170 2006 Esia-zac Superior Olivares Aviles

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO.

APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO CIVIL. P R E S E N T A: OLIVARES AVILES SIMÓN.

ASESOR DE TESIS: ING. JOSÉ HECTOR MONTOYA MACIEL.

MÉXICO D.F.

ABRIL DEL 2006.

APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO. CONTENIDO CAPITULO 1. .............................................................................................................................................. 1 INTRODUCCIÓN.

1.1 ANTECEDENTES. ...................................................................................................................................... 1 1.2 DISEÑO DE REDES DE ALCANTARILLADO CON LA AYUDA DE PROGRAMAS EN LA ACTUALIDAD.................................................................................................................................................. 2 1.3 HOJAS DE CÁLCULO. .............................................................................................................................. 6 1.4 ¿POR QUÉ EXCEL?.................................................................................................................................... 6 1.4.1 EL OBJETIVO DE UNA APLICACIÓN DE HOJA DE CÁLCULO........................................ 7 1.5 EL PAPEL DE VISUAL BASIC PARA APLICACIONES EN EXCEL. ................................................... 7 1.6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. .................................................................................................... 8 1.7 JUSTIFICACIÓN......................................................................................................................................... 8 1.8 OBJETIVO................................................................................................................................................... 9 1.8.1 OBJETIVO GENERAL. ............................................................................................................. 9 1.8.2 OBJETIVO PARTICULAR. ....................................................................................................... 9 1.9 RESUMEN..................................................................................................................................................10

CAPITULO 2. .............................................................................................................................................11 OBRAS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

2.1 DEFINICIÓN DE ALCANTARILLADO. .................................................................................................11 2.1.1 TIPOS DE OBRAS EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO..........................................11 2.2 ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO. ..................................12 2.2.1 TUBERÍAS O CONDUCTOS. ..................................................................................................12 2.2.2 MATERIALES Y DIÁMETROS COMERCIALES DE TUBERÍAS. ......................................13 2.2.3 ESTRUCTURAS Y OBRAS ACCESORIAS............................................................................18 2.2.4 ESTRUCTURAS DE VERTIDO...............................................................................................24 2.3 REQUISITOS QUE DEBE SATISFACER UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO. ...........................27

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CONTENIDO

CAPITULO 3. .............................................................................................................................................29 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.

3.1 TIPO DE SISTEMA....................................................................................................................................29 3.1.1 SISTEMAS DE ALCANTARILLADO. ....................................................................................29 3.2 CONFIGURACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO. ...................................................29 3.3 TRAZO DE REDES....................................................................................................................................32 3.3.1 TRAZO EN BAYONETA. ........................................................................................................32 3.3.2 TRAZO EN PEINE. ...................................................................................................................33 3.3.3 TRAZO COMBINADO .............................................................................................................34

CAPITULO 4. .............................................................................................................................................35 NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

4.1 CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO. .......................................................................................35 4.1.1 ASPECTOS FUNDAMENTALES. ...........................................................................................35 4.1.2 PLANOS DE LA ZONA REQUERIDOS..................................................................................35 4.1.3 ESTIMACIÓN DE LOS VOLÚMENES DE AGUA POR DESALOJAR. ...............................36 4.1.4 GASTOS APROXIMADOS DE AGUAS RESIDUALES. .......................................................36 4.1.5 GASTOS APROXIMADOS DE INFILTRACIÓN. .................................................................37 4.1.6 TRATAMIENTO RECOMENDABLE......................................................................................37 4.1.7 ELECCIÓN DEL SITIO DE VERTIDO....................................................................................37 4.1.8 POSIBILIDADES DE REUSO. .................................................................................................38 4.2 GASTOS BÁSICOS DE PROYECTO. ......................................................................................................38 4.2.1 GASTO MEDIO.........................................................................................................................38 4.2.2 GASTO MÍNIMO. .....................................................................................................................38 4.2.3 GASTO MÁXIMO INSTANTÁNEO........................................................................................39 4.2.4 GASTO MÁXIMO EXTRAORDINARIO. ...............................................................................40 4.3 CONCEPTOS DE HIDRÁULICA APLICABLES.....................................................................................41 4.3.1 CONSIDERACIONES...............................................................................................................41 4.3.2 ESCURRIMIENTOS EN CONDUCTOS CERRADOS............................................................41 4.3.3 ESCURRIMIENTOS EN CONDUCCIONES A CIELO ABIERTO. .......................................43 4.3.3.1 FÓRMULA DE CHEZY...........................................................................................43 4.3.3.2 FÓRMULA DE KUTTER. .......................................................................................44 4.3.3.3 FÓRMULA DE MANNING.....................................................................................44 4.3.4 ESCURRIMIENTOS EN TUBOS QUE FUNCIONAN PARCIALMENTE LLENOS............45

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CONTENIDO

4.3.4.1 EXPRESIONES DE LOS ELEMENTOS HIDRÁULICOS FUNCIONANDO PARCIALMENTE LLENOS................................................................................................46 4.4 VELOCIDADES MÍNIMA Y MÁXIMA EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO. .......................52 4.5 PENDIENTES PERMISIBLES PARA UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO...................................53 4.5.1 CRITERIOS DE DISEÑO. ........................................................................................................53 4.5.2 PENDIENTE MÍNIMA.............................................................................................................54 4.5.3 PENDIENTE MÁXIMA. ..........................................................................................................54 4.6 PROFUNDIDADES RECOMENDABLES PARA INSTALACIÓN DE TUBERÍAS. ............................55 4.6.1 GENERALIDADES...................................................................................................................55 4.6.2 REQUISITOS PARA PROFUNDIDAD MÍNIMA Y MÁXIMA. ............................................55 4.6.3 ANCHOS DE ZANJAS. ............................................................................................................55 4.6.4 TIPOS DE PLANTILLA............................................................................................................56 4.6.4.1 PLANTILLA CLASE “A”. .......................................................................................57 4.6.4.2 PLANTILLA CLASE “B”. .......................................................................................57 4.6.4.3 PLANTILLA CLASE “C”. .......................................................................................57 4.6.4.4 PLANTILLA CLASE “D”. .......................................................................................57

CAPITULO 5. .............................................................................................................................................59 ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

5.1 METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LA APLICACIÓN DE LA HOJA DE CÁLCULO....59 5.2 DISEÑO DE LA APLICACIÓN (ARCHIVO DE TRABAJO)..................................................................60 5.2.1 HOJAS DE CÁLCULO QUE INTEGRAN AL ARCHIVO......................................................60 5.2.2 PROGRAMACIÓN DE LA INTERFAZ...................................................................................64 5.2.3 MÓDULO PARA EL CÁLCULO DE LOS TRAMOS DE LA RED. ......................................68

CAPITULO 6. .............................................................................................................................................70 APLICACIÓN DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

6.1 INFORMACIÓN NECESARIA PARA EJECUTAR LA APLICACIÓN..................................................70 6.2 DATOS NECESARIOS PARA REALIZAR EL EJEMPLO......................................................................70 6.3 EJECUCIÓN DE LA APLICACIÓN..........................................................................................................71 6.3.1 CÁLCULO DE TRAMOS QUE CONFORMAN A LA RED...................................................73 6.3.2 CÁLCULO DE POZOS DE CAÍDA. ........................................................................................75 6.3.3 LONGITUDES TRIBUTARIAS. ..............................................................................................76 6.4 CONSIDERACIONES ESPECIALES........................................................................................................78

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CONTENIDO

CAPITULO 7. .............................................................................................................................................79 RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES.

7.1 CONCLUSIONES.......................................................................................................................................79 7.2 RECOMENDACIONES. ............................................................................................................................80

BIBLIOGRAFIA. ......................................................................................................................................81 CONSULTAS EN INTERNET.........................................................................................................................82

APÉNDICE A. ............................................................................................................................................83 GENERALIDADES DE VISUAL BASIC PARA APLICACIONES (VBA).

A.1 ENTORNO DE VISUAL BASIC PARA APLICACIONES (VBA). ........................................................83 A.2 BARRA DE HERRAMIENTAS DE VBA. ...............................................................................................84 A.2.1 ESTÁNDAR..............................................................................................................................84 A.2.2 EDICIÓN...................................................................................................................................86

APÉNDICE B. ............................................................................................................................................88 REPORTE DE RESULTADOS GENERADOS CON LA APLICACIÓN.

APÉNDICE C. ............................................................................................................................................98 PLANO EJECUTIVO DE LA ZONA EN ESTUDIO.

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CAPITULO

1 INTRODUCCIÓN.

En la actualidad la aplicación de los programas de computo es de uso cotidiano en cualquier área de trabajo ya sea de tipo administrativo, en la medicina, en el arte, en las matemáticas, etc. El Ingeniero Civil no queda exento de lo anterior, por tal motivo se han desarrollado diversos software para cada una de sus especialidades como en estructuras, hidráulica, vías terrestres, mecánica de suelos, etc. Cada programa ha sido elaborado para hacer el trabajo en el menor tiempo posible en donde los resultados ofrecidos dependerán en gran medida de la capacidad de la persona que los manipule. La realización de la siguiente tesis ayudara al cálculo de redes de alcantarillado sanitario, para dicho efecto basta con tener los datos necesarios para efectuar el cálculo correspondiente como son: los estudios socioeconómicos de la zona, población por servir, y características topográficas, por citar algunos de ellos. El apoyo que se obtendrá del presente, trabajo consistirá básicamente en efectuar el análisis y diseño del sistema de tuberías que conformara la red de alcantarillado para asegurar su correcto funcionamiento, para esto y tomando como base las diferentes formas de presentación y cálculo de una red por medio de calculadoras científicas, fue necesario elaborar una aplicación de hoja de cálculo en formato *.xls, el cual contiene un programa que permite aprovechar la información recabada para realizar el análisis hidráulico, y generar el reporte de resultados a través de tablas y graficas por medio del programa Excel®, asimismo se realizo una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI- Graphics User Interface), con el cual el usuario podrá interactuar con la misma y enviar los datos correspondientes a Excel®. 1.1 Antecedentes. Con la aparición y uso generalizado de las computadoras se ha llevado a cabo una estrecha relación en la mayoría de las actividades que el hombre realiza con esta última. Esto trajo como consecuencia que se aprovechara al máximo a la computadora como herramienta de trabajo y a la vez se empezaran a diseñar y poner en práctica los programas (software) para cada problema en específico. En el campo de la Ingeniería Civil los primeros programas que se implementaron para el cálculo de redes de alcantarillado se elaboraron en lenguaje FORTRAN, que era uno de los lenguajes de programación de mayor demanda en aquel tiempo. Dicho programa

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

estaba dividido en tres partes fundamentales: la primera que consistía en el archivo de información que uno le proporcionaba, la segunda se trataba del diseño de la geometría del sistema y el cálculo de los volúmenes de obra, y la ultima que se trataba de la impresión de los resultados obtenidos. El avance del entorno y sistema operativo Windows®, influyo para que los programas empezaran a utilizar una interfaz de usuario, la cual se le conoce como Interfaz Grafica de Usuario (GUI). Dicha interfaz es el vinculo entre el usuario y la aplicación, la cual esta conformada por un conjunto de botones, iconos y menús entre otros elementos, con los cuales el usuario se comunica con el programa. Sin lugar a dudas la interfaz gráfica es la parte fundamental del programa, ya que de ella depende que tan fácil sea posible el manejo de una aplicación y de que el usuario ponga en práctica al programa. El uso de las interfaces es prácticamente aplicable en la actualidad, ya que el usuario se comunica con la computadora y con los diversos programas que lo integran a través de ellas. Es común que una interfaz gráfica esté diseñada a base de ventanas, las cuales contengan los distintos controles como iconos y botones que permitan al usuario introducir información o generar un evento sobre algún control 1.2 Diseño de redes de alcantarillado con la ayuda de programas en la actualidad. El uso de diversos paquetes computacionales se va acrecentando día con día, con lo cual obliga al Ingeniero Civil a estar a la vanguardia en cuanto al uso y conocimiento de cuando menos los programas elementales que se utilizan para el diseño de ciertas áreas. Actualmente en una de esas áreas que es la Ingeniería Sanitaria se pueden encontrar diversos paquetes de programas para el análisis y diseño de redes de alcantarillado sanitario, las cuales ofrecen el planteamiento y solución de dichas redes en el menor tiempo posible con las condiciones más apegadas a la realidad, pero la mayoría de estos programas se han diseñado de acuerdo a las normas y condiciones generales de la zona o país de procedencia, con lo cual se presenta el problema de adecuar los planteamientos de diseño para nuestro entorno, lo que representa en ocasiones desventajas para emplearlos y ponerlos en practica en alguna empresa. Algunos de estos programas como CivilCAD, CYPEingenieros, SUwin, cuentan con módulos adicionales dedicados al análisis de redes de alcantarillado, otro programa como ALCAN se ha diseñado exclusivamente para sistemas de alcantarillado, ya sea de tipo sanitario o pluvial. Dichos programas son en general muy complejos y sofisticados, ya que ofrecen una gran variedad de interfaces para que el usuario pueda introducir la información necesaria y efectuar el cálculo correspondiente, desde los datos de proyectos hasta las características de la tubería por emplear, así como también la edición de perfiles, y secciones de la red. (fig. 1.1, fig. 1.2 y fig. 1.3) Cabe destacar que el único de estos programas que es CivilCAD se ha diseñado bajo las condiciones y normas que se manejan en nuestro país, puesto que dicho software es de origen nacional. (fig. 1.4)

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

Figura 1.1 Ventana para establecer las condiciones generales que regirán el proyecto, utilizando el programa ALCAN (Tomada de [dmelect]).

Figura 1.2 Ventana de barra de proyecto, la cual se utiliza para definir las características de la tubería por emplear, utilizando el programa SUwin (Tomada de [procuno])

(a)

(b)

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

(c) Figura 1.3 Diversos programas para la edición de perfiles de una red de alcantarillado. (a) Utilizando CYPE ingenieros (Tomada de [CYPE ingenieros]), (b) utilizando ALCAN (Tomada de [dmelect]), (c) y por último utilizando SUwin (Tomada de [procuno]).

(a)

(b)

Figura 1.40 Aplicación del programa CivilCAD para el cálculo de redes de alcantarillado sanitario, (a) ventana para la introducción de datos generales y algunos parámetros, (b) ventana para la edición de perfiles (Tomada de [ArqCOM]).

