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MEMORIA DE CÁLCULO.
RED GENERAL DE DISTRIBUCIÓN
DE AGUA POTABLE.
BODEGA INDUSTRIAL.
CALLE OTUMBA MZ 36, LT 794, COL. LA LOMA TLALNEMEX,
TLALNEPANTLA DE BAZ, ESTADO DE MÉXICO.
JULIO 2022.
DESCRIPCIÓN.
Esta memoria de cálculo se refiere al proyecto de instalación hidráulica
para alimentar de agua a todos los muebles sanitarios del proyecto
denominado BODEGA INDUSTRIAL, ubicado en CALLE OTUMBA MZ 36, LT 794,
COL. LA LOMA TLALNEMEX, TLALNEPANTLA DE BAZ, ESTADO DE MÉXICO.
La toma alimentará una cisterna de 14.00 m3 de capacidad la cual se
llevará el agua a los muebles sanitarios por medio de un equipo
hidroneumático.
Para este proyecto de instalación hidráulica se tomó en consideración el
Plan Municipal de Desarrollo Urbano de Tlalnepantla de Baz, el Manual de
Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento. “Datos básicos para
Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado” de la Comisión Nacional del
Agua, y demás normas aplicables en la materia.
1. CROQUIS DE UBICACIÓN, MEDIDAS Y COLINDANCIAS.
2. GENERALES
2.1. POBLACIÓN DE PROYECTO.
La población de proyecto es la cantidad de personas que se espera tener
en una localidad al final del período de diseño del sistema de agua potable
y alcantarillado.
En este caso en particular, tratándose de un proyecto correspondiente a
un BODEGA, con un uso de suelo INDUSTRIAL, de acuerdo con la definición
del Plan Municipal de Desarrollo de Urbano de Tlalnepantla de Baz, las
necesidades de agua potable demandadas por empleados o
trabajadores se considerarán por separado a razón de 100 l/trabajador/día,
en donde se requieran baños con regadera, y 30 l en caso de no requerir
baños con regadera.
3. PROYECTOS DE AGUA POTABLE
3.1. CONSUMO
El consumo es la parte del suministro de agua potable que generalmente
utilizan los usuarios, sin considerar las pérdidas en el sistema. Se expresa en
unidades de m3/día o l/día, o bien cuando se trata de consumo per cápita
se utiliza I/hab/día.
El consumo de agua se determina de acuerdo con el tipo de usuarios, se
divide según su uso en: doméstico y no-doméstico; el consumo doméstico,
se subdivide según la clase socioeconómica de la población en residencial,
medio y popular (tabla 2.1). El consumo no doméstico incluye el comercial,
el industrial y de servicios públicos; a su vez, el consumo industrial se clasifica
en industrial de servicio e industrial de producción (fábricas), esta
clasificación se resume en el siguiente diagrama:
Domestico
Residencial
Medio
Popular
Consumo
No Domestico
Comercial
Industrial
De servicios
De producción
Servicios
Públicos
3.1.1. Consumo no-doméstico.
Consumo industrial
Este consumo lo constituye el agua de uso para empresas, fábricas y
hoteles; se determina en función del tipo de industria.
Considerando el tipo de actividad Industrial, el consumo se divide en dos
tipos: a) Industrial de servicios y, b) Industrial de producción. En el primero se
consideran los hoteles y el consumo personal de los empleados, con
consumos que varían de acuerdo con los datos de las tablas 5.6 a 5.8 y los
segundos, de acuerdo con el tipo de industria que se trate (en la tabla 5.7a
se dan algunos valores).
Es común encontrar industrias en las que, el suministro de agua se
complementa con fuentes auxiliares, con lo que se logra disminuir el
consumo de agua municipal.
En estos casos será necesario, determinar la cantidad de agua de la red
municipal que se destinará, para tal fin, y cuánta será proporcionada por
dichas fuentes, para que en el gasto de diseño se considere, sólo el volumen
que abastecerá la red.
3.2. DEMANDA
3.2.1. Demanda actual
La demanda actual es la suma de los consumos para cada tipo de usuario
más las
pérdidas físicas.
Los consumos por tipo de usuarios se obtienen:
Consumo doméstico. - Multiplicando el consumo, per cápita de cada
sector socioeconómico por la población correspondiente.
Consumo comercial. - Producto del consumo de cada local por el total de
locales, de los comercios existentes en el sistema.
Consumo industrial de servicios. - Se obtiene de multiplicar los consumos de
cada trabajador por el total de trabajadores de cada una de las industrias
de la localidad.
En el caso de hoteles, será el consumo de cada cuarto, por el número total
de cuartos.
