Alcantarillado 1_red de Alcantarillado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA

CURSO NTEGRADOR PROYECTO INMOBILIARIO DE EDIFICACIONES DE INTERES SOCIAL

PARTE 1

ALCANTARILLADO A. RED DE ALCANTARILLADO B. PLANTA DE TRATAMIENTO

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ESQUEMA DEL CICLO DEL AGUA EN EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

USUARIOS ACOMETIDA

ACOMETIDA

DISTRIBUCION

ALCANTARILLADO

ADUCCION

COLECTOR

ALMACENAMIENTO

EMISOR

CONDUCCION

DEPURACION

TRATAMIENTO

VERTIDO

CAPTACION

MEDIO NATURAL

REUTILIZACION PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

DRENAJE URBANO IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE DRENAJE URBANO Ø Son necesarios en el desarrollo de las áreas urbanas debido a la interacción entre las ACTIVIDADES HUMANAS y el CICLO NATURAL DEL AGUA. Abstracción del agua para el consumo humano

CONSUMO

AGUA RESIDUAL

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Cobertura del suelo con superficies impermeables. Agua para el consumo humano

LLUVIA

ESCORRENTIA

DRENAJE URBANO Importancia del sistema de drenaje urbano....

Ø Minimiza los problemas en la SALUD PUBLICA y el AMBIENTE.

SISTEMA DE DESCARGA

CONTAMINACION

DRENAJE INUNDACION

PRECIPITACION

URBANO

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TRATAMIENTO

P O B L A C I O N

A M B I E N T E

SISTEMA DE ALCANTARILLADO DE LIMA

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COBERTURA DEL ALCANTARILLADO - 2000

EPS´s 89%GRANDES

100% 82%

EPS´s MEDIANAS

98% 87% 82%

85% 78%

80%

73% 68% 55%

69%

EPS´s PEQUEÑAS

Promedio 73.8% Inc.SEDAPAL

75% 72%

67% 66%

63%

61%

60%

60%

55%

53% 47% 46% 40%

41% 40%

Promedio 65.0% Exc.SEDAPAL

31%

20%

s.i.s.i. s.i.s.i.

EP

SE

D AP A L SE S T A D C AC N A H IM BO EP TE S EP G R EM S L AU AP O R E A HU TO A C H SE O D SE AC D AJ AJ U L EM IA S AP E M CA A A SA PA EP N M CH S A R AY TI AC N EP EM UC S SA HO SE LV P UN A EM C O E N FA PA TRA SE TU L D M A BE H U AN S E U C SI M A PA O E R V R IG A S C EN TR EM AL AP A EM B AP EM AU AP EP A S Y H U E A M AQ EM NC A SA V EL P CH IC A A N N KA O R PU * N O *

0%

* Las EPS´s EMAPA PASCO, EMSAP CHANKA, NOR PUNO Y MARAÑON no disponen de información para el periodo 2000

JORNADA DE CELEBRACION DEL MEDIO AMBIENTE - 07 DE JUNIO DEL 2000 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

GRAVES DE PROBLEMAS DE CONTAMINACION

Solo el 18% de las aguas residuales generadas en las ciudades recibe algún tipo de tratamiento.

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ALCANTARILLADO

OBJETIVOS:

EVACUAR LAS AGUAS RESIDUALES DE LAS CASAS Y EDIFICIOS EN FORMA RÁPIDA PARA EVITAR QUE POR SUS CARACTERÍSTICAS SEPTICAS E INFECCIOSA Y DE FACIL DESCOMPOSICION OCASIONEN EFECTOS DAÑINOS A LA SALUD.

(*) AUN CUANDO ESTE CONCEPTO ESTA EN REVISION, NOS PERMITE INCIAR NUESTROS ESTUDIOS.

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PARTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO El sistema puede ser estructurado de la siguiente forma:

1. RED DE ALCANTARILLADO Esta formado principalmente por un sistema de conductos enterrados; generalmente tuberías, ubicados a lo largo de las calles y en el eje de las mismas o en ambas márgenes; según sea el caso o lo amerite la situación, que recolectan las aguas residuales.

2. PLANTA DE TRATAMIENTO En éstos ambientes se tratan las aguas residuales mediante una combinación de operaciones físicas y de procesos biológicos y químicos que remueven el material suspendido, coloidal o disuelto dichas aguas.

3.

CUERPO RECEPTOR Es la parte del sistema que recibe las descargas residuales, generalmente es una planta de tratamiento de aguas servidas en primera instancia y posteriormente puede ser conducida a una depósito natural tal como el mar, río, lago o un terreno. En este último caso con propósitos agrícolas y eventualmente de recarga.

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1.

RED DE ALCANTARILLADO La red está compuesta por tuberías que por su ubicación en el sistema pueden ser:

Sub-Alternas : Son las primeras tuberías que recolectan

las aguas residuales de origen domiciliario, industrial, comercial, etc.

Laterales :

Son aquellas que reciben la descarga que han colectado las tuberías sub-alternas.

