Anejo 10: Agua Potable [PDF]
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Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 1<br />
1. Introducción.<br />
ANEJO nº <strong>10</strong>. RED DE AGUA POTABLE<br />
E HIDRANTES CONTRA INCENDIOS.<br />
2. Características de la red de agua potable.<br />
3. Dotaciones.<br />
2.1. Trazado.<br />
2.2. Instalación – Obra civil.<br />
2.3. Protección de las conducciones.<br />
2.4. Materiales.<br />
2.5. Pruebas de presión y estanqueidad en tuberías.<br />
3.1. Consumo residencial<br />
3.2. Consumo en el equipamiento escolar.<br />
3.3. Dotación necesaria para los hidrantes.<br />
3.4. Resumen de consumos estimados.<br />
4. Puntos de conexión de la red existente.<br />
5. Cálculos hidráulicos<br />
5.1. Introducción.<br />
5.2. Formulación de las instalaciones hidráulicas.<br />
5.3. Modelización de la red.<br />
5.4. Resultados.<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 2<br />
1. INTRODUCCIÓN.<br />
El objeto del presente <strong>Anejo</strong> es definir y justificar los materiales, diámetros,<br />
elementos y piezas especiales de la infraestructura de suministro de agua potable e<br />
hidrantes contra incendio de la nueva Urbanización denominada Sector Residencial<br />
Horta Baixa en Turís (Valencia). Asimismo, se justificará la elección de los puntos de<br />
suministro de la nueva red.<br />
2. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE AGUA POTABLE.<br />
La red de agua potable adoptada para la nueva urbanización, va a ser una red<br />
única de suministro que abastece con el mismo tipo de agua a todos los servicios que<br />
se dan en la zona (suministro a viviendas, usos terciarios, equipamiento público, y<br />
extinción de incendios) debido fundamentalmente al menor costo y simplicidad técnica<br />
y de mantenimiento. Se describen a continuación las características más importantes<br />
de la red de abastecimiento de agua potable.<br />
2.1.- Trazado.<br />
Como criterio general, la red de agua potable se diseña de forma mallada,<br />
formando circuitos cerrados, de forma que cada ramal pueda abastecerse por más de<br />
un punto (salvo el tramo entre los puntos de suministro y la zona del equipamiento<br />
educativo), y no existan puntas de red donde haya poca circulación de agua. El tipo de<br />
red mallada tiene algunas ventajas respecto a la ramificada:<br />
Seguridad en el suministro en caso de roturas o cortes del servicio, si han sido<br />
convenientemente dimensionadas para estas eventualidades y si se han dispuesto<br />
las válvulas de seccionamiento adecuadas para aislar los tramos afectados.<br />
Se reducen los problemas sanitarios, pues no se producen estancamientos de<br />
larga duración al circular el agua, en mayor o menor medida, por todas las<br />
tuberías.<br />
Menores pérdidas de carga en la red, lo que se traduce en alturas piezométricas y<br />
consecuentemente, presiones más equilibradas. Los abonados disponen de<br />
presiones semejantes en sus acometidas. Para lograr esto en redes ramificadas<br />
tendríamos que acudir a sistemas sobredimensionados, con lo que la ventaja<br />
económica desaparecería.<br />
Además, la red dispondrá de mecanismos adecuados que permitan su cierre<br />
por sectores (válvulas), con objeto de poder aislar áreas ante situaciones anómalas y<br />
minimizar los usuarios afectados por los cortes.<br />
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Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
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Las tuberías se instalarán siempre por vía pública, preferentemente bajo la<br />
acera, en zanja de dimensiones adecuadas. En caso de que discurra por la calzada,<br />
se protegerá adecuadamente según las secciones grafiadas en planos.<br />
2.2.- Instalación – Obra civil.<br />
La red de agua potable se instalará bajo zanja, excavada en el terreno. Las<br />
dimensiones de las zanjas cumplirán las normas UNE para instalación de tuberías de<br />
agua potable. Como mínimo:<br />
La profundidad de la zanja será tal que la generatriz superior de la tubería quede a<br />
ochenta centímetros (80 cm) de la rasante el terreno en las calzadas, y a sesenta<br />
centímetros (60 cm) bajo la rasante en caso de que se instale bajo las aceras.<br />
La anchura mínima será igual al diámetro exterior de la tubería aumentado en 30<br />
cm, en caso de discurrir bajo las aceras, e igual al diámetro exterior de la tubería<br />
de protección aumentado en 50 cm, en caso de discurrir en calzadas.<br />
Las zanjas pueden abrirse a mano o mecánicamente y su trazado deberá ser<br />
correcto, perfectamente alineadas en planta y con la rasante uniforme. Las paredes<br />
serán inclinadas en función de la cohesión del terreno, además se tomarán todas las<br />
medidas necesarias para evitar su desmoronamiento. Las irregularidades del fondo de<br />
la zanja serán reparadas por medio de tierra mojada y compactada.<br />
La tubería se envuelve en arena (lecho de arena de <strong>10</strong> cm por debajo de la<br />
generatriz inferior de la tubería y 15 cm por encima de la generatriz superior).<br />
Tras la instalación y prueba de la tubería, se procederá al relleno de la zanja,<br />
se rellenará el resto de la zanja con material procedente de la excavación siempre que<br />
cumpla como material adecuado o seleccionado según el PG-3. Este relleno se<br />
efectuara por capas de 20 cm. de espesor regadas y compactadas. De los ensayos de<br />
