Ing Civl Adscripcion Sanitaria 2

UN NIVERSIDAD MAYOR D DE SAN SIMÓN FACULTA F AD DE CIE ENCIAS Y TECNO OLOGÍA CA ARRERA DE E INGENIE ERÍA CIVIL

“ACT TUALIZA ACIÓN DEL D MAT TERIAL D DE APOY YO DIDÁCTICO PARA LA ENSE EÑANZA A Y APRE NDIZAJE E DE LA ASIGNA ATURA DE D SANIT TARIA III”

Adscrip pción, Prese entado Para Optar al Dip ploma Acadé émico de Lice enciatura en n Ingeniería Civil.

Pres sentado por: p LUIZA AGA PEÑ ÑA ROBER RTO CAR RLOS ORDO OÑEZ MIR RANDA K KARLA LU UCRECIA A

Tuto or: Ing. Ms sc. Walterr Armando o Escalera a Vásque ez

COCHABA AMBA – BO OLIVIA

Ju ulio, 2013

DEDICATORIA Realizar un trabajo de titulación requiere de mucho tiempo sacrificio y dedicación, tiempo que hay que restarle a los seres queridos que nos rodean. En reconocimiento a su comprensión, apoyo sobre todo al cariño demostrado en los momentos más difíciles quiero dedicar este documento a: A mi Madre Julia Peña de Luizaga, a quien debo lo que soy, con su gran apoyo incondicional, que siempre fue el ejemplo a seguir siendo una fuente interminable de enseñanzas. A mi Padre Edilberto Luizaga Gutiérrez, por el apoyo, comprensión y colaboración que siempre me brinda. A mis hermanas Marlene, Ximena, Julieta, a mis hermanos José Richard y Juan Gilmer que siempre estuvieron ahí apoyando en todo. A mis Sobrinas Laura Alejandra, Nataly Mishel, Nicol Katrine, Eytan, Yasid e Ian, que fueron y son la alegría que me llenaron en los momentos difíciles. A mis padrinos Víctor Peña y Marlene Escalera de Peña por su colaboración en esos momentos que más lo necesitaba. A mis Abuelos Honorio Luizaga y Victoria Gutiérrez de Luizaga, por el gran apoyo moral e inspiración que siempre me dieron, que el señor les tenga en su gloria, estarán por siempre en mi mente y corazón. Roberto Carlos  

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DEDICATORIA Esta tesis se la dedico a mi Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. A mi familia quienes por ellos soy lo que soy. Para mis padres Alejandro y Mirian por su apoyo, consejos, comprensión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos. A mis hermanos Rodrigo y Rolando por estar siempre presentes, acompañándome para poderme realizar. A mi sobrino Adrián quien ha sido y es mi motivación, inspiración y felicidad. A quienes queremos y ya no están entre nosotros y a todas las personas que me apoyaron. “La dicha de la vida consiste en tener siempre algo que hacer, alguien a quien amar y alguna cosa que esperar”... Thomas Chalmers 

Karla Lucrecia

 

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AGRADECIMIENTO Agradecemos en primer lugar a Dios quien nos dio la vida y la ha llenado de bendiciones en todo este tiempo, a él que con su infinito a amor nos ha dado la sabiduría suficiente para culminar nuestra carrera Universitaria. Queremos expresar nuestro más sincero agradecimiento, reconocimiento y cariño a nuestros padres por todo el esfuerzo que hicieron para darnos una profesión y hacer de nosotros personas de bien, gracias por los sacrificios y la paciencia que demostraron todos estos años; gracias a ustedes hemos llegado a donde estamos. Gracias a nuestros hermanos y hermanas quienes han sido nuestros amigos fieles y sinceros, en los que hemos podido confiar y apoyarnos para seguir adelante. Agradecemos también de manera especial a nuestro Tutor de tesis Ing. Msc. Walter Armando Escalera Vásquez Director de la Carrera de Ingeniería Civil por sus consejos, motivación, confianza, y su gran apoyo incondicional que nos brindó en la elaboración de la Tesis. A los Ingenieros: Rocha Cuadros Juan Carlos. Villazon Rocha Yamir. Saca Ventura Oscar. Por el tiempo brindado en su debido momento. Gracias a todas aquellas personas que de una u otra forma nos Ayudaron a crecer como personas y Como profesionales.

Muchas Gracias.  

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FICHA RESUMEN El presente trabajo de actualización de la Adscripción se ha elaborado para la asignatura de Ingeniería Sanitaria II (CIV-239), referida a los Sistemas de Alcantarillado Sanitario, Pluvial, el Tratamiento y Evacuación de Aguas Residuales, con la visión de actualizar y modernizar el binomio Enseñanza-aprendizaje, esta adscripción es una herramienta, que sirve como medio inmediato de consulta para el estudiante. El desglose del trabajo comprende 7 SECCIONES, primeramente se tiene los Aspectos Generales donde se tiene una breve reseña histórica de los sistemas de alcantarillado en el Mundo, y en nuestro país, conceptos de la Norma Boliviana NB 688, conocimientos acerca de la Ley 1333 (Ley del Medio Ambiente), la importancia del Ingeniero Sanitario en la solución de problemas de implementación de estos servicios básicos. Luego se tiene la Sección 2, la cual trata de la Hidráulica y Reglamentación, donde se tiene los conceptos y criterios de la hidráulica, usando planillas tabuladas en los cuales están los principios básicos hidráulicos que gobiernan el diseño de sistemas de redes de alcantarillado. Posteriormente se tiene la Sección 3, referida a todo el diseño de Alcantarillado Sanitario Convencional y Condominial, también se mejoró la planilla electrónica. Para el Sistema convencional se usa Áreas de Aporte (área Urbana). Para el sistema Condominial se trabaja con Longitudes (área Rural). Después se tiene la Sección 4, Dedicada al Diseño de Alcantarillado Pluvial y el diseño de Sumideros, en esta sección se mejoró la Planilla Pluvial y Sumideros. En la Sección 5, se tiene las Estaciones de Bombeo y Bombas, el sistema de bombeo para la evacuación de las aguas residuales, que también comprende ejercicios resueltos y propuestos. En la Sección 6, se estudian los aspectos de materiales, construcción y mantenimiento de alcantarillado sanitario que consideramos muy necesarios para todo ingeniero dedicado a esta rama de la ingeniería civil. En la Sección 7, conformada por 5 sub Secciones: Tecnologías Alternativas de Saneamiento, diseño de Tanque Imhoff, Tanque Séptico, Modelo de tratamiento de Albarrancho, y el Modelo del Laboratorio el C.A.S.A. Por último se tiene los Anexos “A, B, C, D y E” donde se tiene lo siguiente: Anexo A: Planillas de Relaciones Hidráulicas según el Ing. Alcides Franco T. – Vmvsb; Propiedades-Anexo II 12/06/02, Planillas de Velocidad y Caudal de Alcantarillas Fluyendo Llenas (Tuberías de PVC). Anexo B: Aquí se puso 3 Tutoriales de programas, como: Bentley SEWER-CAD v.5.6, GLOBAL MAPER, el cual genera Curvas de Nivel desde los 50 centímetros desde Google Earth con Global Mapper y lo pasa al AutoCAD, y por último el programa STORM-CAD, el cual nos facilita la simulación de redes Pluviales. Anexo C: En este anexo se tiene Las Planillas Electrónicas (Excel) del alcantarillado Convencional, Condominial, Pluvial y Sumideros. Anexo D: Excavación sin Zanjas, en esta parte se explica de una forma resumida en que consiste la excavación sin Zanja “EL TOPO” que comúnmente se lo llama. Anexo E: Por ultimo se tiene un Plano final, en el cual se observa una correcta presentación de un plano sanitario, donde se tiene todo el diseño, perfiles, referencias, Simbología y el Cajetín según NB.

 

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ÍNDICE GENERAL ÍNDICE SECCIÓN 1

Pág.

1.1. INTRODUCCIÓN 1.2. HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO MUNDIAL

1 5

1.3. HISTORIA DEL ALCANTARILLADO EN BOLIVIA.

13

1.4. HISTORIA A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO DE COCHABAMBA 1.5. DISTRIBUCIÓN DE LAS EMPRESAS DE AGUA POTABLE EN BOLIVIA SEGÚN “ANESAPA”. 1.1. CENSO NACIONAL DE POBLACIÓN Y VIVIENDA 2012

15

1.2. REGULACIONES DE LA NORMA BOLIVIANA NB 688

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1.3. LEY DEL MEDIO AMBIENTE “LEY 1333”

21

1.4. IMPORTANCIA DEL INGENIERO SANITARIO

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INDICE SECCION 2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6

ASPECTOS HIDRÁULICOS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO CLASIFICACIÓN SE LAS AGUAS RESIDUALES Aguas residuales domésticas: Aguas residuales industriales Aguas de Lluvia TIPOS DE SISTEMAS DE REDES Según el modo en que pueden ser transportadas. Según la fuerzas que produzcan el movimiento de agua por la red de Alcantarillado Según el planteamiento conceptual: Criterios para la elección de los sistemas de alcantarillado Trazado de las Redes Sistema Perpendicular sin Interceptor Sistema Perpendicular con Interceptor Sistema Perpendicular con Interceptor y Aliviadero. Sistema en Abanico Sistema en Bayoneta ASPECTOS HIDRÁULICOS DE LOS ALCANTARILLADOS Ecuaciones de Flujo Fórmula de DARCY – WEISBACH Fórmula de Manning Tubería o Tubo Parcialmente Lleno Criterio de la Pendiente para el cálculo Relaciones geométricas de la Sección Circular Parcialmente Llena.

16 18

Pág. 24 24 24 25 26 26 26 27 27 34 34 37 37 38 39 39 40 42 43 44 46 48 52

2.5 2.6 2.7

EJERCICIOS RESUELTOS EJERCICIOS PROPUESTOS VALORES DE VELOCIDAD, TENSIÓN TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES

ÍNDICE SECCIÓN 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.3.7 3.4 3.4.1 3.5 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5 3.6.6 3.7 3.7.1 3.7.2 3.7.3 3.7.4 3.7.5 3.7.6 3.8 3.8.1

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO: Colector Principal Colector Secundario Interceptor Emisario Final PARAMETROS DE DISEÑO. Período de Diseño “t” Población “P” Población del Proyecto. Métodos de Cálculo. Dotación Media Diaria “Dota” Dotación Futura de Agua. Coeficiente de Retorno “Cr”. CONTRIBUCIONES DE AGUAS RESIDUALES Domésticas “Qmd” DENSIDAD DE POBLACIÓN “Dp” COEFICIENTES DE PUNTA “M” Coeficiente de Harmon Coeficiente de Babbit Coeficiente de Flores Coeficiente de Pöpel Coeficiente de Gifft. Coeficiente de Variación de Caudales.CAUDALES DE APORTE Caudal Medio Diario de Aguas Residuales Caudal Máximo Horario Domestico. Caudal de Infiltración “QINF” Caudal de Conexiones Erradas “QCE” Caudal de Descarga Concentrada “QDesc.Concent.” Caudal de Diseño “q” CRITERIOS DE DISEÑO Ecuación de continuidad

57 69 70

Pág. 77 77 77 77 77 78 78 78 79 79 80 81 82 82 83 83 83 84 84 84 85 85 85 86 86 86 87 87 88 88 90 90 90

3.8.2 3.8.3 3.8.4 3.8.5 3.8.6 3.8.7 3.8.8 3.8.9 3.9 3.1 3.11 3.12 3.13 3.13.1 3.13.2 3.13.3 3.13.4 3.13.5 3.14 3.14.1 3.15 3.15.1 3.15.2 2.20.3 3.15.3 3.15.4 3.15.5 3.15.6 3.16 3.16.1 3.17

Ecuación de Manning Coeficiente “n” de Rugosidad Diámetro Mínimo Dimensiones del ancho de zanja Tirante Máximo de Agua Velocidad Crítica. Profundidad de los Colectores. Tensión Tractiva UBICACIÓN DE LOS COLECTORES DISTANCIA ENTRE CÁMARAS DE INSPECCIÓN DISTANCIA ENTRE ELEMENTOS DE INSPECCIÓN. DIMENSIONES DE LAS CÁMARAS DE INSPECCIÓN. INTERPRETACIÓN DE PLANOS Nomenclatura de los Planos Escalas de los planos Carpeta de Planos Rótulos y Formatos de Planos. ABREVIATURAS. LLENADO DE LA PLANILLA DE CÁLCULO CONVENCIONAL. Datos para el Llenado de la Planilla: SISTEMA DE ALCANTARILLADO CONDOMINIAL Introducción Origen del Sistema Condominial El Modelo Condominial El Componente Social del Sistema Condominial El Componente Tecnológico del Sistema Condominial Ventajas del Sistema Condominial Respecto al Sistema Convencional Cámaras de inspección PLANILLA DE CALCULO ALCANTARILLADO CONDOMINIAL. Datos para el Llenado de la Planilla: PLANILLA PARA LA VERIFICACIÓN DE LOS CÁLCULOS DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO CONVENCIONAL y/o CONDOMINIAL

91 91 92 93 94 95 97 98 100 101 102 102 103 103 104 104 105 105 106 109 122 122 122 122 122 123 124 125 126 130 139

INDICE SECCION 4

Pág.

4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2

142 142 145 145 145

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN. CONSIDERACIONES GENERALES. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL. Cordón de acera. Cuneta.

4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7 4.3.8 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4.4.9 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 4.5.7 4.5.8 4.6 4.7 4.8 4.8.1 4.8.2 4.8.3 4.8.4 4.8.5 4.9

Boca de Tormenta. Cámara de Conexión. Tubería de Conexión. Cámara de Inspección. Colectores Secundarios. Colector Principal. PARÁMETROS DE DISEÑO. Áreas de Aporte “A”. Caudal de Diseño. Método Racional. Intensidad de Lluvia. Periodo de Retorno de Diseño. Duración de lluvia o Tiempo de concentración. Tiempo de Entrada “Te” Tiempo de recorrido del flujo en el colector “Tp”. Coeficiente de Escorrentía “C”. CRITERIOS DE DISEÑO. Tipos de Sección Admitidos. Altura de tirante de agua. Diámetro Mínimo. Criterio de la fuerza tractiva. Tensión Tractiva Mínima. Determinación empírica de la tensión tractiva mínima. Pendientes de los Colectores. Interconexión entre Tramos de Colectores. CÁLCULOS HIDRÁULICOS. PLANILLA DE CÁLCULO PLUVIAL. SUMIDEROS. CLASIFICACIÓN DE LOS SUMIDEROS CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CAUDAL DE UNA CUNETA CAPACIDAD DE DRENAJE DE LOS SUMIDEROS PLANILLA DE CÁLCULO “SUMIDEROS” EJERCICIOS RESUELTOS

145 146 146 146 146 146 146 146 146 147 148 152 153 153 155 155 157 157 157 158 158 158 158 159 160 160 161 174 174 174 174 174 178 183

INDICE SECCION 5

Pág.

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4

188 189 190 195 196

ESTACIONES ELEVADORAS DE AGUAS RESIDUALES. Determinación de la Ubicación. Componentes. Clasificación de las Estaciones de Bombeo. Condiciones Básicas de las Instalaciones y de Funcionamiento.

5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 5.3 5.4

SISTEMAS DE BOMBEO. Eyectores neumáticos. Bombas centrífugas. Bombas Tornillo. Diseño de los sistemas de bombeo. Cavitación. Relaciones características de las bombas centrífugas Análisis de los Sistemas de Bombeo. Unidades de Bombeo. Disposición. PROBLEMAS RESUELTOS. PROBLEMAS PROPUESTOS.

203 203 203 205 206 212 213 215 218 219 220 228

INDICE SECCION 6

Pág.

6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.2.7

229 229 240 243 244 258 266 273 276 277 280

MATERIALES PARA EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO. Materiales de las Tuberías. Ensayos en las Tuberías. Alcantarillas Construidas In Situ. CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE ALCANTARILLADOS. Cámaras de Inspección. Sumideros. Conexiones Domiciliarias. Emisarios. Mantenimiento de Alcantarillas. Reglamentación Para el Diseño Alcantarillado Sanitario.

INDICE SECCION 7

Pág.

7.1 7.1.1 7.1.2 7.2 7.2.1 7.2.2 7.3 7.3.1 7.4

TECNOLOGIAS ALTERNAS DE SANEAMIENTO. Baños Ecológicos Secos. Estrategia de Reúso de los Residuos Ecosan. MANUAL DE DISEÑO DE UN TANQUE SÉPTICO. Operación del Tanque Séptico Criterios de Diseño del Tanque Séptico CRITERIOS DE DISEÑO DE UN TANQUE IMHOFF Consideraciones a Tener en Cuenta.

285 285 294 296 297 297 301 303 304

7.4.1 7.4.2

Planta de Tratamiento Albarrancho. Planta de Tratamiento para Efluentes de Laboratorios Ambientales del C.A.S.A.

MODELO DEL DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO. ALBARRANCHO Y LABORATORIO DEL C.A.S.A.

304 310

ÍNDICE GENERAL FIGURAS ÍNDICE SECCIÓN 1 ÍNDICE DE FIGURAS: Figura Nº 1. 1 Población y Contaminación Atmosférica Figura Nº 1. 2 Abastecimiento de Agua y Fácil Evacuación de Aguas Residuales Figura Nº 1. 3 Evacuación y Conducción de las Aguas Residuales Figura Nº 1. 4 Ciclo hidrológico y Contaminación de las Aguas Subterráneas Figura Nº 1. 5 El Cólera Figura Nº 1. 6 Evacuación de las Aguas Residuales e Industriales Figura Nº 1. 7 Tratamiento de las Aguas Residuales Figura Nº 1. 8 Antigua Grecia y letrinas agrupadas en habitaciones subterráneas Figura Nº 1. 9 Enfermedades y Focos de Infección Figura Nº 1. 10 Mapa de Europa y la Inundación del Cólera Figura Nº 1. 11 Descripción Grafica de la Expresión ¡AGUA VA…..! Figura Nº 1. 12 Recipiente del ¡AGUA VA…..! Figura Nº 1. 13 Abanico de la Edad Media Figura Nº 1. 14 Ropas de la Edad Media Figura Nº 1. 15 Bañeras Grandes para los hombres Figura Nº 1. 16 Baños Públicos de la Edad Media Figura Nº 1. 17 Cuarto de Baño Figura Nº 1. 18 Letrinas Figura Nº 1. 19 Primer Alcantarillado en Bolivia Figura Nº 1. 20 Alcantarillado den La Paz y Cochabamba Figura Nº 1. 21 Alcantarillado en Bolivia Figura Nº 1. 22 Empresa SEMAPA Figura Nº 1. 23 Bolivia, Distribución de la Empresas según “ANESAPA” Figura Nº 1. 24 Resultados del censo 2012 Figura Nº 1. 25 crecimiento Poblacional por Departamentos Figura Nº 1. 26 Porcentaje de crecimiento entre Hombres y Mujeres Figura Nº 1. 27 Tasa de crecimiento según el Censo 2012. Figura Nº 1. 28 Datos demográficos del Censo 2012 Figura Nº 1. 29 Contaminación Figura Nº 1. 30 Labor del Ingeniero Sanitario

Pág. 1 1 2 2 3 3 4 5 5 6 7 7 8 8 9 9 10 11 12 12 13 14 16 17 17 18 18 19 21 23

ÍNDICE SECCIÓN 2 ÍNDICE DE FIGURAS: FIGURA Nº 2. 1 Aguas Residuales Domesticas FIGURA Nº 2. 2 Aguas Residuales Industriales FIGURA Nº 2. 3 Aguas Residuales de Lluvia FIGURA Nº 2. 4 Sistema Separativo FIGURA Nº 2. 5 Sistema Seudoseparativo

Pág. 25 25 26 28 29

FIGURA Nº 2. 6 Sistema Doblemente Separativo FIGURA Nº 2. 7 Sistema Dual FIGURA Nº 2. 8 Sistema Combinado FIGURA Nº 2. 9 Trazados de los sistemas de evacuación por gravedad FIGURA Nº 2. 10 Sistema Por Elevación FIGURA Nº 2. 11 Sistema e Vacío FIGURA Nº 2. 12 Sistema A Presión o Circulación Forzada FIGURA Nº 2. 13 Trazado de la red “meseta” FIGURA Nº 2. 14 Trazado de la red “ladera” FIGURA Nº 2. 15 Trazado de la red “loma” FIGURA Nº 2. 16 Trazado de la red “valle en u” FIGURA Nº 2. 17 Trazado de la red “colina” FIGURA Nº 2. 18 Trazado de la red “valle de circo” FIGURA Nº 2. 19 Sistema Perpendicular Sin Interceptor FIGURA Nº 2. 20 Sistema Perpendicular Con Interceptor FIGURA Nº 2. 21 Sistema Perpendicular Con Interceptor Y Aliviadero FIGURA Nº 2. 22 Sistema En Abanico FIGURA Nº 2. 23 Sistema En Bayoneta FIGURA Nº 2. 24 Comparación del flujo en tubería y en canal FIGURA Nº 2. 25 a) Diagrama de la energía especifica. b) curva q o de koch FIGURA Nº 2. 26 Esquema de definición del flujo variado

29 30 30 31 32 32 33 35 35 35 36 36 36 37 38 38 39 39 40 41 42

FIGURA Nº 2. 27 Radio hidráulico, perímetro mojado, diámetro de tubo totalmente lleno y parcialmente lleno.

45

FIGURA Nº 2. 28 Pendiente FIGURA Nº 2. 29 Relaciones geométricas de la Sección Circular Parcialmente Llena

52 53

FIGURA Nº 2. 30 Propiedades Hidráulicas de la Sección Circular Tubo Parcial y Totalmente Lleno

56

INDICE SECCION 3: INDICE DE FIGURAS: FIGURA Nº 3. 1: Alcantarillado Sanitario FIGURA Nº 3. 2: Componentes de un Sistema de Alcantarillado FIGURA Nº 3. 3: Película Biológica Formada alrededor del Tubo FIGURA Nº 3. 4: Diámetro mínimo FIGURA Nº 3. 5: Apilamiento de tubería, no debe de exceder el 1.80 m de altura FIGURA Nº 3. 6: Ancho de Zanja en función de la Profundidad FIGURA Nº 3. 7: Velocidad Máxima y Mínima FIGURA Nº 3. 8: Profundidad Mínima FIGURA Nº 3. 9: Profundidades de Excavación

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FIGURA Nº 3. 10: Instalación de agua Potable, Alcantarillado Sanitario (FECALES), Pluvial. FIGURA Nº 3. 11: Esquema Completo de un Sistema de Abastecimiento Recolección y Tratamiento de Aguas Residuales FIGURA Nº 3. 12: Esquema Representativo del Sentido de flujo de las cámaras de Inspección. FIGURA Nº 3. 13: Nomenclatura de los Planos FIGURA Nº 3. 14: Trazado de la Red de Alcantarillado Sanitario FIGURA Nº 3. 15: Ejes del Trazado FIGURA Nº 3. 16: Cotas del Proyecto FIGURA Nº 3. 17: Áreas y longitudes del Proyecto FIGURA Nº 3. 18: Plano Representativo de una Red de Alcantarillado Sanitario. FIGURA Nº 3. 19: Ubicación del colector, tramo, longitud y área FIGURA Nº 3. 20: Longitud Tributaria para el colector “1A a 1B” FIGURA Nº 3. 21: Áreas FIGURA Nº 3. 22: Poblacion FIGURA Nº 3. 23: coeficiente de punta y caudales FIGURA Nº 3. 24: cota terreno, prof. de excav. y pendiente FIGURA Nº 3. 25: Diámetro y régimen hidráulico FIGURA Nº 3. 26: Velocidad, F tract., ancho de zanja, volúmenes y observaciones FIGURA Nº 3. 27: Planilla de cálculo del alcantarillado convencional por el método de áreas (columnas [1] a [18]) FIGURA Nº 3. 28: Planilla de cálculo del alcantarillado convencional por el método de áreas (columnas [19] a [36]) FIGURA Nº 3. 29: Planilla de cálculo del alcantarillado convencional por el método de áreas (columnas [37] a [55]) FIGURA Nº 3. 30: Plano Final del Diseño FIGURA Nº 3. 31: Ramal Condominial y Red Principal FIGURA Nº 3. 32: Ramal por el fondo de los lotes FIGURA Nº 3. 33: Ramal por el frente de los lotes FIGURA Nº 3. 34: Ramal por las Aceras FIGURA Nº 3. 35: Ramal Mixto FIGURA Nº 3. 36: Trazado de la Red de Alcantarillado Condominial FIGURA Nº 3. 37: Cotas del Proyecto Condominial FIGURA Nº 3. 38: Áreas y longitudes del Proyecto Condominial FIGURA Nº 3. 39: Plano inicial y Representativo de una Red de Alcantarillado Condominial. FIGURA Nº 3. 40: Ubicación, tramo y longitud del colector FIGURA Nº 3. 41: Longitud Tributaria para el colector “1A a 1B” FIGURA Nº 3. 42: Población FIGURA Nº 3. 43:Coef. de Punta y Caudales FIGURA Nº 3. 44: Cotas, profundidad y pendiente FIGURA Nº 3. 45: Diámetro y régimen hidráulico

100 101 102 103 106 106 107 107 108 110 111 111 112 112 114 115 117 118 119 120 121 124 125 125 126 126 127 128 128 129 131 131 132 132 134 135

FIGURA Nº 3. 46: Planilla de cálculo del alcantarillado condominial por el método de longitudes (columnas [1] a [16]) FIGURA Nº 3. 47: Planilla de cálculo del alcantarillado condominial por el método de longitudes (columnas [17] a [35]) FIGURA Nº 3. 48: Planilla de cálculo del alcantarillado condominial por el método de longitudes (columnas [36] a [55])

138 138 138

INDICE SECCION 4: INDICE DE FIGURAS. FIGURA Nº 4. 1: Esquema Grafico de alcantarillado pluvial FIGURA Nº 4. 2: Diagrama completo del sistema de alcantarillado sanitario y pluvial. FIGURA Nº 4. 3: Componentes de un Sistema de Alcantarillado Pluvial FIGURA Nº 4. 4: Esquema Alcantarillado Combinado FIGURA Nº 4. 5: Plano para el llenado de la Planilla Pluvial. FIGURA Nº 4. 6: Ubicación, longitud y áreas de la planilla pluvial FIGURA Nº 4. 7: Velocidad y tiempos de entrada y flujo en el colector FIGURA Nº 4. 8: Diámetro FIGURA Nº 4. 9: Diámetros comerciales FIGURA Nº 4. 10: Cotas del terreno FIGURA Nº 4. 11: Profundidades de excavación y Cota solera FIGURA Nº 4. 12: Régimen Hidráulico FIGURA Nº 4. 13: Planilla calculada del alcantarillado pluvial (columnas [1] a [16]) FIGURA Nº 4. 14: Planilla calculada del alcantarillado pluvial (columnas [17] a [29]) FIGURA Nº 4. 15: Planilla calculada del alcantarillado pluvial (columnas [30] a [48]) FIGURA Nº 4. 16: Clasificación de Sumideros FIGURA Nº 4. 17: Vista en planta y elevación de Sumidero de Ventana. FIGURA Nº 4. 18: Grafica de un sumidero tipo de reja. FIGURA Nº 4. 19: Datos de la calle y Área de influencia FIGURA Nº 4. 20: Caudales, Capacidad Hidráulica de la calle y datos del Sumidero FIGURA Nº 4. 21: Datos de la calle y Área de influencia (columnas [1] a [10])

Pág. 142 144 145 147 161 162 163 168 168 168 169 170 172 172 173 174 176 176 178 179 181

FIGURA Nº 4. 22: Caudales, Capacidad Hidráulica de la calle y datos del Sumidero (columnas [11] a [20])

182

INDICE SECCION 5: INDICE DE FIGURAS: FIGURA Nº 5. 1: Estación de Bombeo FIGURA Nº 5. 2: VISTA EN PERFIL FIGURA Nº 5. 3: Componentes de un sistema de bombeo FIGURA Nº 5. 4: Defectos y Soluciones de las Cámaras de Aspiración FIGURA Nº 5. 5: Tuberías de Aspiración e Impulsión FIGURA Nº 5. 6: Bombas Centrifugas Sanitarias

Pág. 188 189 191 193 194 204

FIGURA Nº 5. 7: Bomba Tornillo FIGURA Nº 5. 8: Diagrama Esquemática de la Altura de Elevación de una Bomba FIGURA Nº 5. 9: Esquema de conexión de una bomba FIGURA Nº 5. 10: Curva Caudal – Altura del sistema para la instalación de bombeo FIGURA Nº 5. 11: Curva Característica Típica de una Bomba Centrifuga FIGURA Nº 5. 12: Cavitación Producida en el Impulsor FIGURA Nº 5. 13: Burbujas de Aire que entran al Impulsor FIGURA Nº 5. 14: Desarrollo de la curva característica modificada de una bomba FIGURA Nº 5. 15: Funcionamiento de una Bomba FIGURA Nº 5. 16: Representación esquemática del funcionamiento de varias bombas FIGURA Nº 5. 17: Unidades de Bombeo FIGURA Nº 5. 18: Tipos de Impulsores FIGURA Nº 5. 19: Disposición de la Bomba

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INDICE SECCION 6: INDICE DE FIGURAS: FIGURA Nº 6. 1: Tubos de Concreto. FIGURA Nº 6. 2: Piezas pre-fabricadas para la unión de tuberías de concreto FIGURA Nº 6. 3: Representación Gráfica del Método del Hincado FIGURA Nº 6. 4: Sistema de unión con Tee – Yee y acoplamiento anular en tuberías de PVC FIGURA Nº 6. 5: Instalación de las tuberías PVC FIGURA Nº 6. 6: Cuidados de transporte de la tubería PVC. FIGURA Nº 6. 7: Tubería de Arcilla Vitrificada. FIGURA Nº 6. 8: Tubería de Fierro Fundido FIGURA Nº 6. 9: Método de los Tres Puntos. FIGURA Nº 6. 10: Método de apoyo en colchón de arena. FIGURA Nº 6. 11: Diagrama esquemático de corrosión de alcantarillas FIGURA Nº 6. 12: Trazado de los Colectores. FIGURA Nº 6. 13: Cavado de Zanjas. FIGURA Nº 6. 14: Excavación de zanjas. FIGURA Nº 6. 15: Casos Especiales de Zanjas. FIGURA Nº 6. 16: Excavaciones mayores a 2 m. FIGURA Nº 6. 17: Medidas de seguridad en excavaciones mayores a 2 m. FIGURA Nº 6. 18: Elementos de un entibado. FIGURA Nº 6. 19: Apuntalamiento de zanjas. FIGURA Nº 6. 20: Entibado Abierto. FIGURA Nº 6. 21: Entibado Cerrado. FIGURA Nº 6. 22: Entibado Metálico. FIGURA Nº 6. 23: Zanja con paredes en rampas inclinadas. FIGURA Nº 6. 24: Tramos Excavados. FIGURA Nº 6. 25: Capa Soporte. FIGURA Nº 6. 26: Descripción del Tendido de Tuberías. FIGURA Nº 6. 27: Sentamiento de Tuberías

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FIGURA Nº 6. 28: Establecimiento de dirección y pendiente de una alcantarilla. FIGURA Nº 6. 29: Relleno de Zanja. FIGURA Nº 6. 30: Excavación sin Zanja FIGURA Nº 6. 31: Acoplamiento de Tuberías a la Cámara de Inspección. FIGURA Nº 6. 32: Pozos de Visita Construidos en Sitio. FIGURA Nº 6. 33: Cámaras de inspección. FIGURA Nº 6. 34: Descripción de una Cámara de Caída. FIGURA Nº 6. 35: Cámara de caída con desniveles entre 0.40-0.80. FIGURA Nº 6. 36: Cámaras de caída mayores a 2 [cm]. FIGURA Nº 6. 37: Tubo de limpieza (TL). FIGURA Nº 6. 38: Tubo de inspección y limpieza (TL). FIGURA Nº 6. 39: Caja de Cambio de Dirección 45ᵒ. FIGURA Nº 6. 40: Caja de cambio de diámetro. FIGURA Nº 6. 41: Localización de sumideros FIGURA Nº 6. 42: Conexiones de Sumideros. FIGURA Nº 6. 43: Sumidero de Ventana o Acera. FIGURA Nº 6. 44: Plano de Ingreso en el Sumidero Tipo Ventana. FIGURA Nº 6. 45: Sumidero de Reja o Calzada. FIGURA Nº 6. 46: Detalle Sumidero de Rejilla en Cuneta Sin Sello. FIGURA Nº 6. 47: Sumidero Mixto o Combinado. FIGURA Nº 6. 48: Descripción de un sistema de alcantarillado desde la recolección FIGURA Nº 6. 49: Conexión Domiciliaria al Colector Publico. FIGURA Nº 6. 50: Formas de Conexión al Colector. FIGURA Nº 6. 51: Detalle de Unión de Tuberías. FIGURA Nº 6. 52: Aliviadero. FIGURA Nº 6. 53: Dispositivos para Limpieza. FIGURA Nº 6. 54: Camión VAC-CON 6845 vtm boss 29 y equipo montable FIGURA Nº 6. 55: Localización de los Colectores.

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INDICE SECCION 7: INDICE DE FIGURAS: FIGURA Nº 7. 1: Taza o inodoro del Baño Ecológico Seco FIGURA Nº 7. 2: Contaminación de aguas subterráneas FIGURA Nº 7. 3: Base FIGURA Nº 7. 4: Caseta FIGURA Nº 7. 5: Pipi Ducto FIGURA Nº 7. 6: Pipi Ducto Conectado a Contenedor de Orina FIGURA Nº 7. 7: Tubo de Ventilación con malla Protectora FIGURA Nº 7. 8: Caseta con tubo de ventilación negro FIGURA Nº 7. 9: Contenedor de heces FIGURA Nº 7. 10: Contenedores de orina FIGURA Nº 7. 11: Trampa de Moscas FIGURA Nº 7. 12: Accesorios que debe tener en el baño FIGURA Nº 7. 13: Recipiente con mezcla secante FIGURA Nº 7. 14: Botella de agua para limpiar urinario

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FIGURA Nº 7. 15: Reusó de Orines FIGURA Nº 7. 16: Proceso del cultivo con Orina. FIGURA Nº 7. 17: Detalles Constructivos del Tanque y Tuberías de Infiltración o drenaje FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7. FIGURA Nº 7.

18: Diagrama Tanque Séptico – Lodos y Natas 19: Dimensionamiento del tanque 20: Dimensiones del Pozo Absorbente 21: Letrina Sello Hidráulico 22: Tres Compartimentos 23: Tanque Imhoff 24: Entrada a la Planta de Tratamiento “ALBA RANCHO”. 25: Entrada de las Aguas Servidas a la Planta. 26: Sala de Bombeo. 27: Rejilla de Protección 28: Lagunas de Estabilización Primaria y Secundaria 29: Esquema representativo de la Planta de Albarrancho. 30: Laboratorio del C.A.S.A. (UMSS) 31: Vista en planta de la planta de tratamiento C.A.S.A.

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FIGURA Nº 7. 32: Esquema de los compartimientos de la cámara séptica Filtro Biológico

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FIGURA Nº 7. 33: Tratamiento Físico-Químico. FIGURA Nº 7. 34: Pantano Artificial

312 313

ÍNDICE GENERAL TABLAS INDICE SECCION 1: ÍNDICE DE TABLAS: Tabla Nº 1. 1 Países Con Epidemias Tabla Nº 1. 2 Distribución de las empresas de agua potable en Bolivia según ANESAPA

Pág. 6 15

INDICE SECCION 2: INDICE DE TABLAS: Pág. 43 TABLA Nº 2. 1 Coeficientes de Rugosidad TABLA Nº 2. 2: Pendiente Mínima Admisible, TABLA Nº 2. 3: Pendiente Mínima Admisible 51 TABLA Nº 2. 4 Propiedades Hidráulicas de la Sección Circular Tubo Parcial y Totalmente 55 Lleno INDICE SECCION 3: INDICE DE TABLAS: TABLA Nº 3. 1: Periodo de diseño (años) TABLA Nº 3. 2: Métodos para el cálculo de la Población Futura TABLA Nº 3. 3: Aplicación de métodos de cálculo para la estimación de la población futura TABLA Nº 3. 4: Dotación Media Diaria (L/hab/día) TABLA Nº 3. 5: Valores del coeficiente de Pöpel TABLA Nº 3. 6: Valores del Coeficiente K2 TABLA Nº 3. 7: Valores de Infiltración TABLA Nº 3. 8: Comparación de Diámetros Mínimos de Tuberías TABLA Nº 3. 9: Diámetros Comerciales TABLA Nº 3. 10: Dimensiones del ancho de zanja TABLA Nº 3. 11: Velocidades Mínimas a Sección Llena TABLA Nº 3. 12: Velocidades Máximas por Tipo de Tubería TABLA Nº 3. 13: Profundidad de las cámaras de inspección TABLA Nº 3. 14: Ejes del Proyecto

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INDICE SECCION 4: INDICE DE TABLAS:

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TABLA Nº 4. 1: Métodos hidrológicos en función a las áreas de la cuenca

148

TABLA Nº 4. 2: Precipitaciones e Intensidad TABLA Nº 4. 3: Parámetros “A, B, C” para la ecuación de Intensidad

149 151

TABLA Nº 4. 4: Frecuencias de diseño en función del tipo de zona TABLA Nº 4. 5: Coeficientes de Retardo TABLA Nº 4. 6: Valores de “a” TABLA Nº 4. 7: Coeficientes de escurrimiento superficial TABLA Nº 4. 8: Valores de "C" TABLA Nº 4. 9: Coeficientes de rugosidad “n”

152 154 154 156 156 157

INDICE SECCION 5: INDICE DE TABLAS: TABLA Nº 5. 1: Clasificación de la estaciones de bombeo según su capacidad y método constructivo

Pág. 196

ÍNDICE SECCION 6: INDICE DE TABLAS:

Pág.

TABLA Nº 6. 1: Espaciamiento de Sumideros en Pendiente

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ÍNDICE GENERAL ANEXOS

ANEXO A: I. II.

PROPIEDADES HIDRÁULICAS DE LA SECCIÓN CIRCULAR SEGÚN ING. ALCIDEZ FRANCO. PLANILLAS DE VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC).

ANEXO B: III. IV. V. VI.

PROGRAMA SEWERCAD. PROGRAMA GLOBAL MAPPER. PROGRAMA STORMCAD. PROGRAMA EPA SWMM5

ANEXO C: VII. VIII. IX. X.

PLANILLA ELECTRONICA DE ALCANTARILLADO CONVENCIONAL. PLANILLA ELECTRONICA DE ALCANTARILLADO CONDOMINIAL. PLANILLA ELECTRONICA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL. PLANILLA ELECTRONICA DE ALCANTARILLADO SUMIDEROS.

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Pág. 1 19 32 45 Pág. 1 2 3 3

SECCIÓN Nº 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

SECCIÓN 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

1.1. INTRODUCCIÓN

La concentración de la población en núcleos cada vez mayores trae consigo problemas ambientales, como la contaminación atmosférica, el transporte y disposición de desechos líquidos, sólidos, etc. Figura Nº 1. 1 Población y Contaminación Atmosférica

Por ello el hombre ha buscado para su establecimiento los lugares que le ofrecen mayores comodidades y facilidades para el desarrollo de sus actividades, procurando tener cerca una fuente de abastecimiento de agua y fácil evacuación de aguas residuales. Figura Nº 1. 2 Abastecimiento de Agua y Fácil Evacuación de Aguas Residuales

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La evacuación de las aguas residuales o de efluentes líquidos generados en viviendas, en la actualidad se las realiza a través de un sistema de conductos. Figura Nº 1. 3 Evacuación y Conducción de las Aguas Residuales

De manera general Saneamiento significa la recolección de aguas residuales domésticas y su adecuado tratamiento (Alcantarillado y Saneamiento tienen el mismo significado). Las obras de alcantarillado son una consecuencia del abastecimiento de agua, es decir, con agua corriente se producen grandes cantidades de efluentes que tienen que evacuarse y eliminarse de forma adecuada. De otro modo, las aguas residuales se infiltran en el suelo, contaminando el agua subterránea o fluyendo a lo largo de la superficie de la tierra y las calles, contaminándolos, convirtiéndose en una amenaza para la salud humana y en particular para los niños. Figura Nº 1. 4 Ciclo hidrológico y Contaminación de las Aguas Subterráneas

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Los niños están más expuestos a la transmisión de las enfermedades pues son ignorantes del peligro planteado por las aguas residuales. Por otro lado, la evacuación indebida de las descargas del sistema de alcantarillado contamina el suelo, los ríos y mares, difundiendo enfermedades. Figura Nº 1. 5 El Cólera

La evacuación de las aguas residuales de los humanos, preocupa de gran manera, ya que estas aguas residuales crudas contienen usualmente numerosos organismos patógenos, causantes de enfermedades, los cuales habitan en el aparato intestinal humano, o bien pueden encontrarse en ciertos vertidos industriales. Figura Nº 1. 6 Evacuación de las Aguas Residuales e Industriales

También contienen nutrientes que estimulan el crecimiento de plantas acuáticas, e incluso pueden contener compuestos tóxicos. Por las razones anteriores, en una sociedad Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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industrializada no es sólo deseable, sino necesaria, la eliminación inmediata y sin molestias de las aguas residuales de sus lugares de generación, seguida de su tratamiento y evacuación. Figura Nº 1. 7 Tratamiento de las Aguas Residuales

Uno de los pasos más importantes en el planeamiento de un proyecto de alcantarillado es el diseño de los sistemas, por cuanto a partir del mismo se realiza el análisis y selección de las soluciones para las diferentes obras y la determinación de recursos para su construcción. Según el distinguido Prof. Azevedo Netto (1992). 1.2. HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO MUNDIAL Los sistemas de alcantarillado de las ciudades se remontan a la antigüedad y se han encontrado instalaciones de alcantarillado en lugares prehistóricos de Creta y en las antiguas ciudades asirias.

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Aunque su función original era el drenaje, es decir la recogida del agua de lluvia y las corrientes del terreno para reducir el nivel freático; en la antigua Grecia hay catalogados restos de letrinas agrupadas en habitaciones subterráneas, de planta cuadrada o circular, con unos orificios en el techo para conseguir ventilación e iluminación; que desaguaban sobre las cloacas principales, situadas a mayor profundidad, estas habitaciones se situaban en palacios y otros edificios públicos. Figura Nº 1. 8 Antigua Grecia y letrinas agrupadas en habitaciones subterráneas

La costumbre del resto de ciudadanos de arrojar los desperdicios a las calles, el “¡AGUA VA!” que en algunos lugares se ha mantenido casi hasta nuestros días; causó que por los originales canales de pluviales viajasen grandes cantidades de materia orgánica; lo que a la postre hizo que este sistema fuese abandonado con el tiempo, debido a los malos olores que producía y al foco de infecciones que esta práctica constituía. Figura Nº 1. 9 Enfermedades y Focos de Infección

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La historia indica que el alcantarillado no se introdujo como aumento de la comodidad o para una mejor forma de vida. Se impuso como consecuencia de las epidemias de cólera. Figura Nº 1. 10 Mapa de Europa y la Inundacion del Cólera

Desde 1832, cuando Europa fue invadida por el cólera, las personas tuvieron miedo de la enfermedad infecciosa asiática e instaron a los administradores públicos a que empezaran a ejecutar programas de alcantarillado. Las bacterias patógenas que causan el cólera fueron descubiertas por Robert Koch en 1883. La relación entre la construcción del sistema de aguas residuales y las epidemias según el Prof. Azevedo Netto (1992) se muestra a continuación. Tabla Nº 1. 1 Países Con Epidemias AÑO

PAIS

1832 París: Epidemias de cólera. 1833 París: Construcción del primer colector. 1854 Londres: Grandes epidemias de cólera, con 10.675 defunciones. Londres: Creación de la Junta Metropolitana de Obras Públicas, para 1855 construir los sistemas de alcantarillado. 1873 Memphis: Epidemias de cólera. Memphis: George Waring Jr. fue contratado para desarrollar el Plan de 1879 Alcantarillado. 1892 Hamburgo: Epidemias de cólera. 1893 Hamburgo: Extensión del sistema de alcantarillado. 1892 Santos São Paulo: Varias epidemias. Santos, São Paulo: Contrato del Prof. E. Fuertes (Cornell University) para 1892 diseñar el sistema de alcantarillado. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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La calle fue durante siglos el único lugar de deposición de los residuos líquidos de los pueblos y ciudades; y el clásico “agua va” de nuestros antepasados, cuando arrojaban por la puerta o ventana dichos residuos, ello imperó en el mundo entero. Figura Nº 1. 11 Descripción Grafica de la Expresión ¡AGUA VA…..!

