Instalaciones eficientes de suministro de agua y saneamiento en edificios. ENAC0108
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| Instalaciones eficientes de suministro de agua y saneamiento en edificios. ENAC0108 Andalucía López de Ponce |
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Instalaciones eficientes de suministro de agua y saneamiento en edificios. ENAC0108
Autor: Andalucía López de Ponce
1ª Edición
© IC Editorial, 2014
Editado por: IC Editorial
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ISBN: 978-84-16271-71-9
Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L.
Presentación del manual
El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.
El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.
Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.
Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.
El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0572: Instalaciones eficientes de suministro de agua y saneamiento en edificios,
perteneciente al Módulo Formativo MF1196_3: Eficiencia en el uso del agua en edificios,
asociado a la unidad de competencia UC1196_3: Gestionar el uso eficiente del agua en edificación,
del Certificado de Profesionalidad Eficiencia energética de edificios.
Índice
Portada
Presentación del manual
Título
copyright
Índice
Capítulo 1 Instalaciones de suministro de agua
1. Introducción
2. Definiciones y clasificación de las instalaciones
3. Partes y elementos constituyentes
4. Análisis funcional
5. Sistemas de control y regulación de la presión
6. Sistemas y equipos de tratamiento de agua
7. Instalaciones de Agua Caliente Sanitaria (ACS)
8. Protección contra retornos
9. Análisis de la demanda de suministro de agua
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 2 Instalaciones de saneamiento
1. Introducción
2. Definiciones y clasificación de las instalaciones
3. Partes y elementos constituyentes
4. Sistema de ventilación de las instalaciones de saneamiento
5. Elementos especiales
6. Cálculo de instalaciones de saneamiento y evacuación
7. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 3 Eficiencia energética de las instalaciones de suministro de agua y saneamiento
1. Introducción
2. Análisis de la eficiencia energética de aparatos receptores
3. Sistemas de regulación y control
4. Aprovechamiento de las aguas pluviales
5. Parámetros en las instalaciones de suministro de agua y saneamiento
6. Pruebas y comprobaciones
7. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Bibliografía
Capítulo 1
Instalaciones de suministro de agua
1. Introducción
El agua es el soporte vital para los seres humanos, y con ella se puede conseguir el desarrollo de las sociedades urbanas y agrícolas.
El suministro de agua a los edificios y las viviendas se realiza a través de redes que tienen su origen en captaciones de agua que se encuentran en la naturaleza. Para asegurar que el agua se sirve en condiciones perfectas para la salud se debe tratar en plantas especializadas, desde donde se canaliza hacia los puntos de consumo.
La acometida es el punto inicial a partir del cual el agua se reparte a todos los locales húmedos, denominación que se atribuye a las estancias de las viviendas donde se consume. Mediante ascendentes y depósitos de almacenamiento, el agua llega a los aparatos sanitarios y de consumo, controlando que la presión sea adecuada con la utilización de bombas y reductores.
Para asegurar que no se producen contaminaciones, toda instalación de suministro de agua está dotada de válvulas que evitan el cambio de sentido en la circulación.
El agua caliente que se consume en las viviendas se puede generar a partir de la red de agua fría o con equipos centralizados que elevan la temperatura y la distribuyen en circuito cerrado hasta los diferentes aparatos.
La demanda de agua en las poblaciones va en aumento, pero las campañas de utilización eficiente, en épocas de sequía, han conseguido que se tome conciencia sobre la importancia del ahorro.
2. Definiciones y clasificación de las instalaciones
La captación en acuíferos subterráneos, los lagos naturales y las obras realizadas para embalsar el agua son los orígenes de las instalaciones de suministro de agua potable a las poblaciones y las industrias, así como a lugares aislados, propios de las explotaciones agropecuarias.
2.1. Tipos de instalaciones
En los edificios de viviendas y viviendas unifamiliares, el agua cumple un papel muy importante para el desarrollo de la vida, tanto en la ingesta como en el aseo. Además, el agua se puede utilizar para conseguir confort en las viviendas, proporcionando una calefacción y una refrigeración adecuadas en los diferentes períodos estacionales.
La instalación particular de consumo de agua potable fría en los edificios se realiza mediante toma de la red general de distribución, repartiéndola por todas las viviendas y sus locales húmedos hasta los aparatos sanitarios (aseo personal) y los aparatos de consumo (máquinas de lavar) que se utilizan hoy en día.
La red de Agua Caliente Sanitaria (ACS) se podrá iniciar en una caldera centralizada o en una caldera individual en cada vivienda.
Actividades
1. Escribir un listado de los aparatos sanitarios y de consumo que se encuentran en su domicilio.
Otra red es la de calefacción, que se encarga de proporcionar calor por radiación a las estancias de la vivienda repartiendo por tuberías empotradas o al aire el agua previamente calentada. Existen muchas instalaciones de calefacción que utilizan aceite como fluido caloportador.
Por tanto, los tres tipos de instalaciones de agua que se pueden presentar en una vivienda son:
1 1. Agua fría.
2 2. Agua Caliente Sanitaria (ACS).
3 3. Calefacción.
2.2. Abastecimiento de agua
Desde el punto inicial de suministro de agua (acuífero, lago o embalse) se realiza la canalización cubierta o descubierta hacia los puntos de consumo en las poblaciones.
Un paso previo fundamental es la depuración y la adecuación del agua captada, para que el consumo se realice sin que ocasione problemas de salud en las personas.
Desde la estación depuradora se canaliza el agua potable hacia la red urbana y desde esta se realiza la toma de agua en los edificios, las industrias, las viviendas y otras instalaciones comunes. Existen unos depósitos reguladores que se encargan de proporcionar agua en las épocas en las que el volumen de la captación se encuentra a bajo nivel.
Pueden existir en cada instalación particular unos depósitos de almacenamiento que garantizan temporalmente el caudal (Q) y la presión (P) cuando la red de distribución general no puede. Se instalan en la parte superior del edificio y su distribución se realiza mediante columnas descendentes (por gravedad). Son silenciosos y aseguran el caudal y la presión constante de manera continua.
Para el cálculo en la distribución del agua a las poblaciones se utiliza la ecuación de Bernoulli, de carácter físico-teórico. En ella intervienen la velocidad (v) y la densidad (ρ) del fluido, la presión (P) a la que este se encuentra, junto con la aceleración (g) de la gravedad y la diferencia de altura (z) entre los dos puntos considerados:
(v2ρ / 2 g) + P + ρgz = constante
Actividades
2. Buscar imágenes sobre la ecuación de Bernoulli y su aplicación en el vaciado de depósitos.
La distribución de agua a los núcleos de población se rige por dos criterios de diseño distintos: uno antiguo realizado con la llamada red ramificada y otro más moderno denominado red mallada.
En el primer caso, el agua se reparte mediante ramas hacia los edificios, no existiendo retorno de agua a los depósitos reguladores. Este diseño tiene el inconveniente de que, cuando se realiza un corte en una línea de distribución, todos los siguientes en el sentido de circulación del agua quedan sin suministro. La ventaja es que el cálculo del tamaño de las tuberías es mucho más sencillo al solo depender del número de consumidores en cada línea.
En el segundo caso, la red mallada permite la distribución de agua a las poblaciones de manera más coherente, utilizando circuitos cerrados que permiten el abastecimiento desde al menos dos puntos, evitando el corte temporal en el suministro, ya que se puede realizar otra toma desde el anillo que rodea el edificio.
La ventaja para el consumidor es desventaja para el diseñador, ya que el cálculo de los diámetros de abastecimiento se complica, además de elevarse el número de llaves de paso que son necesarias para la regulación correcta de los caudales.
Este tipo de red es mucho más cara, pero las ventajas para el consumidor son mucho mayores que en el caso de la red ramificada (ya en desuso).