compactación tendrá que obtenerse, en sus distintas capas, una densidad del 95% del<br />
Proctor Modificado.<br />
2.3.- Protección de las conducciones.<br />
En todos los cruces de calzada se protegerá la tubería para conducción de<br />
agua, así como se procederá a la sujeción y apoyo de los codos, cambios de<br />
dirección, reducciones, piezas de derivación y en general todos los elementos<br />
sometidos a acciones que puedan generar desviaciones.<br />
Cruce de calzada<br />
En todos los cruces de calzada, se protegerá la tubería para conducción de<br />
agua, instalándola en el interior de un tubo de hormigón.<br />
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Los tubos de hormigón estarán adosados en línea en toda la longitud del cruce,<br />
previamente el fondo de la zanja recibirá <strong>10</strong> cm de hormigón de 150 kg/cm 2 , luego se<br />
recubrirán los tubos de hormigón con hormigón de la misma resistencia hasta 20 cm<br />
por encima de la generatriz superior del tubo. Los tubos de hormigón se retacarán con<br />
arena para evitar las vibraciones de la tubería de conducción de agua dentro del tubo<br />
de hormigón.<br />
Sujeción y apoyo en codos, derivaciones y otras piezas<br />
Una vez montados los tubos y las piezas, se procederá a la sujeción y apoyo<br />
de los codos, cambios de dirección, reducciones, piezas de derivación y en general<br />
todos aquellos elementos que estén sometidos a acciones que puedan originar<br />
desviaciones perjudiciales.<br />
Según la importancia de los empujes, estos apoyos o sujeciones serán de<br />
hormigón o metálicos, establecidos sobre terrenos de resistencia suficiente y con el<br />
desarrollo preciso para evitar que puedan ser movidos por los esfuerzos soportados.<br />
Los apoyos, salvo prescripción expresa contraria, deberán ser colocados en<br />
forma tal que las juntas de las tuberías y de los accesorios sean accesibles para su<br />
reparación.<br />
Las barras de acero o abrazaderas metálicas que se utilicen para anclaje de la<br />
tubería deberán ser galvanizadas o sometidas a otro tratamiento contra la oxidación,<br />
incluso pintándolas adecuadamente o embebiéndolas en hormigón.<br />
Para estas sujeciones y apoyos se prohíbe el empleo de cuñas de piedra o de<br />
madera que puedan desplazarse.<br />
Cuando las pendientes sean excesivamente fuertes o puedan producirse<br />
deslizamientos, se efectuarán los anclajes precisos de las tuberías mediante hormigón<br />
armado o abrazaderas metálicas o bloques de hormigón suficientemente cimentados<br />
en terreno firme.<br />
2.4.- Materiales.<br />
Tuberías de distribución<br />
Serán de aplicación las normas contenidas en el Pliego de Prescripciones<br />
Técnicas Generales para Tuberías de Abastecimiento de <strong>Agua</strong>s del Ministerio de<br />
Obras Públicas y Urbanismo. Así como las normas ISO sobre tubos, accesorios y<br />
piezas especiales de polietileno para canalizaciones con presión. Las tuberías serán<br />
aptas para uso alimentario, con registro sanitario.<br />
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En este Proyecto, se utilizarán tuberías de Polietileno de Alta Densidad<br />
(PEAD), con diámetros comprendidos entre los 90 mm y 200 mm. La Presión Nominal<br />
de las tuberías será de 16 atmósferas.<br />
Todos los tubos, uniones y piezas se protegerán con revestimientos tanto en el<br />
interior como en el exterior, salvo especificación en contrario. Antes de iniciar su<br />
protección, los tubos y piezas se deberán limpiar cuidadosamente quitando toda traza<br />
de óxido, arenas, escorias, etcétera.<br />
El revestimiento deberá secar rápidamente sin escamarse ni exfoliarse, estará<br />
bien adherido y no se agrietará. No deberá contener ningún elemento soluble en el<br />
agua ni productos que puedan proporcionar sabor ni olor al agua que conduzcan,<br />
habida cuenta incluso de su posible tratamiento.<br />
Válvulas de compuerta<br />
Las válvulas de cualquier diámetro empleadas como llaves de paso, serán del<br />
tipo compuerta. Estas válvulas deben reunir las siguientes características principales,<br />
además de las especificaciones que concretan las normas ISO 7259, 5201 y <strong>10</strong>83-76.<br />
Montaje entre bridas según normas DIN, PN-6.<br />
Hermeticidad total mediante cierre elástico.<br />
Cuerpo de Fundición GG-22, liso, tanto en el fondo como los laterales sin<br />
asientos de cierre.<br />
La cuña o palete de cierre, será de fundición GG-22, revestida de gruesa capa<br />
de goma de Neopreno - Butilo, vulcanizada directamente sobre el mismo,<br />
guiada en todo su recorrido por medio de dos guías de forma que no reduzcan<br />
la sección libre de paso integral.<br />
La cúpula y tapa serán de fundición GG-22, con alojamiento para anillos toricos<br />
de Nitrilo.<br />
El husillo será de acero inoxidable, con rosca laminada trapezoidal, de un solo<br />
filete, con giro de cierre a derecha y tuerca del mismo en bronce.<br />
La tornillería será zincada y todas las superficies de la válvula presentarse<br />
protegidas contra la corrosión por inmersión en una pintura base y libre fenoles<br />
y plomo. Para su maniobrabilidad, el husillo terminará en cuadradillo para ser<br />
manipulado con llave de fontanero, y su apertura y cierre muy lentos, de tal<br />
modo, que quede eliminada cualquier posibilidad de golpe de ariete.<br />
Ventosas<br />
Se disponen en los puntos altos de la red para evacuar el aire de las<br />
conducciones y de manera esporádica dejar entrar el mismo. Deben reunir las<br />