Era algo cotidiano, entonces, que por las mañanas, las señoras de la casa recogiesen estos recipientes llamados bacinicas y vaciasen su contenido simplemente arrojando desde las ventanas (en este caso, exclusivamente líquido) a la calle, pero poniendo mucho cuidado de advertir a los posibles transeúntes del peligro inminente, para lo cual exclamaban a viva voz: "¡Agua va...!", este recipiente característico se muestra a continuación: Figura Nº 1. 12 Recipiente del ¡AGUA VA…..!

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En la Edad Media no existían cepillos de dientes, perfumes, desodorantes y mucho menos papel higiénico. Figura Nº 1. 13 Abanico de la Edad Media

Algo no menos curioso es que aunque se utilizaban los abanicos, no se usaban para aventarse cuando hacía calor en verano, sino por el mal olor que exhalaba el cuerpo debido a la poca higiene por eso las ropas, los vestidos estaban hechos de telas muy pesadas y largas a propósito para contener los olores de las partes íntimas que nunca o casi nunca veían el agua. Además de disipar el aire también espantaban insectos que se acumulaban a su alrededor. Figura Nº 1. 14 Ropas de la Edad Media

De hecho cuando la gente se bañaba que era poco debido a la falta de agua corriente, se tomaban en unas grandes bañeras de agua caliente. El padre de familia era el primero, luego le Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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seguían los demás hombres de la casa por orden de edad, después las mujeres también por orden de jerarquía, luego los niños y por último los bebés. Que cuando llegaba a ellos el agua estaba tan sucia y tan llena de bacterias que era fácil que el bebé contrajese enfermedades, por eso había tanta mortandad infantil entre otras cosas, contando la malaria, el tifus o fiebre negra, y una serie de enfermedades debidas a la mala higiene. Figura Nº 1. 15 Bañeras Grandes para los hombres

Figura Nº 1. 16 Baños Públicos de la Edad Media

Hacia finales de la edad media empezaron a usarse en Europa los pozos negros, cuyo contenido se empleaba como fertilizante, o era vertido en los cursos de agua y tierras no explotadas. Para atajar el problema, ya en el Renacimiento, se recuperó la costumbre antigua de construir desagües, normalmente en forma de canales y zanjas a los lados de la calle, cuya función era conducir las aguas naturales y de lluvia. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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Los restos más antiguos de que tenemos consistían en unas salas con la ciudad, reduciendo el consiguiente peligro de inundaciones, e incrementado la calidad de vida y la higiene de la ciudad La red que se proyecta es del tipo unitario, recogiendo tanto las aguas fecales como las de lluvia. Figura Nº 1. 17 Cuarto de Baño

El Sir Edwin Chadwick en Inglaterra (1842) quien pidió la limpieza para las calles y viviendas por medio del suministro de agua y mejoras en la recogida de agua residual. Específicamente estableció que “se buscara ayuda de la ciencia del Ingeniero Civil y no del médico”. Chadwick y sus colaboradores médicos, identificaron la condición de que las soluciones a los problemas ambientales, vendrían de la ingeniería y no de la comunidad médica. Las soluciones de Chadwick incluían:  Equipar a cada vivienda con agua potable.  Eliminar el agua residual de las viviendas y recogerla en una red de tuberías.  Aplicar las aguas residuales recogidas a terrenos agrícolas (lejos de las ciudades).

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Figura Nº 1. 18 Letrinas

Desde aquella época en adelante, se reconoció que las mejoras en la idea sanitaria, podrían traer consigo mejoras en la salud, en relación con el agua potable, el agua residual y los residuos domésticos. La aplicación al terreno del agua residual en muchos casos fue derivada y terminaba en los ríos, cuando los ingenieros podían demostrar que había una “adecuada dilución” disponible en el río. El informe de la comisión Real de 1912 permitió descargas de agua residual a los ríos si tenía una DBO de 20 mg/l y sólidos en suspensión de 30 mg/l.

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1.3. HISTORIA DEL ALCANTARILLADO EN BOLIVIA. La primera ciudad que contó con un sistema de alcantarillado durante la colonia fue la ciudad de Potosí, una red de colectores bastante completa, estaba destinada a la conducción de las aguas pluviales. Figura Nº 1. 19 Primer Alcantarillado en Bolivia

En la ciudad de La Paz, durante la colonia, se utilizaron para el transporte de aguas residuales, canales abiertos que se localizaban en los ejes de las vías. Estas formas de desagüe prevalecieron por varios años durante la República. Figura Nº 1. 20 Alcantarillado de La Paz y Cochabamba

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Es recién durante el gobierno de Bautista Saavedra (1920-1925), que se presta atención a los problemas de infraestructura de los sistemas de alcantarillado en las principales ciudades de Bolivia, impulsando el diseño y construcción de los sistemas completos de desagüe y drenaje en las ciudades de La Paz y Cochabamba. Entre los años 1930 y 1933 se diseña y construye los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial en la ciudad de Oruro. En 1940, en las ciudades de Potosí y Sucre, se construyen las redes de alcantarillado y finalmente en 1961, se inicia la ejecución de las obras de servicios de drenaje pluvial y desagüe de aguas residual en la ciudad de Santa Cruz, incorporando el tratamiento de aguas residuales mediante lagunas de estabilización que hacen del sistema uno de los más modernos del país. Figura Nº 1. 21 Alcantarillado en Bolivia

En la década de los años 60, se mantenía una fuerte dispersión institucional en el sector agua potable y saneamiento. La declaración de Alma Ata URSS, en Septiembre de 1978 en la conferencia Internacional sobre Atención Primaria de la Salud, establece de forma clara que los cuidados básicos, constituyen una clave para alcanzar una meta relativa de salud, para todo en el año 2000.La última reunión proclama, que el período de 2005 a 2015, Decenio Internacional para la Acción, “El agua, fuente de vida”, que dio comienzo el 22 de marzo de 1993, Día Mundial del Agua. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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1.4. HISTORIA A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO DE COCHABAMBA La provisión del agua antes de 1948 fue administrada por la prefectura; con la urgencia de dar respuestas a las necesidades crecientes y a la deficiente administración se decide traspasar esta responsabilidad al municipio. El 25 de agosto de 1997 el gobierno, mediante el Decreto Supremo Nº24828, reconoció al Servicio Municipal de Agua Potable y Alcantarillado (SEMAPA) como empresa descentralizada de la municipalidad de la provincia Cercado de Cochabamba. Figura Nº 1. 22 Empresa SEMAPA

El 1º de febrero de 2003 se solicitó la ampliación del área de concesión a 16.251 hectáreas, pretendiendo llegar con los servicios de agua y alcantarillado sanitario a todos los pobladores de la capital del departamento. SEMAPA fue privatizada durante el gobierno del General Hugo Bánzer Suárez en septiembre de 1999, pasando a manos de Aguas del Tunari, Después de meses de discusiones al interior de las organizaciones e instituciones cochabambinas, el 11 de mayo de 2001 el Concejo Municipal aprobó los cambios en el estatuto de SEMAPA tomando en cuenta la propuesta realizada por la Federación de Profesionales de Cochabamba. En noviembre del mismo año, el Consejo Municipal aprobó la reformulación del estatuto de SEMAPA retomando el aporte de la alcaldía e incluyó la participación del gerente general como secretario con derecho a voz. La población elegirá a los directores ciudadanos a través del voto y los demás por sus instituciones u organizaciones, quienes durarán en sus funciones dos años computables a partir de la fecha de su posesión.

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1.5. DISTRIBUCIÓN DE LAS EMPRESAS DE AGUA POTABLE EN BOLIVIA SEGÚN “ANESAPA”.

Tabla Nº 1. 2 Distribución de las empresas de agua potable en Bolivia según ANESAPA

CIUDAD

EMPRESA DE AGUA POTABLE EN BOLIVIA

COCHABAMBA

SEMAPA - Cochabamba SEMAPA - La Paz

LA PAZ

EPSAS COSMOL - Mortero SOGUAPAC

SANTA CRUZ

Ltda. MANCHACO Cooperativa de Agua Potable CAPAG Ltda. BENI

COATRI - Trinidad SEMAPAR -Riberalta

TARIJA

POTOSI

EMAPYC -Yacuiba COSAALT -Tarija EMSABAM A.A.P.O.S. - Potosi

SUCRE

ELAPAS - Sucre

ORURO

CeLA - Oruro Fuente: Elaboración Propia, Luizaga Roberto & Ordoñez Karla 2013

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Según la tabla anterior: Figura Nº 1. 23 Bolivia, Distribución de la Empresas según “ANESAPA”

Fuente: Elaboración Propia, Luizaga Roberto & Ordoñez Karla 2013 Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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1.1. CENSO NACIONAL DE POBLACIÓN Y VIVIENDA 2012 Según el Censo de 2001 la población era de 8.274.325, al 2012 ésta creció a 10.389.903 habitantes, el crecimiento vegetativo en los 11 años fue de 2,03 por ciento, es decir poco más de 200.000 habitantes por año. Crecimiento.- Santa Cruz experimentó un crecimiento poblacional de 746.773, después está Cochabamba con 482.690, La Paz 391.669, Tarija 117.531, Oruro, 97.843, Potosí, 89.969, Chuquisaca 69. 906, Beni, 63.259 y Pando, 56.648. Figura Nº 1. 24 Resultados del censo 2012

El departamento que mayor crecimiento experimentó entre 2001 y 2012 fue Pando con 108 por ciento, Santa Cruz 37 por ciento, Cochabamba 33 por ciento, Tarija 30 por ciento, Oruro 25 por ciento, Beni y La Paz 17 por ciento, Chuquisaca y Potosí 13 por ciento. Figura Nº 1. 25 crecimiento Poblacional por Departamentos

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SECCIÓN Nº 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Después de Santa Cruz, Cochabamba es el departamento con mayor índice de crecimiento, 482.690 habitantes, La Paz 391.669, Tarija 117.531, Oruro 97.843, Potosí 89.969, Chuquisaca 69.206, Beni 63.259 y Pando 56.648. Bolivia tiene 10.389.913 habitantes. Ése es el resultado del Censo Nacional de Población y Vivienda 2012. Esto significa que hay 2.115.588 ciudadanos más que en 2001, cuando se realizó el anterior empadronamiento. Pese a tener un incremento de su población, esta progresión está por debajo de la tasa de crecimiento poblacional registrada en 2001. Figura Nº 1. 26 Porcentaje de crecimiento entre Hombres y Mujeres

Figura Nº 1. 27 Tasa de crecimiento según el Censo 2012.

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Figura Nº 1. 28 Datos demográficos del Censo 2012

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SECCIÓN Nº 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

1.2. REGULACIONES DE LA NORMA BOLIVIANA NB 688 La elaboración de regulaciones para Sistemas de Alcantarillado y Tratamiento de Aguas Residuales, queda estipulada en la Norma Boliviana NB-688, constituye uno de los instrumentos normativos más importantes para lograr los objetivos y metas planteadas en el aspecto institucional dentro del marco de las políticas del Plan Nacional de Saneamiento Básico. El uso de la Norma, tiene como objetivo fundamental regular y ordenar el diseño y consecuentemente la construcción

de

los

sistemas

de

alcantarillado,

mejorando las condiciones de vida y salud de Bolivia. Por tanto la Norma establece las condiciones a cumplir en el estudio y concepción de los sistemas de alcantarillado Sanitario y Pluvial, con el objeto de guiar a los proyectistas en todo lo referente al diseño, planificación y ejecución de los componentes de los sistemas de alcantarillado. Además el uso de la Norma conlleva a una optimización de los parámetros y demás elementos de diseño, de tal manera que constituye una minimización de costos de construcción, calidad de materiales, etc. El presente texto, se encuentra elaborada siguiendo los puntos de diseño, y métodos constructivos. Estipulada en la Norma Boliviana NB-688 (2007). 1.3. LEY DEL MEDIO AMBIENTE “LEY 1333” En el diseño de alcantarillados, se deben analizar la pre factibilidad, factibilidad y diseño final. Dentro el desarrollo de estos análisis debe incluir la ficha ambiental, el estudio de evaluación de impacto ambiental (EEIA) y la declaratoria de impacto ambiental (DIA). Estos puntos mencionados anteriormente están regidos por Ley. Estipuladas en la Ley 1333. La presente Ley tiene por objeto la protección y conservación

del

medio

ambiente

y

los recursos

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SECCIÓN Nº 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

naturales, regulando las acciones del hombre con relación a la naturaleza y promoviendo el desarrollo sostenible con la finalidad de mejorar la calidad de vida de la población. Figura Nº 1. 29 Contaminación

Las obras, proyectos y actividades que estén descargando o planeen descargar aguas residuales a los colectores del alcantarillado sanitario de los servicios de Abastecimiento de agua Potable y alcantarillado; no requieren permiso de descarga ni la presentación del informe de caracterización, en las siguientes situaciones: a) Las obras, proyectos o actividades en proceso de operación o implementación deberán incluir, en el M.A. (manifiesto ambiental) fotocopia legalizada del contrato de descarga a los colectores sanitarios suscrito con los Servicios de Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado. b) Las obras, proyectos o actividades que planeen descargar sus aguas residuales en el alcantarillado sanitario de un Servicio de Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado deberán incluir

en su EEIA, en lo que fuese aplicable, la

reglamentación de descarga vigente en la cuidad donde están ubicados. Las descargas de aguas residuales crudas o tratadas a los colectores de alcantarillado sanitario, no deben interferir en los procesos de tratamiento de la planta, ni que perjudiquen a los colectores sanitarios. Los criterios a aplicar en cuanto al límite de calidad de las descargas están detallados en el Artículo 23 del reglamento en Materia de contaminación Hídrica. Se prohíbe toda conexión cruzada, por lo que es sistemas de alcantarillado separado queda prohibida toda descarga de aguas residuales, crudas o tratadas, en forma directa o Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

indirecta a los colectores del alcantarillado pluvial, y a su vez no se permite la descarga de aguas pluviales provenientes de techos y/o patios, en forma directa o indirecta, a los colectores del alcantarillado sanitario. Una de las propuestas de ajuste normativos en la presente Ley es, Exigir el cumplimiento de la Ley del Medio Ambiente para garantizar la sustentabilidad de los procesos productivos. El Diálogo Nacional recomienda la conformación de una Comisión para sentar las bases para una Política para la Biodiversidad. Modificar la Ley 1333, Establecer responsabilidades de las ciudades, por contaminación de ríos con aguas servidas. Definir competencias regionales para la gestión ambiental, la biodiversidad y el biocomercio respetando usos y costumbres de pueblos indígenas y originarios y de comunidades campesinas, generando condiciones de acceso a materia prima por parte de productores. La Ley 1333, debe ser respetada, antes del planteamiento de la obra de Alcantarillado Sanitario y Pluvial. El estudio debe estar estipulado en el proyecto, respetando el medio ambiente y sin hacer cambios bruscos a nuestro hábitat, sin producir alteraciones. 1.4. IMPORTANCIA DEL INGENIERO SANITARIO Dentro el desarrollo de la labor del ingeniero sanitario, está el de minimizar los impactos más desfavorables sobre el ambiente y sobre los humanos, siguiendo la Ley 1333. En la práctica, la ingeniería sanitaria comprende

el diseño, construcción, operación de los sistemas de

tratamiento, abastecimiento de agua potable, la recolección, tratamiento y disposición de aguas residuales.

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SECCIÓN Nº 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Su experiencia incluye estudios, informes, diseños, revisiones, administración, operación e investigación de obras desarrolladas para proteger y promover la salud pública y mejorar el ambiente. Se ocupan también de la investigación en las ciencias pertinentes a la ingeniería y ciencias relacionadas con ella como la química, física y la microbiología, para lograr los objetivos de proteger la salud pública y el control del ambiente. También analizan otras tareas relacionadas con el ambiente como ser el control de la contaminación atmosférica, las limitaciones en la exposición a la radiación con otros factores ambientales que afectan la salud, comodidad, seguridad y bienestar del pueblo. Todos estos puntos se encuentran planteados en la Figura Nº 1.30, de la Labor del Ingeniero Sanitario. Figura Nº 1. 30 Labor del Ingeniero Sanitario

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

SECCIÓN 2

2.1

HIDRÁULICA Y REGLAMENTACION

ASPECTOS HIDRÁULICOS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

El diseño de un sistema de alcantarillado requiere el conocimiento de los principios de

hidráulica que se aplican al escurrimiento de los líquidos en conductos sin presión, cerrados o abiertos, es decir que las aguas residuales escurren dentro de las alcantarillas por gravedad. Sin embargo en algunos casos y dependiendo de algunas condiciones topográficas pueden utilizarse eventualmente sistemas a presión por tramos cortos. Los principales factores que afectan al flujo de aguas residuales son:  Pendiente del tubo.  Área de la sección transversal.  Rugosidad de la superficie interior de la conducción.  Condiciones de flujo. (parcialmente lleno, permanente).  Naturaleza, peso específico y viscosidad del líquido. La finalidad de esta sección es discutir las relaciones de estos factores, los principios fundamentales de la mecánica de fluidos aplicada a la medida de flujo y al proyecto de alcantarillas y los conceptos básicos sobre el diseño hidráulico del proyecto. Partiendo de las definiciones básicas del Alcantarillado Sanitario y Pluvial. 2.2

CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES.

De no existir las redes de recolección de las aguas residuales, se pondría en peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas y, además, se causarían importantes pérdidas materiales. Las aguas residuales pueden tener varios orígenes como:  Aguas Residuales Domesticas.  Aguas Residuales Industriales.  Aguas de Lluvia. 2.2.1

Aguas Residuales Domésticas:

El caudal de contribución doméstico (Q md) debe ser estimado para las condiciones Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

iníciales y finales de operación del sistema. El caudal de contribución doméstico, debe ser calculado en función del número de lotes (Nº de lotes) y la tasa de ocupación poblacional, (Hab/lote), o considerando el área de contribución (Ha) y la densidad poblacional (Hab/ha), además del consumo de agua per cápita, Dotación (Litros/Habitante/día) y el coeficiente de retorno (c). FIGURA Nº 2. 1 Aguas Residuales Domesticas.

2.2.2

Aguas Residuales Industriales.

Se originan de los desechos de procesos industriales o manufactureros, debido a su naturaleza, pueden contener, elementos tóxicos tales como plomo, mercurio, níquel, cobre y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado. FIGURA Nº 2. 2 Aguas Residuales Industriales.

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SECCIÓN Nº 2

2.2.3

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Aguas de Lluvia.

Proveniente de la precipitación pluvial, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, pueden contener una gran cantidad de sólidos suspendidos. En zonas de alta contaminación atmosférica, pueden contener algunos metales pesados y otros elementos químicos. FIGURA Nº 2. 3 Aguas Residuales de Lluvia

2.3

TIPOS DE SISTEMAS DE REDES.

La clasificación más completa de los sistemas de alcantarillado corresponde a la existencia de diferentes sistemas de saneamiento, por ello interesa realizar una descripción de los mismos a fin de poder establecer criterios de selección que permitan elegir el sistema más adecuado para cada supuesto. 2.3.1

Según el modo en que pueden ser transportadas.

Entre las diferentes clases de aguas residuales existen los siguientes sistemas: 1) Sistema Unitario. 2) Sistema Separativo. 3) Sistema Seudoseparativo. 4) Sistema Doblemente Separativo. 5)

Sistema Dual.

6) Sistema Combinado.

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SECCIÓN Nº 2

2.3.2

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Según la fuerzas que produzcan el movimiento de agua por la red de Alcantarillado.

Se pueden clasificar en: 1) Sistema por Gravedad. 2) Sistema por Elevación. 3) Sistemas a Presión o Circulación Forzada. 4) Sistemas de Vacío. 2.3.3

Según el Planteamiento Conceptual:

Se pueden clasificar en: 1) Sistemas Convencionales. 2) Sistemas Sostenibles. 2.3.3.1 Sistema Unitario. Este sistema transporta en sus colectores, las aguas residuales así como las pluviales, es económico, puesto que solo precisa para su construcción de una única red de canalización, sin embargo presenta los siguientes inconvenientes:  Gran variación de caudales, entre las aguas de lluvias y las negras, que se traduce en la aparición de importantes procesos de sedimentación.  Necesidad de implantar aliviaderos de crecidas, que propician vertidos a cauces naturales con un cierto grado de contaminación.  Exigencia de mayores consumos energéticos en las elevaciones y en las plantas de depuración.

El sistema unitario es cada vez menos utilizado, también por las dificultades que se generan, por la disminución del volumen de escurrimiento de aguas residuales en la época de estiaje, ocasionando olores molestos y el incremento de las condiciones sépticas, así como la contaminación de los cuerpos receptores (ríos, lagos, etc.) en los puntos de descarga y vertederos de excedencia. 2.3.3.2 Sistema Separativo. El sistema separativo, utiliza dos redes totalmente independientes de alcantarillado, con cometidos diferentes. Una de las redes, evacua reducidos, y conocidos caudales de aguas negras e industriales que no deben tener fermentaciones anaeróbicas prematuras y Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

espontáneas dentro de un alcantarillado con largos recorridos. La otra red, conduce importantes caudales de lluvias, de difícil determinación que deben ser evacuados por los trayectos más cortos hacia cauces naturales idóneos. Presenta los siguientes inconvenientes: 

Se trata de un sistema que utiliza doble red en ramales, acometidas e instalaciones en edificios, por lo tanto su implantación eleva los costos de urbanización y edificación.



Por lo expuesto, el sistema separativo tiene grandes gastos de mantenimiento (casi el doble que el sistema unitario).



La instalación del sistema separativo presenta notables dificultades (doble red).

Las ventajas que tiene el sistema son las siguientes:  Las estaciones de depuración en este sistema son más baratas, porque son más pequeñas ya que sólo depuran aguas negras.  Las alcantarillas tienen menores sedimentaciones.  Los colectores de aguas pluviales pueden tener escaso desarrollo ya que es posible una evacuación inmediata a cauces naturales.  Los vertidos de pluviales no son contaminantes.  Las inundaciones de pluviales no son tan nocivas. FIGURA Nº 2. 4 Sistema Separativo.

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2.3.3.3 Sistema Seudoseparativo. Consiste en una variante del sistema unitario, donde un sistema es exclusivo de la red de alcantarillado y recibe las aguas residuales y las aguas pluviales provenientes de los inmuebles, mientras que las pluviales provenientes de áreas de equipamiento, plazas y vías, escurren por una red de cunetas. Este sistema se utiliza, cuando se intenta implantar un sistema separativo y la edificación cuenta con un sistema unitario. FIGURA Nº 2. 5 Sistema Seudoseparativo.

2.3.3.4 Sistema Doblemente Separativo. En el sistema doblemente separativo las aguas residuales urbanas y las industriales discurren por conducciones independientes, sin mezclarse. Este sistema se adopta cuando las aguas residuales industriales manifiestan una alta toxicidad o peligrosidad, o en aquellos supuestos en los que, sin ser problemáticas, no hayan sido sometidas a un previo tratamiento de depuración. FIGURA Nº 2. 6 Sistema Doblemente Separativo.

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2.3.3.5 Sistema Dual. Se denomina sistemas duales a aquellos en los que se diseña y dimensiona la calzada para el transporte de parte de las aguas pluviales, estableciéndose una dualidad de transporte por la superficie y subterráneo. Se utilizan en aquellas zonas donde la intensidad de las lluvias en corto espacio de tiempo, provocaría un sobrecosto de la instalación por un aumento en las secciones de la red. FIGURA Nº 2. 7 Sistema Dual

2.3.3.6 Sistema Combinado. También podemos considerar sistemas mixtos en los que se utilicen combinaciones de los sistemas antes descritos. O los sistemas compuestos, que es una variante de los sistemas separativos, en los que por dispositivos adecuados, se recogen las primeras aguas pluviales fuertemente contaminadas conjuntamente con las aguas residuales para su posterior depuración. FIGURA Nº 2. 8 Sistema Combinado

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2.3.3.7 Sistema por Gravedad. En los sistemas de evacuación por gravedad el agua circula debido a la pendiente que tiene el colector. Estos sistemas pueden tener distintos trazados: FIGURA Nº 2. 9 Trazados de los sistemas de evacuación por gravedad

a) Canalización transversal a ríos de gran caudal. b) Canalización transversal con emisario c) Canalización longitudinal o por zonas. d) Canalización en abanico e) Canalización radial.

2.3.3.8 Sistema por Elevación. Se utilizan sistemas de evacuación por elevación cuando debido a razones topográficas (zonas llanas, costas, etc.), o por tener que salvar un obstáculo sin poder construir un sifón hay que efectuar una elevación mecánica de las aguas. Generalmente suele haber sistemas mixtos en los que además de elevación interviene la gravedad como los de la figura.

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FIGURA Nº 2. 10 Sistema Por Elevación

2.3.3.9 Sistema de Vacío. En los sistemas de evacuación a vacío el agua llega por gravedad hasta un eyector de vacío en el que se produce una depresión. Al producirse la aspiración el agua y gases de la tubería son arrastrados produciéndose una ola o pistón hidráulico que lo arrastra todo delante de sí. FIGURA Nº 2. 11 Sistema e Vacío

2.3.3.10

Sistemas a Presión.

En los sistemas de evacuación a presión, el agua circula debido a introducción de una presión teniendo un tramo con la tubería en carga. El problema de estas instalaciones será la fuerte presión que tiene que soportar el sistema (uniones, pozos, etc.) Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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FIGURA Nº 2. 12 Sistema A Presión o Circulación Forzada

2.3.3.11

Sistemas Convencionales.

Todos los ya reseñados que se basan en el transporte de residuos a largas distancias dentro de redes de alcantarillado de desarrollo territorial. 2.3.3.12

Sistemas Sostenibles.

Con los sistemas de saneamiento sostenibles se organizan para verificar la premisa de que el mejor residuo es el que no se produce. Los sistemas convencionales de alcantarillado dotados de Estaciones de Depuración de Aguas Residuales territoriales, no deben considerarse como la única solución cuando se resuelven los problemas de saneamiento en asentamientos urbanos. Cuando se emplean sistemas de saneamiento sostenibles, se hace una distinción entre: 

Aguas negras con un alto contenido de residuos biológicos.



Aguas grises, procedentes de lavadoras, duchas, lavabos, lavaderos, etc.



Aguas pluviales producidas por escorrentías.

La evacuación de las aguas negras, por ejemplo, se puede realizar utilizando sanitarios al vacío. Dichas aguas negras se pueden mezclar después con la fracción orgánica de los residuos sólidos domésticos para obtener biogás y compost fermentado y estable que pueda ser utilizado en las labores agrícolas. También existen sanitarios que permiten separar la fracción líquida y sólida de los residuos biológicos, con lo cual es posible un posterior tratamiento por separado de dichos residuos. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 2

2.3.4

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Criterios para la elección de los sistemas de alcantarillado.

Con los sistemas de saneamiento sostenibles se organizan para verificar la premisa de que el mejor residuo es el que no se produce. Los sistemas convencionales de alcantarillado dotados de Estaciones de Depuración de Aguas Residuales territoriales, no deben considerarse como la única solución cuando se resuelven los problemas de saneamiento en asentamientos urbanos. Cuando se emplean sistemas de saneamiento sostenibles, se hace una distinción entre: 

Aguas negras con un alto contenido de residuos biológicos.



Aguas grises, procedentes de lavadoras, duchas, lavabos, lavaderos, etc.



Aguas pluviales producidas por escorrentías.

La evacuación de las aguas negras, por ejemplo, se puede realizar utilizando sanitarios al vacío. Dichas aguas negras se pueden mezclar después con la fracción orgánica de los residuos sólidos domésticos para obtener biogás y compost fermentado y estable que pueda ser utilizado en las labores agrícolas. También existen sanitarios que permiten separar la fracción líquida y sólida de los residuos biológicos, con lo cual es posible un posterior tratamiento por separado de dichos residuos. 2.3.5

Trazado de las Redes.

En el trazado de las redes hay que tener en cuenta orografía del terreno y la morfología urbana. Cuando tenemos en cuenta la orografía del terreno, hay que considerar que, las redes de alcantarillado por su propia función se ponderan en tramos donde las aguas circulan con diferentes caudales. Se pueden distinguir los siguientes esquemas orográficos: a) En Meseta. b) En Ladera. c) En Loma. d) En Vaguada Alargada o Valle en U. e) En Colina. f) En Valle de Circo.

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a) EN MESETA: FIGURA Nº 2. 13 Trazado de la red “meseta”

b) EN LADERA: FIGURA Nº 2. 14 Trazado de la red “ladera”

c) EN LOMA: FIGURA Nº 2. 15 Trazado de la red “loma”

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d) EN VAGUADA ALARGADA O VALLE EN “U” FIGURA Nº 2. 16 Trazado de la red “valle en u”

e) EN COLINA FIGURA Nº 2. 17 Trazado de la red “colina”

d) EN VALLE DE CIRCO FIGURA Nº 2. 18 Trazado de la red “valle de circo”

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SECCIÓN Nº 2

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A cada esquema orográfico, le corresponde una determinada geometrización de la red de saneamiento. Cuando esta geometrización no coincide con la red, la instalación de la red se encarece. No existe una regla general para la disposición de la red del alcantarillado, ya que esta se debe ajustar a las condiciones físicas de cada población. A continuación se presentan algunos esquemas que pueden ser utilizados como guías. 2.3.6

Sistema Perpendicular sin Interceptor.

Es un sistema que puede ser utilizado para alcantarillado pluvial, ya que sus aguas pueden ser vertidas a una corriente superficial en cercanías de la población sin que haya riesgo para la salud humana ni deterioro de la calidad del cuerpo receptor. FIGURA Nº 2. 19 Sistema Perpendicular Sin Interceptor

2.3.7 Sistema Perpendicular con Interceptor. Este sistema es utilizado para alcantarillados sanitarios. El interceptor recoge el caudal de aguas residuales de la red y lo transporta a una planta de tratamiento de aguas residuales o vierte el caudal a la corriente superficial aguas abajo de la población para evitar riesgos contra la salud humana.

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SECCIÓN Nº 2

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FIGURA Nº 2. 20 Sistema Perpendicular Con Interceptor

2.3.8 Sistema Perpendicular con Interceptor y Aliviadero. Es adecuado para alcantarillados combinados, ya que el aliviadero permitirá reducir la carga hidráulica pico, producida en el caso de una precipitación, que llegaría a la planta de tratamiento de aguas residuales. El caudal excedente de la precipitación es vertido por medio del aliviadero a la corriente superficial en cercanía de la población sin riesgo para la salud humana, debido a la dilución del caudal de aguas residuales (el caudal de aguas residuales en un alcantarillado combinado es del orden del 3% del caudal total). FIGURA Nº 2. 21 Sistema Perpendicular Con Interceptor Y Aliviadero

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SECCIÓN Nº 2

2.3.9

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Sistema en Abanico.

Si se presentan condiciones topográficas especiales, puede adoptarse el esquema de abanico con interceptor o con aliviaderos, según sea el tipo de alcantarillado. FIGURA Nº 2. 22 Sistema En Abanico

2.3.10 Sistema en Bayoneta. Este sistema puede emplearse para alcantarillados sanitarios en donde existan terrenos muy planos y velocidades muy bajas. FIGURA Nº 2. 23 Sistema En Bayoneta

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SECCIÓN Nº 2

2.4

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ASPECTOS HIDRÁULICOS DE LOS ALCANTARILLADOS.

Antes de describir los fundamentos del flujo en tuberías se efectuara un glosario para su mejor conceptualización. a) Flujo a superficie libre y flujo a presión. El flujo de un líquido en una tubería puede ser con superficie libre o bajo carga, lo que depende de si la conducción fluye llena o no. Para un flujo con superficie libre en tubería deberá existir una superficie de líquido sometida a presión atmosférica. La fig. 2.24presenta esquemáticamente una comparación del flujo en un canal y en un conducto. b) Línea Piezometrica. La línea piezometrica, mostrada en la fig. 2.24 es la línea que conecta los puntos a los que el líquido puede subir en distintos lugares a lo largo de la tubería o conducción, si se insertasen tubos piezómetros. En el caso de agua que fluye por un canal, contrariamente a lo que ocurre con el flujo en una conducción bajo carga, la línea piezometrica corresponde con el perfil de la superficie de agua, solo en caso de flujo uniforme. FIGURA Nº 2. 24: Comparación del flujo en tubería y en canal

c) Línea de energía. La energía total del flujo en cualquier sección respecto a una referencia dada es la suma de la altura de elevación Z, la altura de carga correspondiente y la altura de presión dinámica V2/2g. la evolución de la energía de sección en sección se presenta generalmente por una línea llamada línea de energía o gradiente de energía. El termino hL representa la perdida de carga entre las secciones 1 y 2. d) Energía Específica. La energía especifica E, a veces llamada altura de carga específica, es la suma de la altura piezometrica y la altura de presión dinámica V2/2g medida con respecto al fondo del canal. El concepto de energía especifica es especialmente útil en el análisis de flujo en canales.

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SECCIÓN Nº 2

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La relación entre energía específica y la altura para un caudal constante se ilustra en la figura 2.25a que generalmente se conoce como diagrama de energía especifica. La relación entre la altura y descarga para energía especifica constante se llama curva q o curva de koch y se muestra en la figura 2.25b

FIGURA Nº 2. 25: a) Diagrama de la energía especifica. b) curva q o de koch

e) Flujo permanente. Dicho flujo tiene lugar cuando la descarga o caudal en cualquier sección transversal es constante

f) Flujo Uniforme y No Uniforme. Existe flujo uniforme cuando la profundidad, área de la sección transversal y otros elementos del flujo son constantes de sección a sección. Existe flujo no uniforme cuando la pendiente, área de la sección transversal y velocidad, cambian de una sección a otra. Un ejemplo de flujo no uniforme permanente es el que atraviesa un tubo Venturi para medidas de caudal.

g) Flujo Variado. El flujo de un canal se considera variado si la altura de agua cambia a lo largo del canal. En general, el flujo puede ser gradualmente variado (RVT), como muestra la fig. 2.26. El flujo rápidamente variado tiene lugar cuando la profundidad cambia bruscamente.

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

FIGURA Nº 2. 26: Esquema de definición del flujo variado

2.4.1 Ecuaciones de Flujo. Con la finalidad de salvar las dificultades que existen en la aplicación del principio de energía a la solución de los problemas de flujo de tuberías se han propuesto una serie de fórmulas. Algunas tienen una base racional; sin embargo, la mayoría de ellas son generalmente empíricas. Se aplican al flujo uniforme permanente y sólo toman en cuenta las pérdidas por rozamiento. Para lograr la relación de la velocidad con la pendiente y el radio hidráulico, mediante trabajos experimentales en el año 1775, el investigador CHEZY propuso la siguiente expresión: (2.1) Dónde: V = Velocidad media en (m/s). R h = Radio hidráulico en (m). S = Pendiente en (m/m). C = Coeficiente de Chezy. Varios investigadores lograron determinar el valor del coeficiente “C”, que depende del radio hidráulico y la pendiente y principalmente de las características, naturaleza y estado de las paredes de la alcantarilla. Entre los valores más destacados para el coeficiente de rugosidad tenemos: Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 2

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SEGÚN MANNING: (2.2) SEGÚN KUTTER: (2.3) SEGÚN BAZIN: (2.4) Los coeficientes promedios m, n, γ, (de las anteriores formulas), para diversos materiales de conducción se presentan en la siguiente tabla. TABLA Nº 2. 1 Coeficientes de Rugosidad

MANNING

MATERIAL

KUTTER

BAZIN

(n)

(m)

(y)

Tubos de Concreto Simple

0,013

0,3

0,22

Tubos de Arcilla Vitrificada

0,013

0,3

0,2

Tubos de Asbesto Cemento

0,013

0,1

0,16

Tubos de Hierro Fundido

0,012

0,2

0,14

Tubos de PVC

0,009

-

Canales de Mampostería de Ladrillo

0,015

0,5

0,3

Canales de Mampostería de Piedra Cortada

0,017

0,7

0,69

Canales de Tierra

0,025

1,5

0,69

-

Para los cálculos hidráulicos de tuberías existe gran diversidad de fórmulas, por la norma Boliviana, NB-688, se aplicarán las fórmulas de Manning y Darcy-Weisbach. 2.4.2

Fórmula de DARCY – WEISBACH.

Una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de Darcy-Weisbach sin embargo por su complejidad en el cálculo del coeficiente "f", de fricción ha caído en desuso. Algunas dependencias del gobierno la han retomado actualmente por lo que se anexa: Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

La fórmula original de tuberías a presión es: (2.5) Dónde: H = Pérdidas de energía (m). f = Coeficiente de fricción (adimensional). L = Longitud del tubo (m). v = Velocidad media (m/s). g = Aceleración de la gravedad (m/s²). D = Diámetro interno del tubo (m). Para el cálculo de f existen diferentes formas de aplicación, regidas por las fórmulas de Poiseville y de Colebrook-White: 2.4.3

Fórmula de Manning.

Por lo general la fórmula de Nanning se ha usado para canales, en tuberías la fórmula se usa para canal circular parcial y totalmente lleno. Uno de los inconvenientes de esta fórmula es que solo toma en cuenta un coeficiente de rugosidad obtenido empíricamente y no toma en cuenta la variación de viscosidad por temperatura. Las variaciones del coeficiente por velocidad, si las toma en cuenta, aunque el valor se considera para efectos de cálculo constante, la fórmula aplicada a tubos es:

(2.6) (2.7) En donde: V = Velocidad del flujo (m/s). A = Área del tubo (m²). n = Coeficiente de rugosidad (adimensional). Pm = Perímetro mojado (m). S = Pendiente del tubo (m/m). Rh = Radio hidráulico (m). Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

La ecuación de Manning es la más recomendable por su sencillez y los resultados satisfactorios, que da su aplicación en alcantarillas, colectores, canales de dimensiones grandes y pequeñas. La grafica siguiente indica los elementos hidráulicos en un tubo parcial y totalmente lleno. FIGURA Nº 2. 27 Radio hidráulico, perímetro mojado, diámetro de tubo totalmente lleno y parcialmente lleno.

A partir de la ecuación de continuidad (1.3), se obtiene: (2.8) Dónde: Q = Caudal en (m³/s). n = Coeficiente de rugosidad (adimensional). S = Pendiente del tubo (m/m). Rh = Radio hidráulico (m). Para tubo completamente lleno el área, el perímetro y el radio hidráulico quedan definidos de la siguiente manera: (2.9) (2.10) (2.11)

Dónde: D = Diámetro interno de la tubería (m).

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SECCIÓN Nº 2

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La fórmula de Manning, para tubo completamente lleno, es la siguiente:

(2.12)

(2.13) En el diseño de conductos circulares, se utilizan tablas, nomogramas, programas de computadora, utilizando las ecuaciones (3.30) y (3.31), los mismos están basados en la fórmula de Manning y relacionan la pendiente, diámetro, caudal y velocidad. Las tablas que se encuentran más adelante, son calculados para coeficientes de rugosidad de 0.013 (tuberías de concreto) y 0.009 (tuberías de PVC). 2.4.4

Tubería o Tubo Parcialmente Lleno.

En los sistemas sanitarios y pluviales, las alcantarillas circulares se proyectan para funcionar a tubo parcialmente lleno. En la aplicación común de diseño, con un caudal conocido, y seleccionados el diámetro y la pendiente se debe determinar las relaciones hidráulicas reales (velocidad y profundidad de escurrimiento) con la finalidad de controlar el régimen de la transición (pozos de visita) y asegurar velocidades de arrastre adecuadas. Cuando es tubo parcialmente lleno, la fórmula es un poco más compleja. Para tubo lleno por arriba de la mitad (d/D>0.5) las fórmulas del área, perímetro mojado y radio hidráulico son: (214) (2.15) (2.15) Dónde: º = Angulo formado desde la superficie del agua hasta el centro del tubo. (Grados)

(Rad)

(2.16)

Dónde: K = d/D

para

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K > 0.5

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SECCIÓN Nº 2

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Para tubos por abajo de la mitad del diámetro (K < 0.5), las formulas del área, perímetro mojado y radio hidráulico son: (2.17)

(2.18) (2.19) Dónde: º = Angulo formado desde la superficie del agua hasta el centro del tubo (Grados)

(Rad)

(2.20)

Dónde: K = d/D

para

K ≤ 0.5

Durante el diseño del sistema de alcantarillado, normalmente se conoce la relación entre el caudal de diseño y el caudal a tubo lleno (q/Q) y se desea hallar la relación entre el diámetro real y el diámetro a tubo lleno (d/D), radio hidráulico real y radio hidráulico a tubo lleno (rh/RH) y la velocidad real y la velocidad a tubo lleno (v/V). La solución a este problema no es directa, pero se puede obtener en forma sencilla, tomando las formulas anteriores y remplazando en la fórmula de Manning a tubo lleno.

(2.21) (2.22) (2.23) (2.24)

Con las formulas anteriores (2.21), (2.22), (2.23) y (2.24), se implementa la tabla y la gráfica siguiente, para el cálculo más sencillo a tubo lleno.

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Dónde: q = Caudal a tubo parcialmente lleno (l/s). Q = Caudal a tubo lleno (l/s). d = Diámetro a tubo parcialmente lleno (mm). D = Diámetro a tubo lleno (mm). rh = Radio hidráulico a tubo parcialmente lleno (m). RH = Radio hidráulico a tubo lleno (m). v= Velocidad a tubo parcialmente lleno (m/s). V= Velocidad a tubo lleno (m/s). 2.4.5 Criterio de la Pendiente para el cálculo. 2.4.5.1 Pendiente Mínima. La pendiente de cada tramo de la red no debe ser inferior a la mínima admisible calculada de acuerdo con la pendiente admisible, y ni superior a la máxima calculada según el criterio de la tensión tractiva. La pendiente del colector debe ser calculada con el criterio de la tensión tractiva, según las siguientes ecuaciones: 2.4.5.1.1.1 PENDIENTE PARA TUBERÍAS CON SECCIÓN LLENA: (2.25) Dónde: (2.26) 2.4.5.1.1.2 PENDIENTE PARA TUBERÍAS CON SECCIÓN PARCIALMENTE LLENA: (2.27) Dónde: (2.28)

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SECCIÓN Nº 2

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(2.29)

Dónde: h=0.75*D

(2.30)

Dónde: Smin = Pendiente mínima del tramo de tubería [m/m] τmin = Tensión tractiva mínima [Pas] γH2O = Densidad del agua, = 1 000 [kg/m3] g = Aceleración de la gravedad, = 9,8 [m/s2] RH =Radio Hidráulico [m] D = Diámetro del conducto [m] ϕº Ángulo, [en grado sexagesimal]

La pendiente mínima debe ser determinada para garantizar la condición de auto limpieza de la tubería, para la etapa inicial del proyecto, de acuerdo a la siguiente relación de caudales: (2.31) Dónde: q = Caudal de aporte medio diario en la etapa inicial de proyecto (sección parcialmente llena) Q = Capacidad de la tubería para conducir el caudal de diseño futuro (sección llena) Otras relaciones de caudal deben ser justificadas con información correspondiente a caudales de aporte presente y sus proyecciones. Se recomienda utilizar:

(2.32)

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49

SECCIÓN Nº 2

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2.4.5.2 Pendiente Mínima Admisible. La pendiente mínima admisible se debe determinar para las condiciones de flujo establecidas en el punto anterior, tomando un valor para la relación de caudales (inicial/futuro). Utilizando las propiedades geométricas de la sección circular, se obtiene: (2.33) a) Relación de Caudal: De las propiedades hidráulicas de la sección circular, si se tiene

se obtiene:

b) Relación de Caudales: (2.34) Entonces se tiene:

c) Angulo Central ϕº (en Grados Sexagesimales): (2.35) Entonces se tiene: Dónde: h=0.75*D d) Radio Hidráulico del Conducto Parcialmente lleno: (2.36)

Entonces se tiene: e) Pendiente Mínima: (2.37) Entonces se tiene:

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SECCIÓN Nº 2

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Para la relación de caudales de “0.10” y “0.15”:  Sus ángulos θ.

