Distribución de tuberías de agua en un apartamento: esquemas comunes y opciones de implementación

El agua es un elemento clave para el sustento de cada hogar. Y una distribución adecuada de las tuberías de suministro de agua en el apartamento permite garantizar un suministro ininterrumpido de agua a todos los puntos de toma – fontanería y equipos.

El diseño del sistema se basa en el cálculo hidráulico, la determinación de las probables pérdidas de presión y la elección del diámetro de las tuberías. También juega un papel importante el propio esquema de distribución – colector o secuencial. De acuerdo, a primera vista todo parece complejo y confuso. Sin embargo, no es así.

Le ayudaremos a comprender los matices de la instalación de la red interna de agua, indicaremos los principios y esquemas de ubicación de la tubería principal. Una vez estudiado el material, usted podrá realizar el diseño y la distribución de las tuberías de suministro de agua por sí mismo.

Diseño del suministro de agua en el apartamento

La preparación de un proyecto correcto de distribución del suministro de agua permitirá evitar problemas tanto en la etapa de instalación de tuberías como más tarde, al utilizar equipos que consumen agua.

Es necesario determinar con precisión la lista de sanitarios y equipos domésticos fijos que consumen agua, cuya instalación se realizará en el apartamento. Luego dibujar un plano del apartamento a escala, indicar en él las posiciones de los aparatos que requieren conexión al suministro de agua.

Queda por determinar el esquema de distribución de la tubería, que considere en el plano todo el equipo estacionario consumidor de agua. Además de los consumidores de agua, en el esquema se indica el equipo que forma parte del sistema de suministro de agua (contadores de agua, bombas, etc.), la longitud de los tramos de tubería y los diámetros de las tuberías.

Es más práctico realizar las comunicaciones de agua por las paredes – en rozas o en superficie. Si es necesario, se puede revestir la tubería superficial con un cajón de plástico, cartón yeso (+)

Idealmente, el esquema debe tener en cuenta las posiciones y características (tamaño, tipo) de adaptadores, racores, manguitos, etc. Sin embargo, esto solo es factible para un fontanero. Es más fácil preparar un proyecto sin esos «detalles», ir con él a una tienda de fontanería y mostrar el proyecto al vendedor. Él ayudará a elegir los «pequeños» componentes necesarios.

Pero antes de ir a por tuberías y accesorios, es necesario realizar un cálculo hidráulico del proyecto del sistema de suministro de agua. Esto permitirá asegurarse de que no haya una caída significativa de presión en el sistema de distribución de tuberías proyectado, y de su capacidad para abastecer de agua a todos los consumidores cuando trabajen simultáneamente.

Cálculo hidráulico del suministro de agua del apartamento

Por cálculo hidráulico del sistema de agua se entiende el cálculo de tres parámetros:

• caudal de agua en tramos individuales de la tubería;
• velocidad del agua en la tubería;
• diámetro de las tuberías con el cual la caída de presión sea aceptable.

Si, teniendo en cuenta las pérdidas por el movimiento en la tubería, la presión resulta inferior a la norma, será necesario instalar una bomba de refuerzo en la entrada de agua.

Las tuberías construidas con roscas en T son más fáciles de montar y ocultar a la vista. Sin embargo, es posible que no llegue suficiente presión al último aparato consumidor de agua (+)

Se puede establecer el caudal normativo de agua para un equipo sanitario específico a partir de su ficha técnica o, de forma general, según SP 30.13330.2012 (anexo A1).

La información sobre el caudal normativo del citado anexo, aplicable a los sanitarios domésticos, se muestra en la tabla de la imagen.

Cuanto más equipos estén conectados a la red de agua y más a menudo se usen simultáneamente, mayor
es el riesgo de presión insuficiente. Esto afecta especialmente a las tuberías en serie (+)

Dado que en el apartamento los sanitarios forman parte de un mismo circuito de la red de agua y se prevé su uso simultáneo, los caudales se suman.

Por ejemplo, en la red de suministro de agua del apartamento hay un lavabo, una ducha y un inodoro, cuyo funcionamiento simultáneo es perfectamente posible. Sumamos los caudales máximos por segundo de los dos primeros aparatos: 0,15+0,2=0,35 l/s.