siguientes características, además de cumplir también las especificaciones que<br />
concretan las normas ISO 7259, 5201 y <strong>10</strong>83 - 76:<br />
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La evacuación de aire durante el proceso de llenado de la canalización.<br />
La desgasificación permanente, durante el período de funcionamiento, para<br />
eliminar las bolsas de aire que aparecen en los puntos altos de la canalización.<br />
La admisión de un gran caudal de aire, en el momento del vaciado de la<br />
canalización, permitiendo que dicha operación se realice en perfectas<br />
condiciones y de esta manera, evitar las presiones negativas en la tubería.<br />
Estarán constituidas por:<br />
Un cuerpo de fundición dúctil dotado en su base de una brida normalizada.<br />
Dos flotadores esféricos con alma de acero y revestidos de elastómero, estos<br />
flotadores se desplazarán verticalmente entre los nervios guía del cuerpo.<br />
Una válvula interior de aislamiento con obturador de elastómero, para permitir<br />
el mantenimiento del aparato, maniobrable desde el exterior de forma manual.<br />
Un purgador de control.<br />
Una tapa de fundición con dos orificios en la parte superior.<br />
Uno de estos orificios permitirá la evacuación o la admisión de aire con un gran<br />
caudal. Este orificio estará protegido por una pequeña cazoleta que llevará en<br />
su periferia una rejilla, con el fin de impedir la introducción de cuerpos extraños.<br />
El otro orificio llevará una tobera calibrada que asegure la desgasificación<br />
durante el período de funcionamiento.<br />
Hidrantes<br />
Se trata de puntos donde se toma agua en caso de incendios para sofocarlos.<br />
Suelen estar instalados bajo el suelo de modo que no obstaculicen el paso de<br />
vehículos o peatones. Se instalarán fabricados en fundición de hierro. Formados por<br />
dos partes, válvula más carcasa, unidas mediante tornillos, de forma que permita una<br />
fácil instalación y adaptación a posibles desniveles. Salidas homologadas por los<br />
Servicios de Extinción de Incendios.<br />
Los hidrantes serán de hierro fundido, de entrada (DN) de <strong>10</strong>0 mm y salida de<br />
70 mm, con racor tipo bombero, según norma UNE 23-407, certificado por AENOR,<br />
presión nominal de 16 atmósferas. Cualquiera que sea su clase, deberán estar<br />
provistos de un sistema de acoplamiento rápido al elemento móvil y de la válvula. Se<br />
protegerá con arqueta.<br />
Acometidas<br />
No se dejarán acometidas a parcelas en el marco de este Proyecto de obras de<br />
urbanización. La entidad gestora (EGEVASA) las ejecutará según se realicen las<br />
peticiones de suministro, para asegurar el servicio en el punto concreto de la fachada<br />
de cada parcela.<br />
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Arquetas<br />
La valvulería se instalará en una arqueta de ladrillo cuadrada de 40 cm y<br />
enfoscada interiormente. Las arquetas se limpiarán de piedras u objetos sueltos. Las<br />
paredes de las arquetas no deberán apoyar en la tubería.<br />
Las tapas de las arquetas serán de fundición. Además, la fundición se emplea<br />
también para la fabricación de uniones en los conductos, juntas, piezas especiales y<br />
cualquier otro accesorio será gris, de segunda fusión, ajustándose a la norma UNE<br />
36.111, calidades F-1-0.20 ó F-1-0.25 y presentará en su fractura un grano fino,<br />
regular, homogéneo y compacto. Deberá ser dulce, tenaz y dura, sin perjuicio de<br />
poderse trabajar en ella como lima y buril, admitiendo ser cortada y taladrada<br />
fácilmente. En su moldeo no presentará poros, oquedades, gotas frías, grietas,<br />
sopladuras, manchas, pelos y otros defectos debidos a impurezas que perjudiquen a la<br />
resistencia o a la continuidad del material y el buen aspecto de la superficie del<br />
producto obtenido.<br />
La superficie exterior de las tapas de las arquetas de registro tendrán un dibujo<br />
de profundidad 4 mm, e irá reforzada en el interior con nervios de refuerzo. Estará<br />
provista de taladros para su levantamiento. Llevará impreso "Abastecimiento de agua".<br />
Desagües.<br />
Se colocan en los puntos bajos de la red, distribuidos cada 2 ó 3 manzanas, y<br />
sirven para vaciar completamente la red en caso de avería, limpieza, desinfección, etc.<br />
Piezas especiales de unión.<br />
Son elementos que permiten el cambio de dirección (codos), empalmes,<br />
derivaciones, reducciones, uniones con otros elementos, etc.<br />
2.5.- Pruebas de presión y estanqueidad en tuberías.<br />
La presión de Proyecto se establece en 6 Kg/cm 2 . En los puntos de conexión<br />
con la red existente se estima una presión de 3 - 4 Kg/cm 2 . Previamente a la prueba<br />
de presión, se tendrá la tubería a la presión de Proyecto, al menos 24 horas, para su<br />
observación.<br />
Posteriormente, se somete a la instalación a una presión estática de prueba de<br />
8,5 Kg/cm 2 . La subida de presión (de 6 a 8,5) se hará de forma lenta (no se<br />
incrementará más de una atmósfera por minuto). La prueba durará unos 30 minutos, y<br />
se considerará satisfactoria si durante este tiempo el manómetro no acusa un<br />
descenso superior a:<br />
p<br />
,siendo p la presión de prueba en atmósferas (85 atm.): 4,<br />
12<br />
5<br />
5 =<br />
p<br />
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Kg/cm 2
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cuando el descenso del manómetro sea superior, se corregirán los defectos existentes<br />