 El Radio Hidráulico.

 La relación de Tirantes.

 Y la Pendiente Mínima.

Y tomando en cuenta: τmin = 1 [Pas] γH2O = 1000 [kg/m3] g = 9,8 [m/s2] n = 0.013 [Adimensional Se deben obtener las pendientes mínimas admisibles para diferentes diámetros y los valores de velocidad y caudal a sección llena (véanse las tablas 2.2 y 2.3). TABLA Nº 2. 2: Pendiente Mínima Admisible.

Diámetro (D) [plg] [m] 4 0.10 6 0.15 8 0.20 10 0.25 12 0.30 14 0.35 16 0.40 18 0.45 20 0.50 22 0.55 24 0.60 26 0.65 28 0.70 30 0.75 32 0.80 34 0.85 36 0.90 38 0.95 40 1.00

Pendiente (S) [o/oo] 7.98 5.32 3.99 3.19 2.66 2.28 1.99 1.77 1.60 1.45 1.33 1.23 1.14 1.06 1.00 0.94 0.89 0.84 0.80

Sección llena Velocidad Caudal [m/s] 0.59 0.63 0.66 0.68 0.71 0.72 0.74 0.75 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.85 0.86

TABLA Nº 2. 3: Pendiente Mínima Admisible.

Diámetro (D) [l/s] [plg] [m] 4.61 4 0.10 11.11 6 0.15 20.71 8 0.20 33.59 10 0.25 49.86 12 0.30 69.63 14 0.35 93.00 16 0.40 120.03 18 0.45 150.81 20 0.50 185.41 22 0.55 223.87 24 0.60 266.27 26 0.65 312.65 28 0.70 363.06 30 0.75 417.54 32 0.80 476.15 34 0.85 538.93 36 0.90 605.91 38 0.95 677.13 40 1.00 Fuente: NB688 Página 57.

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Pendiente (S) [o/oo] 6.68 4.46 3.34 2.67 2.23 1.91 1.67 1.49 1.34 1.22 1.11 1.03 0.95 0.89 0.84 0.79 0.74 0.70 0.67

Sección llena Velocidad Caudal [m/s] 0.54 0.58 0.60 0.63 0.65 0.66 0.68 0.69 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.78 0.79

[l/s] 4.22 10.17 18.96 30.75 45.65 63.75 85.13 109.88 138.06 169.73 204.94 243.75 286.21 332.36 382.42 435.89 493.36 554.67 619.87

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

De acuerdo con las características topográficas de la zona de proyecto, los colectores deben ser dimensionados con la pendiente natural del terreno. Sin embargo, las pendientes no deben ser inferiores a la minina admisible para permitir la condición de auto limpieza desde el inicio de funcionamiento del sistema, cuando se presentan caudales de aporte bajos y condiciones de flujo críticas. 2.4.5.3 Pendiente Máxima Admisible. La máxima pendiente debe ser considerada para una velocidad final en la tubería de 5,0 m/s. 2.4.5.4 Resumen de la Pendiente Mínima y Máxima Admisible. La pendiente Mínima y Máxima debe ser considerada para una velocidad máxima en la tubería de 0.3 y 5,0 [m/s] respectivamente.

Las pendientes máximas serán las que provoquen las velocidades máximas no erosivas. Las pendientes mínimas serán aquellas que permitan obtener velocidades mínimas de arrastre de las partículas y sólidos en suspensión.

FIGURA Nº 2. 28 Pendiente

2.4.6

Relaciones geométricas de la Sección Circular Parcialmente Llena.

Los cálculos de las figuras de los sectores y segmentos circulares y relaciones trigonométricas, deben ser obtenidos según la figura 2.29.

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SECCIÓN Nº 2

FIGURA Nº 2. 29 Relaciones

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geométricas de la Sección Circular Parcialmente Llena

Dónde: D = Diámetro, en [m] [mm] [plg]. d = Tirante de agua, en [m] [%].

a) Sección Llena Las relaciones geométricas para la sección circular son:  Área: (2.38)

 Perímetro. (2.39)

 Radio hidráulico: (2.40)

 Velocidad: (2.41)  Caudal: (2.42)

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SECCIÓN Nº 2

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b) Sección Parcialmente Llena  Ángulo central ϕº (en grado sexagesimal): (2.43)

 Radio hidráulico: (2.44)

 Velocidad: (2.45)  Caudal: (2.46)

c) Relaciones de Tirantes, Velocidad y Caudales.  Relación de tirantes:

(2.47)  Relación de velocidades:

(2.48)  Relación de caudales:

(2.4)

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

TABLA Nº 2. 4 Propiedades Hidráulicas de la Sección Circular Tubo Parcial y Totalmente Lleno

q/Q

v/V

d/D

rh/RH

q/Q

v/V

d/D

rh/RH

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.08 0.06 0.07 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49

0.000 0.326 0.398 0.448 0.488 0.522 0.599 0.551 0.576 0.620 0.641 0.658 0.675 0.690 0.705 0.720 0.733 0.746 0.757 0.770 0.781 0.792 0.802 0.813 0.822 0.831 0.840 0.849 0.858 0.866 0.874 0.882 0.890 0.897 0.904 0.911 0.918 0.925 0.932 0.938 0.944 0.950 0.956 0.962 0.968 0.974 0.979 0.985 0.990 0.995

0.000 0.072 0.099 0.119 0.137 0.152 0.191 0.167 0.179 0.203 0.215 0.224 0.234 0.244 0.253 0.262 0.271 0.279 0.287 0.295 0.303 0.311 0.319 0.326 0.334 0.341 0.348 0.355 0.362 0.369 0.376 0.382 0.389 0.395 0.402 0.408 0.415 0.421 0.428 0.434 0.440 0.446 0.452 0.458 0.464 0.470 0.476 0.482 0.488 0.494

0.000 0.186 0.251 0.300 0.341 0.377 0.464 0.409 0.437 0.488 0.513 0.533 0.555 0.573 0.592 0.611 0.627 0.644 0.659 0.675 0.690 0.704 0.718 0.732 0.745 0.758 0.770 0.783 0.794 0.806 0.817 0.828 0.839 0.850 0.860 0.870 0.880 0.890 0.900 0.908 0.918 0.927 0.935 0.943 0.952 0.961 0.969 0.977 0.985 0.992

0.50 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99

1.000 1.005 1.010 1.015 1.019 1.024 1.028 1.033 1.037 1.041 1.045 1.049 1.053 1.057 1.061 1.065 1.068 1.072 1.075 1.079 1.082 1.085 1.088 1.092 1.095 1.097 1.100 1.103 1.106 1.108 1.111 1.113 1.116 1.118 1.120 1.123 1.125 1.126 1.128 1.130 1.132 1.133 1.135 1.136 1.137 1.138 1.139 1.139 1.140 1.140

0.500 0.506 0.512 0.518 0.523 0.529 0.535 0.541 0.547 0.552 0.558 0.564 0.570 0.576 0.581 0.587 0.593 0.599 0.605 0.611 0.616 0.622 0.628 0.634 0.640 0.646 0.652 0.658 0.664 0.670 0.677 0.683 0.689 0.695 0.702 0.708 0.715 0.721 0.728 0.735 0.742 0.749 0.756 0.763 0.771 0.778 0.786 0.794 0.802 0.811

1.000 1.007 1.015 1.022 1.029 1.036 1.043 1.049 1.056 1.062 1.068 1.075 1.081 1.087 1.093 1.098 1.104 1.110 1.115 1.120 1.125 1.131 1.135 1.140 1.145 1.150 1.154 1.159 1.163 1.167 1.171 1.175 1.179 1.182 1.186 1.189 1.193 1.196 1.199 1.201 1.204 1.206 1.209 1.211 1.212 1.214 1.215 1.216 1.217 1.217

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SECCIÓN Nº 2

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FIGURA Nº 2. 30 Propiedades Hidráulicas de la Sección Circular Tubo Parcial y Totalmente Lleno

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SECCIÓN Nº 2

2.5

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EJERCICIOS RESUELTOS.

Ejemplo 1.- Calcular el caudal y la pendiente de una tubería de concreto de 250 mm de diámetro, donde el agua residual fluye a una velocidad de 0.60 m/s. Solución: El caudal Q puede ser calculada mediante la ecuación de continuidad: Q = [A]*V

De la ecuación 2.13, que corresponde al caudal a tubo lleno para sección circular, se despeja la pendiente S:

Despejamos la Pendiente, entonces tendremos:

Como se puede observar, cuando la tubería fluye a una velocidad de 0.6 m/s, la pendiente que resulta para estas condiciones corresponde a la mínima establecida para este diámetro.

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Ejemplo 2.- Para diseñar una alcantarilla pluvial que recibirá 290 [l/s], funcionando a sección llena, en una pendiente de 0.02 [m/m], se cuentan con tuberías de concreto con los siguientes diámetros disponibles: 300 [mm], 400 [mm]. Calcular también la velocidad a la que fluye el agua. Solución: Para encontrar el diámetro adecuado, se calculara el caudal que puede transportar cada tubería (Con la ecuación 2.13) y se elegirá el que se aproxime.

Para 300 [mm]:

Para 350 [mm]:

Para 400 [mm]:

Como el caudal calculado para la tubería de 400 mm no varía con mucho, entonces se adopta este diámetro. La velocidad se obtiene con la ecuación 2.12:

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Ejemplo 3.- Calcular la altura de escurrimiento “d” y la velocidad real en una alcantarilla con un diámetro de 300 [mm] situada sobre una pendiente de 0.005 [m/m], con un valor de “n” de 0.015, cuando la descarga es de 8.5 [l/s]. Solución: Con la ecuación de Manning se calcula la velocidad y el caudal a tubo lleno (ecuación 2.12 y ecuación 2.13, respectivamente):

Entonces remplazando valores tendremos:

Se calcula la relación:

Con este valor de la Tabla 2.4 de Propiedades Hidráulicas, se obtienen los siguientes valores: d = (0.253)*(30) [cm] = 7.6 [cm]

v = (0.705)*(0.84) [m/s] = 0.592 [m/s]

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Ejemplo 4.- Una alcantarilla circular de 1.50 [m] de diámetro se encuentra sobre una pendiente de 0.0025, si n = 0.013: Hallar: a) “Q” y “V” cuando la sección está llena. b) “Q” y “V” cuando la profundidad de la corriente de agua residual es de 0.38 [m]. c) “Q” y “V” cuando la profundad de la corriente de agua residual es de 0.38 [m]. d) “Q” y profundidad de la corriente cuando q = 1.4 [m3/s]. Solución: a) Con la ecuación de Manning:

b) Se calcula la relación:

De la Tabla 2.4 de Propiedades Hidráulicas, se obtienen las siguientes relaciones: q = (0.14)*(3.53) [cm] = 0.494 [m3/s]

v = (0.705)*(2) [m/s] = 1.41 [m/s]

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60

SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

c) Como la relación : q = (0.6)*(3.53) [m3/s] = 2.12 [m3/s]

v = (1.045)*(2) [m/s] = 2.1 [m/s]

d) La relación :

Entonces se obtiene: q = (0.440)*(1.50) [m] = 0.66 [m]

v = (0.944)*(2) [m/s] = 1.88 [m/s]

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Ejemplo 5. - El caudal a tubo lleno que fluye por una alcantarilla de concreto de diámetro de 200 [mm], es de 34 [l/s] con una pendiente de 0.01 [m/m]. Determinar: a) El tirante y la velocidad si funciona con un caudal de 17 [l/s]. b) La velocidad de flujo cuando el colector tenga un tirante de 14.7 [cm]. c) El caudal que llevara el colector para un tirante de 12.1 [cm]. Solución: Se calcula la velocidad a tubo lleno:

a) Calculo de la relación:

Con este valor nos vamos ala Tabla 2.4 de Propiedades Hidráulicas, se obtiene los siguientes valores: d = (0.50)*(20) [cm] = 10 [cm] v = (1)*(1.04) [m/s] = 1.04 [m/s] b) Se calcula la relación:

De la Tabla 2.4 de Propiedades Hidráulicas, se obtienen la relación: v = (1.130)*(1.04) [m/s] = 1.175 [m/s] c) Se calcula la relación:

De la Tabla 2.4 de Propiedades Hidráulicas, se obtienen la relación: q = (0.68)*(34) [l/s] = 23.12 [l/s]

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HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Ejemplo 6.Calcular las relaciones geométricas del siguiente tramo:

Solución: Tomamos ф=250 mm con su respectiva pendiente s = 0.12% y su velocidad v = 0.61 de la tabla. Posteriormente determinamos el valor de Q=29.79 (L/s).

Nos trasladamos a la Tabla 2.4 de propiedades hidráulicas de sección circular con el valor calculado de

0.87 y de terminamos los valores de tirante, radio hidráulico y velocidad: d = 0.721*D = 0.721*(250mm)= 180 (mm) rh = 1.196* =1.196*(

=74.75 (mm)

v= 1.126*V =1.126*(0.61)= 0.68 (m/s) Por tanto se tiene que:

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Dónde:

Ejemplo 7.-

Solución:

Si asumimos

d = 0.742*D = 0.742*(200mm)= 148.4 (mm) rh = 1.204* =1.204*(

=60.2 (mm)

v= 1.132*V =1.132*(0.61)= 0.68 (m/s)

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Ejemplo 8.-

Solución:

Si asumimos

d = 0.564*D = 0.564*(200mm)= 112.8 (mm) rh = 1.075* =1.075*(

=53.75 (mm)

v= 1.049*V =1.049*(0.61)= 0.64 (m/s)

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Ejemplo 9.-

Solución:

Si asumimos

d = 0.558*D = 0.558*(250mm)= 139.5 (mm) rh = 1.069* =1.069*(

=68.81 (mm)

v= 1.045*V =1.045*(0.61)= 0.64 (m/s)

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HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Ejemplo 10.-

Solución:

Si asumimos

d = 0.721*D = 0.721*(250mm)= 180.25 (mm) rh = 1.196* =1.196*(

=74.75 (mm)

v= 1.126*V =1.126*(0.61)= 0.69 (m/s)

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

Ejemplo 11.-

Solución: Asumimos:

[m]

Entonces se tiene que:

Si asumimos

d = 0.728*D = 0.728*(250mm)= 182 (mm) rh = 1.199* =1.199*(

=74.94 (mm)

v= 1.128*V =1.128*(0.61)= 0.69 (m/s)

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68

SECCIÓN Nº 2

2.6

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

EJERCICIOS PROPUESTOS.

Ejercicio # 1.- Calcular la velocidad para una tubería que fluye a sección llena sobre una pendiente de 0.8 %. La tubería es de asbesto cemento y tiene un diámetro de 300 [mm]. Respuesta.- 1.22 [m/s]

Ejercicio # 2.- Un caudal de 160 [l/s] será transportado por una tubería funcionando a sección llena, en una pendiente de 0.007 [m/m]. Calcular el diámetro y la velocidad del conducto de hierro fundido. Respuesta.- ϕ =375 [mm]; V = 1.45 [m/s]

Ejercicio # 3.- Determinar la velocidad real y la altura de escurrimiento d, en una alcantarilla con una pendiente de 0.008 [m/m] y un diámetro de 200 [mm], cuando la descarga es de 10 [l/s] y con un valor de n de 0.012. Respuesta.- 77 [mm]

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69

SECCIÓN Nº 2

2.7

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSIÓN TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES. VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tens i on tra cti va pa ra q/Q = 0.15 ==> **Vel oci da d pa ra s ecci on l l ena : *** Ca uda l pa ra d= 0.75D ==> . ****Vel oci da d Cri ti ca :

= 6

∗

.

= ⁄ = 0 .91

=

⁄4

∗

= ⁄ ∗ ( ⁄ 4) ^ 2 ⁄ 3 ∗ ^0.5 s i VII >Vc ==>Ca uda l pa ra d=0.5D ==> q0.5D

Diametros Comerciales

4'' = 100 mm

6'' = 150 mm

V elocidad Critica

Vc= 2,97 m /s****

Vc= 3,64 m /s****

Pendiente (m/m)

T0.15 V II q0.75D T0.15 V II q0.75D T0.15 V II q0.75D T0.15 V II q0.75D T0.15 V II q0.75D (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) * ** *** * ** *** * ** *** * ** *** * ** ***

8'' = 200 mm

10'' = 250 mm

12'' = 300 mm

Vc= 4,20 m /s****

Vc= 4,70 m /s****

Vc= 5,15 m /s****

0.0014

0.63 0.51

32.93

0.0015 0.0016

0.60 0.48

21.65

0.67 0.53 0.72 0.55

34.08 35.20

0.0017 0.0018

0.64 0.50 0.67 0.51

22.31 22.96

0.76 0.56 0.81 0.58

36.28 37.33

0.0019

0.71 0.53

23.59

0.85 0.60

38.36

0.0020 0.0021

0.60 0.47 13.95 0.63 0.48 13.68

0.75 0.54 0.79 0.56

24.20 24.80

0.90 0.61 0.94 0.63

39.35 40.33

0.0022 0.0023

0.66 0.49 14.00 0.69 0.50 14.31

0.82 0.57 0.86 0.58

25.38 25.95

0.99 0.64 1.03 0.66

41.27 42.20

0.0024 0.0025

0.72 0.51 14.62 0.75 0.52 14.92

0.90 0.59 0.94 0.61

26.51 27.06

1.08 0.67 1.12 0.68

43.11 44.00

0.0026

1

1/ 4

(0 .611 * ⁄ 4 ) ∗

0.78 0.53 15.22

0.97 0.62

27.59

1.17 0.70

44.87

0.0027 0.0028

0.61 0.45 0.63 0.46

7.20 7.33

0.81 0.54 15.51 0.84 0.55 15.79

1.01 0.63 1.05 0.64

28.12 28.64

1.21 0.71 1.26 0.72

45.72 46.56

0.0029 0.0030

0.65 0.46 0.67 0.47

7.46 7.59

0.87 0.56 16.07 0.90 0.57 16.35

1.09 0.65 1.12 0.66

29.14 29.64

1.30 0.74 1.35 0.75

47.39 48.20

0.0031 0.0032

0.70 0.48 0.72 0.49

7.72 7.84

0.93 0.58 16.62 0.96 0.59 16.88

1.16 0.67 1.20 0.69

30.13 30.61

1.39 0.76 1.44 0.77

49.00 49.78

0.0033

0.74 0.50

7.96

0.99 0.60 17.15

1.24 0.70

31.09

1.48 0.79

50.55

0.0034 0.0035 0.0036

0.76 0.50 0.79 0.51 0.81 0.52

8.08 8.20 8.32

1.02 0.61 17.40 1.05 0.62 17.66 1.08 0.63 17.91

1.27 0.71 1.31 0.72 1.35 0.73

31.55 32.02 32.47

1.53 0.80 1.57 0.81 1.62 0.82

51.31 52.06 52.80

0.0037 0.0038 0.0039 0.0040 0.0045 0.0048

0.60 0.42 0.67 0.44 0.72 0.46

2.97 3.15 3.26

0.83 0.85 0.88 0.90 1.01 1.08

0.52 0.53 0.54 0.55 0.58 0.60

8.43 8.54 8.65 8.77 9.30 9.60

1.11 1.14 1.17 1.20 1.35 1.44

0.64 0.64 0.65 0.66 0.70 0.72

18.15 18.40 18.64 18.88 20.02 20.68

1.39 1.42 1.46 1.50 1.69 1.80

0.74 0.75 0.76 0.77 0.81 0.84

32.92 33.36 33.80 34.23 36.30 37.49

1.66 1.71 1.75 1.80 2.02 2.16

0.83 0.84 0.85 0.87 0.92 0.95

53.53 54.25 54.95 55.65 59.03 60.97

0.0050 0.0060 0.0067 0.0070 0.0080

0.75 0.90 1.00 1.05 1.20

3.32 3.64 3.85 3.93 4.20

1.12 1.35 1.51 1.57 1.80

0.61 0.67 0.71 0.72 0.77

9.80 10.73 11.34 11.60 12.40

1.50 1.80 2.01 2.10 2.40

0.74 0.81 0.85 0.87 0.93

21.10 23.12 24.43 24.97 26.70

1.87 2.25 2.51 2.62 3.00

0.86 0.94 0.99 1.01 1.08

38.27 41.92 44.30 45.28 48.40

2.25 2.70 3.01 3.15 3.60

0.97 1.06 1.12 1.14 1.22

62.22 68.16 72.03 73.62 78.71 1

0.47 0.51 0.54 0.55 0.59

Fuente: Ing. Oscar Saca Ventura

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70

SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tension tractiva para q/Q = 0.15 ==> **Velocidad para seccion llena : *** Caudal para d= 0.75D ==> . ****Velocidad Critica : Diametros Comerciales

2

4'' = 100 mm

=6

.

= ⁄ = 0.91

=

∗ ⁄4

6'' = 150 mm

2/ 4

∗ (0.611* ⁄4 ) ∗

= ⁄ ∗ ( ⁄4) ^ 2⁄3 ∗ ^0.5 si VII >Vc ==>Caudal para d=0.5D ==> q0.5D

8'' = 200 mm

10'' = 250 mm

12'' = 300 mm

Vc= 4,70 m/s****

Vc= 5,15 m/s****

Velocidad Critica

Vc= 2,97 m/s**** Vc= 3,64 m/s**** Vc= 4,20 m/s****

Pendiente (m/m)

T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) (Pa) (m/s) (l/s) * ** *** * ** *** * ** *** * ** *** * ** ***

0.0090

1.35 0.62

4.46

2.02 0.82 13.15 2.70 0.99 28.31 3.37 1.15 51.34

4.05 1.30 83.48

0.0100

1.50 0.66

4.70

2.25 0.86 13.86 3.00 1.04 29.85 3.75 1.21 54.12

4.50 1.37 88.00

0.0110

1.65 0.69

4.93

2.47 0.90 14.54 3.30 1.09 31.30 4.12 1.27 56.76

4.94 1.43 92.29

0.0120

1.80 0.72

5.15

2.70 0.94 15.18 3.60 1.14 32.70 4.50 1.33 59.28

5.39 1.50 96.40

0.0130

1.95 0.75

5.36

2.92 0.98 15.80 3.90 1.19 34.03 4.87 1.38 61.70

5.84 1.56 100.33

0.0140

2.10 0.78

5.56

3.15 1.02 16.40 4.20 1.24 35.31 5.24 1.43 64.03

6.29 1.62 104.12

0.0150

2.25 0.81

5.76

3.37 1.06 16.97 4.50 1.28 36.55 5.62 1.48 66.28

6.74 1.68 107.77

0.0160

2.40 0.83

5.95

3.60 1.09 17.53 4.80 1.32 37.75 5.99 1.53 68.45

7.19 1.73 111.31

0.0170

2.55 0.86

6.13

3.82 1.12 18.07 5.09 1.36 38.92 6.37 1.58 70.56

7.64 1.78 114.73

0.0180

2.70 0.88

6.31

4.05 1.16 18.59 5.39 1.40 40.04 6.74 1.63 72.60

8.09 1.84 118.06

0.0190

2.85 0.91

6.48

4.27 1.19 19.10 5.69 1.44 41.14 7.12 1.67 74.59

8.54 1.89 121.30

0.0200

3.00 0.93

6.65

4.50 1.22 19.60 5.99 1.48 42.21 7.49 1.71 76.53

8.99 1.93 124.45

0.0210

3.15 0.95

6.81

4.72 1.25 20.08 6.29 1.51 43.25 7.87 1.76 78.42

9.44 1.98 127.52

0.0220

3.30 0.98

6.97

4.94 1.28 20.56 6.59 1.55 44.27 8.24 1.80 80.27

9.89 2.03 130.52

0.0230

3.45 1.00

7.13

5.17 1.31 21.02 6.89 1.58 45.26 8.62 1.84 82.07 10.34 2.07 133.46

0.0240

3.60 1.02

7.28

5.39 1.34 21.47 7.19 1.62 46.24 8.99 1.88 83.84 10.79 2.12 136.33

0.0250 0.0260 0.0270

3.75 1.04 3.90 1.06 4.05 1.08

7.43 7.58 7.72

5.62 1.36 21.91 7.49 1.65 47.19 9.37 1.92 85.56 11.24 2.16 139.14 5.84 1.39 22.35 7.79 1.68 48.13 9.74 1.95 87.26 11.69 2.21 141.89 6.07 1.42 22.77 8.09 1.72 49.04 10.11 1.99 88.92 12.14 2.25 144.59

0.0280 0.0290 0.0300 0.0310 0.0320

4.20 4.35 4.50 4.65 4.80

1.10 1.12 1.14 1.16 1.18

7.87 8.00 8.14 8.28 8.41

6.29 6.52 6.74 6.97 7.19

0.0330

4.94 1.19

8.54

7.42 1.57 25.18 9.89 1.90 54.22 12.36 2.20 98.31 14.83 2.49 159.86 2

1.44 1.47 1.49 1.52 1.54

23.19 23.60 24.00 24.40 24.79

8.39 8.69 8.99 9.29 9.59

1.75 1.78 1.81 1.84 1.87

49.94 50.83 51.70 52.55 53.39

10.49 10.86 11.24 11.61 11.99

2.03 2.06 2.10 2.13 2.17

90.55 92.16 93.73 95.28 96.80

12.59 13.04 13.49 13.94 14.39

2.29 2.33 2.37 2.41 2.45

147.25 149.85 152.42 154.94 157.42

Fuente: Oscar Saca Ventura

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

71

SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tension tractiva para q/Q = 0.15 ==> **Velocidad para seccion llena : *** Caudal para d= 0.75D ==> . Diametros Comerciales

15'' = 400 mm

Velocidad Critica Vc= 2,97 m/s**** Pendiente (m/m) 0.0007

T0 .15 VII q0 .7 5 D (Pa) (m/s) (l/s) * ** ***

.

=

= ⁄ = 0.91

=

⁄ ∗ ( ⁄4) ^ 2⁄3 ∗

Vc= 3,64 m/s****

Vc= 4,20 m/s****

18'' = 450 mm

T0 .15 (Pa) *

VII q0 .7 5 D (m/s) (l/s) ** ***

0.0008 0.0009

3

3/ 4

∗ (0.611* ⁄4 ) ∗

21'' = 500 mm

T0 .15 (Pa) *

VII q0 .7 5 D (m/s) (l/s) ** ***

^0.5

24'' = 610 mm

Vc= 4,70 m/s**** T0 .15 (Pa) * 0.64

VII q0 .7 5 D (m/s) (l/s) ** *** 0.58 154.49

0.60

0.54

97.19

0.73

0.62

165.16

0.61

0.54

77.83

0.67

0.58

103.08

0.82

0.66

175.18

0.0010

0.60

0.52

59.93

0.67

0.57

82.04

0.75

0.61

108.66

0.91

0.69

184.65

0.0011 0.0012

0.66 0.72

0.55 0.57

62.85 65.65

0.74 0.81

0.59 0.62

86.05 89.87

0.82 0.90

0.64 0.67

113.96 119.03

1.01 1.10

0.73 0.76

193.67 202.28

0.0013

0.78

0.60

68.33

0.88

0.65

93.54

0.97

0.69

123.89

1.19

0.79

210.54

0.0014

0.84

0.62

70.91

0.94

0.67

97.08

1.05

0.72

128.57

1.28

0.82

218.49

0.0015

0.90

0.64

73.40

1.01

0.69

100.48

1.12

0.74

133.08

1.37

0.85

226.16

0.0016

0.96

0.66

75.81

1.08

0.72

103.78

1.20

0.77

137.44

1.46

0.88

233.57

0.0017

1.02

0.68

78.14

1.15

0.74

106.97

1.27

0.79

141.67

1.55

0.91

240.76

0.0018

1.08

0.70

80.40

1.21

0.76

110.07

1.35

0.82

145.78

1.65

0.93

247.74

0.0019

1.14

0.72

82.61

1.28

0.78

113.09

1.42

0.84

149.78

1.74

0.96

254.53

0.0020

1.20

0.74

84.75

1.35

0.80

116.03

1.50

0.86

153.67

1.83

0.98

261.14

0.0021

1.26

0.76

86.85

1.42

0.82

118.89

1.57

0.88

157.46

1.92

1.01

267.59

0.0022

1.32

0.78

88.89

1.48

0.84

121.69

1.65

0.90

161.17

2.01

1.03

273.89

0.0023

1.38

0.79

90.89

1.55

0.86

124.43

1.72

0.92

164.79

2.10

1.05

280.04

0.0024

1.44

0.81

92.84

1.62

0.88

127.10

1.80

0.94

168.33

2.19

1.08

286.07

0.0025

1.50

0.83

94.76

1.69

0.90

129.72

1.87

0.96

171.81

2.29

1.10

291.97

0.0026

1.56

0.85

96.63

1.75

0.91

132.29

1.95

0.98

175.21

2.38

1.12

297.75

0.0027

1.62

0.86

98.47

1.82

0.93

134.81

2.02

1.00

178.55

2.47

1.14

303.42

0.0028

1.68

0.88 100.28

1.89

0.95

137.29

2.10

1.02

181.82

2.56

1.16

308.99

0.0029

1.74

0.89 102.06

1.96

0.97

139.72

2.17

1.04

185.04

2.65

1.18

314.46

0.0030

1.80

0.91 103.80

2.02

0.98

142.10

2.25

1.05

188.20

2.74

1.20

319.83

0.0031

1.86

0.92 105.52

2.09

1.00

144.45

2.32

1.07

191.31

2.83

1.22

325.12

0.0032

1.92

0.94 107.21

2.16

1.01

146.77

2.40

1.09

194.38

2.93

1.24

330.32

0.0033

1.98

0.95 108.87

2.23

1.03

149.04

2.47

1.10

197.39

3.02

1.26

335.44

0.0034

2.04

0.97 110.50

2.29

1.05

151.28

2.55

1.12

200.36

3.11

1.28

340.49

0.0035 0.0036

2.10 2.16

0.98 112.12 0.99 113.71

2.36 2.43

1.06 1.08

153.49 155.67

2.62 2.70

1.14 1.15

203.28 206.17

3.20 3.29

1.30 1.32

345.46 350.36

0.0037

2.22

1.01 115.28

2.49

1.09

157.82

2.77

1.17

209.01

3.38

1.34

355.19

0.0038

2.28

1.02 116.82

2.56

1.11

159.93

2.85

1.19

211.82

3.47

1.35

359.96

0.0039

2.34

1.03 118.35

2.63

1.12

162.02

2.92

1.20

214.59

3.56

1.37

364.66

0.0040

2.40

1.05 119.86

2.70

1.13

164.09

3.00

1.22

217.32

3.66

1.39

369.31

0.0050

3.00

1.17 134.01

3.37

1.27

183.46

3.75

1.36

242.97

4.57

1.55

412.90

0.0060

3.60

1.28 146.80

4.05

1.39

200.97

4.50

1.49

266.16

5.48

1.70

452.31 3

Fuente: Ing. Oscar Saca Ventura

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

72

SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tension tractiva para q/Q = 0.15 ==> **Velocidad para seccion llena : *** Caudal para d= 0.75D ==> . Diametros Comerciales

15'' = 400 mm

Velocidad Critica Vc= 2,97 m/s****

.

=

= ⁄ = 0.91

4/ 4

∗ (0.611* ⁄4 ) ∗

18'' = 450 mm

Vc= 3,64 m/s****

⁄ ∗ ( ⁄4) ^ 2⁄3 ∗

^0.5

21'' = 500 mm

24'' = 610 mm

Vc= 4,20 m/s****

Vc= 4,70 m/s****

T0 .15 VII q0 .7 5 D (Pa) (m/s) (l/s) * ** ***

T0 .15 (Pa) *

0.0070

4.20

1.39 158.56

4.72

1.50

217.07

5.24

1.61

287.49

6.40

1.84

488.55

0.0080

4.80

1.48 169.51

5.39

1.60

232.06

5.99

1.72

307.34

7.31

1.96

522.28

0.0090

5.39

1.57 179.79

6.07

1.70

246.13

6.74

1.82

325.98

8.23

2.08

553.96

0.0100

5.99

1.66 189.51

6.74

1.79

259.45

7.49

1.92

343.61

9.14

2.20

583.93

0.0110

6.59

1.74 198.76

7.42

1.88

272.11

8.24

2.02

360.38

10.05

2.30

612.43

0.0120

7.19

1.82 207.60

8.09

1.96

284.21

8.99

2.11

376.41

10.97

2.41

639.66

0.0130

7.79

1.89 216.08

8.77

2.04

295.81

9.74

2.19

391.78

11.88

2.50

665.78

0.0140

8.39

1.96 224.24

9.44

2.12

306.98 10.49

2.28

406.57

12.80

2.60

690.92

0.0150 0.0160

8.99 9.59

2.03 232.11 10.11 2.10 239.72 10.79

2.20 2.27

317.76 11.24 328.18 11.99

2.36 2.43

420.84 434.64

13.71 14.63

2.69 2.78

715.17 738.62

0.0170 0.0180

10.19 2.16 247.10 11.46 10.79 2.22 254.26 12.14

2.34 2.41

338.28 12.74 348.08 13.49

2.51 2.58

448.01 461.00

15.54 16.45

2.86 2.95

761.35 783.42

0.0190 0.0200 0.0210

11.39 2.28 261.23 12.81 11.99 2.34 268.01 13.49 12.59 2.40 274.63 14.16

2.47 2.54 2.60

357.62 14.24 366.91 14.98 375.97 15.73

2.65 2.72 2.79

473.64 485.94 497.94

17.37 18.28 19.20

3.03 3.11 3.18

804.89 825.80 846.20

0.0220 0.0230

13.19 2.46 281.09 14.83 13.79 2.51 287.41 15.51

2.66 2.72

384.82 16.48 393.47 17.23

2.85 2.92

509.66 521.11

20.11 21.02

3.26 3.33

866.11 885.57

Pendiente (m/m)

VII q0 .7 5 D (m/s) (l/s) ** ***

=

T0 .15 (Pa) *

VII q0 .7 5 D (m/s) (l/s) ** ***

T0 .15 (Pa) *

VII q0 .7 5 D (m/s) (l/s) ** ***

4

4

Fuente: Ing. Oscar Saca Ventura

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

73

SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tension tractiva para q/Q = 0.15 ==> **Velocidad para seccion llena : *** Caudal para d= 0.75D ==> . ****Velocidad Critica :

=6

.

= ⁄ = 0.91

∗

=

⁄4

1/ 3

∗ (0.611* ⁄4 ) ∗

= ⁄ ∗ ( ⁄4) ^ 2⁄3 ∗ ^0.5 si VII >Vc ==>Caudal para d=0.5D ==> q0.5D

Diametros 4'' = 100 mm 6'' = 150 mm 8'' = 200 mm 10'' = 250 mm 12'' = 300 mm Comerciales Velocidad Vc= 2,97 m/s**** Vc= 3,64 m/s**** Vc= 4,20 m/s**** Vc= 4,70 m/s**** Vc= 5,15 m/s**** Critica Pendiente (m/m)

0.0340 0.0350 0.0360 0.0370 0.0380 0.0390 0.0400 0.0410 0.0420 0.0430 0.0440 0.0450 0.0460 0.0470 0.0480 0.0490 0.0500 0.0550 0.0600 0.0650 0.0700 0.0750 0.0800 0.0850 0.0900 0.0950 0.1000 0.1100 0.1200 0.1300 0.1400 0.1500 0.1600 0.1700 0.1800 0.1900 0.2000 5

T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) * ** *** * ** *** * ** *** * ** *** * ** ***

5.09 5.24 5.39 5.54 5.69 5.84 5.99 6.14 6.29 6.44 6.59 6.74 6.89 7.04 7.19 7.34 7.49 8.24 8.99 9.74 10.49 11.24 11.99 12.74 13.49 14.24 14.98 16.48 17.98 19.48 20.98 22.48 23.98 25.47 26.97 28.47 29.97

1.21 1.23 1.25 1.27 1.28 1.30 1.32 1.33 1.35 1.36 1.38 1.40 1.41 1.43 1.44 1.46 1.47 1.54 1.61 1.68 1.74 1.80 1.86 1.92 1.97 2.03 2.08 2.18 2.28 2.37 2.46 2.55 2.63 2.71 2.79 2.87 2.94

8.67 8.79 8.92 9.04 9.16 9.28 9.40 9.52 9.63 9.75 9.86 9.97 10.08 10.19 10.30 10.41 10.51 11.02 11.51 11.98 12.44 12.87 13.30 13.70 14.10 14.49 14.86 15.59 16.28 16.95 17.59 18.21 18.80 19.38 19.94 20.49 21.02

7.64 7.87 8.09 8.32 8.54 8.77 8.99 9.22 9.44 9.67 9.89 10.11 10.34 10.56 10.79 11.01 11.24 12.36 13.49 14.61 15.73 16.86 17.98 19.11 20.23 21.35 22.48 24.72 26.97 29.22 31.47 33.72 35.96 38.21 40.46 42.71 44.95

1.59 1.61 1.64 1.66 1.68 1.70 1.72 1.75 1.77 1.79 1.81 1.83 1.85 1.87 1.89 1.91 1.93 2.02 2.11 2.20 2.28 2.36 2.44 2.51 2.59 2.66 2.73 2.86 2.99 3.11 3.22 3.34 3.45 3.55 3.66 3.76 3.85

25.55 25.93 26.30 26.66 27.02 27.37 27.72 28.06 28.40 28.74 29.07 29.40 29.72 30.05 30.36 30.68 30.99 32.50 33.95 35.33 36.67 37.95 39.20 40.40 41.58 42.72 43.83 45.96 48.01 49.97 51.85 53.67 55.44 57.14 32.31 33.19 34.05

10.19 10.49 10.79 11.09 11.39 11.69 11.99 12.29 12.59 12.89 13.19 13.49 13.79 14.09 14.39 14.69 14.98 16.48 17.98 19.48 20.98 22.48 23.98 25.47 26.97 28.47 29.97 32.97 35.96 38.96 41.96 44.95 47.95 50.95 53.95 56.94 59.94

1.93 1.95 1.98 2.01 2.04 2.06 2.09 2.11 2.14 2.16 2.19 2.21 2.24 2.26 2.29 2.31 2.33 2.45 2.56 2.66 2.76 2.86 2.95 3.04 3.13 3.22 3.30 3.46 3.62 3.76 3.91 4.04 4.18 4.30 4.43 4.55 4.67

55.03 55.84 56.63 57.41 58.18 58.94 59.69 60.43 61.17 61.89 62.61 63.31 64.01 64.71 65.39 66.07 66.74 70.00 73.11 76.09 78.97 81.74 84.42 87.02 89.54 91.99 94.38 98.99 103.39 107.61 111.68 115.60 119.39 67.62 69.58 71.48 73.34

12.74 13.11 13.49 13.86 14.24 14.61 14.98 15.36 15.73 16.11 16.48 16.86 17.23 17.61 17.98 18.36 18.73 20.60 22.48 24.35 26.22 28.09 29.97 31.84 33.72 35.59 37.46 41.21 44.95 48.70 52.45 56.19 59.94 63.69 67.43

2.23 2.27 2.30 2.33 2.36 2.39 2.42 2.45 2.48 2.51 2.54 2.57 2.60 2.63 2.65 2.68 2.71 2.84 2.97 3.09 3.21 3.32 3.43 3.53 3.63 3.73 3.83 4.02 4.20 4.37 4.53 4.69 4.85 4.99 5.14

99.78 101.24 102.68 104.09 105.49 106.87 108.23 109.58 110.90 112.22 113.51 114.80 116.06 117.32 118.56 119.79 121.01 126.91 132.56 137.97 143.18 148.20 153.06 157.77 162.35 166.80 171.13 179.48 187.46 195.12 202.48 209.59 118.94 122.60 126.15

15.3 15.7 16.2 16.6 17.1 17.5 18 18.4 18.9 19.3 19.8 20.2 20.7 21.1 21.6 22 22.5 24.7 27 29.2 31.5 33.7 36 38.2 40.5 42.7 45 49.5 54 58.4 62.9

2.52 2.56 2.60 2.63 2.67 2.70 2.74 2.77 2.80 2.84 2.87 2.90 2.93 2.97 3.00 3.03 3.06 3.21 3.35 3.49 3.62 3.75 3.87 3.99 4.10 4.22 4.33 4.54 4.74 4.93 5.12

162.26 164.63 166.96 169.27 171.54 173.78 176.00 178.18 180.34 182.48 184.59 186.67 188.73 190.77 192.79 194.79 196.77 206.37 215.55 224.35 232.82 240.99 248.90 256.56 263.99 271.23 278.27 291.86 304.83 317.28 329.26

5

Fuente: Ing. Oscar Saca Ventura

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tension tractiva para q/Q = 0.15 ==> **Velocidad para seccion llena : *** Caudal para d= 0.75D ==> =6

****Velocidad Critica :

.

.

=

= ⁄ = 0.91

∗ ⁄4

∗ (0.611* ⁄4 ) ∗

2/ 3

= ⁄ ∗ ( ⁄4) ^ 2⁄3 ∗ ^0.5 si VII >Vc ==>Caudal para d=0.5D ==> q0.5D

Diametros 4'' = 100 mm 6'' = 150 mm 8'' = 200 mm 10'' = 250 mm 12'' = 300 mm Comerciales Velocidad Vc= 2,97 m/s**** Vc= 3,64 m/s**** Vc= 4,20 m/s**** Vc= 4,70 m/s**** Vc= 5,15 m/s**** Critica Pendiente (m/m)

0.2100 0.2200 0.2300 0.2400 0.2500 0.2600 0.2700 0.2800 0.2900 0.3000 0.3100 0.3200 0.3363

T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D T0.15 VII q0.75D (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) (Pa) m/s (l/s) * ** *** * ** *** * ** *** * ** *** * ** ***

31.47 32.97 34.46 35.96 37.46 38.96 40.46 41.96 43.46 44.95 46.45 47.95 50.39

3.01 3.08 3.15 3.22 3.29 3.35 3.42 3.48 3.54 3.60 3.66 3.72 3.81

11.84 12.11 12.39 12.65 12.91 13.17 13.42 13.67 13.91 14.15 14.38 14.61 14.98

47.20 49.45 51.70 53.95 56.19 58.44 60.69 62.94 65.18 67.43 69.68 71.93 75.59

3.95 4.04 4.13 4.22 4.31 4.39 4.48 4.56 4.64 4.72 4.80 4.88 5.00

34.89 62.94 4.78 75.15 35.72 65.93 4.90 76.92 36.52 68.93 5.01 78.65 37.30 38.07 38.83 39.57 40.29 41.01 41.71 42.40 43.08 44.16 6

6

Fuente: Ing. Oscar Saca Ventura

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SECCIÓN Nº 2

HIDRÁULICA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO

VALORES DE VELOCIDAD, TENSION TRACTIVA Y CAUDAL EN ALCANTARILLAS CIRCULARES n=0.013 *Tension tractiva para q/Q = 0.15 ==> **Velocidad para seccion llena : *** Caudal para d= 0.75D ==> . Diametros Comerciales Velocidad Critica Pendiente (m/m) 0.0250 0.0260 0.0270 0.0280 0.0290 0.0300 0.0310 0.0320 0.0330 0.0340 0.0350 0.0360 0.0370 0.0380 0.0390 0.0400 0.0410 0.0420 0.0430 0.0440 0.0450 0.0460 0.0470 0.0480 0.0490 0.0500 0.0510 0.0520 0.0530 0.0540 0.0550 0.0600 0.0650 0.0700 0.0750 0.0800 0.0850 0.0900

7

15'' = 400 mm

Vc= 5,94 m/s**** T0 .15 (Pa) * 14.98 15.58 16.18 16.78 17.38 17.98 18.58 19.18 19.78 20.38 20.98 21.58 22.18 22.78 23.38 23.98 24.58 25.17 25.77 26.37 26.97 27.57 28.17 28.77 29.37 29.97 30.57 31.17 31.77 32.37 32.97 35.96 38.96 41.96 44.95 47.95 50.95 53.95

VII q0 .7 5 D m/s (l/s) ** *** 2.62 299.65 2.67 305.58 2.72 311.40 2.77 317.12 2.82 322.73 2.87 328.25 2.92 333.67 2.96 339.01 3.01 344.27 3.06 349.45 3.10 354.55 3.14 359.58 3.19 364.54 3.23 369.43 3.27 374.26 3.31 379.03 3.36 383.74 3.40 388.39 3.44 392.98 3.48 397.53 3.52 402.02 3.55 406.46 3.59 410.86 3.63 415.20 3.67 419.51 3.71 423.77 3.74 427.98 3.78 432.16 3.82 436.29 3.85 440.39 3.89 444.45 4.06 464.21 4.23 483.17 4.38 501.41 4.54 519.01 4.69 536.03 4.83 552.52 4.97 568.54

.

= ⁄ = 0.91

=

3/ 3

∗ (0.611* ⁄4 ) ∗

⁄ ∗ ( ⁄4) ^ 2⁄3 ∗

18'' = 450 mm

=

21'' = 500 mm

24'' = 610 mm

Vc= 6,30 m/s****

Vc= 6,64 m/s****

Vc= 7,34 m/s****

T0 .15 (Pa) * 16.86 17.53 18.21 18.88 19.56 20.23 20.90 21.58 22.25 22.93 23.60 24.28 24.95 25.62 26.30 26.97 27.65 28.32 29.00 29.67 30.34 31.02 31.69 32.37 33.04 33.72 34.39 35.06 35.74 36.41 37.09 40.46 43.83 47.20 50.57 53.95

VII m/s ** 2.83 2.89 2.95 3.00 3.05 3.10 3.16 3.21 3.26 3.31 3.35 3.40 3.45 3.49 3.54 3.59 3.63 3.67 3.72 3.76 3.80 3.84 3.89 3.93 3.97 4.01 4.05 4.09 4.13 4.17 4.20 4.39 4.57 4.74 4.91 5.07

q0 .7 5 D (l/s) *** 410.22 418.36 426.31 434.14 441.82 449.37 456.80 464.11 471.31 478.40 485.38 492.27 499.06 505.75 512.37 518.89 525.34 531.71 538.00 544.22 550.37 556.45 562.47 568.42 574.31 580.14 585.91 591.63 597.29 602.90 608.46 635.51 661.46 686.43 710.52 733.83

T0 .15 (Pa) * 18.73 19.48 20.23 20.98 21.73 22.48 23.23 23.98 24.72 25.47 26.22 26.97 27.72 28.47 29.22 29.97 30.72 31.47 32.22 32.97 33.72 34.46 35.21 35.96 36.71 37.46 38.21 38.96 39.71 40.46 41.21 44.95 48.70 52.45

VII q0 .7 5 D m/s (l/s) ** *** 3.04 543.30 3.10 554.06 3.16 564.61 3.22 574.97 3.27 585.15 3.33 595.15 3.39 604.99 3.44 614.67 3.49 624.20 3.55 633.59 3.60 642.84 3.65 651.96 3.70 660.95 3.75 669.82 3.80 678.58 3.85 687.22 3.89 695.76 3.94 704.19 3.99 712.53 4.03 720.77 4.08 728.91 4.12 736.96 4.17 744.93 4.21 752.82 4.26 760.62 4.30 768.34 4.34 775.98 4.39 783.56 4.43 791.05 4.47 798.48 4.51 805.84 4.71 841.67 4.90 876.04 5.09 909.11

T0 .15 (Pa) * 22.85 23.77 24.68 25.59 26.51 27.42 28.34 29.25 30.16 31.08 31.99 32.91 33.82 34.73 35.65 36.56 37.48 38.39 39.31 40.22 41.13 42.05 42.96 43.88 44.79 45.70 46.62 47.53

^0.5

VII m/s ** 3.47 3.54 3.61 3.67 3.74 3.80 3.87 3.93 3.99 4.05 4.11 4.17 4.22 4.28 4.34 4.39 4.45 4.50 4.55 4.61 4.66 4.71 4.76 4.81 4.86 4.91 4.96 5.01

q0 .7 5 D (l/s) *** 923.27 941.56 959.49 977.10 994.40 1011.40 1028.11 1044.57 1060.76 1076.71 1192.43 1107.93 1123.21 1138.29 1153.17 1167.86 1182.37 1196.70 1210.86 1224.86 1238.70 1252.39 1265.93 1279.33 1292.58 1305.71 1318.70 1331.57

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SECCIÓ ÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

SECC CIÓN 3

ALCAN NTARIILLAD DO CO ONVE ENCIO ONAL Y CONDOM MINIA AL 3.1

SISTEMAS S DE ALCA ANTARILLA ADO SANIITARIO.

Definiición.- Se denomina d alccantarillado:: “Sistema dde estructuraas y tuberíaas usados paara el transporte de agu uas servidass (alcantarilllado sanitarrio), o aguaas de lluviaa, (alcantariillado pluviaal) desde el lu ugar en que se generan hasta h el sitioo en que se ddisponen o trratan” FIGURA Nº 3. 1: Alcantarilllado Sanitarioo

3.2 3.2.1

COMPONE ENTES DE UN SISTEM MA DE AL CANTARIL LLADO SA ANITARIO:: Colector Principal. P

Capta el caudal prroveniente dee dos o más colectores s ecundarios ddomiciliarios. S 3.2.2 Colector Secundario. metro menor a 150 mm (66”) que se coonecta con uun colector Colecttor domiciliaario de diám princip pal. 3 . 2 . 3 Intercepto or. Colecttor que reciibe la contriibución de varios v colecctores princiipales, locallizados en foorma Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

paralela y a lo larg go de las márrgenes de qu uebradas y rííos o en la paarte más bajaa de la cuencca. 3.2.4

Emisario Final. F

gen el punto más bajo ddel sistema y conduce toodo el caudaal de Colecttor que tienee como orig aguas residuales a su punto de entregaa, que puedde ser una pplanta de trratamiento o un miento a un cuerpo de agua a como un río, lagoo o el mar. Se caracterriza porque a lo vertim largo de d su desarrrollo no recib be contribución alguna. FIGURA Nº 3. 2: Compon nentes de un S Sistema de Alccantarillado

3.3 3.3.1

PARAMET P TROS DE DISEÑO. D Período dee Diseño “t”. ”

El período de diseeño es el tiem mpo durante el cual serviirán eficienteemente las oobras del sisttema.

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SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

El perríodo de diiseño debe adoptarse en e función de los com mponentes del sistema y las caracteerísticas de la l población n, según lo in ndicado en laa tabla 3.1 TABLA T Nº 3. 1: 1 Periodo de diseño (años)

Co omponentes del sistema a Interceptores y emisarios e Plan ntas de tratam miento Estaaciones de bo ombeo Coleectores Equ uipamiento: Equ uipos eléctriccos Equ uipos de com mbustión interna 3.3.2

Població ón menor a 20 000 habitantes 20 15 a 20 20 20

P Población mayor a 20 0000 habittantes 330 20 a 30 330 330

5 a 10

a0

Población “P”.

Es la población que q ocupa el e área de aporte a en c ada tramo dde la red dde alcantarilllado sanitarrio. Esta pob blación se pu uede obtenerr mediante laa siguiente exxpresión: (3.1)

∗ Dóndee: D = Densidad de d población n (Hab. / Haa) A = Área de aporte e n Heectáreas (Ha)) 3.3.3

Población del Proyectto.

Es el número n de habitantes h serrvidos por el proyecto ppara el períoddo de diseñoo, el cual debbe ser estableecido con baase en la pob blación iniciaal. Para laa estimación n de la población de proy yecto se debeen consideraar los siguienntes aspectoss: a) Población inicial, i referiida al númerro de habitanntes dentro el área de pproyecto que debe detterminarse mediante un censo de poblacción y/o estuddio socioeconnómico. Se deben aplicaar los datos estadísticos del d Instituto Nacional de Estadística ppara determinnar la blación de refferencia o acttual y los índiices de crecim miento demoggráfico respecctivos. pob Parra poblacionees menores, en e caso de no o contar con índice de crrecimiento pooblacional, see debe ado optar el índicce de crecim miento de la población p de la capital o del municipiio. Si el índiice de creecimiento fuera negativo see debe adoptaar como mínim mo un índice de crecimiennto de 1%.

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b) Población futura, f referida al númerro de habitanntes dentro eel área del pproyecto que debe b a la pob blación iniciaal, el índice dde crecimiennto poblacional y el período de esttimarse con base disseño.

3.3.4

Métodos de d Cálculo.

Para determinar d laa población futura para el proyecto,, es necesariio conocer ccuál es la poosible distrib bución de laa población. Se deben tomar en cuuenta los méétodos tradiccionales com mo se muestrra en la tablaa 3.2 TABLA Nº 3. 3 2: Métodos para el cálcullo de la Poblacción Futura

3.3.4.1 1 El Métod do Exponen ncial: Requieere conocer por lo men nos tres censsos para podder determinnar el promeedio de la taasa de crecim miento de laa población n. Se recom mienda su aaplicación a poblacionees que mueestren apreciable desarro ollo y poseen n áreas de ex xpansión.

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3.3.4.2 2 El Métod do de la Currva Logísticca: Admitte que el creecimiento dee la població ón obedece a una relacióón matemátiica del tipo curva logístiica, en el cuaal la población crece de forma asintóótica en funcción del tiem mpo para un valor de satu uración (L). La curva lo ogística tienee tres (3) traamos distintoos: El primeero correspoonde a un creecimiento acelerado, el segundo s a un n crecimientto retardado y el último a un crecim miento tendiente a la estab bilización. Entre E los doss (2) primeroos tramos exiiste un puntoo de inflexióón. 3.3.4.2 2.1 Aplicacción. Los métodos m a em mplearse deeben ser apllicados en ffunción del tamaño de la poblacióón, de acuerd do a lo especcificado en laa tabla 3.3. TABLA Nº 3. 3 3: Aplicación de métodos de cálculo paara la estimaciión de la poblaación futura

Método

< 2000

Poblacción (hab.) 20 001 a 10000 10001 a 1100000

>100000

Arritmético

X

X

Geométrico

X

X

X

X

X(2)

X(1 1)

X

Ex xponencial Cu urva logística

X

Fue ente: Norma Boliviana NB B 689 (1) Optativo, rec comendable (2) Sujeto a justificación

3.3.5

Dotación Media M Diariia “ Dot.”

El con nsumo de agua a potablee o dotación n, se establlecerá o adooptará de m manera que será suficieente para abaastecer los usos para los cuales fue ccontempladoo y dependeráá de:  Ofeerta de agua ( capacidad de la fuente ) 

Asp pectos socio--culturales.

 Asp pectos econó ómicos.  Opcción técnica y nivel de servicio s (pil etas públicaas, conexionees domiciliaarias  Con ndiciones dee operación y mantenimieento.  Pérrdidas en el sistema. s  Otrros usos de laa fuente: rieg go, ganaderí a, etc. Se tom marán en cu uenta los valores v de laa tabla 3.4 en funciónn al clima y al númeroo de habitaantes consideerados como población de d proyecto. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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TABLA Nº 3. 4: Dootación Media D Diaria (L/hab//día)

POB BLACIÓN (hab.) ZO ONAS ALTIP PLANO

< 500

500 a 2000

2000 2 a 5000

5000 a 200000

200000 a 100000

> 100000

30 3 – 50

30 3 – 70

50 – 80

80 – 1000

100 – 150

150 – 200

VALL LES

50 5 – 70

50 5 – 90

70 – 100

100 – 140

150 – 200

200 – 250

LLAN NOS

70 7 - 90

70 7 - 110

90 - 120

120 - 1880

2200 - 250

250 - 350

NO OTA (1) Fuente e: Norma Boliv viana NB 689 9. (1) Jus stificar a travé és de un estud dio social. (2) Jus stificar a travé és de un estud dio socio – ec conómico.

3.3.6

(2)

Dotación Futura F de Agua. A

otación med dia diaria pu uede increm mentarse de acuerdo a los factores que afecttan el La do consum mo y se jusstifica por ell mayor háb bito en el usso de agua y por la disponibilidad de la mismaa. Por lo quee, se debe considerar en n el proyectoo una dotaciión futura ppara el períoddo de diseño o, la misma que q debe serr utilizada paara la estima ción de los ccaudales de ddiseño. La dotació ón futura se debe d estimarr con un inccremento anuual entre el 0,0 % y el 22,0 % de la dotación d med dia diaria, ap plicando la fórmula f del m método geom métrico: ∗ 1

(3.2)

Dóndee: Df : Dotació ón futura [L//Hab/d]. D: Dotació ón inicial [L//Hab/d]. Dot: Variaación anual de d la dotación. [%]. t: Número de años de estudio. e [Añ ños]. 3.3.7

Coeficientte de Retorn no “Cr”.

Este coeficiente c toma t en cu uenta el hech ho de que no toda el agua consuumida dentroo del domiccilio es devuelta al alcan ntarillado, po or razón de ssus múltiples usos comoo:  Riego  Lavado o de Pisos  Cocinaa y otros. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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Se pu uede establecer, entoncees, que sólo o un porcenntaje del tootal del aguua consumidda es devuellta al alcantaarillado. Estte porcentajee es denominnado coeficiiente de retoorno o aporrte, el que esstadísticamen nte fluctúa en ntre 60% a 80%. 8 3.4

CONTRIBU UCIONES DE D AGUAS S RESIDUA ALES.

El vollumen de ag guas residuaales aportad das a un sisttema de reccolección y evacuación, está integraado por las aguas residu uales doméssticas, indusstriales, com merciales e innstitucionalees. Su estimaación debe basarse, b en lo posible, en informacción históricca de consuumos, medicciones periód dicas y evalu uaciones regu ulares. Para su estimacióón deben tennerse en cueenta las siguiientes consid deraciones: Doméstica as “Qmd”.

3.4.1

udal medio diario d doméstico (Qmd), debe ser caalculado utillizando una de las siguiientes El cau expressiones: ∗ ∗ ∗ ∗

(3.3) ∗

(3.4)

86400 ∗ ∗ ∗

(3.5)

86400

Dóndee: Qmd = Caud dal medio diaario doméstiico [L/s] Cr = Coefi ficiente de retorno. [Adim mensional] P = Poblacción. [Hab] Dot. = Con nsumo de ag gua per cápitaa. [L/Hab/d d] N = Númerro de lotes, adimensiona a al, tasa de occupación pobblacional. [H Hab/Lote] a = Área de contribución. [Ha] d = Densid dad poblacio onal. [Hab/ha] 3.5

DENSIDAD D D DE POBL LACIÓN “D Dp”.

Es el número de personas qu ue habitan en una exteensión de unna hectárea.. Un estudioo de dad de poblaación debe reeflejar su distribución dde manera zoonificada, la densidad acctual densid y la máxima m denssidad esperad da, con este último valoor se debe hhacer la deteerminación dde la poblacción. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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((3.6) Dónde: Dp= Densidaad Poblacional. [Hab/Ha] Pf= Població ón Futura. [Hab b] Ap= Área prroyectada [Ha]

3.6

COEFICIE ENTES DE PUNTA P “M M”.

p “M” es e la relación entre el caaudal máxim mo horario y el caudal m medio El coeeficiente de punta diario.. Y sirve parra estimar el caudal máxiimo horario con base enn el caudal m medio diario. La varriación del coeficiente dee punta “M”” debe ser esttimada con bbase a relaciiones de: a) Harmon y Babbit, vállidas para po oblaciones dde 1 [Hab] a 100000 [Haab]. b) Flores, en las cuales see estima “M” en funciónn del númeroo de habitanttes. n de 5 000 a 250 000 [H Hab]. c) Pöpel, para poblacionees que varían d) Los coeficientes de varriación de caaudal k1y k22. e) Gifft, no tiiene límites poblacionale p es. El coeeficiente de punta p debe ser obtenido mediante lass siguientes ecuaciones: 3.6.1

Coeficientte de Harmo on.

Su alccance está reecomendado o a poblacion nes de 10000 a 100000 hhabitantes, sin embargo no se señalaa ninguna lim mitación.

1

√

(3.7)

Dóndee: M: Coeficiiente de Harmon adimen nsional. P: Població ón, en miles de habitantees. Su alcancee está recomeendado en ell rango: 2 ≤ M ≤ 3,8

3.6.2

Coeficientte de Babbitt.

Se restringe la apllicación de esta e fórmula a un valor m máximo de 1000 habitanntes y un vaalor Mínim mo 1 habitantte. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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.

(3.8)

.

Dóndee: M: Coeficiente de Pu unta. P: poblacción en miless de habitanttes. 3.6.3

Coeficientte de Flores.. . .



(3.9)

de: Dónd unta. M: Coeficiente de Pu P: Númerro Total de Habitantes. H 3.6.4

Coeficientte de Pöpel.

t 3.5, se presentan lo os coeficienttes de Pöpel,, en función al tamaño dde la poblacióón. En la tabla TAB BLA Nº 3. 5: Valores V del coeeficiente de Pööpel

Población n en Miles

C Coeficiente dee Punta (M)

Menor a 5 a 5 10 5 a 10 a 10 a 50 a 50 50 a 250 a 250 250 Mayor a a 250 Fuente: Norrma Técnica dee diseño para ssistemas de alccantarillado Menor 5 10 50 Mayor

3.6.5

Coeficientte de Gifft.

G la fórmu ula no tiene límites l poblaacionales. Para Gifft .



((3.10)

Dónd de: unta. M: Coeficiente de Pu P: Poblacción en miless de Habitan ntes. Para poblaciones p con el ordeen de magniitud superioor a 1000000 habitantes. Se recomiienda utilizaar los valoress que se refieren a los máximos conssumos horariios de agua ppotable: M = 2.00 a 2.550

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3.6.6

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Coeficientte de Variacción de Caud dales.

periencia brrasileña que es recomen ndable para América Laatina, deducce el valor dde M La exp como la multiplicaación de los factores K1 del máxim mo caudal diaario y K2 dee máximo caaudal horario. ún las caraccterísticas dde la El Coeficciente K1: V a r í a enttre “1.2 a 1.5” según población. Los valoress mayores de d K1 correesponden a ppoblaciones menores, ddonde los hábitoss y costumbrres de la pob blación son uuniformes. El C oeficiiente K2: Varía entre “ 1.5 a 2.2”” según el nnúmero de hhabitantes como V se indican a continuación, en la tab bla 3.6. TABLA T Nº 3. 6: 6 Valores dell Coeficiente K2

TA AMAÑO DE E LA POBLA ACIÓN [Hab b]

COEFIC CIENTE K2

Haasta 2000 Dee 2001

a

10 00 00

2.2  2

Dee 10 001

a

100 000 0

1.8

adelaante

1.5

Dee 100 001 Haab.

Fueente: Norma Técnica T de diseñ ño para sistemaas de alcantarilllado de Aguas reesiduales NB 688

3.7

CAUDALE ES DE APOR RTE.

Consid derando loss diferentess coeficientees que inteervienen enn la determ minación dee los caudalles de aportte que concu urren a las redes r de alcantarillado ssanitario, lass ecuacioness que determ minan los cau udales de apo orte son: 3.7.1

Caudal Medio M Diario de Aguas Residuales. R

El cau udal medio diario d de agu uas residualees, el cual see define com mo la contribución durannte un períod do de 24 horras, obtenidaa como el promedio p duurante un añoo. Cuando nno se disponne de datos de aportes de d aguas ressiduales, lo cual es usuual en la maayoría de los casos, se debe cuantificar este ap porte en base al consum mo de agua ppotable obtennido en el diiseño del sisstema de agu ua potable. ∗

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∗



(33.11)

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Dónd de: Qm = Caud dal de aguas residuales domésticas d (L L/s) Cr = Coefi ficiente de retorno o aporrte. Dot. = Co onsumo de agua a potable (Dotación) (L/Hab/día)) P = Poblaación (Hab.)) 3.7.2 Caudal Máximo M Hora ario Domesttico. El cau udal de diseeño de la reed de colecttores debe ccorresponderr al caudal m máximo horrario. Este caudal c se determina d a partir de factores dee mayoracióón del cauddal medio ddiario obteniido anteriorm mente, los cuales se seleccionan dee acuerdo coon las caractterísticas proopias de la población. p

∗

∗

((3.12)

∗

((3.13)

Dóndee: C máxim mo horario (L/s) ( QmáxH. = Caudal Qmed

= Caudal C medio o diario (L/s /s)

M = Coefficiente de punta K1, K2 = Coeficientes C s de mayoracción 3.7.3

Caudal dee Infiltración n “QINF”.

Las co ontribuciones indebidas en e las redes de sistemas de alcantariillado sanitarrio, pueden sser Origin narias del subsuelo – gen néricamente designadas como infiltrraciones – o pueden proovenir del encauce accideental o cland destino de las aguas pluvviales. Las ag guas del suello penetran a través de lo os siguientess puntos: 

Por las jun ntas de las tub berías.



Por las parredes de las tuberías. t



En las estrructuras de las cámaras de d inspeccióón o pozos dde visita, cajjas de inspeccción, cajas de paaso, tubos dee inspección y limpieza y terminaless de limpiezaa.

El cau udal de infiltrración (QINF) es igual a (q ( inf ) por la longitud (L)) del tramo ddel colector ((m). ∗

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((3.14)

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TABLA T Nº 3. 7: 7 Valores de e Infiltración n

VALO ORES DE INFILTR I RACIÓN E EN TUBER RÍAS Nivel Freático o

[L L/s/m]

Tub bería de Horrmigón Tubería dee Material dee Plástico Tipo dee Unión Hormig gón Aniillo Goma Hormigón n Anillo Goma

Bajo

0.000 05

0.0002 0

0.0001

0.000005

Alto

0.000 08

0.0002 0

0.00015

0.000005

Fuente: Manu ual para Cálculo, Diseño y Proyec cto de Redes de Alcantarillado, W Waldo Peñaranda a. La Paz, Boliviia. 1993

3.7.4

Caudal dee Conexionees Erradas “Q “ CE”.

ben consideerar los apo ortes de agu uas pluvialess al sistemaa de alcantaarillado saniitario, Se deb proven nientes de malas m conexio ones (de bajjantes de tejaados y patioos). Estos apportes son fuunción de la efectividad e de d las medid da de controll sobre la callidad de las conexiones domiciliaress y de la disp ponibilidad de sistemas de recoleccción y evacuuación de agguas pluviales. El caudaal por conexiiones erradaas debe ser del “5 %” ” al “10 %” del caudaal máximo hhorario de aguas residu uales doméstiicas. 3.7.5

a “QDesc.Conccent.”. Caudal dee Descarga Concentrad C

La con ntribución deel caudal de descarga co oncentrada geeneralmentee proviene dee industrias, Establlecimientos comerciales c (mercados, restaurantess, locales de baile), Instituciones Púbblicas y tam mbién de áreeas de expan nsión previsstas en el pproyecto, el cual solo sse usa solo para Poblacciones Mayo ores a 10000 0 o más Hab bitantes. 3.7.5.1 1 Industria ales “QInd”. Los caudales de aguas resid duales de tip po industriaal varían seggún el tipo y tamaño de la n el dato de la dotación de agua sum ministrada, sse puede callcular industtria. Si no see cuenta con depend diendo del tipo de industria, el e caudal ppuede osciilar entre 116000 a 118000 l/indu ustria/día. #

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∗



((3.15)

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Dóndee: udal Industrial (L/s). QInd = Cau # Industria = Numero o de Industriaas (Separadoo para c/tipo de Industriaa). Dot. = Dottación Industtrial [L/Indu ustria/día]. Fuente: Tesis de alcan ntarillado sanita ario de la univeersidad de san Carlos de Guaatemala. Autor: Luis Arnaldo E Estrada Gonzalees.

3.7.5.2 2 Comerciiales “QCom”. ” Este caudal está co onformado por p el agua que q es desechhada de:  Comerccios, Restau urantes, Hoteeles. otación Com mercial varía según el co omercio a coonsiderar y puede estim marse entre 6600 a La Do 3000 [L/comercio [ o/día], Para otros o proyecctos varía seggún el comerrcio que existe en la zonna. El cau udal comercial se calculaa de la siguieente manera:: #

∗



((3.16)

Dóndee: QCom = Caaudal Commercial [L/s] # Comerciios = Númerro de Comerrcios (separaado para c/tippo de comerccios) Dot. = Dottación Comeercial [L/com mercio/día] Fuente: Tesis de alcan ntarillado sanita ario de la univeersidad de san Carlos de Guaatemala. Autor: Luis Arnaldo E Estrada Gonzalees.

3.7.5.3 3 Institucio ones Públiccas “QInst.Pubb”. Este caudal c está conformado c por el aguaa que es dessechada de ccuarteles, hoospitales, esccuela, univerrsidades etc. la dotación Institucionaal varía segúnn el estableccimiento a coonsiderar y ppuede estimaarse entre 50 000 a 15000 0 l/Institucio ones Públicaas/día, solo ppara este ejeemplo. Para otros proyecctos varía según el comeercio que exiiste en la zonna. El cau udal comercial se calculaa de la siguieente manera::

.

#



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∗



((3.17)

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Dóndee: blicas [l/s] QInst.Pub = caudal Instittuciones Púb # Instituciiones públiccas = número o de Instituciones Publiccas Dot. = dotaación comerrcial [L/Instiituciones Pú úblicas/día] Fuente: Tesis de alcan ntarillado sanitaario de la univeersidad de san Carlos de Guaatemala. Autor: Luis Arnaldo Estrada Gonzalees.

Caudal dee Diseño “q”. ”

3.7.6

∑

ñ

.

((3.18)

Dóndee: q= Caudal de diseño [L L/s] QMaxH= Caaudal máxim mo [L/s] QINF= Cau udal de infiltrración [L/s] QCE= Caud dal de conex xiones erradaas [L/s] ∑QDesc.Conccent= QInd+ QCom +QInst.Puub [L/s]

3.8

CRITERIO OS DE DISE EÑO.

blecer las conndiciones paara la definicción y estim mación Los crriterios de diiseño se refieren a estab de loss parámetross de diseño que q deben considerarse c en el proceeso de diseñño de sistem mas de recolección y evaccuación de aguas a residuaales. Para lo os cálculos hidráulicos, h deben d utilizaarse las siguuientes ecuacciones: 3.8.1

Ecuación de d continuid dad.

∗

((3.19)

Dóndee: Q= Caudall [m3/s] A= Área de la sección [m2] V= Velociidad [m/s] Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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Dóndee:  Área (A) para p tuberías con flujo lleno ∗

((3.20)

 Área (A) para p tuberías con flujo parcialmentee lleno ∗

((3.21)

Dónde: h = 0.75*D 3.8.2

((3.22)

Ecuación de d Manning g. ∗

/

∗

/

((3.23)

Dóndee: V= Velociidad [m/s] n= Coeficiiente de Rug gosidad de Manning M [adiimensional] RH= Radio o hidráulico [m] S= Pendien nte [m/m] 3.8.3

Coeficientte “n” de Ru ugosidad.

El coeeficiente de rugosidad de d Manning (n) debe tom mar un valoor de 0,013 een alcantarilllados sanitarrios, para cu ualquier tipo o de materiaal de tuberíaa (debido a un mando vverdoso, graasoso, liso, que se forma en el todo el contorno de d la Tuberíaa). Es decir la película Biológica formada haace que estte coeficiennte sea unifforme indepeendiente del material. FIGURA Nº 3. 3: Película Biológica Forrmada alreded dor del Tubo

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3.8.4

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Diámetro Mínimo.

mo permitid do en redes de sistemass de recoleccción y evaccuación de aguas El diáámetro mínim residu uales tipo allcantarillado o sanitario convenciona c al y/o no cconvencionaal (alcantarilllados Condo ominial, simp plificado y modular m 100 0 % plástico) es 100 mm m (4 plg), coon el fin de evitar obstru ucciones de los conducto os por objetos relativameente grandes introducidoos al sistema.. “Es im mportante tom mar en cuenta a que el 70% del costo de u un sistema, ccorresponde a las tuberíass de menorr diámetro”.

El diám metro mínim mo establecid do en Bolivia, es de: 

Alcanttarillado San nitario, 100 0 mm, (4”).



Alcanttarillado Plu uvial, 200 mm m (8”)

En No orteamérica el e diámetro mínimo m es de: d 

Alcanttarillado San nitario, 200 0 mm, (8”).



Alcanttarillado Plu uvial, 300 mm m (12”) FIG GURA Nº 3. 44: Diámetro m mínimo

En loss últimos año os, se observ va una mejo ora sustanciaal en la fabriicación de tuuberías con jjuntas hermééticas y de menor m rugossidad internaa, así como la existenccia de nuevaas herramienntas y equipo os de limpieeza, esto sug giere la posiibilidad de rreducir el d diámetro míínimo a 1255 mm (5”), con c la conseccuente reduccción de costtos. l determinación de loos diámetros mínimos ssegún las noormas En la Tabla 3.8 se presenta la más uttilizadas: TABLA Nº 3.. 8: Comparacción de Diámeetros Mínimoss de Tuberías

Norrma Alccantarillad do Boliviiana2 [mm] [Plg] 100 4 Sanitario 200 8 Plu uvial 30 12 Co ombinado

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N Norma Brrasileña [mm m] [Plg] 2000 8 3000 12 3000 12

Norma American na [mm] [Pllg] 200 8 300 122 300 122

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Sin em mbargo la ex xperiencia dee la empresa de aguas “S SEMAPA” aadopta como diámetro mínim mo 150 [mm]] (6”) para ev vitar atranqu ues por pañalles bolsas y otros residuuos sólidos qque puedan n ingresar en n la red de tu uberías sanittarias, garanttizando la fuuncionalidadd del diseño. 3.8.4.1 1 Diámetro os Comerciales. Los Diámetros Co omerciales a Nivel Nacio onal, viene een la Tabla 3.9 TABLA A Nº 3. 9: Diám metros Comerrciales.

Diám metro 100 [min] [ 15 50 20 00 25 50 30 00 40 00 45 50 50 00 55 50 60 00 70 00 80 00 90 00 100 00 110 00

Ancho A Zanja Z 0.50 0 0.60 0 0.65 0 0.70 0 0.80 0 0.90 0 0.95 0 1 1.10 1 1.15 1 1.25 1 1.35 1 1.50 1 1.60 1 1.80 1 FIGUR RA Nº 3. 5: Ap pilamiento de ttubería, no deebe de excederr el 1.80 m de altura

3.8.5

Dimension nes del anch ho de zanja.

Las dimensiones mínimas deel ancho dee zanjas parra diferentess diámetros de colectorres se presen ntan en la Taabla 3.10 Importtante: Regla general: A mayor m ancho o de la zanja a al nivel sup perior de la tubería, mayyor carga de e tierra.

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TABL LA Nº 3. 10: Dimensiones D d del ancho de zanja

Profun ndidad de E Excavacióón [m] Diámetro [mm] 100 150 200 250 300 400 450 500 550 600 700 800 900 1000 1100

Hasta a 2 [m]

De 2 [m] a 4 [m]

De 4 [m] a 5 [m]

Anchos d de zanja Sin Entibado 0.5 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 0.95 1 1.1 1.15 1.25 1.35 1.5 1.6 1.8

Con Entibado 0.6 0.7 0.75 0.8 0.9 1 1.05 1.1 1.2 1.25 1.35 1.45 1.6 1.7 1.9

Sin Entibado 0.65 0.7 0.75 0.8 0.9 1 1.05 1.1 1.2 1.25 1.35 1.45 1.6 1.7 1.9

Con Entibado 0.75 0.8 0.85 0.9 1 1.1 1.15 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.75 1.85 2.05

Sin Entibado 0.75 0.8 0.85 0.9 1 1.1 1.15 1.2 1.3 1.35 1.45 1.55 1.7 1.8 2

Con Entibado 0.95 1 1.05 1.1 1.2 1.3 1.35 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.95 2.05 2.25

FIGURA Nº 3. 6: Ancho de d Zanja en fu unción de la P Profundidad

3.8.6

Tirante Máximo M de Agua. A

Los tirantes de ag gua deben ser siempre calculados c aadmitiendo uun escurrim miento en réggimen uniforrme y permanente, sien ndo su valorr máximo iigual o infeerior a 7% del diámetrro del colecto or. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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3.8.7

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Velocidad d Crítica.

do la velociidad final (V Vf) es supeerior a la vvelocidad crrítica (Vc), el mayor tirante Cuand admisiible debe ser 50 % del diámetro d dell colector, a segurándosee la ventilaciión del tram mo. La velocidad crítica está e definida por: 6∗

∗

((3.24)

Dóndee: Vc = Veloccidad críticaa [m/s] g = Aceleración de la gravedad g [m m/s2] RH = Radio o hidráulico para el caud dal final [m] 3.8.7.1 1 Velocida ad Mínima. Difereentes experieencias sobree la capacid dad de arrasstre de las aguas, han demostradoo que, velocidades del flujo f mayorees o igualess a 0.30 [m m/seg], evitann el depósitto de arena fina, partícu ulas granularres y sólidoss suspendido os, y un Máxximo de 5 [m m/seg]. Para evitarr las obstru ucciones, lass pendientess de los collectores deben ser taless, que mantengan una velocidad míínima satisfaactoria de e scurrimientoo, denominaada velocidaad de auto limpieza, ésta é impide el depósitto de arenaa fina, parttículas grannulares y sóólidos ndidos, y se requiere unaa velocidad mínima m de 00.60 [m/seg] a 0.75 [m/seeg.] suspen NOTA A: Para tuberías sanitarias y pluviales esstas velocidaddes a tubo llenno garantizaráán velocidadees de 0.30 m/seg. m o más para p caudales mínimos, es decir cuando las tuberías ttrabajen parciialmente llenaas. TABLA A Nº 3. 11: Velo ocidades Míniimas a Sección n Llena

Alcantarillad A do Sa anitario Plu uvial Co ombinado

Norm ma Bolivia ana

Norm rma Brasiileña

Norma A Americana

[m/s s]

[m//s]

[m/s]

0.6 0.75 5 0.9

0.6 6 0.7 75 0.9 9

0.6 0.9 0.90 a 1.50

Fueente: Ministerio o de Vivienda y Servicios Bássicos, Norma B Boliviana NB 6688, La Paz, Diciiembre de 2001 1. Fuente: Cap pra G. Alcantarrillado Sanitarrio y Pluvial Inng. Sanitaria UM MSA,La Paz Bollivia Junio,198 88

Actuallmente la veelocidad mín nima fue reem mplazada poor el conceptto de la tensiión tractiva qque se mueestra con máás detalle en el acápite 3.8.9 demostrrando resultaados mucho más óptimoos. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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3.8.7.2 2 Velocida ad Máxima. La vellocidad máxiima de flujo por una tub bería, es aqueella que no eerosiona suss paredes internaas, y mantien ne el materiaal en buenass condicioness, cualquieraa que sea. Enn zonas de topogrrafía pronunciada, por ejjemplo La Paz, las veloccidades de eescurrimien nto en las tubberías que traansportan ag guas residualles o pluviales son altas,, ocasionanddo abrasión een las mismaas, debido o a la arena, gravilla y materiales m sóllidos que sonn arrastradoss. obre la frecu uencia de deesgaste a lass que están sometidas lass tuberías y lla Estudios so vida útil ú de las mismas, establecen que vellocidades m máximas de 44.5 [m/seg], ppueden tolerrarse en tuberías de con ncreto. En el ámbiito nacional se ha aceptaado velocidaddes máximas de 5 [m/seeg], en funcióón del maaterial de la tubería, t segú ún la Tabla 3.12 3 TABLA Nºº 3. 12: Velociidades Máxim mas por Tipo d de Tubería

Material de la Tu ubería

Veelocidad Máxxima [m/s]

Concreto centrifuga ado

5

Arcilla a vitrificada

6

Asbestto cemento

5

Fierro o fundido

6

PVC

5

Fuen nte: Ministerio de d Vivienda y Seervicios Básicos,, Norma Bolivianna NB 688, La Paz, Diciembre de 2001. 2 nte: Capra G. Alcantarillado Sa anitario y Pluviaal Ing. Sanitaria UMSA, La Paz B Bolivia Junio,19988 Fuen

FIG GURA Nº 3. 7: Velocidad M Máxima y Míniima

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3.8.8

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Profundid dad de los Colectores.

3.8.8.1 1 Profundiidad Mínim ma. La prrofundidad mínima m de laa instalación n de los col ectores de aalcantarilladoo depende dde los siguientes factorees: miento mínim mo de proteccción contra cargas exterrnas, la proffundidad de 1 [m] a) Recubrim permite am mortiguar la mayor m parte de las cargaas externas. b) Profundidaad mínima para evitar el coongelamientto del aguua, las heeladas excepcionaalmente peneetran más dee 1.20 m. FIGURA Nº 3. 3 8: Profundiidad Mínima

p la interferenccia con tub berías de ottros servicioos: agua pootable, c) No debe provocar teléfonos, electricidad,, gas, etc., qu ue se instalann a profundiidades entre 0.60 y 1.200 [m]. mitir el escurrrimiento de d las aguas residuales pprovenientess de residenccias e d) Debe perm industrias, por gravedaad. a el drenaje adeecuado de las l descargaas sanitariass y pluvialess de industrrias y Para asegurar residen ncias, y con n el objeto de evitar interferenciaas con los cconductos dde otros servvicios públiccos, se acon nseja profun ndidades dee 1 [m] a 1..50 [m] y dde 1.50 [m] a 2 [m] parra los colecto ores sanitariios y pluvialees respectivaamente. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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3.8.8.2 2 Profundiidad Máxim ma. La pro ofundidad máxima m del co olector de reecolección y evacuaciónn de aguas reesiduales debbe ser aquella que no ofrrezca dificultades constrructivas, de aacuerdo al tiipo de suelo y que no obbligue dido de alcan ntarillados au uxiliares. al tend La pro ofundidad máxima m adm misible de lo os colectoress es de 5 [m m], aunque puede ser m mayor siemprre y cuando se garantticen los reequerimientoos geotécniccos de las cimentacionnes y estructturales de lo os materialess y colectoress durante y ddespués de ssu construcciión. FIG GURA Nº 3. 9: Profundidadees de Excavacción

3.8.9

Tensión Tractiva T

nsión de arrastre en el disseño suple lo os conceptoss de velocidaad mínima, ccon el objetiivo de La ten “optim mizar costos de inversión n y presentarr opciones téécnicas que ppermitan el acceso a sisttemas de san neamiento báásico de un mayor m númeero de benefficiarios, priiorizando secctores socialles de menorres ingresos económicos”

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La cap pacidad de auto a limpiezaa de una tub bería de alcaantarillado, ees decir, la pposibilidad dde que sean arrastradas a laas partículas en suspensiión, dependee del esfuerzzo cortante qque la corriennte de agua ejerza e sobre las paredes interiores i do onde podría oocurrir la seddimentaciónn. t debe ser s verificad do por el criteerio de la tennsión tractivva media de vvalor mínim mo Cada tramo τ =1m mín [Pas]. En los tramos iniciales i la verificación v de la tensiónn tractiva míínima no debbe ser inferio or a 0,60 [Paas]. La ecuacción de la ten nsión tractivaa está definiida por:

∗

∗

∗

((3.25)

Dóndee:

τTraciva = Tensión T Tracctiva [Pas] γH2O= Dennsidad del aggua, 1000 [K Kg/ m3] g = Aceleración de la gravedad. g 9.8 81 [m/s2] RH= Radio o Hidráulico [m] S = Pendieente de la tub bería [m/m]

NOTA

Se debe tener cuidad do con el man nejo de unidaades según dell tipo de sisteema, como siggue: τ ≥1 [Paas], (Sistema Internacionall), o τ ≥ 0.10 [kgf/m2 ] (Sistema Téécnico) Dóndee: 1 [kgf//m2] = 10 [N//m2] = 10 [Paas] = 0, 10 [kg gf/m2] = 1 [P Pas]

1 [N]]= 1 [kgf/s2]= = 1[Pas]=1 [N N/m2]

La con ndición de auto limpiezza de los co olectores debbe ser suficciente para ccrear una teensión tractiv va mínima dee:  ALCANTARILLADO O SANITAR RIO: = [k kg/m2] τTraac = 1 [Pas] =0.101979 τTraac = 0.6 [Pas]] =0.0611874 4 [kg/m2] (een los colectoores de arrannque)

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 ALCANTARILLADO O PLUVIAL L: τTraac = 1.5 [Pas]] =0.1529685 [kg/m2]

3.9

UBICACIÓ U ÓN DE LOS S COLECTO ORES  Las tuberíaas de Sanitarrio (FECALESS) deben exttenderse por el centro dee la calzada.  Las tuberíaas de Pluviall deben exten nderse en la parte laterall derecha de las vías, en dirección del d escurrimiiento de las aguas.

La ub bicación de los l colectorees está deterrminada porr razones ecoonómicas y de servicio a los usuarios, de manera tal que laas conexiones sean equivvalentes en distancia paara ambos frrentes de la calle c o avenida. Por éste motivo los collectores saniitarios se loccalizan coinccidentes conn el eje centrral de las vía as (calles), en e vías may yores a 16 m de ancho,, es recomenndable consttruir 2 colecctores paralelos y en aveenidas con jaardinera, se optará por iinstalar el coolector debajjo de las mismas. Los co olectores plu uviales se localizan en laa parte late ral derechaa de las vías, en direccióón del escurrrimiento de las aguas. FIGURA Nº 3. 3 10: Instalacción de agua Potable, P Alcan ntarillado Saniitario (FECAL LES), Pluvial.

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FIGU URA Nº 3. 11:: Esquema Co ompleto de un Sistema de A Abastecimientoo Recolección y Tratamiento de Ag guas Residualees

3.10 DISTANCI D IA ENTRE CÁMARAS S DE INSPE ECCIÓN. En os interceptorees de aguas residuales sieempre son uttilizados las cámaras de inspección.

Las diistancias reccomendadass entre las cá ámaras de in nspección soon: a) Para diámeetros menorees a 400 [mm m]: una distaancia de 100 [m] metros de 40 00 [mm] a 1200 [mm]:: una distanncia de 120 [m] a 1500 [m], b) Para diám dependiend do de las con ndiciones hidráulicas deel colector. ores a 1200 [mm]: [ una diistancia de 2200 [m]. c) Para diámeetros superio En cuanto al diám metro de las tapas de loss pozos de viisita se recom mienda: a) Para tuberíaas de diámetros iguales o menores a 600 [mm]] - tapa de 00,60 [m] de fierro fundido b) Para tuberíaas de diámettros mayoress a 600 [mm]] - tapas de 00,90 [m] de fierro fundiddo Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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3.11 DISTANCI D IA ENTRE ELEMENT E TOS DE INS SPECCIÓN N. La disstancia máxim ma entre esttructuras de conexión c dee colectores ddebe estar determinada ppor la trama urbana, los equipos disp ponibles de limpieza l y ell comportam miento hidráuulico del flujjo. mportamientto del flujo limiten la ddistancia máxxima, En casso de que laa trama urbaana y el com ésta deebe ser de 50 [m] a 70 [m], [ si la lim mpieza de loos colectores es manual y debe ser dde 150 m, si es e mecánica o hidráulicaa. Por tan nto: 

Limpieza Manual M c/Diistancias de 50 5 a 70 [m]



Limpieza Mecánica M e Hidráulica H c/Distancias dde 150 [m]

En em misarios o co olectores prin ncipales, don nde las entraadas son muuy restringiddas o inexisteentes, la disttancia máxim ma entre estrructuras de inspección ddebe incremeentarse en fuunción del tipo de mantenimiento, laa cual es del orden o de 200 0 m. 3.12 DIMENSIO D ONES DE LAS L CÁMAR RAS DE IN NSPECCIÓN N. El diám metro intern no mínimo debe d ser de 1,20 [m]. El diámetro míínimo de la bboca de ingrreso a la cám mara de inspeección debe ser de 0,60 [m]. [ FIGURA F Nº 3. 3 12: Esquema a Representattivo del Sentid do de flujo de las cámaras d de Inspección.