La mayoría de estos programas (sino es que todos) necesitan de un entorno CAD o imágenes en formato tipo DWG, DXF, BMP o TIF para poder desarrollarse, puesto que lo primero que se debe de generar es la traza correspondiente del lugar donde se va a realizar la red, una vez hecho lo anterior se obtienen datos como numero de tramos, elevaciones, pendientes, longitudes, (figura 1.5) y que aunado a la información del proyecto como dotación, población, tipo de red (sea pluvial, de aguas negras o combinado), material de la tubería que se disponga, se proceden a realizar los cálculos correspondientes y que a la vez genera los informes respectivos ya sea en tablas o en gráficas (figura 1.6).

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

(a)

(b)

(c) Figura 1.50 Manejo de las aplicaciones extrayendo el formato de la traza en formato DXF utilizando los programas (a).ALCAN y (b).-SUwin (Tomadas de [dmelect] y [procuno] respectivamente), y bajo un entorno CAD (c) con la ayuda del programa CivilCAD (Tomada de [ArqCOM]).

(a)

(b)

Figura 1.6 Presentación de resultados del cálculo de una red de alcantarillado sanitario utilizando los programas (a).SUwin (b).-CivilCAD (Tomadas de [procuno] y [ArqCOM]) respectivamente).

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

1.3 Hojas de cálculo. Bueno a estas alturas y habiendo analizado los distintos programas para el análisis de redes de alcantarillado uno se preguntara “¿Para qué utilizar las hojas de cálculo?”, leamos lo siguiente. En el mundo de las computadoras personales, las hojas de cálculo tales como Excel® de Microsoft, Lotus 1-2-3® y Quattro Pro de Corel se han convertido tan fáciles de usar como un procesador de texto. La mayoría de los ingenieros pueden introducir tablas de datos y programar las hojas para evaluar expresiones aritméticas con muy poco esfuerzo. Todas las columnas y filas pueden ser manipuladas y graficadas además de que los resultados son almacenados y anotados sin la dificultad de complejas instrucciones de formato como las que acompañan a los lenguajes de procedimiento como FORTRAN. Por esta razón, muchos ingenieros han cambiado de este tipo de lenguajes a las hojas de cálculo. En al área de diseño, las hojas de cálculo son ampliamente utilizadas por ejemplo para realizar un análisis de costos; dado un costo total de equipo instalado, y el costo unitario de productos, subproductos y materia prima, así como las utilidades, las hojas de cálculo pueden calcular el capital total invertido, la hoja de costos, y varias medidas de beneficio, tales como el retorno de la inversión y el valor presente neto. Los resultados de las hojas de cálculo pueden expresarse en una gran variedad de gráficas, y para problemas más complejos una hoja de cálculo puede ser ligada a un lenguaje de procedimiento. 1.4 ¿Por qué Excel? El desarrollo de las aplicaciones basadas en las hojas de cálculo se convertirá en algo muy importante durante los próximos años. Excel 2002®, es un producto altamente programable, es por mucho la mejor opción para desarrollar aplicaciones basadas en hojas de cálculo porque mantiene el lenguaje VBA (Visual Basic para Aplicaciones), que ahora es de uso generalizado. Para los programadores las características clave de Excel® contienen lo siguiente: • Estructura de Archivo: la orientación de la multihoja hace fácil organizar los elementos de una aplicación y guardarlos después en un único archivo. Por ejemplo, un solo archivo de un libro de trabajo puede contener cualquier número de hojas de trabajo y gráficas. Los módulos de UserForms (ventanas, listas despegables, etc.) se guardan en un libro, sin embargo son invisibles para el usuario final. • Visual Basic for Applications: este lenguaje de macro le permite crear programas estructurados directamente en Excel®. Excel® no es la única hoja de cálculo que contiene un lenguaje estructurado (1-2-3 proporciona LotusScript), pero si es con certeza el que esta más avanzado. • Fácil acceso a los controles: en Excel® es muy fácil añadir controles tales como botones, listas desplegables y botones opcionales a una hoja de trabajo. Mejorar estos controles suele requerir una pequeña o ninguna programación de macro. • Cuadros de dialogo: puede crear fácilmente cuadros de dialogo con aspecto profesional, mediante el uso del objeto UserForm. • Funciones de la hoja de trabajo: usando VBA, puede crear funciones para la hoja de trabajo y así simplificar fórmulas y cálculos. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

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Menús versátiles: puede cambiar los elementos del menú, añadir elementos al menú existente o bien crear menús totalmente nuevos. Otros productos son capaces de realizar esto también pero en Excel® es extremadamente fácil. Shortcuts menús adaptables: Excel® es la única hoja de cálculo que permite la adaptación de “shortcut menús”. Potentes opciones de análisis de datos: la figura del eje de tabla hace muy fácil la tarea de resumir grandes cantidades de datos con muy poco esfuerzo. Data Access Objects (DAO) y ActiveX Data Objects (DAO): estas figuras hacen que resulte fácil trabajar con bases de datos externas utilizando VBA. Opciones de protección externas: sus aplicaciones pueden mantener confidencialidad y protegerse de cambios. Soporte de automatización: utilizando VBA, puede controlar otras aplicaciones que llevan automatización.

La ventaja más grande de todo lo anterior es que todos los productos de Microsoft Office® tiene interfaces de usuario extremadamente similares, y todos contemplan VBA. Por lo tanto al usar diestramente VBA en Excel® se es capaz de utilizarlo bien en otras aplicaciones. 1.4.1 El objetivo de una aplicación de hoja de cálculo. Programar, en relación a la utilización de hojas de cálculo, es esencialmente el proceso de construir aplicaciones que utilizan hojas de cálculo en lugar del lenguaje tradicional como C, Pascal o Basic. En ambos casos, sin embargo, estas aplicaciones serán utilizadas por otros usuarios y no por el programador de la aplicación. Por lo anterior, el objetivo de una aplicación de hoja de cálculo es un archivo (o grupo de archivos relacionados) que esta diseñado para que otro que no sea el programador pueda realizar el trabajo sin una experiencia excesiva. Bajo estas consideraciones es posible crear aplicaciones de hojas de cálculo para muchos niveles de uso diferentes, desde plantillas simples en blanco hasta aplicaciones muy complicadas que utilizan menús y cuadros de diálogo que ni siquiera parecen hojas de cálculo. 1.5 El papel de Visual Basic para Aplicaciones en Excel. Una de las fortalezas de Excel ha sido siempre su lenguaje macro. Desde que Excel apareció, siempre gozo de tener el lenguaje macro más extenso y flexible que cualquiera de las otras hojas de cálculo. Visual Basic para Aplicaciones (VBA) apareció por primea vez como una parte de Excel en la versión 5. Al empezar Excel 97, VBA se convirtió totalmente en un ambiente para el desarrollo de software, consistiendo en la versión independiente de Visual Basic. Es muy importante señalar que VBA es la versión de Visual Basic que se encuentra instalada en una aplicación como lo es Microsoft Excel. Una macro realizada en VBA no puede desarrollarse de su aplicación servidora. VBA y la versión independiente de Visual Basic utilizan el mismo lenguaje, y la mayoría de las herramientas de soporte.

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

Aún cuando Excel es la aplicación servidora de VBA, VBA no tiene nada en especial que lo enganche con Excel, ya que Excel se comunica a VBA por medio de un set de comandos especiales conocidos como librería de objetos (figura 1.7)

LIBRERÍA DE OBJETOS.

Figura 1.7 Sistema de comunicación VBA-Excel (Adaptada de [Jacobson, 2002]).

VBA no solamente puede controlar Excel, sino también a todas aquellas aplicaciones que contengan una librería de objetos. El VBA que viene con Excel no es el único lenguaje que se comunica con la librería de objetos. Cualquier programa que soporte automatización puede controlar Excel. 1.6 Planteamiento del problema. En cualquier zona donde se presenten demandas de infraestructura urbana tales como: introducción de agua potable, suministro de energía eléctrica, redes de alcantarillado; se tendrá la necesidad de recabar la información necesaria para poder suministrar a la población con cualquiera de estos servicios, y en especifico realizar el cálculo respectivo de cualquiera de estos problemas, en este caso el de una red de alcantarillado, garantizando con esto su correcto funcionamiento y que opere de una manera adecuada. 1.7 Justificación. De acuerdo con el problema en estudio, resulta de gran importancia solucionar una red de alcantarillado mediante el desarrollo de la aplicación de una hoja de cálculo, que contenga la programación adecuada para realizar el análisis hidráulico de cada uno de los tramos que conforman a la red, obteniendo los gastos correspondientes, así como las características hidráulicas de la tubería y volúmenes de obra. Debido a los costos que representaría obtener alguna licencia de los programas que se han mencionado en este trabajo de tesis y aunado a la capacitación del personal para poder manipularlos, se recomienda ampliamente explotar al máximo las herramientas que tenemos a nuestro alcance, ya que en la actualidad en cualquier computadora podemos encontrar el programa Excel®. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

Además, como podemos darnos cuenta, en muchas ocasiones utilizamos únicamente Excel® como una manera de representar graficas y tablas, por la gran facilidad que representa el manipularlas, sin considerar y aún más sin explotar al máximo todas las cualidades que nos ofrece dicho programa. Por ejemplo si tenemos la oportunidad de ver la manera en que presenta los resultados el programa Neodata, podemos confirmar lo anterior. Es evidente que puede usarse cualquiera de las aplicaciones antes mencionadas, para resolver el problema de un cálculo de redes de alcantarillado, sin embargo, como ya se menciono los costos y la capacitación para utilizarlos sería un inconveniente, y si de cualquier manera debemos de realizar en primer lugar la traza correspondiente de la zona donde se pretenda llevar a cabo la red, para que al utilizar alguno de los programas antes citados, este pueda realizar los cálculos respectivos y la solución del problema, se propone que se efectúe en primer lugar el análisis y solución de dicha red de alcantarillado mediante la aplicación de la hoja de cálculo, cumpliendo con todo lo necesario en cuanto a normas se refiere, para posteriormente dibujarlo en AutoCAD® con todos los datos y detalles que se requieren en un proyecto de alcantarillado. 1.8 Objetivo. 1.8.1 Objetivo general. El objetivo de este trabajo de tesis es determinar la solución de una red de alcantarillado sanitario que trabaje por gravedad, mediante la utilización de la aplicación de una hoja de cálculo generada en el programa Excel®. 1.8.2 Objetivo particular.

1. Programar la planilla de cálculo mediante la cual se presenten los resultados de gastos generales de proyecto y por tramos de una red de alcantarillado, su pendiente, cotas de plantilla, características hidráulicas de la tubería correspondiente así como los volúmenes de obra, mediante la programación de formulas y celdas de una hoja de cálculo con la aplicación de Excel® . 2. Programar las hojas respectivas de un libro de trabajo para generar un reporte de resultados general, gráficas de pozos de caída, y volúmenes de obra de dichos pozos. 3. Desarrollar una interfaz mediante el cual el usuario pueda interactuar con Excel® y de esta manera se realice un intercambio de entrada y salida de datos de manera automatizada. 4. Generar el interés de realizar un “software hecho en casa” para los distintos problemas que se puedan presentar en el campo de la Ingeniería Civil, de acuerdo a nuestras necesidades y tomando como herramientas de trabajo los programas que están a nuestro alcance.

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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.

1.9 Resumen. Este trabajo de tesis presenta el proyecto para solucionar una red de alcantarillado sanitario, mediante la aplicación de una hoja de cálculo, desarrollada en Excel®, la cual cuenta con una interfaz que incluye la programación necesaria para realizar dicha función. Esta aplicación contiene las normas de diseño, así como la programación de las ecuaciones fundamentales para generar los datos que se requieren en una red de alcantarillado. En el presente capitulo se describieron las necesidades del problema, su planteamiento, así como la propuesta de su solución y los objetivos planteados. En los Capítulos 2, 3 y 4 se describen todos los antecedentes que se necesitan para llevar a cabo una red de alcantarillado; desde los elementos que la constituyen, los distintos materiales que se pueden emplear en ella, la configuración de un sistema, la normatividad que intervienen en dicho sistema, los diferentes trazos, así como la teoría fundamental que se debe de conocer para efectuar el cálculo de una red. En el Capitulo 5 se muestra el diseño y programación del archivo de trabajo, donde se expone las distintas hojas que lo conforman, su interfaz, y parte de la programación que se necesito para poder llevar a cabo el cálculo correspondiente de una red. Todo lo anterior mediante la aplicación del programa Excel®. El Capitulo 6 expone la solución de una red de alcantarillado sanitario, utilizando la aplicación de la hoja de cálculo, y al mismo tiempo de que se explica la manera de utilizar dicha aplicación. Por último en el Capitulo 7 contiene las conclusiones y recomendaciones de este trabajo de tesis.

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CAPITULO

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OBRAS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO. 2.1 Definición de alcantarillado. El alcantarillado es un sistema de tuberías, conductos, y estructuras que tienen como finalidad principal la de recolectar y desalojar en forma segura y eficiente las aguas tanto residuales como pluviales de una población, ya sea de forma individual o en forma combinada de ambas, además de disponerlas adecuadamente a un sitio de vertido final sin poner en riesgo a el hombre y al medio ambiente. De acuerdo a las necesidades actuales de la ciudad y de los reglamentos existentes en materia de control ambiental, se ha optado por separar los sistemas de alcantarillado que por años su tendencia fue de construirlos combinados por razones económicas y técnicas que en su tiempo se justificaban. Un sistema de alcantarillado puede considerarse, hasta la fecha, como el medio más indicado para la eliminación de las aguas residuales. Si no hubiera dicho sistema en cualquier población o ciudad, los niveles de higiene y de salud serían mínimos, por lo que las ventajas que proporciona un sistema de alcantarillado en este sentido son de gran importancia. 2.1.1 Tipos de obras en un sistema de alcantarillado. Las obras que integran un sistema de alcantarillado se clasifican como a continuación se describen: o Obras de captación.- Tienen como fin captar directamente el agua residual de las fuentes de emisión o el agua pluvial que escurre por las calles. o Obras de conducción.- Su función es la de conducir las aguas captadas al sitio de tratamiento previamente dispuesto. o Obras de tratamiento.- Dichas obras, son las que se utilizan para el tratamiento del agua residual ya sean por medios físicos, químicos o biológicos, en forma segura y controlada. o Obras de descarga.- También llamadas sitios de vertido o disposición final, las cuales tienen como función, disponer las aguas residuales. 11

CAPITULO 2. OBRAS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

2.2 Elementos que constituyen un sistema de alcantarillado. Un sistema de alcantarillado esta integrado por todos ó algunos de los siguientes elementos: atarjeas, subcolectores, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo, sitios de descarga final y obras accesorias. De lo anteriormente descrito se pueden clasificar en dos grupos: tuberías o conductos y obras o estructuras accesorias. El destino final de las aguas residuales podrá ser desde un cuerpo receptor hasta el reuso dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones particulares de la zona de estudio. 2.2.1 Tuberías o conductos. Los conductos que generalmente integran un sistema de alcantarillado se presentan en la Fig. 2.1

Figura 2.1 Principales componentes que forman la red de un sistema de alcantarillado. (Adaptada de [Lara González, 1991]).