Una vez concluida satisfactoriamente la prueba de presión, se procederá a<br />
realizar la de estanqueidad. La presión de prueba se disminuirá en un 20% y se<br />
mantendrá así durante 2 horas. La pérdida en este tiempo será inferior al valor dado<br />
por la fórmula:<br />
V = K x L x D<br />
donde V es la pérdida total en la prueba (litros), L es la longitud del tramo en pruebas<br />
(m), y D es el diámetro interior de la tubería (m). K es un coeficiente cuyo valor es 0,25<br />
para tuberías de hormigón, 0,35 para tubos de fibrocemento, y 0,30 para tubos de<br />
fundición dúctil.<br />
La pérdida se define como la cantidad de agua que debe suministrarse con un<br />
bombín tarado, de manera que se mantenga la presión de prueba de estanqueidad. Si<br />
las pérdidas sobrepasan lo señalado, se deberán repasar y reparar las juntas y/o tubos<br />
defectuosos.<br />
Se repetirán las pruebas de presión y estanqueidad en todos los tramos que<br />
hubieran resultado defectuosos, hasta llegar a un resultado satisfactorio<br />
3. DOTACIONES.<br />
En el cálculo de la red de agua potable se consideran las siguientes dotaciones<br />
o consumos de agua: residencial (uso doméstico de las viviendas), dotacional (parcela<br />
de uso educativo) y, de los hidrantes contra incendios.<br />
3.1.- Consumo residencial.<br />
Para establecer el caudal necesario en un abastecimiento hay que establecer<br />
previamente una terminología básica, que incluye los términos de dotación y caudal<br />
medio. Ambos consideran todos los posibles consumos de agua, pues tienen en<br />
cuenta el rendimiento volumétrico del sistema de abastecimiento.<br />
Dotación (d): Es el cociente entre el volumen de agua inyectada al sistema,<br />
normalmente en un año, y la población servida. Suele expresarse en litros/<br />
habitante/día.<br />
Caudal medio (Qm): Volumen de agua inyectado al sistema en un período de<br />
tiempo determinado. Su cálculo a partir de la dotación, para un día, se realiza<br />
mediante:<br />
d ⋅ N<br />
Qm =<br />
86400<br />
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donde:<br />
d = dotación (l/hab/día)<br />
N = población suministrada (hab)<br />
Caudal punta (QP): es el caudal que se demanda en horas de mayor consumo,<br />
generalmente se expresa en m 3 /h.<br />
Coeficiente punta (KP): se define como la relación entre los caudales punta y<br />
medio según:<br />
Q<br />
K =<br />
P<br />
P<br />
Qm<br />
Las “Normas para la redacción de proyectos de Abastecimiento de agua y<br />
Saneamiento de Poblaciones” del M.O.P (1.976) proponen como valor de KP = 2.4 si<br />
no se dispone de datos. Este valor se ha utilizado frecuentemente con resultados<br />
generalmente adecuados para poblaciones típicas.<br />
Para la obtención del caudal medio se puede utilizar la formulación anterior con<br />
los valores de dotación para zonas residenciales en función del nivel socioeconómico<br />
que aparece en la siguiente tabla:<br />
Nivel socioeconómico Dotación<br />
(l/hab/día)<br />
Bajo <strong>10</strong>0 - 125<br />
Medio / Bajo 125 - 150<br />
Medio / Medio 150 - 175<br />
Medio / Alto 175 - 200<br />
Alto / Muy Alto 200 - 225<br />
El valor del coeficiente de punta KP se puede obtener también de la siguiente<br />
tabla, en función del número de viviendas:<br />
Número de viviendas KP<br />
< <strong>10</strong> 18.4 - 18.9<br />
11 - 20 <strong>10</strong>.2 - 18.8<br />
21 - 50 5.4 - <strong>10</strong>.6<br />
51 -<strong>10</strong>0 3.6 - 5.8<br />
<strong>10</strong>1 - 250 2.5 - 4.0<br />
251 - 500 2.2 - 2.9<br />
501 - <strong>10</strong>00 2.1 - 2.6<br />
<strong>10</strong>01 -1500 2.0 - 2.5<br />
> 1500 2<br />
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Como se observa los valores de KP disminuyen muy rápidamente al aumentar<br />
el número de viviendas hasta alcanzar un valor mínimo de 2.<br />
En todos los casos, es conveniente utilizar un coeficiente de seguridad en las<br />
dotaciones para tener en cuenta las pérdidas que se pueden producir en la red. Un<br />
valor habitual del citado coeficiente es 1,33, lo que supone un rendimiento volumétrico<br />
del sistema del 75%.<br />
A partir de la información anterior se considera:<br />
Dotación por habitante y día: d = 200 l (nivel socioeconómico alto).<br />
Media de 2,6 habitantes por vivienda.<br />
Número de viviendas en el Sector Horta Baixa: 396.<br />
CSEG (coeficiente de seguridad) = 1,33.<br />
KP (coeficiente punta) = 2,4 (puntas de consumo en unas horas al día).<br />
Q m<br />
200 ⋅ 2,<br />
6 ⋅396<br />
= 1 , 33⋅<br />
= 3,<br />
17 litros = 273,<br />
9<br />
86.<br />
400<br />
seg<br />
Q P<br />
= 2 , 4 ⋅ 3,<br />
17 = 7,<br />
61 litros<br />
seg<br />
3.2.- Consumo en el equipamiento escolar.<br />
Dotación por alumno y día: 60 l<br />
La superficie de la parcela es 5.572 m 2 y se estiman unos 625 puestos escolares.<br />
CSEG (coeficiente de seguridad) = 1,33.<br />
Horario de funcionamiento: 8 horas/día: KP = 5,0.<br />
Q m<br />
60 ⋅ 625<br />
= 1 , 33⋅<br />
= 0,<br />
43 litros = 37,<br />
5<br />
86.<br />
400<br />
seg<br />
Q P<br />
= 5 , 0 ⋅ 0,<br />
43 =<br />
2,<br />
17<br />
3.3.- Dotación necesaria para los hidrantes.<br />
litros<br />
seg<br />
Los hidrantes deben estar situados en lugares fácilmente accesibles, fuera del<br />
espacio destinado a circulación y estacionamiento de vehículos, debidamente<br />
señalizados y distribuidos de tal manera que la distancia entre ellos medida por<br />
