Ing. Néstor Walter Barrera Romero - R.N.I. 32906

Es Ingeniero en Civil de la Universidad Autónoma Tomás Frías con Diplomado en Sistemas Hidrosanitarios en Edificaciones, Supervisión Y Fiscalización de Obras Civiles, Investigación Acción y Educación Superior Formación Basada En Competencia. Máster Internacional en Proyectos Sismorresistentes de Estructuras de Concreto Armado y Precomprimido. 

RESUMEN

Una de las dificultades de las normativas es adecuar el método Hunter, propuesto para pequeñas viviendas y edificaciones residenciales en 1940, a las condiciones actuales. Se ha realizado un análisis documental de normativas de distintos países de habla hispana, reglamentos americano y japonés. Se aplicó el análisis comparativo de los valores propuestos por cada una de las normativas, para la instalación hidrosanitaria de abastecimiento de una edificación tipo de oficina. Los resultados indican que la mayoría de las normas emplean métodos empíricos y probabilísticos, con valores ajustados para cada país.

INTRODUCCIÓN

El caudal máximo probable (QMP), permite determinar la demanda con la cual diseñar el sistema de abastecimiento de agua potable en una edificación. (Soriano & Pancorbo, 2012) indica que lo métodos de estimación pueden clasificarse en semi empíricos (coeficiente de simultaneidad) y probabilísticos (Hunter).Uno de los primeros métodos probabilísticos desarrollados en fue el método de Hunter realizado en 1940 (Hobbs et al., 2019; Mangalekar & Gumaste, 2021; Soriano & Pancorbo, 2012), una de las características es que (Hunter, 1940) no menciona las diferencias entre edificios de oficinas y viviendas pequeñas, aunque resulta lógico suponer que eso se debe a que por aquél entonces se buscaba primero responder las necesidades de la población, y que además no existían una cantidad considerable de infraestructura de oficinas. Sin embargo, aún con dichas consideraciones, el método fue aceptado en la mayor parte del territorio estadounidense.

APLICABILIDAD ACTUAL DEL MÉTODO DE HUNTER 

En las últimas décadas se han desarrollado políticas de desarrollo sostenible ante el incremento poblacional y la escasez de recursos, ocasionando que la industria empiece a construir artefactos sanitarios más eficientes. Por lo que en los últimos años a la par de investigaciones donde se estudia métodos alternos se ha ido analizando la pertinencia o no del método de Hunter.

Los investigadores (Garzón & Ortiz, 2017) mencionan “que no necesariamente se ajusta a las condiciones, características y patrones de consumo de la población Colombiana” (p. 1). Mientras que (Zamora, 2013) encontró que para el caso de edificaciones en Costa Rica, el método que se aproxima con menor error al consumo de oficinas es el de la Norma Francesa.

Estas observaciones no solamente se mencionan para los consumos sudamericanos, sino que además, (Mangalekar & Gumaste, 2021) indican que, la mayoría de los códigos nacionales e internacionales utilizan la curva de Hunter (1940) debido al sólido enfoque probabilístico y la facilidad del cálculo del caudal máximo probable, sin embargo, es un hecho ampliamente aceptado que la curva de Hunter sobredimensiona la demanda de agua en el tamaño de las tuberías de plomería (Mangalekar & Gumaste, 2021). Por lo que los países tienden a modificar el valor del caudal máximo probable, ajustándolo a sus características. 

Por su parte (Hobbs et al., 2019) menciona que la disparidad entre los actuales artefactos de alta eficiencia y el modelo probabilístico (de Hunter) ha dado lugar al sobredimensionamiento de las redes de tuberías, lo que aumenta la huella de carbono de las edificaciones.

MÉTODOS PROBABILÍSTICOS COMPUTACIONALES PARA EL CÁLCULO DEL CAUDAL MÁXIMO PROBABLE

En respuesta al mayor uso de artefactos hidrosanitarios eficientes y un uso sostenible del agua, la Asociación Internacional de Funcionarios de Plomería y Mecánica (IAPMO) y la Sociedad Americana de Ingenieros de Plomería (ASPE) impulsaron la creación de un equipo de especialistas, para proponer un nuevo modelo, alterno al de Hunter, que permita estimar el caudal máximo probable en una edificación.