Como se observa en la Fig. 2.1, los conductos reciben diversos nombres a lo largo del sistema. A continuación se explica de manera general el significado de cada uno de estos nombres. a) Atarjeas. Son los conductos de menor diámetro en la red. Colocados generalmente por el eje de la calle, reciben directamente las aguas residuales domiciliarias. Las atarjeas dentro de los predios urbanos o industriales reciben el nombre de albañal, su diámetro mínimo es de 20 cm. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 2. OBRAS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

b) Subcolectores. Los subcolectores son tuberías que captan las aguas recolectadas por las atarjeas. Generalmente los subcolectores son de mayor diámetro que las atarjeas, sin embargo, en un principio pueden tener el mismo diámetro. c) Colectores. Los colectores captan el agua de los subcolectores y de las atarjeas, por lo cual son de mayor diámetro que el de los subcolectores. Los colectores o subcolectores reciben convencionalmente el nombre de interceptores cuando son colocados en forma perpendicular a otros conductos de menor diámetro, que vierten en ellos los volúmenes captados en una zona alta y de esta manera, permiten reducir los volúmenes que se captarían en zonas mas bajas. El esquema de un interceptor se puede observar en la Fig. 2.2

Figura 2.2 Conductos interceptores de un sistema de alcantarillado. (Adaptada de [Lara González 1991]).

d) Emisor. El emisor es generalmente el conducto al cual ya no se conectan descargas de aguas residuales ni de aguas pluviales, y tiene como objetivo el conducir los volúmenes de agua captados por todo el sistema de tubería, que constituye la red de alcantarillado, hasta el lugar donde se trataran o se verterán las aguas residuales. 2.2.2 Materiales y diámetros comerciales de tuberías. Las tuberías son los conductos que se utilizan como atarjeas, subcolectores, colectores y como emisores cuando los volúmenes no son demasiado grandes. Las tuberías que se utilizan en la actualidad en la construcción de sistemas de alcantarillado se fabrican y venden en forma comercial, es decir, se elaboran bajo condiciones estándar con materiales y diámetros específicos. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 2. OBRAS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Entre los factores importantes que hay que tener en cuenta al momento de elegir el material para la construcción de una tubería figuran la resistencia a la corrosión, la resistencia mecánica, la duración, el peso, la impermeabilidad y el costo. Las tuberías más usuales y comerciales se elaboran de los siguientes materiales: a)

Tuberías de concreto simple y concreto reforzado.

Los tubos de concreto se fabrican con una mezcla de cemento Pórtland (puzolana), un agregado fino que pasa por un tamiz de mallas de 6 mm aproximadamente, un agregado grueso cuyo tamaño depende del espesor del tubo, agua y refuerzos de acero cuando el tubo sea de concreto reforzado. El método de verter la mezcla, la duración del fraguado y de la maduración o del curado atendiendo la humedad y temperatura en este periodo, tiene gran influencia en el producto resultante. En relación a los tubos de concreto reforzado, el refuerzo puede consistir en varillas de acero colocados en anillos individuales o corridos como resorte para absorber los esfuerzos de tensión y que van apoyados en otras varillas longitudinales que, al mismo tiempo que sujetan el esfuerzo principal, absorben los esfuerzos longitudinales debidos a cambios de temperatura y a la flexión. Los cortes de tubería para diferentes tipos de armados se muestran en la Fig. 2.3.

Figura 2.3 Diferentes tipos de refuerzo en las tuberías. (Adaptada de [Lara González 1991]).

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Es común que las tuberías que se utilizan en los sistemas de alcantarillado sean de concreto simple o concreto reforzado. Los tubos no reforzados o simples de concreto se construyen para diámetros de 15, 20, 25, 30, 38, y 45 cm. y se clasifican en dos grupos según las especificaciones de la ASTM y van de acuerdo al tipo de cemento que se emplea en la construcción de la tubería y son los siguientes: -

Resistencia normal: los que emplean cemento Pórtland- Puzolana. Resistencia extra: los que empleaban el cemento del tipo V, que es el cemento Pórtland de alta resistencia a los sulfatos. En la tabla 2.1 se encuentran los valores para estas clases de tuberías.

La unión que se emplea para tuberías de concreto simple del tipo macho y campana se puede apreciar en la Fig. 2.4 (a). Las tuberías de concreto reforzado se fabrican para diámetros mayores de 45cm., es decir, para los siguientes diámetros: 61, 76, 91, 107, 122, 152, 183, 213 y 244 cm. Estas tuberías se fabrican de acuerdo con las especificaciones de la ASTM, y se fabrican en 5 clases diferentes, según su resistencia a la presión y son las siguientes: (Tabla 2.2). La unión que se emplea para este tipo de tuberías de concreto reforzado es por medio de juntas del tipo espiga y campana como se ve en la Fig. 2.4 (b). Se hace notar que tanto en las tuberías de concreto simple como en las de concreto reforzado, para su construcción en todos los casos debe cumplir con las exigencias de las especificaciones de la Dirección General de Construcción de Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado de la CNA. b)

Tuberías de Asbesto-Cemento

Estas tuberías están hechas de una mezcla de fibra de asbesto, cemento Pórtland y sílice trabajados bajo una gran presión. Esta clase de tuberías tiene una gran cantidad de ventajas atribuidas, de las cuales figuran una ligereza en comparación con el concreto, la longitud de las secciones o tramos que permite reducir el numero de uniones y mantener una buena alineación, un coeficiente de rugosidad bajo, de aproximadamente 0.011, una gran facilidad para adaptar y cortar, resistencia a la corrosión, y a la facilidad de obtener juntas impermeables mediante un tubo corto o barril en combinación con arillos de hule para cubrir las juntas (ver Fig. 2.4 (c). Estas tuberías se construyen en longitudes de 4 m para diámetros de 76 mm (3”) hasta 914 mm (36”) y en cuatro tipos denominados A-5, A-7, A-10, y A-14; donde los números indican la presión de trabajo en atmósferas.

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Tabla 2.1 Resistencia en tubos de concreto simple Resistencia (Kg. /M.L.) Diámetro (cm.) 15 20 25 30 38 45

Normal

Extra

1637 1935 2082 2232 2604 2970

2976 2976 2976 3348 4092 4910

Tabla 2.2 Resistencia en tubos de concreto reforzado Resistencia: (Kg. /M.L.) Diámetro (cm.) 61 76 91 107 122 152 183 213 244

Clase I

Clase II

Clase III

Clase IV

Clase V

5952 7142 8333 9523

2976 3720 4464 5208 5952 7440 8928 10416 11904

4018 5022 6027 7031 8036 10045 12054 14063 16072

5952 7040 8928 10416 11924 14880 17856 20832

8928 11160 13392 15624 17856 22320 26784

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Figura 2.4 Tipos de uniones en tuberías a).-tuberías de concreto simple, b).- concreto reforzado, c).- asbesto- cemento.

Se recomienda la utilización de tuberías de asbesto-cemento, cuando la red se necesite instalar en lugares donde el nivel freático es alto y la instalación sea dentro de este nivel, o bien cuando dichas aguas freáticas estén sulfatadas. c)

Tuberías de barro vitrificado o vidriado

La arcilla para la fabricación de estos tubos se extrae del subsuelo o de bancos superficiales, después de un proceso de trituración la arcilla molida se amasa con agua para formar una masa suficientemente consistente sin escurrir ni resquebrajarse. A continuación se llenan los moldes de la prensa con esta pasta, se comprime la arcilla en un espacio anular para formar el tubo que posteriormente es llevado a un local de secado. El cocido se hace elevando la temperatura, a 5 ó más fases, de unos 1,100 a 1,200 °C, durante un periodo de 10 días. Finalmente para completar el proceso, continúa la aplicación de cloruro de calcio a la tubería dentro del horno para formar el vidrio en su superficie, formación que resulta de la combinación química del sodio con la sílice fundido. Las secciones mas comunes que se fabrican con este material son de 10.2 cm. a 91.40 cm. de diámetro interior y un espesor de pared de 1.3 a 7.0 cm., nominal respectivamente. El barro vitrificado satisface la mayor parte de los requisitos de un material ideal, salvo lo que se refiere a la resistencia estructural, peso, la disponibilidad y el costo que depende de condiciones locales. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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Sin embargo, el largo periodo de tiempo que han existido en el cual han mostrado su duración, al parecer indefinida, además de su resistencia a la corrosión y a la erosión por su bajo coeficiente de rugosidad y con la facilidad con que se encuentra su materia prima. d)

Tuberías de fierro fundido

Esta clase de tuberías se usan donde las cargas externas son fuertes y se necesita una impermeabilidad absoluta, aunque las tuberías de las atarjeas no suelen estar sometidas a una presión alta, más sin embargo deben ser tan fuertes para resistir la acción corrosiva de las aguas residuales. Estas tuberías se fabrican en tramos de longitud de 3.60 m y sus diámetros varían de 7.5 cm. (3”) a 210 cm. (84”) en cuatro clases distintas según la presión que soporten. e)

Tuberías de plástico (policloruro de vinilo (PVC))

Las tuberías de PVC, se utilizan en las bajadas de aguas negras en edificios, su utilización es mayor en el abastecimiento de agua o en otros usos dado su resistencia a la corrosión, la ausencia de daños debido al hielo y deshielo del agua en el tubo, su resistencia a la intemperie, su elasticidad y flexibilidad y a su bajo coeficiente de rugosidad lo hacen un material muy solicitado en la actualidad en todo tipo de instalaciones para industrias y edificios. Las tuberías de asbesto-cemento, barro vitrificado, fierro fundido y plástico son utilizados casi exclusivamente para las instalaciones internas de drenaje de las casas y edificios, sobre todo en las instalaciones industriales cuyas aguas residuales son de tal naturaleza que requieren tuberías que resistan los ataques que pudieran producir las substancias que son vertidas junto con el agua. En cambio, las tuberías que se utilizan en los sistemas de alcantarillado generalmente son de concreto simple o concreto reforzado. 2.2.3 Estructuras y obras accesorias Las estructuras que generalmente se utilizan en un sistema de alcantarillado son las que a continuación se explican: a) Pozos de visita. Estos pozos tienen la finalidad principal de facilitar la inspección y limpieza de los conductos del sistema, así como de permitir la ventilación de los mismos. Se instalan en el comienzo de las atarjeas, en cambios de dirección y de pendiente, para permitir la conexión de otras atarjeas o colectores y cuando haya necesidad de cambiar de diámetro. En resumen, entre dos pozos de visita deberán quedar tramos rectos y uniformes de tubería. La forma del pozo de visita es cilíndrica en la parte inferior y tronconica en la parte superior, son suficientemente amplios para darle paso a un hombre y permitirle maniobrar en su interior. El piso es una plataforma en la cual se han hecho canales que prolongan los conductos y encausan las corrientes. Cuenta con un registro de fierro fundido o de concreto armado, permitiendo el acceso a su interior y la salida de gases. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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En nuestro medio los pozos de visita se clasifican en comunes y especiales de acuerdo al diámetro de su base. Existen además los pozos para conexiones oblicuas a tuberías de diámetros grandes. También existen otros tipos de estructuras cuya función es similar a los pozos de visita, y se utilizan en el caso de tuberías de grandes diámetros, estas estructuras generalmente son de forma rectangular y reciben el nombre de “Pozos caja” de visita. -

Pozos de visita común.- Se utilizan para tuberías de 20 cm. a 61 cm. de diámetro siendo su base de 1.20 m de diámetro interior como mínimo para permitir el manejo de las barras de limpieza (ver Fig. 2.5).

-

Pozos de visita especial. Se utilizan para tuberías de 76 cm. a 107 cm. de diámetro siendo el diámetro interior de su base de 1.50 m como mínimo. En tuberías de 122 cm. de diámetro o mayores también se utilizan pozos de visita especiales, pero con un diámetro interior de 2.0 m (ver Fig. 2.6).La parte superior de los pozos, tanto comunes como especiales debe ser de 60 cm. de diámetro, la profundidad del pozo es variable de acuerdo al caso y al diámetro de tuberías que lo cruza.

Figura 2.5 Pozo de visita común de un sistema de alcantarillado. (Adaptada de [plano v.c. 1985, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]). APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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Figura 2.6 Pozo de visita especial con deflexión de hasta 45° para diámetros de 0.76 a 1.07 m. (Adaptada de [plano v.c. 1986, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

-

Pozos para conexiones oblicuas. Son idénticos en forma de dimensiones a los comunes y su empleo se hace necesario, atendiendo a factores económicos; en la conexión de un conducto de hasta 61 cm. de diámetro en un colector o subcolector cuyo diámetro sea igual o mayor de 122 cm. (ver Fig. 2.7). El empleo de esta clase de pozos evita la construcción de una caja de visita sobre el colector, que es mucho más costosa que el pozo para conexión oblicua.

Figura 2.7 Pozo para conexiones oblicuas en un sistema de alcantarillado. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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-

Pozos caja de visita. Se construyen para tuberías de 152 cm. o mayores. Estas estructuras las constituye el conjunto de una caja de concreto reforzado y una chimenea de tabique idéntica a la de los pozos de visita común (ver Fig. 2.8).

Figura 2.8 Pozo caja de visita para diámetros de 76 a 122 cm., y entronques de 38 a 76 cm. (Adaptada de [plano v.c. 1987, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

La separación máxima entre pozos de visita con diámetros de 20 – 244 cm., en tramos rectos y de pendiente se puede verificar en la tabla 2.3. Tabla 2.3 Separación máxima entre pozos de visita.

Diámetro de tubería De 20 cm. a 61 cm. De 76 cm. a 122 cm. De 152 cm. a 244 cm.