espacios públicos no sea mayor que 200 m. El criterio que se ha seguido para diseñar<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).<br />
m<br />
3<br />
día<br />
m<br />
3<br />
día
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la red de hidrantes contra-incendios ha sido garantizar un caudal mínimo de 1.000<br />
l/min en dos hidrantes consecutivos actuando al mismo tiempo.<br />
Los criterios de ubicación anteriores obedecen a la derogada CPI-96, pero<br />
también se cumplen en este proyecto las condiciones y dotaciones de instalaciones de<br />
protección contra-incendios de la Sección SI-4 del Código Técnico de la Edificación<br />
(hidrantes exteriores), que establecen al menos 1 hidrante exterior cada <strong>10</strong>.000 m 2 de<br />
superficie construida (viviendas y dotacional escolar).<br />
La infraestructura contra-incendios prevista en el Sector Residencial Horta<br />
Baixa se compone de un total de 9 hidrantes que acometerán a la red de agua potable.<br />
Dada la importancia de los caudales necesarios en hidrantes, la red suministradora<br />
debe contar con unos diámetros mínimos para no provocar excesivas pérdidas de<br />
carga. Por ello, todos los hidrantes se instalarán en tuberías de diámetro mínimo 160<br />
mm. Para estos elementos se prevé una dotación de 16,67 l/seg e hidrante, y una<br />
presión mínima de <strong>10</strong> m.c.a. La nueva red de distribución de agua y protección contraincendios<br />
hay que dimensionarla para que funcionen simultáneamente los 2 hidrantes<br />
más alejados, es decir, para Qm = QP = 33,34 litros/seg.<br />
Los hidrantes de la red pública pueden tenerse en cuenta a efectos de<br />
cumplimiento de las dotaciones. Los hidrantes que protejan a un edificio deberán estar<br />
razonablemente repartidos por su perímetro, ser accesibles para los vehículos del<br />
servicio de extinción de incendios y, al menos, uno de ellos debe estar situado a no<br />
más de <strong>10</strong>0 m de distancia de un acceso al edificio.<br />
3.4.- Resumen de consumos estimados.<br />
Con las dotaciones calculadas en los apartados anteriores, resulta el consumo<br />
de agua potable que se refleja en la siguiente tabla resumen:<br />
Uso Qm (litros/seg) QP (litros/seg)<br />
Viviendas – Residencial 3,17 7,61<br />
Dotacional Escolar 0,43 2,17<br />
Hidrantes 33,34 33,34<br />
Si se considera la hipótesis de funcionamiento de los hidrantes en momentos<br />
valle de consumos de viviendas y dotacional, se obtienen dos resultados del valor del<br />
caudal punta (QP) total de consumo de agua potable:<br />
Caso de funcionamiento de hidrantes: 33,34 litros/seg.<br />
Sin funcionamiento de hidrantes: 9,78 litros/seg.<br />
Si la red se dimensionara para el caso de funcionamiento simultáneo de los 2<br />
hidrantes más alejados, el consumo sería de 33,34 l/seg (16,67 l/seg. por hidrante),<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
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que es superior al otro caso y, por tanto, es adecuado el diseño de la red para este<br />
valor del consumo instantáneo.<br />
Por otro lado, se obtiene a continuación el consumo medio diario, expresado a<br />
partir de los datos anteriores (no se considera el funcionamiento de hidrantes, ya que<br />
es una situación excepcional):<br />
Viviendas: 273,9 m 3 /día, que suponen 0,69 m 3 por abonado y día.<br />
Equipamiento Escolar: 37,5 m 3 /día.<br />
Por consiguiente, el consumo medio del Sector Residencial de Horta Baixa<br />
será de 311,4 m 3 /día.<br />
4. PUNTOS DE CONEXIÓN CON LA RED EXISTENTE.<br />
Para el diseño de las instalaciones correspondientes al suministro de agua<br />
potable se ha tomado el punto se suministro facilitado por la empresa explotadora de<br />
la red en el municipio de Turís (EGEVASA). En concreto, la conexión se realizará en<br />
una toma existente en la rotonda de la CV-415 (entrada del casco urbano, en el inicio<br />
de la Avenida de las Cortes Valencianas), situada muy cerca del límite Oeste del<br />
Sector Residencial Horta Baixa.<br />
La propuesta de EGEVASA, que se recoge en este Proyecto, consiste en<br />
conectar una nueva tubería de 200 mm de diámetro en el punto señalado. Esta tubería<br />
de conexión seguirá el trazado indicado en el plano: bajo la acera que discurrirá junto<br />
a la nueva carretera de acceso desde la CV-50 al casco urbano (carretera de la<br />
Fonteta del Poll). Esta tubería (200 mm de diámetro) se hará llegar hasta el extremo<br />
Norte del ámbito de actuación, junto a la futura rotonda en la CV-50 que construirá el<br />
Polígono Industrial Norte. Dicha tubería de abastecimiento garantiza una presión de 3 -<br />
4 Kg/cm 2 .<br />
A la tubería principal definida en el párrafo anterior se conectarán las tuberías<br />
que formarán las redes (malladas) de distribución de agua potable y protección contraincendios<br />
del Sector Residencial Horta Baixa. Estas redes se componen de tuberías<br />
de 160 y 90 mm de diámetro (según se indica en planos).<br />
Cabe añadir que el ámbito de la nueva urbanización es atravesado en la<br />
actualidad por una tubería de agua potable (tubería de PEAD de 200 mm), de reciente<br />
construcción, para refuerzo en el abastecimiento del Polígono Industrial existente. Esta<br />
tubería se desviará (con el mismo diámetro), según se indica en el plano, y conectará<br />
con la nueva tubería principal (200 mm) y con tuberías de las redes interiores del<br />
sector.<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 13<br />
