulación de caudal pues la realización de esta función provoca un rápido deterioro del dispositivo. Dado que el fluido en su interior no necesita cambiar de dirección, presentan bajas pérdidas de carga. Tampoco producen golpes de ariete gracias a su cierre y apertura progresivos. Sin embargo, resulta difícil conseguir un cierre completamente estanco debido principalmente a los depósitos que de forma habitual se acumulan en su interior. Son válvulas recomendadas para diámetros superiores a 40 mm, resultando prácticamente imprescindibles para diámetros de más de 60 mm. Además, debe evitarse su uso con aguas de elevada dureza o en zonas de uso frecuente. Válvulas de compuerta rotativa (bola/esfera) Las válvulas de compuerta rotativa, conocidas también como válvulas de bola o esfera, utilizan una esfera con un orificio diametral para permitir o interrumpir el paso de agua en la conducción. De este modo, en posición abierta el fluido puede atravesar el dispositivo a través del orificio, mientras que un giro de 90º de la esfera provoca el cierre hermético de la válvula. Son accesorios que producen pocas pérdidas de carga y cuyo rápido mecanismo de cierre los hace recomendables para posibles cortes de emergencia. No obstante, debe procurarse su accionamiento progresivo dada su tendencia a provocar golpes de ariete. Válvulas de mariposa El cierre en este caso se consigue gracias a la presencia de un disco montado sobre un eje giratorio. Con la válvula abierta el disco se coloca paralelo a la corriente y permite el paso de la práctica totalidad del caudal. Un simple giro de 90º posiciona el disco perpendicular a la dirección del flujo interrumpiendo su circulación. Ocupan poco espacio y logran el cierre de forma rápida, lo que hace que deba vigilarse la posibilidad de provocar golpes de ariete durante su accionamiento. Válvulas de asiento plano y de asiento inclinado Más que detener completamente la circulación de agua, la finalidad principal de estas válvulas es regular la cantidad de fluido que las atraviesa. Para ello cuentan con un vástago con volante cuyo giro provoca el descenso de un asiento cilíndrico contra la base de la válvula. Es importante que el recorrido del agua en el interior siempre tenga lugar de abajo a arriba. Las válvulas de asiento plano presentan pérdidas de carga elevadas, en función del grado de apertura, y un cierre lento y forzado que suele ocasionar bloqueos o roturas del dispositivo. Instalaciones interiores de suministro de agua 34 Las válvulas de asiento inclinado intentan paliar estos inconvenientes disponiendo su mecanismo de cierre en un ángulo de aproximadamente 45º respecto al cuerpo de la válvula. Con ello, logran disminuir de forma notable tanto las pérdidas de carga como la erosión de los elementos internos del accesorio. Válvulas de retención o antirretorno Se caracterizan por su capacidad de permitir el paso del fluido en un único sentido e impedirlo en el contrario. Su accionamiento es automático, dependiente únicamente del sentido de circulación o de las presiones alcanzadas en el sistema, y suelen emplear como elemento de cierre una bola móvil o un cono de cierre y un muelle. Es posible encontrar diferentes modelos de este tipo de válvulas, entre ellos:  De clapeta. Presentan menores pérdidas de carga que otros modelos pero resultan menos estancas.  De obús. Ubicadas a la salida de las bombas que forman parte de los grupos de presión para disminuir los posibles golpes de ariete provocados por los paros recurrentes de las bombas  De pie. Instaladas en la base del conducto de aspiración de las bombas para impedir el vaciado de la conducción de impulsión.  De aguja Válvulas limitadoras y reductoras de presión Se trata de válvulas capaces de mantener a su salida una presión constante del fluido (denominada presión de tarado) independientemente de la presión a la entrada del dispositivo, siempre y cuando la presión a la entrada supere el valor de presión a la salida. Su diseño habitual incorpora una membrana sometida en su superficie inferior a la presión de salida, la cual comprime un muelle encargado de la apertura o cierre de la válvula. Una presión a la salida que comprima la membrana con una fuerza superior a la ejercida por el muelle provoca el cierre de la válvula. Por el contrario, una caída en la presión de salida, originada por el consumo de agua en algún punto de la red aguas abajo de la válvula, relaja la presión en la membrana permitiendo abrir el dispositivo gracias a la fuerza del muelle. El funcionamiento de este mecanismo es susceptible de sufrir un gran desgaste, lo que hace recomendable el uso de dos válvulas reductoras en serie en caso de buscar reducciones de presión elevadas. Estas válvulas se instalarán siempre después del contador con objeto de proteger toda la instalación. También será necesario su uso en ramales o derivaciones si algún punto de consumo recibe agua a una presión superior a 500 kPa, así como en aquellos casos en los que se prevean aumentos notables de la presión de red. 35 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Antiarietes Los dispositivos antiariete se encargan de absorber las sobrepresiones originadas por los golpes de ariete debidos al cierre rápido de algunas válvulas o al paro de las bombas de los equipos de sobrepresión. Su instalación protege los elementos que forman parte de la red de suministro, repercutiendo en:  Un aumento de la vida útil de las instalaciones  Una reducción de los costes de la instalación  Una disminución de la presión de timbre de la tubería, válvulas y demás accesorios En instalaciones de volumen relativamente alto, o en conducciones que conecten con grupos de presión formados por varias bombas que puedan ponerse en funcionamiento de forma simultánea, el fenómeno de golpe de ariete puede tener gran relevancia. En estos casos el cálculo de los dispositivos antiariete necesarios resulta fundamental. En los pequeños antiarietes domésticos de tipo membrana el exceso de presión se absorbe mediante la dilatación de una membrana elástica, mientras que los antiariete de tipo muelle logran la amortiguación gracias al desplazamiento de un pistón unido a un muelle. Existen también depósitos antiariete de entre 2 y 50 m3 de capacidad conocidos como “depósitos vejiga”. En ellos la atenuación de las sobrepresiones se consigue por la presencia en el interior del depósito rígido de una cámara deformable llena de aire presurizado. 2.3.3 Grifos y aparatos de consumo La finalidad última de las instalaciones de suministro consideradas en este proyecto es abastecer de agua en las condiciones adecuadas a los diferentes puntos de consumo presentes en una edificación. Dichos puntos de consumo suelen estar equipados con grifos, término con el que se designa a las válvulas dispuestas en los extremos de las tuberías que suministran el agua a los aparatos de consumo (lavamanos, lavabos, duchas, etc.) Esta situación motiva que, según el contexto considerado, los términos punto de consumo, aparato y grifo suelan usarse indistintamente. Los grifos son dispositivos diseñados no solo para permitir o interrumpir la salida de agua, sino en la mayoría de los casos para regular el caudal suministrado y su temperatura mediante la mezcla de agua fría y agua caliente. Al tratarse de elementos visibles en la instalación cuentan además con una clara función estética. De este modo, es posible encontrar para estos dispositivos un amplísimo catálogo de formas y acabados disponibles. Por otra parte, el concepto aparatos de consumo engloba una gran variedad de equipos y elementos consumidores de agua que cumplen funciones muy diferentes dentro de un inmueble. La tabla 2.1. del DB HS4 – CTE 2019 (reproducida en este documento como tabla 2-19) recoge aquellos cuya presencia es más frecuente en una instalación interior, junto con el valor de sus caudales instantáneos mínimos asociados. Instalaciones interiores de suministro de agua 36 2.3.4 Depósitos Algunas instalaciones cuentan con recipientes de cierta capacidad llamados depósitos o aljibes cuya función es almacenar agua con las suficientes garantías para abastecer la red en caso de necesidad. Su presencia resulta de especial interés en edificaciones alejadas de redes de abastecimiento, zonas con suministro irregular o en aquellos lugares donde las compañías no puedan garantizar el suministro ante posibles averías. En el caso de construcciones aisladas es habitual la presencia de depósitos subterráneos de gran capacidad llamados cisternas. Por otra parte, la creciente preocupación por la sostenibilidad medioambiental y el uso responsable del agua ha motivado el desarrollo de sistema de reutilización que almacenan agua, principalmente de lluvia, para su uso posterior en actividades donde no se necesite el uso de agua potable, como el riego o el abastecimiento de inodoros. Respecto al material, a diferencia de los grandes depósitos de obra de albañilería u hormigón armado que forman parte de las redes de abastecimiento, para los depósitos utilizados en redes interiores de suministro suele optarse de forma general por el plástico u otros materiales ligeros. 2.3.5 Filtros Los filtros son accesorios encargados de retener las partículas sólidas transportadas por el fluido que los atraviesa, consiguiendo con ello mejorar la calidad del agua suministrada, disminuir las averías en los elementos de la red y dificultar la aparición de fenómenos de corrosión. Entre los filtros más habituales en instalaciones interiores de suministro se encuentran:  Filtros coladores y similares, instalados en acometidas y tramos generales  Filtros retentores (de malla, paño, etc.), ubicados en la red interior de usuario Respecto al filtro colador, su instalación es obligada para cumplir los requisitos impuestos en el CTE (apartado 3.2.1.2.2. DB HS4 – CTE 2019) Debe ser de tipo Y, con malla de acero inoxidable bañada en plata (para evitar la formación de bacterias) y autolimpiable. 2.3.6 Contadores Los contadores son dispositivos diseñados para medir y registrar la cantidad de agua que atraviesa una conducción. Por ello, poseen un papel fundamental en el control del consumo de agua y en su evaluación económica. Como medida de protección y para evitar manipulaciones indeseadas, los contadores suelen instalarse en el interior de armarios, cámaras o arquetas. Su presencia en la instalación no puede derivar en ningún caso en pérdidas de carga que excedan los 10 mca. Además, deben contar con un filtro en la entrada y con dos válvulas equipadas con dispositivo antirretorno, una a la entrada y otra a la salida. Respecto al material empleado en su fabricación, no puede verse afectado durante el funcionamiento del dispositivo en rangos de temperatura comprendidos entre 0 ºC y 40 ºC en contadores de agua fría, y de 0 ºC a 110 ºC en el caso de agua caliente. 37 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. En el mercado es posible encontrar contadores pertenecientes a alguno de los siguientes tipos:  Contadores de velocidad  Contadores de volumen o volumétricos  Contadores combinados  Contadores proporcionales  Contadores electromagnéticos  Contadores digitales/electrónicos Figura 2-9. Diferentes modelos de contadores utilizados en fontanería Contadores de velocidad Este tipo de contadores realiza la medición del consumo gracias a la presencia de una turbina que gira proporcionalmente a la velocidad de circulación del agua. Por dicho motivo, también reciben el nombre de contadores de turbina, hélice o molinete. Se trata de dispositivos de funcionamiento sencillo, robustos, con buen nivel de sensibilidad y bajas pérdidas de carga; características que han hecho de esta opción la más extendida en España y en Europa para contabilizar todo tipo de suministros. Su inconveniente principal es el progresivo desgaste al que se ven sometidos fruto del continuo giro de la turbina. Se clasifican a su vez en:  Contadores de velocidad de chorro único o de tipo U Empleados en la medida de volúmenes relativamente bajos. Es el tipo más empleado para el registro del consumo de agua en viviendas. Instalaciones interiores de suministro de agua 38  Contadores de velocidad de chorro múltiple o de tipo M Empleados para medir volúmenes medios. Destacan como los más utilizados en viviendas grandes y en industrias pequeñas.  