Separación máxima entre pozos o cajas de visita 125.0 m ± 10% = 135.0 m 150.0 m ± 10% = 165.0 m 175.0 m ± 10% = 200.0 m

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b) Pozos de caída.-Por razones de carácter topográfico o por tenerse determinadas elevaciones fijas para las plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel. Los pozos de caída son verdaderos pozos de visita en los que admite la entrada de agua en la parte superior del pozo y permite el cambio brusco de nivel por medio de una caída, sea libre o conducida po un tubo. Se instalan entre tramos en los que por efecto de la topografía los tubos tendrían pendientes muy fuertes que ocasionarían velocidades mas altas que las permitidas y gastos de excavación excesivos que harían muy costosa la obra, también cuando los colectores queden profundos y los subcolectores y atarjeas se localicen en un plano superior. Con estos pozos se logra conducir los tramos que unen. Atendiendo el diámetro de las tuberías a las cuales sirven los pozos de caída se clasifican en: - Pozos con caída adosada.- Son pozos de visita comunes a los cuales lateralmente se les construye una estructura menor y permiten la caída de tuberías de 20 y 25 cm. de diámetro (ver Fig. 2.9), con un desnivel hasta de 2.00 m.

Figura 2.9 Pozo de visita con caída adosada en un sistema de alcantarillado. (Adaptada de [plano v.c. 1990, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

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Pozos de caída.- Son pozos de visita, comunes y especiales, a los cuales en el interior de la caja se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae del tubo más elevado disminuyendo además la velocidad del agua. Se construye para tuberías de 30 a 76 cm. de diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m (ver Fig. 2.10).

Figura 2.10 Pozo de caída para diámetros de 30 a 76 cm. (Adaptada de [plano v.c. 1991, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

-

Estructuras de caída escalonada.- Son pozos caja con caída escalonada cuya variación es de 50 en 50 cm. hasta llegar a 2.50 m como máximo, están provistos de una chimenea a la entrada de la tubería con mayor elevación de plantilla y otra a la salida de la tubería con la menor elevación de plantilla. Se emplean en tuberías con diámetros de 91 cm. a 244 cm. (ver Fig. 2.11).

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Figura 2.11 Estructura de caída escalonada de 0.50 a 2.50 m. de altura, para diámetros de 91 a 244 cm. (Adaptada de [plano v.c. 1992, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

-

Pozos y cajas de unión.- Estas estructuras se emplean para hacer la unión y cambio de dirección horizontal entre subcolectores y colectores con diámetros iguales o mayores de 76 cm. Las constituye en términos generales, el conjunto de una caja y una chimenea de tabique idéntica a la de los pozos de visita; las secciones transversales, horizontales y verticales de la caja son de forma trapecial y rectangular respectivamente, con muros verticales que pueden ser de mampostería, de tabique o piedra o bien de concreto simple o reforzado. El piso y el techo son de concreto reforzado, y la chimenea que se corona al nivel de la superficie del terreno con un brocal y su tapa, ya sean de fierro fundido o concreto reforzado. (ver fig. 2.1.2).

2.2.4 Estructuras de vertido Las aguas que se recolectan en una red de alcantarillado están contaminadas, necesitándose de un estudio profundo para fijar el sitio donde se ubicara la planta de tratamiento tomando en cuenta el grado de contaminación y el caudal de aguas por eliminar, o bien, proyectar la estructura de descarga que liga la salida de la planta de tratamiento con el sitio de vertido. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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Figura 2.1.2 Pozo caja – unión para diámetros de 152 cm. y entronques de 91 a 122 cm. (Adaptada de [plano v.c. 1989, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

La estructura de descarga consiste en la obra de ingeniería que permite el vertido final de las aguas tratadas en el cuerpo receptor. En términos generales las estructuras de descarga pueden verter las aguas a la presión atmosférica o en forma sumergida y aun cuando prácticamente cada estructura hay que diseñarla en forma especial en función de las condiciones del problema particular, pueden considerarse dos tipos generales de estructura para las descargas a la presión atmosférica, una para las emisiones entubadas y otra para los de superficie libre o canales. Cuando el emisor esta entubado, para poder verter o descargar sus aguas en una corriente receptora que tenga cierta velocidad y dirección, se requiere el empleo de una estructura que permita el cambio de dirección del flujo del emisor para facilitar la descarga del tubo a la corriente. Para ello se emplean estructuras especiales de descarga que generalmente son de sección rectangular, recomendándose que su eje forme un ángulo de 45° con el eje de la corriente receptora, medidos en dirección aguas arriba (ver fig.2.13 y 2.14). APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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Figura 2.13 Estructura de descarga normal para tuberías hasta de 76 cm. de diámetro.

Figura 2.14 Estructura de descarga esviajada para tuberías hasta de 76 cm. de diámetro. (Adaptada de [plano v.c. 1995, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]). APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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Cuando el emisor sea un canal a cielo abierto, la estructura de descarga consistirá simplemente en la ampliación gradual de su sección, conservando los mismos taludes en los bordos, hasta conseguir la igualdad de velocidades de escurrimiento entre el emisor y la corriente receptora (ver fig 2.15).

Figura 2.15 Estructura normal para descarga de canales.

2.3 Requisitos que debe satisfacer un sistema de alcantarillado. Toda red de alcantarillado correctamente proyectada debe de cumplir con los siguientes requisitos: 1. Localización adecuada. 2. Seguridad en la eliminación. 3. Capacidad suficiente. 4. Resistencia adecuada. 5. Profundidad de instalación adecuada. 6. Facilidad para la inspección. 1.-LOCALIZACIÓN ADECUADA.- Los conductos de una red de alcantarillado deben instalarse coincidiendo con los ejes de las calles. Cuando las calles son demasiado anchas se localizan dos conductos, uno a cada lado próximo a las guarniciones de las banquetas. La red deberá estar constituida por tramos rectos que encaucen las corrientes por el camino más corto hacia el lugar de vertido, evitando la formación de contracorrientes. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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Los colectores deberán quedar alojados en las calles que tengan las elevaciones de terreno más bajas para facilitar el escurrimiento de las zonas elevadas hacia ellos. Se procurará que los conductos de la red trabajen siempre a gravedad, evitando hasta donde sea posible el establecimiento de estaciones de bombeo que encarecen la construcción del sistema. 2.-SEGURIDAD EN LA ELIMINACIÓN.- La eliminación de las aguas negras se deben de hacer de forma rápida y sin causar molestias y peligros a la comunidad, para lo cual se deben de cuidar los siguientes aspectos: • Utilizar conductos cerrados para evitar que aparezca a la vista las aguas negras, y para resguardar al usuario de los malos olores producto de la putrefacción de las materias en ellas contenidas. La conducción en despoblado puede verificarse utilizando canal abierto, pero tan pronto como los limites de la zona urbana se extiendan hacia el sitio de vertido, es preciso construir el conducto emisor. • Las pendientes de escurrimiento del agua dentro de los conductos deben de ser tales que, en condiciones de velocidad mínima, no permitan que se depositen las materias que llevan las aguas negras y en condiciones de velocidad máxima, no se produzca la erosión de las tuberías ni dislocación de las mismas por desgaste de sus juntas. • Los conductos deben estar fabricados con el material más apropiado y compatible con las condiciones económicas de la localidad, además de ser impermeables para evitar contaminaciones por filtraciones o fugas. • Adecuada ventilación para evitar acumulación de gases corrosivos o gases explosivos. Los pozos de visita de la red sirven a este propósito por lo tanto, su localización y número deben decidirse con acierto para que el escape de los gases sea el más apropiado. 3.-CAPACIDAD SUFICIENTE.- La red de alcantarillado debe proyectarse con suficiencia para conducir con seguridad, el volumen máximo de aguas por eliminar, a fin de que el alejamiento sea rápido y no se provoquen estancamientos y por ende, depósitos indeseables y daños. 4.-RESISTENCIA ADECUADA.- Los conductos deben resistir los esfuerzos a que están sujetos, tanto interior como exteriormente, procurando que los materiales utilizados en su construcción sean lo suficientemente impermeables para evitar fugas perjudiciales de aguas negras; además, deben resistir lo mejor posible el ataque corrosivo de los gases emanados de las aguas negras. 5.-PROFUNDIDAD APROPIADA.- La profundidad de los conductos de la red, debe ser suficiente para evitar rupturas ocasionadas por el efecto de cargas vivas, además de asegurar la correcta conexión de las descargas domiciliarias y garantizar un buen funcionamiento hidráulico. 6.-FACILIDAD PARA LIMPIEZA E INSPECCIÓN.- Es imposible que una red de alcantarillado se conserve limpia por sí sola, ya que las materias en suspensión tienden a sedimentarse y a adherirse a las paredes de los conductos, aun cuando la velocidad del agua sea superior a los límites mínimos. Por lo tanto, es necesario inspeccionarla y desazolvarla periódicamente para conservar los conductos en las mejores condiciones de funcionamiento hidráulico. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO

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CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO. 3.1 Tipo de sistema. 3.1.1 Sistemas de alcantarillado. Los sistemas de alcantarillado se clasifican de acuerdo al tipo de agua que conducen en: • alcantarillado sanitario: Es la red generalmente de tuberías, a través del cual se deben evacuar en forma rápida y segura, las aguas residuales municipales (domesticas o de establecimientos comerciales) hacia una planta de tratamiento y finalmente a un sitio de vertido donde no causen daños ni molestias. • alcantarillado pluvial: Es el sistema que capta y conduce las aguas de lluvia para su disposición final, que puede ser infiltración, almacenamiento ó depósitos y cauces naturales. • alcantarillado combinado: Es el sistema que capta y conduce simultáneamente al 100% las aguas de los sistemas mencionados anteriormente, pero que, dada su disposición, dificulta su tratamiento posterior y causa serios problemas de contaminación al verterse a cauces naturales y por las restricciones ambientales se imposibilita su infiltración. • alcantarillado semi-combinado: Se denomina al sistema que conduce el 100% de las aguas negras que produce un área ó conjunto de áreas, y un porcentaje menor al 100% de aguas pluviales captadas en esa zona (s), que se consideran excedencias, que serian conducidas por este sistema de manera ocasional y como un alivio al sistema pluvial y/o de infiltración, para no ocasionar inundaciones en las vialidades y/o zonas habitacionales. 3.2 Configuración de los sistemas de alcantarillado. Se denomina configuración de un sistema de alcantarillado al trazo de las principales tuberías, dependiendo fundamentalmente de la topografía dominante, de él o los sitios de vertido, de la disposición final de las aguas residuales y a la organización en el trazo dominante de las calles principales de la población.

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CAPITULO 3. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.

Los patrones más usuales se pueden agrupar en las siguientes clasificaciones: • Perpendicular.- en el caso de que una comunidad se ubique a lo largo de una corriente con el terreno inclinándose suavemente hacia ella, la mejor forma de conducir las aguas residuales se logra colocando tuberías perpendiculares a la corriente. (figura 3.1). Este modelo se utiliza para buscar la trayectoria más corta hacia los canales superficiales existentes o hacia los colectores. Se utiliza principalmente para alcantarillado pluvial.

Figura 3.1 Configuración de un sistema de alcantarillado de tipo perpendicular. (Adaptada de [Babbitt, 1980]).

• Radial.-en este modelo (figura 3.2), las aguas residuales fluyen hacia fuera de la zona central de la localidad hacia las tuberías principales. Las líneas son relativamente pequeñas pero puede multiplicarse el número de obras de tratamiento

Figura 3.2 Configuración de un sistema de alcantarillado de tipo radial. (Adaptada de [Babbitt, 1980]). APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 3. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.

• Interceptores.-en este tipo de modelo se emplea para recolectar aguas residuales o pluviales en zonas con curvas de nivel más o menos paralelas, sin grandes desniveles y cuyas tuberías principales se prestan para interceptarse por una tubería mayor que es la encargada de transportar las aguas residuales hasta la planta de tratamiento. (figura 3.3).

Figura 3.3 Configuración de un sistema de alcantarillado del tipo de interceptores. (Adaptada de [Babbitt, 1980]).

• Abanico.- cuando la localidad se encuentra ubicada en un valle se pueden utilizar líneas convergentes hacia una tubería principal localizada en el interior de la localidad originando una sola tubería de descarga. A este tipo de modelo se le conoce como abanico. (figura 3.4).

Figura 3.4 Configuración de un sistema de alcantarillado tipo en abanico. (Adaptada de [Babbitt, 1980]).

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CAPITULO 3. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.

3.3 Trazo de redes. La red se inicia con la descarga domiciliaria ó albañal a partir del paramento exterior de las edificaciones. El diámetro del albañal en la mayoría de los casos es de 15 cm. (6”), siendo éste el mínimo aceptable. La conexión entre albañal y atarjea debe ser hermética. A continuación se tienen las atarjeas, localizadas generalmente al centro de las calles, las cuales van recogiendo las aportaciones de los albañales, y su diseño, en general, debe seguir la pendiente natural del terreno, siempre y cuando cumpla con los limites máximos y mínimos de velocidad y la condición mínima de tirante. El ingreso del agua a las tuberías es paulatino a lo largo de la red, acumulándose los caudales, lo que da lugar a ampliaciones sucesivas de la sección de los conductos en la medida en que se incrementan los caudales. De esta manera se obtienen los mayores diámetros en los tramos finales de la red. Una vez elegido el patrón o plan general que se considere más adecuado para la zona en estudio, el paso siguiente es trazar el sistema de atarjeas o tuberías que colectarán las descargas de cada domicilio. Deberá procurarse que la atarjea quede a igual distancia de cada domicilio, pero evitando cambios de dirección en distancias cortas pues ello obliga a que en cada cambio de dirección se construya un pozo de visita lo cual incrementa el costo de construcción del sistema además de que hidráulicamente es inconveniente por las constantes pérdidas de energía que se ocasionan. 3.3.1 Trazo en bayoneta. Se denomina así al trazo que iniciando en una “cabeza” o inicio de atarjea, tiene un desarrollo en zig zag ó en escalera. (Fig. 3.5).

Figura 3.5 Trazo de la red de atarjeas en bayoneta. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 3. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.

Las ventajas de utilizar este tipo de trazo son reducir el número de cabezas de atarjeas y permitir un mayor desarrollo de las atarjeas, incrementando el número de descargas para facilitar que los conductos adquieran un régimen hidráulico establecido, logrando con ello aprovechar adecuadamente la capacidad de cada uno de los conductos. Sin embargo, la dificultad que existe en su utilización es que el trazo requiere de terrenos con pendientes más ó menos estables y definidas. Este trazo se recomienda para alcantarillas en donde existan terrenos muy planos en donde resultan velocidades de flujo muy bajas. 3.3.2 Trazo en peine. Es el trazo que se forma cuando existen varias atarjeas con tendencia al paralelismo, empiezan su desarrollo en una cabeza de atarjea, descargando su contenido en una tubería común de mayor diámetro, perpendicular a ellas. (Figura 3.6).

