Avances en el diseño de tuberías

Los tiempos de estancamiento excesivamente largos del agua potable en la instalación de agua potable pueden provocar depósitos y problemas microbiológicos. Para minimizarlos, el diseño de las tuberías es, por lo tanto, de gran importancia para el mantenimiento de la higiene del agua potable. Dado que el mantenimiento de la calidad del agua en los edificios ha sido cada vez más el centro de atención de los legisladores, higienistas, planificadores especializados, artesanos y operadores desde la década de 1990, la industria también comenzó a pensar en optimizaciones en el lado del producto al mismo tiempo. Le ofrecemos una visión general de los desarrollos más importantes en el campo del tendido de tuberías y le revelamos por qué las instalaciones de piezas en T son, en la mayoría de los casos, la opción más eficiente e higiénica para las instalaciones de agua potable.

El requisito básico para mantener la calidad del agua potable dentro de una instalación de agua potable es un cambio de agua regular en todos los puntos de toma. Se especificó por primera vez como vinculante en 2013 en la entonces directiva VDI/DVGW 6023. Ya en aquel entonces, los hallazgos mostraban que los puntos de toma no utilizados se convertían en tuberías muertas, independientemente del trazado de las tuberías. Para favorecer el cambio de agua regular y completo ya en el "funcionamiento normal", una instalación de agua potable debe diseñarse de la forma más "esbelta" posible. Es decir, debe tener el menor contenido de agua y las menores superficies posibles. También para el número de puntos de toma se aplica: planificar tantos como sean necesarios y tan pocos como sea posible. Así es posible lograr un alto intercambio de agua en el funcionamiento normal. Además, las instalaciones de agua potable de diseño más compacto también significan menos costes de material y energía. De este modo, la higiene del agua potable, el ahorro de energía y el ahorro de agua estarán en armonía desde el primer momento, incluso si se necesitan descargas antiestancamiento por las interrupciones del funcionamiento.

Boquillas Venturi en instalaciones anillo en anillo

En las instalaciones de plástico, las instalaciones en anillo con la integración de todos los puntos de extracción de una unidad de uso están muy extendidas. Para ello, se conecta un distribuidor simple a una tubería de distribución, que recibe ambos extremos del anillo. A partir de la ISH 2007, existía la posibilidad de integrar puntos de toma mediante boquillas Venturi e instalación anillo en anillo. En la instalación anillo en anillo, los puntos de toma de una línea de uso también están conectados entre sí mediante una línea en anillo, pero ahora ambos extremos del anillo están conectados a una boquilla Venturi. Esta boquilla Venturi está instalada directamente en una tubería de distribución. Cada boquilla Venturi genera una pérdida de presión en el paso, es decir, entre los dos extremos del anillo conectado. Esto provoca que, con cada flujo de agua en la tubería de distribución, una parte del agua potable también fluya siempre por el anillo conectado en cada caso. Sin embargo, este principio, por desgracia, solo funciona en una dirección, ¡algo que hay que tener en cuenta! Es decir, si se utiliza uno de los puntos de toma en un anillo anterior, no ocurre nada en los anillos posteriores. Además, se necesitan cantidades extremadamente elevadas de agua de descarga para un cambio de agua completo, ya que en una descarga terminal solo el 10 % del agua potable fluye a través del anillo y el 90 % directamente a través de las boquillas Venturi. Como resultado, con cada cambio de agua, parte del agua estancada del primer anillo vuelve a entrar en cada uno de los posteriores, lo que puede provocar que los problemas higiénicos se propaguen rápidamente por todo el edificio sin un cambio de agua excesivo. En este contexto, es comprensible que este tipo de instalación tampoco esté exenta de la obligación, anclada en la regulación del agua potable y en el conjunto de normas (DVGW W 551-4, VDI 6023 Hoja 1), de utilizar cada punto de toma. Solo así pueden evitarse las tuberías muertas inadmisibles. Además, las instalaciones anillo en anillo también deben cuestionarse por razones energéticas. En comparación con las instalaciones de pieza en T, estas tienen un volumen de agua aproximadamente un 25 % mayor y superficies casi un tercio mayores, a través de las cuales se producen pérdidas de calor por circulación evitables, o el agua fría absorbe más el calor del verano y lo almacena en el volumen de agua sobredimensionado.

Alternativa: Tuberías en serie

Otra opción eran las tuberías en serie, en las que se integraban puntos de toma poco utilizados, como grifos de bañera o tuberías para el riego del jardín. Además, para esta variante de instalación se recomendaba colocar los puntos de toma de uso frecuente, como los inodoros, en la posición final. Más tarde, estos puntos de toma fueron sustituidos en su mayoría por estaciones de descarga, ya que en ese momento apenas había grifos electrónicos con función de descarga. Sin embargo, debido al bajo caudal de cálculo de solo 4 o 10 l/min, las estaciones de descarga pueden ayudar al cambio de agua general, pero apenas alcanzan velocidades de flujo relevantes en tuberías de distribución o anillos de mayor tamaño. Para ello es necesario accionar/activar varias estaciones de descarga o griferías simultáneamente (VDI 6023 Hoja 1). Se deben aspirar a altas velocidades de flujo de 1 m/s para lograr no solo un flujo turbulento, sino también una velocidad de flujo "limpiante". Si este no es el caso, se pueden formar sedimentos y el intercambio de agua solo se produce en el núcleo de la tubería. Este caso se denomina el llamado fenómeno de tubo en tubo.

Instalaciones de pieza en T: Hoy en día la mejor opción para un tendido de tuberías higiénico

Las dimensiones de tubería más pequeñas, los aislamientos y las abrazaderas de tubería son más ecológicos y económicos que las tuberías de gran tamaño debido al menor uso de material. El menor contenido de agua no solo favorece el cambio de agua, sino que otro efecto secundario son las superficies reducidas, que causan menos pérdidas de calor en las tuberías de circulación y también protegen el agua potable fría contra el calentamiento evitable. Estos argumentos, así como los nuevos conocimientos de la teoría y la práctica, hacen que hoy en día las instalaciones de agua potable se realicen (o deberían realizarse) de nuevo principalmente como instalaciones de pieza en T. Solo los puntos de toma inevitables, pero poco utilizados, se realizan en forma de instalaciones en serie o en anillo. Porque las instalaciones de pieza en T, de eficacia probada, ofrecen diversas ventajas a los planificadores especializados, los instaladores y los operadores:

• Trayectos de flujo hidráulicamente claros
• Fáciles de instalar
• Menor volumen de agua (-25 %)
• Superficies más pequeñas (-29 %)
• Elevado ahorro de costes del 21 % solo en material

Ejemplo práctico: Así de económicas son las instalaciones de pieza en T

El enorme potencial de ahorro queda patente en un ejemplo práctico. Aquí se calcularon para un objeto real –un instituto con pabellón deportivo– las diferencias entre las variantes de instalación de pieza en T, instalación en serie e "instalación en anillo y serie" (instalación anillo en anillo) en relación con el volumen de agua en litros, la superficie interna en metros cuadrados y el contenido de agua de las tuberías de alimentación individuales.

El tipo de instalación "Anillo y serie" presenta el mayor volumen de agua y las mayores superficies internas, mientras que la instalación de pieza en T tiene el peor rendimiento en cuanto al volumen de agua de la tubería de alimentación individual con 0,16 litros por punto de toma.

En el objeto examinado, los costes de material para una instalación de pieza en T fueron alrededor de un 21 % o 53.000 € inferiores a los costes de material (sin costes de montaje) de una instalación en anillo y serie (fuente: Breve estudio de la politécnica FH Münster, Prof. Dr. Ing. Franz-Peter Schmickler, M.Eng. Stefan Cloppenburg).

Puede obtener más información sobre el diseño eficiente e higiénico de las instalaciones de agua potable aquí.