La red particular de cada edificio o vivienda se inicia en la red de distribución, tomándose desde la denominada acometida y repartiéndose por el interior hasta los puntos de consumo en los locales húmedos (cocina, baño, aseo, lavadero).
En cualquier estudio tecnológico en el que se describen esquemas y dibujos de detalle, el conocer los símbolos de cada elemento que forma parte de la instalación se considera absolutamente fundamental para cualquier técnico.
En las instalaciones de suministro de agua se encuentran los siguientes símbolos, cuyo aprendizaje es muy útil, y que servirán para el perfecto entendimiento de la distribución particular en un edificio, vivienda o industria.
2.3. Criterios de diseño
El suministro de agua potable a los edificios de viviendas ha sido desde siempre motivo de estudio debido a su necesidad para el normal desarrollo de nuestra sociedad.
La inmensa mayoría de instalaciones que se encuentran en uso actualmente se basaron en la Norma Tecnológica de la Edificación (NTE) que, aunque no era de obligado cumplimiento, se utilizaba como base para el diseño.
Desde la entrada en vigor del actual Código Técnico de la Edificación (CTE), aprobado mediante el Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, el criterio de diseño para nuevos circuitos de suministro de agua potable a los edificios de viviendas se ha simplificado en gran medida, ya que solo propone dos tipos frente a los cuatro que planteaba la NTE.
De cualquier modo, es necesario conocer los diseños antiguos y los nuevos para tener un conocimiento de los tipos de instalaciones existentes y los que se están construyendo hoy en día.
Diseños de la Norma Tecnológica de la Edificación (NTE)
Permite cuatro tipos de diseño, combinando contadores y grupos de elevación únicos y múltiples. Estos diseños tienen en cuenta, además, la posibilidad de que sea necesaria la elevación de la presión del agua por problemas de suministro a las viviendas más altas con respecto a la acometida, así como la utilización de una válvula especial llamada reductora de presión que permite moderar la fuerza con la que se toma el agua en los aparatos sanitarios y de consumo.
Tipo A: contador único y distribución vertical por grupos múltiples de columnas
Tras la acometida, utiliza un contador único para todo el edificio de viviendas con tres niveles de presión (elevada, normal y reducida), repartiéndose en dos o más grupos de columnas o montantes que suministran el agua a los diferentes grupos de locales húmedos. Disponen en el pie de cada elevación llaves de paso con grifo de vaciado para realizar la descarga de agua en una columna en particular.
Este primer diseño se puede aplicar a una vivienda particular en la que, evidentemente, existe un único contador.
Tipo B: contador único y distribución vertical por grupo único de columnas
En este tipo se reparte el agua desde los diferentes grupos de control de la presión por una única columna para los diferentes locales de consumo en las viviendas del edificio. Dispone, como el anterior tipo, de un único contador y llaves de paso con grifo de vaciado en los montantes de distribución.
Actividades
3. Identificar los símbolos que aparecen en cada uno de los diseños, recordando el cuadro general de fontanería.
Tipo C: contadores divisionarios centralizados
En edificios de viviendas en los que los propietarios desean que se cuantifique el consumo de manera individual, se aplica este criterio de diseño, en el que destaca la centralización de contadores en un local común. Aunque no aparece en el diseño, pueden existir igualmente llaves o válvulas de vaciado. Existe un grupo de columnas de diferente altura que llega a cada vivienda o local, desde donde se reparte el agua.
Tipo D: contadores divisionarios en cada vivienda o local
Este cuarto y último diseño de agua fría que propone la NTE coloca los contadores divisionarios en el interior de cada una de las viviendas, de forma que las lecturas no se hacen públicas como en el diseño anterior, sino que quedan solo al conocimiento de cada usuario. Existe una llave de paso individual en cada vivienda o local, además de la ya conocida llave de paso con grifo de vaciado en cada columna o montante de elevación.
Recuerde
Las normas NTE no son de obligado cumplimiento.