Figura 3.6 Trazo de la red de atarjeas en peine en un sistema de alcantarillado.

• Ventajas : Se garantizan aportaciones rápidas y directas de las cabezas de atarjeas a la tubería común de cada peine, y de estas a los colectores, propiciando que se presente rápidamente un régimen hidráulico establecido. Se tiene una amplia gama de valores para las pendientes de las cabezas de atarjeas, lo cual resulta útil en el diseño cuando la topografía es muy irregular. • Desventajas : Debido al corto desarrollo que generalmente tienen las atarjeas iniciales antes de descargar a un conducto mayor, en la mayoría de los casos aquellos trabajan por debajo de su capacidad, ocasionando que se desaproveche parte de dicha capacidad. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 3. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.

3.3.3 Trazo combinado Corresponde a una combinación de los dos trazos anteriores y a trazos particulares obligados por los accidentes topográficos de la zona. (Figura 3.7).

Figura 3.7 Trazo de la red de atarjeas combinado.

Aunque cada tipo de trazo tiene ventajas y desventajas particulares respecto a su uso, el modelo de bayoneta tiene cierta ventaja sobre otros modelos, en lo que se refiere al aprovechamiento de la capacidad de las tuberías. Sin embargo, este no es el único punto que se considera en la elección del tipo de trazo, pues depende fundamentalmente de las condiciones topográficas del área en estudio.

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CAPITULO

4

NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO. 4.1 Consideraciones básicas de diseño. 4.1.1 Aspectos fundamentales. Para el diseño y cálculo de los sistemas de alcantarillado, tendrá que considerarse que el diseño de la red de atarjeas debe adecuarse a la topografía de la localidad, siguiendo alguno de los modelos de configuración de red de atarjeas descritos anteriormente. La circulación del agua debe ser por gravedad y las tuberías seguirán, en lo posible, la pendiente del terreno. En el caso de que existan en la localidad zonas sin escurrimiento natural, la circulación del agua en la red de atarjeas también deberá ser por gravedad; el agua residual tendrá que recolectarse en un cárcamo de bombeo localizado donde el colector tenga la cota dé plantilla mas baja, para después enviarla mediante un emisor a presión, a zonas de la red de atarjeas o colectores, que drenen naturalmente. 4.1.2 Planos de la zona requeridos. • Planos Topográficos. Plano topográfico actualizado, escala 1:1,000 ó 1:2,000, dependiendo del tamaño de la localidad, con información producto de nivelación directa. El plano debe tener curvas de nivel equidistantes a un metro y elevaciones de terreno en cruceros y puntos notables entre cruceros, como puntos bajos, puntos altos, cambio de dirección o pendiente. Deberá contener los trazos de las calles y niveles de rasante a cada 20 metros y en caso de ser necesario, perfiles longitudinales de las calles con escalas: horizontal 1:1000 y vertical 1:100. • Planos de tipo predial. El plano predial nos indicara el número de predios por frente de calles, el número de habitantes por manzana, la localización de los edificios públicos, jardines, industrias y lugares notables. Se deben de localizar en los planos catastrales de la localidad, todas las edificaciones o instalaciones cuyos caudales de aguas residuales sean sensiblemente mayores que el volumen promedio de las descargas por ejemplo: edificios públicos, mercados, escuelas, centros comerciales y recreativos, etc.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Por otra parte hay que considerar aquellas fuentes de aguas residuales cuyas descargas de agua sean nocivas, como por ejemplo sustancias corrosivas que puedan dañar las tuberías o sustancias que puedan afectar las condiciones ambientales y la ecología de la zona donde se viertan. • Planos actualizados de la red. (En caso de ser necesario). En el caso que se vaya a desarrollar una ampliación o una rehabilitación de una red existente, se debe indicar la longitud de los tramos de tuberías, sus diámetros, el material de que están construidas, estado de conservación, elevaciones de los brocales y plantillas de entrada y salida de las tuberías en los pozos de visita, identificar las obras accesorias de la red, las estructuras de descarga actual, los sitios de vertido y el uso final de las aguas residuales. • Planos de Uso Actual de Suelo. Se deben localizar las diferentes zonas habitacionales con sus diferentes densidades de población, las zonas comerciales, las zonas industriales, las zonas públicas y las áreas verdes. 4.1.3 Estimación de los volúmenes de agua por desalojar. Para poder diseñar un sistema de alcantarillado, se deben de realizar algunas estimaciones de los volúmenes probables de aguas residuales o pluviales. Para hacer estas estimaciones es necesario tener localizadas todas las edificaciones o instalaciones cuyos caudales de agua residuales sean sensiblemente mayores que el volumen promedio de las descargas que se producen en la zona donde se encuentren ubicados. 4.1.4 Gastos aproximados de aguas residuales. El caudal de aguas negras o residuales se determina a partir habitantes y del volumen de estos que se desalojen al día.

del número de

Al volumen de agua desalojada por habitante en el día se le llama aportación y representa un tanto por ciento de la dotación de agua potable. Generalmente, la aportación se considera del 75 % al 80% de la dotación de agua potable, puesto que el 20 % al 25 % no llega a las atarjea, a causa de las perdidas en las tuberías de distribución, del riego de jardines, parques y calles, del lavado de automóviles, del agua consumida en procesos industriales y operaciones similares.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.1.5 Gastos aproximados de infiltración. El sistema de alcantarillado no es totalmente impermeable, por lo que puede haber infiltración del agua subterránea a las tuberías del sistema de alcantarillado. A esta cantidad de agua que se le infiltra se le conoce como gasto de infiltración. Lo anterior se representa en los casos en que el nivel del manto de aguas freáticas esté muy alto y sea necesario instalar las tuberías dentro de la zona de influencia de esté, el caudal por concepto de infiltraciones debe sumarse al de aguas negras para determinar la capacidad que se requiere de las tuberías, puede estimarse de acuerdo a los siguientes a los siguientes valores: de 0.136 lts/seg./km a 1.092 lts/seg./km pudiendo en la mayoría de los casos en que se considere, tomar el valor medio de 0.614 lts./seg./km. 4.1.6 Tratamiento recomendable. La política que actualmente se sigue en los proyectos de alcantarillado sanitario es el de evitar la contaminación de las corrientes superficiales de aguas pluviales destinadas a diferentes usos, por lo que no se permitirán las descargas de aguas residuales crudas a ninguna corriente receptora. Una manera de disminuir el grado de contaminación de las aguas residuales, consiste en hacer que dichas aguas pasen un proceso denominado tratamiento. El tratamiento de aguas residuales es el conjunto de acciones por medio de las cuales es posible verificar las diferentes etapas que tienen lugar en la autodepuración de una corriente, dentro de un área limitada ya apartada, bajo condiciones controladas. El propósito del tratamiento, consiste en separar de las aguas residuales la cantidad suficiente de sólidos para que no interfieran con el empleo más adecuado de estas, tomando en cuenta la capacidad de las aguas receptoras para asimilar la carga que se agregue. El grado de tratamiento que se les da a las aguas residuales debe variar de acuerdo al uso que se va emplear a las aguas receptoras. 4.1.7 Elección del sitio de vertido. Después de haber pasado las aguas residuales por la planta de tratamiento se les denomina aguas tratadas. Dichas aguas se disponen en un lugar llamado sitio de vertido, el cual puede ser: una barranca, un río, una laguna, etc. Si el vertido se realiza en una barranca, se deberá conocer su topografía, el tipo de materiales que la forman, a que profundidad se encuentran las aguas subterráneas, ya que puede haber infiltraciones de aguas residuales que contaminen las aguas subterráneas, y finalmente, se deberá conocer el sitio al cual llegaran estas aguas residuales. Si dicho vertido se realiza en un río o afluente, es necesario contar con un plano topográfico de detalle en el cual se describirá la corriente o la masa de agua en donde vaya a descargar finalmente el caudal de aguas residuales, indicando sus características y usos. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.1.8 Posibilidades de reuso.

Debido al crecimiento desmedido de las poblaciones y en algunos casos de las zonas industriales, se demandan caudales cada vez mayores para el suministro de agua potable, por lo que se pensó en utilizar varias veces las aguas residuales, bajo un estricto control técnico y sanitario que permita emplearlas en forma adecuada y segura en ciertos usos industriales, en la agricultura y para fines de recarga de lagos y acuíferos subterráneos; ahorrando considerablemente el consumo de agua potable. 4.2 Gastos básicos de proyecto.

Los gastos que se consideran en los proyectos de alcantarillado son: medio, mínimo, máximo instantáneo y máximo extraordinario. Los tres últimos se determinan a partir del primero. 4.2.1 Gasto medio. La determinación del gasto medio de aguas negras en un tramo de la red se hace en función de la población y de la aportación de aguas negras. Esta aportación se considera como un porcentaje de la dotación de agua potable (80%).

La expresión para calcular el valor del gasto medio en condiciones normales, es: Qmed . =

PxAp 86400

(4.1)

Donde: Q med = Ap = P = 86,400 =

Gasto medio, en l/s Aportación de aguas residuales en lts./hab./día Población de proyecto, en habitantes (hab.) número de segundos/día.

Para el caso de las zonas industriales se debe adicionar a la fórmula anterior, el gasto de aportación obtenido. 4.2.2 Gasto mínimo. El gasto mínimo es el menor de los valores de escurrimiento que normalmente se presentará en la conducción, la experiencia ha determinado que para efectos de cálculo, se acepta como criterio que el valor del gasto mínimo en un flujo variable de aguas residuales sea igual a la mitad del gasto medio. De lo anterior la expresión que generalmente se utiliza para calcular el valor del gasto mínimo es:

Q min. =

Qmed . 2

(4.2)

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Donde: Q min. = Gasto mínimo, en l/s Q med = Gasto medio, en l/s El límite inferior de la fórmula anterior debe ser de 1.5 l/s. Lo anterior significa que en los tramos iniciales de las redes de atarjeas, cuando resulten valores del gasto mínimo menores a 1.5 l/s, se debe adoptar este valor para utilizarlo en el diseño. (Gasto generado por la descarga de un excusado con tanque de 16 litros). 4.2.3 Gasto máximo instantáneo.

El gasto máximo es el máximo valor que se considera se puede presentar en un instante dado, por ello también se le conoce como gasto instantáneo. Este valor determina la capacidad requerida en las tuberías, con el fin de que puedan conducir los máximos gastos que se puedan presentar. La estimación del gasto máximo instantáneo, se hace afectando al gasto medio por el coeficiente de variación máxima instantánea "M" o de Harmon. • Coeficiente de variación o coeficiente de Harmon (C.V.)

Este coeficiente trata de cubrir las variabilidades las aportaciones por descargas domiciliarias durante el año y el día. En México, se ha aceptado como un valor bastante aproximado, el propuesto empíricamente por W.G. Harmon y que se expresa de la siguiente manera: C.V . =

14 4+ P

(4.3)

Donde: P C.V.

= población de proyecto en miles de habitantes. = coeficiente de variación.

Es valido determinar este coeficiente hasta una población de 182,250 habitantes. Para una población mayor, este coeficiente será igual a 1.80, es decir, se acepta que para un valor mayor de 182,250 usuarios, la variación no sigue la ley establecida por Harmon. • Coeficiente de previsión (C.P.)

Este coeficiente trata de prever los excesos de aportación que puedan ocurrir por concepto de aguas pluviales exclusivamente domiciliarias o bien por el producto de un crecimiento demográfico explosivo que aumentaría un consumo no previsto. Los valores de este coeficiente varían de 1.0 a 2.0, normalmente se toma el valor de 1.5, pero es práctica en nuestro medio considerarlo como la unidad. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

La suma de estos dos últimos coeficientes (variación y previsión) dan como resultado el coeficiente comúnmente designado como “M” del gasto medio diario del día de máxima aportación y se expresa como:

M = C.V . + C.P.

M = 1+

(4.4)

14 (4.5)

4+ P

Por lo que el gasto máximo quedaría expresado como:

Qmáx. = MxQmed.

(4.6)

14   Qmáx. = Qmed .x 1 +   4+ P

(4.7)

Donde: Q máx. = Gasto máximo instantáneo, en l/s Q med = Gasto medio, en l/s M = Coeficiente de variación (coeficiente de Harmon). P = población de proyecto en miles de habitantes.

4.2.4 Gasto máximo extraordinario. En función de este gasto se determina el diámetro adecuado de los conductos y su valor se calcula multiplicando el gasto máximo instantáneo por el coeficiente de seguridad, es decir:

Q máx. ext. = C.s. * Q máx.

(4.8)

Donde: Q máx. ext. = Gasto máximo extraordinario, en l/s Cs = Coeficiente de seguridad, cuyo valor casi siempre es de 1.50 Q máx. = Gasto máximo instantáneo, en l/s

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.3 Conceptos de hidráulica aplicables. 4.3.1 Consideraciones. La eficiencia de una red de alcantarillado para transportar las aguas residuales en general, esta determinada en gran medida por la precisión del diseño hidráulico que se realice. La adecuada determinación de velocidades, pendientes y demás parámetros que intervienen en el diseño de las tuberías que integran la red de alcantarillado es de gran importancia para lograr proyectos eficaces y económicos. En el proyecto de alcantarillado se consideran los mismos principios y formulas hidráulicas del agua limpia para las aguas residuales, a pesar de que hidráulicamente, la conducción de estas difiere a la de las aguas limpias en los siguientes aspectos: • •

A excepción de casos muy especiales, los conductos no trabajan bajo presión. El escurrimiento es casi siempre inestable y frecuentemente no uniforme, es decir, el flujo varía de acuerdo a la época, lugar, hora, etc. • El escurrimiento transporta generalmente materiales flotantes, suspendidos y solubles. Los sistemas de alcantarillado se diseñan para que el escurrimiento de las aguas residuales pueda verificarse en condiciones cerradas o en condiciones a cielo abierto.

4.3.2 Escurrimientos en conductos cerrados. El escurrimiento bajo estas condiciones puede calcularse utilizando la Ley de la conservación de la energía aplicada al movimiento de fluidos, es decir, aplicando la conocida Ecuación de Bernoulli considerándose dos secciones cualesquiera como se ve en la figura 4.1

Figura 4.1 Tramo del escurrimiento de una tubería entre dos secciones cualesquiera. (Adaptada de [Babbitt, 1980]).