En cuanto al inodoro, la tabla muestra el caudal máximo por segundo para la descarga, no para el llenado del depósito. Por lo tanto, es necesario convertir a segundos el caudal medio por hora de este sanitario: 4:3600=0,0011 l/s. El caudal total por segundo de los tres aparatos será: 0,35+0,0011=0,3511 l/s.

Cálculo del diámetro de las tuberías de agua

La sección de la tubería de agua, más exactamente el área de la sección, se determina mediante la fórmula:

S=π·r²,

donde:

• S – área de la sección de la tubería, m²;
• π – número «pi» con valor suficiente de 3,14;
• r – radio de la sección interna, m.

Por lo general, en el caso de los tubos de acero, el valor del radio se equipara a la mitad del valor de su diámetro nominal (DN). En los tubos de plástico, el diámetro exterior nominal y el diámetro interior suelen diferir en un paso. Por ejemplo, en un tubo de polipropileno de 40 mm, el diámetro interior corresponde aproximadamente a 32 mm.

Utilizando solo la fórmula de cálculo del área de la sección transversal de los tubos, no se podrán calcular los parámetros de capacidad necesarios de la tubería de agua.

Es necesario utilizar otra fórmula:

Q=V·S,

donde:

• Q – caudal de agua, m³;
• V – velocidad del flujo de agua, m/s;
• S – área de la sección transversal del tubo, m².

Las normativas para tuberías interiores limitan el rango de velocidad del agua entre 0,7-1,5 m/s. Si el agua se mueve a mayor velocidad, las tuberías harán bastante ruido. Determinemos la sección interna de la tubería, considerando la velocidad máxima permitida del agua.

Cuanto mayor es la velocidad del líquido en las tuberías de agua, mayor es la resistencia a su avance. Además,
cuando hay una caída de presión en una tubería de 16 mm debido a una sección insuficiente, una bomba de refuerzo no ayudará (+)

Primero convertiremos el caudal de agua calculado, utilizando los datos estimados anteriormente para el lavabo, el inodoro y la ducha, a metros cúbicos por segundo: 0,3511·0,001= 0,0003511 m³/s.

Ahora se podrá calcular el área de sección transversal mínima de la tubería, aplicando la segunda fórmula e introduciendo el valor máximo permitido de la velocidad del agua: S=0,0003511:1,5=0,000234 m².

Determinaremos el radio de la sección interna de la tubería de agua según la primera fórmula: r²=0,000234:3,14=0,00007452. Calculamos la raíz del valor obtenido y obtenemos: r=0,00863 m. En consecuencia, en milímetros, el radio de la sección interna será de 8,63 mm.

Multiplicando el valor del radio obtenido por dos, encontramos el diámetro requerido de la tubería de agua: 8,63·2=17,26 mm. Es decir, el diámetro nominal óptimo de la tubería será de 20 mm (redondeo hacia arriba).

Cálculo de las pérdidas de presión del suministro de agua

La fórmula para determinar la pérdida de carga en una tubería de una longitud determinada es la siguiente:

H=iL·(1+K),

donde:

• H – magnitud de la pérdida de carga, m;
• i – pendiente hidráulica de las tuberías de la red de agua del apartamento;
• L – longitud de las tuberías de agua, m;
• K – coeficiente relacionado con la finalidad de la red de agua.

Para las tuberías de agua de uso doméstico y potable, el coeficiente K es igual a 0,3.

En general, la mayor dificultad con esta fórmula surge en relación con el parámetro poco claro «pendiente hidráulica». Por este se entiende la resistencia al movimiento del agua que ofrece el tubo.

Parámetros que influyen en la pendiente hidráulica:

1. Velocidad del movimiento del agua. A mayor velocidad, mayor resistencia hidráulica de la tubería.
2. Diámetro de la tubería que conduce agua. Cuanto menor sea, mayor será el valor de la resistencia hidráulica.
3. Grado de suavidad de las paredes internas de la tubería. Esta característica depende del material de la tubería (la tubería de polietileno de baja densidad (PND) es más lisa que la de acero) y de su vida útil (depósitos de cal, óxido).

La forma más conveniente de calcular la pendiente hidráulica es la tabla de F. A. Sheveleva. Usándola, se puede determinar relativamente rápido la pendiente hidráulica teniendo en cuenta el diámetro, el material de la tubería y la velocidad del agua.

