Alberto Soriano Rull - Suministro, Distribución y Evacuación Interior de Agua Sanitaria

Cada capítulo se ha elaborado con el máximo rigor y dedicación, tanto a nivel de redacción como a nivel gráfico. Se otorga a cada apartado la extensión suficiente para permitir al lector asimilar los conceptos fundamentales, así como las últimas tendencias en cada una de las instalaciones, equipos o dispositivos tratados en la obra.

A nivel personal, ha sido un placer compartir la preparación de este libro con Francisco Javier Pancorbo, todo un maestro y un referente para todos los técnicos del sector de las instalaciones de agua. Ambos hemos puesto el máximo interés en crear una obra actualizada, completa y atractiva en su formato, que pudiera satisfacer tanto las necesidades de actuales como de futuros profesionales (técnicos, instaladores y estudiantes) de nuestro sector.

Albert Soriano Rull

Mi amistad con Albert Soriano se inició hace algunos años cuando coincidimos, en el ámbito de nuestras respectivas empresas, en la práctica profesional y en el ejercicio de la docencia sobre las instalaciones hidráulicas para edificios, dando lugar a enriquecedores intercambios, tanto en lo que respecta a las normas de aplicación, en ocasiones cuestionables, como en lo referente al diseño de los sistemas y a los procedimientos, no siempre pedagógicos, de exponer los temas. Estas afinidades culminan ahora con la preparación y publicación conjunta de este libro en el que hemos tratado de compatibilizar los aspectos conceptuales, técnicos, didácticos y prácticos. Exponemos de forma sintética, pero rigurosa, entre otros temas a los ya indicados por Albert, los cálculos de las conducciones, tanto de abastecimiento de agua como de evacuación, las características de su funcionamiento, las de sus componentes, averías y los procesos de verificación y control para la solución de problemas reales, temas que hasta el momento no han sido desarrollados de una forma tan extensa en la diversa literatura técnica existente sobre estas especialidades.

Agradecemos, como no, las aportaciones que nos han hecho los profesionales del sector, así como la colaboración que nos han prestado diferentes fabricantes sobre aspectos diversos de sus productos y la utilización de abundante material gráfico para su incorporación en esta obra.

Francisco Javier Pancorbo Floristán

Capítulo 1

Definición

La hidráulica es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos con aplicación a los problemas prácticos (conducciones, abastecimientos, riegos, saneamientos).

Basándose en la mecánica deduce, auxiliada por la experiencia, las fórmulas que permiten resolver los problemas con los que a diario se encuentra el técnico. Se estudia a los líquidos como si fueran fluidos perfectos (homogéneos, no viscosos e incompresibles) y se aplican las leyes de la mecánica, corrigiendo las fórmulas con coeficientes determinados empíricamente para que se ajusten a la realidad. Por lo tanto, la hidráulica es una ciencia aplicada y empírica.

La parte de la hidráulica que estudia las condiciones de equilibrio se llama hidrostática, mientras que la hidrodinámica se ocupa del movimiento de los mismos.

La masa es una propiedad intrínseca de los cuerpos y se mide en:

Sistema cegesimal (CGS)………Gramo

Sistema internacional (SI)………Kilogramo

Sistema técnico (ST)………………kg-masa o UTM (Unidad Técnica de Masa)

Tabla 1.1 Unidades del Sistema Internacional

El peso de un cuerpo se define como la fuerza con la que es atraído por la Tierra, aplicada en su centro de gravedad (c.d.g.):

Peso= m·g

Al ser una fuerza, sus unidades son el Newton (N) en el Sl, la Dina (Dn) en el CGS y el Kilopondio en el ST.

Densidad absoluta

Se define como el cociente entre la masa de un cuerpo homogéneo y su volumen. La expresión para su cálculo es:

Siendo:

ρ= densidad de la sustancia, Kg/m 3.

m= masa de la sustancia, Kg.

V= volumen de la sustancia, m 3.

Las unidades en las cuales suele expresarse la densidad son: Kg/m 3, Kg/dm 3, gr/cm 3.

La densidad de una sustancia varía con la temperatura y la presión. El agua posee una densidad absoluta a 3,8°C y a una atmósfera de presión igual a 999,997 Kg/m 3, aunque con frecuencia en los cálculos se considera el valor de 1.000 Kg/m 3(Sl) o un g/cm 3(CGS).

Peso específico absoluto

Es el cociente entre el peso del cuerpo (P = mg) y el volumen; es decir, es el peso por unidad de volumen de una sustancia. Cuando se trata de una substancia homogénea, la expresión para su cálculo es:

Siendo mla masa y gla aceleración de la gravedad.

El peso específico del agua a 4°C y 1 atmósfera es γ o= 9806,26·N/m 3.

Viscosidad absoluta o dinámica

Los fluidos no pueden considerarse siempre como perfectos debido a su viscosidad que es la propiedad en virtud de la cual oponen una resistencia al movimiento uniforme de su masa a causa del rozamiento de unas moléculas con otras. Este grado de «resistencia» se caracteriza por un coeficiente típico de cada sustancia que se llama viscosidad dinámica o más simplemente viscosidad que se representa por µ. En el Sl la unidad kg/(m·s) o Pa·s, denominada Pascal-segundo o poiseuille que es igual a 10 poises en el sistema CGS (g/cm·s), actualmente se encuentra en desuso.

En los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura y aumenta muy ligeramente con la presión, siendo el agua una excepción; ya que primero disminuye y luego aumenta con la presión. En los gases la viscosidad aumenta con la temperatura y en cuanto a la influencia de la presión es poco importante.

Viscosidad relativa o viscosidad cinemática

Es el cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad.

La unidad de la viscosidad cinemática en el Sl es: m 2/s. En el sistema CGS es el stokes (abreviado S o St), cuyo nombre proviene de George Gabriel Stokes. A veces se expresa en términos de centistokes (cS o cSt). Debido a que la viscosidad cinemática del agua a 1 atm y 20°C es del orden de 0,01 St, es decir un centistokes —es usual este término como unidad de viscosidad cinemática— pudiéndose obtener su valor aproximado para el agua a distintas temperaturas mediante la expresión de Poisiville:

Para las temperaturas, más habituales en las instalaciones de agua en los edificios, que suelen estar comprendidas entre 10°C y 40°C, la viscosidad cinemática también puede calcularse mediante la ecuación: