caudal de calculo en edificacion

Para evaluar el caudal de cálculo que utilizaremos en el dimensionado de una instalación, podemos utilizar la tabla 2.1 del DB-HS del CTE:

2.1.3 Condiciones mínimas de suministro1 La instalación debe suministrar a los aparatos y equipos del equipamiento higiénico los caudales que figuran en la tabla 2.1.

2 En los puntos de consumo la presión mínima debe ser:a) 100 kPa para grifos comunes;b) 150 kPa para fluxores y calentadores.3 La presión en cualquier punto de consumo no debe superar 500 kPa.4 La temperatura de ACS en los puntos de consumo debe estar comprendida entre 50 ºC y 65 ºC excepto en las instalaciones ubicadas en edificios dedicados a uso exclusivo de vivienda siempre que estas no afecten al ambiente exterior de dichos edificios.

Pero no es suficiente por algunas razones, existen aparatos de un uso cada vez mas frecuente en viviendas que exigen mayores presiones y caudales bastante altos, por ello hay que estudiar con detalle esta parte del cálculo. Además de esto existen algunas incongruencias en su elaboración: por ejemplo no parece justificada la diferencia de caudal entre “lavamanos” y “lavabo”, tampoco entre “bañera de más de 1,40m” y “bañera de menos de 1,40 m”, etc. así que habrá que utilizar el sentido común en esta fase del cálculo.

En relación con el coeficiente de simultaneidad, este CTE conocedor de la dificultad del tema, tan solo nos indica que :

4.2.1 Dimensionado de los tramos1 El dimensionado de la red se hará a partir del dimensionado de cada tramo, y para ello se partirá del circuito considerado como más desfavorable que será aquel que cuente con la mayor pérdida de presión debida tanto al rozamiento como a su altura geométrica.2 El dimensionado de los tramos se hará de acuerdo al procedimiento siguiente:a) el caudal máximo de cada tramos será igual a la suma de los caudales de los puntos de consumo alimentados por el mismo de acuerdo con la tabla 2.1.b) establecimiento de los coeficientes de simultaneidad de cada tramo de acuerdo con un criterio adecuado.c) determinación del caudal de cálculo en cada tramo como producto del caudal máximo por el coeficiente de simultaneidad correspondiente.d) elección de una velocidad de cálculo comprendida dentro de los intervalos siguientes:i) tuberías metálicas: entre 0,50 y 2,00 m/sii) tuberías termoplásticas y multicapas: entre 0,50 y 3,50 m/se) Obtención del diámetro correspondiente a cada tramo en función del caudal y de la velocidad.

Como puede apreciarse la ayuda del CTE para determinar el coeficiente de simultaneidad es algo escasa, por ello debemos repasar las legislaciones anteriores, tanto el tema de los caudales como el del coeficiente de simultaneidad:

La mas antigua “Norma Básicas para instalaciones interiores de suministro de agua". (Orden de 9 de diciembre de 1975), establecía unos caudales similares, de forma más resumida y clara, tambien la NORMA DIN nos da unos resultados mas coherentes:

1.2. CAUDALES MÍNIMOS EN LOS APARATOS DOMÉSTICOS.Cada uno de los aparatos domésticos debe recibir, con independencia del estado de funcionamiento de los demás, unos caudales instantáneos mínimo para su utilización adecuada.

Los caudales instantáneos mínimos en los aparatos domésticos serán los siguientes:

Lavabo	0,10 l/s
Bidet	0,10 l/s
Sanitario con depósito	0,10 l/s
Bañera	0,30 l/s
Ducha	0,20 l/s
Fregadero	0,20 l/s
"Office"	0,15 l/s
Lavadero	0,20 l/s

Las maquinas de lavar vajillas y ropa equivalen, respectivamente a la fregadera y al lavadero.

1.2.2. Los "fluxores" requieren caudales comprendidos entre 1,25 y 2 l/s. Su aplicación en instalaciones domésticas requiere una atención especial, ya que por ser dichos caudales muy superiores al de los restantes aparatos, obligan a varia esencialmente las características de la instalación. En este caso, las instalaciones deben realizarse de acuerdo con lo indicado en el titulo 4º de estas Normas Básicas.
1.2.3. En la "refrigeración o acondicionamiento de aire" se requieren también caudales elevados y las instalaciones se ajustarán a lo establecido en el Titulo 3º de las presentes Normas Básicas.

Todos los caudales que se ofrecen en estas y otras normas responden a las características y necesidades de cada uno de los aparatos sanitarios, supongamos un inodoro, a 0.10 l/sg necesitamos un minuto para 6 litros, lo cual nos llevara unos 3 minutos para llenar el tanque dependiendo del modelo, una bañera de 120 litros necesitara a 0.3 l/sg 20 minutos para llenarse, En todos los aparatos, el limite esta impuesto por la válvula de llenado o el mecanismo de apertura, así que solo podremos obtener un rendimiento optimo en cada uno si se combina con el mecanismo adecuado.

Supongamos un ejemplo, un edificio de 4 plantas, con la planta baja destinada a 3 locales comerciales y 4 viviendas en cada planta. En cada una de esas viviendas suponemos dos baños completos (bañera, inodoro, bidet y lavabo), cocina con fregadero y lavavajillas y  un lavadero con una pileta y una lavadora. La planta baja no podemos saber bien que consumo demandara pues no se han montado los negocios de cada una de los locales previstos, así que se hará una estimación de manera que puedan montarse negocios que demanden suministro de agua, por ejemplo algún bar o restaurante o vivienda. Además de todo esto debemos dejar un punto de agua para limpieza de los espacios comunes, escaleras, etc.

Viviendas

Cuarto de baño
l/sg
Lavabo	0,10
Inodoro	0,10
Bidet	0,10
Bañera	0,30
Total	0,60

Cocina
l/sg
Fregadero	0,20
Lavavajillas	0,15
Total	0,35

Lavadero
l/sg
Pileta	0,20
Lavadora	0,20
Total	0,40

Resumen viviendas
nda                                                                   l/sg
4	Baño 1	0,60
4	Baño 2	0,60
2	Cocina	0,35
2	Lavadero	0,40
12	Total sin aplicar simultaneidad	1,95

Debemos aplicar un coeficiente de simultaneidad para considerar  que no todos los aparatos funcionaran simultáneamente, la mayoría de los autores proponen una formula para ello: K=1/sqr(nda-1)

nda= numero de aparatos

En nuestro caso tendiamos  K=1/sqr(12-1) = 0.3015

Por lo que debemos considerar en cada  vivienda un caudal de 0.3015 · 1,95 = 0,588 l/sg

Ahora consideremos el caudal de cálculo de la línea de alimentación a la batería de contadores:

Suponemos que los locales de planta baja podrían, eventualmente, convertirse en viviendas, consideraremos, por lo tanto 15 viviendas en total (3 · 4 + 3) y tendremos un numero de puntos de utilización de 12 · 15 = 180. Tendremos un coeficiente de simultaneidad, para esta línea de: 1/sqr(180-1) = 0,0747 y un caudal de calculo de 1,95 ·15 · 0,0747 = 2,19 l/sg

Con este caudal podría valernos una tubería de 40 mm de sección de polietileno, pero deberíamos considerar algo mas de caudal para compensar la falta de seguridad que nos da el coeficiente de simultaneidad, por ejemplo, podríamos hacer como proponen algunos autores de no considerar coeficientes de simultaneidad inferiores a 0,2, o bien aumentar el caudal un 30%, lo que nos daría 1.3*2.19 = 2,847 l/sg, para lo que seria suficiente una tubería de 45 mm de diámetro a una velocidad de 1.9 m/sg. Podemos tomar este último valor para ser más prudentes y compensar algo el hecho de que las tuberías pierden sección con el tiempo a causa de la cal, por lo que siempre es conveniente diseñar las tuberías con cierta holgura.




Los coeficientes de simultaneidad hasta 500 aparatos  son los siguientes:



nda    k    nda    k    nda    k    nda    k    nda    k
__________________________________________________________
  2  1.000    3  0.707    4  0.577    5  0.500    6  0.447
  7  0.408    8  0.378    9  0.354   10  0.333   11  0.316
 12  0.302   13  0.289   14  0.277   15  0.267   16  0.258
 17  0.250   18  0.243   19  0.236   20  0.229   21  0.224
 22  0.218   23  0.213   24  0.209   25  0.204   26  0.200
 27  0.196   28  0.192   29  0.189   30  0.186   31  0.183
 32  0.180   33  0.177   34  0.174   35  0.171   36  0.169
 37  0.167   38  0.164   39  0.162   40  0.160   41  0.158
 42  0.156   43  0.154   44  0.152   45  0.151   46  0.149
 47  0.147   48  0.146   49  0.144   50  0.143   51  0.141
 52  0.140   53  0.139   54  0.137   55  0.136   56  0.135
 57  0.134   58  0.132   59  0.131   60  0.130   61  0.129
 62  0.128   63  0.127   64  0.126   66  0.124   68  0.122
 70  0.120   72  0.119   74  0.117   76  0.115   78  0.114
 80  0.113   82  0.111   84  0.110   86  0.108   88  0.107
 90  0.106   92  0.105   94  0.104   96  0.103   98  0.102
100  0.101  102  0.100  105  0.098  108  0.097  111  0.095
114  0.094  117  0.093  120  0.092  123  0.091  126  0.089
129  0.088  132  0.087  136  0.086  140  0.085  144  0.084
148  0.082  152  0.081  156  0.080  160  0.079  165  0.078
170  0.077  175  0.076  180  0.075  185  0.074  191  0.073
197  0.071  203  0.070  209  0.069  216  0.068  223  0.067
230  0.066  238  0.065  246  0.064  254  0.063  263  0.062
272  0.061  282  0.060  292  0.059  303  0.058  314  0.057
326  0.055  339  0.054  352  0.053  366  0.052  381  0.051
397  0.050  414  0.049  432  0.048  451  0.047  471  0.046
493  0.045