Principales o Troncales : Son aquellas tuberías

usualmente de mayor diámetro que reciben las descargas que han colectado de las tuberías laterales y/o tuberías sub-alternas; drenando así una determinada zona.

Interceptores : Son las tuberías que interceptan las tuberías principales o troncales.

Emisores :

Son las tuberías que conducen el volumen total del desagüe a su destino final.

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ESQUEMA DE UNA CONEXIÓN DOMICILIARIA A UN ALCANTARILLADO SUB-ALTERNO PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

S TE A L

PR

B U

T AL

E

L A R

IN

CI oT PA RO L NC AL

I

E T N

R

P E C

R O T

OR S I EM

RED DE ALCANTARILLADO PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

A N R

2.

SISTEMAS DE REDES DE ALCANTARILLADO

De acuerdo al modo en que pueden ser transportadas las aguas residuales se distingues los siguientes sistemas: A . Sistema Sanitario o Separativo En el cual se separan las aguas pluviales de las aguas negras, las cuales se colectan en forma independiente por tuberías separadas. Este tipo de sistema es muy ventajoso en zonas donde el aporte de las aguas pluviales es significativo y en algunos casos es posible darle otro uso para satisfacer alguna otra necesidad.

B. Sistema Unitario

En el cual se colectan las aguas provenientes de las precipitaciones y las aguas negras en una sola red de tuberías. Este sistema es ventajoso en zonas donde el aporte de aguas pluviales no es significativo. El costo inicial es más bajo comparado con el sistema separativo.

C. Sistema doblemente separativo D. Sistema restringido E. Sistema deficitario PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3.

TIPOS DE REDES Los tipos y formas de las redes se definen de acuerdo a la topografía del terreno y pueden clasificarse de la siguiente forma: •3.1

Sistema Perpendicular

•3.2

Sistema Interceptor

3.3

Sistema Longitudinal

•3.4

Sistema Abanico

3.5

Sistema Radial

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3.

TIPOS DE REDES ...

•3.1

Sistema Perpendicular Se forma cuando existen desniveles con el cuerpo receptor. Este se da en los drenajes pluviales para obtener la trayectoria mas corta hacia los canales superficiales existentes.

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3.

TIPOS DE REDES ...

•3.2

Sistema Interceptor Viene a ser una variante del sistema perpendicular. Esto es por que sus flujos son interceptados antes que descargue al cuerpo receptor.

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3.

TIPOS DE REDES ...

•3.3

Sistema Longitudinal Este sistema es usualmente adoptado cuando los interceptores se encuentran lateralmente al mar, lago o río; donde tiene que bombearse, debido a las dificultades de construcción en terrenos bajos; esto hace que se derive al área drenada en una serie de zonas paralelas.

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3.

TIPOS DE REDES ...

•3.4

Sistema Abanico Este tipo de sistema de alcantarillado se da en terrenos planos y concentra hacia el interior los flujos desde las orillas de las zonas a drenar, originando una sola descarga.

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3.

TIPOS DE REDES ...

•3.5

Sistema Radial En este sistema de Alcantarillado las aguas negras fluyen hacia fuera de la zona a drenar en forma de rayos de una rueda; se da usualmente en topografías en forma de cerro. Sin embargo el tipo de sistema estará definido básicamente por la forma del terreno, es decir la topografía de la zona.

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4.

CAMARAS DE INSPECCION (buzón) Las cámaras de inspección son comúnmente llamadas “buzones” y se utilizan generalmente para : Ø

Cambios de Dirección

Ø Cambios de Pendiente Ø

Cambios de Diámetro

Ø

Cambio del tipo de tubería

Ø

Generar Caídas

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4.

CAMARAS DE INSPECCION (buzón) ...

Para los buzones se recomienda lo siguiente : Ø

El Diámetro mínimo es de 1.20 m para tuberías hasta de 800mm (32”) y de 1.80m para tuberías hasta de 200mm(48”). Para otros casos se considerará un diseño especial.

Ø Si el diámetro de la tubería es mayor que el diámetro del buzón, se deberá tomar como diámetro del buzón el diámetro de la tubería: Dtub > Dbuz => Dbuz=Dtub Ø

La profundidad mínima será de 1.20 m.

Ø

El diámetro mínimo de la tubería será de 200 mm (8”).

Ø

Si la altura del buzón es menor que 1.50 m, la tapa del buzón podrá ir en medio de la tapa del buzón.

Ø

Si la altura del buzón es mayor que 1.50 m, la tapa de buzón deberá ir junta al borde la tapa del buzón prefe_ riblemente para evitar accidentes en el mantenimiento.

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4.

CAMARAS DE INSPECCION (buzón) ...