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3.13

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INTERPRE I ETACIÓN DE D PLANO OS.

3.13.1 Nomencla atura de los Planos. P La nom menclatura a se aplica en n los planos, de acuerdo al siguiente orden: 1ro. Uso 2do o. Material 3ro. Diámetro de d la tubería

4to. Longituud del tramoo 5to. Pendiennte

Por ejeemplo:

Como también pod dría ser:

FIG GURA Nº 3. 13 3: Nomenclatu ura de los Plan nos Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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3.13.2 Escalas dee los Planos.. p topo ográficos y de planim metría de laa zona corrrespondientee a las redees de Los planos alcantaarillado, gen neralmente, son dibujaados en esccala 1:1.0000 o 1:2.000, suficiente para identifficar a todo os los com mponentes, mediante m laa simbologíaa y nomennclatura detaallada anterio ormente. En los perrfiles longittudinales see utiliza genneralmente la relación 1 a 10 entrre las escalaas horizontalles y verticaales, es decirr: escala hoorizontal 1:1.000, verticaal 1:100 ó eescala horizo ontal 1:2.000 0, vertical 1:2 200. Normalmente, para loss sistemas dee alcantarillaado en zonaas de pendientes moderradas, solo se s dibujan lo os planos de d planimetrría, contenieendo toda laa informacióón básica, een los puntoss donde se ubican u las cáámaras de arrranque, insppección, TL L (Terminal dde limpieza) o TIL (Tuberría de inspeccción y limpiezza). Para zonaas de pend diente pron nunciada, donde exissten cámaraas de caída, es recom mendable dibujar los perffiles longitu udinales, quee contienen lla informaciión más detaallada respeccto a cotas, pendientes p y alturas de caaída. Los detallles construcctivos de lo os componenntes de la rred y estruccturas especciales, como las cámaras de inspecciión, cámarass de caída, s umideros, siifones, etc., son dibujaddos en plantaa y con los co ortes transveersales necessarios a escalla 1:10, 1:200 o 1:25. 3.13.3 Carpeta de d Planos. En gen neral, una ca arpeta de pllanos de los sistemas de alcantarilladdo debe conttener: a) Índice de d planos b) Plano dee croquis y ubicación u dee mosaicos, eescala 1:10.0000 c) Plano geeneral, que contiene: c top pografía (cuurvas de niveel) y accidenntes topográáficos, poblacionees e infraestrructura de servicios existtentes d) Planos de d planimetrría de la red de colectorees, escala 1:1.000 o 1:2..000, contenniendo la indicació ón gráfica dee traslape y posición p corrrelativa en eel sistema dee mosaicos e) Perfiles longitudinalles en los casos necesari os f) Planos de d detalles constructivoss, instalacionnes y especificaciones dde materialess, con vistas en pllanta y secciiones transveersales y lonngitudinales

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g) Planos complemeentarios de equipos e instalacionnes especiaales eléctriccas o a mecánicas,, tuberías y accesorios. 3.13.4 Rótulos y Formatos de d Planos.

3.13.5 ABREVIA ATURAS. T.S S.C. = Tuberría Sanitaria de Cementoo. T.P P.C. = Tuberría Pluvial dee Cemento. T.S S.C.H° = Tub bería Sanitarria de Cemeento Hormigoonada. T.P P.C.H° = Tu ubería Pluviaal de Cementto Hormigonnada. T.I.L. = Tuberíía de Inspeccción y Limp ieza. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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3.14 LLENADO L O DE LA PL LANILLA DE D CÁLCUL LO CONVE ENCIONAL L. Para explicar e la metodología del llenad do de las pplanillas dee cálculo paara alcantariillado sanitarrio, se desarrrollará el siiguiente ejem mplo, previaamente se deebe de realizzar los siguiientes pasos, entonces tendremos: I.

Realizar el e TRAZAD DO de la Red d de Alcantaarillado, con n el Sentidoo de Flujo.

: “C Cámara de A Arranque”

: “Cáámara de In nspección”

FIGURA Nº 3. 14: Trazado de la Red dee Alcantarillad do Sanitario

II.

COLOCAR R LOS EJES S CORRESP PONDIENT TES AL PRO OYECTO (E En cada intersecció ón).

FIGURA Nºº 3. 15: Ejes d del Trazado Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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III.

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COLOCAR R LAS COT TAS (m)

Solo se s deberá co olocar las Cotas C Terren no, ya que llas Cotas Soolera las Obbtendremos de la Planillla al final, es muy impo ortante coloccar sus UNIIDADES, Paara poder obbtener las cotas se puede acudir a diferentes d programas, p como c el “G Google Earth, Land D Desktop, G Global mapper (este últim mo programa nos n permite paasar puntos

G GPS, que ya see encuentran een Google Earrth, al,

AutoCA AD Generando o CURVAS DE E NIVEL cada a 50 cm, (com mo pueden ser m mayores y mennores a este)). FIGURA Nº 3. 16: Cotas d del Proyecto

IV. V.

SACAR LA AS LONGIT TUDES (m),, (ENTRE CÁ ÁMARA Y CÁM MARA). SACAR LA AS ÁREAS en Hectárea as (Ha), CON ON BISECTR RICES (Es m muy importante ccolocar sus Unidades)).

FIGU URA Nº 3. 17: Áreas y longittudes del Proyyecto

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VI.

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PLAN NO INICIAL.- Se debe tomar en e cuenta este plano p inicial, con n el cual será m más fácil en llenaado de la mismaa. Lo aconsejable es, ir por TRAMOS, po or ejemplo: la Ca alle “1”, de “A”” hacia “B”, entoonces tendremoos que la cámaraa superior será “1A”, y cámarra inferior “1B”. FIGURA Nº 3. 18 8: Plano Represen ntativo de una Red d de Alcantarilladdo Sanitario.

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3.14.1 Datos para a el Llenado o de la Planilla: El diseeño considerrará los siguiientes datos:  Po oblación iniccial (P o ) = 2080 [Hab.]

 C Coeficiente dde Rugosidad = 0,013

 Índ dice de creciimiento pobllacional anuaal i

 C Caudal de coonexiones Errradas = 8 [% %]  D Dotación Coomercial = 10000

= 1.2 1 [%] 

((L/comercioo/día)

Peeriodo de Rettorno = 20 [a años]

 D Dotación Insstituciones Púúblicas = 50000

 Do otación = 90 0 [L/Hab/día a]

((L/Inst. Púb blico/día)

 Deensidad pobllacional = 53 39 [hab./Ha]  Co oeficiente dee Punta = 2.6 6 [según el

 D Dotación Inddustrial = 160000 ((L/Industriaa/día)

Co oef. de Variación de Ca audales (k1 y

 A Ancho de zannja sin entibbamiento.

k2 2)]  Co oeficiente dee retorno (Cr) = 75%

 P Peso Específfico del Agua = 1000 [K Kg/m3]

[va aría entre el 60% al 80 0%]

 C Cama de arenna = 10 [cm m]

 Co oeficiente dee Infiltración n = 0,5

 G Gravedad g= = 9.81 [m/s2]

[L L/s/Km] Ahora con c estos dattos, podemoss ir al llenad do de la plannilla electrónnica. Teniend do estos dato os se calcularrá lo siguien nte: 3.14.1.1 1 Procedimiiento y Cálcculos. 1º.- Po oblación futtura. Para calcullar la poblacción futura se emplea enn función dell tamaño de la poblaciónn, de acuerd do a lo especcificado en laa Tabla 3.2, para p el ejem mplo utilizareemos el métoodo geométrrico.

∗ 1

= 2 040 [Hab]

(3.26)

2º.- Deensidad pob blacional. = 249 [Hab/ha]

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(3.27)

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3º.- Do otación. Para calcular c la do otación se utiliza la Tabla 3.4, el proyyecto es de lla zona de loos valles Dot = 90 [L L/hab/día] En la planilla dee cálculo reepresentada a en el siguiente esqueema, se ha enumeradoo las colum mnas que serrán explicad das detallad damente a coontinuación n: Colum mna 1: Num meración de fila. f En estta columna se enumera laas filas de laa planilla. Column na 2, 3, 4: Ub bicación dell colector. En estas e column nas se ubica la calle y coon qué calless se interceptta. Colu umna 5, 6: Numeración N del colectorr. Aq quí se anotaan los núm meros de las cámaras sup perior e Inferrior de cadaa tramo resppectivamentee. Colu umna 7: Lonngitud de cadda colector een Metroos.

FIGURA Nº 3. 19: Ubicaciión del colectoor, tramo, longitud y área

Colum mna 8: Long gitud tributarria, es la sum ma de las llongitudes aacumuladas en metros, de todos los colectorres que anteeceden. Cuando o estamos en un na cámara de arranque a no se tiene una que lle antecede, assí que es cero, P Por ejemplo: Tenemos el Tramo T “1A - 1B B”, con una lon ngitud propia dde 100 (m), y lla tributaria serria cero “0”, yaa que ongitud a esta. no hay una anterior lo Pero en el siguiente tramo de d “B1 – 2B”ten ndremos una loongitud propiaa de 57.97 (m), y la tributaria de

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“100 (m m)”, y por tanto o la acumuladaa en este segund do tramo será dde 157.97 (m).. FIGURA Nº 3. 3 20: Longitu ud Tributaria p para el colectoor “1A a 1B”

Colum mna 9: Long gitud Acumu ulada. Por tan nto tendremo os la suma de d la column na [7] y [8]. Colum mna 10: Áreea propia en Hectáreas H (H Ha) Corressponde al áreea pertinentee a cada coleector de acueerdo con el plan no. Columna 11: 1 Área tribbutaria (en H Hectáreas). Es la suma de las áreass acumuladass en hectáreaas, de todos los colectores que q antecedeen. Columna 12: 1 Área Accumulada. Es la suma de las colum mnas [10] y [11] FIGUR RA Nº 3. 21: Áreas Á

do estamos en e una cámarra de arranqu ue no se tienne una que lee antecede, aasí que es cerro. Cuand Por ejjemplo: Tenem mos el Tramo “1A - 1B””, con un Árrea propia dde 0.1875 (H Ha), y la tribbutaria seriaa cero “0”. Pero en e el siguien nte tramo de “B1 – 2B B” tendremo s un Área propia de 00.0625 (Ha), y la tributaaria de “0.18 875 (Ha)”, y por tanto la acumulada een este seguundo tramo será de 0.25 ((Ha). Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIÓN N Nº 3

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Colum mna 13: Pob blación que aporta a a cadaa colector. Es la l multiplicaación de la deensidad pobllacional por el área proppia. Pob= Dp * A (prop) [13] = Dpp * [10] Columna 14: 1 Poblaciónn Acumuladda. Es la mu ultiplicaciónn de la densiddad poblacioonal por el árrea Acumullada. Pob (Acum) = DDp * A (Acum) [14] = Dp * [12]

FIGUR RA Nº 3. 22: Poblacion P

Colum mna 15: Coeeficiente Pico o o coeficien nte de Punta (M). Elegido dee acuerdo a las l caracteríssticas de la ppoblación, paara el ejempplo se utilizarra la ecuación n de, Coeficciente de Varriación de Caudales, conn los valores de la tabla 33.6 [15] = k1 * k22

FIGU URA Nº 3. 23: coeficiente dee punta y caud dales

mna 16: Cau udal Medio diario d (l/s). Colum El cálcculo del caud dal medio diiario se obtieene mediantee la ecuaciónn: [16] = [14]*Dot**Cr 864000 Colum mna 17: Cau udal Máximo o. Es la multiplicación [15] y [16 6] Colum mna 18: Cau udal de infiltrración. Es la multiplicación de la columna [9] por p el coeficciente de inffiltración de la Tabla 3..7 por ejemplo: Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIÓN N Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Datos:  Tubería dee PVC  Tipo de un nión = anillo de goma  C Infiltración = 0.05 [L/s//km] [18 8] = C Infiltraación* [9] Colum mna 19: Cau udal por coneexiones errad das. El cau udal por coneexiones errad das debe serr del 5% al 110 % del cauudal máximoo horario de aguas residu uales doméstiicas. Por ejeemplo: se ad dopta un 8 %. % [19] = 0.08*[17] 0 Colum mna 20: Can ntidad de com mercios que existe en el tramo. Colum mna 21: Cau udal de Comercios. 21] = [20]* Dot D (Comercioo) [2 86400 Colum mna 22: Can ntidad de Instituciones pú úblicas que eexiste en el ttramo Colum mna 23: Cau udal de Instittuciones púb blicas . [23] = [22]* Dot (Institucciones Públicas) 86400 Colum mna 24: Can ntidad de ind dustrias que existe e en el ttramo Colum mna 25: Cau udal de Indusstrias [25] = [24]* Dot (Inndustrias) 864000 Colum mna 26: Sum matoria caud dal de descarga concentraada ∑ Q (DDes Conc)= Cau udal de Com mercios + Cau udal de Instiituciones púbblicas + Cauudal de Indusstrias [26] = [21] + [23] + [225] Colum mna 27: Cau udal acumulaado. Q (AAcumulado) = Q (Max) + Q (Infifiltración) + Q (CConexiones Erradaas) + Q (Des Coonc) [27] = [17]] + [18] + [119] + [26] Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIÓN N Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Colum mna 28: Cau udal de diseñ ño “q”. La exp periencia ind dica que el caudal c mínim mo de diseñoo será de: q= =1.5 [L/s]. Por tan nto se tomarrá como caudal de diseño al caudal aacumulado: 

Si éste es mayor m o iguaal a 1.5 [L/s]].



Si el caudaal acumulado o es menor a 1.5 [L/s], sse coloca el ccaudal mínim mo de diseñoo.

Colum mna 29: Cota del terreno o en cámara inicial. Se obbtiene del pllano topográáfico.

FIGURA Nº N 3. 24: cota terreno, prof.. de excav. y p pendiente

Colum mna 30: Cota del terreno o en cámara final. Se obttiene del plan ano topográfiico. Colum mna 31: Pro ofundidad dee excavación n en la cám mara inicial. Se debe addoptar valorees de excavaación según las recomen ndaciones de la Norma B Boliviana NB B 688. En la cámara iniciial. Se debe adoptar valo ores de excaavación segúún las recom mendaciones de la Normaa Boliviana NB N 688. Colum mna 32: Prrofundidad de d excavaciión en cám mara final. S Se debe adooptar valorees de excavaación según la Norma Bo oliviana NB Colum mna 33: Prom medio de lass profundidaades de excavvación. [27]] = [25] + [226] 2 Colum mna 34: Cota Solera en cámara c iniciial. [34 4] = [29] - [331] Colum mna 35: Cota Solera en la l cámara fin nal. [35]] = [30] - [322] “Es ell resultado de d la resta laa cota del terreno final {{Columna [330]}, menoos la profunddidad de exccavación más profunda de d todos los interceptores i s a la cámaraa”. Colum mna 36: Peendiente dell colector en e porcentajje. La penddiente será calculada dde la diferen ncia de cotas (solera iniccial y final),, dividida enntre la longittud del colecctor. [36] = [35] – [34] * 100 [7] S Simón Universiidad Mayor de San Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIIÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

mna 37: Diámetro de la Tubería T en (Pulgadas). ( Colum Com mo Diámetro o (mínimo) = 4” 4 = 100 (mm m), Al selecccionar la cassilla se desplliega un COMENTAR C RIO, donde muestra los diámetros ccomerciales según NB.

FIGU URA Nº 3. 25: Diámetro y réégimen hidráu ulico

Colum mna 38: Diámetro de la Tubería T en Milímetros M (m mm). [3 38] = [37]*255 Colum mna 39: Rad dio hidráulico o a tubo llen no en (m). Para secciones circculares el rad dio hidráulicco es la cuart rta parte del ddiámetro. [39 9] =. [38] . (4)*(10000) Colum mna 40: Velocidad a tub bo lleno en (m m/s). 40

1

/

∗ 39

36 ∗ 100

/

d verifica ar que el vallor de la colu umna [40] n no sea menor o Igual a 00.6 (m/s) qu ue es “Se debe la a velocidad mínima, m ya que nos salddría “baja”,, si no “ok”. Colum mna 41: Cau udal a tubo llleno en [L/s]].

41

38 100 0 40 ∗ ∗ 4

∗ 1000

Colum mna 42: Relaación entre el e caudal de diseño y el ccaudal a tuboo lleno. 42



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28 41

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SECCIIÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Colum mna 43: Relaación entre velocidad v reaal y la velocidad a tubo llleno. Obtenida de la tab bla de Relacio ones Hidráullicas de la Taabla 2.4 y Fiig. 2.27 “La Planilla P Excel se encuentra tabulada t en ell cd del texto p ara buscar loss datos de la taabla de Relacioones Hidráulicas.” H

Colum mna 44: Relaación entre la l lámina de agua y el diiámetro de laa tubería. Encon ntrada en la Tabla T 2.4 y Fig. F 2.27 “La Planilla P Excel se encuentra tabulada t en ell cd del texto p ara buscar loss datos de la taabla de Relacioones Hidráulicas.” H

Colum mna 45: Reelación entree el radio hidráulico h reeal y el raddio hidráulicco a tubo llleno. Encon ntrada en la Tabla T 2.4 y Fig. F 2.27 “La Planilla P Excel se encuentra tabulada t en ell cd del texto p ara buscar loss datos de la taabla de Relacioones Hidráulicas.” H

Colum mna 46: Velocidad real en e (m/s). Es la multiplicació m ón de las collumnas de Velocidad V a tuubo lleno y R Relación enttre velocidadd real y la veelocidad a tu ubo lleno. [46] = [40] * [443] Colum mna 47: Tiraante de escurrrimiento en n (mm). Es la multiplicaciión del Diám metro de la Tubería y Relación enntre la lámiina de agua y el diámettro de la tubería. [47]] = [38] * [444] “La Pllanilla Excel ya y está config gurada para Verificar V que eel resultado d de l a colum mna [ 4 7 ] , debe cumpllir con las condicioness mínimas y máximas del tirante de escurrim miento”, es ddecir que, el e resultado de [47] sea,, > =, que {[38]*0.2}, { Y además ell resultado dde [47] sea, < =, que {[[38]*0.75}. mna 48: Rad dio Hidráulicco real en (m m). Colum Es la multiplicació m ón del Radio o hidráulico a tubo lleno y Relación eentre el radioo hidráulico real y el raadio hidráulicco a tubo lleno. [48]] = [39] y [445] Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIIÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Colum mna 49: Velocidad críticca (m/s) La Velocid dad Critica esstá definida por: p ∗ 48

[49] = 6*

D Donde “g” ees la gravedaad: g=9.81 ((m/s2)

FIGURA A Nº 3. 26: Veelocidad, F tra act., ancho de zanja, volúmeenes y observaaciones 2

mna 50: Ten nsión tractivaa (N/m ) Colum Es la multiplicació m ón de la densidad del ag gua (kg/ m3), por la graavedad (m/ss2), por el rradio hidráu ulico real (m), y por la peendiente (%))

50

∗

∗ 48 ∗

“Laa Planilla Exccel se encuentrra tabulada parra Verificar quue el resultadoo de l a Tensiión Tractiva, seea: >= = a 1 (Pascall). Colum mna 51: Anccho de zanja (m). Se ado opta este valor según el diámetro d de la tubería, seegún la Tablla 3.8 “La Planilla P Excel ya y está configu urada para ir y buscar la Tabbla del Ancho de Zanja en fu función al Diám metro asumido o en la columnaa [37].”

Colum mna 52: Vollumen de exccavación. (m m3) Es la multiplicació m ón de las colu umnas: [52] = [51] * [33] * [7] mna 53: Vollumen de la cama c de aren na (m3). Colum Se con nsiderará unaa capa de areena de 10 (cm m): [53] =

(m) * [7] * [51]

Colum mna 54: Vollumen de relleno (m3). [54 4] = [52] – [553] Colum mna 55: Ess necesario colocar don nde están las Cámarass de Arranqques, la Sallida y cualqu uier otra obsservación dell Tramo. Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIÓN Nº 3

SISTEM AS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

PLANILLA DE D CÁLCULO DEL D ALCANTA TARILLADO SA ANITARIO, POR EL METODO M DE AREAS, A PARA A EL ÁREA UR RBANO. Coef. De Maaximo Caudal Diario K1 K =

1,3

Coef. De Maxximo Caudal Horario K2 K =

2

COEFIC CIENT E DE PUNT A M=

C

Poblacion Inicial=

1

2

3

4

Ubicac. del colector

1,2

[%]

Periodo de Diseño D t=

20

[Años]

Poblacion Futura F Pf= 2640 [Hab.]

2080

5

i=

[Haab]

6

Area Proyyectada A =

7

Tramo

8

9

4,9

[Ha]

10

Longitud ( m )

Dennsidad Poblc. =

5399

[hab/ha]

Dotación =

90

[L/hab/dia]

75

[%]

8

[%]

Cooeficiente de retorno = 60 a 80 % Caudal maloss empotramientos = 5 A 10%

11

12

Á Área ( ha)

13

14

Población

15

16

Coef.

Caudal (l/s)

Fila

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Calle

De

A

1 1 B 3 A A 2 B C 4 B C 5 A 5 D

A C 1 C 1 4 A 2 1 C 4 4 C 4 A 5

B B 2 B 2 2 B 4 4 B 5 5 B 5 B 6

Cam. Sup. 1A 1C B1 3C A1 A4 2A B2 C1 4C B4 C4 5C A4 5A D5

Cam. Inf.. Propia 1B 1B B2 3B A2 A2 2B B4 C4 4B B5 C5 5B A5 5B D6

Trib.

100.00 0.00 100.00 0.00 58.00 200.00 118.39 0.00 57.97 0.00 102.04 0.00 100.00 160.02 102.24 478.59 158.45 0.00 110.00 158.45 101.41 637,04 100.00 0.00 100.00 100.00 101.41 0.00 100.00 101.41 100.00 1038.45

17

18

Acum.

Propia

Trib.

Acum.

P Propio

Acum.

Punta

Medio

Qmáx

Qi

100.00 100.00 258.00 118.39 57.97 102.04 260.02 580.83 158.45 268.45 101.41 100.00 200.00 101.41 201.41 1138.45

0.19 0.09 0.11 0.37 0.06 0.38 0.72 0.25 0.43 0.28 0.95 0.20 0.25 0.38 0.25 0.95

0.00 0.00 0.28 0.00 0.00 0.00 0.72 1.15 0.00 0.43 1.59 0.00 0.20 0.00 0.38 2.17

0.19 0.09 0.39 0.37 0.06 0.38 1.44 1.40 0.43 0.71 2.54 0.20 0.45 0.38 0.63 3.12

102 50 59 199 34 202 388 133 234 150 514 110 133 202 135 514

102 50 211 199 34 202 776 754 234 384 1369 110 242 202 337 1681

2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60

0.080 0.039 0.165 0.156 0.026 0.158 0.606 0.589 0.182 0.300 1.069 0.086 0.189 0.158 0.263 1.313

0.208 0.101 0.429 0.405 0.068 0.410 1.576 1.532 0.474 0.780 2.781 0.223 0.493 0.410 0.684 3.414

0.0500 0.0500 0.1290 0.0592 0.0290 0.0510 0.1300 0.2904 0.0792 0.1342 0.0507 0.0500 0.1000 0.0507 0.1007 0.5692

FIGURA Nº 3. 27: Planilla de cá álculo del alcantarrillado convencion nal por el método de áreas (columnas [1] a [18])

Universidad Mayor de San Simón aria II Facultad Cienciass y Tecnología – Ingeeniería Civil – Sanita

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8 118

SECCIÓN Nº 3

SISTEM AS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

PLANILLA DE D CÁLCULO DEL D ALCANTA TARILLADO SA ANITARIO, POR EL METODO M DE AREAS, A PARA A EL ÁREA UR RBANO.

Coeficiente de Infilltracion =

0,5

Km] [ L/s/K

Dot. Comercial = 600 - 3,000 1000 [L/ccomercio/dia] Dot. Instituciones I Publicas = 5,0000 - 15,000 5000 [L/IInstituciones Publicas/dia]

Coef. de Rugosidad Manning 0,013 Para cualquier tipo de material de d tuberia Peso esp.ddel agua = 1000 [Kg/m ^3] Cama dee arena =

19

20

10

Dot. Industrial = 16,0000 - 18,000 16000 [L/IIndustria/dia]

22

23

24 2

25

26

27

28

Caudal (l/s)

Fila

0,23 [L/s]

Grravedad g = 9,81 [m/s^2]

[Cm]

21

UnitLoad =

29

30

Cota terreno (m)

331

32

33

P Prof.de excav. (m)

34

35

Cota Solera

36 Pend.

Qe

# com.

Qc

# I.P.

Qip

# ind. i

Qind.

∑Qdc

Acum.

q

inicia al

final

iniccial

final

Media

inicial

final

%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0.0166 0.0081 0.0343 0.0324 0.0055 0.0328 0.1260 0.1225 0.0380 0.0624 0.2224 0.0178 0.0394 0.0328 0.0547

1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0.0116 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0116 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0.0579 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0579 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0.1852 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.1852 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

0.255 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.255 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.53 0.16 0.59 0.50 0.10 0.49 1.83 1.94 0.85 0.98 3.05 0.29 0.63 0.49 0.84

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.83 1.94 1.50 1.50 3.05 1.50 1.50 1.50 1.50

2601.0 2601.5 2600.5 2601.5 2601 2601.3 2600.7 2600.5 2601.7 2600.9 2600.5 2600.9 2600.5 2601.7 2600.8

2600.5 2600.5 2600.5 2600.5 2600.7 2600.7 2600.5 2600.5 2600.9 2600.5 2600 2600.5 2600 2600.8 2600

1.220 1.220 1.220 1.220 1.220 1.220 1.220 1.660 1.220 1.220 1.220 1.220 1.220 1.220 1.220

1.60 1.20 1.60 1.20 1.40 1.60 1.60 2.20 1.80 1.40 1.40 1.80 1.40 1.20 1.40

1.40 1.20 1.40 1.20 1.30 1.40 1.40 1.90 1.50 1.30 1.30 1.50 1.30 1.20 1.30

2599.80 2600.30 2599.30 2600.30 2599.80 2600.10 2599.50 2598.90 2600.50 2599.70 2599.30 2599.70 2599.30 2600.50 2599.60

2598.90 2599.30 2598.90 2599.30 2599.30 2599.10 2598.90 2598.30 2599.10 2599.10 2598.60 2598.70 2598.60 2599.60 2598.60

0.900 1.000 0.690 0.845 0.863 0.980 0.600 0.587 0.884 0.545 0.690 1.000 0.700 0.887 1.000

16

0.2731

0

0.0000

0

0.0000

0

0.0000

0.000

4.26

4.26

2600 0

2599.5

1.220

1.40

1.30

2598.80

2598.10

0.700

FIGURA Nº 3. 28: Planilla de cá álculo del alcantarrillado convencion nal por el método dde áreas (columnaas [19] a [36])

Universidad Mayor de San Simón aria II Facultad Cienciass y Tecnología – Ingeeniería Civil – Sanita

Luiizaga Peña Roberto C Carlos Orddoñez Miranda Karlaa Lucrecia

9 119

SECCIÓN Nº 3

SISTEM AS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

PLANILLA DE D CÁLCULO DEL D ALCANTA TARILLADO SA ANITARIO, POR EL METODO M DE AREAS, A PARA A EL ÁREA UR RBANO.

37 Fila

38

39

40

41

V (m//s)

Q (l/s)

Diametrro

42

43 4

44

45

46

47

4 48

REGIME EN HIDRAULICO

(Pulg) (m mm)

Rh (m)

q/ Q

v/V

d/D

rh/Rh v (m/s)

d (mm)

49

50

51

Vc

F tract..

Ancho

(N/m^22)

zanja (m)

r h (m) (m/s)

52

53

54

55

V Volumenes (m^3) Excavv. Arena

Relleno

1

4

100 1

0.0250

0.62

ok

4.90

0.31 0.8 874 0.376

0.817

0.545

38

ok

0.0 020

2.69

1.80

ook

0.50

70.000

5.00

65.00

2

4

100 1

0.0250

0.66

ok

5.17

0.29 0.8 866 0.369

0.806

0.570

37

ok

0.0 020

2.67

1.98

ook

0.50

60.000

5.00

55.00

3

6

150 1

0.0375

0.72

ok

12.65

0.12 0.6 658 0.224

0.533

0.471

34

ok

0.0 020

2.66

1.35

ook

0.60

48.722

3.48

45.24

4

4

100 1

0.0250

0.60

ok

4.75

0.32 0.8 882 0.382

0.828

0.533

38

ok

0.0 021

2.70

1.72

ook

0.50

71.033

5.92

65.11

5

4

100 1

0.0250

0.61

ok

4.80

0.31 0.8 882 0.382

0.828

0.539

38

ok

0.0 021

2.70

1.75

ook

0.50

37.688

2.90

34.78

6

4

100 1

0.0250

0.65

ok

5.11

0.29 0.8 866 0.369

0.806

0.564

37

ok

0.0 020

2.67

1.94

ook

0.50

71.433

5.10

66.33

7 8

6 6

150 1 150 1

0.0375 0.0375

0.67 0.66

ok ok

11.80 11.67

0.16 0.7 720 0.262 0.17 0.7 733 0.271

0.611 0.627

0.481 0.484

39 41

ok ok

0.0 023 0.0 024

2.84 2.88

1.35 1.35

ook ook

0.60 0.60

84.000 116.555

6.00 6.13

78.00 110.42

9

4

100 1

0.0250

0.62

ok

4.86

0.31 0.8 874 0.376

0.817

0.540

38

ok

0.0 020

2.69

1.77

ook

0.50

118.844

7.92

110.92

10 11

6 6

150 1 150 1

0.0375 0.0375

0.64 0.72

ok ok

11.25 12.65

0.13 0.6 690 0.244 0.24 0.8 822 0.334

0.573 0.745

0.439 0.589

37 50

ok ok

0.0 021 0.0 028

2.75 3.14

1.15 1.89

ook ook

0.60 0.60

85.800 79.100

6.60 6.08

79.20 73.02

12

4

100 1

0.0250

0.66

ok

5.17

0.29 0.8 866 0.369

0.806

0.570

37

ok

0.0 020

2.67

1.98

ook

0.50

75.000

5.00

70.00

13

6

150 1

0.0375

0.72

ok

12.74

0.12 0.6 658 0.224

0.533

0.474

34

ok

0.0 020

2.66

1.37

ook

0.60

78.000

6.00

72.00

14

4

100 1

0.0250

0.62

ok

4.87

0.31 0.8 874 0.376

0.817

0.542

38

ok

0.0 020

2.69

1.78

ook

0.50

60.855

5.07

55.78

15

4

100 1

0.0250

0.66

ok

5.17

0.29 0.8 866 0.369

0.806

0.570

37

ok

0.0 020

2.67

1.98

ook

0.50

65.000

5.00

60.00

16

6

150 1

0.0375

0.72

ok

12.74

0.33 0.8 897 0.395

0.850

0.647

59

ok

0.0 032

3.36

2.19

ook

0.60

78.000

6.00

72.00

Observ. C. Arranque C. Arranque C. Arranque C. Arranque C. Arranque

C. Arranque

C. Arranque C. Arranque SALIDA

FIGURA Nº 3. 29: Planilla de cá álculo del alcantarrillado convencion nal por el método dde áreas (columnaas [37] a [55])

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SECCIÓN Nº 3

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Nota: El ejem mplo resuelto modelado m con el programa p SewerCad v5.6, con la planilla se enncuentra el Aneexo B). FIGURA Nº 3. 3 30: Plano Finall del Diseño

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SECCIÓ ÓN Nº 3

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3.15 SISTEMA DE D ALCAN NTARILLA ADO COND DOMINIAL.. 3.15.1 Introducciión. El Sistema Condo ominial es un na solución de saneamieento sencillaa y de bajo ccosto que inntegra una teecnología ap propiada con n la particip pación activva de la com munidad. E El bajo costoo del sistem ma Condomin nial es produ ucto de: 

El diseño de d ingenieríaa.



La particip pación de la l comunidaad durante todo el prroceso, espeecialmente een la ejecución de d las obras.



La particip pación de la comunidad en la operacción y manteenimiento de los sistemas de saneamiento.

3.15.2 Origen del Sistema Condominiall. El sisttema Condom minial surgió ó en Brasil en e la décadaa de los añoss 80, como uuna alternativva de menorr costo a los sistemas convenciona c ales y por eende con poosibilidades de atender a un mayorr número de familias, parra la dotació ón de serviciios de alcanttarillado saniitario. El Ingeniero José Carlos de Mello o fue el prrincipal imppulsor de eesta soluciónn de saneam miento, a paartir de la cual c profesiionales brassileños impllantaron el ssistema en otras region nes, adecuand do la metodo ología Cond dominial a suus realidadess. 2.20.3 El Modelo o Condomin nial. El Sistema Condo ominial ofrecce una solucción integrall al problema de saneam miento de unn área determ minada. No sólo s implicaa intervencio ones relacionnadas directtamente conn los servicioos de alcantaarillado y sus s aspectoss técnicos o de construucción, sino que tambiéén se ocupaa del desarrrollo comun nitario y las acciones de educaciión sanitaria y ambienntal. El moodelo Condo ominial imp plica, por lo o tanto: Un n enfoque gglobal no sóólo respectoo del diseñño de ingeniiería y su puesta p en fu uncionamien nto. Si no ttambién dessde el puntoo de vista dde la particiipación com munitaria .o in ntervención social en toodas las fases del processo así como en la adquissición de con nocimientos por los usuaarios a travéss de la educaación sanitarria y ambienntal. 3.15.3 El Compo onente Socia al del Sistem ma Condomiinial. El com mponente soccial del sisteema Condom minial utilizaa dos formas de trabajo eespecíficas: a) La interdissciplinariedaad. pación de la comunidad c de d usuarios dde los serviccios. b) La particip Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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a) La interdiscipllinariedad. La interdissciplinariedaad parte del abordaje dee distintas diisciplinas paara encontrarr una solució ón única, elaborada en e conjunto o, aprovechhando los ddiferentes cconocimientoos y experiiencias. En ell Sistema Condominiaal se prom mueve el ttrabajo inteerdisciplinariio, diferentte al multid disciplinario.. b) La participación. La particip pación incorp pora a la co omunidad duurante todo eel proceso, ddesde la deccisión de llev var adelante un proyecto o de implanttación del siistema conddominial hastta la operaciión y mantenimiento de los sistemass. La particip pación condu uce a la apro opiación de los sistemass por parte dde la comunnidad, lo cual resulta fundamental paara la futura sostenibilida s ad de los sisttemas instalaados. Asimismo permite qu ue el probleema inicial que es indiividual, se convierta een un probleema colectiivo con una u solució ón también colectiva. Esta parrticipación tiene conseccuencias eco onómicas, pu ues el aportee de mano d de obra de loos vecinos rreduce los coostos de imp plementación n del proyeccto. 3.15.4 El Compo onente Tecno ológico del Sistema S Con ndominial. El com mponente teccnológico o de ingenieríía del sistem ma condominnial, lo integrran los siguientes elemen ntos: 

pal o Pública. Red princip



Ramales Condominiale C es.



Planta(s) de d tratamientto.



Instalacion nes intradom micialiarias.

3.15.4 4.1 Red Púb blica. Es el conjunto dee tuberías que q reciben las aguas rresiduales dde ramales C Condominialles o conexiiones domicciliarias.

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3.15.4 4.2 Ramal Condominia C l. Es la tubería t que recolecta r agu uas residualees de un connjunto de eddificaciones ccon descargaa a la red pú ública. Un ejeemplo de su u trazado se detalla d en la siguiente figgura:

FIGURA A Nº 3. 31: Ra amal Condomiinial y Red Prrincipal

3.15.4 4.2.1 Opcion nes de Traza ado de los Ramales R Con ndominialess. En ell sistema condominial existen cu uatro alternaativas de trrazado de llos ramaless. La escogeencia de la alternativa, a de d acuerdo a la factibiliidad técnica,, correspondde a los usuaarios, consid derando que cada altern nativa tiene un costo y el usuario aasume la responsabilidaad de pagarllo. Las altternativas dee trazado de ramales Con ndominialess son las siguuientes:

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1. Ramal porr el Fondo de d los Lotes. onómica conn respecto a las demás allternativas. Esta opción constiituye la solucción más eco En lo posib ble se debe tratar t que la descarga see realice a am mbos lados dde los predioos de un maanzano con un, u único ram mal. Esta soluciión es posiblle cuando ex xiste espacioo libre en el fondo de loos lotes suficciente para el tendido de las tuberías.

FIGU URA Nº 3. 32: Ramal por el fondo de los llotes

2. Ramal porr el Frente o Medio de los Lotes. La differencia de esta e alternatiiva es que see necesitan ddos ramales a cada ladoo para atendeer las necesiidades del manzano. m Esta altern nativa es máás costosa que q la del rramal por ell fondo de los lotes (m mayor longitu ud de tuberíaas).

FIGU URA Nº 3. 33: Ramal por el frente de los llotes

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3. Ramal porr las Acerass. En estta alternativaa los ramalees pasan por fuera de loss lotes, sobrre la acera a una distanccia de 0.65 - 0.80 (m) de la rasante. Esta opción o es la más aceptaable en el siistema conddominial conn las desvenntajas de quue los costoss son mayorees para los ussuarios. FIGURA F Nº 3.. 34: Ramal poor las Aceras

4. Ramal Miixto. Se deb be aplicar ell ramal mixtto cuando laa pendiente dde un lado ddel lote no ees favorable para realizaar ninguno de d los anterio ores tres casos. Esta Alteernativa connsiste en unaa combinacióón de los trees anterioress. Este ramal es aplicaado de acueerdo a las ccondiciones topográficas del manzaano. FIGURA Nº N 3. 35: Ram mal Mixto

En cuaalquiera de las l cuatro altternativas mencionadas m anteriormennte, la ejecucción, la operración y/o el mantenimiento del ramaal pueden serr o no responnsabilidad ddel condominnio.

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3.15.4 4.3 Plantas de d Tratamieento. Las pllantas de traatamiento y las instalacciones del m módulo sanittario son complementarrias al sistem ma condomin nial. Laas plantas dee tratamiento o constituyen n el último ccomponente del sistemaa de alcantariillado sanitarrio .convenccional o cond dominial. An ntes del vertiimiento final de las aguaas ya tratadaas. 3.15.4 4.4 Instalaciiones Intrad domicialiariias. Constiituyen el punto de paartida del sistema de alcantarilladdo sanitario convencionnal o condominial. En árreas de bajos ingresoss, donde laa mayoría dde las vivieendas no ccuenta con estas instalaaciones, al em mprender un n proyecto de d alcantarilllado utilizanndo el sistem ma condominnial es importtante consid derar las instalaciones o construcciónn de móduloos sanitarios y el uso efeectivo del sisstema como un u componeente integral del proyectoo. Lo antterior implicca la realizacción de progrramas de eduucación saniitaria y ambiiental. 3.15.5 Ventajas del d Sistema Condominiial Respectoo al Sistema Convencion nal. 3.15.5 5.1 En la Co onstrucción:: a) Menor extensión de redees. d cavado. b) Menores profundidades de uberías. c) Menores diáámetros de tu d) Menor cantidad de elemeentos de inspeección. mayor controol por parte dde las e) Reducción de pérdidas para el operrador, dado qque hay un m organizacio ones Condomiiniales.

En con nsecuencia, menor m costo o de inversión. nto: 3.15.5 5.2 En la Op peración y Mantenimie M a) Independen ncia entre ram males y redes. b) Sistema secctorizado por condominios. ntenimiento. c) Mayor facillidad para opeeración y man m sencillos para p operacióón y mantenim miento. d) Utilización de equipos más

En con nsecuencia, menores m cosstos en operaación y manttenimiento.

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3.15.5 5.3 En el ám mbito financiero: 1. Es posible recuperar buena b parte de la inverssión .equivallente al costto de los raamales condominiaales. en el corrto plazo, meediante el paggo del derechho de conexióón y no en ell largo plazo a trav vés de la tarifaa.

En con nsecuencia, posibilidad p de d recuperacción de la invversión a corto plazo. 3.15.5 5.4 Ámbito Social. S Adicio onalmente, el e componen nte social qu ue caracterizza al sistem ma condominnial, genera entre otras las l siguientes ventajas: 1. La participación de loss usuarios en n la construccción, operacción y manteenimiento, peermite menores costos de im mplantación y promuevee una mejor utilizaciónn del sistem ma de alcantarillad do. n técnica es el e resultado dee un proceso de decisión participativa de los usuariios, lo 2. La solución cual contrib buye a una mayor apropiación por parte de ésttos y conseccuentemente, a su sostenibilid dad.

3.15.6 6 Cámaras de d inspecció ón. Las cáámaras de in nspección tieenen por objjetivo permiitir el accesoo a las partess del sistemaa para realizaar el manten nimiento. Laas cámaras se construyeen de mamppostería, PV VC o ladrilloo, los elemen ntos de inspección serán n principalmeente de dos tipos: 

Caja de inspección, i que será ub bicada en eel ramal conndominial, éésta cámara tiene pequeñas dimensiones d .



Cámara de d inspección n, será ubicaada en la redd pública.

De acu uerdo a la profundidad de d instalació ón de la tubeería, las dim mensiones reecomendablles de las cám maras son: TABLA Nº N 3. 13: Profundidad de las cámaras de in nspección

Prrofundidad de la Tipo T de Dimen nsiones del A Acceso Tipo dee Tu ubería (solera) m Cámara C [[Diámetro m m] Red 1.20 Cám mara CI 120 1.20 con chhimenea de acceso 0.60 Red Públicca ásicos Reglamento o Nacional NB 6888 “Reglamentos T Técnicos de Diseñ ño para Sistemas dde Fuente: Vice Ministerio de Servicios Bá Alcantarrillado La Paz, Diic-2001

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Reesumen de la comparacción Condom minial Vs C Convencionaal.

3.16 PLANILLA P A DE CALC CULO ALC CANTARILL LADO CON NDOMINIA AL. Para explicar e la metodología del llenad do de las pplanillas dee cálculo paara alcantariillado sanitarrio Condom minial, se dessarrollará el siguiente ejjemplo, prevviamente see debe de realizar los sig guientes paso os, entonces tendremos:

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1. REALIZA AR EL TRAZ ZADO DE LA L RED DE ALCANTA ARILLADO,, CON EL SENTIDO O DE FLUJO O. “Cámarra de Arranqque”

: “Cámarra de Inspeccción”

FIGURA F Nº 3. 36: Trazado de d la Red de A Alcantarilladoo Condominiaal

R LOS EJES S CORRESP PONDIENTE ES AL PROY YECTO. 2. COLOCAR

TABLA Nº 3. 14: Ejes deel Proyecto

R LAS COTA AS (m). 3. COLOCAR Solo se s deberá co olocar las Cotas C Terren no, ya que llas Cotas Soolera las Obbtendremos de la Planillla al final, es muy impo ortante coloccar sus UNIIDADES, Paara poder obbtener las cotas se puede acudir a diferentes d programas, p como c el “G Google Earth, Land D Desktop, G Global Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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mapper (este últim mo programa nos n permite paasar puntos

G GPS, que ya see encuentran een Google Earrth, al,

AutoCA AD Generando o CURVAS DE E NIVEL cada a 50 cm).

FIGURA Nº 3. 37: Cotas C del Proyyecto Condom minial

4. SACAR LA AS LONGIT TUDES (m), (ENTRE CÁ ÁMARA Y C CÁMARA). AS ÁREAS en e Hectáreass (Ha), SIN B BISECTRICE CES (Tomando ttoda el área de lla 5. SACAR LA cuadra o manzzano).

FIGURA Nº 3. 38: Áreas y longitudes d del Proyecto C Condominial

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6. PLANO O INICIAL.- Se debe de tener este e plano iniciaal, con el cual seerá más fácil en llenado de la m misma. Lo aconssejable es, ir por TRA AMOS, por ejem mplo: la Calle “1”, de “A” haciaa “B”, entonces tendremos que la cámara supeerior será “1A””, y cámara

inferior “1B”. FIGU URA Nº 3. 39: Plan no inicial y Repressentativo de una Red R de Alcantarilllado Condominiall.