Diseños del Código Técnico de la Edificación (CTE)
La legislación existente en la edificación desde el año 2006 pone en orden determinados aspectos técnicos que habían quedado en desuso o que permitían diferentes interpretaciones en la realización de diseños y cálculos para la construcción de edificios de viviendas. De esta manera, la libertad constructiva ha quedado reducida en beneficio de una mayor eficiencia energética y seguridad estructural, a la vez que simplifica los diseños otorgando unos mínimos esenciales para asegurar la calidad en la construcción.
Uno de estos aspectos se refleja en las instalaciones de suministro de agua a los edificios. En busca de la simplicidad de diseño, los cuatro anteriores se han reducido a dos, de manera que las obras nuevas o las reformas de los antiguos diseños deben ser realizadas según lo especificado en el CTE-Documento Básico HS-Salubridad-HS 4 Suministro de agua.
Tipo a: esquema de red con contador general
Como se puede observar en el esquema, la acometida da paso al contador general del edificio, o en su caso a la vivienda unifamiliar, utilizando un grupo de presión con la posibilidad de control eléctrico o electrónico, con una única columna y llave de paso con grifo de vaciado y distribución en presión normal, elevada o reducida para cada vivienda o local en particular que la necesite. Es obligatoria la instalación de un grifo de comprobación de la instalación en la entrada a cada red particular.
Otro elemento obligatorio que aparece es el purgador, colocado siempre en la parte más alta de la instalación y encargado de eliminar el aire que pueda estar incluido en el circuito hidráulico y que puede provocar desperfectos a la instalación por los golpes de ariete durante la utilización.
Tipo b: esquema de red con contadores aislados
La diferencia de este diseño con el anterior está en que la cuantificación del consumo de agua se realiza en el interior de cada vivienda o local particular, de forma que no se hace público a todos los inquilinos del edificio. Existen igualmente llaves de paso con grifo de vaciado, diferentes niveles de presión, purgador y grifos de comprobación tras cada contador divisionario para la puesta en marcha y el mantenimiento de la instalación.
Actividades
4. Entrar en Internet y descargarse, de forma gratuita, el CTE desde su web oficial. Será muy útil para resolver dudas.
Es muy importante indicar que las tuberías y los elementos auxiliares de regulación y control, que constituyen la red y conducen el agua desde la toma en la acometida hasta los puntos de consumo, deben estar construidos con materiales estables en sus propiedades físicas y que no varíen las características del fluido que conducen.
Según el acabado interior de las tuberías, pueden ser rugosas o lisas. Estas últimas tienen menos pérdida de carga, lo que llevará a utilizar diámetros menores.
Las tuberías de cobre, plástico y acero inoxidable serán lisas, siendo rugosas las de acero, acero galvanizado y fundición.
3. Partes y elementos constituyentes
En las instalaciones de fontanería de agua en edificios de viviendas, viviendas aisladas y locales, se encuentran diferentes dispositivos o elementos que hacen que el abastecimiento se produzca en las condiciones mínimas que se requieren. Estos son imprescindibles para el buen funcionamiento de la instalación.
Se encuentran de medición y regulación de caudal, aumento y disminución de presión, corte y apertura de distribuidores, etc. Estos se acoplan a las tuberías de transporte de agua. Los más importantes son la acometida, el contador, las llaves y las válvulas y los aparatos sanitarios y de consumo.
3.1. Acometidas
Una acometida es el punto, en cualquier tipo de instalación, que une la distribución general que proporciona el ayuntamiento, por medio de la compañía suministradora, al edificio o vivienda.
En suministro de agua, una acometida en zona urbana siempre debe disponer como mínimo de una llave de toma o collarín de toma en carga con unión superior a la tubería general de distribución, un tramo de tubería que lo una con la llave de corte general (de registro) en arqueta y otra llave de corte situada en el exterior de la propiedad (edificio o vivienda).
En acometida aislada, donde no exista canalización de distribución general, sino que se trate de una toma particular mediante captación en pozo, se debe disponer como mínimo de una válvula de pie, una bomba hidráulica de captación, una válvula de registro y otra de corte general.