Separación entre Cámaras de Inspección - El RNC recomienda que para tuberías de diámetros menores a 24”, la distancia podrá ser hasta de 120 m como máximo. Para tuberías de diámetros mayores a 24” la distancia podrá aumentarse hasta 250 m como máximo. - La distancia entre cámaras de inspección dependerá de la topografía del terreno y de la estructuración de las urbanizaciones. - Teniendo en cuenta el sistema que se adopte para la limpieza: Limpieza a Limpieza a Diámetro de Tuberías (plg)

C.1 DISTANCIAS ENTRE BUZONES

Mano Distancia (m)

Maquina Distancia (m)

8”

60

100

10”

100

150

12”

150

150

Mayor a 12”

150

150

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LIMPIEZA DE TUBERIAS CON MAQUINA DE BALDE

Tal como se aprecia en la secuencia, las maquinas de balde se acondicionan en dos buzones próximos de tal manera que el equipo de arrastre pueda desplazar las sedimentaciones acumuladas en los diámetros internos de las tuberías.

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5. PRINCIPALES CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO Ø El sistema de alcantarillado tiene una función esencial que es la de colectar y transportar las aguas negras; para que esto suceda la velocidad en el conducto que las transporte debe garantizar el arrastre de estas aguas negras, las cuales contienen sólidos y materia orgánica, entre otros, en suspensión. Ø Sin embargo esta velocidad no debe ser destructiva al material del conducto que las transporta: se diseñaran para velocidades de auto-limpieza y no destructivas. Ø Debido a que el flujo de aguas negras es casi siempre inestable y frecuentemente no uniforme, es preferible que el transporte de estas agua sea como el de un conducto canal (superficie libre). Esto es para no generar presiones debido al régimen y tipo de flujo.

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5.

PRINCIPALES CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO ...

Ø Las aguas recolectadas en las cámaras de bombeo deberán ser evacuadas inmediatamente de manera que no se produzca la sedimentación y trabajen como tanques sépticos.

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5.1

DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO La colección de las aguas negras debe trabajar hidráulicamente como un canal.

Para este ángulo los parámetros son : θ  r × Cos   = r − y  2  y   θ = 2 × ArcCos  1 −  r   π × Do ×θ p = 360 π × D o2 × θ D O2 × Sen (θ ) A = − 4 × 360 8 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5.1

DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO ...

Considerando que la tubería puede trabajar con un tirante al 50%, 75% del diámetro, se harán los cálculos para 25, 50, 75 y 100% del diámetro de la tubería; para los cuales los parámetros hidráulicos son: C.2 PARAMETROS HIDRAULICOS y = %D

Ø

p = Fp x D

A= Fa x D2

R = Fr x D

25%

120º

1.047

0.1535

0.1466

50%

180º

1.571

0.3927

0.2500

75%

240º

2.094

0.6319

0.3017

100%

360º

3.142

0.7854

0.2500

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5.2

FORMULAS UTILIZADAS Según el Reglamento Nacional de Construcción para el cálculo hidráulico de la red se recomienda utilizar las fórmulas de Ganguillet-Kutter y Manning. Estos investigadores establecieron valores para el coeficiente de Chezy en la ecuación de Chezy para evaluar la velocidad media en un canal. La Ecuación de Chezy es:

donde

V =C

RS

V : Velocidad media (m/s) C : Coeficiente de Chezy (m1/2/s) R : Radio hidráulico (m) S : Pendiente del canal (m/m)

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5.2.1

Fórmula de Ganguillet-Kutter Esta fórmula se basó en pruebas de laboratorio y en numerosas mediciones en ríos europeos a los que se incorporó los ensayos realizados en el río Míssissipi de los Estados Unidos. La expresión del coeficiente de Chezy en el sistema métrico es :

1 0 . 00155 23 + + n S C = 0 . 00155  n  1 +  23 + ×  S R   donde: C = coeficiente de Chezy (m1/2/s) R = radio hidráulico (m) S = pendiente del canal n = coeficiente de rugosidad de Ganguillet-Kutter PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5.2.1

Fórmula de Ganguillet-Kutter ...

Considerando el rango de las pendientes usadas en un sistema de alcantarillado, se concluye que la influencia del coeficiente 0.00155/S es poco significativo. Al simplificar la ecuación nos queda :

C =

C=

23 +

1 n

n 1 + 23 × R

( 23 × n + 1) ×

( 23 × n +

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)

R

R ×n

5.2.2

Fórmula de Robert Manning La expresión del coeficiente de Chezy en el sistema métrico es : 1 6

R C= n

donde : C = coeficiente de Chezy (m1/2/s) R = Radio hidráulico (m) n = coeficiente de rugosidad de Kutter-Manning.

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FORMULAS DE VELOCIDAD Y CAUDAL Para el caso de Ganguillet-Kutter :

23 × n + 1) × ( V=

S ×R

( 23 × n + R ) × n

Q =V × A Para el caso de R. Manning:

V =

2 3

R ×S n

1 2

Q =V × A El coeficiente “n” en ambas fórmulas tienen el mismo valor para ser usado en ambas ecuaciones.

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5.3

PARAMETROS PARA EL DISEÑO DE UNA RED DE ALCANTARILLADO 5.3.1

Capacidad del sistema

5.3.2

Velocidad del flujo

5.3.3

Pendiente de la tubería

5.3.4

Calidad de la tubería

5.3.5

Diámetro de la tubería

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5.3.1

Capacidad del Sistema La capacidad de la red de alcantarillado será diseñada para conducir el 80% del caudal máximo horario (Qmáx horario), más el caudal proveniente de las infiltraciones. Usando la fórmula de Manning se puede reemplazar los parámetros hidráulicos de R, A con ayuda del cuadro C-2 y despejar expresiones de Velocidad, Caudal y Diámetro según la capacidad en la que están trabajando:

C.3

FACTORES DE VELOCIDAD, CAUDAL Y DIAMETRO

Y=%D

Fv

Fq

Fd

25%

0.2781

0.0427

3.2629

50%

0.3969

0.1558

2.0079

75%

0.4498

0.2842

1.6028

100%

0.3969

0.3117

1.5483

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5.3.1

Capacidad del Sistema ...

Las expresiones son las siguientes: n = coeficiente de rugosidad de Manning S = pendiente D = Diámetro de la tubería (m) V = Velocidad del flujo (m/s) Q = Caudal del flujo (m3/s) El diseño de los colectores y emisores se efectuará considerando como máximo las capacidades de trabajo siguientes:

C-4

CAPACIDAD DE TRABAJO

Descripción

Capacidad de Trabajo

Colectores

Y = 50% D

Emisores

Y = 75% D

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5.3.2

Velocidad de Flujo La velocidad del flujo debe ser una velocidad tal que permita el arrastre de los sólidos que transportan las aguas negras, pero que no sea erosiva al material de la tubería que lo conduce. Tampoco se deben de diseñar a velocidades que permitan la decantación o deposición de los sólidos en las tuberías. De ha establecido que las descargas pueden ser “Sanitarias” y/o “Pluviales” y el Reglamento Nacional de Construcción indica las velocidades mínimas según la capacidad de trabajo: C.5

VELOCIDAD MINIMA DE ARRASTRE

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Tipo de Descarga

Velocidad mínima (m/s)

Sanitaria

0.60

Pluvial

0.75

5.3.2

Velocidad de Flujo...

El R.N.C. también establece las velocidades máximas de erosión según el tipo de material de las tuberías : Tipo de Material de la tubería

C.6

VELOCIDAD MAXIMA DE EROSION

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Velocidad máxima (m/s)

Cerámica Vitrificada

5.00

Asbesto Cemento

3.00

Plástico PVC

3.00

Fierro Fundido y Acero

5.00

Concreto

3.00

5.3.3

Pendiente de la Tubería La pendiente de la tubería esta en función de la velocidad del flujo y al establecer limites los límites para la velocidad máxima y mínima se obtendrán, en consecuencia, limites para las pendientes según la formula hidráulica que se adopte (Kutter o Manning) y según el diámetro y calidad de la tubería que se selecciona. SEDAPAL establece las pendientes máximas y mínimas para velocidades mínimas de 0.60 m/seg y máximas de 3.00 m/seg, respectivamente. D S mín S máx Q mín Q máx (plg) ‰ ‰ lps lps C.7 PENDIENTES

MINIMAS Y MAXIMAS SEGÚN SEDAPAL

8”

4.0

98.3

19.0

94.0

10”

2.9

69.4

30.0

147.0

12”

2.2

52.5

42.0

212.0

(Vmín=0.60 m/s Vmáx=3.00 m/s n = 0.013)

14”

1.6

41.6

58.0

289.0

16”

1.3

34.1

75.0

377.0

18”

1.2

28.6

96.0

477.0

20”

1.0

24.5

120.0

589.0

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5.3.3

Pendiente de la Tubería ...

El R.N.C. establece que los primeros 300.00 m la pendiente será de 10 ‰ y para la siguientes longitudes será 8 ‰. Se toma esta precaución porque al inicio de los ramales colectores la descarga es mínima por lo que el arrastre está prácticamente garantizado.

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5.3.4

Calidad de la Tubería La calidad el material de la tubería y la forma en que se producen las tuberías van a influir en el coeficiente de rugosidad de dicha tubería. El Reglamento Nacional de Construcción establece los valores siguientes: Descripción

C.8 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING (n) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Coef. Rugosidad de Manning (n)

Asbesto Cemento

0.010

Plástico PVC

0.010

Plástico UPVC

0.009

Concreto, Cemento Liso

0.013

Acero

0.015

5.3.5

Diámetro de la Tubería Las tuberías son diseñadas para trabajar al 50% y 75% de su capacidad como máximo según sea el caso, esto permite que realmente la tubería tenga una gran capacidad de transporte no obstante las obstrucciones que se pueden presentar. Por lo que el R.N.C. establece un diámetro mínimo según el tipo de descarga.

C.9

DIAMETROS MINIMOS DE TUBERIAS

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Tipo de Descarga

Diámetro mínimo (plg)

Sanitaria

8”

Pluvial

10”

5.3.5

Diámetro de la Tubería ...