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3.16.1 Datos para a el Llenado o de la Planilla: El diseeño considerrará los siguiientes datos:  Po oblación iniccial (P o ) = 2080 [Hab.]

 C Caudal de coonexiones Errradas = 8 [% %]

 Índ dice de creciimiento pobllacional anuaal

 D Dotación Coomercial = 10000 ((L/comercioo/día)

i = 1.2 [%] 

 D Dotación Insstituciones Púúblicas = 50000

Peeriodo de Rettorno = 20 [a años]

((L/Inst. Púb blico/día)

 Do otación = 90 0 [L/Hab/día a]  Deensidad pobllacional = 53 39 [hab./Ha]  Co oeficiente dee Punta = 2.6 6 [según el

 D Dotación Inddustrial = 160000 ((L/Industriaa/día)

Co oef. de Variación de Ca audales (k1 y

Ancho de zannja sin entibbamiento.  A

k2 2)]

 P Peso Específfico del Agua = 1000 [K Kg/m3]

 Co oeficiente dee retorno (Crr) = 75%

 C Cama de arenna = 10 [cm m]

[va aría entre el 60% al 80 0%]

 G Gravedad g= = 9.81 [m/s2]

 Co oeficiente dee Infiltración n = 0,5 [L L/s/Km]  Co oeficiente dee Rugosidad = 0,013 Ahora con c estos dattos, podemoss ir al llenad do de la plannilla electrónnica. Teniend do estos dato os se calcularrá lo siguien nte: 3.16.1.1 1 Procedimiiento y Cálcculos 1º.- Po oblación futtura. Para calcullar la poblacción futura se emplea enn función dell tamaño de la poblaciónn, de acuerd do a lo especcificado en laa Tabla 3.2, para p el ejem mplo utilizareemos el métoodo geométrrico.

∗ 1

= 2 040 [Hab]

(3.28)

blacional. 2º.- Deensidad pob = 249 2 [Hab/ha]] Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

(3.29) Luizaga Peeña Roberto Carrlos Ordoñez Mirannda Karla Lucreecia

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3º.- Do otación. Paraa calcular la dotación d se utiliza u la Tab bla 3.4, el prroyecto es dee la zona de los valles Dot = 90 [L L/hab/día] En la planilla de cálculo reprresentada en el siguientte esquema,, se ha enum merado las colum mnas que serrán explicad das detallad damente a coontinuación n: Colum mna 1: Num meración de fila. f En estta columna se enumera laas filas de laa planilla. Column na 2, 3, 4: Ubicación Ub dell colector. En estas e column nas se ubica la calle y coon qué calless se interceptta. Columna 5,6: Numeracióón del colector. Aq quí se anotaan los núm meros de las cámaras sup perior e Inferrior de cadaa tramo resppectivamentee. Colu umna 7: Lon ngitud de cadda colector een Metroos.

FIGURA Nº 3. 40: Ubicacción, tramo y longitud del ccolector

Colum mna 8: Long gitud tributa aria, es la su uma de las longitudes acumu uladas en metros, m de todos los coleectores que anteceden. Cuando o estamos en un na cámara de arranque a no se tiene una que lle antecede, assí que es cero, c Por ejemp plo: Tenemos el Tramo T “1A - 1B B”, con una lon ngitud propia dde 100 (m), y lla 0”, ya que no hay h una anterio or longitud a essta. tributarria seria cero “0 Pero en el siguiente tramo de d “B1 – 2B”ten ndremos una loongitud propiaa butaria de “100 (m)”, y por tanto la acumulaada en este de 57.97 (m), y la trib o tramo será dee 157.97 (m). segundo FIG GURA Nº 3. 441: Longitud T Tributaria paraa el colector “11A a 1B”

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Colum mna 9: Long gitud Acumu ulada. Por tan nto tendremo os la suma de d la column na [7] y [8]. Colum mna 10: Pob blación Prop pia que aportta a cada collector. Es la l multiplicaación de la deensidad pobllacional por el área proppia. Pob= Dp * L (prop) [13] = Dp p * [7] Colum mna 11: Población Acum mulada. Es la mu ultiplicaciónn de la densiddad poblacioonal por el árrea Acumullada. Pob (Acum) = Dp * L (Acum) [14] = Dp * [9]] FIGUR RA Nº 3. 42: Población P

Colum mna 12: Coeeficiente Pico o o Coeficieente de Punta ta “M”. Elegido de acuerdo a las caracterrísticas de laa población, para el ejem mplo se utilizzara la ecuación de, Coefficiente de Variación V de Caudales, con los valorees de la tablaa 3.6 [1 12] = k1 * k22

FIGURA A Nº 3. 43:Coef. de Punta y C Caudales

mna 13: Cau udal Medio diario d (l/s). Colum El cáálculo del caudal med dio diario se obtien ne mediante la l ecuación: [13] = [14]*Dot*Cr 86400 mna 14: Cau udal Máximo o. Colum Es la multiplicación [12] y [13 3] Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

Coolumna 15: Caudal de in nfiltración. Es la multipliccación de laa columna [99] por el coeficiente dde infiltracióón de la tablla 3.7, porr ejemplo: Daatos:  Tuberíaa de PVC  Tipo dee unión = annillo de gomaa  C Infiltraación = 0.05 [[L/s/km] Luizaga Peeña Roberto Carrlos Ordoñez Mirannda Karla Lucreecia

132

SECCIÓ ÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

[15 5] = C Infiltraación* [9]

Coolumna 19:: Cantidad de Institucciones pú úblicas que eexiste en el trramo

Colum mna 16: Caudal C porr conexiones errada as. El cau udal por co onexiones errradas debe ser deel 5% al 10 % del caud dal máximo horario o de aguas residuales do omésticas. Por ejeemplo: se ad dopta un 8 %. %

Coolumna 20: Caudal de Institucciones pú úblicas . [20] = [[19]* Dot (Innstituciones Públicas) 86400 Coolumna 21: Cantidad dde industriass que exiiste en el traamo

[16] = 0.08*[14] 0 Colum mna 17: Can ntidad de co omercios qu ue existe en el tramo.

Coolumna 22: Caudal de IIndustrias

mna 18: Cau udal de Com mercios. Colum

[22] = [21]* Dot (Inndustrias) 86400

[1 18] = [17]* Dot D (Comercioo) 86400 Colum mna 23: Sum matoria caud dal de desca arga concenttrada ∑ Q (DDes Conc)= Cau udal de Com mercios + Cau udal de Instiituciones púbblicas + Cauudal de Indusstrias [23] = [18 8] + [20] + [222] Colum mna 24: Cau udal acumullado. Q (AAcumulado) = Q (Max) + Q (Infifiltración) + Q (CConexiones Erradaas) + Q (Des Coonc) [24] = [14]] + [15] + [116] + [23] Colum mna 25: Cau udal de diseñ ño “q”. La exp periencia ind dica que el caudal c mínim mo de diseñoo será de: q= =1.5 [L/s]. Por tan nto se tomarrá como caudal de diseño al caudal aacumulado: 

Si éste es mayor m o iguaal a 1.5 [L/s]].



Si el caudaal acumulado o es menor a 1.5 [L/s], sse coloca el ccaudal mínim mo de diseñoo.

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SECCIÓ ÓN Nº 3

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Colum mna 26: Cotta del terreno o en cámara inicial. Se oobtiene del pplano topogrráfico.

FIGURA Nº 3. 44: Cotas, C profun ndidad y pendiiente

mna 27: Cotta del terren no en cámaraa Colum final. Se S obtiene del d plano topográfico.

Coolumna 28: Profundidaad de excavaación en la cámaraa inicial. S Se debe addoptar vallores de excavación según las reccomendacionnes de la N Norma Bolivviana NB B 688.

nicial. Se debe d adoptar En laa cámara in valorees de ex xcavación según laas recom mendaciones de la Norm ma Bolivian na NB 68 88. Colum mna 29: Pro ofundidad de d excavació ón en cám mara final. Se S debe adop ptar valores de d excavaación según la Norma Boliviana B NB N

[332] = [27] - [29] “Ess el resultaado de la rresta la cotaa del terrreno final, menos la profundidadd de exccavación m más profundda de todoss los inteerceptores a la cámara”.

Colum mna 30: Promedio o de la as profun ndidades de excavación.. [30] = [28] + [29 9] 2 mna 31: Cota C Solera a en cámarra Colum iniciall. [31] = [26] - [28]]

Coolumna 33: Pendiente del colectoor en porrcentaje. La pendiente sserá calculadda de la diferencia de cotas ((solera iniciial y finnal), divididda entre lla longitudd del collector. [33] = [31] – [322] * 100 [7]

Colum mna 32: Cotta Solera en la cámara Final.

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SECCIÓ ÓN Nº 3

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Colum mna 34: Diá ámetro de la Tubería en (Pulgadas). ( Com mo Diámetro o (mínimo) = 4” 4 = 100 (mm m), Al selecccionar la cassilla se desplliega un COMENTAR C RIO, donde muestra m los ddiámetros coomerciales ssegún NB.

FIGU URA Nº 3. 45: Diámetro y réégimen hidráu ulico

Colum mna 35: Diá ámetro de la Tubería en Milímetros M (mm). [3 35] = [34]*255 Colum mna 36: Rad dio hidráulicco a tubo llen no en (m). Para secciones circculares el rad dio hidráulicco es la cuart rta parte del ddiámetro. [36 6] =. [35] . (4)*(10000) Colum mna 37: Velo ocidad a tub bo lleno en (m/s). 37

1

/

∗ 36

33 ∗ 100

/

Colum mna 38: “Se debe verificcar que el vaalor de la collumna [37] nno sea menorr o Igual a 00.6 (m/s) que q es la vellocidad míniima, ya que nos n saldría ““baja”, si no “ok”. Colum mna 39: Cau udal a tubo lleno l en [L/ss].

39

35 100 0 37 ∗ ∗ 4

∗ 1000

Colum mna 40: Rela ación entre el caudal dee diseño y ell caudal a tu ubo lleno. 40



25 39

Colum mna 41: Rela ación entre velocidad reeal y la veloccidad a tuboo lleno. Obtenida de la tab bla de Relacio ones Hidráullicas de la Taabla 2.4 y Fiig. 2.27 “La Planilla Exceel ya está config igurada para irr y buscar la T Tabla de Relacciones Hidráullicas.” Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIÓ ÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Colum mna 42: Rela ación entre la lámina dee agua y el ddiámetro de la tubería. Encon ntrada en la Tabla T 2.4y Fiig. 2.27 “La Planilla Exceel ya está config igurada para irr y buscar la T Tabla de Relacciones Hidráullicas.”

Colum mna 43: Relación entree el radio hidráulico h reeal y el raddio hidráulico a tubo llleno. Encon ntrada en la Tabla T 2.4 y Fig. F 2.27 “La Planilla Exceel ya está config igurada para irr y buscar la T Tabla de Relacciones Hidráullicas.”

Colum mna 44: Velo ocidad real en (m/s). Es la multiplicació m ón de las collumnas de Velocidad V a tuubo lleno y R Relación enttre velocidadd real y la veelocidad a tu ubo lleno. [44] = [37] * [441] Colum mna 45: Tira ante de escu urrimiento en n (mm). Es la multiplicaciión del Diám metro de la Tubería y Relación enntre la lámiina de agua y el diámettro de la tubería. [45]] = [35] * [442] Colum mna 46: Verrificación “La Planilla P Exccel ya está configurada a para Verif ificar que eel resultado de l a coluumna [ 4 5 ] , debe cumpllir con las condiciones c mínimas y máximas deel tirante dee escurrimiennto”, es deccir que, el ressultado de [4 45] sea, > =,, que {[35]**0.2}, Y además el resulltado de [45]] sea, < =, qu ue {[35]*0.7 75}. Colum mna 47: Rad dio Hidráuliico real en (m m). Es la multiplicació m ón del Radio o hidráulico a tubo lleno y Relación eentre el radioo hidráulico real y el raadio hidráulicco a tubo lleno. [47]] = [36] y [443] Colum mna 48: Velo ocidad críticca (m/s) La Velocid dad Critica esstá definida por: p [48] = 6*

∗ 47

Donde “g” es la grravedad: g= =9.81 (m/s2)

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SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO 2

Colum mna 49: Ten nsión Tractivva (N/m ) Es la multiplicació m ón de la densidad del ag gua (kg/ m3), por la graavedad (m/ss2), por el rradio hidráu ulico real (m), y por la peendiente (%)) ∗

49

∗ 47 ∗

33 100

Colum mna 50: Verrificación “La Planilla P Exceel ya está con nfigurada pa ara Verificarr que el resuultado de l a Tensión Tractiva, sea:>= a 1 (Pascal)). Colum mna 51: Anccho de zanja a (m). Se ado opta este valor según el diámetro d de la tubería, seegún la Tablla 3.10 “La Planilla P Excel ya y está configu urada para ir y buscar la Tabbla del Anchoo de Zanja en ffunción al Diámetro asumido o en la columnaa [35].”

Colum mna 52: Vollumen de exccavación. (m m3) Es la multiplicació m ón de las colu umnas: [52] = [51] * [30] * [7] Colum mna 53: Vollumen de la cama de areena (m3). Se con nsiderará unaa capa de areena de 10 (cm m): [53] =

(m) * [7] * [51]

Colum mna 54: Vollumen de rellleno (m3). 4] = [52] – [553] [54 Colum mna 55: Es necesario colocar c dond de están las Cámaras dde Arranquees, la Salidaa y si hubiesse cualquier otra observaación del Tramo.

“Lo para el llenado de la pllanilla se aplican en el eejemplo gráffico os pasos ya esclarecidos e uiente, a la cual c se debeería de llegaar”. sigu

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SECCIÓ ÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

PL LANILLA DE D CÁLCUL LO DEL AL LCANTARIILLADO C CONDOMIN NIAL POR EL METODO M DE D LONGIT TUDES PA ARA EL AR REA RURAL L Co ef. De e M aximo Caudal Diario

K1 =

1,3

Co ef. De M aximo Caudal Ho rario

K2 =

1,8

COEFICIENTE DE PUNTA M=

Poblacion

Dotación = Coefic ciente de retorno = 60 a 80 %

a] [L/hab/dia

75

[%]

Coeficiente de d Infiltracion = 0,0 00005 [ L/s/m]

C 2240

90

Hab.

Caudal malos m empotramienttos = 5 A 10 %

8

[%]

FIIGURA Nº 3. 46: Planilla de cálculo del alcantarillado a condominial por el métodoo de longitudees (colu umnas [1] a [116]) Dens sidad Poblacional =

254

Dott. Comercial = 600 - 3,000 2000 [L/c comercio/dia]

[hab/ha] 0,254 [hab/m]

Dot. Instituciones Publicas P = 5,000 - 15,000 5000 [L/Instituciones Pub blicas/dia]

Coef. de Rugosidad R Manning 0,01 P Peso esp.del agua = 1000 [Kg/m^3]] Cama de arena =

10

[Cm]

Dot. Ind dustrial = 16,000 - 18,000 16000 [L/Industria/dia]

Gravedad

g=

9,81 [m//s^2]

FIIGURA Nº 3. 47: Planilla de cálculo del alcantarillado a condominial por el métodoo de longitudees (colu umnas [17] a [3 [35])

FIGURA Nº 3. 48: Plan nilla de cálculo del alcantarilla ado condominiaal por el métodoo de longitudes (columnas [36] a [55])

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SECCIÓ ÓN Nº 3

3.17

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

PLANILLA P A PARA LA L VERIF FICACIÓN N DE LOS S CÁLCU ULOS DE LOS SISTEMAS S DE ALCA ANTARILLA ADO CONV VENCIONA AL y/o CON NDOMINIA AL

Fuentee: Elaborado po or Ing. Eduard do Mamani Ca alizaya Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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Fuentee: Elaborado po or Ing. Eduard do Mamani Ca alizaya Universiidad Mayor de San S Simón Facultad d Ciencias y Teccnología – Ingen niería Civil – San nitaria II

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SECCIÓ ÓN Nº 3

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Se deb berá llenar to odos los dato os asumidos y calculadoos de la Plannilla electrónnica Excel, dde esa forma se podrá veer el resumen n completo de d todo el prroyecto, ya qque se pide ddatos y resulltados n solo revisaarlo, ya se po odrá observaar e interpreetar los resulltados, y unoo vera puntuaales, que con si estáá según los parámetros dee la Norma Boliviana. B En la segunda ho oja se pued de ver que,, en “ANÁL LISIS DEL PROYECTO O”, se tienee una compaaración entrre ambos sistemas taanto Convenncional y Condominiaal, en cuannto a Profun ndidad, excaavación máx xima, Caudaal del proyeecto, costo een bolivianoos y dólaress, con estos resultados r see observa laa diferencia y la factibillidad económ mica que existe entre aambos sistem mas, y tenien ndo como resultado r el porcentaje de ahorro qque se tienee con el sisstema Condo ominial.

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SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

SECCIÓN Nº 4

4.1

ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN.

En este capítulo se establecen las condiciones para la definición y estimación de los

parámetros de diseño que deben considerarse en el proceso de diseño de sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales. FIGURA Nº 4. 1: Esquema Grafico de alcantarillado pluvial

4.2

CONSIDERACIONES GENERALES.

Los sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales deben proyectarse cuando las condiciones propias de drenaje de la localidad requieran una solución a la evacuación del escurrimiento pluvial. No necesariamente toda población o sector requiere un sistema pluvial, dependiendo de: 

Las condiciones topográficas,



La estructura



El tamaño de la población,



Y el desarrollo urbano entre



Las características de las vías,

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otras. Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

142

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

La evacuación de las aguas pluviales debe lograrse satisfactoriamente a través de las cunetas de las calles. Donde sea necesario, estos sistemas deben abarcar la totalidad de la población o solamente los sectores con problemas de inundaciones. Los sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales se deben proyectar y construir para: a) Permitir una rápida evacuación del agua pluvial de las vías públicas. b) Evitar la formación de caudales excesivos en las calzadas. c) Evitar la invasión de aguas pluviales a propiedades públicas y privadas. d) Evitar la acumulación de aguas en vías de circulación. e) Evitar la paralización del tráfico vehicular y peatonal durante una precipitación pluvial intensa. f) Evitar las conexiones erradas del sistema de recolección y evacuación de aguas residuales. g) Mitigar efectos nocivos a cuerpos de agua receptores por contaminación de escurrimiento pluvial urbano.

En el análisis de los problemas de recolección y evacuación de aguas pluviales en áreas urbanas se deben considerar los siguientes factores: a) Tráfico peatonal y vehicular.

c) Análisis de soluciones con canales.

b) Valor de las propiedades sujetas a

abiertos o conductos cerrados.

daños por inundaciones.

d) Profundidad de los colectores.

En la elaboración de un proyecto de sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales es necesaria la consideración económica. La selección del Periodo de Retorno (frecuencia) que debe adoptarse en un proyecto está en función de la probabilidad de ocurrencia de lluvias, y debe representar un balance adecuado entre los costos de construcción y operación y los costos esperados por daños y perjuicios de inundación para el periodo de diseño.

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143

SECCIÓN Nº 4

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La capacidad de recolección de aguas pluviales del conjunto de sumideros o bocas de tormenta debe ser consistente con la capacidad de evacuación de la red de colectores para garantizar que el caudal de diseño efectivamente llegue a la red de evacuación. Se debe considerar también el efecto de crecimiento de la urbanización, de ejecución de planes urbanísticos y hasta de cambios de opinión con relación al mejoramiento del drenaje. La elaboración de los proyectos debe ser precedida por estudios de los regímenes locales de precipitación de las lluvias intensas de la región. La elaboración y la presentación de los proyectos de sistemas de alcantarillado pluvial debe incluir, además del dimensionamiento de los colectores, un estudio de captación de aguas pluviales superficiales, esto es, la localización de bocas de tormenta en función de sus capacidades de evacuación, el estudio de los caudales que escurren por las cunetas en función de sus características hidráulicas y el estudio hidráulico de las tuberías de conexiones de las bocas de tormenta con el sistema de alcantarillado. FIGURA Nº 4. 2: Diagrama completo del sistema de alcantarillado sanitario y pluvial.

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144

SECCIÓN Nº 4

4.3

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL.

Los componentes de un sistema de alcantarillado pluvial son los siguientes, y se puede observar en la Figura 4.3.: a) Conjunto Cordón – Cuneta-

e) Cámara de Inspección-

b) Sumideros (Bocas de Tormenta)-

f) Colectores Secundarios-

c) Cámara de Conexión-

g) Colector Principal.

d) Tubería de Conexión-

FIGURA Nº 4. 3: Componentes de un Sistema de Alcantarillado Pluvial

4.3.1 Cordón de acera. Es una pieza de hormigón destinada a separar la calzada de la acera conformando de esta manera la cuneta longitudinalmente. 4.3.2 Cuneta. Es un canal de sección triangular que se forma entre el cordón y la calzada, destinada conducir las aguas superficiales hacia las bocas de tormentas. 4.3.3 Boca de Tormenta. Es una Estructura hidráulica destinada a captar las aguas superficiales, que consiste en una cámara de mampostería de piedra u hormigón, ubicada bajo la acera o bajo la cuneta.

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145

SECCIÓN Nº 4

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4.3.4 Cámara de Conexión. Es una Cámara de mampostería de piedra u hormigón que recibe las aguas Pluviales captadas por la rejilla de la boca de tormenta. 4.3.5 Tubería de Conexión. Es la tubería destinada a conectar la boca de tormenta con una cámara de Inspección. 4.3.6 Cámara de Inspección. Es una Cámara de mampostería de piedra o concreto que une los diferentes tramos de colectores o recibe las tuberías de conexión de las bocas de tormenta. 4.3.7 Colectores Secundarios. Son Tuberías que conducen la contribución del curso de agua afluente y queda ubicada en el fondo de un valle secundario de la cuenca de drenaje. 4.3.8 Colector Principal. Son Tuberías que conducen la contribución del curso principal de agua y queda ubicada en el fondo de un valle principal de la cuenca de drenaje. 4.4

PARÁMETROS DE DISEÑO.

Los parámetros de diseño constituyen los elementos básicos para el desarrollo del diseño de un sistema de recolección y evacuación de aguas pluviales. A continuación se establecen las condiciones para su definición y estimación: 4.4.1 Áreas de Aporte “A”. El trazado de la red de drenaje de aguas pluviales debe seguir las calles de la localidad. La extensión y el tipo de áreas tributarias deben determinarse para cada tramo por diseñar. El área de estudio debe incluir el área tributaria propia del tramo en consideración. Las áreas de aporte de drenaje deben ser determinadas por medición directa en planos, y su delimitación debe ser consistente con las redes de drenaje natural. 4.4.2 Caudal de Diseño. Para la estimación del caudal de diseño debe utilizarse el método racional, el cual calcula el caudal pico de aguas pluviales con base en la intensidad media del evento de precipitación con

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una duración igual al tiempo de concentración del área de drenaje y un coeficiente de escurrimiento.

FIGURA Nº 4. 4: Esquema Alcantarillado Combinado

4.4.3 Método Racional. Este método establece que el caudal superficial producido por una precipitación es: =

Donde:

∗ ∗

(4.1)

Q = Caudal pico del Escurrimiento de aguas pluviales (L/s) C = Coeficiente de escorrentía medio para un conjunto de superficies, (adimensional) I = Intensidad promedio de la lluvia (L/s /Ha) A = Área de la superficie de las zonas afluentes de drenaje, en (Ha) 4.4.3.1 Área de Drenaje (A). El área de drenaje puede ser estimada trazando diagonales o bisectrices por las manzanas y planimetreando las respectivas áreas aferentes a cada colector. Asimismo, la misma ecuación del método racional, se puede emplear para las siguientes unidades.

Dónde:

= .

∗

∗ ∗

(4.2)

Q = Caudal pico Del Escurrimiento de aguas pluviales (L/s).

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SECCIÓN Nº 4

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C = Coeficiente de escorrentía medio para un conjunto de superficies, (adimensional) I = Intensidad promedio de la lluvia (mm/h) A = Área de la superficie de las zonas afluentes de drenaje (Km) De acuerdo con este método el caudal pico ocurre cuando toda el área de drenaje está contribuyendo, el cual es una fracción de la precipitación media bajo las siguientes suposiciones: a. El caudal pico en cualquier punto es una función directa de la intensidad “I” de la lluvia, durante el tiempo de concentración para ese punto. b. La frecuencia del caudal pico es la misma que la frecuencia media de la precipitación. c. El tiempo de concentración está implícito en la determinación de la intensidad media de la lluvia por la relación anotada en el punto (a). El método racional es adecuado para áreas de drenaje menores a 50 ha. Cuando estas son relativamente grandes, pueden ser más apropiados estimar los caudales mediante otros modelos y que eventualmente tengan en cuenta la capacidad de amortiguamiento de las ondas dentro de la red de colectores. En estos casos es necesario justificar el método de cálculo, como se muestra en la tabla siguiente. TABLA Nº 4. 1: Métodos hidrológicos en función a las áreas de la cuenca

Área de la Cuenca (A)

Método Hidrológico

A < 50 ha

Método Racional

50 ha < A > 500 ha

Método Racional Modificado

A > 500 ha

Otros Métodos por ejemplo: Hidrógrafa Unitario

4.4.4 Intensidad de Lluvia. Este valor es obtenido a través de un estudio hidrológico de la zona, del cual se obtiene las curvas de Intensidad, Duración y Frecuencia. Es importante recordar que, de acuerdo con estas curvas, la intensidad es inversamente proporcional a la duración y directamente proporcional a la frecuencia de la lluvia. Para poder, entonces, obtener un valor de intensidad de lluvia en la aplicación del método racional, es necesario definir la frecuencia de la lluvia y su duración. La ecuación de intensidad, frecuencia duración en forma generalizada1, tiene la siguiente expresión:

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SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

∗

=

Donde:

(4.3)

C, m, n = valores correspondientes a las características regionales de la precipitación. f = Frecuencia [años]. t = Tiempo de duración. [min.] En las precipitaciones, la intensidad de la lluvia en general no permanece constante durante un periodo considerable de tiempo, si no que es variable. El tiempo de duración de las precipitaciones debe ser aquel que transcurra desde el inicio de la lluvia hasta que toda el área esté contribuyendo. La frecuencia de las precipitaciones o de lluvia es el tiempo en años en que la lluvia de cierta intensidad y duración se repite con las mismas características. La intensidad de lluvia que se adopta en el cálculo del caudal para los proyectos, se determinará con el tiempo de concentración (Tc). La información extractada de los registros de las bandas Pluviográficas debe ser procesada mediante métodos estadísticos para determinar las curvas Intensidad, Duración y Frecuencia (I.D.F.). Estas curvas sirven como dato de entrada en la generalidad de los modelos lluvia caudal para estimar caudales de diseño en las obras hidráulicas. NOTA: Con el fin de facilitar los cálculos de los caudales pico, se presentan los valores de volúmenes anuales de precipitación y de la intensidad en [L/s/h], para diferentes ciudades: TABLA Nº 4. 2: Precipitaciones e Intensidad

Precipitación en [mm/año]

Intensidad de contribución [L/s/ha]

Cochabamba

460

83

Oruro La Paz

390 580

62 95

Santa Cruz Cobija

1100 1750

166 200

Ciudad

Como referencia se presentan las ecuaciones de las intensidades de lluvia (mm/h) desarrollados para las ciudades de: Sucre, La Paz, El Alto, Oruro, Trinidad y Santa Cruz.2 SUCRE:

=

.

.

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∗

.

[mm /hr.]

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(4.4)

149

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

LA PAZ: 



Tiempo de concentración t ≥ 5 (min) y t ≤ 45 (min); f ≥ 5 (años). .

=

.

∗

.

[mm /hr.]

(4.5)

[mm /hr.]

(4.6)

Tiempo de concentración t > 5 (min), f ≤ 5 (años). .

=

.

∗

.

EL ALTO: 



Para frecuencia MENOR a 2 años, tiempo de concentración inicial de 10 min. .

=

Para frecuencia MAYOR a 2 años:

.

.

∗

=

.

∗

.

[mm /hr.]

(4.7)

[mm /hr.]

(4.8)

[mm /hr.]

(4.9)

[mm /hr.]

(4.10)

ORURO: .

=

.

∗

.

TRINIDAD:

=

.

.

∗

.

SANTA CRUZ:

=

1 Norma 2 Norma

.

.

∗

.

[mm /hr.]

(4.11)

Técnica para Sistemas de Alcantarillado NB 688 Técnica para Sistemas de Alcantarillado NB 688

COCHABAMBA: Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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150

SECCIÓN Nº 4

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A continuación nos referiremos a las curvas I.D.F desarrolladas para la ciudad de Cochabamba, las cuales servirán como referencia en la elaboración de proyectos. La determinación de las curvas I.D.F para la Estación AASANA-COCHABAMBA, fue elaborada por la División de Hidrología Aplicada de la Empresa Nacional de Electricidad ENDE, con los siguientes datos disponibles:     

Bandas Pluviográficas (copiadas de las originales del SENAMHI) del periodo 1987 a 1993. Valores interpretados de intensidades máximas anuales de los siguientes periodos: 1972/73 a 1978/79 (fuente: SEMAPA) 1972/73 a 1975/76 (fuente: GEOBOL-PIRH-C) 1972/73 a 1979/80 y 1981/82 a 1983/84 (fuente: Ing. G. Miranda T.)

En base al análisis realizado, y considerando el coeficiente de correlación más alto, se adoptó la siguiente ecuación: La intensidad de lluvia que se adopta en el cálculo del caudal para los proyectos, se determinará con el tiempo de concentración (Tc). Las curvas “I. D. F.” desarrolladas para la ciudad de Cochabamba, se basan en la siguiente ecuación:

=

Donde:

(

)

[mm /hrs.]

(4.12)

i = Intensidad [mm/h]. d = duración [min.] T = periodo de retorno [años]. Obteniendo los parámetros A, B, C de la Tabla 4.3: TABLA Nº 4. 3: Parámetros “A, B, C” para la ecuación de Intensidad

T

A

B

C

R2

2

668.00

9.400

0.9000

0.9966

5

761.00

4.310

0.8709

0.9968

10

828.00

0.483

0.8584

0.9981

20

1,016.77

-1.3066

0.8681

0.9990

50

1,312.19

-3.3982

0.8840

0.9990

100

1,523.37

-4.9508

0.8892

0.9980

Fuente: Proyecto elaborado por la División de Hidrología Aplicada de la Empresa de Electricidad, ENDE.

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4.4.5 Periodo de Retorno de Diseño. Este periodo de retorno es un factor muy importante para la determinación de la capacidad de redes de alcantarillado pluvial y la prevención de inundaciones en vías, áreas urbanas y plazas, por los riegos y daños a la propiedad, daños personales y al tráfico vehicular. La selección del periodo de retorno está asociado a las características de protección e importancia del área de estudio y por lo tanto el valor adoptado debe ser justificado. 

FRECUENCIAS DE 1 A 2 AÑOS: Se emplean para redes de áreas Urbanas y suburbanas.



FRECUENCIAS DE 2 A 5 AÑOS: Se emplean para redes de zonas urbanas residenciales y comerciales.



FRECUENCIAS DE 10 AÑOS: Son empleados para colectores de segundo orden como canalización de riachuelos



FRECUENCIAS DE 20 AÑOS A 50 AÑOS: Se adoptan para el diseño de obras especiales como ser emisarios (Canalizaciones de primer orden)



FRECUENCIAS DE 100 AÑOS: Se adoptan para ríos principales que constituyen el sistema de drenaje global de la cuenca.

En la Tabla Nº 4.4 se indican algunos valores que pueden ser utilizados como guías para esta determinación en los tramos o tuberías del alcantarillado. TABLA Nº 4. 4: Frecuencias de diseño en función del tipo de zona

Frecuencia ( años )

Descripción de la zona Zonas urbanas y suburbanas. Zona urbanas, residenciales y comercial

1–2 2–5 Frecuencia ( años )

Tipo de Obra Para colectores de 2º orden como Canalizaciones. Diseño de obras especiales como emisarios (canalizaciones de 1º orden). Para ríos principales que constituyen el sistema de drenaje global de la cuenca.

10 20 – 50 100

Fuente: Norma Técnica de Diseño de Sistemas de Alcantarillado.

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4.4.6 Duración de lluvia o Tiempo de concentración. Este tiempo está conformado por el tiempo de entrada (Te) y el tiempo de recorrido del flujo en el colector (Tp). El tiempo de concentración viene dado por la siguiente ecuación.

=

Donde:

+

(4.13)

Tc = Tiempo de concentración (min) Te = Tiempo de entrada (min) Tp = Tiempo en el colector (min) 4.4.7 Tiempo de Entrada “Te” Existen varias formulas para estimar el tiempo de entrada (Te). Según la Norma Boliviana 688 en el subtitulado 4.4.9.2 se asume un tiempo de entrada de 10 min. También el método de las FAA de los E.E.U.U. es empleado muy frecuentemente para el escurrimiento superficial en áreas urbanas. La expresión es la siguiente:

=

Donde:

.

∗( .

/

)∗

/

(4.14)

C= coeficiente de escurrimiento. (Adimensional) L= Longitud máxima de flujo de escurrimiento superficial. (m) S =Pendiente promedio entre el punto más alejado y el colector. (m/m). La formula de Kerby también permite estimar el tiempo de entrada (Te):

= .

Donde:

∗

∗

/

.

(4.15)

L = Longitud máxima de flujo de escurrimiento superficial. (m) S = Pendiente promedio entre el punto más alejado y el colector. (m/m) m = Coeficiente de retardo. (Adimensional)

El valor de “m” debe ser estimado a partir del tipo de superficie, con base a los valores de la tabla siguiente:

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TABLA Nº 4. 5: Coeficientes de Retardo

Tipo de Superficie

m

Impermeable Suelo sin cobertura, compacto y liso Superficie sin cobertura moderadamente rugosa Pastos Ralos Terrenos con Arborización Pastos Densos

0.02 0.10 0.20 0.30 0.70 0.80

El “Soil conservation Service” (SCS) nos propone estimar el “Te” con base a la velocidad media de escurrimiento superficial sobre el área de drenaje y la distancia de recorrido.

=(

Donde:

∗

(4.16)

)

L = Longitud máxima de flujo de escurrimiento superficial. (m) Ve = Velocidad media de escurrimiento superficial. (m/s) Ve = puede aproximarse por:

=

Donde:

∗

/

(4.17)

A = constante adimensional S = Pendiente promedio entre el punto más alejado y el colector. (m/m) “a” = es una constante que depende del tipo de superficie, como se muestra en la siguiente tabla TABLA Nº 4. 6: Valores de “a”

Tipo de Superficie

“a”

Bosque denso- poblado de árboles y arbustos

0.70

Pastos y patios

2.00

Áreas cultivadas en surcos

2.70

Suelos desnudos

3.15

Áreas pavimentadas y tramos iníciales de quebradas

6.50

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4.4.8 Tiempo de recorrido del flujo en el colector “Tp”. El tiempo de recorrido en un colector como:

=(

Donde:

∗

(4.18)

)

Lc = Longitud del colector. (m) Vm = Velocidad media del flujo en el colector. (m/s) Dado que el tiempo Tp debe corresponder a la velocidad real del flujo en el colector, el tiempo de concentración debe determinarse mediante un proceso iterativo, tal como se describe a continuación. a. Suponer un valor de la velocidad real en el colector. b. Calcular Tp. c. Calcular Te. d. Calcular Tc. e. Obtener “i” para este valor de Tc y el periodo de retorno adoptado. f. Estimar Q con el método racional. g. Con este valor de Q determinar Tp real; si el valor de Tp estimado en el enciso b) difiere en mas de 10% por defecto o exceso con respecto al valor calculado en el paso. g), es necesario volver a repetir el proceso. En resumen el tiempo de concentración (Tc) mínimo en cámaras de arranque es 10 minutos, y el máximo es de 20 minutos. El tiempo de entrada (Te) mínimo es de 5 minutos si dos o más colectores confluyen a las misma estructura de conexión, entonces debe considerarse como tiempo de concentración en ese punto el mayor de los tiempos de concentración de los respectivos colectores. 4.4.9 Coeficiente de Escorrentía “C”. Este coeficiente (C) está en función del tipo de superficie, del grado de permeabilidad de la zona, de la pendiente del terreno y otros factores que determinan la fracción de la precipitación que se convierte en escurrimiento. Para su determinación se deben considerar las pérdidas de infiltración en el suelo y otros efectos retardadores. El valor del coeficiente (C) debe ser estimado tanto para la situación inicial como la futura, al final del periodo de diseño.

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Para áreas de drenaje que incluyan sub áreas con coeficientes de escurrimiento diferentes, al valor de (C) representativo del área debe calcularse como el promedio ponderado con las respectivas áreas.

=

Donde:

∑

∗

(4.19)

Ci = coeficiente de escurrimiento superficial de cada sector. (Adimensional) Ai = área de cada sector. (Ha) A = área total de la cuenca de drenaje. (Ha) Para estimar los valores de (C) se tiene la siguiente tabla: TABLA Nº 4. 7: Coeficientes de escurrimiento superficial.

Características Generales de la Cuenca Receptora

Valores de C

Partes centrales, densamente construidas con calles y vías pavimentadas 0,70 a 0,90 Partes adyacentes al centro, de menor densidad de habitación con calles y vías 0.70 pavimentadas Zonas residenciales de construcciones cerradas y vías pavimentadas 0.65 Zonas residenciales medianamente habitadas 0,55 a 0,65 Zonas residenciales de pequeña densidad 0,35 a 0,55 Barrios con jardines y vías empedradas 0.30 Superficies arborizadas, parques, jardines y campos deportivos con pavimento 0,10 a 0,20 Se recomienda en poblaciones rurales, adoptar para (C), valores entre 0,40 y 0,60. También se tiene valores para (C) considerando los efectos de la urbanización creciente, la posible realización de planes urbanísticos municipales y la legislación local referente al uso del suelo como se muestra en la tabla siguiente. Coeficientes de escurrimiento superficial en función al crecimiento de la urbanización. TABLA Nº 4. 8: Valores de "C".

Características Detalladas de la Superficie Superficies de tejados (cubiertas) Vías empedradas Pavimentos y superficies de hormigón Vías y paseos enripiados Superficies no pavimentadas, lotes vacios Parqueos jardines, gramados, dependiendo de la pendiente de los mismos Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Valores de "C" 0,70 a 0,95 0,25 a 0,40 0,40 a 0,50 0,15 a 0,30 0,10 a 0,30 0,00 a 0,25 Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

156

SECCIÓN Nº 4

4.5

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CRITERIOS DE DISEÑO.

4.5.1 Tipos de Sección Admitidos. 4.5.1.1 Sección Llena. Para realizar los cálculos Hidráulicos de dimensionamiento de colectores se utilizaran las mismas formulas que fue empleada para el alcantarillado sanitario. (Área, perímetro, radio hidráulico, velocidad y caudal). 4.5.1.2 Sección Parcialmente Llena. Para estos cálculos se emplean las mismas ecuaciones que en el alcantarillado sanitario. (Angulo central, radio hidráulico, velocidad y caudal). 

Para conductos de dimensión interna hasta 1.20 m, es recomendable el empleo de una sección circular.



Pero si es necesario o conveniente se puede utilizar diámetros hasta 2.0 m.



Para conductos de dimensiones internas mayores a 1.20 m, las uniones rectangulares son las más recomendadas.

4.5.2 Altura de tirante de agua. En caso de secciones rectangulares, el funcionamiento de los colectores a sección llena será siempre como conductos libres, dejando un colchón de aire de 0.10 m de altura, encima del nivel máximo de la lámina de agua. Coeficiente “n” de rugosidad de Manning. Para alcantarillados Pluviales principalmente depende de la forma y del tipo de material y/o canal. Valores de “n” para diferentes tipos de materiales en la siguiente tabla: TABLA Nº 4. 9: Coeficientes de rugosidad “n”.

Material

Coeficiente de rugosidad “n”

Hormigón Liso

11

Hormigón, superficie en mortero

13

PVC Metal corrugado para aguas pluviales

10

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4.5.3 Diámetro Mínimo. En las redes de recolección y evacuación de las aguas pluviales, más que todo en los tramos iníciales la sección circular es la más empleada. El diámetro interno mínimo aceptable es de 200 mm (8 plg) sin embargo en casos especiales y con la justificación del proyectista puede reducirse en los tramos iníciales hasta 150 mm (6 plg). 4.5.4 Criterio de la fuerza tractiva. Es la fuerza de arrastre que representa un valor medio de la tensión a lo largo del perímetro mojado de la sección transversal considerada, la cual esta definida por la siguiente expresión.

=

Donde:

∗

∗

∗

(4.20)

τ = Tensión tractiva media o fuerza de arrastre. (Pas) γ = Densidad del agua. = 1000 (Kg/m3) g = Aceleración de la gravedad = 9.81 (m/s2) Rh = Radio hidráulico. (m) S = Pendiente del tramo de tubería. (m/m) 4.5.5 Tensión Tractiva Mínima. La fuerza tractiva mínima debe ser lo suficientemente capaz de transportar el 95% del material granular que se supone que entra al alcantarillado pluvial. Con el objetivo de permitir la condición de auto limpieza de colectores, la tensión tractiva mínima. Aceptable para este sistema de alcantarillado pluvial es de 1.5 (Pas). Para valores mayores el proyectista deberá justificar. 4.5.6 Determinación empírica de la tensión tractiva mínima. Para esta determinación se recomienda hacer un análisis granulométrico del material sedimentable y aplicar a la ecuación de Shields que viene dada por la siguiente expresión.

= (

Donde:

∗

)∗

%

(4.21)

%

τ = Fuerza o Tensión tractiva referida a la resistencia del sedimento al movimiento. (Kg/m2) f = Constante adimensional = (0,04- 0,8)

γa = Peso especifico del material de fondo de fondo (arena), en (Kg/m3) Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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γw = Peso especifico del agua, en (Kg/m3) d(90% - 95%) = Diámetro especifico en m, del 90% al 95% de las partículas a ser transportadas. El valor es obtenido de la frecuencia de distribución del análisis granulométrico del material de fondo o sólidos sedimentables Que entran al sistema alcantarillado. En el colector quedarían retenidas partículas de un diámetro mayor al porcentaje indicado Se adopta un el valor para τ = 0,10 (Kg/m2) 4.5.7 Pendientes de los Colectores. La tensión tractiva mínima es de 0.15 [Kg/m]2 con objeto de permitir el auto limpieza de colectores. La pendiente de los colectores, siempre que sea posible, deberá ser igual a la del terreno. No obstante, para emplear secciones de menores dimensiones, pueden ser adoptadas inclinaciones mayores que la del terreno y verificarse a las tensiones tractivas.

Se debe emplear las siguientes expresiones:

=

∗ ∗

(4.22)

Pendiente Para tuberías con sección parcialmente llena.

=

∗ ∗ ∗

∗ Ө ∗ ∗Ө

(4.23)

Donde: Smin = Pendiente mínima del tramo de tubería. (m/m) τmin = Tensión tractiva mínima, en (Pas) γH2O = Densidad del agua = 1000 (Kg/m3) g = Aceleración de la gravedad = 9.81 (m/s2) Rh = Radio hidráulico. (m) D = Diámetro del conducto. (m) Ө° = Angulo, en grados sexagesimal.

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4.5.8 Interconexión entre Tramos de Colectores. La interconexión se hará siempre mediante la instalación de una cámara de inspección, bajo las siguientes condiciones: 

Las dimensiones de los colectores no deben disminuir en la dirección aguas abajo.



En la unión de colectores de diámetros diferentes, las claves deben mantener el mismo nivel.



La caída máxima aceptable en una cámara de inspección no debe exceder de 2.5m.



En caso de que sea necesaria la adopción de una caída mayor a 2.50 m de altura, se deberá estudiar la disipación de energía existente.

4.6

CÁLCULOS HIDRÁULICOS.