Contadores de hélice o de tipo W (tipo Woltmann) Empleados en la medición de caudales medios y grandes. Contadores de volumen o volumétricos Los contadores de volumen basan su funcionamiento en contabilizar el número de veces que es llenado un pequeño recipiente de capacidad conocida situado en el interior del dispositivo. Presentan una excelente precisión, haciendo de ellos una opción a considerar en situaciones que requieran mediciones muy exactas. No obstante, sus pérdidas de carga asociadas son altas y necesitan mantenimientos relativamente caros. Además, dada la naturaleza de su funcionamiento, se deterioran rápidamente ante la presencia de partículas o impurezas, por lo que su utilización se limita a zonas con aguas limpias bien filtradas. Dentro de este tipo, pueden destacarse los de pistón rotativo y los de disco. Contadores combinados Su estructura la forman dos sistemas de medición conectados entre sí, uno destinado a la medida de caudales elevados y otro que entra en funcionamiento para registrar caudales de pequeña magnitud. Suelen presentar altas pérdidas de carga consecuencia del complejo recorrido que debe realizar el agua en su interior. Contadores proporcionales En ellos el caudal que los atraviesa queda dividido en dos partes desiguales pero proporcionales. El mecanismo de medición es atravesado únicamente por el flujo de menor valor, mientras que la mayor parte del caudal pasa libremente a través del dispositivo. A pesar de su baja precisión y sus elevadas pérdidas de carga, resultan de gran utilidad cuando el agua arrastra un número considerable de partículas sólidas, situación común en algunas aplicaciones como redes de riego. Contadores electromagnéticos Basan su funcionamiento en la ley de Faraday, y constan de un sensor y un transmisor que puede emitir señales analógicas o digitales. Al carecer de elementos móviles presentan bajas pérdidas de carga y gran precisión. No obstante, requieren una mínima conductividad (5 𝜇𝑆/𝑐𝑚) del agua para garantizar la correcta medición por parte de los sensores. 39 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Contadores digitales / electrónicos El paso de agua por este tipo de contadores produce el giro de una turbina conectada a unos sensores, los cuales emiten señales electrónicas que quedan recogidas en un microprocesador interno. De este modo, existe la posibilidad de consultar los registros del contador mediante descarga directa a un terminal de lectura, de forma telemática o incluso a distancia (radiofrecuencia) Dado que uno de los principales problemas de las compañías de suministro de agua reside en la lectura de las mediciones, la tendencia actual se encamina a la instalación y remplazo de los contadores convencionales por modelos digitales. 2.3.7 Grupos de presión Los grupos de presión son equipos utilizados para conseguir una presión superior a la proporcionada por la empresa suministradora en la acometida. Esto es necesario en instalaciones donde el suministro del caudal necesario a las velocidades adecuadas no alcanza en todos los puntos de consumo los valores de presión mínima exigida por el reglamento. 2.3.7.1 Tipos de grupos de presión El CTE prevé la posibilidad de instalar dos tipos de grupos de presión (apartado 3.2.1.5.1. DB HS4 – CTE 2019):  Equipos de presión convencionales, también conocidos como equipos de velocidad fija o equipos hidroneumáticos.  Equipos de presión de accionamiento regulable, también llamados equipos de caudal variable o equipos con variador de velocidad. Los grupos de accionamiento regulable pueden presentar a su vez dos posibles configuraciones distintas según el sistema de control utilizado: equipos de velocidad variable con variador de frecuencia único y equipos de velocidad variable con variador de frecuencia por bomba (apartado 5.3.1. UNE 149202:2013), siendo diferente el proceso de dimensionado en ambos casos. Este proyecto se centra en exclusiva en el estudio de grupos de accionamiento regulable con variador de frecuencia único. Equipos de presión convencionales, de velocidad fija o hidroneumáticos Los equipos convencionales cuentan con un depósito acumulador o depósito auxiliar de alimentación conectado a la red, cuya agua es impulsada por la acción de una serie de bombas de velocidad constante a un segundo depósito a presión, conectado a su vez a la instalación de consumo. Instalaciones interiores de suministro de agua 40 La presión en el interior de este segundo depósito aumentará con el llenado del mismo y disminuirá al satisfacer la demanda variable de agua de la instalación. Un presostato evaluará dicha presión, desconectando las bombas al alcanzar la presión máxima o presión de paro, y poniéndolas en marcha para no descender bajo la presión mínima o de arranque. De este modo, el mantenimiento de la presión del depósito entre sus niveles máximo y mínimo permitidos se traduce en sucesivos arranques y paradas de las bombas del equipo en función de un fenómeno claramente variable como es la solicitación de agua en los puntos de consumo. Aunque técnicamente las bombas pueden tomar el agua directamente de la red, los inconvenientes de hacerlo motivan su restricción por parte del CTE, el cual obliga a disponer siempre de un depósito auxiliar de alimentación al utilizar grupos convencionales (apartado 3.2.1.5.1. DB HS4 – CTE 2019) Equipos de presión de accionamiento regulable, de caudal variable o con variador de velocidad Bajo estas denominaciones se designan a los grupos equipados con bombas de velocidad variable reguladas por un variador de frecuencia, el cual permite modificar la velocidad de giro de las bombas para mantener constante la presión a la salida del equipo en torno a un valor denominado presión de consigna. Aumentos del caudal demandado provocarían descensos de la presión, por lo que el sistema aumentará las revoluciones de la bomba para aumentar el caudal entregado manteniendo la presión constante. La situación contraria tiene lugar cuando disminuye la demanda de caudal, en cuyo caso el sistema disminuye las revoluciones de la bomba para mantener la presión en el valor deseado. El CTE permite prescindir del depósito acumulador en este tipo de equipos de presión (apartado 3.2.1.5.1. DB HS4 – CTE 2019) No obstante, esta opción no siempre resulta adecuada desde el punto de vista técnico, además de entrar en conflicto con algunas normativas autonómicas o normas particulares del servicio de suminsitro de agua. Las ventajas de los equipos de accionamiento regulable frente a los grupos convencionales son numerosas:  Suministro del caudal requerido por la instalación a presión constante, sin variaciones ni oscilaciones bruscas.  Ahorro energético de hasta el 50%.  Ahorro de espacio al no necesitar obligatoriamente disponer de depósitos acumuladores. Además, incluso en caso de contar con ellos, la acumulación necesaria en equipos de accionamiento regulable es baja (de 25 a 50 l).  Eliminación de los golpes de ariete producidos por los ciclos de arranque-parada de los grupos convencionales.  Reducción de las tensiones estáticas, dado que el sistema no está forzado a trabajar con presiones superiores a las nominales.  Aumento del rendimiento de la instalación y de la vida de los motores. 41 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. 2.3.7.2 Elementos que componen los grupos de presión Un grupo de presión lo componen generalmente los siguientes elementos:  Depósito auxiliar de alimentación o acumulador  Bombas o equipo de bombeo  Depósito de presión Depósito auxiliar de alimentación o acumulador El depósito auxiliar de alimentación evita que los equipos de bombeo tomen el agua directamente de la red. Su diseño y materiales deben respetar los requistos sanitarios impuestos por la legislación vigente en la materia, impidiendo el deterioro de la calidad del agua procedente del punto de entrega de la compañía suministradora. Para una descripción en profundidad de esta clase de depósitos se recomienda consultar el apartado 5.2.2. de la Norma UNE 149202:2013. Bombas o equipos de bombeo Las bombas hidráulicas son los elementos principales de los grupos de presión, pues su funcionamiento permite aumentar la presión de la red hasta los valores requeridos. En la mayoría de instalaciones de suministro de agua las bombas utilizadas son bombas centrífugas. Depósito de presión Existen de dos tipos:  Depósitos de presión de membrana elástica Disponen de una membrana elástica impermeable de caucho u otro material que acoge el agua impulsada por las bombas. Entre dicha membrana flexible y las paredes rígidas del depósito queda una cámara de aire o de nitrógeno que permite la presurización pero sin entrar en contacto con el contenido del recipiente en ningún momento.  Depósitos con cámara de aire de mezcla directa (“calderines de chapa de acero”) A diferencia de los anteriores, carecen de una membrana de separación, por lo que el agua está en contacto directo con el aire que permanece en el interior del depósito. Con el tiempo, el aire acaba disolviéndose en el agua, debiendo reponer dichas pérdidas con ayuda de un inyector. Instalaciones interiores de suministro de agua 48 𝑄𝐶𝑁=𝑁∙𝑘𝑁∙𝑄𝐶𝑉=𝑁∙𝑘𝑁∙𝑘𝑝∙𝑄𝐼𝑉 (2–3) Donde: 𝑄𝐶𝑁=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑁 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 [𝑙/𝑠] 𝑘𝑁=𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑚𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑁 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑘𝑁=19+𝑁 10∙(𝑁+1) 𝑁=𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 2.4.1.2 Norma UNE 149201 La norma “UNE 149201. Abastecimiento de agua. Dimensionado de instalaciones de agua para consumo humano dentro de los edificios.” describe un método válido para el dimensionado de redes interiores de suministro de agua que cumple con las especificaciones ya comentadas del DB HS4 – CTE 2019. Obtención del caudal de cálculo En este caso, el caudal de cálculo se obtiene mediante la aplicación de una expresión empírica dependiente del caudal instalado (caudal máximo del tramo) y de tres coeficientes (a,b y c); función a su vez del tipo de edificación considerada, del caudal instalado y de los caudales instantáneos mínimos de los aparatos suministrados por el tramo. 𝑄𝐶=𝑎∙(𝑄𝑖)𝑏+𝑐 (2–4) Donde: 𝑄𝐶=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [𝑙/𝑠] 𝑄𝑖=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑜 [𝑙/𝑠] 𝑎,𝑏,𝑐=𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑚𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑖𝑑𝑎𝑑 Los valores establecidos para los coeficientes aparecen recogidos en el apartado 4.1.2. de dicha norma (tabla 3.14. de este documento) Para construcciones o usos no contemplados en este reglamento, deberán emplearse coeficientes que representen de forma adecuada y justificada los criterios de simultaneidad considerados. 49 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Figura 2-11. Caudal de cálculo QC en función del caudal total instalado Qi para Qi ≤ 20 l/s Figura 2-12. Caudal de cálculo QC en función del caudal total instalado Qi para Qi ≥ 20 l/s hasta 500 l/s Instalaciones interiores de suministro de agua 50 Determinación de las pérdidas de carga en tuberías Las pérdidas de carga en tuberías, término que emplea la norma para referirse a las pérdidas de carga continuas, se determinan aplicando la ecuación de Darcy-Weisbach: ℎ𝑓=𝑓∙𝑙 𝑑𝑖∙10−3𝑣2 2𝑔 (2–5) Donde: ℎ𝑓=𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 [𝑚𝑐𝑎] 𝑓 =𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 [ − ] 𝑙 =𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [ 𝑚 ] 𝑑𝑖 =𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚𝑚] 𝑣 =𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 [ 𝑚/𝑠 ] 𝑔 =𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [ 9,81 𝑚/𝑠2 ] A su vez, el coeficiente de rozamiento (𝑓) de una tubería podrá calcularse de forma general mediante la ecuación de Colebrook-White o bien según la ecuación de Swamee y Jain: Ecuación de Colebrook – White 1 √𝑓=−2 𝑙𝑜𝑔(2,51 𝑅𝑒√𝑓+𝜀 3,71∙𝑑𝑖) (2–6) Donde: 𝑓 =𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 [ − ] 𝜀 =𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [ 𝑚𝑚 ] 𝑑𝑖 =𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚𝑚] 𝑅𝑒=𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 [ − ] 51 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Ecuación de Swamee y Jain 𝑓= 0,25 [𝑙𝑜𝑔(𝜀 3,7∙𝑑𝑖+5,74 𝑅𝑒0,9)]2 (2–7) Donde: 𝑓 =𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 [ − ] 𝜀 =𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [ 𝑚𝑚 ] 𝑑𝑖 =𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚𝑚] 𝑅𝑒=𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 [ − ] La norma acepta también la utilización de otros métodos para obtener la pérdida de carga siempre que estén técnica y documentalmente aceptados. Determinación de las pérdidas de carga en accesorios En cuanto a las pérdidas de carga localizadas, designadas en esta norma como pérdidas de carga en accesorios, la UNE 149201:2017 permite su estimación tanto de forma individual como de forma