Las tuberías generalmente van enterradas en el medio de las calles, avenidas, etc. Estas tuberías deben protegerse para poder soportar los esfuerzos originados por la acción de las cargas fijas y móviles. Las cargas móviles o vivas empiezan a ser poco significativas a partir de los 0.60 m. de profundidad y puede considerarse solo las cargas fijas o de relleno; es por esta razón que se recomienda colocar la clave de la tubería a una profundidad mínima de 1.20 m. Profundidad Mínima de Enterramiento

= 1.20 m (a la clave de la tubería)

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6.

ESTIMACION DE LOS CAUDALES DE CONTRIBUCION AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO 6.1

Aguas Residuales Domesticas

6.2

Aguas por Infiltración

6.3

Aguas por Lluvia

6.4

Desechos Industriales

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6. ESTIMACION DE LOS CAUDALES DE CONTRIBUCION AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ...

6.1

Aguas Residuales Domesticas Depende de la cantidad de agua potable suministrada, en consecuencia debe verse precedida de un estudio de consumo de agua. Según el R.N.C. se debe considerar el 80% del caudal máximo horario de agua consumida (0.80 Qmh).

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6. ESTIMACION DE LOS CAUDALES DE CONTRIBUCION AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ...

6.2

Aguas por Infiltración Se consideran aguas de infiltracióna aquella que pueda ingresar al sistema de alcantarillado proveniente del terreno inmediato y tiende a reducir la capacidad de conducción. La infiltración puede producirse en las uniones, roturas y fallas a lo largo de la tubería o por las paredes de las cámaras de inspección (buzones). Las cantidad de infiltración de agua depende básicamente de : - Las características de suelo adyacente. - Del nivel freático de agua. - Calidad e instalación de las estructuras del sistema de alcantarillado. En el Perú no existen normas o investigaciones al respecto; pero podemos asumir que la infiltración varia dentro del rango de : 0.0002 a 0.0008 l/s/m

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6. ESTIMACION DE LOS CAUDALES DE CONTRIBUCION AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ...

6.3

Aguas por Lluvia

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6. ESTIMACION DE LOS CAUDALES DE CONTRIBUCION AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ...

6.4

Desechos Industriales

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7.

DISEÑO DE UN SISTEMA DE DESAGUE SANITARIO O SEPARATIVO 7.1.0

PROCEDIMIENTO A SEGUIR

7.1.1

INFORMACION BASICA

(*)

7. 1.1.1 Período óptimo de diseño Es fijado por el reglamento y/o el proyectista. Los modelos de expansión pueden ser: - SIN DEFICIT:

2.6(1 − α )1.12 x= i

- CON DEFICIT:

x0 0.9 (1 − α ) 0.7 x1 = x + + i ( x0 + x) 0.6

(*) “ALCANTARILADO Y DRENAJE PLUVIAL” Eduardo ARIAS GOVEA – ING. AMBIENTAL/UNI. Tomo I PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.1

INFORMACION BASICA ...

7. 1.1.2 Población La población futura (Pf) se estimará sobre la base de algunos de los métodos de proyección u otros métodos (matemáticos, demográficos, económicos) para el período de diseño seleccionado. 7. 1.1.3 Dotación (Dot) Se aplican los criterios de cada reglamento. 7. 1.1.4 Caudal medio y Variaciones de consumo - Qm = Pf*Dot/86,400 - Variac. Máx. diario (k1) y horario (k2) - Qmd = k1*Qm - Qmh = k2*Qm

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7. 1.1

INFORMACION BASICA ...

7. 1.1.5 Demanda contra incendio 7. 1.1.6 Volumen de contribución de excretas Disposición de excretas por digestión seca: 0.200 kg/hab/día

7. 1.1.7 Caudal de contribución de alcantarillado 0.80 Qmh 7. 1.1.8 Agua de infiltración

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7. 1.0

PROCEDIMIENTO A SEGUIR ...

7.1.2

PLANO CATASTRAL DE LA CIUDAD

7.1.3

PLANO A CURVAS DE NIVEL Plano con curvas a nivel a cada 1 m o 0. 5 m. Escala 1:1,000 o´1:500.

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7. 1.0

PROCEDIMIENTO A SEGUIR ...

7.1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO El trazado de la red colectora es orientada por el trazado del río de la ciudad, iniciándose en las divisorias del agua y terminando en el fondo del valle. Para esta identificación, se estudia cual es la salida natural del conducto principal de toda el área, debiéndose tener una idea precisa del destino de los desagues: - Punto de lanzamiento obligatorio. - Emisor, interceptor u otro conducto que recibirá la contribución de toda el área. - Ubicación de planta de tratamiento de desagues. Dividiendo el área en zonas naturales de escurrimi_ ento, en sub-zonas y estudiando la posición de los conductos principales del fondo del valle. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

Una vez que el trazado de los colectores define, prácticamente, las dimensiones de los mismos, y la localización de los diversos órganos componentes de la red, el estudio detallado de la topografía de un área de proyecto influye decisivamente en el tipo del trazado y en la economía de la obra. El trazado de los colectores es definido por la localización, en planta, de las cámaras de inspección, que a su vez definen los tramos de los colectores. El sentido de escurrimiento en los colectores es fijado, en principio, de acuerdo con el declive natural del terreno. Con la finalidad de hacer posible la mejor visualiza_ ción de las opciones de trazado, se debe colocar, al lado de cada tramo, un pequeña flecha indicando el sentido del flujo. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

Se realizará un trazado preliminar del sistema, ubicando las cámaras de inspección, en: -

El inicio de los tramos de arranque. Empalme de colectores. Cambios de dirección. Cambios de pendientes. Cambios de diámetros. Cambios de material. Lugares donde es necesario por razones de inspección y limpieza.