Si la cantidad de equipos consumidores de agua supera las 7 unidades y la longitud de la tubería es mayor de 25 m,
será necesario construir una línea principal en un peine colector o utilizar una tubería de 20 mm (+)

Sin embargo, los datos de la tabla de Shevelev están algo desactualizados: la fontanería moderna funciona con una presión manométrica más alta que los aparatos sanitarios del siglo pasado. Hoy en día, la presión manométrica normal en el suministro de agua de un apartamento debe ser de al menos 0,3 kgf/m.

Realicemos como ejemplo la pérdida de presión en un sistema de tubería de agua hecho de tubería de plástico de 20 mm de diámetro, con una longitud total de 23 m y una velocidad máxima de agua de 1,5 m/s.

El valor de la pendiente hidráulica para la tubería con los parámetros mencionados será de 232,7, bajo la condición de que su longitud sea de 1000 m (1000i). Para encontrar el valor de i utilizado en la fórmula de cálculo de la caída de presión, es necesario dividir por 1000, es decir, 232,7:1000=0,2327.

Considerando el valor del coeficiente de 0,3 (tubería de uso doméstico y potable), calculamos la fórmula: H=0,2327·23·(1+0,3)=6,95 m.

Es decir, se alcanzará una presión de excedente de 0,5 atmósferas en el último aparato sanitario (final), si en la red de tubería del apartamento se mantiene una presión igual a 0,5+0,695=1,195 kgf/cm².

Dado que en la tubería principal la presión normalmente no es inferior a 2,5 atmósferas, se cumple plenamente la condición de funcionamiento de la tubería de agua considerada en el ejemplo.

Esquemas de distribución del suministro de agua

La elección del esquema óptimo de conexión del equipo sanitario consumidor de agua depende de la cantidad de consumidores, la etapa de renovación en la que se encuentra el apartamento y las capacidades financieras de su propietario.

Hoy en día, los dos métodos más comunes de distribución del suministro de agua a los consumidores dentro del apartamento son:

1. En serie. Desde los montantes que suministran agua se saca una sola tubería de tipo principal, que alimenta secuencialmente los sanitarios y los electrodomésticos.
2. Colectora. A través de un distribuidor de agua, llamado «peine», el líquido llega a los consumidores en el apartamento por tuberías individuales.

A menudo, en los sistemas de tubería de agua de apartamentos, ambos tipos de distribución se combinan, lo que suele ser conveniente y rentable. Analicemos los esquemas mencionados con más detalle.

Distribución secuencial del suministro de agua

Al planificar la construcción de un sistema de agua para apartamentos con conexiones en T (secuencial), es importante no equivocarse con el diámetro de las tuberías. Elegir correctamente la sección de la tubería principal permitirá, entre otras cosas, el cálculo de las pérdidas de presión del agua.

Las secciones de tubería que conectan los sanitarios con la tubería principal se conectan a ella mediante tes o tomas de agua (+)

Este método de construcción del suministro de agua en apartamentos se utilizó ampliamente en el pasado soviético por las siguientes razones: la pequeña superficie de la vivienda, la simplicidad y el bajo costo de ejecución de los trabajos.

Las desventajas de la tubería secuencial se manifiestan en una disminución significativa de la presión del agua en el último equipo sanitario conectado a ella. En los sistemas de agua caliente sanitaria (ACS), el agua se enfría considerablemente, obligando a vaciarla y esperar hasta que el líquido a la temperatura necesaria llegue al consumidor por la tubería.

Sin embargo, para una longitud reducida del sistema de tuberías, la elección del esquema de suministro en T se justifica por su relativo bajo costo.

Suministro de agua colector en el apartamento

De la tubería secuencial, la tubería colectora se distingue por la posibilidad de usar tuberías de menor sección sin pérdida de presión. No se necesita una bomba de impulsión para el sistema de agua en el colector.

El principio de la distribución por colector recuerda al sistema de calefacción por suelo radiante: los flujos de agua se distribuyen por varias ramas de tuberías de poca longitud (+)

Para apartamentos de gran superficie, esta distribución en abanico es ideal.

Ante todo, los volúmenes de suministro de agua en cada tubería individual permiten realizar un ajuste preciso. Los mecanismos especiales en el colector («peine») se configuran para suministrar el volumen de líquido necesario.

