Instalaciones de Agua en Edificios

Las instalaciones de agua en edificios son sistemas esenciales que garantizan el suministro de agua potable, caliente y fría, así como la correcta evacuación de aguas residuales. Comprender su diseño, materiales y cálculo es fundamental para cualquier estudiante o profesional de arquitectura e ingeniería. Este artículo ofrece un resumen completo de los conceptos clave para instalaciones hidráulicas en edificaciones, basado en los módulos de "Instalaciones 1" de la cátedra Arq. Graciela La Spina de UBA FADU.

Conceptos Fundamentales de las Instalaciones de Agua en Edificios

El agua, como elemento vital, debe cumplir con condiciones específicas para su consumo humano. Estas incluyen aspectos físicos como ser incolora, inodora e insípida, y químicos, evitando sales perjudiciales (magnesio) o tóxicas (plomo, arsénico, flúor), además de una dureza controlada sin excesivo calcio y magnesio. Microbiológicamente, debe estar libre de organismos patógenos y bacterias contaminantes.

Sistemas de Captación de Agua

La captación del agua para su uso en edificios puede provenir de diversas fuentes, cada una con sus propias características y tratamientos:

• Agua meteórica: Proviene de la lluvia, captada y almacenada.
• Agua superficial: Obtenida de ríos, lagos o embalses.
• Agua subterránea: Extraída de pozos profundos o acuíferos.

Proceso de Potabilización del Agua

Antes de ser distribuida, el agua debe ser potabilizada para asegurar su calidad. El proceso de potabilización incluye varias etapas:

1. Toma: Captación inicial del agua de la fuente.
2. Filtros gruesos: Para decantar partículas en suspensión.
3. Coagulación: Agregado de sulfato de Aluminio para agrupar partículas.
4. Alcalinización: Adición de cal para evitar la corrosión en cañerías y quitar turbidez.
5. Filtración: Uso de filtros de arena para eliminar agentes patógenos.
6. Cloración: Agregado de cloro para la desinfección final.

Una vez completado este proceso, el agua es considerada potable y apta para el consumo.

El Nivel Piezométrico y la Conexión Domiciliaria

El nivel piezométrico (NP) es la altura de la columna de agua a nivel de la acera o vereda, un dato crucial para el diseño de la red. La conexión domiciliaria es el punto de unión entre la red pública y la instalación interna del edificio. Las condiciones para la provisión de agua varían según el NP:

• Provisión Directa: Si no hay artefactos a más de 5 metros de altura.
• Tanque de Reserva (TR) Obligatorio: Si hay artefactos a más de 5 metros. El TR no debe superar en más de 4 metros el NP Mínimo.
• TR y Tanque de Bombeo Obligatorio: Si hay artefactos por encima del nivel máximo.

La conexión domiciliaria incluye elementos como la llave de paso de válvula suelta, que permite interrumpir el flujo de agua hacia el inmueble.

Componentes Clave: Tanques de Reserva y Artefactos

Los tanques de reserva son vitales para garantizar un suministro constante de agua en los edificios. Existen diferentes tipos y consideraciones de diseño.

Diseño y Capacidad de los Tanques de Reserva

Los tanques pueden ser de fibrocemento, plástico u otros materiales, y se diseñan con características específicas según su capacidad:

• Tanques de Reserva hasta 4.000 litros: Incluyen tapa de inspección (0,25 x 0,25 m), flotante mecánico, chaflán a 45° de 0,20 m, ventilación de ø 0,025 de latón con malla de bronce, y una pendiente mínima del fondo de 1:10.
• Tanques de Reserva + 4.000 litros: Pueden requerir tapas sumergidas de 0,50 x 0,50 m y sistemas de ventilación más complejos, aunque los elementos básicos son similares a los tanques más pequeños.

Cargas Mínimas sobre Artefactos

La presión del agua es crucial para el correcto funcionamiento de los artefactos. Se establecen cargas mínimas (CM) para asegurar un caudal adecuado:

• Provisión Directa: CM = 4 m.
• Bajada exclusiva Calefón a Gas: CM = 2 m.
• Un solo artefacto: CM = 0,50 m.
• Bajada no exclusiva c/ Calefón a Gas: CM = 4 m.

Estos valores aseguran que el agua llegue con suficiente presión a cada punto de consumo.

Sistemas de Agua Caliente en Edificios

La provisión de agua caliente es un servicio indispensable en cualquier edificación moderna. Existen dos métodos principales para calentar el agua:

Calentamiento Lento: El Termotanque (Acumulación)

Los termotanques almacenan y calientan una cantidad predefinida de agua. Sus características incluyen:

• Ventajas: No necesitan presión de agua; permiten la apertura de varias canillas al mismo tiempo.
• Desventajas: Requieren mayor espacio, son más caros, consumen más energía por funcionamiento constante y necesitan una bajada exclusiva de agua fría.

Calentamiento Instantáneo: El Calefón

Los calefones calientan el agua a demanda, solo cuando se abre una canilla. Sus propiedades son:

• Ventajas: Son económicos, calientan rápidamente y entregan cantidad ilimitada de agua caliente, gastando combustible solo al usarse. Capacidades comunes son 10, 12, 14 y 18 litros/minuto.
• Desventajas: Necesitan presión de agua (recordar cargas mínimas), solo se puede usar un artefacto por vez, la distancia máxima entre calefón y artefacto es 12 metros, y en días muy fríos, la temperatura deseada puede no alcanzarse.

Materiales para Cañerías de Agua Fría y Caliente

La elección de los materiales para las cañerías es crucial para la durabilidad, eficiencia y seguridad de la instalación. Se utilizan tanto materiales metálicos como plásticos.

Cañerías Metálicas

Aunque algunos materiales están en desuso, otros se mantienen vigentes:

• Plomo: En desuso por su falta de resistencia mecánica y toxicidad.
• Hierro galvanizado: En desuso debido a las incrustaciones internas.
• Latón (Hidrobronz): Aleación de cobre y zinc, liso y no se corroe. Viene en rollos o tiras. Dilata 1,5 mm/metro y no se usa a la vista, sino embutido. Las uniones se realizan con piezas especiales y soldadura (estaño, plomo o plata). Es importante no empalmar cañerías de distintos metales.
• Acero inoxidable: Puede colocarse a la vista, es inmune a la corrosión, tiene bajo coeficiente de dilatación (0,16 mm/metro), no necesita protección anticorrosiva y tiene buena longevidad. Es un material caro y las uniones se realizan con una herramienta especial que aplica presión para sellar con una arandela (O'ring) mediante bomba hidráulica.

Cañerías Plásticas

Los materiales plásticos han ganado popularidad por su facilidad de instalación y resistencia:

• Polipropileno (PP): Es un polímero económico y fácil de instalar. Las uniones se hacen roscando el caño con una terraja y sellando con cáñamo o teflón. No necesita personal especializado.
• Polipropileno Copolímero Random (PPR): Conocido por marcas como Aquasystem, Polisud (azules) o IPS (verdes). Es económico, fácil de instalar, atóxico, no lo atacan corrientes eléctricas, resiste el impacto, absorbe vibraciones y la ausencia de corrosión interna impide la formación de sarro. Las uniones se realizan por termofusión, un proceso que requiere limpiar, marcar, calentar y unir caño y accesorio sin prisa, pero sin pausa.
• Polietileno reticulado: Otro material plástico utilizado, especialmente en sistemas de agua fría y caliente, por su flexibilidad y resistencia a altas temperaturas.

Diseño y Cálculo de Bajadas y Colector

El proyecto de las instalaciones de agua implica un diseño cuidadoso de las bajadas (ramales que descienden de los tanques) y el colector (la tubería principal que las distribuye).

Proyecto de Instalaciones y Bajadas

El diseño busca minimizar el recorrido horizontal y maximizar el vertical. Las bajadas se desplazan por contrapiso de azotea o carga de azotea, nunca por losa. En azoteas inaccesibles, pueden ir a la vista con protección. Las cañerías de distribución van por paredes y, en planta baja, no es conveniente que vayan por contrapisos. Para sortear puertas, se pasan sobre el dintel. La altura de las cañerías de distribución es de 0,30 a 0,40 m del NPT (Nivel de Piso Terminado), y las cañerías de agua fría deben ir por debajo de las de agua caliente.

Cálculo de la Reserva Total Diaria (RTD)

La RTD es la cantidad de agua necesaria para un día, y su cálculo varía según el tipo de edificación:

• Gasto de Artefactos: Para cálculos básicos se usan valores estándar: Inodoro Pedestal (IP) 350 lts, Mingitorio (M°) 250 lts, Pileta de Cocina (PC), Pileta de Lavar (PL), Ducha (Du), Máquina de Lavar Ropa (MLR) 150 lts.
• Caso Vivienda: Una vivienda estándar (baño principal, baño de servicio o toilette, PC, PL y PLC o MLR) se estima en 850 litros.
• Ejemplo Vivienda en Exceso: Para una vivienda con dos baños principales y dos baños de servicio, se parte de 850 lts + 50% del artefacto que más consume (175 lts por cada baño principal o de servicio adicional), llegando a 1.200 litros.
• Caso Otros Destinos (Ej. Restaurante): Se suman los consumos individuales de cada artefacto. Por ejemplo, un restaurante con 5 WC, 5 Lavatorios, 5 Mingitorios, 2 PC, 2 PL y un baño principal totalizaría 4.700 litros.

Cálculo de la Conexión Domiciliaria

Para dimensionar la conexión domiciliaria, se necesitan los siguientes datos:

• Gasto: RTD (litros) / Tiempo de llenado del TR (segundos, usualmente 1 a 4 horas).
• Presión Disponible (PD): PNV (Presión a Nivel de Vereda, dato de la empresa) - H (altura de entrada al TR). Con estos datos, se consulta la Tabla 1 de diámetros de cañería para encontrar el adecuado. Por ejemplo, si la RTD es 3600 litros y se desea llenar en 1 hora (3600 segundos), el gasto es 1. Si la PNV es 12m y la H de entrada al tanque es 5m, la PD es 7 metros.

Cálculo de Bajadas y Colector

El dimensionamiento de bajadas y colectores se realiza mediante tablas específicas:

• Cálculo de Bajadas (Tabla N° 2 y 3): Se asigna una sección (en cm²) a cada tipo de artefacto o conjunto de ellos (ej. un baño principal, PC, PL = 0,62 cm²). Luego, con la sección total de una bajada, se busca en la Tabla 3 el diámetro de cañería correspondiente. Por ejemplo, una bajada de 1,62 cm² (suma de 2 WC, 2 Lavatorios, 1 DAM) corresponde a un diámetro de 0,013m.
• Cálculo del Colector (Tabla N° 4):
• Para 2 Bajadas: La suma de las secciones de ambas bajadas determina el diámetro del colector. Ej: SB1 (0,62 cm²) + SB2 (0,36 cm²) = 0,98 cm², que en Tabla 4 da un diámetro de 0,013 m.
• Para más de 2 Bajadas: Se utiliza la fórmula: Sección de la Bajada Mayor + (Semisuma de las secciones de las bajadas restantes). Con el resultado, se busca el diámetro en la Tabla 4. Ej: SBM1 (1,62 cm²) + (SB2 (0,62 cm²) + SB3 (0,36 cm²))/2 = 2,11 cm², resultando en un diámetro de 0,019 m.

Es importante destacar que el Hierro Fundido y el PVC solo se usan en cañerías de desagüe cloacal y pluvial, no para agua potable.

Sistemas de Desagüe: Primario y Secundario

Aunque el enfoque principal es el suministro de agua, es crucial entender cómo se desechan las aguas usadas.

Sistema Primario de Desagüe

El sistema primario se encarga de las aguas con contenido fecal. Incluye artefactos como:

• Inodoro Pedestal (IP)
• Mingitorio (M°)
• Pileta de Piso Abierta (PPA)

Sistema Secundario de Desagüe

El sistema secundario recolecta aguas grises, sin contenido fecal. Los artefactos conectados son:

• Pileta de Cocina (PC) con sifón
• Lavatorio (L°)
• Bañera (Bñ)
• Bidé (Bidé)
• Pileta de Lavar (PL) o Máquina de Lavar Ropa (MLR)

Limpieza de Artefactos

La limpieza de los artefactos primarios, como los inodoros, se realiza acumulando agua en pequeños depósitos (depósito automático de inodoro) o utilizando dispositivos manuales de cierre automático (válvulas tipo Diógenes). Estos sistemas aseguran la descarga suficiente para la limpieza y arrastre de desechos.

Preguntas Frecuentes sobre Instalaciones de Agua en Edificios (FAQ)

¿Cuáles son las condiciones que debe cumplir el agua para consumo humano en un edificio?

El agua debe ser incolora, inodora, insípida, libre de sales perjudiciales o tóxicas (magnesio, plomo, arsénico, flúor), con dureza controlada y, microbiológicamente, sin patógenos ni bacterias contaminantes.

¿Qué es el nivel piezométrico y cómo influye en la instalación de un tanque de reserva?

El nivel piezométrico es la altura de la columna de agua a nivel de vereda. Si hay artefactos a más de 5 metros de altura o si el NP mínimo es menor a 8 metros (y el TR no supera en más de 4 metros el NP), un tanque de reserva es obligatorio para asegurar la presión adecuada.

¿Cuál es la diferencia entre un termotanque y un calefón para agua caliente?

Un termotanque calienta y acumula agua, lo que le permite suministrar a varias canillas simultáneamente sin depender de la presión, pero consume más energía. Un calefón calienta el agua instantáneamente a demanda, es más económico en uso, pero requiere buena presión y generalmente solo abastece un artefacto a la vez.

¿Qué materiales son los más recomendados para las cañerías de agua potable en la actualidad?

Para agua fría y caliente, se recomiendan materiales plásticos como el Polipropileno Copolímero Random (PPR), por su resistencia a la corrosión, facilidad de instalación (termofusión) y bajo costo. El acero inoxidable también es excelente por su durabilidad e inmunidad a la corrosión, aunque es más caro.