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

De la figura 4.1 se plantea la siguiente ecuación:

P1 V12 P V2 + + Z1 = 2 + 2 + Z 2 + hf w 2g w 2g

(4.9)

De donde: P1 P2 y w w

.- Son cargas de presión en las secciones 1 y 2 respectivamente.

V12 V22 y 2g 2g

.-Son las cargas de velocidad en las secciones 1 y 2 respectivamente.

Z 1 yZ 2

.- Son las cargas de altura en las secciones 1 y 2 respectivamente.

hf

.- Pérdida de carga entre las secciones 1 y 2.

Por la naturaleza de los cálculos que se requieren en la expresión anterior, varios autores han desarrollado fórmulas empíricas que simplifican estos cálculos. Tal es el caso de la fórmula propuesta por Hazen y Williams, la cual proporciona resultados bastante aproximados de la velocidad del escurrimiento en conducciones cerradas. Esta ecuación se expresa de la siguiente manera:

O

V = 0.402 × C × Rh 0.63 × S 0.54

(4.10)

V = 0.168 × C × D 0.63 × S 0.54

(4.11)

Donde: V D Rh S C

= Velocidad del escurrimiento en m/seg. = Diámetro de la sección transversal del tubo en metros. = Radio hidráulico en metros. = Pendiente hidráulica (adimensional). = coeficiente cuyo valor depende de la rugosidad del conducto.

Cuando la tubería trabaje a presión, el cálculo hidráulico de la línea consistirá en utilizar la carga disponible para vencer las pérdidas por fricción únicamente, ya que en este tipo de obras las pérdidas secundarias no se toman en cuenta por ser muy pequeñas. Se emplea la siguiente formula donde las pérdidas por presión son las siguientes:

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Fórmula de Manning. 1 D Q = VA = ×   n 4

2

3

 Hf  ×   L 

1

2

×

πD 2 4

(4.12)

Despejando Hf, de la ecuación 4.12 se tiene

10.29 ⋅ n 2  2 Hf =   ⋅Q ⋅ L 16  D 3 

(4.13)

Si se llama K=

10.29 ⋅ n 2 D

16

(4.14)

3

Se tiene que: Hf = K ⋅ L ⋅ Q 2

(4.15)

De donde: Hf L K Q

= Pérdidas por fricción en metros. = Longitud de la conducción en metros. = Constante que uniformiza unidades. = Gasto de aguas residuales en m/s.

4.3.3 Escurrimientos en conducciones a cielo abierto.

Se citan a continuación algunas fórmulas para la determinación de la velocidad en canales a cielo abierto, las cuales se aplican en el cálculo hidráulico de los sistemas de alcantarillado, dado que las tuberías se consideran para efectos de conducción, precisamente, como un canal donde únicamente actúa la presión atmosférica . 4.3.3.1 Fórmula de Chezy.

Su uso esta limitado por la evaluación de “C”, que depende del número de Reynolds y del tamaño, forma y rugosidad de la conducción.

V = C ⋅ Rh ⋅ S

(4.16)

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

De donde: V C Rh S

= velocidad del escurrimiento en m/s. = coeficiente de rugosidad del conducto. = radio hidráulico de la sección. = pendiente hidráulica.

4.3.3.2 Fórmula de Kutter.

A partir de la fórmula de Chezy, Kutter la modificó evaluando el coeficiente “C”.   1 0.00155 + 23.04 +   n S   ⋅ Rh ⋅ S V = 0.00155   n     0.552 + Rh ⋅  23.04 + S  

(4.17)

De donde: V n Rh S

= velocidad del escurrimiento en m/s. = coeficiente de rugosidad del conducto. = radio hidráulico de la sección. = pendiente hidráulica.

4.3.3.3 Fórmula de Manning.

Manning ha establecido otra fórmula la cual es aplicable al caso de conducciones a cielo abierto, esta fórmula también calcula la velocidad del agua en tuberías cuando trabajan llenas, y por consiguiente, en nuestro país es la expresión que se ha generalizado en su uso. V =

2 1 1 ⋅ Rh 3 ⋅ S 2 n

(4.18)

De donde: V n Rh S

= velocidad del escurrimiento en m/s. = coeficiente de rugosidad del conducto. = radio hidráulico de la sección. = pendiente hidráulica.

Como en alcantarillado es usual considerar para la rugosidad del concreto, n=0.013 o n=0.015, y tanto en formulas como la de Manning, Kutter, o Chezy, se emplean los mismos valores de “n”, existe cierta concordancia en los valores de estas formulas siendo la de Manning la más fácil de calcular y puede aplicarse a todo tipo de conducciones, independientemente de su forma y para cualquier valor de “r”, “v” y “s”.

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Sin embargo a causa de la naturaleza empírica de la expresión, su empleo debe limitarse a casos en que los valores de “r” sean menores a 3.00 m. y los valores de “s” mayores de 0.0001. 4.3.4 Escurrimientos en tubos que funcionan parcialmente llenos.

En la práctica se puede proyectar las tuberías de tal manera que sean operativas durante su periodo de vida útil sobre la base de un funcionamiento totalmente lleno; sin embargo, las aportaciones de aguas residuales a las atarjeas de la red de un sistema de alcantarillado son sumamente variables, es decir, en ocasiones llevarán volúmenes que llenen toda su sección, y en otras el escurrimiento sólo ocupara parcialmente la sección. Y si además se considera que en los ramales iniciales o cabezas de atarjeas los escurrimientos son menores que en los ramales finales, esto debido a las pocas aportaciones tributarias, originará que el tubo trabaje parcialmente lleno. Esta variación de escurrimiento representa un problema de funcionamiento, pues las condiciones óptimas que pueden encontrarse para el diseño en escurrimiento en condiciones de tubo parcialmente lleno, especialmente en lo referente a la velocidad mínima para evitar el azolvamiento en las tuberías. En el estudio del funcionamiento de una tubería en la que fluye un gasto variable se distinguen dos clases de datos; unos que se refieren a las condiciones geométricas y de materiales de la tubería y que se les conoce como elementos de la tubería o del conducto y los otros que refieren a las condiciones del escurrimiento y que se les denomina como los elementos hidráulicos de la tubería (figura 4.2). Los elementos de la tubería o del conducto son:

• • • •

La sección y el perímetro interior. La plantilla. La clave y el eje. La rugosidad y el espesor de la tubería o del conducto.

Los elementos hidráulicos varían con el tirante y se refieren a la sección de la misma, por lo que siendo variable el tirante también dichos elementos lo serán. Bajo tales condiciones, los elementos hidráulicos son: • El tirante. • El perímetro mojado. • El área mojada. • El radio hidráulico. En función de estos elementos se encuentra la velocidad y el gasto que son netamente hidráulicos y su variación depende de la variación de aquellos elementos. Así cuando el gasto máximo (Q. máx.) adopta un área o sección mojada igual a la sección recta

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

de la tubería o del conducto sin ejercer presión, el tirante de la corriente viene a ser la distancia vertical entre plantilla y clave del conducto o su diámetro en algunos casos. Cuando la corriente no llena la sección del conducto, el área mojada sólo es parte de ella, el tirante en una fracción de la anterior altura y las características hidráulicas varían para cada magnitud de tirante, por tanto, el gasto mínimo (Q min.) que pasa por una alcantarilla tendrá una sección mojada muy pequeña, un tirante mínimo y la velocidad debe ser tal que el escurrimiento tenga capacidad para arrastrar los sólidos usuales que existen en las aguas residuales. La variación de los elementos hidráulicos de una sección circular en función de la variación del tirante, puede expresarse con las siguientes ecuaciones.

4.3.4.1 Expresiones de los elementos hidráulicos funcionando parcialmente llenos.

Tirante.

 Cosθ  d = r 1 −  2  

(4.19)

Perímetro mojado. P=

π ⋅ D ⋅θ

(4.20)

360°

Área mojada. a=

D 2  πθ   Senθ  ⋅ −  4  360°   2 

(4.21)

Radio hidráulico.

 1 45° ⋅ Senθ  rh =  − ⋅D πθ 4 

(4.22)

De donde:

θ = 2Cos −1 (1 − 2 ⋅ (t / D ))

(4.23)

t = tirante de la corriente. D = diámetro de la sección circular considerada.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Figura 4.2 Elementos hidráulicos de una tubería de sección transversal circular. (Adaptada de [Fair, Geyer, y Okun, 1983]).

Puede determinarse la ecuación de la variación de la velocidad y el gasto, que son los elementos netamente hidráulicos, a partir de la fórmula de Manning que permite relacionar cada elemento hidráulico de la sección parcialmente llena, con el elemento correspondiente a la sección totalmente llena, haciéndola depender únicamente de una relación de tirante – diámetro de la tubería de la siguiente manera: Para la velocidad

A tubo lleno: V =

2 1 1 ⋅ Rh 3 ⋅ S 2 N

(4.24)

A tubo parcialmente lleno: V =

2 1 1 ⋅ Rh 3 ⋅ S 2 n

Considerando que la pendiente es la misma, la relación de velocidades es la siguiente: (4.25)

2

v N rh 3 = ⋅ 2 V n Rh 3 Donde:

Rh =

D 4

(4.26)

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Sustituyendo la ecuación 4.22 en la ecuación 4.25, se tiene que:

v = V

 Senθ    0.25 − 14.3239 θ  ⋅ D     D   4

2

3

2

3

⋅

N n

2

2 Senθ  3  4  0.25 − 14.3239  ⋅D 3 v N θ   ⋅ = 2 V n D 3 2

Si llamamos a

3

r ' h = 0.25 − 14.3239

Senθ

θ

, tenemos que:

2 v N = (4r ' h ) 3 ⋅ V n

(4.27)

Para el gasto la relación es la siguiente:

q a⋅v = Q A ⋅V

(4.28)

Donde:

A=

π ⋅ D2 4

y  π ⋅ θ Senθ  D2  −  a 360° 2   = π ⋅ D2 A 4 a Senθ θ = − A 360° 2π

(4.29)

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Sustituyendo las ecuaciones 4.27 y 4.29 en la ecuación 4.28 tenemos: 2 q Senθ N θ = − ⋅ (4r ' h ) 3 ⋅ 2π Q 360° n

(4.30)

En base a las ecuaciones 4.27 y 4.30 podemos determinar el gasto a tubo parcialmente lleno para valor de la relación tirante – diámetro de la sección considerada. En la figura 4.3 se presenta la variación de estos elementos a diferentes valores de dicha relación (t/D) en donde las dos curvas punteadas marcan la influencia de una relación N/n =1, las curvas continuas para una relación N/n variable.

Figura 4.3 Diagrama de los elementos hidráulicos para tubería de sección circular con respecto a la relación tirante – diámetro. (Tomada de [Fair, Geyer, y Okun, 1983]).

Para fines prácticos comúnmente se considera para el cálculo de los elementos hidráulicos una relación N/n constante o igual a la unidad (1), a pesar de que el valor de la rugosidad tiende a aumentar al crecer el tirante de la corriente, sin embargo, si se tienen en cuenta debidamente las variaciones de n, los resultados obtenidos en el diagrama de los elementos hidráulicos serán más exactos.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

En el diseño hidráulico de la red de alcantarillado, se consideran que las aportaciones a la red son variables de acuerdo a lo expuesto con anterioridad, situación que se refleja al considerar los dos gastos de diseño (gasto mínimo y gasto máximo), para posteriormente revisar si la velocidad tanto mínima como máxima cumplen con las velocidades permisibles, en este caso para que no exista sedimentación (velocidad mínima), y que no haya desgastes en la superficie de contacto de la tubería(velocidad máxima). La ecuación 4.30 nos proporciona la relación q/Q · v/V de la siguiente forma: 2 q Senθ N θ = − ⋅ (4r ' h ) 3 ⋅ 2π Q 360° n

Considerando que: N =1 n

Y

2 v = (4r ' h ) 3 V

Sustituyendo en la ecuación 4.30 se tiene lo siguiente: q Senθ v θ = − ⋅ Q 360° 2π V

(4.31)

Despejando v/V de la ecuación anterior tenemos que:     v  1 ⋅ q =  V  π   Senθ   Q  −    360°   2π  

(4.32)

La ecuación 4.32 nos ayudará a calcular las velocidades mínima y máxima para los gastos mínimo y máximo respectivamente, sin embargo, el problema de determinar dichas velocidades es conocer el ángulo θ que está en función de la relación t/D. Es importante notar que tanto el gasto como las velocidades en secciones parcialmente llenas igualan o exceden a las de sección totalmente llenas, siempre que las tuberías escurran hasta más de la mitad y no se considere la variación de la rugosidad con la profundidad como se observa en la figura 4.3, para las curvas de q/Q y v/V de líneas discontinuas respectivamente. Por lo tanto el valor máximo de la velocidad en una sección circular ocurre cuando el conducto esta parcialmente lleno y se deduce de la siguiente ecuación. (4.33)

d = 0.813D

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

De igual forma el mayor gasto que se puede conseguir en un determinado conducto circular de acuerdo a lo descrito anteriormente no es el que se obtiene en un conducto completamente lleno y si con la siguiente expresión. d = 0.95 D

(4.34)

En estas condiciones, si el tirante del agua, en una determinada tubería fuese elevándose, el gasto irá aumentando hasta llegar al punto de la ecuación 4.34 (gasto máximo), para seguir después con la reducción del gasto, esto como consecuencia de una mayor resistencia producida por la carga completa de la tubería, añadiéndose el factor de rozamiento de las paredes de dicho conducto. De acuerdo a lo anterior, encontramos que para la relación t/D=0.813, la relación rh/D es máxima; y los elementos hidráulicos correspondientes serán. t/D= 0.813 Sustituyendo en la ecuación 4.23 se obtiene el siguiente resultado

θ = 257°29' Sustituyendo el resultado en la ecuaciones 4.20, 4.21, 4.22 y 4.27 y realizando operaciones se obtienen las ecuaciones para los elementos hidráulicos para la relación t/D=0.813 Perímetro mojado.

p = 2.24721 ⋅ D

(4.35)

a = 0.68384 ⋅ D 2

(4.36)

Área mojada.