Con esta propuesta, la situación que se genera para el abastecimiento de agua<br />
potable y red contra-incendios es la más óptima, ya que el suministro de agua se<br />
realiza desde varios puntos por lo que en caso de rotura de la tubería de entrada no<br />
afectaría a toda la urbanización.<br />
5. CÁLCULOS HIDRÁULICOS.<br />
Se abordan a continuación los cálculos hidráulicos para el diseño de la red.<br />
5.1.- Introducción.<br />
El objeto de este apartado es mostrar los fundamentos básicos para el cálculo,<br />
dimensionamiento y modelización hidráulica de las conducciones proyectadas.<br />
En los cálculos recogidos en este <strong>Anejo</strong> se modeliza el comportamiento de esta<br />
red simple. A lo largo de la conducción se colocarán los codos y elementos accesorios<br />
necesarios para ajustarse a las variaciones del terreno.<br />
El análisis de un sistema de distribución de agua consiste en, dadas las<br />
características de todas las conducciones (longitudes, diámetros y rugosidades) y de<br />
los elementos especiales (niveles iniciales de los depósitos, curvas características de<br />
los grupos de bombeo, etc.), así como los consumos que se realizan y la altura<br />
piezométrica (suma de altura de presión y cota) en (por lo menos) uno de los nudos<br />
del sistema, determinar las alturas piezométricas de los restantes nudos y los caudales<br />
que circulan por las tuberías.<br />
La laboriosidad en la simulación y análisis de sistemas de distribución de agua<br />
por métodos manuales hace que la utilización de distintos programas informáticos se<br />
convierta en una herramienta de alto valor práctico. El simulador hidráulico utilizado,<br />
EPANET, es un programa de ordenador que simplifica de manera adecuada el análisis<br />
de sistemas de distribución de agua potable. Los datos manejados en el cálculo son<br />
los siguientes:<br />
Características de todas las conducciones (longitud, diámetro y rugosidad).<br />
Pérdidas en elementos especiales expresadas en una longitud equivalente de<br />
la conducción.<br />
Consumos en los nudos.<br />
Una altura piezométrica de referencia (nudo de suministro).<br />
Las incógnitas que se tratan de despejar con la utilización de este modelo son:<br />
Caudales que circulan por las tuberías.<br />
Alturas piezométricas en los nudos.<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 14<br />
5.2. Formulación de las instalaciones hidráulicas.<br />
En el caso de instalaciones hidráulicas, se utiliza para la resolución del sistema<br />
de ecuaciones mallado o ramificado el método de los elementos finitos de forma<br />
discreta. Para la resolución de cada uno de los segmentos de la instalación se<br />
calculan las caídas de altura piezométrica, entre dos nudos conectados por un tramo,<br />
por medio de la formula de Darcy – Weisbach:<br />
El factor de fricción f es función de:<br />
h<br />
p<br />
2<br />
8LQ<br />
= f 2 5<br />
π gD<br />
El número de Reynolds (Re), que representa la relación entre las fuerzas de<br />
inercia y las fuerzas viscosas en la tubería. Cuando las fuerzas viscosas son<br />
predominantes (Re con valores bajos), el fluido discurre de forma laminar por la<br />
tubería. Cuando las fuerzas de inercia predominan sobre las viscosas (Re grande),<br />
el fluido deja de moverse de una forma ordenada (laminarmente) y pasa a régimen<br />
turbulento, cuyo estudio en forma exacta es prácticamente imposible. Cuando el<br />
régimen es laminar, la importancia de la rugosidad es menor respecto a las<br />
pérdidas debidas al propio comportamiento viscoso del fluido que en régimen<br />
turbulento. Por el contrario, en régimen turbulento, la influencia de la rugosidad se<br />
hace más patente.<br />
Rugosidad (e/D) relativa: traduce matemáticamente las imperfecciones del tubo.<br />
En el caso del agua, los valores de transición entre los regímenes laminar y<br />
turbulento para el número de Reynolds (Re), se encuentran en la franja de 2000 a<br />
4000, calculándose como:<br />
Siendo:<br />
vD<br />
Re =<br />
ν<br />
v la velocidad del fluido en la conducción (m/s).<br />
D el diámetro interior de la misma (m).<br />
ν la viscosidad cinemática del fluido (m 2 /s).<br />
Para valores de Re por debajo del límite de turbulencia, se aconseja el uso de<br />
la fórmula de Poiseuille para obtener el factor de fricción:<br />
64<br />
f f =<br />
Re<br />
siendo aconsejable para régimen turbulento la fórmula de Colebrook – White:<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 15<br />
1 ⎛<br />
⎞<br />
⎜<br />
ε 2,<br />
51<br />
= −2log<br />
+ ⎟<br />
f ⎜<br />
⎟<br />
⎝<br />
37,<br />
D Re f ⎠<br />
que debe iterarse para poder llegar a un valor de f, debido al carácter implícito de la<br />
misma. Como parámetros se supone:<br />
Viscosidad cinemática del fluido: 1.15e-6 m 2 /s<br />
Re de transición entre régimen turbulento y régimen laminar: 2500.<br />
La velocidad de la instalación deberá quedar por encima de 0,5 m/s, para evitar<br />
sedimentación, incrustaciones y estancamiento, y por debajo de 2,5 m/s, para que no<br />
se produzca erosión.<br />
Una vez realizados los cálculos, se termina de dimensionar la nueva red,<br />
formada por tuberías de PEAD, de diámetros ∅90 mm a ∅200 mm en el toda la<br />
zona de actuación.<br />
5.3. Modelización de la red.<br />
Componentes de la red<br />
EPANET interpreta una red de distribución como un conjunto de líneas<br />
conectadas entre sí por sus extremos, a los que denominaremos nudos. Las líneas<br />