Esto es especialmente conveniente para gestionar el ACS (agua caliente sanitaria): en cualquier momento se puede reducir el suministro de agua caliente a un punto de consumo específico. Pero los esquemas de tuberías por colectores tienen una arquitectura compleja y requieren una mayor cantidad de tuberías para su construcción.

Tuberías para el suministro de agua del apartamento

Precisamente el material de las tuberías de agua determina los posibles métodos de instalación. En el hogar se utilizan tuberías de cuatro tipos principales: de acero, de cobre, de metal-plástico y tuberías flexibles, llamadas conexiones sanitarias.

Las tuberías de acero son las más resistentes y, por lo tanto, fiables. Por eso, en los apartamentos, todo el trazado de tuberías relacionado con las columnas de suministro de agua se realiza solo con acero. Las tuberías de acero galvanizado tienen la mayor resistencia a la oxidación.

La tubería de cobre es más fiable que la de acero o plástico. Pero solo bajo la condición de una instalación profesional.
La soldadura de segmentos de tuberías de cobre – no es una tarea para aficionados.

El montaje del sistema de suministro de agua se realiza mediante uniones soldadas y roscadas (manguitos), así como con el uso de racores de presión para tuberías de acero. Para las tuberías galvanizadas no se puede aplicar soldadura, ya que destruiría la capa protectora.

Las tuberías de cobre se caracterizan por su alta fiabilidad y durabilidad, pero son las más caras. Las tuberías de cobre tienen una alta transferencia de calor, por lo que el aislamiento térmico es obligatorio para ellas. La unión de las tuberías de cobre se realiza mediante soldadura capilar y uniones roscadas (escones) – con racores roscados y de presión.

A pesar de la comodidad de los tubos de plástico como tuberías de agua, tienen limitaciones operativas – funcionamiento con agua a temperatura inferior a 95 °C y presión no superior a 10 atmósferas. El montaje de segmentos de PVC al construir la red de agua se realiza utilizando racores especiales.

Las tuberías de metal-plástico son las más comunes. Son muy adecuadas para instalaciones interiores en las habitaciones de un apartamento. La principal desventaja del metal-plástico para agua es su baja resistencia a daños mecánicos. Estas tuberías se instalan únicamente empotradas en las paredes, no se pueden colocar de forma expuesta.

La manguera de conexión flexible de fontanería está envuelta en un trenzado metálico. Gracias al trenzado, puede soportar alta presión, pero es susceptible a daños externos.

Este tipo de conexión se utiliza dentro de un mismo espacio, por ejemplo, para conectar al suministro de agua un lavabo, un lavavajillas, una lavadora o un calentador de agua.

Conexiones de tuberías metálicas con acoples roscados

La fijación de los tramos de tubo de esta manera se realiza mediante una unión roscada. Las secciones de tubo a conectar deben tener rosca interna (un segmento) y rosca interna (el segundo segmento). Los diámetros de rosca se indican en pulgadas. Se realizan roscas con diámetros de 1/2, 3/4, una pulgada, una y media, dos pulgadas, etc.

El montaje de las tuberías de agua sin llaves especiales será especialmente difícil. Una llave de gas, simple en apariencia,
permitirá apretar una tuerca y sujetar el tubo, y realizar estos trabajos con una sola mano.

Se distinguen las roscas de tubería y las roscas de sujeción. Las primeras se cortan en los tubos, las segundas en los manguitos y otros elementos de fijación (piezas especiales).

Para unir dos secciones de tubería fijadas rígidamente, se utilizan conexiones desmontables – los sgons. En un segmento de tubería se realiza una rosca larga, suficiente para enroscar completamente el manguito y llevarlo al segundo segmento con rosca corta.

Queda desenroscar el manguito del sgon del primer tubo hacia la rosca corta del segundo, que se conecta con el primero.

El procedimiento de ensamblaje del sgon es el siguiente:

1. Para sellar la rosca corta, se enrolla lino, se unta con pintura al óleo (por ejemplo, minio). Se puede realizar el enrollado con cinta de teflón (fum-tape).
2. En la sección de tubería con rosca larga se enrosca una contratuerca. Esta es necesaria para fijar el manguito.
3. El manguito se enrosca en la rosca larga hasta la contratuerca.
4. Después de alinear los tubos a conectar, enroscamos el manguito en la sección con rosca corta. Queda sellar con una hebra de lino la sección de rosca larga entre la contratuerca y el manguito, y atornillar la contratuerca al manguito de manera que el sellador quede en el bisel de la contratuerca.