conjunta. El método individualizado admite un procedimiento general consistente en aplicar la siguiente expresión: ℎ𝑚=𝑘𝑣2 2𝑔 (2–8) Donde: ℎ𝑚=𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 [𝑚𝑐𝑎] 𝑘 =𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 [ − ] 𝑣 =𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [ 𝑚/𝑠 ] 𝑔 =𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [ 9,81 𝑚/𝑠2 ] Por su precisión, es la opción recomendada en aquellos elementos que introducen pérdidas significativas en la red (filtros, contadores, válvulas de retención, etc.) No obstante, el método individual también puede aplicarse mediante la consideración de longitudes de tubería equivalentes, o de cualquier otro método existente como el uso de ábacos, tablas, valores estimados en base a la experiencia, etc. En el caso de accesorios que ocasionen poca distorsión (codos, uniones, tés, etc.) el método conjunto resulta una opción aceptable. Dicho método se basa en representar las pérdidas de carga localizadas de forma agrupada mediante un aumento de la longitud real de la tubería, generalmente comprendido entre un 20% y un 30%. Instalaciones interiores de suministro de agua 52 2.4.2 Dimensionado de los equipos, elementos y dispositivos de la instalación 2.4.2.1 Dimensionado de los grupos de presión En caso de resultar necesaria la instalación de un grupo de presión, deberán cumplirse los criterios dispuestos a este respecto en el DB HS4 – CTE 2019. No obstante, la información contenida en dicho documento resulta insuficiente para un dimensionado completo de estos equipos, recomendándose el uso de la norma UNE 149202 para desarrollar esta tarea. Merece la pena destacar que, dado que dicha norma UNE no es de obligado cumplimiento, es posible encontrar autores que relicen propuestas justificadas distintas a las aquí recogidas, pero igualmente válidas por cumplir con los requisitos del CTE. Cálculo del depósito auxiliar de alimentación Tal y como se comentó al describir este elemento en el apartado 2.3.7. de esta memoria, el CTE únicamente obliga a contar con depósitos auxiliares de alimentación en el caso de grupos de presión convencionales (apartado 3.2.1.5.1. DB HS4 – CTE 2019). Sin embargo, su instalación en el caso de grupos de presión con variador de velocidad puede resultar recomendable desde el punto de vista técnico, o incluso necesaria para cumplir con la normativa autonómica aplicable o con las normas particulares del servicio de suministro de agua. La norma UNE 100030:2017 indicada en el CTE obliga a instalar al menos dos depósitos en paralelo para la acumulación de agua fría (apartado 4.5.2.1. DB HS4 – CTE 2019). Dicho requisito forma parte de un conjunto de medidas diseñadas para evitar la contaminación del agua almacenada en estos elementos, permitiendo la limpieza de uno de los depósitos mientras el otro está en servicio. El volumen total que debe almacenar el conjunto de todos los depósitos acumuladores del equipo puede calcularse mediante la expresión 4.1. del DB HS4 – CTE 2019 (expresión 2-9 de este documento) 𝑉𝑎𝑢𝑥=𝑄𝐶∙𝑡∙60 (2–9) Donde: 𝑉𝑎𝑢𝑥 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑝ó𝑠𝑖𝑡𝑜 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 [𝑙] 𝑄𝐶 =𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [ 𝑙/𝑠 ] 𝑡 =𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 [ 𝑚𝑖𝑛 ] (𝑑𝑒 15 𝑎 20 min) En cuanto al concepto de tiempo estimado, representa el tiempo previsto durante el que teóricamente el depósito podría alimentar la red con el caudal de cálculo QC que necesita. Su elección concreta dentro del rango de 15 a 20 min permite adaptar el resultado de la ecuación a depósitos de volúmenes comerciales disponibles. 53 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Cálculo del equipo de bombeo para un grupo de presión convencional En el caso de un grupo de presión convencional, el cálculo de las bombas implica definir:  Presión mínima o de arranque (Pb)  Presión máxima o de paro (Pp)  Número de bombas en servicio (N)  Caudal de las bombas (QM) Presión mínima o de arranque (Pb) La norma UNE 149202:2013 especifica en su apartado 5.3.2.1. que dicho valor de presión debe ser igual o superior a la presión de suministro necesaria que permite alcanzar el nivel mínimo de presión en el punto de consumo más desfavorable, término que recibe el nombre de presión mínima de suministro (PS) (apartado 5.3.1.3. UNE 149202:2013) 𝑃𝑏≈𝑃𝑠=𝑃𝑑𝑚𝑖𝑛+𝑃𝑓+𝐻𝑔 (2–10) Donde: 𝑃𝑏=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 [𝑃𝑎] 𝑃𝑠=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 [𝑃𝑎] 𝑃𝑑𝑚𝑖𝑛=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑚á𝑠 𝑑𝑒𝑠𝑓𝑎𝑣𝑜𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 [𝑃𝑎] (100 kPa para grifos comunes y 150 kPa para fluxores o calentadores) 𝑃𝑓=𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 [𝑃𝑎] (Suma de las pérdidas de carga en tuberías más las pérdidas de carga localizadas debidas a la presencia de accesorios y elementos singulares) 𝐻𝑔=𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 [𝑃𝑎] Presión máxima o de paro (Pp) Debe superar la presión de arranque en un valor diferencial (d) comprendido entre 2 y 3 bar (apartado 5.3.2.2. UNE 149202:2013) El valor concreto de dicho parámetro suele escogerse para limitar el número de arranques y paradas del grupo con el objetivo de prolongar al máximo su vida útil, siendo una opción habitual el uso de 𝑑=2 𝑏𝑎𝑟. 𝑃𝑝=𝑃𝑏+𝑑 (2–11) Instalaciones interiores de suministro de agua 54 Donde: 𝑃𝑝=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑜 [𝑃𝑎] 𝑃𝑏=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 [𝑃𝑎] 𝑑 =𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑦 𝑝𝑎𝑟𝑜 [𝑃𝑎] (Comprendido entre 2 y 3 bar. NOTA: 1 bar = 100 kPa) Número de bombas en servicio (N) El apartado 5.3.1.1. de la norma UNE 149202:2013 indica el deber de instalar dos o más bombas principales de iguales prestaciones y funcionamiento alterno montadas en paralelo. El conjunto de estas bombas, excluyendo las de reserva, debe ser capaz de suministrar conjuntamente el caudal de cálculo QC a una presión igual o superior a la presión mínima de suministro PS. De acuerdo con el apartado 4.5.2.2. DB HS4 – CTE 2019, el apartado anterior de la norma UNE 149202 indica que el número de bombas para grupos de tipo convencional, excluyendo las de reserva, viene determinado por:  𝑁=2 bombas para 𝑄𝐶≤10 𝑙 𝑠 ⁄  𝑁=3 bombas para 10𝑙 𝑠 ⁄<𝑄𝐶≤30 𝑙 𝑠 ⁄  𝑁=4 bombas para 𝑄𝐶>30 𝑙 𝑠 ⁄ La obligación de contar con bombas de reserva es un aspecto del diseño cuya interpretación puede resultar confusa. A este respecto, la versión comentada por el Ministerio de Fomento del DB HS4 – CTE 2019 incluye la siguiente aclaración: Figura 2-13. Comentario incluido por el Ministerio de Fomento el 20 de Diciembre de 2019 en el apartado 4.5.2.2. del DB HS4 –CTE 2019 Por su parte, el apartado 5.3.1.2. de la norma UNE 149202:2013 sigue el criterio de disponer al menos de una bomba de reserva, de igual potencia e idénticas características que el resto de bombas principales. De forma excepcional, puede prescindirse de ella si se cumplen de forma simultánea las dos condiciones siguientes: o El caudal de cálculo QC del equipo es igual o inferior a 3 l/s o La potencia unitaria de cada bomba es igual o inferior a 4 kW 55 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Caudal de las bombas (QM) El conjunto de bombas, excluida la de reserva, que componen el equipo de presión tiene que suministrar un caudal mayor o igual que el caudal de cálculo QC a la presión de suministro (apartado 5.3.2.3. UNE 149202:2013) 𝑄𝑀≈𝑄𝐶 (2–12) Donde: 𝑄𝑀=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎𝑠 [𝑙/𝑠] 𝑄𝐶=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [𝑙/𝑠] Cálculo del equipo de bombeo para un grupo de presión de accionamiento regulable Para el cálculo de las bombas de un equipo de presión de accionamiento regulable deben definirse los siguientes valores:  Presión de consigna (Pc)  Caudal de las bombas (QM) Presión de consigna (Pc) Simboliza el valor de presión constante que desea mantenerse a la salida del equipo. Según la información del apartado 5.3.3.1. UNE 149202:2013, la presión de consigna debe ser como mínimo igual a la presión mínima de suministro PS. 𝑃𝑐≈𝑃𝑠=𝑃𝑑𝑚𝑖𝑛+𝑃𝑓+𝐻𝑔 (2–13) Donde: 𝑃𝑐=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎 [𝑃𝑎] 𝑃𝑠=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 [𝑃𝑎] 𝑃𝑑𝑚𝑖𝑛=𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑚á𝑠 𝑑𝑒𝑠𝑓𝑎𝑣𝑜𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 [𝑃𝑎] (100 kPa para grifos comunes y 150 kPa para fluxores o calentadores) 𝑃𝑓=𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 [𝑃𝑎] (Suma de las pérdidas de carga en tuberías más las pérdidas de carga localizadas debidas a la presencia de accesorios y elementos singulares) 𝐻𝑔=𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 [𝑃𝑎] Instalaciones interiores de suministro de agua 56 Caudal de las bombas (QM) Al igual que para el caso estudiado de un grupo de presión convencional, el conjunto de bombas que componen el equipo de presión de accionamiento regulable, excluida la de reserva, debe suministrar como mínimo el valor de caudal de cálculo QC a la presión de suministro (apartado 5.3.3.2. UNE 149202:2013) 𝑄𝑀≈𝑄𝐶 (2–14) Donde: 𝑄𝑀=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎𝑠 [𝑙/𝑠] 𝑄𝐶=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [𝑙/𝑠] Cálculo del depósito de presión (con membrana) para un grupo de presión convencional Su volumen puede obtenerse haciendo uso de la expresión incluida en el apartado 5.3.2.3. UNE 149202:2013, la cual resulta del desarrollo de la fórmula 4.2. del DB HS4 – CTE 2019. 𝑉𝑒𝑥𝑡=900∙𝑄𝐶∙(𝑃𝑏+𝑑+100000) 𝑛∙𝑑∙𝑏 (2–15) Donde: 𝑉𝑒𝑥𝑡 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑝ó𝑠𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 [𝑙] 𝑄𝐶 =𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [ 𝑙/𝑠 ] 𝑃𝑏 =𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 [ 𝑃𝑎 ] 𝑑 =𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑦 𝑝𝑎𝑟𝑜 [ 𝑃𝑎 ] 𝑛 =𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑚𝑒𝑛𝑑𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑓𝑎𝑏𝑟𝑖𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑏 =𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎𝑠 (𝑖𝑛𝑐𝑙𝑢𝑦𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎) Independientemente del valor obtenido, se establecerá un volumen mínimo de 200 l. Respecto al número máximo de arranques por hora, deberá consultarse con el fabricante del motor siempre que sea posible. Si no se dispone de esta información, la tabla 2-22 de este documento (tabla E.1. de la norma UNE 149202:2013) puede ser utilizada para determinar dicha magnitud: 57 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 2–22. Tabla representativa del número máximo de arranques/hora según el tipo de arranque Cálculo del depósito de presión (con membrana) para un grupo de presión de accionamiento regulable El cálculo en este tipo de grupos de bombeo suele realizarse según las especificaciones del fabricante. No obstante, el apartado 5.3.3.3. de la norma UNE 149202:2013 propone utilizar la expresión resultante de dividir entre 4 la fórmula (2-15), aunque manteniendo el mínimo de 200 litros. 𝑉𝑒𝑥𝑡=900∙𝑄𝐶∙(𝑃𝑏+𝑑+100000) 4∙𝑛∙𝑑∙𝑏 (2–16) Donde: 𝑉𝑒𝑥𝑡 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 [𝑙] 𝑄𝐶 =𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [ 𝑙/𝑠 ] 𝑃𝑏 =𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 [ 𝑃𝑎 ] 𝑑 =𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑦 𝑝𝑎𝑟𝑜 [ 𝑃𝑎 ] 𝑛 =𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑚𝑒𝑛𝑑𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑓𝑎𝑏𝑟𝑖𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑦 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑏 =𝑁º 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎𝑠 (𝑖𝑛𝑐𝑙𝑢𝑦𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎) Independientemente del valor obtenido, se establecerá un volumen mínimo de 200 l. Algunos autores consideran este valor mínimo excesivo en el caso de pequeñas edificaciones. Dado que el CTE no concreta este aspecto y que la norma UNE 149202 no es de obligado cumplimiento, en la práctica el volumen calculado suele depender bastante a menudo del criterio del proyectista. La herramienta de cálculo 64 Figura 3-4. Detalle de uno de los comentarios explicativos incluidos en las tablas del proyecto 3.2.2 Hoja 1A Estudio inicial - Circuito La finalidad de esta primera hoja de cálculo es trasladar la geometría del circuito analizado al programa. Para ello deberán completarse dos tablas, la 1A.1. con información de los nudos considerados y la 1A.2. donde se definirán los tramos entre nudos. Tabla 1A.1.  