pueden ser de varios tipos:<br />
• Tuberías<br />
• Bombas<br />
• Válvulas<br />
Además, puesto que los nudos constituyen el punto de unión de varias<br />
tuberías, éstos pueden ser:<br />
• Puntos de consumo de agua (nudos de demanda)<br />
• Puntos de entrada del agua (nudos de suministro)<br />
• La localización de depósitos o embalses (nudos de almacenamiento)<br />
Tuberías<br />
Las tuberías transportan agua de un punto a otro. La dirección del flujo es del<br />
extremo de mayor altura piezométrica (energía de presión más energía potencial por<br />
unidad de peso) al extremo de menor altura. Las pérdidas de carga por fricción<br />
asociadas con el caudal de paso pueden expresarse de modo general por:<br />
(1) ∆HL = K Q 2<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 16<br />
Donde ∆HL es la pérdida de carga, Q el caudal y K es un coeficiente de<br />
resistencia. EPANET hace uso de la fórmula de Darcy - Weisbach (en este caso). Hay<br />
que ser conscientes que los coeficientes de rugosidad de las tuberías pueden cambiar<br />
considerablemente con el tiempo. Para nuestro caso, se ha considerado para las<br />
tuberías de fundición un coeficiente de rugosidad absoluta k = 0,03.<br />
Pérdidas menores<br />
Las pérdidas menores (también denominadas pérdidas locales) pueden<br />
interpretarse como debidas al incremento de la turbulencia que se produce en los<br />
cambios de dirección, uniones, contadores y válvulas. La importancia de estas<br />
pérdidas depende del trazado de la red y del grado de precisión requerido. EPANET<br />
permite que cada tubería y válvula posea un coeficiente de pérdidas menores<br />
asociado.<br />
Nudos<br />
Todos los nudos poseen una cota relativa, la cual debe tenerse encuentra para<br />
el cálculo de las alturas piezométricas. Cualquier consumo de agua o suministro en los<br />
nudos que no permiten el almacenamiento del agua, debe ser conocido a lo largo del<br />
período de simulación del comportamiento de la red. Los nudos de almacenamiento<br />
(depósitos y embalses) constituyen un tipo especial de nudos en los que existe una<br />
superficie libre, y cuya altura piezométrica es simplemente la elevación del nivel del<br />
agua sobre el nivel de referencia.<br />
En este caso particular se ha tomado la hipótesis siguiente: nivel de agua<br />
constante en el depósito (punto de suministro) simulando un caudal suficiente para<br />
abastecer las necesidades del área y una altura de 35 m.c.a, correspondiente a la<br />
presión de 3,5 Kg/cm 2 , existente en la conducción de toma.<br />
Para el cálculo de las demandas de caudal en los nodos se ha establecido una<br />
simplificación en la que se establece, para cada tramo considerado, una demanda<br />
correspondiente al conjunto de parcelas que van a realizar la acometida en el mismo.<br />
Esta demanda se considera, a efectos de cálculo, que se realiza en el nudo de la red<br />
correspondiente.<br />
Resolución del sistema de ecuaciones.<br />
El modelo hidráulico utilizado por EPANET consiste en un simulador en período<br />
extendido que resuelve el siguiente sistema de ecuaciones para cada nudo de<br />
conexión o almacenamiento (depósito o embalse) del sistema:<br />
(1)<br />
∂<br />
y s<br />
=<br />
∂t<br />
Q<br />
A<br />
s<br />
s<br />
(2) Q s = ∑Qis − ∑Qsj<br />
(3)<br />
i<br />
j<br />
H = E + y<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).<br />
s<br />
s<br />
s
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 17<br />
Junto con las siguientes ecuaciones para cada línea i, j (entre los nudos i y j) y<br />
cada nudo K:<br />
(4) H i − H j = f ( Qij<br />
) (5) ∑Q ik − ∑Qkj<br />
− Qk<br />
= 0<br />
Donde las variables a determinar son:<br />
Ys = altura de lámina de agua en el nudo s.<br />
Qs = caudal entrante en el nudo de almacenamiento.<br />
Qij = caudal de la línea que conecta los nudos i y j.<br />
Hi = altura piezométrica en el nudo i (suma de la cota más la altura de presión).<br />
Mientras que se consideran como datos conocidos:<br />
As = Sección transversal del nudo de almacenamiento s<br />
Es = Cota del nudo s, (cota de solera si es un depósito)<br />
Qk = Caudal consumido (+) o suministrado (-) en el nudo k.<br />
f (*) = Relación funcional entre la pérdida de carga y el caudal en la línea.<br />
La ecuación (1) expresa el balance de volúmenes en los nudos de conexión<br />
con la red existente (almacenamiento), mientras que las ecuaciones (2) y (5) expresan<br />
lo propio para los nudos de conexión de las tuberías. La ecuación (4) representa la<br />
pérdida o ganancia de energía por el paso de caudal por la línea. Dados los niveles<br />
iniciales y, en los nudos de almacenamiento, las ecuaciones (4) y (5) son resueltas<br />
simultáneamente en los caudales Qij y las alturas Hi utilizando la ecuación (3) como<br />
condición de contorno. Esta fase de cálculo es conocida como “equilibrado hidráulico<br />
de la red”, y es llevada a cabo utilizando una técnica iterativa para resolver el sistema<br />
de ecuaciones no lineales que aparece.<br />
El método utilizado por EPANET para resolver el sistema de ecuaciones se<br />
conoce como “algoritmo del gradiente” y posee varias características interesantes.<br />
Primeramente, el sistema lineal de ecuaciones a resolver en cada iteración del<br />
algoritmo es vacío, simétrico y definido-positivo. Ello permite utilizar técnicas de<br />
matrices vacías muy eficientes para su resolución. En segundo lugar el método<br />