Para tal efecto (Buchberger et al., 2017) propusieron modelos que eviten el sobredimensionamiento que conlleva el uso del método del método de Hunter. Estos modelos son: Exhaustive Enumeration Method (EEM) y el Modified Wistort Method (MWM). En base a una data desde 1996 hasta 2011 en 1058 viviendas multifamiliares a lo largo de Estados Unidos. (Hobbs et al., 2019)

Sin embargo, estos modelos son complicados de aplicar en la práctica profesional, incluso conociendo los parámetros de cálculo necesarios, lo que llevó a que Buchberger a desarrollar una calculadora con un entorno amigable, para cualquier número de artefactos sanitarios denominada como Calculadora de Demanda de Agua o Water Demand Calculator (WDC). La misma ha sido reconocida e incorporada al Uniform Plumbing Code 2021.

NORMATIVA Y REGLAMENTACIÓN INTERNACIONAL 

En el ámbito internacional se tienen varias normativas y reglamentos, aquellos que han sido revisados para la presente investigación se presentan en el siguiente cuadro:

Tabla 3 Normas y reglamentos internacionales de instalaciones de sanitarias consultados

Fuente: Propia

ANÁLISIS COMPARATIVO PARA EDIFICACIÓN DE OFICINAS TIPO 

Se ha realizado una comparación entre las normativas que describen las características propias de oficinas, mediante el cálculo de las unidades de gasto o el caudal total de artefactos, para una edificación de oficinas de 10 plantas con baños tipo, para el sistema de abastecimiento de la red de agua fría. Los resultados se presentan en las siguientes tablas:

Tabla 2 Caudal máximo probable estimado por métodos del coeficiente de simultaneidad

Fuente Propia

Tabla 3 Caudal máximo probable estimado por métodos de Hunter Modificado

Fuente Propia

CONCLUSIONES

La mayoría de las normas emplea los métodos del coeficiente de Simultaneidad y el de Hunter modificado, con valores propios de cada país. Dentro de los métodos más actuales tenemos al: Exhaustive Enumeration Method (EEM), Modified Wistort Method (MWM), que forman parte del Water Demand Calculator (WDC) de la IAPMO. Siendo el WDC. la primera innovación en la estimación probabilística en los últimos 80 años, pero que sólo es aplicable debido a su data en Estados Unidos y en vivienda multifamiliares.

En el análisis realizado se observa que el RENISDA presenta un valor muy cercano al promedio los valores de todas las normativas. Sin embargo, su valor está por encima de las normativas europeas y algunas sudamericanas, siendo únicamente menor al de la Norma Peruana I.S. 010 y la Norma Ecuatoriana NEC 11. Finalmente, el valor más bajo para oficinas es el de la UNE 149201, debido a que presenta una ecuación específica para oficinas que permite considerar el efecto de los usuarios de la edificación. 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Buchberger, S., Omaghomi, T., Wolfe, T., Hewit, J., & Cole, D. (2017). Peak Water Demand Study. Probability Estimates for Efficient Fixtures in Single and Multi-Family Residential Buildings, January. http://www.iapmo.org/WEStand/Documents/Peak Water Demand Study - Executive Summary.pdf

Garzón, A., & Ortiz, R. (2017). Maximum Instant Flows Rates for Residential Users of Bogotá City Caudales Máximos Instantáneos de Usuarios Residenciales de Bogotá. XV Seminario Iberoamericano de Redes de Agua y Drenaje, SEREA.

Hobbs, I., Anda, M., & Bahri, P. A. (2019). Estimating peak water demand: Literature review of current standing and research challenges. Results in Engineering, 4(May), 100055. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2019.100055

Hunter, R. (Department of C. (1940). Methods of Estimating Loads in Plumbing Systems. Building Materials and Structures Report BMS65, 23, 28.

Mangalekar, R. D., & Gumaste, K. S. (2021). Residential water demand modelling and hydraulic reliability in design of building water supply systems: A review. Water Science and Technology: Water Supply, 21(4), 1385–1397. https://doi.org/10.2166/WS.2021.021

Omaghomi, T., & Buchberger, S. G. (2018). Variation in peak water demand with building size: Parameters and methods. 1st International WDSA / CCWI 2018 Joint Conference.

Omaghomi, T. O. (2014). Analysis of Methods for Estimating Water Demand in Buildings. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1406881340

Soriano, A., & Pancorbo, F. J. (2012). Suministro, Distribución y Evacuación Interior de Agua Sanitaria (1ra Edició). MARCOMBO S.A.

Zamora, R. (2013). Evaluación de los métodos para el cálculo de caudales máximos probables instantáneos en edificaciones. 61.