Mediante estas diferentes llaves de paso/corte situadas en la acometida, se asegura el aislamiento de la instalación particular en los casos de reforma, ampliación o reparación de estas.
3.2. Filtros
El filtro general, que se deberá colocar a continuación de la llave de corte general, es un elemento muy importante para asegurar que no se introducen en la instalación partículas extrañas, pequeñas arenillas o limaduras que pueden perjudicar la salud de las personas, así como causar desperfectos en los elementos de la instalación.
El filtro, para nuevas construcciones (CTE), debe estar compuesto por una malla que no deje pasar partículas mayores de 50 μm (micras), fabricado en acero inoxidable y plata, y colocado en el interior de la arqueta registrable, con la posibilidad de sustitución por mantenimiento sin necesidad de corte en el suministro.
Existen instalaciones particulares que disponen de filtros en la salida de alguna toma o grifo, pero no son obligatorios por la norma, solo depende del gusto del consumidor.
Filtro para instalaciones de agua potable
3.3. Armarios y arquetas del contador general
La posibilidad de corte y aislamiento de una instalación particular, ya sea para la realización de mantenimiento por sustitución de elementos deteriorados o por ampliación y reforma, se convierte en una necesidad en elementos intermedios tan importantes como el contador general de agua.
Todo el consumo de agua, a partir de la distribución interior, debe pasar anteriormente por el contador de agua, que dispondrá siempre de una llave en cada extremo (de corte general y de salida) para poder montarlo y desmontarlo sin que se produzca el corte en el suministro (solo temporalmente) ni el vaciado de la instalación por gravedad.
Ya se trate de un solo contador general para todo el edificio o la antiguamente denominada centralización de contadores, se debe encontrar en un armario o arqueta independiente, bajo llave, en el que se encuentren en serie los siguientes elementos:
1 Llave de corte general
2 Filtro de la instalación general
3 Contador
4 Llave de paso, grifo o racor de prueba
5 Válvula de retención
6 Llave de salida
Nota
La válvula de retención permite el paso del agua solo en un sentido de circulación, taponándose en el sentido contrario.
El grupo de estos elementos se deberá montar siempre en una disposición paralela al suelo (horizontal).
El tubo de alimentación y el distribuidor principal, que enlazan los sistemas de control de la presión, los ascendentes o montantes y las derivaciones, deben estar situados en las zonas comunes de los edificios, y con la posibilidad de fácil acceso a ellos por registros habilitados en cambios de dirección y extremos.
Actividades
5. Dibujar un esquema con los elementos mínimos necesarios en una acometida de agua y comentarlos con los compañeros.
3.4. Ascendentes o montantes
Así se denominan las tuberías verticales que se encargan de elevar el agua hacia las plantas del edificio y desde allí unirse a los distribuidores hacia los locales húmedos.
En cualquier instalación se necesita ascender el agua, ya sea porque existe un depósito acumulador de agua independiente a partir del cual se distribuye el fluido por gravedad, o simplemente para llegar desde el nivel del suelo, donde se encuentra la acometida, hasta las diferentes alturas o pisos (o a los aparatos sanitarios y de consumo, si se trata de una única planta baja).
Al igual que en el caso del tubo de alimentación y de distribución general, los montantes deberán discurrir por zonas comunes y con la posibilidad de acceso mediante registros en los cambios de dirección y los extremos de cada línea.
Cada montante, según lo indicado en el Código Técnico de la Edificación (CTE), dispondrá de los siguientes elementos en su base:
1 Válvula de retención
2 Llave de corte (mantenimiento)
3 Llave de paso con grifo o tapón de vaciado
En la parte superior se deberá disponer también un purgador o un antiariete que permita la evacuación del aire, que se puede encontrar mezclado con el agua, y así evitar que los golpes de ariete puedan deteriorar los elementos de la instalación.
3.5. Contadores divisionarios
En los posibles diseños de instalaciones de suministro de agua a edificios, los contadores divisionarios miden y cuantifican el agua consumida en cada vivienda o local.