permite asegurar la continuidad en todos los nudos tras la primera iteración. En tercer<br />
lugar, permite considerar las bombas y válvulas sin perturbar la estructura de la matriz<br />
de ecuaciones cuando se modifica el estado de estos componentes.<br />
Una vez obtenida la solución de las ecuaciones de la red, el caudal entrante (o<br />
saliente) de cada nudo de almacenamiento Qs, se determina mediante la ecuación (2)<br />
y a continuación es introducido en la ecuación (1) para determinar el nuevo nivel<br />
después de un intervalo de tiempo dt. Este proceso es repetido para los intervalos<br />
sucesivos hasta completar el período de simulación.<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).<br />
i<br />
j
Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 18<br />
El análisis planteado para la red del Sector Residencial Horta Baixa es un caso<br />
particular del modelo de simulación hidráulico descrito, en el que se ha planteado una<br />
red en régimen estacionario.<br />
5.4.- Resultados.<br />
Los cálculos que a continuación se recogen se dividen en dos partes:<br />
DATOS DE ENTRADA<br />
En este apartado se engloban los datos de longitudes, diámetros y caudales<br />
máximos demandados, todo estructurado a partir de un plano esquemático de la red<br />
que contempla las conducciones, nudos y puntos de toma establecidos para el cálculo,<br />
a fin de poder identificar los datos de los listados y los resultados de los apartados<br />
posteriores.<br />
Para el cálculo de las demandas en los nodos se ha establecido una<br />
simplificación, en la que se establece, para cada tramo considerado, una demanda<br />
correspondiente al conjunto de parcelas que van a realizar la acometida en el mismo.<br />
Esta demanda se considera, a efectos de cálculo, que se realiza en el nudo de la red<br />
correspondiente.<br />
Se introducen los datos de consumos estimados en el apartado 3 de este<br />
documento. Para la resolución de la red se adoptan las siguientes hipótesis de partida:<br />
Se ha optado por traducir las pérdidas localizadas a longitud equivalente, es<br />
decir, la longitud de tubería que proporcionaría una pérdida de carga igual a<br />
dichas pérdidas localizadas, por lo que el coeficiente de pérdidas localizadas<br />
asociadas se ha considerado cero.<br />
Expresión de Darcy – Weisbach para hallar las pérdidas de carga por fricción<br />
entre dos puntos.<br />
Viscosidad cinemática del fluido: 1.15 e-6 m 2 /s<br />
Rugosidad absoluta de las tuberías de PE : 0.0025 mm.<br />
Nivel de agua constante en el punto de toma, simulado en el modelo mediante<br />
un embalse, con una altura piezométrica de 35 m.c.a.<br />
Análisis de la red en régimen estacionario.<br />
SALIDA DE RESULTADOS<br />
Como resultados en los nudos, se obtienen la demanda y presión, mientras<br />
que, como resultados en las líneas, se obtiene el caudal, velocidad y la pérdida<br />
unitaria.<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
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Urbanizadora MIRATUR SL Pág. 19<br />
Valores negativos en caudal o velocidad indican que el sentido de circulación<br />
es de nudo final a nudo de inicio.<br />
Se han obtenido los resultados para cada una de las hipótesis:<br />
Caso 1: Sin incendio.<br />
Según la normativa urbanística del Sector Residencial Horta Baixa, en la que<br />
está permitida la construcción de Planta Baja + 2 Alturas (<strong>10</strong> m), sería necesaria un<br />
presión mínima de 25 m.c.a (<strong>10</strong> m.c.a + 15 m.c.a.) para poder hacer llegar el agua<br />
hasta el último piso sin necesidad de bomba. La presión de proyecto definida es de 35<br />
m.c.a, así pues, se toma este valor como el de diseño, para quedar del lado de la<br />
seguridad.<br />
En lo que se refiere a la velocidad, se recomiendan valores de velocidad<br />
comprendidos entre 0,5 y 2,5 m/seg. Valores de velocidad superiores a 2,5 m/seg no<br />
son admisibles porque pueden dar elevadas pérdidas de carga. Sin embargo valores<br />
inferiores al mínimo se admiten, teniendo en cuenta que las tuberías van a necesitar<br />
mayor mantenimiento debido a que pueden darse problemas por sedimentación y que<br />
el reparto de cloro no va ser tan efectivo. Sin embargo, al tratarse de una red mallada,<br />
la circulación del agua está garantizada por toda la red y por tanto, también el reparto<br />
de cloro.<br />
Caso 2: Con incendio.<br />
Se comprueba la red en el caso que se produzca incendio en los dos puntos<br />
más desfavorables de la red, es decir, en los nudos que separados un máximo de 200<br />
m (distancia máxima entre hidrantes de incendio), la presión es mínima.<br />
El caudal a extraer de la red será el mismo que en el caso 1 más 16,66 l/seg a<br />
añadir a los 2 nudos de presiones La NBE-CPI – 96 recomendaba una presión mínima<br />
de <strong>10</strong> m.c.a. para alimentar correctamente a las bombas sobrepesoras de los equipos<br />
de extinción de incendios.<br />
De la salida de resultados del programa de cálculo, se observa que existen<br />
algunos tramos en los que no se cumple el criterio de velocidad mínima debido al poco<br />
caudal circulante por la red. Aún así, no se colocan tuberías de diámetros menores<br />
para aumentar la velocidad porque se considera un tamaño mínimo de conducción a<br />
colocar en la red de 90 mm.<br />
<strong>Anejo</strong> nº <strong>10</strong>. Red de agua potable e hidrantes contra incendio.<br />
Proyecto de Urbanización del Sector Residencial Horta Baixa en Turís (Valencia).