Consumo industrial de producción. - Se obtiene en forma particular de cada
industria de acuerdo con sus necesidades, o bien multiplicando el consumo
por unidad de producción por su volumen de producción de cada fábrica.
Consumos públicos. - Producto del consumo, en hospitales y escuelas, de
cada paciente o estudiante por el total de enfermos o alumnos,
respectivamente; también, habrá que considerar el consumo de parques y
servicios contra incendio, cuando sea el caso.
Pérdidas de agua. - Volumen que se pierde en el sistema de distribución,
obtenido como se indica en el inciso 2.2.2.
La demanda es función de factores como: clase socioeconómica,
porcentaje de población de cada estrato socioeconómico, tamaño de la
población, clima, existencia de alcantarillado sanitario, tipo de
abastecimiento, calidad del agua y costo del agua.
Clase socioeconómica: la demanda crece conforme se incrementa el nivel
económico de la población, debido a que cambian los hábitos de uso del
agua.
Porcentaje de cada clase socioeconómica: En general a mayor proporción
de niveles residenciales la demanda se incrementa.
Tamaño de la población: la demanda aumenta a medida que la población
de una ciudad o región se incrementa, debido a que crecen sus
requerimientos de agua para uso público e industrial.
Características de la población: el consumo per cápita dependerá de la
actividad principal y costumbres de la población.
Clima: la demanda de agua aumenta en poblaciones donde la
temperatura es más elevada que en las zonas templadas.
Existencia de alcantarillado: Cuando la comunidad cuenta con sistemas de
saneamiento que utilizan, alcantarillado para la disposición de sus
desechos, se
incrementa la demanda de agua potable.
Tipo de abastecimiento: la demanda en poblaciones que cuentan con un
sistema formal de abastecimiento es mayor que en aquellas que cuentan
con un sistema más rudimentario.
Calidad del agua: la demanda de agua es mayor cuando su calidad es
buena ya que se diversifican sus usos.
Precio del agua: al aumentar el precio del agua, disminuye la demanda.
3.2.2. Pérdidas físicas.
Las pérdidas físicas se refieren al agua que se escapa por fugas en líneas
de conducción, tanques, red de distribución, y tomas domiciliarias.
En estudios de campo (ref. 6), se ha definido que estas pérdidas se
determinan a partir de muestreos de inspección y aforo (fugas en tomas
domiciliarias); de medición en sectores controlados, llamados distritos
hidrométricos (fugas en tuberías principales y secundarías y pérdidas en
tomas clandestinas); y de verificación de un grupo de micromedidores
domiciliarios (pérdidas por mala medición).
El volumen diario de pérdidas físicas, Vp, que se considera para el cálculo
de las demandas y dotaciones será el obtenido con la ecuación 2.1.
Vp= Vfr + Vft
donde:
Vp = Volumen de pérdidas, en m3
Vfr = Volumen de fugas en red, en m3
Vft = Volumen de fugas en tomas domiciliarias, en m3.
Las pérdidas de agua dependen de factores tales como: la presión de
trabajo, la calidad de la tubería y los accesorios, el proceso constructivo, el
tipo de material, la antigüedad de los elementos del sistema y el
mantenimiento preventivo y correctivo
que se les practique a los elementos del sistema.
Las consideraciones que sirven para orientar al proyectista, en la
evaluación de los porcentajes de las pérdidas, son las siguientes:
Si se dispone de presupuesto y tiempo, establecer el valor de las pérdidas
con base en un estudio de Evaluación de Fugas.
Considerar un valor promedio del volumen diario de pérdidas, obtenido de
acuerdo con una o varias localidades similares en cuanto a nivel
socioeconómico, tamaño de población, ocurrencia de las fugas, etc., que
ya dispongan de un estudio similar al del párrafo anterior.
En caso de no disponer de información, se puede considerar un valor
comprendido entre el 40 % y el 60 % del volumen suministrado, que es el
resultado del estudio de campo de 21 ciudades de la República Mexicana
(Ref. 6)
De acuerdo con experiencias nacionales e internacionales, se estima que
en localidades donde se tenga implementado un programa de detección
y control de fugas, se puede aspirar a reducir el porcentaje de fugas entre
el 1 % y el 2 % anualmente; razón por la que se puede esperar que en el
mediano plazo (5 a 10 años) las fugas sean del orden de 30%.
En ciudades que desarrollan un programa de detección y control de fugas
de manera eficaz y eficiente, las pérdidas pueden disminuirse en un 20 % (5
a 10 años), hasta reducirse a un nivel del 20%, que es el resultado obtenido
en algunas ciudades europeas y nacionales.