Nudo En este campo el usuario debe introducir los nombres que identifican cada uno de los nudos presentes en el circuito. Dicha información es utilizada en la tabla 1A.2. al pedir que se especifiquen los nudos iniciales y finales de cada tramo a partir de la lista de nudos definida.  Altura Dado que se ha considerado oportuno construir una lista de los nudos empleados para definir los diferentes tramos del circuito, se aprovecha para pedir al usuario que especifique la altura (en metros) asociada a cada uno de ellos. De este modo, el programa puede calcular en apartados posteriores las pérdidas de carga debidas a la altura geométrica ℎ𝑔. Tabla 3–2. Tabla 1A.1. de la herramienta de cálculo 65 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 1A.2.  Tramo La información de cada fila de esta tabla se encuentra asociada a un determinado tramo del circuito. Por ello, se pide en primer lugar designar cada tramo con un determinado nombre que lo identifique.  Descripción Siguiendo la misma lógica, se pide una pequeña descripción del tramo que ayude a reconocerlo rápidamente y facilite el seguimiento del problema (ejemplos: tubo de alimentación, montante a 2ª planta, alimentación a cuarto de baño, ramal a lavabo, etc.) La información introducida en este campo es totalmente opcional, no siendo utilizada por el programa en ningún cálculo posterior.  Nudo inicial Campo donde debe indicarse el nudo con el que se identifica el inicio de cada tramo, elegido de la lista elaborada en la Tabla 1A.1.  Nudo final Campo donde debe indicarse el nudo con el que se identifica el fin de cada tramo, elegido de la lista elaborada en la Tabla 1A.1. Tabla 3–3. Tabla 1A.2. de la herramienta de cálculo 3.2.3 Hoja 1B Estudio inicial - Tubos La hoja de cálculo 1B permite especificar tanto el material como la lista de diámetros comerciales de los tubos utilizados en el diseño de la instalación, escogiendo para ello los valores previamente introducidos por el usuario o alguna de las cuatro listas de ejemplo incluidas en el programa. La herramienta de cálculo 66 Tablas 1B.1.  Lista de diámetros comerciales elegidos Celda utilizada para indicar al programa los tubos que van a ser empleados en el dimensionado de la red de suministro. Las cinco opciones disponibles aparecen recogidas en la tabla 1B.2. y se corresponden con las cuatro listas de tubos comerciales implementadas en la aplicación a modo de ejemplo (tablas 1B.4., 1B.5., 1B.6. y 1B.7.) más la posibilidad de utilizar los datos libremente especificados por el usuario en la tabla 1B.3. Realizada la elección, la herramienta completa de forma automática los campos restantes (material, rugosidad absoluta (, diámetro nominal (DN), diámetro exterior (Dext), espesor de pared (e) y diámetro interior (Dint)) Tabla 3–4. Tabla 1B.1. de la herramienta de cálculo Tabla 1B.2. Tabla que recopila la información asociada a las diferentes listas de tubos que es posible seleccionar para ser utilizados en el diseño de la instalación. Respecto a los valores de rugosidad absoluta propuestos, se corresponden con los valores de referencia especificados en el apartado 4.2.1. de la norma UNE 149201:2017 para tuberías nuevas. Si desea hacerse uso de otros valores de rugosidad absoluta distintos a los aquí expresados basta con modificar los datos de esta tabla para que sean tenidos en cuenta por el programa. Además, en caso de optarse por tubos distintos a los incluidos en las cuatro listas de ejemplo, la última fila de la tabla es completada automáticamente por la aplicacion con la información introducida por el usuario en la tabla 1B.3. 67 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 3–5. Tabla 1B.2. de la herramienta de cálculo Tablas 1B.3. Tal y como se ha comentado con anterioridad, el usuario puede escoger entre una de las cuatro listas de diámetros comerciales incluidas en el programa (tablas 1B.4., 1B.5., 1B.6. y 1B.7.) o construir su propia lista de tubos comerciales. En caso de optar por la última opción, los datos deben ser introducidos en esta tabla (1B.3.) y seleccionarse posteriormente en la tabla 1B.1.  Nombre de la lista de diámetros comerciales Designación elegida por el usuario para identificar la lista de tubos comerciales que el usuario va a introducir en el programa.  Material Nombre del material de fabricación de los tubos.  Rugosidad absoluta ( Valor de rugosidad absoluta asociado al material de fabricación de los tubos de la instalación.  Tipo de material Celda en la que debe especificarse si el tubo utilizado es un “tubo metálico” o un “tubo termoplástico o multicapa”. Esta información será tenida en cuenta por el programa a la hora de proponer una velocidad de cálculo en etapas posteriores del proceso de dimensionado (hoja 3)  Las dimensiones de las secciones circulares de los tubos comerciales propuestos por el usuario serán introducidas en las celdas correspondientes (diámetro nominal (DN), diámetro exterior (Dext), espesor de pared (e) y diámetro interior (Dint)) Es importante destacar que la aplicación únicamente utiliza para cálculos posteriores los valores de diámetro interior (Dint), siendo el resto de dimensiones campos meramente informativos. La herramienta de cálculo 68 Tabla 3–6. Tabla 1B.3. de la herramienta de cálculo Tablas 1B.4. Tabla 3–7. Tabla 1B.4. de la herramienta de cálculo 69 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tablas 1B.5. Tabla 3–8. Tabla 1B.5. de la herramienta de cálculo La herramienta de cálculo 70 Tablas 1B.6. Tabla 3–9. Tabla 1B.6. de la herramienta de cálculo 71 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tablas 1B.7. Tabla 3–10. Tabla 1B.7. de la herramienta de cálculo La herramienta de cálculo 72 3.2.4 Hoja 2 Evaluación de caudales El trabajo desarrollado en esta hoja está enfocado a la determinación del caudal de cálculo (𝑄𝐶) asociado a cada uno de los tramos de la instalación, tarea que requiere conocer previamente el caudal instalado (𝑄𝑖) de cada tramo a partir de los caudales instantáneos mínimos (𝑄𝑚𝑖𝑛) y aplicar a continuación el criterio de simultaneidad que se considere oportuno. Tabla 2.1.  Las primeras columnas de la tabla 2.1. se corresponden con información ya introducida en la anterior tabla 1A.2. que el programa recupera automáticamente para ayudar al usuario en el seguimiento del ejercicio (tramo, descripción, nudo inicial y nudo final)  Tipo de instalación Opción que permite escoger, para el cálculo del caudal instalado (𝑄𝑖) de cada tramo, entre los valores de caudal instantáneo mínimo (𝑄𝑚𝑖𝑛) asociados a los aparatos en una instalación de agua fría (AF) o en una instalación de agua caliente sanitaria (ACS)  Aparato Las celdas con fondo blanco del encabezado de la tabla 2.1. permiten indicar los aparatos presentes en la instalación a partir de la lista establecida en la tabla 2.2.  Caudal instantáneo mínimo (Qmin) Caudal instantáneo que al menos debe suministrarse a un determinado aparato para su correcto funcionamiento. La aplicación completa este campo evaluando el aparato considerado y el tipo de instalación (agua fría o ACS) según los datos contenidos en la tabla 2.2.  Nº Aparatos iguales Cantidad de aparatos idénticos que debe alimentar un tramo.  Nº Aparatos tramo Suma de todos los aparatos que debe alimentar un tramo. Según la bibliografía consultada y el contexto, también suele recibir el nombre de número de grifos o número de puntos de consumo.  Caudal instalado (Qi) El caudal instalado o caudal máximo de un tramo es la suma de los caudales instantáneos mínimos de todos los aparatos suministrados por dicho tramo. En versiones anteriores de la normativa este concepto aparecía representado como Qt.  Tipo de edificación Dato que debe seleccionar el usuario para que el programa pueda establecer un determinado criterio de simultaneidad con el que obtener el caudal de cálculo QC de cada tramo a partir del caudal instalado Qi ya conocido.  Caudal de cálculo (QC) El caudal de cálculo, caudal simultáneo o caudal máximo simultáneo de un tramo es el asociado a un funcionamiento lógico simultáneo de los aparatos que debe abastecer dicho tramo. Dado que el CTE no impone un procedimiento concreto para obtener dicha información, se ha optado por implementar en el código del programa las expresiones recogidas en el apartado 4.1.2. de la norma UNE 149201:2017, las cuales aparecen reflejadas en las tablas 2.3. de esta hoja. 73 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 3–11. Tabla 2.1. de la herramienta de cálculo. Parte 1 de 2 Tabla 3–12. Tabla 2.1. de la herramienta de cálculo. Parte 2 de 2 La herramienta de cálculo 80 Tabla 3.2. Tabla que contiene los valores de velocidad de cálculo que propone la aplicación cuando se especifica el tipo de material y el tipo de tramo en la tabla 3.1. Tal y como se ha comentado anteriormente, la opción de tipo de tramo sin especificar considera directamente los límites exigidos por el reglamento (apartado 4.2.1. DB HS4 – CTE 2019), siendo el resto de opciones más restrictivas recomendaciones prácticas consultadas en bibliografía especializada. Las columnas “rango de velocidades” poseen carácter meramente informativo, siendo los valores concretos almacenados en las celdas “VCálculo propuesta” los utilizados por el código del programa. En caso de considerarse oportuno, dichas cifras pueden ser modificadas para que la herramienta proponga otras velocidades de cálculo distintas, debiendo verificar el usuario que los nuevos valores respetan los límites establecidos en la norma. Tabla 3–17. Tabla 3.2. de la herramienta de cálculo 81 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 3.3. Tabla 3–18. Tabla 3.3. de la herramienta de cálculo La herramienta de cálculo 82 Tabla 3.4. Tabla 3–19. Tabla 3.4. de la herramienta de cálculo 3.2.6 Hoja 4 Pérdidas de carga en tuberías El objeto de la hoja de cálculo 4 es la determinación de las pérdidas de carga en tuberías (ℎ𝑓) que tienen lugar en el circuito. Como su propio nombre indica, estas pérdidas son provocadas por el rozamiento del agua en su recorrido por el interior de los tubos y resulta habitual encontrarlas también en la bibliografía como pérdidas de carga longitudinales o pérdidas de carga continuas. Tabla 4.1.  Inicialmente, la tabla 4.1. rescata información útil de tablas anteriores (tramo, descripción, nudo inicial, nudo final, caudal instalado (Qi), caudal de cálculo (QC), diámetro interior comercial (Dint), velocidad (V), material y rugosidad absoluta ()) 83 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E.  Rugosidad relativa (r) Resultado del cociente entre la rugosida absoluta y el diámetro de la conducción, tratándose por tanto de una magnitud adimensional.  El cálculo de las pérdidas de carga en tuberías requiere considerar ciertas propiedades del agua que recorre la instalación, las cuales pueden determinarse mediante diferentes alternativas: o En primer lugar, dichas propiedades pueden ser facilitadas directamente como datos de partida del problema. o Conociendo únicamente la temperatura del agua, también es posible obtener el valor de su densidad, su viscosidad dinámica y su viscosidad cinemática interpolando en una tabla de propiedades como la 4.2. La herramienta incorpora una sencilla calculadora que realiza esta labor de forma automática al especificar el usuario un valor de temperatura. Figuras 3-5. Detalle de la calculadora de propiedades del agua o Por otro lado, la viscosidad cinemática también puede ser obtenida como el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad. De las propiedades que acaban de nombrarse, el código implementado utiliza únicamente la viscosidad cinemática como dato de entrada para cálculos posteriores, razón que obliga al usuario a completar dicho campo. La herramienta de cálculo 84  Nº de Reynolds (Re) Número adimensional presente en las ecuaciones que permiten determinar el coeficiente de rozamiento f de las tuberías. Con la información conocida hasta el momento el programa es capaz de obtenerlo mediante la expresión: 𝑅𝑒=𝐷𝑖𝑛𝑡∙𝑉∙10−3 𝜈 (3–2) Donde: 𝑅𝑒 =𝑁º 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 [ − ] 𝐷𝑖𝑛𝑡=𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 [𝑚𝑚] 𝑉 =𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 [𝑚/𝑠] 𝜈 =𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 [ 𝑚2/𝑠 ]  Coeficiente de rozamiento ( f ) Para el cálculo de este parámetro adimensional la herramienta puede hacer uso de la ecuación de Swamee y Jain o de la ecuación de Colebrook-White, ambas descritas en el apartado 2.4.1.2. de este documento (expresiones (2-6) y (2-7))  Pérdida de carga unitaria en tuberías ( hf [Pa/m] ) Tras seleccionar el usuario en la celda “método utilizado para el cálculo del coeficiente de rozamiento” que valores del coeficiente de rozamiento van a ser tenidos en cuenta en los cálculos, el programa calcula las pérdidas de carga en tuberías por unidad de longitud gracias a la ecuación de Darcy - Weisbach ℎ𝑓=9806,38∙𝑓 𝑑𝑖∙10−3𝑣2 2𝑔 (3–3) Donde: ℎ𝑓=𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 [ 𝑃𝑎 𝑚 ] 𝑓 =𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 [ − ] 𝑑𝑖 =𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 [𝑚𝑚] 𝑣 =𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 [ 𝑚/𝑠 ] 𝑔 =𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [ 9,81 𝑚/𝑠2 ]  Longitud (L) de los diferentes tramos del circuito.  