Este coeficiente de simultaneidad se introdujo en la legislacion española (tomandolo, sin demasiada reflexion, de una legislacion francesa anterior) en la orden 2106 de 11 de noviembre de 1994 (BOE de 28/2/1995). Aqui se fijaba este coeficiente a los efectos de dimensionar el aparato de medida, el contador, de un edificio o conjunto de edificios, no esactamente para dimensionar la instalacion. Sin  embargo, parece que se ha asumido que este coeficiente de simultaneidad debia emplearse de forma mas general. 

El coeficiente anterior, en la Orden citada, se complementa con otro coeficiente de simultaneidad, que afecta a un numero de viviendas, y no de aparato, este coeficiente es:

Que, como el anterior no debe ser menor de 0.2.

Veamos que sucede si lo aplicamos a nuestro ejemplo:

Como tendriamos 15 viviendas, kg=(19+15)/10·(15-1) =0.171, que como es menor de 0.2 debemos tomar 0.2

aplicando este coeficiente tendriamos: 15*0.3015*0.2 = 0.9045 l/sg

Si comparamos este resultado con el anterior, vemos que la solucion dada al problema es bastante peor, pues no es aceptable que de 15 viviendas pueda suponer que solo habrá en uso 3 viviendas simultáneamente. Precísamente los consumos se producen en tramos horarios similares casi todas las viviendas.

Cabe suponer que el legislador no quería que se aplicaran los dos coeficientes juntos, cosa probable, aunque no dice nada la Orden citada, así haremos el cálculo solo con este coeficiente:

15* 1.95 X 0.2 = 5.85

Con este resultado lo que obtenemos es una sección excesívamente grande para estas viviendas, cosa que no sucedería si no hicieramos caso de la precaución de establecer ese mínimo de 0.2, pues así tendriamos: 15*1.95*0.171 = 5 l/sg. , que aunque es menor que la anterior, aun la estimo excesiva.

Con todo estos llegamos a la conclusión de lo que dije al principio, que no se deben aplicar estas fórmulas de forma mecánica, sin razonar en profundidad su posible aplicación.

Una legislacion, citada antes, que me parece mas razonable,  sobre este asunto es la Orden de 9 de Diciembre de 1975: "Normas Básicas para instalaciones interiores de suministro de agua". Esta norma establece un criterio más práctico: clasifica los suministros de agua según el tipo de vivienda:

1.3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUMINISTROS, SEGÚN EL CAUDAL INSTALADO
Se entiende por caudal instalado en un suministro la suma de los caudales instantáneos mínimos correspondientes a todos los aparatos instalados en el local.
Según la cuantía de dicho caudal instalado se distinguen los siguientes tipos de suministros:
1.3.1. Suministro tipo A.
Su caudal instalado es inferior a 0,6 l/s.; corresponde a locales dotados de servicio de agua en la cocina, lavadero y sanitario
1.3.2. Suministro tipo B.
Su caudal instalado es igual o superior a 0,6 l/s., e inferior a 1 l/s., corresponde a locales dotados de servicio de agua en al cocina, lavadero y cuarto de baño completo.
1.3.3. Suministro tipo C.
Su caudal instalado es igual o superior a 1 l/s., e inferior a 1,5 l/s., corresponde a locales dotados de servicio de agua en la cocina, lavadero y cuarto de baño completo.
1.3.4. Suministro tipo D.
Su caudal instalado es igual o superior a 1,5 l/s., e inferior a 2 l/s., corresponde a locales dotados de servicio de agua en la cocina, "office", lavadero y cuarto de baño y otro de aseo.
1.3.5 Suministro tipo E.
Su caudal instalado es igual o superior a 2 l/s., e inferior a 3 l/s., corresponde a locales dotados de servicio de agua en la cocina, "office", lavadero y dos cuartos de baño y otro de aseo.
1.3.6. En el supuesto de algún tipo de suministro con caudal superior a los 3 l/s., se efectuará el calculo particular que corresponda.

y diréctamente nos dice el diámetro de la acometida, a partir del número de viviendas y el material de la tubería:

1.5.1.2. "Diámetro de las acometidas y sus llaves cuando se utilizan llaves de compuerta o de asiento inclinado", según el tipo de suministro y su número siendo la longitud de la acometida igual o menor que seis metros.

Si aplicáramos esta regla a nuestro ejemplo, tendriamos para 15 viviendas de tipo E (caudal instalado entre 2 y 3 l/sg) una tubería de 40 mm en pared lisa, que es precísamente el valor calculado al principio y que mayoré algo por tener más seguridad en su funcionamiento correcto durante el tiempo de vida que se estime a la instalación.