Radio hidráulico máximo. rh.máx = 0.30431 ⋅ D

(4.37)

Velocidad máxima v.máx. = (0.30431 ⋅ D)

2

1

3

S 2 ⋅ n

(4.38)

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.4 Velocidades mínima y máxima en un sistema de alcantarillado. La velocidad de escurrimiento en una tubería, debe ser suficiente para impedir la sedimentación de limos y materiales orgánicos o mineral ligero. Tal velocidad es aproximadamente de 30 cm./seg., que debe ser la existente en escurrimientos en tiempo seco. La experiencia ha demostrado que cuando las velocidades están debajo de este nivel, puede ocurrir la decantación de los sólidos. Bajo estas condiciones la velocidad mínima tolerable de 30 cm. /seg., se registra cuando el conducto lleva aproximadamente un 17 % de su capacidad total. a) Velocidad mínima. La velocidad mínima se considera aquella con la cual no se produce sedimentación de sólidos en las atarjeas que provoquen obturaciones o taponamientos. Dicha velocidad cuando el tubo sea calculado como totalmente lleno, será de 0.60 m. /seg., que es el equivalente a 0.30 m./seg. con gasto mínimo. Debe de procurarse que para esta velocidad se tenga el cuidado que los tirantes calculados para este tipo de condiciones sea de 1 cm. En caso de pendientes muy fuertes y de 1.5 cm. En casos normales. b) Velocidad máxima. La máxima velocidad tolerable es de aproximadamente de 3.00 m./seg. Con el objeto de evitar una erosión en la base del conducto. No es conveniente que las velocidades sean mayores que la velocidad critica hidráulica, con el objeto de evitar el salto hidráulico y otros fenómenos desfavorables en los escurrimientos no uniformes. Las velocidades mínima y máxima permisibles en tuberías de distintos tipos de materiales se enuncian en la siguiente tabla. MATERIAL DE LA TUBERÍA.

VELOCIDAD (m/seg.) MÁXIMA.

MÍNIMA.

Concreto simple hasta 45 cm. de diámetro

3.00

0.30

Concreto reforzado de 60 cm. de diámetro ó mayores.

3.50

0.30

Concreto presforzado.

3.50

0.30

Acero con revestimiento.

5.00

0.30

Acero sin revestimiento.

5.00

0.30

Acero galvanizado.

5.00

0.30

Fierro fundido.

5.00

0.30

Fierro dúctil.

5.00

0.30

Polietileno de alta densidad.

5.00

0.30

PVC (policloruro de vinilio)

5.00

0.30

TABLA N° 4.1.- VELOCIDADES MINIMA Y MÁXIMA PERMISIBLE EN TUBERIAS.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.5 Pendientes permisibles para un sistema de alcantarillado. 4.5.1 Criterios de diseño. Un concepto asociado a las velocidades de escurrimiento permisibles y consecuentemente de los gastos que fluyen en las tuberías, lo constituyen las pendientes que deba tener la plantilla para que el sistema funcione con eficiencia, ya que ésta depende de la capacidad de evacuación de las aguas residuales y de las dimensiones que presente en la tubería para el desalojo de dichas aguas. Considerando un tramo A-B con una longitud (L) entre ambos (figura 4.2), la pendiente se define como el desnivel que existe entre ambos puntos (B-A) entre la longitud “L”, este coeficiente nos presenta la tangente del ángulo que forma dicha tubería con la línea horizontal imaginaria.

Figura 4.4 Planteamiento para la obtención de la pendiente de una tubería. (Adaptada de [Lara González, 1991]).

Desde luego la especificación de la velocidad límite superior establece que para una tubería dada existe una pendiente determinada que proporciona dicha velocidad. El aprovechamiento de pendientes mayores resulta inútil; por el contrario cuando se construyen alcantarillas en calles de fuerte pendiente debe recurrirse a la nulificación del desnivel por medio de pozos de caída o algún otro dispositivo. En consecuencia, el objeto de establecer ciertos lineamientos para la determinación de la pendiente, es evitar hasta donde sea posible la construcción de estructuras de caída, pozos de visita y de lavado, carcamos de bombeo, etc., que encarecen notablemente el proyecto. Por tal motivo se establecen las pendientes mínimas y máximas para alcantarillado. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.5.2 Pendiente mínima. a) Casos normales: son aquellos en que se dispone del desnivel topográfico necesario. se acepta como pendiente mínima aquella que produce una velocidad de 60 cm./seg. a tubo lleno. b) Casos excepcionales: comprenden los casos en que contando con un desnivel muy pobre, es preciso sacrificar un poco de eficiencia del tramo de la alcantarilla a cambio de evitar la construcción de una planta de bombeo. Se acepta como pendiente mínima lo que hace el gasto mínimo asentado en la tabla 4.2 con una velocidad de 30 cm. /seg. Con un tirante igual o mayor de 1.5 cm.

4.5.3 Pendiente máxima. a) Casos normales: se presentan cuando existe el desnivel topográfico necesario que permite una máxima reducción del diámetro de la tubería. Se acepta como pendiente máxima, aquella que produce una velocidad máxima de 3.00 m/seg., a condiciones de tubo lleno. b) Casos excepcionales: también producen un correcto funcionamiento hidráulico, pero el conducto nunca trabaja lleno por ser excesivo el desnivel topográfico, pero logrando la máxima velocidad permitida sin erosionar las paredes del tubo. PENDIENTES MAXIMAS Y MINIMAS. TUBERIAS DE UNA RED DE ALCANTARILLADO EN CASOS NORMALES.

VELOCIDADES CALCULADAS A TUBO LLENO. DIAMETRO. (CM).

V. MÁX.= 3.00 m/seg. PEND.(MILES)

V. MIN.= 0.60 m/seg.

Q. (LT/SEG).

PEND.(MILES)

Q. (LT/SEG).

PENDIENTE RECOMENDABLE PARA PROYECTOS EN MILESIMOS.

MNIMA.

MAXIMA.

20

82.57

94.24

3.30

18.85

4.0

83.0

25

61.32

147.26

2.45

29.45

2.50

61.0

30

48.09

212.06

1.92

42.41

2.00

48.0

38

35.09

340.23

1.40

68.05

1.50

35.0

45

28.01

477.13

1.12

95.43

1.20

28.0

61

18.67

876.74

0.75

175.35

0.80

19.0

76

13.92

1360.93

0.56

272.19

0.60

14.0

91

10.95

1951.16

0.44

390.23

0.50

11.0

107

8.82

2697.61

0.35

539.52

0.40

9.00

122

7.41

3506.96

0.30

701.39

0.30

7.50

152

5.53

5443.75

0.22

1088.75

0.30

5.50

183

4.31

7890.66

0.17

1578.13

0.20

4.50

213

3.52

10689.82

0.14

2137.96

0.20

3.50

244

2.94

14027.84

0.12

2805.57

0.20

3.0

TABLA.4.2 Para pendientes mínimas y máximas en proyectos de alcantarillado. (Adaptada de [plano v.c. 1978, S.A.H.O.P.])

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.6 Profundidades recomendables para instalación de tuberías. 4.6.1 Generalidades. La profundidad de cualquier alcantarillado sanitario debe ser de preferencia aquella en que todos los albañales domiciliarios trabajen por gravedad, pudiendo ser cualquiera siempre y cuando esté dentro del rango de la mínima y máxima profundidad.

4.6.2 Requisitos para profundidad mínima y máxima. La profundidad mínima debe de satisfacer dos condiciones: 1. El colchón mínimo necesario para evitar ruptura del conducto ocasionada por cargas vivas deberá ser en general, para tuberías de diámetros de hasta 45 cm., de un colchón de 90 cm., y para diámetros mayores, de 1.00 m. a 1.50 m. 2. Que permita la correcta conexión de las descargas domiciliarias al alcantarillado municipal aceptando que este albañal exterior, tendrá como mínimo una pendiente geométrica del 1% y que el registro interior más próximo al paramento del predio, tenga una profundidad mínima de 60 cm. La profundidad máxima de instalación de los conductos es en función de la topografía del lugar, pues para determinarla debe de considerarse que el sistema debe trabajar por gravedad en lo posible además de considerar lo siguiente: 1. Tipo, características y resistencia de las tuberías, clase del terreno en que se instalen y clase de cama que les servirá de apoyo. 2. Por dificultades originadas por la cohesión del terreno no podemos excavar más allá de la profundidad que nos permita dicha cohesión y sea necesaria la instalación de atarjeas laterales que descarguen al pozo de visita más cercano. No obstante la experiencia ha demostrado que hasta 4.00 m. de profundidad el conducto principal puede recibir directamente los albañales de las descargas domiciliarias.

4.6.3 Anchos de zanjas. Los anchos de zanjas destinados a los conductos deben excavarse lo más estrecho posible, pero permitiendo a su vez la correcta colocación de la tubería y sea suficiente para poder hacer e inspeccionar las juntas, además de que disminuye el material de excavación y facilita que el relleno pueda quedar bien consolidado. En general todas las tuberías deben de instalarse en zanjas cuyas paredes como mínimo deben ser verticales hasta el lomo del tubo. En zanjas profundas las paredes laterales se hacen con un cierto talud para aminorar la posibilidad de un deslave y en algunos casos para facilitar la construcción de obras especiales. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Para los casos en que la excavación se realice en lugares donde los materiales del terreno sean muy sueltos como arenas o limos arenosos, será necesario recurrir a un ademe. La dimensión mínima del ancho de zanja para facilitar maniobras se muestra en la figura 4.4.

Figura 4.4 Anchos de zanja para distintos diámetros de tubería circular. (Adaptada de [plano v.c. 1979, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]).

4.6.4 Tipos de plantilla. Según el tipo de plantilla aumenta o disminuye la capacidad de carga de un tubo independientemente de su calidad, es decir, que cuando el fondo de la zanja no ofrezca las condiciones necesarias para mantener el conducto en forma estable y que tenga un asiento correcto en toda su longitud, es necesario la construcción de un tipo de encamado para satisfacer estas condiciones de estabilidad de asiento.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

4.6.4.1 Plantilla clase “A”. En este método de encamado la zona externa inferior de la tubería debe apoyarse en concreto simple, que teniendo un espesor mínimo de un cuarto de diámetro interior en la parte más baja del tubo, se extiende hacia arriba por ambos hasta una altura que puede ser mayor o menor que el diámetro exterior y mínima de un cuarto de éste. (Figura 4.5 a). El factor de carga varía de 2.25 a 3.00 tomándose normalmente el valor de 2.25. La plantilla de arena húmeda compactada, produce a la tubería efectos comparables al que se obtiene con la de concreto simple y en consecuencia se clasifica como clase “A”.

4.6.4.2 Plantilla clase “B”. Es el encamado en el que la tubería se apoya en un piso de material fino, colocado sobre el fondo de la zanja, que previamente ha sido arreglado con la concavidad necesaria para ajustarse a la superficie externa inferior de la tubería, en un ancho cuando menos igual al 60% de su diámetro exterior. El resto de la tubería deberá ser cubierto hasta una altura de cuando menos 30 cm. arriba de su lomo con material granular fino colocado cuidadosamente a mano y perfectamente compactado, llenando todos los espacios libres y adyacentes a la tubería. (Figura 4.5 b). Este relleno se hará en capas que no excedan de 15 cm. de espesor. El factor de carga de esta clase de plantilla es de 1.90.

4.6.4.3 Plantilla clase “C”. La constituye el encamado en el que el fondo de la zanja ha sido previamente arreglado para ajustarse a la parte inferior de la tubería en un ancho aproximado del 50% de su diámetro exterior. El resto de la tubería, será cubierta hasta una altura de cuando menos 15 cm. por encima de su lomo, con material granular fino colocado y compactado a pala hasta llenar completamente los espacios de abajo y adyacentes a la tubería (figura 4.5 c). El factor de carga de esta clase de plantilla es de 1.50.

4.6.4.4 Plantilla clase “D”. Es el encamado en el cual no se toma ningún cuidado especial para conformar el fondo de la zanja a la parte inferior de la tubería, ni en lo que respecta al relleno de los espacios por debajo y adyacentes a la misma (Figura 4.5 d). Su factor de carga es de 1.10 pero éste procedimiento es inadmisible para la instalación de tuberías, por lo cual se recomienda tener el cuidado de no recurrir a este tipo de plantilla.

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CAPITULO 4. NORMAS TÉCNICAS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Figura 4.5 Clases de cama en un sistema de alcantarillado. (Adaptada de [plano v.c. 1982, de las Normas de Proyecto para Obras de Alcantarillado Sanitario, elaboradas por la extinta S.A.H.O.P.]). APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

58

CAPITULO

5

ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO. 5.1 Metodología para el desarrollo de la aplicación de la hoja de cálculo. La aplicación de la hoja de trabajo se desarrollo para el cálculo correspondiente de una red de alcantarillado sanitario. Dicha solución solo se presentara para aquellas redes que trabajen por medio de gravedad, dadas por las condiciones topográficas que imperen en la zona en estudio, la aplicación se diseño para ofrecer una ayuda a todo aquel profesionista dedicado al análisis de redes de alcantarillado. La aplicación desarrollada en el programa Excel® cuenta con los siguientes componentes: • 6 hojas que conforman al libro de trabajo (archivo) de las cuales 2 de ellas contienen una base de datos de las normas que se aplican para redes, así como el nomograma de Manning. • Un módulo para la realizar la activación de la aplicación. • Un módulo dedicado al cálculo de los diferentes tramos que conforman a la red. • Interfaz Gráfica de Usuario (GUI). Para diseñar la aplicación de la hoja de cálculo se realizaron los siguientes procedimientos: • Se programaron las distintas hojas de trabajo que conforman a la aplicación, para que tuvieran un vínculo de información a través de ellas; asimismo se diseñaron dichas hojas para una vez que se obtuvieran los datos correspondientes se impriman de una manera automatizada. • Dentro de la misma aplicación, se crearon dos hojas las cuales contienen una base de datos como son: profundidades, anchos de zanja, colchones mínimos, espesores de cama, etc. • Se genero su interfaz gráfica de usuario; cada una de ellas cuenta con la programación necesaria para efectuar los cálculos correspondientes de una red. • • • •

Con dicha aplicación se generan los siguientes resultados: Obtiene los gastos de proyecto tales como gasto mínimo, medio, máximo instantáneo y máximo extraordinario. Determina las cotas de plantilla del tramo en estudio. Obtiene las características hidráulicas de la tubería que se empleara en el tramo correspondiente. Realiza los cálculos de los volúmenes de obra de dicho tramo. 59

CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

• •

Efectúa en una hoja de la misma aplicación, la gráfica correspondiente si es que en algún tramo se presentaran las condiciones para utilizar pozos de caída. Asimismo, se generan por separado los volúmenes de obra de los mencionados pozos de caída.