Existen de dos tipos, los de volumen, que realizan la lectura mediante un mecanismo de relojería en función del número de veces que se llena un recipiente de capacidad determinada, y los de velocidad, cuya lectura se realiza en función del número de vueltas que da una hélice.
Estos equipos obligatoriamente han de estar aprobados por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo.
Su disposición dentro del edificio se realizará en zonas comunes de fácil acceso para su lectura y eventual sustitución. Se colocarán entre una llave de corte y una válvula de retención.
Recuerde
Los nuevos tipos de esquemas de distribución indicados en el CTE para obras nuevas conviven con los cuatro tipos anteriores propuestos de la NTE para obras ya ejecutadas y en funcionamiento.
Cuando en una obra nueva se elija un diseño de esquema general en el que los contadores divisionarios se encuentren aislados, estos se situarán en el interior de cada vivienda (tipo B de la CTE).
Para obras ejecutadas con anterioridad a la aprobación de dicho código, la Norma Tecnológica de la Edificación (NTE) los situaba según el tipo D en cada vivienda, o en una centralización de contadores según el esquema tipo C.
3.6. Materiales
Las instalaciones de suministro de agua (fontanería), compuestas por redes de tuberías, elementos para la regulación y el funcionamiento, junto con los aparatos sanitarios y de consumo, deben estar construidas con materiales que no afecten a la potabilidad, ya que se podrían producir intoxicaciones en las personas consumidoras.
Cobre
El cobre es un metal que en muy pequeñas cantidades se encuentra en la naturaleza, normalmente combinado en forma de sulfuro de cobre y carbonato de cobre.
Se obtiene por la reducción del material mineral mediante carbono, y posteriormente se afina por métodos electrolíticos.
Las tuberías de cobre se fabrican de cobre prácticamente puro. Es de pared interior lisa, a diferencia de la de acero galvanizado, que es una tubería de pared interior rugosa. Por esta razón, la pérdida de carga que se produce al circular el agua por la tubería de cobre es menor que la que se produce en la tubería de acero galvanizado. A igualdad de caudales, los diámetros interiores necesarios en una instalación de cobre son sensiblemente menores que los que se utilizan en una instalación de acero galvanizado.
Algunas características del cobre en las instalaciones de fontanería son:
1 Se utiliza para agua fría y caliente.
2 En los tramos rectos se utiliza el cobre duro por ser más rígido.
3 No precisa protección.
4 Tiene resistencia a la presión, los golpes y la deformación sin rotura a temperatura bajo cero.
5 Posee alta maleabilidad.
Las tuberías de cobre tienen sus medidas expresadas en milímetros.
Existe una gran variedad de formas para los montajes con tubería de cobre.
Sabía que...
La pulgada es una medida inglesa que, aunque se unificó hace poco tiempo con las del Sistema Internacional (SI), aún se utiliza en la denominación de algunos materiales.
En los montajes, para soldar la tubería de cobre, primero se limpia el extremo de la superficie con lana de acero (estropajo de aluminio) y posteriormente se le adiciona un poco de pasta desoxidante y se introduce el tubo en la boca del accesorio. A continuación se calienta con una lamparilla de butano y, cuando la unión del tubo con el accesorio está caliente, se toma el rollo de hilo de metal de aportación y se toca la unión. El metal de aportación se derrite y penetra por capilaridad en el hueco que queda entre la boca del accesorio y la punta del tubo. Nunca se debe enfriar la soldadura con agua, ya que la unión se debilita.
Dependiendo del ambiente en que se pueda encontrar el elemento metálico soldado, se debe aplicar una protección de pintura antioxidante para conseguir la mayor protección superficial.
Acero
El acero es una aleación de hierro y carbono.
El hierro que se obtiene de los altos hornos tiene una gran cantidad de carbono llamado arrabio. Para reducir ese carbono se emplea el convertidor de acero, que consiste en insuflar oxígeno en la masa fundida.