Los cálculos hidráulicos de dimensionamiento de los colectores serán realizados empleando la fórmula de Chezy:

La ecuación de continuidad:

=

∗ =

∗

(4.24)

∗

(4.25)

Donde el valor del coeficiente C de Chezy se representa por la fórmula de Manning:

Donde: Q = Caudal (m3/s).

= ∗

(4.26)

V = Velocidad media (m/s). A = sección mojada (m2). Rh = Radio hidráulico (m). S = Pendiente longitudinal (m/m). n = Coeficiente de rugosidad (adimensional).

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4.7

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PLANILLA DE CÁLCULO PLUVIAL.

Al igual que en la Planilla de Alcantarillado Sanitario, debemos de prepara todos los datos y los planos, que sean necesarios antes de ir a la planilla, como: el Trazado, los ejes, cotas y las áreas que en este caso será se sumara la mitad de cada cales, ya que llueve en toda la zona en estudio. El procedimiento del cálculo se explicará mediante un ejemplo, con los siguientes datos:  Tiempo de entrada al colector Te= 10 min. “Según NB 688 en el Subtitulo 4.4.9.2”  El cálculo de la Intensidad con la ecuación de la Ciudad Sucre:

=

.

.

∗

.

[mm /hr.]



Frecuencia de la lluvia = 2 años “Correspondiente a la zona urbana Tabla Nº 4.4” Coeficiente de escorrentía = 0.30, “Correspondiente a las Barrios con jardines, y vías empedradas Tabla Nº 4.7”  Coeficiente de

rugosidad n = 0.010, “Correspondiente a la tubería de PVC Tabla Nº 4.9”

FIGURA Nº 4. 5: Plano para el llenado de la Planilla Pluvial.

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Sobre el plano topográfico, se hace el trazado de la red de colectores, se enumeran y se ubican las cámaras de inspección teniendo en cuenta la topografía del terreno. En la figura 4.5 se puede observar lo indicado anteriormente, además de las áreas de aporte. Los cálculos se muestran a continuación, el cual se explica detalladamente.

Instrucciones para el llenado de la planilla pluvial. Columna 1: Enumeración de las filas Columna 2-6: Ubicación exacta del colector y tramo. En estas columnas se anota la ubicación de la cámara superior o inicial y la cámara inferior o final, de cada tramo respectivamente. (Ver fig. 4.5) Columna 7: Longitud propia de cada colector en metros. Columna 8: Longitud tributaria. Es la suma de las longitudes acumuladas, en metros, de todos los colectores que preceden a este tramo. Columna 9: Longitud Acumulada. [9] = [7] + [8]

FIGURA Nº 4. 6: Ubicación, longitud y áreas de la planilla pluvial

Columna 10: Área propia (en Hectáreas) [Ha]. Corresponde a la sumatoria de las áreas que aportan al pozo inicial del colector. Columna 11: Área tributaria. El cual corresponde a la suma de las áreas que preceden a este tramo. Columna 12: Área acumulada (en Hectáreas) [Ha]. Es el área propia del colector que se anota más la suma de las áreas acumuladas de los colectores precedentes.

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Columna 13: Velocidad Asumida para la Iteración. Asumir como velocidad mínima de 1 [m/s2], para Iterar. Columna 14: Tiempo de entrada al colector. En los tramos de arranque, este tiempo se estima de acuerdo a las características topográficas y tipo de sistema elegido, para el ejemplo se asume un tiempo de entrada de 10min, para los colectores posteriores el tiempo de entrada corresponde al tiempo de concentración del anterior colector (ver NB 688 subtitulado 4.4.9.2). Columna 15: Tiempo de flujo (tiempo en el colector) “Tf” Se calcula dividiendo la longitud propia entre la velocidad real del colector: Resulta conveniente en principio asumir una velocidad de 1 m/s que luego deberá ser verificado con la velocidad real, y multiplicamos por 60 seg. [

]=

=

[

[ ] ]∗

FIGURA Nº 4. 7: Velocidad y tiempos de entrada y flujo en el colector

Previo Ejemplo: PRIMERA ITERACIÓN, Para el tramo inicial con V = 1 [m/s] asumido se tiene, La planilla calculara todo, pero para este caso calcularemos manualmente: =

∗

.

= .

[

]

Con este Tf = 2.27 [min], se tiene un TC = 10 + 2.27 = 12.27min. y esta en la Columna [16] Luego, remplazando los valores de: f = 2 [años] y TC = 12.27 [min], Remplazamos estos valores en la siguiente ecuación de Intensidad. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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=

.

.

∗ .

.

=

.

[mm /hr.], y esta en la Columna [17]

Entonces con los valores obtenidos en las columnas anteriores se calcula el caudal de diseño (q) q = 2.78 * 0.3 * 38.89 * 0.48 q = 15.57 [l/s]. Podemos ver que la planilla ya lo calcula y tenemos el resultado de; q = 15.57 [l/s]. Entonces con los valores anteriores de: q = 15.57 [l/s] y Q = 45.1 [l/s] Remplazando estos valores la planilla nos da el resultado en la columna [34], o calculando manualmente se tiene:

=

. .

= .

Con este valor la planilla buscara en la pestaña de “Zanjas y Relaciones Hidráulicas”, sin hacer absolutamente nada y podemos ver el resultado de v/V = 0.904 en la columna [35]. O podemos ir a la tabla de Relaciones Hidráulicas, donde buscamos el valor que nos interesa de esta tabla para comprobar la velocidad el cual es, v/V = 0.904. Con este valor nos vamos a la columna [38] para calcular la velocidad real (v). Entonces previo calculo de Velocidad a tubo lleno en la columna [32] tenemos: V = 1.433 [m/s] el cual obtenemos de: v = 0.904*1.433 v = 1.296 [m/s]. Este resultado se puede ver en la Columna [38].

Comparamos la velocidad asumida: V = 1.0 [m/s], que no es igual a la velocidad real v = 1.296 [m/s]. Entonces volvemos a empezar de nuevo desde la columna [13], el mismo procedimiento pero ahora con la velocidad real calculada de 1.296 [m/s]. SEGUNDA ITERACIÓN: Para el tramo inicial con V = 1.296 [m/s] asumido se tiene, La planilla calculara todo, pero para este caso calcularemos manualmente:

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=

.

.

= .

∗

[

]

Con este Tf = 1.75 [min], se tiene un TC = 10 + 1.75 = 11.75 [min]. y esta en la Columna [16] Luego, remplazando los valores de: f = 2 [años] y TC = 11.75 [min], Remplazamos estos valores en la siguiente ecuación de Intensidad.

=

.

.

∗ .

.

=

.

[mm /hr.], y esta en la Columna [17]

Entonces con los valores obtenidos en las columnas anteriores se calcula el caudal de diseño (q) q = 2.78 * 0.3 * 40.09 * 0.48 q = 16.05 [l/s]. Podemos ver que la planilla ya lo calcula y tenemos el resultado de; q = 16.05 [l/s]. Entonces con los valores anteriores de: q = 16.05 [l/s] y Q = 45.1 [l/s] Remplazando estos valores la planilla nos da el resultado en la columna [34], o calculando manualmente se tiene:

=

. .

= .

Con este valor la planilla buscara en la pestaña de “Zanjas y Relaciones Hidráulicas”, sin hacer absolutamente nada y podemos ver el resultado de v/V = 0.911 en la columna [35]. O podemos ir a la tabla de Relaciones Hidráulicas, donde buscamos el valor que nos interesa de esta tabla para comprobar la velocidad el cual es, v/V = 0.911. Con este valor nos vamos a la columna [38] para calcular la velocidad real (v). Entonces previo calculo de Velocidad a tubo lleno en la columna [32] tenemos: V = 1.433 [m/s] el cual obtenemos de: v = 0.911*1.433 v = 1.306 [m/s]. Este resultado se puede ver en la Columna [38]. Comparamos la velocidad asumida: V = 1.296 [m/s], que no es igual a la velocidad real v = 1.306 [m/s].

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Entonces volvemos a empezar de nuevo desde la columna [13], el mismo procedimiento pero ahora con la velocidad real calculada de 1.306 [m/s]. “ENTONCES SE TIENE QUE VOLVER A ITERAR”.

TERCERA ITERACIÓN: Para el tramo inicial con V = 1.306 [m/s] asumido se tiene, La planilla calculara todo, pero para este caso calcularemos manualmente: =

.

.

= .

∗

[

]

Con este Tf = 1.74 [min], se tiene un TC = 10 + 1.74 = 11.74 [min]. y esta en la Columna [16] Luego, remplazando los valores de: f = 2 [años] TC = 11.74 [min], Remplazamos estos valores en la siguiente ecuación de Intensidad.

=

.

.

∗ .

.

=

.

[mm /hr.], y esta en la Columna [17]

Entonces con los valores obtenidos en las columnas anteriores se calcula el caudal de diseño (q) q = 2.78 * 0.3 * 40.13 * 0.48 q = 16.06 [l/s]. Podemos ver que la planilla ya lo calcula y tenemos el resultado de; q = 16.05 [l/s]. Entonces con los valores anteriores de: q = 16.06 [l/s] y Q = 45.1 [l/s] Remplazando estos valores la planilla nos da el resultado en la columna [34], o calculando manualmente se tiene:

=

. .

= .

Con este valor la planilla buscara en la pestaña de “Zanjas y Relaciones Hidráulicas”, sin hacer absolutamente nada y podemos ver el resultado de v/V = 0.911 en la columna [35]. O podemos ir a la tabla de Relaciones Hidráulicas, donde buscamos el valor que nos interesa de esta tabla para comprobar la velocidad el cual es, v/V = 0.911. Con este valor nos vamos a la columna [38] para calcular la velocidad real (v).

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SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

Entonces previo calculo de Velocidad a tubo lleno en la columna [32] tenemos: V = 1.433 [m/s] el cual obtenemos de: v = 0.911*1.433 v = 1.306 [m/s]. Este resultado se puede ver en la Columna [38]. Comparamos la velocidad asumida: V = 1.306 [m/s], que es igual a la velocidad real v = 1.306 [m/s]. Por tanto “Ok” “ENTONCES LOS VALORES QUE SE COLOCA EN LA TABLA SON LOS VALORES QUE SE OBTUVO EN ESTA ÚLTIMA ITERACIÓN”

Columna 16: Tiempo de Concentración “TC”.

=

. .[

Columna 17: Intensidad de Diseño.

]=

=[

+

]+[

]

Este valor se obtiene aplicando la ecuación de precipitación máxima obtenida para la zona (Para el ejemplo se aplicará la ecuación que corresponde a la ciudad de Sucre que corresponde a los valles), la Frecuencia incorporada en la ecuación responderá al tipo de área, sea está comercial, residencial o industrial, para el ejemplo se eligió una frecuencia de 2 años.

[

=

]= =

. .

[

.

] .

∗ ∗

.

[mm /hr.]

.

[mm /hr.]

Columna 18: Coeficiente de escorrentía “C”. Este coeficiente se elige de acuerdo con las características de la superficie o componentes de esta superficie, para este caso el coeficiente es de C = 0.3. Columna 19: Caudal de escurrimiento o de diseño en (q) en [l/s] Se obtiene aplicando la ecuación del Método Racional. q = 2.78 * C * I * A [19] = q = 2.78 [18] [17] [12]

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167

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

Columna 20: Pendiente (%). La pendiente será calculada de la diferencia de cotas soleras inicial y final, dividida entre la longitud del colector: −

=

[

]=

[

]−[ [ ]

]

Columna 21: Diámetro de la tubería en Pulgadas “D” Debe adoptarse valores de diámetros comerciales. Columna 22: Diámetro de la tubería en Milímetros “D” Debe adoptarse valores de diámetros comerciales.

Diámetros Comerciales Pulgadas 6 (min) 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

FIGURA Nº 4. 8: Diámetro

Milímetros 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 700 800 1000 1100

FIGURA Nº 4. 9: Diámetros comerciales

Columna 23: Cota del terreno en la cámara inicial. Se obtiene del plano topográfico. Columna 24: Cota del terreno en la cámara final. Se obtiene del plano topográfico. FIGURA Nº 4. 10: Cotas del terreno Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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168

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

Columna 25: Profundidad de excavación en la cámara inicial. Se debe adoptar valores de excavación según las recomendaciones de la Norma Boliviana. Columna 26: Profundidad de excavación en la cámara final. Se debe adoptar valores de excavación según las recomendaciones de la Norma Boliviana NB 688. Columna 27: Promedio de las profundidades de excavación.

[

]=

[

]−[

]

FIGURA Nº 4. 11: Profundidades de excavación y Cota solera

Columna 28: Cota Solera en la cámara inicial. Para los colectores de arranque se resta la cota del terreno inicial (Columna 23) menos la profundidad de excavación adoptada (Columna 25). Para los demás colectores, además de restar la profundidad de excavación se debe considerar pérdida de carga producidas por el empate con las tuberías afluentes al pozo. Para un colector de arranque: [28] = [23] – [25] Columna 29: Cota Solera en la cámara final. Es el resultado de la resta la cota del terreno final menos la profundidad de excavación adoptada. [29] = [24] – [26] Columna 30: Radio hidráulico, a tubo lleno; (en metros) “Rh” Para secciones circulares el radio hidráulico es la cuarta parte del diámetro (en mm):

= Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

∗

Ө

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169

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

[

[ ∗

]=

]

Columna 31: Caudal a tubo lleno en [L/s] “Q”, para tuberías PVC entonces n = 0.010 .

= [

.

]=

[ ]

∗ [Ө] ∗ ∗ [

] ∗

[

]

Columna 32: Velocidad a tubo lleno, en m/s. “V” ∗ [

= [

]=

/

]

∗ [

]

Columna 33: Verificación de la velocidad.

/

∗ /

∗

[

]

/

Se debe verificar que el valor de esta columna no sea menor a 0.6 [m/s]. 30

31

32 R E

Rh (m)

Q (l/s)

33 G

V (m/s)

34 I M

35

36

E N

q/Q

H

v/V

I D d/D

37 R A rh/Rh

38 U

L

v (m/s)

39 I

C

40

41

O d (mm)

r h (m)

FIGURA Nº 4. 12: Régimen Hidráulico

Columna 34: Relación entre el caudal de diseño y caudal a tubo lleno

[

]=

[ [

] = ]

Columna 35: Relación entre velocidad real y la velocidad a tubo lleno. La planilla ya tabulada buscara en la pestaña de “Zanjas y Relaciones Hidráulicas”, y colocara el valor correspondiente. Columna 36: Relación entre la lamina de agua y diámetro de la tubería. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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170

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

El procedimiento se realiza automáticamente al igual que la columna [35]. Columna 37: Relación del radio hidráulico real y el radio hidráulico a tubo lleno. El procedimiento se realiza automáticamente al igual que la columna [35] y [36]. Columna 38: Velocidad Real “v” en [m/s]

[

=

∗

]=[

]∗[

]

Columna 39: Tirante de Escurrimiento “d” (en milímetros).

[

=

∗

]=[

]∗[

]

Columna 40: Los valores de esta columna [39] deben cumplir con las condiciones mínimas y máximas del tirante de escurrimiento. Columna 41: Radio Hidráulico real “rh” en metros.

[

Columna 42: Fuerza Tractiva [Kg/m2]

=

∗

]=[

]∗[

]

Es el resultado de la multiplicación del peso específico del agua (Kg/m3), por la gravedad, por la pendiente y por el radio hidráulico real. = [

]=

∗ ∗

∗

∗

∗[

]∗

Columna 43: Verificación de la Fuerza Tractiva.

[

]

La fuerza tractiva será mayor a 0.15 [Kg/m2] según la NB. para asegurar el arrastre de sólidos. Columna 44: Ancho de Zanja. Se adopta este valor según la profundidad y el diámetro de la tubería. Columna 45: Volumen de Excavación [m3]. Columna 46: Volumen de la Cama de Arena [m3]. Se considerará una capa de arena de 0.1 m: Columna 47: Volumen de Relleno [m3] Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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171

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

PLANILLA DE CALCULO DEL ALCANTARILLADO PLUVIAL. Coef. Manning n = 0,010 Para tuberia de PVC

Intensidad de Lluvia I=

Peso Esp. Agua t= 1000 [Kg/m3] Frecuencia lluvia = Cama de arena =

1

2

3

4

2

0,10 (m)

5

Ubicac. del Colec.

Fila

Calle De

1

1

D

2

D

1

6

7

Tramo

A

C

Parametros A,B,C para la ecuacion de Intensidad ----->

[Años]

2

Cam.Sup.

1C

D1

8

9

S [mm/hr]

1D

D2

0,3

B = 9,40 C = 0,90

10

Longitud (m)

Cam.Inf.

Coeficiente de Escorrentia =

A = 668

11

12

13

Área (Ha)

14

Velocidad

15

16

TIEMPO (min)

Propia

Tribut.

Acum.

Propia

Tribut.

Acum.

Asumida

Entrada

Flujo

Concen.

136.30

0.00

136.30

0.48

0.00

0.48

1

10.00

2.27

12.27

136.30

0.00

136.30

0.48

0.00

0.48

1.296

10.00

1.75

11.75

136.30

0.00

136.30

0.48

0.00

0.48

1.306

10.00

1.74

11.74

119.04

136.30

255.34

0.92

0.48

1.40

1

11.73

1.98

13.71

119.04

136.30

255.34

0.92

0.48

1.40

1.611

11.73

1.23

12.96

119.04

136.30

255.34

0.92

0.48

1.40

1.626

11.73

1.22

12.95

3

2

C

D

2C

2D

136.30

0.00

136.30

1.54

0.00

1.54

2.025

10.00

1.12

11.12

4

D

2

3

D2

D3

116.30

391.64

507.94

2.89

2.94

5.83

2.450

13.09

0.79

13.88

5

3

C

D

3C

3D

136.30

0.00

136.30

1.75

0.00

1.75

2.270

10.00

1.00

11.00

6

D

3

4

D3

D4

116.30

644.24

760.54

2.89

7.58

10.47

2.740

13.88

0.71

14.59

7

4

C

D

4C

4D

136.30

0.00

136.30

1.40

0.00

1.40

2.440

10

0.93

10.93

8

D

4

PT

D4

D-PT

117.40

896.84

1014.24

1.97

11.87

13.84

3.09

14.57

0.63

15.20

FIGURA Nº 4. 13: Planilla calculada del alcantarillado pluvial (columnas [1] a [16])

PLANILLA DE CALCULO DEL ALCANTARILLADO PLUVIAL.

Fila

17

18

19

20

I

Coef.

q dis.

Pend.

mm/hr

Escorr.

(l/s)

38.89

0.30

15.57

40.09

0.30

40.13

21

22

Diametro

23

24

25

26

27

Cota terreno (m)

Profund. de Excav.(m)

28

29

Cota solera

(Pulgadas)

(mm)

Super.

Infer.

Sup.

Inf.

Medio

Sup.

Inf.

1.12

8

200

2524.43

2522.91

1.20

1.20

1.20

2523.23

2521.71

16.05

1.12

8

200

2524.43

2522.91

1.20

1.20

1.20

2523.23

2521.71

0.30

16.06

1.12

8

200

2524.43

2522.91

1.20

1.20

1.20

2523.23

2521.71

35.97

0.30

42.00

1.01

10

250

2522.91

2522.51

1.20

2.00

1.60

2521.71

2520.51

37.43

0.30

43.70

1.01

10

250

2522.91

2522.51

1.20

2.00

1.60

2521.71

2520.51

37.45

0.30

43.73

1.01

10

250

2522.91

2522.51

1.20

2.00

1.60

2521.71

2520.51

3

41.68

0.30

53.53

1.72

8

200

2524.05

2522.51

1.20

2.00

1.60

2522.85

2520.51

4

35.67

0.30

173.42

1.20

16

400

2522.51

2522.12

2.00

3.00

2.50

2520.51

2519.12

5

42.00

0.30

61.30

2.15

8

200

2523.75

2522.12

1.20

2.50

1.85

2522.55

2519.62

6

34.44

0.30

300.76

1.20

18

450

2522.12

2521.73

3

4

3.50

2519.12

2517.73

7

42.19

0.30

49.26

3.00

8

200

2523.52

2521.73

1.2

3.5

2.35

2522.32

2518.23

8

33.46

0.30

386.16

1.32

20

500

2521.73

2520.68

4

4.5

4.25

2517.73

2516.18

1

2

(%)

FIGURA Nº 4. 14: Planilla calculada del alcantarillado pluvial (columnas [17] a [29])

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172

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

PLANILLA DE CALCULO DEL ALCANTARILLADO PLUVIAL. 30 Fila

31

32

33

34

35

R E G I M E N V (m/s)

q/ Q

0.050

45.1

1.433 ok

0.35

0.050

45.1

1.433 ok

0.050

45.1

0.063

38

H I D R A

39

40

41

U L I C O

43

Ten. Trac.

44

45

46

47

48

Volumenes m3 Ancho Zanja Observaciones (m) Excav. Arena Relleno

d (mm)

0.904 0.402

0.860

1.296

80.4

ok

0.043 0.480 ok

0.65

106.31

8.86

93.17

C. Arranque

0.36

0.911 0.408

0.870

1.306

81.6

ok

0.044 0.485 ok

0.65

106.31

8.86

93.17

1º Iteracion

1.433 ok

0.36

0.911 0.408

0.870

1.306

81.6

ok

0.044 0.485 ok

0.65

106.31

8.86

93.17

2º Iteracion

77.7

1.581 ok

0.54

1.019 0.523

1.029

1.611 130.8 ok 0.064 0.648 ok

0.70

133.32

8.33

119.15

C. Arranque

0.063

77.7

1.581 ok

0.56

1.028 0.535

1.043

1.626 133.8 ok 0.065 0.657 ok

0.70

133.32

8.33

119.15

1º Iteracion

0.063

77.7

1.581 ok

0.56

1.028 0.535

1.043

1.626 133.8 ok 0.065 0.657 ok

0.70

133.32

8.33

119.15

2º Iteracion

3

0.050

55.9

1.778 ok

0.96

1.138 0.778

1.214

2.024 155.6 ok 0.061 1.042 ok

0.65

141.75

8.86

128.61

4

0.100 296.3 2.355 ok

0.59

1.037 0.547

1.056

2.442 218.8 ok 0.106 1.262 ok

0.90

261.68

10.47

236.59

5

0.050

1.990 ok

0.98

1.139 0.794

1.216

2.267 158.8 ok 0.061 1.307 ok

0.65

163.90

8.86

150.76

6

0.113 405.6 2.548 ok

0.74

1.095 0.640

1.145

2.790 288.0 ok 0.129 1.540 ok

0.95

386.70

11.05

357.15

7

0.050

2.351 ok

0.67

1.068 0.593

1.104

2.511 118.6 ok 0.055 1.656 ok

0.65

208.20

8.86

195.06

8

0.125 564.6 2.873 ok

0.68

1.075 0.605

1.115

3.088 302.5 ok 0.139 1.840 ok

1.00

498.95

11.74

464.16

62.6

73.9

v/V

d/D

rh (m)

42

v (m/s)

2

Q (l/s)

37

rh/Rh

1

Rh (m)

36

t(kg/m2)

SALIDA

FIGURA Nº 4. 15: Planilla calculada del alcantarillado pluvial (columnas [30] a [48])

Nota: El ejemplo resuelto con la planilla se encuentra modelado con el programa StormCad (véase Anexo B).

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173

SECCIÓN Nº 4

4.8

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

SUMIDEROS.

4.8.1 CLASIFICACIÓN DE LOS SUMIDEROS  Sumideros de Ventana o Acera.

 Sumideros Mixtos o Combinados.  Sumideros Especiales.

 Sumideros de Reja o Calzada.

FIGURA Nº 4. 16: Clasificación de Sumideros

4.8.2 CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA La capacidad de una boca de tormenta / sumidero, cualquiera sea su tipo, depende de la altura de agua en el tramo de acera aguas arriba del sumidero, la sección transversal, la pendiente y la rugosidad de la cuneta y de las superficies del pavimento sobre el cual escurre el agua. 4.8.3 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CAUDAL DE UNA CUNETA El caudal puede ser rápidamente calculado usando el nomograma de “IZZARD” para escurrimiento en un canal triangular. 4.8.4 CAPACIDAD DE DRENAJE DE LOS SUMIDEROS El nomograma de IZZARD fue construido para la siguiente ecuación:

Donde:

= .

∗

/

∗ ∗

/

(4.27)

Q = Caudal de drenaje de la cuneta (L / s) Y = Profundidad máxima (cm.) Z = Inverso de la pendiente transversal. n = Coeficiente de Manning. S = Pendiente longitudinal.

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174

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

4.8.4.1 Sumideros Tipo Ventana. 4.8.4.1.1 Cálculo de la Capacidad La capacidad de un sumidero de ventana depende principalmente de los siguientes factores: 1. Condiciones de flujo de aproximación. Expresada por el caudal y la altura de agua en el cordón de acera, a su vez interrelacionados por la geometría de la vía, su pendiente longitudinal y su rugosidad “n”. 2. Longitud “L” de la ventana 3. Para un mismo caudal y en relación a un sumidero de longitudinal “L”, su capacidad de captación “Q1“disminuye con la pendiente longitudinal de la vía, puesto que la altura se hace menor y por lo tanto se reducen las cargas hidráulicas que inducen al ingreso lateral del agua. 4. La capacidad de los sumideros de ventana aumenta con incrementos de la pendiente transversal de la vía “SX”. Algunas recomendaciones de tipo práctico que resultan de investigaciones experimentales deben ser consideradas.  La demostrado

práctica que

ha la

eficiencia del sumidero de ventana,

mejora

ostensiblemente si en su proyecto se especifica una depresión en un sector adyacente a la abertura.  El efecto de las ondas superficiales que se generan en las alteraciones de los contornos, si el régimen de aproximación es supercrítico.  La dispersión de datos y por lo tanto la dificultad en la selección del coeficiente de descarga que interviene en la ecuación del flujo de descarga lateral.

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175

SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

4.8.4.1.2 Método de Cálculo del Sumidero de Ventana Normalizado. Las limitaciones establecidas4 en cuanto a las características de este tipo de sumidero se indican a continuación:

“Vista en Planta”

“Vista en Elevación”

FIGURA Nº 4. 17: Vista en planta y elevación de Sumidero de Ventana.

 Deberá tener una longitud mínima de 1.50 m.  La depresión transversal en la calzada con un ancho mínimo de 0.30 m y un máximo de 0.60 m. La pendiente de esta depresión será hasta 8 %, con un valor mínimo de 2.5 cm de abertura para un ancho de depresión de 0.30 m.  La altura máxima de la ventana, será de 0.15 m.  El fondo del sumidero, deberá tener pendiente mínima de 2 % hacia la salida. 4.8.4.2 Sumidero de Reja Normalizado.

FIGURA Nº 4. 18: Grafica de un sumidero tipo de reja.

4.8.4.2.1 Cálculo de la capacidad. Para determinar la capacidad de las rejas, se requiere conocer tanto la pendiente transversal como la pendiente longitudinal de las calles, además de las características de la reja. La línea que limita la aplicabilidad de los gráficos se refiere al máximo caudal que puede ser interceptado por una reja de cierta longitud, en una calle de pendiente conocida. Tal como se puede observar en los gráficos, el caudal máximo interceptado disminuye al aumentar la pendiente longitudinal de la calle. 4 Reglamento Técnico para Sistemas de Alcantarillad.

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SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUMIDEROS

4.8.4.3 La Reja Tipo Calzada. Tiene 1.50 m x 0.90 m pero sus dimensiones útiles son 1.32

T

m x 0.72 m; el área neta de ranuras es de 0.68 m2, que

Y

Sx

representan un 72 % de la superficie de la cámara. Para:

0.72

0.01 < SX < 0.05

= .

1.50

=

0.90

∗ −

/

/

∗

(4.28)

∗

(4.29)

4.8.4.4 La Reja Tipo Cuneta Es más pequeña y tiene 0.66 m de ancho por 0.96 m de largo y 10 ranuras con un área neta de 0.27 m2, que representa casi el 50 % del área de la

T

cámara. Para:

Y

Sx

0.01 < SX < 0.05

= . =

∗ −

/

∗

/

∗

(4.30)

0.61

0.96

(4.31)

0.66

Para ambos casos: Qi = = Caudal interceptado por el sumidero (L / s). So = Pendiente longitudinal de la calle. Y = Altura de inundación de la calzada (cm). n = Coeficiente de Manning. Sx = Pendiente transversal.

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SECCIÓN Nº 4

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4.8.5 PLANILLA DE CÁLCULO “SUMIDEROS” Para el ejemplo propuesto anteriormente, se diseñarán sumideros de rejas normalizados con los siguientes datos:      

Pendiente transversal de la calle Sx = 2 [%] Frecuencia de duración de lluvia F = 2 Coeficiente de rugosidad n = 0.016 Coeficiente de escorrentía C = 0.8 Tiempo de entrada Te = 10 [min]. Intensidad de la lluvia I = 44.9 [mm/h] calculado con la ecuación que corresponde a la ciudad de Sucre.

Se supondrá que las características hidráulicas son iguales en ambos lados de la calle, por tanto el diseño se realizará para el lado de la calle donde el área de aporte sea mayor. Columnas 1 a 8: En estas columnas se anotan los datos referidos a los de la calle. La cota terreno se obtiene del plano, considerando la topografía, ancho y longitud. Columna 9: Pendiente longitudinal de la calle [SL] en porcentaje. Resulta de la diferencia de cota terreno superior e inferior divido entre la longitud. − 100 .

= [9] =

Columna 10: Área de aporte para la calle. “Ha”

.

[5] − [6] [7]

Columna 11: Caudal que aporta el área de influencia [l /s]. Es el resultado de la aplicación del método racional. = 2.78 ∗

∗ ∗

Q = 2.78 * C * I * [9]

FIGURA Nº 4. 19: Datos de la calle y Área de influencia Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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Columna 12: Caudal unitario “l/s/m”. .

=

[12] =

[11] [8]

Columna 13: Ancho de inundación de la calle “T” (m) Asumir este valor en función al ancho de la calle. Columna 14: Altura de inundación “Y” (cm) Ancho de inundación por la pendiente transversal: =

[14] =

Columna 15: Capacidad de la calle “l/s”

∗

∗ [13]

Se puede obtenido a través del nomograma de Izzard calculado con la siguiente ecuación. = 0.00175 ∗

∗

[15] = 0.00175 ∗ [14] ∗

Donde Z = inverso de la pendiente transversal.

∗

/

∗ [9]

/

FIGURA Nº 4. 20: Caudales, Capacidad Hidráulica de la calle y datos del Sumidero

Columna 16: En esta columna se debe indicar que tipo de sumidero de rejas se colocará, de a cuerdo a la siguiente nomenclatura: 

CA = Para Sumidero de rejas normalizado en calzada.



CU = Para Sumidero de rejas normalizado en cuneta.

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SECCIÓN Nº 4

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Columna 17: Profundidad media de la corriente sobre la reja. “Yp” (cm) Si se elige CA tenemos:

Si se elige CU tendremos:

=

− 45 ∗

=

− 33 ∗

[17] = [14] − 45 ∗ [17] = [14] − 33 ∗

Columna 18: Capacidad del sumidero (l/s) Si se elige CA tendríamos: = 0.335 ∗

Si se elige CU tendríamos:

[18] = 0.335 ∗ = 0.284 ∗ [18] = 0.284 ∗

[9]

[9]

∗

/

∗ [17] ∗

/

/

∗ [17]

/

Columna 19: Relación de interceptación del sumidero (%) = [19] =

[18] [15]

Columna 20: Caudal remanente (l/s). =

−

[20] = [18] − [15]

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SECCIÓN Nº 4

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PLANILLA DE CALCULO “SUMIDEROS” Datos:

Sumidero de Rejas

Pendiente Transversal

Sx =

2

Sumidero de Rejas

Normalizado en Calzada ( CA )

%

Normalizado en Cuneta ( CU )

T

T

Coeficiente de Rugosidad n = 0,016 Relación = Z = 1 / Sx = Coef de Escorrentía

C=

Y

50

Sx 0.72

0,80

Tiempo de Entrada Te =

10

min.

Frecuencia de la Lluvia F =

2

Años

Intensidad de Lluvia I=

S

[mm/hr]

Y

Sx 0 .6 1

1.50

Intensidad de Lluvia I= Parametros A,B,C para la ecuacion de Intensidad ----->

44,92

A=

668

B=

9,40

C=

0,90

(mm/h) Calculado

0.90

0 .9 6

0 .6 6

con la Ecuación que corresponde a la Ciudad Elegida

FIGURA Nº 4. 21: Datos de la calle y Área de influencia (columnas [1] a [10])

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PLANILLA DE CALCULO “SUMIDEROS” [ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

Q CAPAC. HIDRAULICA DE LA CALLE Q Unitario de Aporte Ancho de Altura de Profund Capacidad Sumidero del Area Inundacion Inundacion Media de Rejas ( L/s ) ( L/s / m) T ( m ) Y ( cm ) Q ( L/s ) Yp ( cm )

[ 19 ]

[ 20 ]

Capac. del Sumidero

Relación de Intercept.

Caudal Remanen.

Qi ( L/s )

Qi / Q (%) Qr ( L/s )

SUMIDERO

47,95

0,35

1

2

3,67

CU

1,34

2,91

79

0,76

45,95

0,39

1

2

2,01

CU

1,34

1,60

79

0,42

47,95

0,35

1

2

3,69

CU

1,34

2,93

79

0,76

45,95

0,40

1

2

2,01

CU

1,34

1,59

79

0,42

34,96

0,26

1

2

3,80

CU

1,34

3,01

79

0,79

45,95

0,40

1

2

2,01

CU

1,34

1,59

79

0,42

34,96

0,26

1

2

3,98

CU

1,34

3,16

79

0,82

45,95

0,39

1

2

3,28

CU

1,34

2,60

79

0,68

FIGURA Nº 4. 22: Caudales, Capacidad Hidráulica de la calle y datos del Sumidero (columnas [11] a [20])

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SECCIÓN Nº 4

4.9

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EJERCICIOS RESUELTOS

EJERCICIO 4.1:

SOLUCIÓN: TRAMO (2B – 3B):

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SECCIÓN Nº 4

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.

ST=

= .

= .

≠ .

% …… (Pendiente de la tubería)

……(La diferencia de caudales se obtiene de la planilla de Relaciones Hidráulicas Sección Nº 2, Tabla 2.17)

= .

→

= .

=

→

. [

] ……(ya obtenido el resultado de la relación con este

valor buscamos en la Tabla 2.17, Secc. Nº2,el valor de la relación

= .

[ / ] ……(ya obtenido el resultado de la relación con este

valor buscamos en la Tabla 2.17, Secc. Nº2,el valor de la relación

=

×

)

=

×

.

+

×

=

)

……(de la ecuación 4.13)

TRAMO (3B – 3C): Nota: Se aplica el mismo procedimiento que el tramo (2B-3B)

= .

= .

= .

=

.

→ ×

→

= +

= . .

[

]

[ / ]

×

=

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TRAMO (2C – 3C): Nota: Se aplica el mismo procedimiento que el tramo (2B-3B)

= .

= .

= .

=

.

→ ×

→

= +

= .

×

[

]

[ / ] =

TRAMO (4B – 4C): Nota: Se aplica el mismo procedimiento que el tramo (2B-3B)

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SECCIÓN Nº 4

= .

= .

= .

=

.

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→ ×

→

= +

= .

×

[

]

[ / ] =

.

TRAMO (3C – 4C): Nota: Se aplica el mismo procedimiento que el tramo (2B-3B)

= .

= .

= .

=

.

→

×

→

=

+

= . .

[

]

×

=

[ / ]

.

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SECCIÓN Nº 4

SISTEMAS DE ALCANTAR ILLADO PLUVIAL Y SUNIDEROS

TRAMO (4C – 5C): Nota: Se aplica el mismo procedimiento que el tramo (2B-3B)

= .

= .

= .

=

→

.

×

→

+

=

. [

= . [ / ] .

×

]

=

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

5.1 ESTACIONES ELEVADORAS DE AGUAS RESIDUALES. Las estaciones de bombeo son instalaciones, construidas y equipadas para transportar el agua residual del nivel de succión o de llegada a las unidades de tratamiento, al nivel superior o de salida de la misma. Las estaciones de bombeo de aguas residuales son necesarias para elevar y/o transportar en la red de alcantarillado, cuando la disposición final del flujo por gravedad ya no es posible. En terrenos planos, los colectores que transportan el agua residual hacia la estación de

tratamiento se pueden profundizar de tal modo que se tornaría impracticable la disposición final sólo por gravedad. Las tuberías de alcantarillado, al funcionar como conductos libres, necesitan tener cierta pendiente que permita el escurrimiento por gravedad, situación que en terrenos planos ocasiona que las mismas, en si desarrollo, cada vez sean más profundas. Por los elevados costos de operación y mantenimiento, asociados al consumo de energía eléctrica y mantenimiento de equipos, no es recomendable implementar en comunidades o EPSAs pequeñas. Las estaciones elevadoras son instalaciones obligatorias en sistemas de alcantarillado cuando no existe posibilidad de su escurrimiento por gravedad, que generalmente ocurre en zonas con superficies de pendiente plana. Las aguas residuales ingresan a la estación para luego ser bombeadas al colector público o a la planta de tratamiento. FIGURA Nº 5. 1: Estación de Bombeo

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ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

FIGURA Nº 5. 2: VISTA EN PERFIL

5.1.1 Determinación de la Ubicación. La determinación de la ubicación de la estación de bombeo es de suma importancia, sobre todo en áreas no desarrolladas o particularmente urbanizadas, ya que ello determinará en muchos casos el desarrollo completo del área. La parte estética o arquitectónica también, debe ser considerada en la selección del sitio de tal forma que no afecte adversamente el área vecina. Entre otros detalles deben considerarse: a) Condiciones del sitio b) Propietarios del terreno c) Drenaje del terreno y de la localidad d) Tipo de tráfico. e) Accesibilidad vehicular f) Disponibilidad de servicios, energía (tensión y carga), agua potable, teléfonos, etc. g) Menor movimiento de tierras h) Integración de la obra con el paisaje circundante Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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i) Menor nivel geométrico medio del punto de succión al punto de bombeo j) Las dimensiones del terreno deben satisfacer las necesidades presentes y la expansión futura. k) Propiedad y facilidad de adquisición del terreno. l) Manipulación de olores. m) Reacondicionamiento mínimo de interferencias. n) Facilidad de vertimientos de aguas residuales o pluviales en condiciones eventuales e interrupción de bombeo. o) Disponibilidad de energía. p) Calidad del agua a ser bombeada. q) Estudios topográficos 5.1.2 Componentes. Pueden clasificarse atendiendo al caudal y altura a la que impulsa las aguas, características constructivas o fuente de energía utilizada para su funcionamiento, aunque en todas ellas existen una serie de elementos comunes tales como:  Cámara de aspiración, cuya función es la de almacenar el agua para su posterior bombeo.  Cámara seca, donde se alojan los distintos equipos para la impulsión de las aguas residuales, esto es, bombas, accionamientos, controles y otros.  Sistema de bombeo, constituido por las bombas y sus respectivos accionamientos, bien mediante motores eléctricos o motores de combustión interna diesel u otros. Dentro del sistema de bombeo incluimos las tuberías de aspiración, descarga y válvulas necesarias  Instrumentación para el correcto control de los equipos y detección de posibles averías. Son habituales detectores de temperatura, vibración, sentido de rotación inverso y otros. Es conveniente que la señal enviada por todos los sensores se monitoree en una sala de control donde puedan tomarse las acciones oportunas para el adecuado funcionamiento de la planta.

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 Demás instalaciones de alimentación eléctrica, calefacción o ventilación requeridas para las operaciones de la estación de bombeo. FIGURA Nº 5. 3: Componentes de un sistema de bombeo

5.1.2.1 Estructuras de Ingreso. A la entrada de la cámara de aspiración, es conveniente colocar dispositivos de desbaste que permitan una separación de los sólidos de mayor tamaño disueltos en el agua. Entre estos dispositivos destacan:  Rejillas, automáticas o de limpieza manual, colocadas éstas últimas en conductos de by-pass para ser utilizadas cuando las automáticas se encuentran fuera de servicio.  Dilaceradoras para cortar y reducir el tamaño de sólidos, de modo que puedan ser impulsados por las bombas sin deteriorarlas. 5.1.2.1.1 Instalaciones de cribado (rejas). Todas las bombas, independientemente de su tamaño, pueden obstruirse con trapos y otros materiales normalmente presentes en el agua residual, cuanto mayor sea la bomba. Mayor es el tamaño de los sólidos que pueden bombear, pero toda bomba puede atascarse por trapos. Para proteger las bombas frente a este problema, la mayoría de las estaciones de bombeo,

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excepto en las más pequeñas, se suele instalar algún tipo de dispositivo en la cámara de succión que separe o desmenuce los trapos y otros materiales. Los dispositivos que son más utilizados son las rejas y dilaceradores. Las rejas pueden ser limpiadas manualmente con herramientas o sistemas automáticos. Las casas de bombas cuentan con las siguientes unidades complementarias:  Tablero para el accionamiento de las llaves de comando de los motores ubicados en función a los niveles máximos y mínimos de agua residual en el cárcamo.  Opcionalmente una bomba para el agotamiento de aguas infiltradas eventualmente en la cámara seca.  Instalaciones de puente o grúa u otros mecanismos para el manipuleo de los equipos. I. Rejas. Los sólidos en suspensión en el agua residual afluente que pueden perjudicar el funcionamiento de las bombas, deberán ser removidos antes que las aguas servidas lleguen a una cámara de succión, a través de rejas de cribado. La reja es dispositivo formado por un conjunto de barras paralelas cuya misión es separar los objetos contenidos en el agua residual. La separación de las barras varía entre 25 y 150 mm dependiendo del grado de protección necesario. Normalmente, las rejas de las estaciones de bombeo son de limpieza automática, aunque en caso de emergencia se utilizan rejas de limpieza manual, situadas en canales de bypass, cuando las de limpieza automática están fuera de servicio. Las rejas deben ser fijadas en soportes (guías) para facilitar su retiro y nunca ser ancladas en la estructura. 5.1.2.2 Cámara de Aspiración. En la cámara de aspiración se almacena el agua residual para su posterior impulsión. Su correcto diseño es fundamental para el adecuado funcionamiento de las bombas que aspiran el agua residual acumulada. Algunos de los problemas debidos a un diseño incorrecto de la cámara de aspiración son, entre otros, la pérdida de rendimiento de las bombas, vibraciones y acumulación de sedimentos en el fondo de la cámara. Las dimensiones de la cámara permitirán acumular un volumen suficiente como para que los tiempos de parada de las bombas sean los adecuados y el número de arranques no resulte excesivo. Téngase en cuenta que en caso de que las bombas estén accionadas por motores eléctricos, la intensidad de corriente demandada por éstos es considerablemente Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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mayor durante el arranque que durante el funcionamiento en régimen de operación, por lo que limitar el número de arranques redundará en un consumo energético menor. A título orientativo, el tiempo entre arranques suele oscilar entre 10 y 30 minutos. Deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones en el diseño de la cámara de aspiración:  La submergencia o cota de agua existente sobre la entrada a la tubería de aspiración, deberá ser la suficiente como para que el NPSH disponible sea superior al requerido por la bomba, evitando problemas de cavitación que derivarían del incumplimiento de esta condición. Del mismo modo, deberá asegurar que no se formen vórtices, consecuencia de la prerrotación del fluido en la cámara. Los vórtices son negativos para el funcionamiento de las bombas por ser causa de entrada de aire en las mismas.  No habrá zonas de remanso del fluido, pues ello facilitaría el sedimento de los sólidos en suspensión y su acumulación en el suelo de la cámara.  La energía cinética del fluido debe ser lo menor posible cuando éste alcance la boca de aspiración de las bombas. Ello puede conseguirse mediante paredes verticales situadas frente a la tubería de entrada a la cámara.  Evitar formas que provoquen turbulencias e impidan que el agua sea conducida de forma regular a la aspiración de las bombas.  La cámara estará dotada de un venteo para los gases disueltos en las aguas residuales. FIGURA Nº 5. 4: Defectos y Soluciones de las Cámaras de Aspiración

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5.1.2.3 Cámara seca. La cámara seca está situada adyacente a la de aspiración o succión y alberga a las bombas y al conjunto de tuberías de aspiración e impulsión y sus correspondientes válvulas. A lo largo de la pared de separación entre las cámaras debe haber una canal de drenaje para recoger y transportar las pérdidas que puedan producirse, así como el agua procedente del drenaje de las bombas y el de la limpieza de la cámara seca, hasta un sumidero. La solera de la cámara seca debe tener pendiente hacia el canal de drenaje y éste, a su vez, debe tener una pendiente de 10 mm/m hacia el sumidero. En todas las estaciones de bombeo, con excepción de las de tamaño más pequeño, deben instalarse escaleras de acceso, construidas de acero galvanizado. Los motores de accionamiento de las bombas suelen situarse en la planta intermedia. En estaciones poco profundas, los motores se colocan sobre la solera de la cámara. Al diseñar la cámara seca debe cuidarse la disposición de los accesos y trampas de la solera de manera que permitan la extracción de motores, bombas, tubería y otros componentes. A fin de facilitar las labores de mantenimiento y reparación de las bombas, deben estar suficientemente separadas. 5.1.2.3.1 Tuberías de Aspiración e Impulsión. La velocidad en la tubería de aspiración debe tomar valores aproximados entre 1,1 y 1,8 m/s. por lo que frecuentemente se tendrá que emplear un reductor excéntrico para acoplar la tubería a la brida de aspiración de la bomba. Es necesario incluir una válvula de compuerta con el fin de poder aislar la bomba para realizar las tareas de mantenimiento y reparación. El extremo de la tubería consta de una campana de aspiración que facilita una circulación regular del agua a la bomba. FIGURA Nº 5. 5: Tuberías de Aspiración e Impulsión

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Las velocidades del fluido en la tubería de impulsión son superiores a las de aspiración y deben situarse entre a 1,8 y 3,5 m/s. Como se ha indicado anteriormente, el diámetro de esta tubería debe ser mayor que el de la brida de descarga de la bomba, lo que hace necesario el empleo de juntas de ampliación. La tubería de impulsión debe constar además, de una válvula de compuerta que junto con la situada en la tubería de aspiración, permita aislar la bomba en caso de ser necesario por motivos de mantenimiento o reparación. También debe haber una válvula de retención que impida que la tubería se quede vacía cuando las bombas dejen de funcionar. El tramo de la tubería de impulsión conectado a la brida de descarga de la bomba debe estar colocado horizontalmente para evitar la sedimentación de los sólidos en suspensión en el interior de la bomba. 5.1.2.3.1.1 Características de las tuberías de succión e impulsión. Diámetros, velocidades de succión e impulsión teóricas o de diseño. En ningún caso el diámetro de la tubería debe ser inferior a 4” ( 100 mm). 5.1.3 Clasificación de las Estaciones de Bombeo. Las estaciones de bombeo han sido clasificadas de varias maneras, aunque ninguna de ellas es satisfactoria. Algunos de los sistemas normales de clasificación son los siguientes: 1.- Por capacidad (m3/s, m3 /d o l/s). 2.- Según la fuente de energía (electricidad, motores diesel, etc.). 3.- Por el método de construcción empleado (convencional, pre moldeada). 4.- Por su función u objeto específico. 5.- Altura Manométrica. En la tabla 5.1 se presenta una clasificación de las estaciones de bombeo según su capacidad y el método constructivo normalmente utilizado. Como puede verse, hay un solape considerable en lo que se refiere al intervalo de capacidades entre las estaciones prefabricadas y las de construcción convencional.