Pérdida de carga en tuberías ( hf [Pa] ) Multiplicando la pérdida de carga unitaria en tuberías [Pa/m] por la longitud de las conducciones, la herramienta determina la pérdida de carga en tuberías [Pa] asociada a cada tramo. 85 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 3–20. Tabla 4.1. de la herramienta de cálculo. Parte 1 de 2 Tabla 3–21. Tabla 4.1. de la herramienta de cálculo. Parte 2 de 2 La herramienta de cálculo 86 Tabla 4.2. Tabla 3–22. Tabla 4.2. de la herramienta de cálculo 87 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. 3.2.7 Hoja 5A Pérdidas de carga localizadas – Método conjunto Las pérdidas de carga localizadas (ℎ𝑚) o pérdidas de carga en accesorios son aquellas causadas por el paso de agua a través de los distintos accesorios y elementos singulares presentes en la instalación interior de suministro (codos, tes, válvulas, filtros, contadores, etc.) Existen gran número de procedimientos posibles para estimar el valor de dichas pérdidas, encargándose la hoja 5A de implementar el llamado método conjunto. Dicho método es el recomendado en el caso de accesorios y elementos que causan una baja distorsión del flujo de agua, y consiste en suponer un aumento ficticio de la longitud de las conducciones (a modo de longitud equivalente) cuya pérdida asociada equivalga a la provocada de forma conjunta por los diferentes accesorios presentes en cada tramo. Tabla 5A.1.  De forma similar al resto de tablas de la herramienta, la tabla 5A.1. comienza con la recuperación de información relevante de tablas anteriores (tramo, descripción, nudo inicial, nudo final, caudal instalado (Qi), caudal de cálculo (QC), diámetro interior comercial (Dint), velocidad (V), material, rugosidad absoluta (), rugosidad relativa (r), temperatura (Tª), densidad (), viscosidad dinámica (), viscosidad cinemática (), nº de Reynolds (Re), coeficiente de rozamiento ( f ), pérdida de carga unitaria en tuberías (𝒉𝒇[𝑷𝒂/𝒎]) , longitud (L) y pérdida de carga en tuberías (𝒉𝒇[𝑷𝒂]))  % Aumento de la longitud real de los tramos Celda donde el usuario debe indicar la cantidad (en tanto por ciento) en la que va a aumentarse de forma ficticia la longitud real de los tramos para estimar las pérdidas de carga localizadas. Valores habituales de referencia para esta cifra suelen situarla entre el 20% y el 30%.  Longitud equivalente (Leq) Longitud ficticia cuya pérdida asociada equivale en el método conjunto a las pérdidas localizadas de todos los accesorios y elementos considerados presentes en un determinado tramo.  Pérdida de carga localizada (𝒉𝒎𝑨 [𝑷𝒂]) Valor de pérdida de carga localizada obtenida mediante la aplicación del método conjunto. El subíndice A hace referencia a la hoja 5A utilizada para calcularlo, diferenciándolo de las pérdidas de carga localizadas calculadas gracias a otros procedimientos. La herramienta de cálculo 88 Tabla 3–23. Tabla 5A.1. de la herramienta de cálculo. Parte 1 de 2 Tabla 3–24. Tabla 5A.1. de la herramienta de cálculo. Parte 2 de 2 89 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. 3.2.8 Hoja 5B Pérdidas de carga localizadas – Método individual Coeficientes de pérdidas A diferencia del método conjunto, los métodos empleados para la obtención individualizada de las pérdidas de carga localizadas son recomendados para elementos que provocan pérdidas significativas en el circuito. En el caso de la hoja de cálculo 5B, las pérdidas de carga localizadas se calculan de forma individual mediante el procedimiento general descrito en la norma UNE 149201:2017, el cual se basa en el empleo de los llamados coeficientes de pérdidas (𝑘) de los accesorios. Tabla 5B.1.  Los primeros campos de esta tabla recopilan información anterior de interés (tramo, descripción, nudo inicial, nudo final, caudal instalado (Qi), caudal de cálculo (QC), diámetro interior comercial (Dint), velocidad (V), material, rugosidad absoluta (), rugosidad relativa (r), temperatura (Tª), densidad (), viscosidad dinámica (), viscosidad cinemática () y nº de Reynolds (Re))  Accesorio La tabla 5B.1. permite asociar a cada tramo diferentes accesorios incluidos previamente por el usuario en la tabla 5B.2.  Coeficiente de pérdidas (𝒌[−]) Cada vez que un accesorio se asocia a un determinado tramo la aplicación lo relaciona con su valor del coeficiente de pérdidas almacenado en la tabla 5B.2.  Pérdida de carga localizada del accesorio (𝒉𝒎[𝑷𝒂]) El programa obtiene el valor de la pérdida de carga localizada asociada al accesorio considerado aplicando la expresión: ℎ𝑚=9806,38∙𝑘𝑣2 2𝑔 (3–4) Donde: ℎ𝑚=𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 [𝑃𝑎] 𝑘 =𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 [ − ] 𝑣 =𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 [ 𝑚/𝑠 ] 𝑔 =𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 [ 9,81 𝑚/𝑠2 ] La herramienta de cálculo 96 Tabla 5C.3. A modo de ayuda se incluye en el programa una tabla con valores de referencia que pueden resultar útiles para completar la tabla 5C.2. Tabla 3–34. Tabla 5C.3. de la herramienta de cálculo 97 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. 3.2.10 Hoja 5D Pérdidas de carga localizadas – Método individual Otros procedimientos Dado que las pérdidas de carga localizadas pueden estimarse por métodos muy diversos, es posible que las asociadas a algunos accesorios o elementos singulares sean directamente conocidas como datos del problema (ejemplo: información proporcionada por el fabricante) o que puedan ser obtenidas por algún procedimiento no automatizado en esta herramienta (ejemplo: consulta de ábacos, estimaciones basadas en la experiencia del proyectista, etc.) Para estas situaciones la hoja de cálculo 5D permite introducir directamente las pérdidas de carga localizadas que deben ser tenidas en cuenta. Tabla 5D.1.  La información relevante de tablas anteriores aparece recopilada en las primeras columnas de esta tabla. (tramo, descripción, nudo inicial, nudo final, caudal instalado (Qi), caudal de cálculo (QC), diámetro interior comercial (Dint), velocidad (V), material, rugosidad absoluta (), rugosidad relativa (r), temperatura (Tª), densidad (), viscosidad dinámica (), viscosidad cinemática () y nº de Reynolds (Re))  Accesorio Celdas utilizadas para asignar a los diferentes tramos del circuito los elementos incluidos por el usuario en la tabla 5D.2.  Pérdida de carga localizada del accesorio (𝒉𝒎[𝑷𝒂]) asociada al elemento considerado y directamente conocida según los datos introducidos en la tabla 5D.2.  Nº Accesorios iguales Cantidad de accesorios idénticos (mismo accesorio con el mismo valor del coeficiente de pérdidas asociado) presentes en el tramo.  Pérdida de carga localizada (𝒉𝒎𝑫[𝑷𝒂]) Suma de todas las pérdidas de carga localizadas asignadas a un tramo. La letra D presente en el subíndice indica el uso de la hoja D para la determinación de estas pérdidas. La herramienta de cálculo 98 Tabla 3–35. Tabla 5D.1. de la herramienta de cálculo. Parte 1 de 3 Tabla 3–36. Tabla 5D.1. de la herramienta de cálculo. Parte 2 de 3 Tabla 3–37. Tabla 5D.1. de la herramienta de cálculo. Parte 3 de 3 99 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 5D.2. Tabla similar a las 5B.2. y 5C.2. donde el usuario debe introducir la lista de accesorios con sus pérdidas de carga localizadas para que puedan ser seleccionadas en la tabla 5D.1. Tabla 3–38. Tabla 5D.2. de la herramienta de cálculo 3.2.11 Hoja 6 Evaluación de las pérdidas de carga La última hoja de cálculo dedicada al dimensionado de los tramos de la red (hoja 6) agrupa en una misma tabla toda la información de interés generada en las tablas anteriores a lo largo de este proceso. En particular, dicha tabla recopila y evalúa la información relacionada con las pérdidas de carga del circuito analizado, permitiendo comprobar si los valores de presión alcanzados en los diferentes puntos del circuito permanecen dentro de los límites que exige la normativa (apartado 2.1.3. DB HS4 – CTE 2019) La herramienta de cálculo 100 Tabla 6.1.  Tal y como acaba de comentarse, las primeras columnas de esta tabla recuperan información relevante de tablas precedentes (tramo, descripción, nudo inicial, nudo final, caudal instalado (Qi), caudal de cálculo (QC), diámetro interior comercial (Dint), velocidad (V), material, rugosidad absoluta (), rugosidad relativa (r), temperatura (Tª), densidad (), viscosidad dinámica (), viscosidad cinemática (), nº de Reynolds (Re) y longitud (L))  En relación con las pérdidas de carga, la herramienta también recuerda los resultados alcanzados en la hoja 4 respecto a las pérdidas de carga en tuberías hf (coeficiente de rozamiento ( f ), pérdida de carga unitaria en tuberías (𝒉𝒇[𝑷𝒂/𝒎]) y pérdida de carga en tuberías (𝒉𝒇[𝑷𝒂]))  Las pérdidas de carga localizadas hm obtenidas del trabajo con la hoja 5A (método conjunto, hmA), la hoja 5B (método individual empleando coeficientes de pérdidas, hmB), la hoja 5C (método individual empleando longitudes equivalentes, hmC) y la hoja 5D (método individual empleando otros procedimientos, hmD) también son recogidas en esta tabla, apareciendo su suma para cada tramo en la columna pérdida de carga localizada total hm [Pa].  El cálculo de la presión en cualquier punto de la red requiere considerar, junto a las pérdidas de carga en tuberías hf y las localizadas en los accesorios hm, aquellas pérdidas de carga debidas a la altura geométrica hg. Haciendo uso de la información introducida en la hoja 1A, la herramienta es capaz de identificar tanto el nudo final del tramo como su altura (altura del nudo final del tramo), obteniendo de este modo las pérdidas de carga debidas a la altura geométrica en metros columna de agua (pérdida de carga debida a la altura geométrica hg [mca]) y, tras el correspondiente cambio de unidades, en pascales (pérdida de carga debida a la altura geométrica hg [Pa])  Pérdida de carga en el tramo debida a la circulación del fluido (hf+hm) Suma de las pérdidas de carga en tuberías y de las pérdidas de carga localizadas que tienen lugar en cada uno de los tramos.  Pérdida de carga hasta el nudo final del tramo debida a la circulación del fluido (hf+hm) Suma de las pérdidas de carga en tuberías y de las pérdidas de carga localizadas que tienen lugar desde el inicio del circuito considerado (punto de suministro de presión) hasta el nudo final de cada uno de los tramos.  Pérdida de carga total hasta el nudo final del tramo (hf+hm)+hg Suma de las pérdidas de carga en tuberías y de las pérdidas de carga localizadas que tienen lugar desde el inicio del circuito considerado (punto de suministro de presión) hasta el nudo final de los diferentes tramos, más las pérdidas de carga debidas a la altura geométrica del nudo final de cada uno de los tramos. 101 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E.  Tipo de aparato instalado en el nudo final del tramo Los requisitos normativos descritos en el apartado 2.1.3. DB HS4 – CTE 2019 restringen los valores admisibles de presión en los puntos de consumo entre un valor límite máximo de 500 kPa y un valor límite mínimo que depende del tipo de consumo del aparato instalado: 100 kPa para grifos comunes y 150 kPa para aparatos de consumo exigente (fluxores, calentadores y calderas) De este modo, el usuario deberá especificar la opción pertinente en aquellos tramos cuyo nudo final cuente con un aparato instalado, completando automáticamente la herramienta los valores de presión mínima admisible y presión máxima admisible según la información explicada en el párrafo anterior. Aunque la normativa aplicable solo especifica el deber de respetar dichos límites de presión en los puntos de consumo de la red, el código de la aplicación evaluará su cumplimiento en los nudos finales de todos los tramos del circuito. Por último, la nota 1 de la tabla 1 de la norma UNE 149201:2017 alerta de la posibilidad de encontrar aparatos que requieran presiones mínimas especialmente elevadas para su correcto funcionamiento (duchas de columna, equipos industriales, etc.) La tabla 6.2. permite introducir en sus filas dicha información para poder ser tenida en cuenta posteriormente en este apartado.  