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

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

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

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

(28)

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

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

Qia = K·N·Qiv

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

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

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

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

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

(29)

Donde

Kv = Coeficiente de
simultaneidad.

X = Número de aparatos
instalados.

a = Factor corrector que depende del uso
del edificio.

Qc = Caudal máximo previsible
(l/s).

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

Siendo por otra parte::

a = 0: fórmula NIA

a = 1; Edificios de oficinas

a = 2; Viviendas

a = 3; Hoteles, hospitales

a = 4; Escuelas, universidades, cuarteles

Otra expresión utilizada es:

(30)

En el que

Qc es el caudal de cálculo o caudal
simultaneo

Qt = Caudal total instalado

N = número de consumos

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

¦ Normas Tecnológicas del Ministerio de
vivienda español

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

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

¦ Código Técnico de
La Edificación (CTE)

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

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

¦ Norma Española UNE
149201:2008

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

-Viviendas

-Hoteles

-Oficinas

-Centros comerciales

-Hospitales

-Escuelas

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

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

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

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

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

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

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

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

BIBLIOGRAFIA:

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

– Uniform Building Code (UBC)

– Uniform Plumbing Code (UPC)

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

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

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

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

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

– "Instalaciones sanitarias" por Pedro
Mª Rubio Requena"

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

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

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

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

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

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

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

Autor:

Francisco Javier Pancorbo y
Floristán

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