Para formar el sgon es conveniente utilizar llaves de tubo especiales: el sistema Volevach y la llave de dos brazos.

Es mejor montar el conjunto del colector de agua completamente con elementos metálicos. Así,
el nudo de distribución será el más fiable y sus segmentos no se aflojarán con seguridad.

Además de los manguitos, los tubos metálicos se pueden unir con racores de presión diseñados para tubos de cobre o acero. Los racores de presión son similares en apariencia a los manguitos comunes, pero tienen un equipo adicional: anillos de sellado. Estos últimos se utilizan para crimpar los tubos (se necesitan alicates especiales) que se conectan mediante un tramo de racor de presión.

Las uniones soldadas son las más resistentes, pero solo un especialista puede realizarlas correctamente. Recordemos que los tubos galvanizados no se pueden soldar, ya que la capa de zinc se desprende.

La soldadura capilar, utilizada en la construcción de un tramo en una tubería de cobre, se realiza con un soplete que alcanza una temperatura de 150^°C. La soldadura se funde en un espacio de 0,4 mm (¡no más!) entre el racor y el tubo, uniendo firmemente los segmentos de la tubería. Cabe señalar que este tipo de soldadura solo la realiza un profesional; un no especialista no puede hacerlo.

Las formas de unir tubos de cobre se muestran en la siguiente selección de fotos:

Matices del montaje de tuberías multicapa

La instalación se realiza con herramientas especiales: cortatubos tipo tijera, calibrador, mandriles para curvar tuberías (internos y externos), herramienta de presión y llaves de tuercas.

La conexión de tuberías de metal-plástico suele realizarse con racores de compresión o de prensa. El principio de instalación de las uniones mediante racores de compresión es bastante sencillo, se basa en una conexión roscada. El montaje con racores de prensa es más complejo, lo veremos en detalle.

La fiabilidad del montaje de una tubería de agua con tubos de plástico está en gran medida relacionada con los racores, la calidad de su fabricación e instalación en las conducciones. Escoger los racores basándose únicamente en el precio es incorrecto (+).

La estructura de los racores de prensa utilizados en el montaje de tuberías de metal-plástico incluye un casquillo interior y un manguito de crimpado. En el centro del racor de prensa hay un anillo de plástico dieléctrico.

Antes de comenzar la instalación, se corta el tubo, y el lugar del corte adquiere una forma ovalada. Para devolver la forma circular al extremo del tubo de metal-plástico, se utiliza una herramienta especial: el calibrador.

Externamente, se asemeja a una pirámide infantil de varios niveles, solo que los anillos no son desmontables. Para alinear el extremo cortado del tubo a un radio determinado, el calibrador se atornilla en su interior mediante el mango.

Para montar un racor de compresión, es necesario colocar sucesivamente una tuerca con anillo partido en el tubo, introducir con cuidado el casquillo en el tubo hasta el tope, y luego apretar la tuerca.

Para realizar la unión con un racor de presión, se coloca un anillo de presión sobre la tubería, luego se inserta el racor y, con la ayuda de alicates de presión se realiza el prensado del manguito.

La fijación del tubo de metal y plástico a las superficies se realiza mediante clips especiales, previamente fijados al suelo o a las paredes.

Dado que los tubos de metal y plástico se doblan bien, no es necesario cortarlos e instalar un racor en la zona de la curva. Para dar a dicho tubo una forma curvada se utilizan mandriles flexibles internos o externos.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Montaje de una tubería de agua con tubos de metal y plástico realizado por un fontanero profesional:

Instrucción práctica en video sobre la instalación de manguitos para tubos de metal y plástico, montaje de racores y secciones intermedias de la tubería de agua:

Guía en video sobre soldadura capilar de tubos de cobre para la tubería de agua:

Reglas para la selección de tubos de polipropileno para tubería de agua:

La construcción de un sistema de plomería funcional en un apartamento es imposible sin prestar atención a los detalles en cada etapa: diseño, realización del cálculo hidráulico o montaje del esquema de distribución elegido. Sin embargo, confiar en soluciones estándar o construir una tubería de agua eficaz para los próximos años es decisión suya.

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