Presión de suministro mínima necesaria Valor mínimo de presión que debe suministrarse al inicio del circuito para que en el nudo final del tramo considerado se alcance la presión mínima admisible. Resulta por tanto de la suma de las pérdidas de carga totales al valor de presión mínima admisible.  Presión suministrada al inicio del circuito Como su propio nombre indica, el usuario debe introducir en esta celda el valor de presión de suministro en el nudo inicial del circuito considerado.  Presión disponible en el nudo final del tramo Resultado de restar a la presión suministrada al inicio del circuito las pérdidas de carga totales hasta el nudo final de cada uno de los tramos. Su valor debe estar comprendido dentro del rango de presiones admisibles impuesto en la normativa (apartado 2.1.3. DB HS4 – CTE 2019)  Observación Finalmente, la herramienta comprueba si la presión disponible en el nudo final de cada tramo cumple los límites exigidos en el reglamento y, en función del resultado obtenido, emite uno de los siguientes mensajes:  La presión en el nudo final del tramo está dentro del rango ADMISIBLE establecido en el CTE (apartado 2.1.3. DB HS4 – CTE 2019)  La presión en el nudo final del tramo es INFERIOR al valor mínimo exigido en el CTE (apartado 2.1.3. DB HS4 – CTE 2019). Debe contemplarse la instalación de un GRUPO DE PRESIÓN.  La presión en el nudo final del tramo es SUPERIOR al valor máximo impuesto en el CTE (apartado 2.1.3. DB HS4 – CTE 2019). Debe contemplarse el uso de REDUCTORES DE PRESIÓN. La herramienta de cálculo 102 Tabla 3–39. Tabla 6.1. de la herramienta de cálculo. Parte 1 de 4 Tabla 3–40. Tabla 6.1. de la herramienta de cálculo. Parte 2 de 4 103 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 3–41. Tabla 6.1. de la herramienta de cálculo. Parte 3 de 4 Tabla 3–42. Tabla 6.1. de la herramienta de cálculo. Parte 4 de 4 La herramienta de cálculo 104 Tabla 6.2. La tabla 6.2. registra los valores de presión mínima admisible que requiere cada tipo de aparato. Su contenido admite ser modificado por el usuario para contemplar equipos cuyo correcto funcionamiento necesite valores mínimos de presión más elevados (duchas de columna, equipos industriales, etc.) Tabla 3–43. Tabla 6.2. de la herramienta de cálculo 3.2.12 Hoja 7A Dimensionado de grupos de presión Grupo de presión convencional El uso de grupos de presión en instalaciones interiores de suministro de agua resulta necesario cuando la presión suministrada en la acometida no es suficiente para lograr los niveles mínimos de presión en todos los puntos de consumo de la red. Las hojas de cálculo 7A y 7B abordan el dimensionado de estos equipos, organizando en diversas tablas la información descrita en el apartado 2.4.2.1. de este documento y añadiendo las aclaraciones pertinentes para ayudar al usuario a entender el proceso. En concreto, la hoja 7A se ocupa del dimensionado de grupos de presión convencionales. 105 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Figura 3-6. Detalle de las aclaraciones incluidas al inicio de la hoja 7A Figura 3-7. Detalle de las tablas 7A.1. La herramienta de cálculo 112 3.3 Manual de uso La herramienta de cálculo ha sido diseñada para que su utilización resulte sencilla e intuitiva. A modo de ayuda, el presente apartado se concibe como un manual de uso del programa, el cual pueda servir de guía para resolver las posibles dudas que surjan durante su manejo. 3.3.1 Dimensionado de conducciones Análisis previo de la instalación e identificación del circuito más desfavorable  Analizar visualmente el esquema de la instalación para identificar el recorrido con mayores pérdidas totales, es decir, el circuito más desfavorable. Esta identificación suele ser bastante sencilla en la mayoría de los casos, resultando obvio el punto de consumo situado a una mayor altura y con un mayor recorrido desde el punto de suministro. En los casos donde un primer análisis visual no permita determinar con claridad el punto de consumo más desfavorable, deberán considerarse todas las posibles opciones hasta encontrar entre los puntos de consumo candidatos aquel con unas mayores pérdidas de carga asociadas.  Abrir la herramienta de cálculo. Se recomienda trabajar siempre sobre una copia del programa para evitar modificaciones accidentales del archivo original.  Abrir la hoja de cálculo 1A Estudio inicial – Circuito para trabajar con las tablas 1A.1. y 1A.2.  Trasladar a la tabla 1A.1 los nudos del circuito considerado, especificando el nombre de cada punto en la columna nudo, junto a su cota en metros en la columna altura.  Trasladar a la tabla 1A.2. los tramos del circuito considerado, indicando para cada uno de ellos un nombre en la columna tramo, una breve descripción opcional que facilite el seguimiento del ejercicio en la columna descripción (ejemplos: tubo de alimentación, montante a 2ª planta, alimentación a cuarto de baño, ramal a lavabo, etc.), así como los puntos que marcan el inicio y el final de cada tramo en las columnas nudo inicial y nudo final respectivamente. Para que el programa pueda calcular en futuros apartados las pérdidas de carga a lo largo del circuito, es importante que el nudo final de un tramo y el nudo inicial del siguiente sean identificados en el programa con el mismo nombre. Nótese como la elección de los nudos iniciales y finales de cada tramo en la tabla 1A.2. se realiza a partir de la lista de puntos anteriormente definidos en la tabla 1A.1. 113 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Figura 3-20. Elección de los nudos iniciales y finales de cada tramo en la tabla 1A.2. a partir de la lista de nudos definida con anterioridad en la tabla 1A.1.  Abrir la hoja de cálculo 1B Estudio inicial – Tubos para trabajar con las tablas 1B.1., 1B.2. y 1B.3.  En caso de querer utilizar en la instalación alguna de las cuatro listas de tubos comerciales implementadas en la herramienta, seleccionar en la celda lista de diámetros comerciales elegidos de la tabla 1B.1. la opción escogida. o La aplicación completa los demás campos de la tabla 1B.1. con los datos almacenados en el resto de tablas de la hoja 1B (material, rugosidad absoluta 𝜀 [mm], diámetro nominal DN [mm], diámetro exterior Dext [mm], espesor de pared e [mm] y diámetro interior Dint [mm]) Figura 3-21. Elección en la tabla 1B.1.de una de las cuatro listas de tubos comerciales implementadas en la herramienta La herramienta de cálculo 114 Si desea emplearse en los cálculos un valor de rugosidad absoluta distinto al propuesto en la aplicación, basta modificar dicho valor en la celda correspondiente de la tabla 1B.2.  Cuando se desea hacer uso de una lista de tubos comerciales distinta a las cuatro opciones incluidas en el programa, el usuario debe construir su propia lista introduciendo los datos en la tabla 1B.3. Este paso requiere identificar la propuesta con un nombre (nombre de la lista de diámetros comerciales), especficar el nombre del material de fabricación de las conducciones, el valor de rugosidad absoluta asociado, la clasificación del tipo de material considerado entre las opciones “tubo metálico” o “tubo termoplástico o multicapa”, así como las características geométricas de las secciones de los tubos empleados (diámetro nominal DN [mm], diámetro exterior Dext [mm], espesor de pared e [mm] y diámetro interior Dint [mm]) Respecto a los valores geométricos de las secciones, el código implementado únicamente hace uso en cálculos posteriores de los datos almacenados en la columna diámetro interior. Los datos de las columnas diámetro nominal, diámetro exterior y espesor de pared son meramente informativos y no tienen que ser completados forzosamente por parte del usuario. Una vez construida la propuesta en la tabla 1B.3., esta aparece reflejada en la tabla 1B.2. y puede ser seleccionada en la tabla 1B.1. Determinación del caudal máximo de cada tramo (caudal instalado Qi), establecimiento de un criterio de simultaneidad y obtención del caudal de cálculo QC de cada tramo  Abrir la hoja de cálculo 2 Evaluación de caudales para trabajar con la tabla 2.1.  Seleccionar en la celda tipo de instalación si los valores de caudal instantáneo mínimo almacenados en la tabla 2.2. (tabla 2.1. DB HS4 – CTE 2019) que van a utilizarse son los asociados a una instalación de agua fría (AF) o a una instalación de agua caliente sanitaria (ACS). Figura 3-22. Elección entre una instalación de agua fría (AF) y una instalación de agua caliente sanitaria (ACS) en relación con los valores de cudal instantáneo mínimo Qmin asociados a cada aparato  Especificar en las celdas correspondientes del encabezado de la tabla los diferentes aparatos instalados en la red. o La herramienta muestra junto a cada aparato su caudal instantáneo mínimo asociado Qmin [l/s] Si la instalación analizada cuenta con algún aparato no incluido inicialmente en la herramienta, el usuario puede ampliar la tabla 2.2. introduciendo en ella el nombre de dicho aparato y el valor de su caudal mínimo instantáneo asociado. 115 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. El usuario también puede modificar en la tabla 2.2. los caudales mínimos instantáneos de los aparatos incluidos inicialmente si considera justificado emplear valores distintos de esta magnitud.  Indicar, usando las columnas Nº Aparatos iguales, cuantos aparatos de cada tipo alimenta cada uno de los tramos. Figura 3-23. Elección de los aparatos instalados en la red de suministro o La herramienta calcula el caudal instalado Qi [l/s] o caudal máximo de cada tramo mediante la suma de los caudales instantáneos mínimos de los aparatos que debe suministrar cada tramo. También proporciona en la columna Nº aparatos la cantidad total de aparatos que abastece cada tramo.  Imponer un criterio de simultaneidad, eligiendo para cada tramo en la columna tipo de edificación la opción más adecuada. o La herramienta obtiene el caudal de cálculo QC [l/s] o caudal máximo simultáneo de cada tramo aplicando al caudal instalado el criterio de simultaneidad elegido, el cual depende a su vez del tipo de edificación, del caudal instalado en el tramo y de los caudales instantáneos mínimos, según la información recogida en las tablas 2.3. (apartado 4.1.2. UNE 149201:2017) Figura 3-24. Elección del tipo de edificación a considerar y, con ello, del criterio de simultaneidad aplicado La herramienta de cálculo 116 Elección de la velocidad de cálculo (VCálculo) y obtención del diámetro de diseño (Dd) A partir de dicha información, cálculo del diámetro interior comercial (Dint) a utilizar en cada tramo y de la velocidad del fluido (V) en el interior de las conducciones.  Abrir la hoja de cálculo 3 Dimensionado por criterio de velocidad para trabajar con la tabla 3.1.  Asociar a cada tramo un tipo de tramo dentro de las opciones disponibles: sin especificar, acometida, distribuidor, columna, derivación o ramal. Tal y como se explica en la descripción de la herramienta (apartado 3.2.5.), la propuesta de velocidad de cálculo suele realizarse únicamente en función del material de las tuberías. No obstante, esta aplicación sigue el criterio planteado por diversos autores de considerar tanto el material como el tipo de conducción, con el fin de utilizar rangos de velocidades de cálculo más ajustados para prevenir problemas derivados del uso de velocidades no adecuadas. A este respecto, la opción sin especificar sirve para considerar exclusivamente las recomendaciones generales del reglamento (velocidad de cálculo en función del material), en lugar de otras propuestas más restrictivas (velocidad de cálculo en función del material y del tipo de tramo) o La herramienta considera la información introducida en las columnas tipo de tramo y tipo de material para proponer una velocidad de cálculo VCálculo [m/s] según los valores especificados en las columnas VCálculo propuesta [m/s] de la tabla 3.2. El usuario puede modificar los valores de dichas columnas (VCálculo propuesta [m/s] de la tabla 3.2.) en los casos que considere pertinente, recordando la columna rango de velocidades los intervalos que deben respetar los nuevos valores propuestos. o La herramienta hace uso del caudal de cálculo y la velocidad de cálculo de cada tramo para obtener el diámetro de diseño Dd [mm] de las conducciones.  