En ciudades de países muy desarrollados como es el caso de algunas de
Estados Unidos y Canadá se ha logrado obtener hasta porcentajes de
pérdidas del 15 % y aún menores.
3.2.3. Predicción de la demanda.
Para efectos de diseño es importante determinar la demanda futura. Esta
demanda se calcula con base en los consumos de las diferentes clases
socioeconómicas, la actividad comercial, industrial, la demanda actual, el
pronóstico de crecimiento de la población y su actividad económica.
Para la predicción de la demanda se debe considerar lo siguiente:
La proyección del volumen doméstico total se realiza multiplicando los
valores de las proyecciones de población de cada clase socioeconómica,
por sus correspondientes consumos per cápita para cada año, dentro del
horizonte de proyecto.
Cuando las demandas comercial, industrial y turística sean poco
significativas con
relación a la demanda doméstica, y no existan proyectos de desarrollo
para estos sectores, las primeras quedan incluidas en la demanda
doméstica.
Cuando las demandas de los sectores comercial, industrial y turístico sean
importantes, deberán considerarse las tendencias de crecimiento histórico
con los censos económicos o con proyectos de desarrollo, del sector
público o de la iniciativa privada, y se aplicarán los consumos de cada
sector a las proyecciones correspondientes.
Por lo que se refiere a las pérdidas físicas de agua, su valor se estima a partir
de su comportamiento histórico tomando en cuenta los proyectos de
mantenimiento y rehabilitación probables, así como el establecimiento de
un programa de control de
fugas.
La dotación es la cantidad de agua asignada a cada habitante,
considerando todos
los consumos de los servicios y las pérdidas físicas en el sistema, en un día
medio
anual; sus unidades están dadas en l/hab/día.
La dotación media de la localidad se obtiene a partir de un estudio de
demandas (secciones 2.4.2 y 2.4.3 de la segunda parte), dividiendo el
consumo total, que incluye servicio doméstico, comercial, industrial y de
servicios públicos, y las pérdidas físicas de agua, entre el número de
habitantes de la localidad. Cabe hacer
la aclaración que, para el diseño de los elementos de un sistema de agua
potable, se calculará la dotación particular que le corresponde a cada
zona (habitacional:
residencial, media o popular; comercial o industrial).
Para determinar la demanda de agua potable de una ciudad deben
considerarse
factores como: tamaño de la ciudad, distribución de la población por
estrato socioeconómico, clima y sus variaciones en el año, existencia de
alcantarillado, y otros. Una especial importancia en esta determinación
reviste el concepto de elasticidad de la demanda que expresa la reacción
de los usuarios cuando cambia
algún parámetro de influencia (como precio unitario del producto, ingreso
familiar, clima, etc.). La elasticidad de la demanda es un parámetro
esencial en el estudio de evaluación socioeconómica, que ahora es
necesario para justificar la necesidad de
cualquier proyecto de agua potable.
La Comisión Nacional del Agua ha editado la Norma Técnica NT-009-CNA-
2001
“Cálculo de la Demanda de Agua Potable” que explica los procedimientos
a seguir
para este fin, así como documentos para la evaluación socioeconómica
de
proyectos.
Los servicios mínimos de infraestructura requeridos por la población bajo
condiciones de normalidad se indican en la siguiente tabla:
TABLA 1: CONSUMO DE SERVICIO PARA PERSONAL EN LAS INDUSTRIAS.
TIPO DE INSTALACIÓN
Industrias donde se manipulen
materiales y sustancias que
ocasionen manifiesto desaseo.
Otras industrias
Nota: El consumo para el proceso se obtiene para cada caso particular.
TABLA 2: CONSUMO PARA PRODUCCIÓN DE ALGUNOS TIPOS DE INDUSTRIA.
INDUSTRIA
Azucarera
Química (c)
Papel y celulosa (d)
Bebidas (e)
Textil
Siderúrgica
Alimentos (f)
Notas:
a) Variable de acuerdo con el producto.
b) Se indican sólo los índices de celulosa.
c) Se tomó como representativa la cerveza.
d) Se tomó como representativos los alimentos lácteos.
DATOS DE PROYECTO.
• VOLUMEN TOTAL DE AGUA ALMACENADA EN LA CISTERNA.
Superficie de Construcción
350.20 m2
Consumo de servicio para personal en las
industrias (100l/trabajador/jornada) (2
jornadas 10 trabajadores)
2,000.00 lts /día
Consumo para producción de algunos tipos
de industria (Rango de consumo 5.00m³/día)
5,000.00 lts /día
Dotación Total Diaria.
7,0000 lts /día
Almacenamiento total (2 veces la Dotación
diaria)
14,000.00 lts.