La numeración de las cámaras de inspección se hará empezando del punto de mayor cota topográfica.

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7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

La separación máxima entre buzones de inspección será para tuberías de:

PULGADAS

mm

DISTANCIA MAXIMA ENTRE BUZONES (m)

6

150

60

8 – 10

200 -250

80

12 – 24

300 – 600

100

>24

>600

250

DIAMETRO

Se debe de tener presente el sistema de limpieza adoptado. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

a

TRAZADO TIPICOS DE REDES - PLANTA Los esquemas de la figuras a y b presentan mejor el número de puntos iniciales que en el esquema c.

b

El número que figura en cada tramo representa el número total de tramos que son recolectados por los desagues incluyendo el propio tramo. En los sistemas se utiliza el trazo en “zig-zag” con un amplio número de buzones con canaletas dobles, triples y hasta cuádruples en el fondo. El trazo del esquema a es el superior entre los tres mostrados y el esquema c es el más desventajoso.

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c

7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

TRAZADO TIPICOS

Casos que se pueden presentar:

DE REDES - PERFIL

h

=

profundidad mínima definida para el desague

h1 =

profundidad del buzón aguas arriba

h2 =

profundidad del buzón aguas abajo

S

=

pendiente de la vía pública

s

=

pendiente del colector

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7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

TRAZADO TIPICOS DE REDES – PERFIL ...

h

=

profundidad mínima definida para el desague

h1 =

profundidad del buzón aguas arriba

h2 =

profundidad del buzón aguas abajo

S

=

pendiente de la vía pública

s

=

pendiente del colector

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7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

NUMERACION DE LOS TRAMOS

Escoger el recorrido de mayores tramos y de mayor longitud, a este se le asignará el número I, y se numerará de la cámara final hacia el primero. Luego se escogerá otro recorrido de menores tramos que el anterior o igual y se le asignará el número II y se numerará de la cámara final al inicial. Y así sucesivamente. BUZONES DE ARRANQUE O INICIALES

Determinar las cámara iniciales con la nomenclatura de la figura. Los buzones de arranque tendrán 1.20 m de profundidad y las tuberías una pendiente de 0.008 para los primeros 300 m.

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7. 1.4 TRAZO DEL DIAGRAMA DE FLUJO ...

LONGITUD

La longitud del colector queda definida entre buzones y se también se puede evaluar la longitud total del colector. COTA DE TAPA DE BUZON

La cota de la tapa es fijado por el plano vial y las curvas de nivel. CANALETA Y SENTIDO DE FLUJO

Después de algunas tentativas, se puede optar por uno o dos trazado posibles, los que serán definidos colocando una pequeña flecha en el centro de cada tramo y definiéndose el trazado de la canaleta en el interior de cada buzón.

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CANALETA DE CAMARA DE INSPECCION

TUBERIAS CON DESNIVEL PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.0

PROCEDIMIENTO A SEGUIR ...

7.1.5 GASTO DE DISTRIBUCION EN MARCHA

Qd qu = L

q = qu + qi donde: qu Qd L qi q

= = = = =

caudal unitario por unidad de longitud caudal de diseño longitud total del colector caudal de infiltración caudal de distribución en marcha

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7. 1.0

PROCEDIMIENTO A SEGUIR ...

7.1.6 CALCULO HIDRAULICO DE LA RED El cálculo hidráulico de la red se realiza de acuerdo al diagrama de flujo trazado. El cálculo analítico se traslada a una tabla. Desarrollo del Cálculo Hidráulico Columna 1.- COLECTOR Colector en números cardinales en orden descendente. Columna 2.- TRAMO Tramos en números romanos en orden descendente. Columna 3.- Nº DE BUZON – Aguas Arriba Número del buzón aguas arriba. Columna 4.- Nº DE BUZON – Aguas Abajo Número del buzón aguas abajo. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.6 CALCULO HIDRAULICO DE LA RED...

Desarrollo del Cálculo Hidráulico ... Columna 5.- NOMBRE DE LA CALLE Nombre de la calle, avenida, jirón. Columna 6.- LONGITUD (m) Longitud del tramo en metros. Columna 7.- COLECTOR CONTRIBUYENTE - Nº Número del buzón aguas arriba. Columna 8.- TRAMO CONTRIBUYENTE – Contribución (l/s) Contribución del tramo contribuyente en l/s. Columna 9.- CAUDAL AGUAS ARRIBA (l/s) Caudal aguas arriba en l/s. Columna 10.- CONTRIBUCION DEL TRAMO (l/s) Se obtiene de multiplicar el caudal de distribución en marcha (q) por el valor de la LONGITUD del tramo (Columna 6). PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.6 CALCULO HIDRAULICO DE LA RED...