Especificar el diámetro interior mínimo Dmin [mm] aplicable a cada tramo para cumplir con la reglamentación vigente (tablas 3.3. y 3.4. DB HS4 – CTE 2019). Para ello, el usuario deberá consultar las tablas 3.3. y 3.4. que le informarán del diámetro nominal mínimo a utilizar; comprobando posteriormente en las tablas de diámetros comerciales (tablas de la hoja 1B) los diámetros interiores mínimos asociados a dichos diámetros nominales mínimos. o La herramienta selecciona para cada tramo un diámetro interior comercial Dint [mm] de la lista de diámetros comerciales (tabla 1B.1.) que sea igual o inmediatamente superior al diámetro de diseño correspondiente, respetando además los diámetros mínimos impuestos. o Una vez conocidos los diámetros interiores de cada tramo y el caudal de cálculo que circula por ellos, la herramienta determina también la velocidad V [m/s] a la que el flujo de agua recorre las diferentes conducciones. Dado que por regla general el diámetro interior comercial utilizado no coincide con el diámetro de cálculo, la velocidad real del flujo de agua tampoco suele coincidir de forma exacta con la velocidad de diseño. 117 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Cálculo de las pérdidas de carga en tuberías (hf)  Abrir la hoja de cálculo 4 Pérdidas de carga en tuberías para trabajar con la tabla 4.1. o La herramienta muestra el valor de rugosidad absoluta 𝜀 [mm] asociado al material de las conducciones según los datos establecidos en la hoja 1B. También calcula la rugosidad relativa 𝜀𝑟 [ - ] de cada tramo, resultado del cociente entre la rugosidad absoluta y el diámetro interior de la tubería.  Especificar las propiedades del agua que recorre la instalación (temperatura 𝑇 (º𝐶), densidad 𝜌 (𝐾𝑔𝑚3 ⁄), viscosidad dinámica 𝜇 (𝑃𝑎∙𝑠) y viscosidad cinemática 𝜐 (𝑚2𝑠 ⁄)) En el caso concreto de este programa, el código implementado únicamente hace uso de la viscosidad cinemática para el cálculo posterior del número de Reynolds, siendo esta la única de las cuatro columnas indicadas que debe completarse obligatoriamente. Dichos valores de viscosidad cinemática pueden ser directamente conocidos o bien ser calculados a partir de otras propiedades:  Conociendo la viscosidad dinámica y la densidad, la viscosidad cinemática puede obtenerse como la división de la primera entre la segunda.  Conociendo la temperatura del agua, es posible consultar tablas de propiedades donde a cada valor de dicha magnitud se le asocia su correspondiente valor de viscosidad cinemática. La herramienta cuenta con una calculadora donde solo es necesario indicar una temperatura (Celda AD14 de la hoja 4) para que devuelva los valores asociados de densidad, viscosidad dinámica y viscosidad cinemática; interpolando automáticamente para ello entre los valores de la tabla 4.2. o La herramienta calcula el Nº de Reynolds Re [ - ] de cada tramo. o La herramienta también calcula el coeficiente de rozamiento f [ - ] de cada tramo haciendo uso tanto de la ecuación de Swamee y Jain como de la ecuación de Colebrook – White.  Indicar en la celda método utilizado para el cálculo del coeficiente de rozamiento f [ - ] si para el cálculo de las pérdidas de carga se prefiere hacer uso de los valores del coeficiente de rozamiento obtenidos gracias a la ecuación de Swamee y Jain, o bien se opta por utilizar los alcanzados mediante la ecuación de Colebrook – White (ver Fig 3-25) o La herramienta obtiene la pérdida de carga unitaria en tuberías hf [Pa/m] gracias a la implementación de la ecuación de Darcy – Weisbach.  Introducir en el programa la longitud L [ m ] de cada tramo del circuito. o La herramienta cuantifica la pérdida de carga en tuberías hf [Pa] de cada tramo multiplicando su longitud por la pérdida de carga unitaria correspondiente. La herramienta de cálculo 118 Figura 3-25. Elección del método utilizado para el cálculo de los coeficientes de rozamiento de los diferentes tramos Cálculo de las pérdidas de carga localizadas (hm) Método conjunto Las pérdidas de carga localizadas (hm), existentes en una red de suministro por la presencia de accesorios y elementos singulares, pueden ser estimadas mediante diversos procedimientos, permitiendo el programa el uso combinado de varios de ellos. Cuando desea emplearse el método conjunto, opción menos precisa que los métodos individuales pero recomendada para estimar pérdidas localizadas de elementos que ocasionan una baja distorsión del flujo de agua, deben seguirse las siguientes instrucciones:  Abrir la hoja de cálculo 5A Pérdidas de carga localizadas – Método conjunto para trabajar con la tabla 5A.1.  Indicar en la celda % Aumento de lo longitud real de los tramos el porcentaje de aumento ficticio sobre la longitud real de los tramos para la estimación de las pérdidas localizadas mediante este método. El Código Técnico de la Edificación recomienda valores situados entre un 20% y un 30% (apartado 4.2.2. DB HS4 – CTE 2019) o La herramienta determina el aumento ficticio de longitud de cada tramo (longitud equivalente Leq [m]) o La herramienta estima la pérdida de carga localizada hmA [Pa] en cada tramo obtenida mediante el uso del método conjunto. 119 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Cálculo de las pérdidas de carga localizadas (hm) Método individual haciendo uso de coeficientes de pérdidas Si se opta por emplear coeficientes de pérdidas para el cálculo individualizado de las pérdidas de carga, los pasos a seguir son los siguientes:  Abrir la hoja de cálculo 5B Pérdidas de carga localizadas – Método individual – Coeficientes de pérdidas para trabajar con la tabla 5B.1.  Modificar la tabla 5B.2. para construir una lista de los accesorios presentes en la red junto con el valor de sus coeficientes de pérdidas k [ - ] asociados. Es importante que se utilicen nombres diferentes para designar accesorios y elementos con coeficientes de pérdidas de distinto valor, pues en caso contrario el programa encontrará problemas para relacionar correctamente los accesorios seleccionados con sus coeficientes de pérdidas. La información de la tabla 5B.3. puede resultar de ayuda a la hora de elaborar dicha lista.  Volver a la tabla 5B.1. para especificar en cada tramo los diferentes accesorios considerados y el número de veces que deben ser tenidos en cuenta cada uno de ellos (nº de accesorios iguales) o Para cada accesorio seleccionado, la herramienta recuerda su coeficiente de pérdidas k [ - ] asociado en la tabla 5B.2. y calcula la pérdida de carga localizada que introduce en el tramo (pérdida de carga localizada del accesorio hm [Pa]) o La herramienta suma las pérdidas de carga localizadas de todos los accesorios considerados y devuelve para cada tramo el valor de la pérdida de carga localizada hmB [Pa] calculada con este método (método individual mediante el uso de coeficientes de pérdidas) Cálculo de las pérdidas de carga localizadas (hm) Método individual haciendo uso de longitudes equivalentes Para las situaciones donde la estimación de las pérdidas de carga localizadas se realice de forma individual mediante el uso de longitudes equivalentes, se seguirán las instrucciones indicadas a continuación:  Abrir la hoja de cálculo 5C Pérdidas de carga localizadas – Método individual – Longitudes equivalentes para trabajar con la tabla 5C.1.  Modificar la tabla 5C.2. con el fin de incluir en ella los accesorios deseados y sus longitudes equivalentes asociadas Leq [m] Por idéntico motivo que el descrito para la tabla 5B.2. (método individual – coeficientes de pérdidas), accesorios y elementos singulares con longitudes equivalentes de distinto valor deben estar referenciados con nombres diferentes. La tabla 5C.3. proporciona valores orientativos cuya consulta puede resultar interesante La herramienta de cálculo 120  Volver a a la tabla 5C.1. para asociar a cada tramo los distintos accesorios instalados en él y su cantidad (nº de accesorios iguales) o La herramienta consulta la longitud equivalente Leq [m] de cada accesorio según la lista previamente elaborada (tabla 5C.2.) y obtiene la pérdida de carga localizada que provoca en el tramo considerado (pérdida de carga localizada del accesorio hm [Pa]) o La herramienta calcula las pérdidas de carga localizadas hmC [Pa] de cada tramo sumando las pérdidas de carga localizadas de los accesorios obtenidas con este método (método individual mediante el uso de longitudes equivalentes) Cálculo de las pérdidas de carga localizadas (hm) Método individual haciendo uso de otros procedimientos Existe la posibilidad de que las pérdidas de carga localizadas de algunos accesorios o elementos singulares sean proporcionadas de forma directa como datos del problema (ejemplo: información dada por el fabricante) o que puedan ser conocidas aplicando algún procedimiento no automatizado en este programa (ejemplo: uso de ábacos, consulta de tablas, estimaciones basadas en la experiencia del proyectista, etc.) En estos casos, las pérdidas de carga localizadas pueden especificarse directamente en el programa mediante los pasos indicados a continuación:  Abrir la hoja de cálculo 5D Pérdidas de carga localizadas – Método individual – Otros procedimientos para trabajar con la tabla 5D.1.  Incluir en la tabla 5D.2. los accesorios considerados y el valor de sus pérdidas de carga localizadas hm [Pa] Como ya se comentó al construir las tablas 5B.2. y 5C.2., los nombres de los accesorios y elementos singulares incluidos en la tabla no pueden ser iguales si tienen asociadas pérdidas de carga localizadas de distinto valor.  Volver a la tabla 5D.1. para asignar a los diferentes tramos del circuito los accesorios considerados y las veces que deben ser contabilizados (nº de accesorios iguales) o La herramienta recuerda el valor de las pérdidas de carga localizadas de los accesorios hm [Pa] tenidos en cuenta según la información de la tabla 5D.2. o La herramienta contabiliza las pérdidas de carga localizadas hmD [Pa] de cada tramo mediante la suma de las pérdidas de carga localizadas introducidas por los accesorios considerados (método individual mediante el uso de otros procedimientos) 121 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Evaluación de las pérdidas de carga  Abrir la hoja de cálculo 6 Evaluación de las pérdidas de carga para trabajar con la tabla 6.1. o La herramienta recuerda el valor de la pérdida de carga en tuberías hf [Pa] obtenida del trabajo en la hoja 4. o La herramienta también recopila las pérdidas de carga localizadas hm [Pa] conocidas gracias a los cálculos de las hojas 5A, 5B, 5C y 5D; apareciendo reflejada la suma de dichas pérdidas localizadas en la columna pérdida de carga localizada total hm [Pa] o Además, la herramienta recupera para cada tramo el nombre del nudo situado en su extremo final (nudo final del tramo) y su altura (altura del nudo final del tramo [m]), obteniendo de este modo las pérdidas de carga debidas a la altura geométrica tanto en mca (pérdida de carga debida a la altura geométrica hg [mca]) como en pascales (pérdida de carga debida a la altura geométrica hg [Pa]) o La herramienta muestra en la columna pérdida de carga en el tramo debida a la circulación del fluido (hf+hm) el resultado de sumar las pérdidas de carga en tuberías y todas las pérdidas de carga localizadas asociadas a un mismo tramo, es decir, contabiliza las pérdidas debidas a la circulación del agua dentro del tubo desde el inicio de un tramo hasta el final del mismo. o Del mismo modo, la herramienta muestra en la columna pérdida de carga hasta el nudo final del tramo debida a la circulación del fluido Σ(hf+hm) el resultado de sumar las pérdidas de carga en tuberías y todas las pérdidas de carga localizadas desde el inicio del circuito hasta el nudo final de cada uno de los tramos. o Finalmente, la herramienta contabiliza en la columna pérdida de carga total hasta el nudo final del tramo (Σ(hf+hm)+ℎ𝑔) la suma de las pérdidas de carga en tuberías y todas las pérdidas de carga localizadas desde el inicio del circuito hasta el nudo final de cada uno de los tramos, más las pérdidas de carga debidas a la altura geométrica del nudo final de cada uno de los tramos.  Especificar en aquellos tramos que tengan un aparato instalado en su extremo final si el aparato en cuestión se corresponde con un grifo común o si por el contrario se trata de un aparato de consumo exigente (fluxor, calentador o caldera), escogiendo para ello la opción oportuna en las celdas tipo de aparato instalado en el extremo final del tramo. Algunos aparatos específicos pueden requerir para su correcto funcionamiento valores mínimos de presión distintos a los habituales (duchas de columna, equipos industriales, etc.) Considerar dicha información en el programa puede realizarse sin más que modificar la tabla 6.2. de la hoja de cálculo 6. Respecto a las filas asociadas a tramos sin aparatos instalados en su extremo final, deben dejarse en blanco. La herramienta de cálculo 128 El dimensionado de este elemento para grupos de presión de accionamiento regulable es completamente análogo al descrito para grupos de presión convencionales.  Trabajar con las tablas 7B.1.  