Consumo medio diario (Dotación Total diaria
/Segundos de un día
0.08102 lts/seg.
Consumo máximo diario (Consumo diario x
1.40)
0.1134 lts/seg.
Consumo máximo horario (Consumo diario x
1.55)
0.1757 lts/seg.
Coeficiente de variación diaria = 1.40
Coeficiente de variación horaria = 1.55
Por lo tanto, se proyecta una cisterna con una capacidad de 14.00 m3.
Largo
2.50 m
Ancho
2.50 m
Profundidad
2.60 m
Tirante Útil
2.30 m
• CÁLCULO DEL GASTO TOTAL.
Se entenderá por unidad de consumo el gasto o volumen de agua por
minuto que requiere un mueble en su uso intermitente normal, y que
equivale aproximadamente a 5 m3/día de acuerdo con la TABLA DE
CONSUMOS PARA PRODUCCIÓN DE ALGUNOS TIPOS DE INDUSTRIA, se
determinó que el proyecto pertenece a la INDUSTRIA SIDERURGICA, el cual
tiene un rango de consumo de 5 a 9 m3/día, utilizados para el proceso de
elaboración. Para los distintos muebles se considerarán las unidades de
consumo (UM) siguientes:
EQUIPO
UNIDAD MUEBLE
NUMERO
TOTAL
W.C.
1
3
3
LAVABO
1
3
3
MINGITORIO
1
1
1
REGADERA
1
1
1
TOTAL
8 U.M.
Para un total de 8 U.M.
Donde 8 UM indica unidades muebles del método del Doctor Hunter.
GASTOS PROBABLES DE ACUERDO EN FUNCIÓN
DEL NÚMERO DE UNIDADES MUEBLES HUNTER
8 U.M.
0.49 lts/seg.
• DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE LA TOMA DOMICILIARIA.
El gasto de la toma domiciliaria es:





La toma domiciliaria será de PVC desde la toma general hasta las
cisternas, el material de la acometida de la red municipal al cuadro
medidor será la que indique el municipio.
Se considera una carga disponible en la red municipal de 10 m.c.a. (1
kg/cm²).
• CALCULO DE LA TOMA DOMICILIARIA (HUNTER).
Q= Consumo Máximo Diario = 0.081 lts/seg.
Q= 0.081 lts/seg
1000 lts=1m³
0.081 lts/1000lts = 0.000127m³
Q=0.000081 m³
V= 1 m/seg.
Consumo máximo Diario Qmd= Q x (CVd)
Consumo máximo Horario Qmh= Qmd x (CVh)
Qmd=0.081 lts/seg. X 1.40= 0.1134 lts/seg. = 0.000113 m³/seg.
Qmh=0.1134 lts/seg X 1.55= 0.17577 lts/seg. = 0.000176 m³/seg.
FORMULA:





Si A=

entonces
=

Por lo que para determinar el diámetro resulta:




0.010155 m
10.155 mm
Por lo tanto el diámetro comercial solicitado será de 12 mm o ½ pulgadas.
• CAPACIDAD DE MOTOBOMBA.
Para calcular la capacidad de la motobomba vamos a considerar la
carga dinámica total en metros y el gasto de la trayectoria más
desfavorable.
CDT = succión + descarga + perdidas por fricción.
CDT = 2.10+ 100 + 3.29
CDT = 105.39 m
Para determinar el motor de la bomba se considera el 100% del gasto total
1.11 por lo que tenemos:
HP = 1.53 l.p.s. x 116.98 m = 3.92
0.76 x 60
La potencia que resulto del cálculo es de 3.92 por lo que se dejara de
4 HP, ya que con este equipo se tendrá la seguridad de que se pueda
vencer la carga.
• PRUEBAS A LAS TUBERÍAS.
Todas las tuberías de la instalación hidráulica deberán ser probadas con
agua limpia a una presión de 7.03 kg/cm2 (100 p.s.i.). La duración de la
prueba será de 24 hrs.; no debiendo de haber fuga alguna.
• ESPECIFICACIONES DE MATERIALES.
• Tubos y conexiones producidos con Polipropileno Copolímero
Random (PP-R).
• Las piezas son unidas por termofusión, proceso que las convierte
en una sola pieza (unión molecular).
• Soporte a temperaturas extremas de agua (-5°, 90° C).
• Alta resistencia a la presión del agua (24 kg / cm2 a temperatura
ambiente 20º C).
• Capa protectora externa UV que proporciona protección al tubo
contra los rayos ultravioletas.
• Capa interna antibacterial AB que inhibe la reproducción de
bacterias.
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