Desarrollo del Cálculo Hidráulico ... Columna 11.- CAUDAL AGUAS ABAJO (l/s) Se obtiene de sumar el CAUDAL AGUAS ABAJO (Columna 9) a la CONTRIBUCION DEL TRAMO (Columna 10). Columna 12.- DESCARGA EN EL TRAMO Descarga en el colector. Columna 13.- COTA DEL TERRENO – Aguas Arriba (m) Cota del terreno aguas arriba en metros. Columna 14.- COTA DEL TERRENO – Aguas Abajo (m) Cota del terreno aguas abajo en metros. Columna 15.- ALTURA DEL BUZON – Aguas Arriba (m) Profundidad del buzón aguas arriba en metros. Columna 16.- ALTURA DEL BUZON – Aguas Abajo (m) Profundidad del buzón aguas abajo en metros. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7. 1.6 CALCULO HIDRAULICO DE LA RED...

Desarrollo del Cálculo Hidráulico ... Columna 17.- COTA DE FONDO DEL BUZON – Aguas Arriba (m) Se obtiene de restarle a la COTA DEL TERRENO – Aguas Arriba (Columna 13) la PROFUNDIDAD DEL BUZON - Aguas Arriba (Columna 15), diferencia que se obtiene en metros. Columna 18.- COTA DE FONDO DEL BUZON – Aguas Abajo (m) Se obtiene de restarle a la COTA DEL TERRENO – Aguas Abajo (Columna 14) la PROFUNDIDAD DEL BUZON - Aguas Abajo (Columna 16), diferencia que se obtiene en metros. Columna 19.- DESNIVEL ENTRE BUZONES (m) Se obtiene de restarle a la COTA DE FONDO DEL BUZON - Aguas Arriba (Columna 17) la COTA DE FONDO DEL BUZON - Aguas Abajo (Columna 18), diferencia que se obtiene en metros.

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7. 1.6 CALCULO HIDRAULICO DE LA RED...

Desarrollo del Cálculo Hidráulico ... Columna 20.- PENDIENTE Se obtiene de comparar el cociente del DESNIVEL ENTRE BUZONES (Columna 19) y la LONGITUD del tramo (Columna 6) con la pendiente mínima: Si la pendiente es igual a la pendiente mínima se adopta este valor para la pendiente. En caso de que el valor de la pendiente obtenida sea menor que la pendiente mínima, se procede a re-calcular hacia aguas arriba, de la forma siguiente: -

Se re-calcula el DESNIVEL ENTRE BUZONES (Columna 19) multiplicando el valor de la LONGITUD del tramo (Columna 6) con el valor de la PENDIENTE obtenida (Columna 20).

-

Se re-calcula la COTA DE FONDO – Aguas Abajo (Columna 18) restando a la COTA DE FONDO – Aguas Arriba (Columna 17) el DESNIVEL ENTRE BUZONES re-calculado (Columna 19).

-

Se re-calcula la PROFUNDIDAD DEL BUZON – Aguas Abajo (Columna 16) restando a la COTA DEL TERRENO – Aguas Abajo (Columna 14) la COTA DE FONDO – Aguas Abajo re-calculada (Columna 18).

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7. 1.6 CALCULO HIDRAULICO DE LA RED...

Desarrollo del Cálculo Hidráulico ... Columna 21.- DIAMETRO (pulgada) Si el diámetro obtenido es menor a 8” , se adopta como diámetro mínimo el valor de 8”. Columna 22.- SECCION PARCIAL y/D=0.75 - Caudal (l/s) Se determina el caudal utilizando la ecuación de Manning en la que se reemplazan los valores del CAUDAL AGUAS ABAJO (Columna 11), la PENDIENTE (Columna 20) y el DIAMETRO (Columna 21). Usar un sistema consistente de unidades. Columna 23.- SECCION PARCIAL y/D=0.75 - Velocidad (m/s) Se determina la velocidad utilizando la ecuación de Manning en la que se reemplazan los valores del CAUDAL ABAJO (Columna 11), la PENDIENTE (Columna 20) y el DIAMETRO (Columna 21). Usar un sistema consistente de unidades.

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EMISOR

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

DIAGRAMA DE BUZONES EN EL PLANO DE LOTIZACION PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

EMISOR 1-I

4-I

15

16 2-I

1-II

3-III

7

2-V

1-V

6

3-IV

3

9 4-IV

2-IV

6-II

4

10 1-IV

3-II

6-I

4-III

11 2-III

13 5-II

1-III

12

8

14 4-II

2-II

3-I

5-I

1-VI

2-VI

2

DIAGRAMA DE TUBERIAS PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5

1

EMISOR 1-I

4-I

15

16 2-I

1-II

4-III

11 2-III

3-I

8

10 1-IV

3-II

3-III

6-II

2-V

1-V

6

3-IV

3

9 4-IV

2-IV

7

13 5-II

1-III

12

4

14 4-II

2-II

6-I

5-I

1-VI

2-VI

2

DIAGRAMA DE FLUJO PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5

1

PROYECTO:

LOCALIDAD:

CAUDAL DEL DESAGUE =

LONGITUD TOTAL =

23.14

l/s

CAUDAL UNITAR

1,920.00

m

CAUDAL INFILTR

CAUDAL EN MAR

(1)

(2)

COLECTOR

TRAMO

(3)

(4) Nº DE BUZON

6

(6)

(7)

(8)

NOMBRE

LONGITUD

Calle/Av/Jr

(m)

Nº

CONTRIBUCION (l/s)

A. ARRIBA (l/s)

TRAMO CONTRIBUYENTE

(9) CAUDAL

A. ARRIBA

A. ABAJO

6 - II

3

4

80.00

----

----

0.000

6-I

4

8

80.00

----

----

1.284

5 - II

9

13

80.00

----

----

0.000

5-I

13

14

80.00

----

----

1.284

4 - IV

5

9

80.00

----

----

0.000

4 - III

9

10

80.00

----

----

1.284

4 - II

10

14

80.00

----

----

2.568

4-I

14

15

80.00

5-I

2.568

6.420

3 - IV

2

3

80.00

----

----

0.000

3 - III

3

7

80.00

----

----

1.284

3 - II

7

8

80.00

----

----

2.568

3-I

8

12

80.00

6-I

2.568

6.420

5

4

3

(5)

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BUZONES PAVCO

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CAMARAS O POZOS DE INSPECCION PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

INSPECCION TELEVISIVA, POSTERIOR A LA LIMPIEZA CON MAQUINA DE BALDE

Tal como se aprecia en la secuencia, una limpieza Hidráulica podría originar daños estructurales en esta línea.

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3.3.Algoritmo de selecció selección de sistemas de saneamiento

SELECCIÓN DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO Material duro o voluminoso

Método de Limpieza anal Agua disponible y/o utilizada para descarga

Papel blando 1 litro

0 litros

Abastecimiento por pozos familiares Gastos de capital y de Mantenimiento

medio bajo

bajo

medio alto

3-4 litros

NO

SI

bajo

bajo

10 litros

NO

SI

medio alto

alto

Densidad de la población

medio alto

alto

muy alto

semiconcentrada NO*

Distancia entre pozo y letrina > 25 m. Aprovechamiento de residuos fecales

NO

SI

NO*

SI

NO SI

NO NO*

Medios disponibles para vaciar el pozo Disponibilidad de terreno

NO*

SI

NO

NO*

SI

NO

NO*

SI

SI

SI

NO

SI

NO

NO*

SI

Suelo fisurado

SI

NO SI

SI

NO

NO*

SI

NO

Zona inundable

NO

Aguas subterráneas cerca de la superficie Tipo de suelo duro (dificil de excavar) Tipo de Saneamiento

NO

NO

1.1 1.2

SI

NO

SI

SI

NO

NO

1.3 L.E. 1.4

2.1 2.2

SI

NO

SI

SI

SI

2.3 L.E. 3.1 2.4 3.2

NO

L.E. 5.1 5.2

NO*

SI

5.3 L.E. 5.4

NO

NO

NO*

5.1 5.2

SI

NO

NO*

SI

NO

NO

NO SI

5.3 L.E. 5.1 5.4 5.2

NO

NO*

SI

NO

SI*

SI

NO

SI

NO

NO

5.3 L.E. 4.1a 5.4

L.E. ; letrina especial para zonas inundables SI* ; si existen fisuras en el suelo, este tendrá que acondicionarse con una barrera de arena. NO* ; no cumple con los requisitos de una letrina familiar, se analizará la opción de una letrina comunitaria. NO** ; no cumple con los requisitos de un tanque séptico o tanque interceptor. NO 1 ; se tiene que acondicionar el suelo con una barrera de arena

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SI

SI

SI

NO

NO

NO

4.2a L.E. 7.3

5.1 5.2

SI

SI

NO

SI

NO SI

5.3 L.E. 4.1a 5.4

concentrada

SI

SI NO**

SI

NO**

SI

SI

SI

SI* NO 1

SI

NO

NO

semiconcentrada

NO**

NO

SI

concentrada

SI

1

SI

semiconcentrada

NO

SI

NO

SI

NO*

SI

SI

1

NO

SI

SI

SI

NO

NO SI*

SI

NO

SI

SI

NO*

SI

NO

1

NO

SI

SI

SI

NO SI*

SI

NO

NO

NO

1

NO

Suelo permeable

NO

SI

SI

SI*

1

semiconcentrada NO*

SI

muy alto

alto

SI

SI

NO

NO

NO SI

4.2a L.E. 4.1b

NO1

SI

SI

SI

NO

NO

NO**

SI

SI

SI

SI

NO SI

4.2b L.E. 4.1b

4.2b L.E. 7.2

7.4

6.1

7.1

EFECTO HIDRAULICO DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE BIOPELICULAS EN TUBERIAS DE ALCANTARILLADO PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com