Especificar el caudal de cálculo QC [l/s] que debe impulsar el grupo de presión, magnitud obtenida como resultado en la hoja 2.  Indicar un tiempo estimado t [min], entre 15 y 20 min, de abastecimiento teórico de la instalación por parte del depósito al caudal de cálculo requerido. o La herramienta calcula el volumen total de los depósitos auxiliares de alimentación Vaux [l], siendo dicho volumen la suma de los volúmenes de todos los depósitos de alimentación tenidos en cuenta para el grupo de presión de accionamiento regulable.  En relación al número de depósitos auxiliares, deberán instalarse un mínimo de dos depósitos en paralelo para la acumulación de agua fría, de forma que sea posible el mantenimiento de uno de ellos sin interrumpir el funcionamiento del otro (norma UNE 100030:2017; apartado 4.5.2.1. DB HS4 – CTE 2019) Dimensionado de un grupo de presión de accionamiento regulable Equipo de bombeo La determinación del equipo de bombeo de un grupo de presión de accionamiento regulable implica definir tanto la presión de consigna Pc [Pa] como el caudal total de las bombas QM [l/s]  Trabajar con las tablas 7B.3.  Indicar la altura geométrica de la instalación Hg [Pa]  Definir las pérdidas de carga total por fricción Pf [Pa] desde el punto de suministro del equipo de bombeo hasta el punto de consumo más desfavorable. Dichas pérdidas de carga hacen referencia al conjunto de pérdidas de carga en tuberías más todas las pérdidas de carga localizadas asociadas a la existencia de accesorios y elementos singulares, valores determinados con anterioridad en las hojas de cálculo 4, 5A, 5B, 5C, 5D y 6.  Establecer la presión dinámica mínima para el punto de consumo más desfavorable Pdmin [Pa], esto es, el valor de presión mínima admisible en el punto de consumo más desfavorable. Dicho valor resulta ser 100 kPa para el caso de grifos comunes o 150 kPa si en el punto de consumo más desfavorable hay instalado un fluxor, un calentador o una caldera. 129 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. o La herramienta determina la presión mínima de suministro PS [Pa] haciendo uso de la información proporcionada. o La herramienta obtiene el valor de presión de consigna Pc [Pa] del establecimiento de la igualdad entre esta y la presión mínima de suministro. o La herramienta utiliza el caudal de cálculo QC [l/s] que debe impulsar el grupo de presión y establece un caudal total de las bombas QM [l/s] de idéntico valor. Obsérvese que la aplicación utiliza en esta operación el caudal de cálculo introducido por el usuario durante el dimensionado del depósito auxiliar de alimentación De este modo, aún en los casos donde el usuario decida no incluir este tipo de depósitos en el grupo de presión, debe comprobarse que el caudal de cálculo esté siempre especificado. Dimensionado de un grupo de presión de accionamiento regulable Depósito de presión (con membrana) Al igual que para el caso de grupos de presión convencionales, los depósitos de presión deben ser de membrana elástica, al no estar considerados en la normativa los depósitos con cámara de aire de mezcla directa (apartado 3.2.1.5.1. DB HS4 – CTE 2019)  Trabajar con las tablas 7B.3. o La herramienta completa de forma automática los campos caudal de cálculo QC [l/s] y presión de arranque Pb [Pa] gracias a los datos ya introducidos. La fórmula implementada es una adaptación de la expresión utilizada para dimensionar el depósito de presión de un grupo de presión convencional, motivo por el que aparece el término presión de arranque que no es aplicable a grupos de presión de accionamiento regulable. Su obtención se realiza en este caso igualando dicho valor al de presión mínima de suministro.  Establecer un diferencial de presión entre arranque y paro d [Pa] de entre 2 y 3 bar, indicándolo en pascales en la celda correspondiente.  Indicar el número total de bombas (incluyendo las de reserva) b consideradas.  Especificar el número máximo de arranques por hora recomendado por el fabricante n, utilizando los valores de referencia de la tabla añadida a la aplicación (tabla 2-22 de este documento / tabla E.1. UNE 149202:2013) si no se cuenta con información directa del fabricante del motor. o La herramienta calcula finalmente el volumen exterior del depósito de presión Vext [l] haciendo uso de la información proporcionada. La herramienta de cálculo 130 Evaluación de la presión suministrada Tras el cálculo del grupo de presión de accionamiento regulable, se comprueba que alimentando la red a la presión de consigna se garantizan los niveles mínimos de presión en el punto de consumo más desfavorable, lo cual implica el cumplimiento de los niveles mínimos de presión en todos los puntos de consumo de la red. Por último, también resulta necesario instalar reductores de presión si los niveles máximos de presión se ven superados en algún punto. A este respecto, el análisis del recorrido más favorable (menores pérdidas de carga) cuando la presión de suministro es la presión de consigna tiene un gran interés, pues si el nivel máximo de presión no es superado en este caso tampoco lo hará en ningún otro punto del circuito. 3.3.4 Dimensionado de otros elementos de la red Tal y como aparece recogido en apartados anteriores de este documento, el proyecto se centra en el dimensionado de las conducciones y los posibles grupos de presión existentes en la red de suministro. Respecto al resto de elementos presentes en la instalación, solamente se considerarán los principales requisitos incluidos en el CTE referidos al dimensionado de contadores y reductores de presión. Contadores  Abrir la hoja de cálculo 8 Dimensionado de otros elementos de la red para trabajar con las tablas 8.1.  Consultar y considerar los comentarios del CTE incluidos en las tablas 8.1.  En edificios que cuentan con un contador general único, especificar el diámetro nominal del contador [mm] o La herramienta determina si debe instalarse un armario o una cámara donde alojar dicho contador general (tipo de instalación), así como las dimensiones de este espacio (largo [mm], ancho [mm] y alto [mm]) Reductores de presión  Abrir la hoja de cálculo 8 Dimensionado de otros elementos de la red para trabajar con las tablas 8.2.  Consultar y considerar los comentarios del CTE incluidos en las tablas 8.2. 131 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E.  Introducir en la celda correspondiente el caudal máximo simultáneo (caudal de cálculo) en unidades de 𝑑𝑚3 𝑠=𝑙𝑠 o La herramienta devuelve el caudal máximo simultáneo en unidades de 𝑚3 ℎ y determina el diámetro nominal del reductor de presión [mm] que debe emplerse. 4 Ejemplos resueltos Con objeto de mostrar la utilidad de la herramienta y comprobar su correcto funcionamiento, se propone en este cuarto capítulo abordar el dimensionado de algunos ejemplos de instalaciones interiores de suministro de agua. Concretamente, los dos ejercicios planteados son una adaptación de dos problemas incluidos en el libro “Suministro, distribución y evacuación interior de agua sanitaria [4]” referenciado en la bibliografía.  Ejemplo I Caso de un edificio de viviendas  Ejemplo II Caso de un edificio de viviendas y un aula de formación Las propuestas realizadas incluyen ciertas variaciones respecto a los enunciados originales para forzar el uso de diferentes opciones de la aplicación, motivo por el cual los resultados obtenidos no coinciden exactamente con los alcanzados en la referencia. 4.1 Ejemplo I Caso de un edificio de viviendas Dimensionar la instalación de suministro de agua fría de un edificio de cuatro viviendas repartidas en dos plantas (dos viviendas por planta) dotado con contador general único. Cada vivienda cuenta con un cuarto de baño con bañera de 1.70 m, lavabo, bidé e inodoro con cisterna; así como con una cocina con fregadero, lavadora y lavadero. Tanto las cotas como el resto de dimensiones necesarias para el cálculo de la instalación quedan reflejadas en el esquema de la figura 5-1. La presión facilitada por la compañía suministradora al final de la acometida es de 350 kPa. Además, se emplearán únicamente conducciones de acero galvanizado (𝜀=0.15 𝑚𝑚) en toda la red, considerándose un valor para la densidad del agua de 𝜌=1000 𝐾𝑔 𝑚3 ⁄ y de 𝜈=1∙10−6 𝑚2𝑠 ⁄ para la viscosidad cinemática. Deberá tenerse en cuenta que la presencia del contador, su filtro y la parte del conducto integrada llevan asociada una pérdida de carga 𝑃𝐶𝑂𝑁𝑇=50 𝑘𝑃𝑎 según la información proporcionada por el fabricante. Ejemplos resueltos 134 Figura 4-1. Esquema de la instalación del ejemplo I Análisis previo de la instalación e identificación del circuito más desfavorable La resolución de este ejemplo parte de un primer análisis visual del esquema de la instalación que permite identificar el circuito más desfavorable, es decir, aquel recorrido que partiendo de la acometida y acabando en alguno de los puntos de consumo cuenta con una mayor pérdida de carga total (suma de las pérdidas de carga en tuberías, de las pérdidas localizadas en accesorios y de las pérdidas debidas a la altura geométrica) Al ser tanto el recorrido de mayor longitud como el que presenta un mayor desnivel geométrico, el circuito más desfavorable es claramente el seguido por el agua desde la acometida hasta uno de los inodoros de la segunda planta. Tras abrir el programa, se procede a trasladar la geometría del circuito más desfavorable a las tablas de la hoja 1A. Tabla 4–1. Ejemplo I - Tabla 1A.1. 135 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 4–2. Ejemplo I - Tabla 1A.2. A continuación, se indica en las tablas 1B.1. de la hoja 1B la utilización en el problema de la lista de tubos comerciales de acero galvanizado incluida en la aplicación. Tabla 4–3. Ejemplo I - Tabla 1B.1. Ejemplos resueltos 136 Obtención del caudal de cálculo QC de cada tramo El paso siguiente consiste en escoger la opción agua fría (AF) en la celda tipo de instalación de la tabla 2.1. de la hoja 2 e identificar en dicha tabla los aparatos abastecidos por cada tramo, información que permite al programa obtener el caudal instalado Qi de los tramos del circuito (véase la tabla 4-4) Seleccionando como tipo de instalación la categoría edificios de viviendas, la herramienta aplica el criterio de simultaneidad pertinente y determina el caudal de cálculo QC de cada tramo a partir de los valores de caudal instalado Qi En este caso, dado que el tipo de instalación encaja en la categoría edificios de viviendas, el valor de caudal instalado cumple en todos los tramos 𝑄𝑖≤20 𝑙 𝑠 ⁄ y los diferentes aparatos de la instalación cuentan con un caudal instantáneo mínimo 𝑄𝑚𝑖𝑛<0,5 𝑙 𝑠 ⁄, la herramienta obtiene el caudal de cálculo 𝑄𝑐 de cada tramo haciendo uso de la expresión: 𝑄𝐶=0,682∙(𝑄𝑖)0,45−0,14 Determinación del diámetro interior comercial Dint a utilizar en cada tramo Se propone utilizar una velocidad de cálculo 𝑉𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜=1,5 𝑚 𝑠 en todos los tramos del circuito, para lo cual basta indicar en todos ellos la opción sin especificar en la columna tipo de tramo de la tabla 3.1. de la hoja 3. Dicha opción es evaluada por la aplicación junto con el tipo de material (tubo metálico) para devolver la velocidad de cálculo deseada según la información contenida en la tabla 3.2. Haciendo uso de dicha velocidad y conocido el caudal de cálculo, la herramienta obtiene los diámetros de diseño Dd de cada uno de los tramos. Independientemente de los valores obtenidos para el diámetro de diseño, deberán respetarse siempre los diámetros mínimos exigidos por la reglamentación, los cuales pueden ser consultados en las tablas 3.3. y 3.4. del programa (tablas 4.2. y 4.3. DB HS4 – CTE 2019) Dichos valores mínimos deberán especificarse en la columna correspondiente de la tabla 3.1. para que la aplicación pueda tenerlos en cuenta, prestando especial cuidado en introducirlos en forma de diámetros interiores (las tablas 3.3. y 3.4. indican diámetros nominales). La forma de proceder consiste por tanto en consultar las tablas 3.3. y 3.4. para conocer los diámetros nominales mínimos y posteriormente consultar la tabla 1B.4 (lista de tubos comerciales de acero galvanizado) para determinar los diámetros interiores mínimos a partir de los diámetros nominales mínimos. Finalmente, el programa asigna a cada tramo un diámetro interior comercial de la lista elegida de valor igual o inmediatamente superior al diámetro de diseño y que cumple además con las dimensiones mínimas impuestas en la normativa (véase la tabla 4-5) 137 Herramienta informática para el dimensionado de instalaciones interiores de suministro de agua en edificios de acuerdo con el C.T.E. Tabla 4–4. Ejemplo I - Tabla 2.1. Tabla 4–5. Ejemplo I - Tabla 3.1.