Para calcular una red de evacuación de un edificio comenzamos asignando un valor de caudal de desagüe a cada uno de los aparatos de los cuartos de baño y cocina.
La Norma UNE EN 12056-2 Sistemas de desagüe por gravedad en el interior de edificios, Parte 2: “Canalización de aguas residuales de aparatos sanitarios, diseño y calculo” nos indica que la Unidad de Descarga (UD) es el caudal medio de descarga de un aparato sanitario expresado en litros por segundo (l/s). Así, a cada tipo de aparato sanitario doméstico la norma lo relaciona con un caudal de desagüe:
A un lavabo le asigna 0,30 l/s, a una ducha 0,50, a un fregadero 0,60, a una lavadora 0,60, a un lavavajillas 0,60 y a un inodoro 1,80 l/s.
Estas cifras se corresponden con un nivel de llenado de tuberías del 70%, que es el que mejor se adapta a los sistemas habituales de cálculo.
Empíricamente se puede obtener el caudal de desagüe por caída libre de cualquier aparato, el de un lavabo por ejemplo, apoyándonos en la conocida fórmula de Torricelli:
Dónde
v es velocidad de caída del líquido por la válvula del aparato, en m/s
Cc el coeficiente de contracción de la vena líquida al paso por la válvula
g la aceleración de la gravedad, 9,81 m/seg2
h la altura media de llenado sobre la válvula, en metros
En combinación con la ecuación Q = v*S se obtiene
Siendo
Q el caudal desaguado, en m3/s
De el diámetro efectivo interior de la válvula, en metros
Un lavabo con altura de llenado de 0,10 metros y diámetro efectivo de 0,023 m -correspondiente a una válvula de 32 mm- tendría un caudal de desagüe de:
El caudal real de un fregadero o de un lavabo va a depender finalmente de la geometría de la válvula que lleve instalada y el de una lavadora o un lavavajillas del caudal de sus bombas de vaciado.
En mi cuarto de baño he realizado la medición de desagüe del lavabo y para una altura de llenado de 0,1 metros (con volumen de 7,75 litros) se desagua en 22 segundos. Su caudal por tanto es de 0,35 l/s. La cisterna de 6 litros del inodoro se vacía en menos de 4 segundos (1,70 l/s) y según la ficha técnica de la lavadora, la bomba de vaciado da un caudal de 35 l/m (0,58 l/s).
El Código Técnico de la Edificación (CTE) en el documento básico HS 5 “Salubridad. Evacuación de aguas” define la unidad de desagüe (UD) como: “el caudal que corresponde a 0,47 dm3/s y representa el peso que un aparato sanitario tiene en la evaluación de los diámetros de una red de evacuación”. A diferencia de la norma UNE citada, el CTE refiere el caudal de desagüe de los diferentes aparatos a una unidad básica –que corresponde a un lavabo-, de tal forma que los aparatos tendrán una capacidad de evacuación de n*0,47 l/s = n*1UD.
Para un uso privado el CTE asigna a un lavabo 1 UD, a una ducha 2 UD, a un fregadero 3 UD, a una lavadora o a un lavavajillas 3 UD y a un inodoro 4 UD.
Si expresamos los valores de desagüe establecidos en la UNE EN 12056, en el CTE y las cuatro mediciones que he realizado en mi domicilio, tendríamos lo siguiente:
Aunque la norma UNE EN 12056 advierte que los caudales de descarga que se exponen en las tablas son valores a efectos de cálculo y no están relacionados con las unidades de descarga de los aparatos sanitarios citados en las normas de producto, al menos en las comprobaciones que he realizado, estos valores son semejantes con los datos reales de los aparatos.
El caudal de aguas residuales que circulará por una bajante (Qar) se calcula, conforme a la norma UNE EN 12056, como:
Donde K es un coeficiente de simultaneidad de uso y ∑UD es la suma de todos los caudales que desaguan en la misma bajante. Esta fórmula se basa en el método probabilístico de la raíz cuadrada.
El coeficiente de frecuencia de uso (K) tiene los siguientes valores:
Por ejemplo, imaginemos un edificio de viviendas de 14 plantas y supongamos una bajante que recoja por cada planta las aguas procedentes de:
- 8 lavabos (8*0,3= 2,4 l/s)
- 8 inodoros (8*1,8 = 14,4 l/s)
- 8 duchas (8*0,5 =4,0 l/s)
Total: 20,8 l/s y planta * 14 plantas = 291 l/s
El caudal de cálculo de aguas residuales sería:
Una bajante de diámetro 110 mm es capaz de desaguar un caudal máximo de 9,5 l/s a 1/3 de su capacidad, por tanto sería suficiente con un tubo de 110 mm de diámetro –el desarrollo de este cálculo será tratado en otro post-.
El CTE, en el documento HS 5 “Salubridad” da la pauta en la tabla 4.4 para la selección del diámetro de las bajantes. Se elegirá el mayor de los valores obtenidos considerando el máximo número de UD en la bajante y el máximo número de UD en cada ramal en función del número de plantas.
Continuando con el ejemplo anterior y calculando según CTE, tendríamos los siguientes valores:
- 8 lavabos (8* 1UD= 8 UD)
- 8 inodoros (8* 4UD = 32 UD)
- 8 duchas (8* 2UD = 16 UD)
Total: 56 UD y planta * 14 plantas = 784 UD
Según la tabla 4.4 vemos que le correspondería una bajante de 125 mm de diámetro, ya que la bajante de 110 mm soporta un máximo de 740 UD. Aunque el CTE no lo diga, en los datos de la tabla ya está incluida la simultaneidad de uso de los aparatos.
El CTE indica que el dimensionado de las bajantes debe realizarse de forma tal que no se rebase el límite de ± 250 Pa de variación de presión y para un caudal tal que la superficie ocupada por el agua no sea mayor que 1/3 de la sección transversal de la tubería, coincidente por tanto con el nivel de llenado de tuberías utilizado por la norma UNE EN 12056.
La metodología de selección de bajantes en el CTE está del lado de la seguridad
He querido traer este ejemplo para verificar que los datos del CTE están del lado de la seguridad al asignar unos valores más altos de caudal de cálculo por aparato. En situaciones próximas a la máxima capacidad de evacuación de un tubo, el CTE selecciona el diámetro mayor, lo que permitiría por otra parte absorber una situación accidental de caudal punta.
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