El desarrollo de la aplicación de la hoja de trabajo se realizo en el programa Excel®, de igual manera para el diseño de la interfaz se utilizo Visual Basic para Aplicaciones (VBA) el cual viene instalado en Excel®. Como primer objetivo se tomo en cuenta la cantidad de hojas que se podían necesitar en el libro de trabajo, para posteriormente realizar la interfaz junto con el diseño de cada una de ellas, y por último efectuar la programación respectiva de cada una de las hojas así como de la interfaz.

5.2 Diseño de la aplicación (archivo de trabajo). 5.2.1 Hojas de cálculo que integran al archivo. Realizada bajo el entorno del programa Excel®, se efectúo la aplicación con el nombre de HCAS (Hoja de Cálculo para Alcantarillado Sanitario), la cual esta conformada por 6 hojas; 2 hojas como base de datos, 1 hoja que funciona como reporte de datos, 1 hoja en la cual se desarrolla el cálculo general de la red de alcantarillado y por ultimo 2 hojas para generar la gráfica de los pozos de caída y sus volúmenes de obra. Cada una de estas hojas se utiliza como una herramienta de entrada y salida de datos, ya que mediante la interfaz se introducen los datos requeridos para el cálculo, Excel® recibe toda la información la genera y los transmite al usuario mediante impresiones. Las hojas que se denominaron “NORMAS.” y “NOMOGRAMA DE MANNING”, contienen la base datos necesaria que se requieren en un alcantarillado como son: anchos de zanja, profundidades para plantilla, espesores de cama entre otros, haciendo la aclaración que dichas hojas se “ocultaron” para que de esta forma no se pudieran modificar por error su contenido (figura 5.1 y figura 5.2).

Figura 5.1 Como se puede apreciar en la figura, la hoja “NORMAS.”, contiene información que consulta la aplicación al momento de estarse ejecutando. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

Figura 5.2 En la hoja “NOMOGRAMA DE MANNING” se encuentran los datos en relación al tirante, gasto y velocidades que se efectúan en el nomograma original.

Para elaborar el reporte general se utiliza la hoja “DATOS.”, la cual sirve como entrada y salida de información, ya que ella recibe los datos generales del proyecto por medio del UserForm1. En esta hoja se encuentra programadas algunas celdas que, al momento de que se ingresa la información realiza los cálculos correspondientes para obtener la densidad de población, el coeficiente de Harmon general, la aportación y los gastos generales del proyecto (figura 5.3). En el mismo entorno de Excel® se ubicó el menú de la hoja, por medio del cual se puede comunicar con la interfaz para modificar la información, también se puede activar por medio del mismo menú la hoja “PLANILLA DE CALCULO”, o en su defecto se manda a imprimir la hoja de respectiva.

Figura 5.3 Vista principal de la hoja “DATOS.”, con todo lo necesario para recibir información del proyecto general y el menú para interactuar en la aplicación. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

Otra de las hojas que conforman a la aplicación se le asigno el nombre de “PLANILLA DE CALCULO”, que así como se indica, es la base general para que en ella se asienten toda la información que se generaron en la interfaz, esta hoja también contempla su propio menú por medio del cual se comunica a la hoja de “DATOS.”, despliega la interfaz para realizar los cálculos de cada tramo, guarda el archivo correspondiente, activa la ayuda de la aplicación; se hace la aclaración que cuando se guarda un nuevo proyecto se debe de asignar otro nombre y de esta manera mantener disponible el archivo original (HCAS), por último se puede mandar a imprimir por medio del mismo menú . En esta hoja se programaron varias celdas para al momento de que en “DATOS.” obtenga toda su información, al mismo tiempo se vean reflejadas en esta hoja, en otras palabras hay un intercambio de datos entre dichas hojas (figura 5.4).

Figura 5.4 En la figura se puede observar parte de la “PLANILLA DE CÁLCULO” así como su propio menú y las celdas que se programaron en la parte superior las cuales se comunican con la hoja “DATOS.”

Por último se generaron las hojas respectivas para el cálculo de los pozos de caída, las cuales recibieron por nombre “POZOS DE CAIDA” y “VOL. DE POZOS DE CAIDA.”, dichas hojas se activan por medio de la interfaz o de manera manual al momento de pulsar la etiqueta correspondiente en la barra de tareas, cada una de ellas tiene su propio menú esto con la finalidad de que ninguna de las hojas dependa de otra para poder imprimir o guardar información. En “POZOS DE CAIDA” cuenta con un área para graficar las cotas de los pozos (cotas de terreno y de plantilla), sus perfiles y las longitudes a la que se encuentran uno con respecto de otro; todo esto de manera automatizada y con la programación de algunas celdas. Cabe mencionar que una vez graficada e impresa la hoja correspondiente, se debe de pulsar el botón “limpiar datos” para que de esta forma pueda ser utilizada si es que se llegara a requerir. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

Asimismo en la hoja “VOL. DE POZOS DE CAIDA” se aplica casi el mismo procedimiento con la diferencia de que se debe de pulsar el botón “limpiar datos” una vez que se terminado de realizar el cálculo de toda la red y se tenga la plena seguridad de que no se incluirán más volúmenes de obra de algún pozo de caída (figura 5.5 y figura 5.6).

Figura 5.5 En la figura se aprecia parte de la hoja “POZOS DE CAIDA”, área de gráficos, su menú, que cuenta con un nuevo botón cuya finalidad es eliminar la información que no se utilice para poder emplear dicha hoja en otro cálculo.

Figura 5.6 Aspecto que muestra la hoja “VOL. DE POZOS DE CAIDA” la cual también cuenta con su propio menú desarrollado en el entorno de Excel®, esta hoja tiene una relación principalmente con “POZOS DE CAIDA”.

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CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

5.2.2 Programación de la Interfaz. Como se ya se ha mencionado con anterioridad, la interfaz se diseño con la ayuda de Visual Basic para Aplicaciones (VBA), la cual contiene las herramientas necesarias para poder realizar una aplicación, como son: UserForm, iconos, listas desplegables, botones etc., además de su respectiva Programación Orientada a Objetos (POO) y que en nuestro caso (VBA) utilizaremos objetos ya definidos por Excel®. Conformada por seis ventanas, de las cuales 4 contienen los elementos necesarios para que el usuario pueda ingresar los datos correspondientes, de acuerdo a como se vayan presentando las necesidades del cálculo de la red; una que se utiliza como presentación de la aplicación y una última que se aplica como Ayuda para resolver algún problema al momento de trabajar en la aplicación. A continuación, se presentan algunos fragmentos de la programación que se utilizo en los objetos de la interfaz, dicha programación se encuentra disponible en el código de cada una de las ventanas. El siguiente fragmento de código corresponde a la ventana Datos Generales, en ella se hacen las indicaciones respectivas en caso de que falte algún tipo de información. ‘Inicia el cuerpo de la rutina para aceptar los datos. Private Sub Acep_dat_Click() Dim adver, i advert = "Debe de rellenar los campos para la información." i=0 If TextBox1.Value = "" Then i = 1 If TextBox2.Value = "" Then i = 1 If TextBox3.Value = "" Then i = 1 If TextBox4.Value = "" Then i = 1 ‘continua el cuerpo de la rutina … … … … … … ' Se advierte al usuario si es que no esta completa la información. If i = 1 Then MsgBox advert, vbCritical, "Faltan datos." TextBox1.SetFocus ' Activa la hoja de "DATOS" y envía los datos correspondientes … … … … Workbooks("HCAS.xls").Worksheets("DATOS.").Activate … … End If End Sub Termina la rutina.

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Otra de las ventanas que contiene su código de programación es Datos de cálculo, esta se considera la principal de todas las ventanas, ya que a través de ella se puede manipular casi toda la aplicación. En esta ventana están los botones por medio del cual se activan a Longitud tributaria y Cálculo de Pozos de Caída. Esta ventana recibe los datos del tramo como son: número de los pozos, longitudes, cotas de terreno, y en su caso cota de plantilla así como seleccionar el diámetro a emplear en el tramo. Se describe parte de su código en las siguientes líneas. ‘inicia el cuerpo de la rutina. Private Sub Calc_tra_Click() Dim mens, x Hoja2.Select mens = "Debe seleccionar el tipo de tramo e introducir todos los datos." x=0 ' envía la información recibida del usuario y le informa en caso de no ' haber elegido algún tipo de tramo o si faltan algunos datos. If TextBox1.Value = "" Then x = 1 If TextBox2.Value = "" Then x = 1 ‘Continua el cuerpo de la rutina. … … … … MsgBox mens, vbCritical, "Error de cálculo." TextBox1.SetFocus ElseIf Ini_tra.Enabled = True Then Cont_tra.Enabled = False ' Si es tramo consecutivo se inicia la siguiente rutina. x=0 If TextBox1.Value = "" Then x = 1 If TextBox2.Value = "" Then x = 1 ‘Continua el cuerpo de la rutina. … … … … Cont_pla1 TextBox1, TextBox2, TextBox3, TextBox4, TextBox5, TextBox6, TextBox7, Diam.Value End If End Sub ‘Termina el cuerpo de la rutina.

El código que se presenta a continuación, corresponde a la ventana Longitud tributaria, que, como ya se menciono esta se activa por medio de la ventana de Datos de cálculo. La función principal de esta ventana, es la de ubicar en la hoja de “PLANILLA DE CÁLCULO” las longitudes acumulables en un tramo, así como evaluar sus cotas de plantilla. Lo anterior se aplica en los casos de dos o tres entronques que pudieran llegar al pozo de visita.

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‘Inicia el cuerpo de la rutina. Private Sub cmdBuscar_Click() Dim Plant, msg, ningun, PrimCoinc, SegCoinc, TerCoinc Dim buscar As String Dim long1, long2, longt As Double On Local Error Resume Next ‘Si selecciona dos entronques se realiza la siguiente rutina. If Option2 = True Then buscar = txt1.Value Sheets("PLANILLA DE CALCULO").Select ‘Continúa la rutina … … … … ‘Se ejecuta un bucle. Do Plant.Select Set Plant = .FindNext(Plant) SegCoinc = Plant.Address(False, False) txt3.Value = range(SegCoinc).Offset(0, 13).Value SegCoinc = Plant.Address ‘Se evalúan las plantillas. If txt2.Value = txt3 Then txt4.Value = txt3.Value End If ‘Continua la rutina. … … … ‘Si se selecciona tres entronques se ejecuta la siguiente rutina. If Option3 = True Then buscar = txt1.Value Sheets("PLANILLA DE CALCULO").Select ‘Continua la rutina y se repite el bucle. … … … … End If End Sub ‘Termina la rutina.

Por ultimo se presenta el código de Cálculo de Pozos de Caída, que, como su nombre lo indica esta ventana nos auxiliara para realizar el cálculo respectivo de dichos pozos, de igual manera se activa por medio de la ventana de Datos de cálculo, previamente se nos avisara mediante un cuadro de dialogo que en el tramo correspondiente se presentaron las condiciones para utilizar pozos de caída. APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

‘Inicia la rutina para calcular pozos. Private Sub cmdCalcular_Click() Dim Y As Integer Dim mensaje 'se evalua el tramo si el No. de pozos es =1 If txtNpozo.Value = 1 Then With txtP1 .BackColor = &H8000000F .Enabled = False End With txtTIni1 = txtInicial.Value txtPIni1 = txtPinicial.Value Y=2 If txtDesn = Y Then txtPC1 = Round((txtPIni1 - Y), 2) End If txtPFin1 = Round((txtPC1 - ((txtPend / 1000) * txtLong)), 2) txtTFin1 = Round((txtTIni1 - (((txtInicial - txtFinal) / txtLong) * txtLong)), 2) ' se evalua el tramo si el No. de pozos es =2 ‘ se informa al usuario si es que faltan datos para realizar el cálculo. ElseIf txtNpozo.Value = 2 Then If txtDist1.Value = "" And txtDist2.Value = "" Then mensaje = MsgBox("Debe asignar las distancias.", vbExclamation, "Atención.") ElseIf txtDist1 "" And txtDist2.Value = "" Then mensaje = MsgBox("Falta la segunda distancia.", vbExclamation, "Atención.") ElseIf txtDist1 And txtDist2 "" Then txtTIni1 = txtInicial.Value txtPIni1 = txtPinicial.Value Y=2 valor = txtDesn If valor = Y Then txtPC1 = Round((txtPIni1 - Y), 2) ‘Continua ejecutandose la rutina. … … … … End if End sub ‘Termina el cuerpo de la rutina.

Se hace la aclaración, que para no extender demasiado la información de la programación, únicamente se presentaron parte de las rutinas principales que conforman a cada una de las ventanas de esta aplicación.

APLICACIÓN DEL PROGRAMA EXCEL EN LA ELABORACIÓN DE UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

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CAPITULO 5. ANALISIS Y DISEÑO DEL ARCHIVO DE TRABAJO.

5.2.3 Módulo para el cálculo de los tramos de la red. La ventana de Datos de cálculo requiere indispensablemente de este módulo para poder desarrollar el cálculo de cada tramo que conforma a la red, la aplicación cuenta con un módulo que se le designo el nombre de Módulo2, el cual contiene la programación respectiva para efectuar el análisis del tramo, ya sea de inicio o continuación del mismo, este módulo se dividió en dos rutinas (Sub Calc_pla1( ) y Sub Cont_pla1( )) ya que para ambos casos son distintas las consideraciones a seguir para efectuar los cálculos respectivos. Las rutinas mencionadas contienen las formulas de cada una de las celdas que conforman a la fila de la aplicación, así como su relación entre las mismas celdas, de igual manera incluye el vinculo con la base datos del mismo archivo; a continuación se presenta parte de dicho código junto con las notas respectivas. Inicia el cuerpo de la rutina para tramo de Inicio. Sub Calc_pla1() Dim x As String … … … ‘evalúa las condiciones para las longitudes cells(x, 5).Formula = "=IF(RC[-1]="""",RC[-2],(RC[-2]+RC[-1]))" 'calcula la densidad de población lineal y el coeficiente de Harmon cells(x, 6).Formula = "=ROUND((DATOS.!R11C2*RC[-1]),2)" … 'calcula los gastos del tramo cells(x, 8).Formula = "=ROUND(IF(+RC[1]*0.5