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TABLA Nº 5. 1: Clasificación de la estaciones de bombeo según su capacidad y método constructivo

INTERVALO DE CAPACIDAD (m3/s) < 0.02

CLASE/TIPO Eyectores neumáticos Prefabricada • Cámara de inspección • Cámara seca Convencional • Pequeña • Mediana • Grande

0.006 - 0.03 0.006 > 0.1 0.2 - 0.09 0.06 - 0.65 > 0.65 Fuente: Metcalf & Eddy

Las estaciones de bombeo prefabricadas son suministradas en módulos que incluyen todos los equipos y componentes ya montados. Normalmente, se encuentran disponibles con tres tipos de equipos de bombeo: Eyectores neumáticos, bombas sumergidas y bombas de cámara seca. Los

eyectores neumáticos se suelen emplear para caudales pequeños, ya que las

bombas centrífugas cuya sección de paso sea de 75 mm, no pueden funcionar a caudales menores de 0.006 m3/s. Para caudales pequeños también se pueden emplear bombas sumergidas que pueden ser extraídas para su mantenimiento sin afectar al sistema de impulsión. Ambos tipos de bombas pueden utilizarse en instalaciones prefabricadas o convencionales. 5.1.4 Condiciones Básicas de las Instalaciones y de Funcionamiento. 5.1.4.1 Condiciones de Trabajo. Es importante conocer las condiciones de trabajo de la estación elevadora, estos aspectos se relacionan a criterios básicos utilizados en el diseño:  Volumen útil.- Correspondiendo al volumen del cárcamo comprendido entre el nivel máximo y mínimo de operación.  Volumen Efectivo.- Volumen entre el fondo de la estación y el nivel medio de operación de las bombas.

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 Caudales de funcionamiento.- es importante conocer los siguientes caudales utilizados en el diseño:  Caudal final de dimensionamiento  Caudal máximo al inicio y final del periodo de funcionamiento  Caudal mínimo al inicio y final del periodo de funcionamiento  Magnitud de las variaciones de caudal y los desniveles a ser vencidos, que involucraron la selección de las bombas. 5.1.4.2 Condiciones de las Instalaciones. 5.1.4.2.1 Información del emisario o colector principal.  Cotas ingreso a cárcamo y conexión con tubería de impulsión.  Información del cárcamo de bombeo  Dimensiones del cárcamo  Cota solera del afluente  Distancia entre niveles máximos y mínimos.- Según la Norma Boliviana NB 68831, “el rango de operación es del orden de 1.0 m.; admitiéndose 0.10 m, por encima y por debajo para activar la alarma cuando fuese necesaria. En pequeñas estaciones, se puede reducir este rango, hasta un mínimo de 0.60 m”. 5.1.4.3 Diseño hidráulico del Cárcamo (pozo de succión). El pozo de colecta o cárcamo, también llamado de succión, es el compartimiento destinado a recibir y acumular las aguas residuales durante un periodo de tiempo. Si en determinado momento el caudal de bombeo fuese superior al de llegada, en la bomba se producirá una entrada de aire y su funcionamiento quedará perjudicado, pudiendo inclusive ésta situación, provocar serios daños en el equipo. Su adecuado dimensionamiento y la utilización de controles del nivel permiten el correcto manejo de las aguas afluentes. El volumen útil del pozo de succión debe ser determinado considerándose lo siguiente.  Intervalo del tiempo entre partidas sucesivas del motor de la bomba (tiempo de ciclo).  Caudal de bombeo.

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

5.1.4.3.1 Capacidad del Pozo. En general se admite que el periodo de permanencia de las aguas residuales en el cárcamo sea aproximadamente de 10 minutos, considerando la carga media Qm. Cuando la descarga de entrada en el cárcamo fuese inferior a la descarga media, las aguas residuales permanecerán por más tiempo en el interior del pozo, lo que trae como consecuencia, la producción de malos olores, o desprendimiento de gases y la acumulación de lodos en el fondo del pozo. Por esta razón es aconsejable adoptar un periodo de retención igual o menor a 30 minutos. Por otra parte, otro criterio bastante común es de adoptar como 10 el número máximo de arranques horarios de la bomba, de modo que el periodo de una parada y el tiempo de funcionamiento de la bomba sean de 6 minutos. Es recomendable considerar un periodo de retención, como se dijo anteriormente, que no exceda los 30 minutos. Se debe observar que entre dos arranques sucesivos de la bomba, no se produzca un periodo de tiempo muy corto para no perjudicar los equipos eléctricos del comando del motor. Se recomienda que el número de arranques del motor no supere las 10 veces, lo que limita a 6 minutos, el ciclo entre dos inicios de la operación de bombeo. La mayoría de los métodos de diseño basan el tiempo de retención en la variación promedio del caudal de diseño, en cambio, la variación máxima y mínima determinan la capacidad del cárcamo. Además de lo anterior, el cárcamo de una casa de bombas, debe satisfacer aún las siguientes exigencias de forma y posición. I.

La parte útil, debe estar comprendida entre el eje de la tubería de llegada de aguas residuales y una cota situada como mínimo a una distancia 3 veces el diámetro (3D), sobre la boca de entrada de la bomba o de la tubería de succión si ésta existe.

II.

El fondo deberá tener una superficie lo más pequeña posible para minimizar los depósitos de sólidos, por esto, las paredes del cárcamo deberán tener una inclinación de 45° y preferiblemente de 60° con la horizontal.

5.1.4.3.2 Forma del Pozo. La profundidad del pozo a partir del nivel del terreno, será determinada por tres parcelas, las cuales en orden descendente son:  Cota de la solera del afluente. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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 Distancia entre niveles máximos y mínimos. Este rango de operación es del orden de 1.0 m, admitiéndose 0.10 m, por encima y por debajo para activar alarma cuando fuese necesaria. En pequeñas estaciones, se puede reducir este rango, hasta un mínimo de 0.60m.  Altura requerida para la instalación de la bomba y piezas especiales, manteniéndose el nivel mínimo de forma de proporcionar condiciones para que la bomba opere siempre ahogada (nivel de aguas servidas igual o superior al plano que pasa por el eje del rotor). Esta sumergencia debe ser tal que la columna líquida sobre el eje de la toma de succión sea como mínimo 2.5 veces el diámetro de la referida toma. En casos especiales, siempre que sean justificados, se puede admitir que solamente durante la partida la bomba quede sumergida. 5.1.4.3.3 Volumen del Pozo de Succión. Su dimensionamiento varía fundamentalmente en relación de los aspectos siguientes: 

Tiempo de permanencia del agua residual en el pozo.



Frecuencia de operación del conjunto de elevación.

Para elevaciones que no sean de gran dimensión, el ciclo de operación de una bomba debe estar de 5 a 30 minutos tiempo de retención. En caso de que se presentes unidades de gran capacidad, es de máxima conveniencia que operen en forma continua, y el tanque se dimensionará coordinando la selección de los conjuntos de elevación con la fijación de niveles de agua al tanque para los cuales las bombas arrancan y paran. El volumen de cámara de aspiración comprendido entre los puntos de arranque y parada de una sola bomba o un solo escalón de control de velocidad para bombas de dos velocidades viene dado por:

=

Donde: V

×

(5.1)

= volumen necesario, m3

t min = tiempo mínimo en minutos de ciclo de bombeo (tiempo entre arranques sucesivos o cambios de velocidad de una bomba que funciona entre los límites de un intervalo de control) Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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q

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= capacidad de la bomba, m3/min, o incremento de la capacidad cuando una

bomba se encuentra en funcionamiento y arranca una segunda o cuando se aumenta la velocidad del motor. =

+

(5.2)

=

(5.3)

=

Donde:

(5.4)

t min= Tiempo total de un ciclo de bombeo. tf

= Tiempo necesario para vaciar la cámara de aspiración cuando

funciona la bomba. te

= Tiempo necesario para llenar la cámara de aspiración cuando la

bomba esta parada. i

= Caudal entrante, cuando se trata de una sola bomba en funcionamiento o

diferencia entre el caudal entrante y al caudal de bombeo anterior a la entrada en funcionamiento de una bomba adicional, para el caso de funcionamiento de varias bombas. Por ejemplo, si una bomba descarga 0.05 m3/s para un caudal entrante de 0.07 m3/s, i = 0.07-0.05=0.02 m3/s. 5.1.4.3.4 Tuberías y piezas especiales. En el tramo de succión, estando las bombas ahogadas, se debe colocar obligatoriamente un registro, a fin de aislar cada conjunto elevatorio. Para efectos de dimensionamiento se aconseja adoptar velocidades que no superen los 1.5 m/s en el tramo de succión y de 2.4 m/s en el tramo de impulsión. a) Velocidad límite. Tubería de succión:  Velocidad Mínima 0.6 m/s  Velocidad Máxima 1.5 m/s Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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 Velocidad Recomendada 1.0 m/s Tubería de impulsión:  Velocidad Mínima 0.6 m/s  Velocidad Máxima 2.5 m/s  Velocidad Recomendada 1.5 m/s b) Comparación técnico económica. Será hecha una comparación de costos, considerando lo siguiente:  Costo de adquisición e instalación de tubería y accesorios.  Costo de los conjuntos motor- bomba  Costos de operación y mantenimiento y consumo de energía c) Variaciones de los caudales de bombeo y etapas de proyecto. Las aguas servidas (afluente), antes de entrar en la estación de bombeo, deben pasar por una estructura con triple finalidad:  Servir como cámara de visita.  Permitir la instalación de compuertas para aislar la estación de bombeo y sirvan como desvío (by pass).  Incluir un vertedor que desvíe al agua servida de la estación a un curso receptor próximo adecuado de descargas, cuando exista necesidad. 5.1.4.4 Instalaciones Complementarias. Se debe tener conocimiento de las características y funcionamiento de las siguientes unidades:  Cámaras de inspección  Compuertas utilizadas como by pass  Sistema de medición del agua residual.- Las estaciones de bombeo cuentan con sistemas de medición de caudal. Estos sistemas podrán ser mediante canales Parshall o equipos de medición automática mediante censores. Cuando se usen medidores de caudal de bombeo, se debe prever un sistema de registro del nivel del líquido en el pozo de succión, de modo que sea posible la obtención del hidrograma de entrada a la instalación.

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SECCIÓN Nº 5

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En algunas estaciones, el colector afluente descarga directamente en la cámara de succión. La mayoría de las casas de bombas para aguas residuales requiere de los siguientes dispositivos auxiliares:

a) Boyas o electrodos para el accionamiento de las llaves de comando de los motores ubicados en función a niveles máximos y mínimos de agua residual en el cárcamo. b) Bomba para agotamiento de aguas de condensación, de infiltración o de filtración que eventualmente pueden presentarse en el pozo seco. c) Puente grúa, tecle u otro mecanismo para suspensión del conjunto eleva torio. 5.1.4.5 Instrumentación. La instrumentación incluida dentro de una estación de bombeo tiene fundamentalmente dos propósitos:  Enviar al sistema de control las señales necesarias para que se produzca la entrada secuencial en funcionamiento de las distintas bombas, según se vayan alcanzando determinados niveles de agua en la cámara de aspiración.  Proporcionar información en cada momento acerca del estado de funcionamiento de la instalación, esto es, apertura de válvulas, temperatura de los cojinetes de las bombas y de los motores eléctricos, dispositivos detectores de giro inverso, etc.

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SECCIÓN Nº 5

5.2

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

SISTEMAS DE BOMBEO.

Los principales dispositivos, actualmente en uso, para la elevación de las aguas residuales, son bombas eyectoras, bombas centrífugas y bombas helicoidales. 5.2.1 Eyectores neumáticos. Los eyectores tienen la ventaja de poder recibir las aguas residuales sin cribado previo lo que no causa daño al sistema, están construidos por una cámara metálica a la cual el agua residual es conducida directamente desde un colector alimentador. Cuando el nivel alcanza una altura determinada, automáticamente un comando eléctrico acciona un compresor que inyecta aire en la cámara con lo que el agua residual es impulsada a la tubería de salida. Las válvulas de entrada y salida también funcionan automáticamente no requiriéndose de operación manual alguna. Debido a que los eyectores funcionan con aire a presión es obvio que juntamente con la cámara receptora se debe instalar un compresor y eventualmente un recipiente de aire comprimido. El conjunto se debe complementar con la instalación de un tablero eléctrico de control. 5.2.2 Bombas centrífugas. Las bombas centrífugas, accionadas por motores eléctricos o de combustión interna, son dispositivos de uso más frecuente y son fabricadas distintas varias capacidades. Desde el punto de vista técnico, hay ciertas peculiaridades que caracterizan a las bombas para aguas residuales. Por el hecho de impulsar líquidos sucios que contienen materias en suspensión deben poseer un tipo especial de rotor (impulsor). Las bombas deben generalmente trabajar ahogadas, esto es con carga en la entrada, de manera que el funcionamiento, en su inicio, se produzca sin la necesidad de la operación previa de cebado. De ésta manera se obtienen las siguientes ventajas: I.

Prescindir de la válvula de pié, cuyo funcionamiento sería deficiente, con líquidos que contienen sólidos.

II.

Se facilitan las condiciones para la automatización del funcionamiento del equipo de bombeo.

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SECCIÓN Nº 5

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En la mayoría de los casos, las bombas centrífugas para aguas residuales utilizadas en estaciones de bombeo, trabajan en forma intermitente, debido a la oscilación de los caudales de llegada, es por esto que es recomendable lograr que la operación sea totalmente automatizada. Entre los tipos de bombas centrífugas para aguas residuales que se utilizan en estaciones de bombeo, se destacan las siguientes: a) De eje horizontal b) De eje vertical para instalación en pozo húmedo, esto es, dentro del pozo de bombeo. c) De eje vertical para instalación en pozo seco. d) Conjunto moto – bomba sumergible. Las bombas de eje vertical de los tipos b y c ofrecen, frente a los otros tipos, la ventaja de poder ser operadas por motores instalados en niveles superiores libres de posibles inundaciones. La longitud del eje de accionamiento, que no debe ser exagerado, y los problemas de su mantenimiento, son aspectos que deben ser examinados convenientemente en la fase de Proyecto. Para determinar la capacidad de una bomba centrífuga y seleccionar el modelo correspondiente, es necesario como en el caso de agua limpia, conocer fundamentalmente el caudal de bombeo y la altura dinámica total. FIGURA Nº 5. 6: Bombas Centrifugas Sanitarias

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SECCIÓN Nº 5

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5.2.3 Bombas Tornillo. Las bombas helicoidales constituyen una modernización del llamado tornillo de Arquímedes. En los últimos años, su uso se ha intensificado principalmente en Europa. Su funcionamiento es al aire libre, y por tanto a presión atmosférica. La altura que se puede vencer, equivale al desnivel existente entre las extremidades del tornillo, colocado en su posición de funcionamiento. La capacidad de bombeo, en términos de caudal, es definida de modo general por el diámetro del tornillo y la velocidad de retención. La potencia absorbida es calculada por la fórmula general utilizada en bombas centrífugas.

Donde:

=( ×

)/

(5.5)

P = Potencia absorbida en HP. Q = Caudal de bombeo L/s. Hest. = Altura estática de elevación. N = Rendimiento (65 a 70%).

El rendimiento es relativamente bajo, debido principalmente a fugas que se verifican el la separación existente entre la hélice y la canaleta que la contiene. FIGURA Nº 5. 7: Bomba Tornillo

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SECCIÓN Nº 5

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5.2.4 Diseño de los sistemas de bombeo. En principio definiremos algunos términos utilizados en las bombas y sistemas de bombeo: a) b) c) d)

Capacidad. Altura Rendimiento y potencia absorbida Así mismo se hace el desarrollo de las curvas característica de las bombas y sistemas

5.2.4.1 Capacidad. La capacidad (caudal) de una bomba es el volumen del líquido bombeado por unidad de tiempo y se expresa generalmente, en litros por segundo o metros cúbicos por segundo. 5.2.4.2 Altura. En los sistemas de bombeo, el término altura se refiere tanto a una bomba como a un sistema de bombeo incluyendo una o varias bombas y el conjunto de tuberías. La altura de una bomba es la distancia a la que elevar un líquido y se mide en metros de columna del líquido bombeado. La altura necesaria para vencer las pérdidas que se producen en las conducciones de un sistema a una caudal dado es la altura del sistema. Los términos que se utilizan específicamente en el análisis de bombas y sistemas de bombeo son: 5.2.4.2.1 Altura geométrica de aspiración o succión (hs). Es la diferencia de cotas existentes entre el nivel del líquido en la aspiración y el eje del rodete de la bomba. Cuando el nivel del líquido en la aspiración está situado por debajo del rodete, se trata de una elevación por aspiración.  Altura geométrica de elevación o impulsión (hd). Es la diferencia de cotas existente entre el nivel del líquido en la descarga y el eje del rodete de la bomba.  Altura geométrica total (H geom). Es la diferencia entre las cotas de los niveles del líquido en la descarga y aspiración (hd-hs). FIGURA Nº 5. 8: Diagrama Esquemática de la Altura de Elevación de una Bomba

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SECCIÓN Nº 5

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 Pérdidas por rozamiento. La altura o carga que debe suministrarse al sistema para vencer la fricción que produce al flujo del agua a través de las tuberías del sistema es la pérdida por rozamiento. Las pérdidas por rozamiento en la aspiración hfs e impulsión hfd se calculan mediante la fórmula de Darcy Weisbach o la de Hazen Williams

=

Donde:

(5.6)

×

Hf= pérdida de carga f = coeficiente de rozamiento L = longitud de la tubería, m V = velocidad media, m/s D = diámetro de la tubería, m g = aceleración de la gravedad, 9.81 m/s2  Altura de velocidad. Es la energía cinética contenida en el líquido bombeado en cualquier punto del sistema y viene dada por: Altura de Velocidad=V2/2g

(5.7)

Para determinar la altura en un punto dado del sistema, hay que añadir la altura de velocidad a la lectura del manómetro.  Pérdidas de carga singulares. La altura o carga que debe suministrarse para vencer las pérdidas que se producen en piezas especiales y válvulas se denomina pérdida de carga singular =

Donde:

(5.8)

hm = pérdida de carga singular, m K = coeficiente de pérdida de carga Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

 Altura manométrica total (Ht). Es aquella altura contra la que trabaja la bomba durante su funcionamiento. Toma en cuenta las alturas geométricas de aspiración y elevación, las pérdidas por rozamiento, la altura de velocidad y pérdidas singulares. =

=

=

Donde:

−

+

−

+

+∑

−

(5.9) (5.10)

−∑

(5.11)

Ht = altura manométrica total, m HD(HS) = altura de elevación y aspiración, medida en la boquilla de descarga y aspiració con referencia al eje del rodete de la bomba, m Vs (Vd) = velocidad en el conducto de aspiración y elevación, m/s g = aceleración de la gravedad, m/s2 hd,(hs) = altura geométrica de elevación y aspiración, m hfd(hfs) = pérdida de carga por rozamiento en la impulsión y aspiración, m hmd (hms) = pérdida de carga singular en la impulsión y aspiración De manera general la ecuación de Ht puede escribirse como:

Donde:

=

+

+∑

+

+∑

+

(5.12)

Ht = altura manométrica total, m Hgeom = altura geométrica total, m La ecuación de la energía (Bernoulli) puede aplicarse, para determinar la altura manométrica total de la bomba. Tomando los puntos correspondientes a las boquillas de aspiración y descarga de la bomba. Entonces:

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SECCIÓN Nº 5

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=

Donde:

+

+

−[

+

+

]

(5.13)

Ht = altura manométrica total, m Pd (ps) = presión manométrica medida en la descarga y aspiración, KN/m2 γ = peso específico del agua, N/m3 Vd (Vs) = velocidad en la boquilla de descarga y aspiración, m/s g = aceleración de la gravedad, m/s2 Zd (Zs) = cota de los manómetros de la descarga y aspiración, con respecto a la de referencia, m Nota.- Las pérdidas de carga que se producen dentro de la bomba están incorporadas en el término de la altura manométrica total de la ecuación anterior.  Altura manométrica de la bomba a) Una aproximación inicial de la altura manométrica con posibilidad para la preselección de las bombas puede ser estimada considerando el nivel máximo del pozo de la cola de la solera del conductor afluente y el nivel mínimo de salida en el conducto efluente. b) Para una estimación inicial de pérdidas de carga en el trayecto de la tubería, se adoptan los siguientes valores: I.

Tuberías cortas – velocidades máximas permitidas. 

Tubería de succión



Tubería de bombeo.



Pérdidas de carga singulares en el tramo de succión y trayecto de bombeo.

II.

Tuberías largas – velocidades de dimensionamiento deben permanecer alrededor de 0.6 m/s

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SECCIÓN Nº 5

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c) Con estos datos preliminares se obtiene dos curvas características del sistema, correspondientes respectivamente a las alturas estáticas máxima y mínima. d) Las bombas preseleccionadas, deben presentar las curvas características que satisfagan a las curvas características del sistema y presentar funcionamiento adecuado en los dos puntos extremos. e) El motor deberá tener una potencia algo mayor que la requerida para la mayor altura dinámica FIGURA Nº 5. 9: Esquema de conexión de una bomba

5.2.4.3 Rendimiento y Potencia Absorbida. La eficiencia de una bomba se mide en base al caudal que descarga contra una altura dada y con un rendimiento determinado. La información sobre el diseño de la bomba viene suministrada por medio de una serie de curvas características. El rendimiento de la bomba Ep

=

Donde:

=

×

(5.14)

EP = rendimiento de la bomba, adimensional Pi = potencia absorbida, kW, kN*m /s γ = peso específico del agua, kN/m3 Q = caudal, m3/s Ht = altura manométrica total, m

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

Los rendimientos de las bombas pueden variar dentro de un intervalo comprendido entre 60 % a un 85 %. 5.2.4.4 Desarrollo de la curva Altura- Capacidad del sistema. Calculados los caudales del sistema, tanteando el tamaño de la tubería de impulsión y definida la altura geométrica, puede obtenerse la curva altura – capacidad des sistema. Esta curva es necesaria para determinar la capacidad de las bombas. La curva del sistema representa la altura de carga total que deben vencer las bombas funcionando a los diversos caudales de proyecto. La curva del sistema es la representación gráfica de la suma de la altura geométrica, las pérdidas por rozamiento y las pérdidas singulares del sistema con respecto al caudal. La forma de la curva del sistema puede servir a menudo como guía para la selección del número de bombas y el tipo de accionamiento a emplear. Por ejemplo, una bomba única de velocidad variable (o de dos velocidades) es más adecuada para un sistema que tenga una altura geométrica pequeña pero pérdidas de fricción elevadas. Por lo tanto, si se selecciona una bomba para que funcione en un punto próximo al del máximo rendimiento a altas velocidades, funcionará cerca del máximo rendimiento a velocidades bajas. En comparación, un sistema que tenga una altura geométrica elevada y pocas pérdidas por rozamiento es más adecuado para el uso de varias bombas que funcionen en paralelo para el caudal de proyecto. Una reducción pequeña de la velocidad de la bomba reducirá la carga sobre la misma por debajo de la altura geométrica del sistema. FIGURA Nº 5. 10: Curva Caudal – Altura del sistema para la instalación de bombeo

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SECCIÓN Nº 5

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La altura a que la bomba puede impulsar los diversos caudales a velocidades de funcionamiento constante se establece en los ensayos de bombeo que realizan los fabricantes. FIGURA Nº 5. 11: Curva Característica Típica de una Bomba Centrifuga

Al mismo tiempo, se miden el rendimiento y la potencia absorbida. El conjunto de estas curvas se denomina curvas características de la bomba. 5.2.5 Cavitación. El fenómeno de Cavitación se presenta cuando la presión en la succión está cercana a la presión de vapor del fluido.  El fenómeno es enormemente dañino para el impulsor pues acaba por deteriorarlo seriamente.  Además, se producen vibraciones, ruido y pérdida de rendimiento en las bombas con cavitación. FIGURA Nº 5. 12: Cavitación Producida en el Impulsor

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SECCIÓN Nº 5

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En este caso se crean burbujas de aire que al entrar en zonas de mayor presión se rompen de manera abrupta. FIGURA Nº 5. 13: Burbujas de Aire que entran al Impulsor

Este continuo rompimiento de las burbujas es causa de daños en el eje del rotor por lo que se debe evitar este fenómeno. Existe un parámetro de control de la cavitación llamado Altura Neta Positiva de Succión Requerida (CNPSr) y Disponible (CNPSd).  (CNPSr): Es función del diseño de la bomba y por lo tanto suministrado por el fabricante. Representa la mínima diferencia requerida entre la presión de succión y la presión de vapor a una capacidad dada, sin que se corran riesgos de cavitación.  (CNPSd): Es función del diseño del bombeo y representa la diferencia entre la altura absoluta y la presión del vapor del líquido. Esta se representa por: =[

.

.−

+

.

+

]−

(5.15)

Para evitar el riesgo de cavitación por presión de succión, se debe cumplir que: (CNPSd) > (CNPSr)

Otra de las causas de cavitación en bombas son las excesivas revoluciones del rotor. En este caso se debe verificar que la velocidad específica de operación no sobrepase la máxima dada por el fabricante 5.2.6 Relaciones características de las bombas centrífugas Estas relaciones se utilizan para predecir el comportamiento de las bombas centrífugas funcionando a velocidades distintas, que sirven para desarrollar las curvas características.

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SECCIÓN Nº 5

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5.2.6.1 Coeficientes de caudal, altura y potencia. En las bombas centrífugas se presentan condiciones de flujo similares en series de bombas geométricamente similares. Según lo propuesto por Buckingham se pueden obtener tres grupos dimensionales independientes para predecir el funcionamiento de las máquinas rotodinámicas, entre la que se incluyen las bombas centrífugas.

=

(5.16)

=

=

Donde:

(5.17) (5.18)

CQ = coeficiente de caudal. Q = caudal. N = velocidad, rpm. D = diámetro del rodete. CH = coeficiente de altura. H = altura. CP = coeficiente de potencia. P = potencia. ρ = densidad. 5.2.6.2 Leyes de Afinidad. Una misma bomba que funciona a diferentes velocidades, su diámetro no varía, por lo que podemos derivar las anteriores ecuaciones. Por tanto:

=

(5.19)

=

(5.21)

=

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(5.20)

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214

SECCIÓN Nº 5

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Estas relaciones son conocidas como leyes de afinidad, se utilizan para determinar los efectos de los cambios de la velocidad sobre el caudal, altura y potencia absorbida de una bomba. El efecto de las variaciones de velocidad sobre las curva características de las bombas se obtiene representando gráficamente unas nuevas curvas con el uso de las leyes de afinidad. El nuevo punto de funcionamiento, la intersección de la curva caudal-altura de la bomba con la curva del sistema y no solamente por aplicación de las leyes de afinidad al punto de funcionamiento original 5.2.7 Análisis de los Sistemas de Bombeo. La aplicación del análisis de sistemas a una estación de bombeo tiene por finalidad seleccionar las bombas más adecuadas y definir sus puntos de funcionamiento. Este análisis supone el cálculo de las curvas del sistema y el uso de las mismas en conjunción con las curvas características de las bombas disponibles 5.2.7.1 Sistemas de Una sola Bomba. Las curvas características de la bomba ilustran la relación existente entre la altura manométrica, el caudal, el rendimiento y la potencia al freno para una amplia gama de condiciones de funcionamiento posibles, pero no indican el punto de funcionamiento de la bomba. Este punto se obtiene representando gráficamente la curva característica de la bomba sobre la curva del sistema. El punto de funcionamiento de la bomba es el de intersección de las dos curvas. 5.2.7.2 Sistema de Varias Bombas. En el campo de las aguas residuales, el tipo más normal de estación de bombeo tiene una o más bombas funcionando en paralelo. Sin embargo, pueden encontrarse casos en que las bombas trabajan en serie. a. Funcionamiento en Paralelo. En estaciones de bombeo en las que haya dos o más bombas que funcionen aisladamente o en paralelo descargando sobre la misma tubería de impulsión, se recomienda utilizar un método de cálculo alternativo para la determinación del punto de funcionamiento de las bombas.

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SECCIÓN Nº 5

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1. Las pérdidas de rozamiento en las tuberías de aspiración de descarga de cada bomba individual no se incluyen en la curva del sistema. 2. En su lugar, estas pérdidas se restan de las curvas características de cada bombas individual, obteniéndose unas curvas características modificadas, las cuales representan la capacidad de altura-caudal de cada bomba, incluyendo su valvulería y conexiones asociadas. 3. Cuando dos o más bombas funcionan en paralelo, la curva de altura –capacidad del conjunto puede hallarse sumando los caudales de cada curva modificada para una altura dada (véase fig. 5.14) El punto de intersección de la curva del conjunto con la del sistema proporciona la capacidad total del conjunto de las bombas y la altura modificada a la que trabaja cada una de ellas. Entrando con estas alturas en cada una de las curvas características modificadas, puede conocerse el caudal descargado por cada bomba, su eficiencia y la potencia al reno necesaria en esas condiciones de funcionamiento. Para encontrar la altura total a la que trabaja cada bomba, hay que desplazarse verticalmente, a caudal constante, desde la curva característica modificada hasta la curva característica original correspondiente. Las especificaciones de las bombas deben hacerse de manera que las mismas puedan trabajar a esa altura manométrica. FIGURA Nº 5. 14: Desarrollo de la curva característica modificada de una bomba

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

FIGURA Nº 5. 15: Funcionamiento de una Bomba

FIGURA Nº 5. 16: Representación esquemática del funcionamiento de varias bombas

Cada bomba puede funcionar en diversos puntos de su curva característica, aumentado la altura y disminuyendo el caudal a medida que han entrando en funcionamiento simultáneo otras bombas. Debe hacerse un esfuerzo para limitar los puntos de funcionamiento a los comprendidos dentro de un intervalo de caudales entre un 60 y un 120% del punto de máximo rendimiento. b. Funcionamiento en serie Muchas veces de instalan una o varias bombas de sobrepresión en la tubería de aspiración o de impulsión de una estación de bombeo a fin de superar algún condicionante específico. Las bombas instaladas en serie con otras existentes se utilizan para incrementar la capacidad de la estación de bombeo y la descarga de las bombas.

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217

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

5.2.8 Unidades de Bombeo.  Las bombas generalmente utilizadas en los sistemas de abastecimiento de agua y de saneamiento son las centrífugas, por la cual esta guía tratará exclusivamente de ellas.  Las bomba centrifuga consiste de un elemento móvil, denominado impulsor, donde un cierto número de alabes, dirigen el movimiento de las partículas de liquido.  El impulsor gira en una cámara cerrada denominada caja o carcasa debido a la energía conferida por un motor, que puede ser eléctrico o de combustión interna.  El liquido contenido entre los alabes, por efecto de la fuerza centrífuga, incrementa su energía cinética la cual se transforma parcialmente en energía potencial en la carcasa de la bomba.  Para la conversión de velocidad en presión, se emplean los difusores, las volutas o los tazones, dependiendo del diseño de la bomba.  Cuando se emplea un difusor, este consta de varios canales de sección variable que rodean al impulsor, fabricados en una sola pieza FIGURA Nº 5. 17: Unidades de Bombeo.

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

FIGURA Nº 5. 18: Tipos de Impulsores.

5.2.9 Disposición. La disposición puede ser horizontal o vertical. La opción vertical presenta la ventaja de ocupar menos espacio que la horizontal. FIGURA Nº 5. 19: Disposición de la Bomba.

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219

SECCIÓN Nº 5

5.3

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

PROBLEMAS RESUELTOS.

Ejemplo 5.1. Se tiene un caudal de 0.35 m3/s de agua residual en una red de alcantarillado, esta agua debe ser bombeada como de muestra en la figura 8.8. Las tuberías de aspiración e impulsión tienen un diámetro de 500 mm y 450 mm; y sus longitudes son de 4 m y 770 m respectivamente, ambas tuberías son de fundición. La altura geométrica de aspiración es de 1 m y la de elevación 21 m. Calcular la altura manométrica total. Solución: La altura manométrica se determinará mediante la ecuación 5.12 =

+

+

+

+

+

Se considera que la pérdida de altura de velocidad es una pérdida singular, por tanto: =

+

+

+

a. La altura geométrica es: =

−

=

−

=

b. Las velocidades en las tuberías de aspiración e impulsión son las siguientes: =

.

( )×( .

/

)

= .

/

=

.

( )×( .

/

)

= .

/

c. Cálculo de las pérdidas en la tubería de aspiración para el caudal de 0.35 m3/s 1. Las perdidas por rozamiento utilizando la ecuación de Darcy-Weisbach; y f=0.017 para tubería de fundición y alta turbulencia: =

×

× ×

= .

×

.

( .

2. Las pérdidas singulares a partir de la ecuación 5.8: =

×

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×

× .

/ )

/

= .

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220

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

 Perdida de embocadura K = 0.2  Perdida de Compuerta K = 0.2  Válvula de Compuerta K = 0.07 Entonces: =( . + . + .

)× .

= .

*La perdida total en aspiración: 0.022m+0.0757m=0.0977 m

d. Calculo de las perdidas en la tubería de impulsión para el caudal de 0.35 m3/s 1. Las pérdidas por rozamiento utilizando la ecuación de Darcy – Weisbach; y f = 0.018 para tubería de fundición y alta turbulencia:

=

×

× ×

= .

×

( . / ) × × . /

.

= .

2. Las perdidas singulares a partir de la ecuación 5.8:

 Válvula de Retención K = 2.5

=

×

×

 Válvula de Compuerta K = 0.07  Codos de 45º (cantidad 5) K = 0.2=5*0.2=1 Entonces: =( . + .

*La pérdida total en la impulsión:

+ )× .

= .

6.84 m +0.882 m = 7.72 m Por Tanto total: Ht=20 + 7.72 + 0.0977 =27.82 m

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221

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

Ejemplo 5.2: Una bomba descarga un caudal de 0.5 m3/s, los diámetros de los conductos de descarga e impulsión son de 350mm y 400mm respectivamente. La lectura de la presión colocado en la descarga a la altura del eje de la bomba es de 125 KN/m2 y el manómetro situado en la aspiración o impulsión a 0.6 m por debajo del eje de la bomba es de 10 KN/m2. Determinar: a. La altura manométrica total de la bomba mediante la ecuación de Bernoulli b. La potencia de la bomba, si su rendimiento es de un 82% c. La potencia absorbida por el motor, si su rendimiento es del 91% Solución: a. Tomaremos como cota de referencia el eje de la bomba, por tanto para este caso emplearemos la ecuación de Bernoulli 5.13

Entonces:

=

+ =

=

+

× .

=

4

=

/ /

−[

+ =

.

+

=

4

× (0.35 ) = 0.096

0.5 / 5.2 = 0.096

=

(5.2 / ) = 1.38 2 × 9.81 /

=

10000 / 9.810 /

2

×

Zd=0 (porque el manómetro se encuentra en el eje de la bomba)

=

4

=

= 1.02

=

4

(0.40) = 0.1245

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222

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

= 2

ZS=0.6 m

=

0.5 / = 3.98 0.125

/

(3.98 / ) 0.81 2 × (9.81 / )

Para calcular la altura, debemos sustituir los valores calculados en el paso anterior en la ecuación 5.13

Ht = 12.74m+1.38m + 0-[1.02m + 0.81m+ (-0.6)] Ht = 12.89 m b) Mediante la ecuación 5.14

= =

(9.810

= /

)(0.5 0.82

×

)(12.89

)

= 77.1

c) Aplicando la ecuación anterior, para determinar la potencia absorbida del motor:

=

.

= .

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=84.7 KW

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223

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

Ejemplo 5.3: Tomando en cuenta el problema 5.1, desarrollar la curva del sistema para caudales comprendidos entre 0.0 y 0.5 m3/s y determinar el punto de funcionamiento para un sistema de una sola bomba. Suponer que en la tubería de impulsión existen cinco codos, para el cálculo de la pérdida en la embocadura de la espiración, suponer un coeficiente de 0.2. Si una bomba con sección y boquilla de descarga de 350 mm que funciona a 1150 rpm tiene las características indicadas en la tabla adjunta, determinar el caudal producido por la bomba cuando funcione para la curva del sistema. Asimismo, determinar la altura manométrica total y el rendimiento. CAUDAL m3/s 0.00 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45

ALTURA m 40.0 39.0 --36.6 --32.5 --23.0 13.5

RENDIMIENDO % ----77.0 80.6 83.4 84.6 84.6 82.6 75.0

Solución: 1) La altura geométrica es la misma del ejemplo 5.1 Entonces: =

−

=

a) Las velocidades en las tuberías de aspiración y en la descarga en las boquillas de la bomba para el caudal de 0.35 m3/s son las siguientes: =

. / ( / )×( .

=

)

. / ( / )×( .

= . )

= .

/ /

b) Cálculo de las pérdidas en la tubería de aspiración para el caudal de 0.35 m3/s  Pérdidas por rozamiento, mediante la ecuación de Darcy-Weisbach

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224

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

. × .

= =

 Pérdidas singulares ∑

×

= .

= .

× .

.

son:

= .

Pérdida de embocadura (boca campana = 0.2 *( Pérdida en codo = 0.2 *(

/2g)

/2g)

Pérdida de compuerta (totalmente abierta) = 0.07*( Sumando: (0.2+0.2+0.07)*(

/2g)

/2g) = 0.47*0.161= 0.076 m ∑

= 0.076m

 Pérdida en el reductor concéntrico de 500 mm a 350 mm (utilizado en la conexión de la tubería de aspiración con la boquilla de la bomba) es: .

×

. × .

= .

Pérdida total en aspiración:

= .

0.076+0.027+0.022=0.125 m c) Cálculo de las pérdidas en la tubería de impulsión para el caudal de 0.35 m3/s  Pérdidas por rozamiento: =

 Pérdidas singulares son ∑

= .

. / ( / )× . =

. × .

:

.

= .

= .

× .

Válvula de retención (totalmente abierta) = 0.25* ( Válvula de compuerta (totalmente abierta) = 0.07* ( Codos (5 a 0.2 cada uno) = (5*0.2) *(

/

= . /2g) /2g)

/ 2g)

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225

SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

Pérdida en la descarga = 1*(

/2g)

Sumando: (0.25+0.07+1+1) = 4.57*( ∑

/ 2g) = 4.57*0.247= 1.129m

= 1.129 m

 Pérdida en el cono de ampliación de 350 mm a 450 mm (utilizado para conectar la boquilla de descarga de la bomba con la tubería de impulsión) es:

. ×

(

×

−

)

( .

= .

− . × .

)

= .

Pérdida total en la impulsión: .

+ .

+ .

+ .

= .

Por tanto la altura total será como sigue: =

+ .

=

.

Desarrollar el mismo procedimiento para los caudales correspondientes de 0.0 a 0.5 m3/s, y graficar la curva del sistema. Q mᶟ/s 0,35 0,35 0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5

TUBERIA Aspiración Impulsión Aspiración Impulsión Aspiración Impulsión Aspiración Impulsión Aspiración Impulsión Aspiración Impulsión

Vs [m/s] 1,78 2,20 0 0,51 0,63 1,02 1,26 1,53 1,89 2,04 2,52 2,55 3,14

Vd Vboquilla [m/s] [m/s] 2,20 3,64 2,20 3,64 0 0 0,63 1,04 0,63 1,04 1,26 2,08 1,26 2,08 1,89 3,12 1,89 3,12 2,52 4,16 2,52 4,16 3,14 5,20 3,14 5,20

(Vs)²/2g m 0,16 0,25 0 0,01 0,02 0,05 0,08 0,12 0,18 0,21 0,32 0,33 0,50

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hfs m 0,02 7,60 0 0,00 0,62 0,01 2,48 0,02 5,59 0,03 9,93 0,04 15,52

hms m 0,08 1,13 0 0,01 0,09 0,02 0,37 0,06 0,83 0,10 1,47 0,16 2,30

PERD. BOQUI m 0,03 0,04 0 0,00 0,00 0,01 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06 0,06 0,09

Σhm m 0,13 8,77 0 0,01 0,72 0,04 2,86 0,09 6,45 0,16 11,46 0,26 17,90

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

Q mᶟ/s 0.35 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Σ(hf+hm) m 8,90 0 0,73 2,91 6,54 11,62 18,16

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Hgeom m 20,00 20 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00

Ht m 28,90 20 20,73 22,91 26,54 31,62 38,16

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SECCIÓN Nº 5

ESTACIONES DE BOMBEO Y BOMBAS

2) Para determinar el caudal, altura manométrica y el rendimiento de la bomba cuando funcione con la curva del sistema desarrollada en el paso 1. a) Utilizando los datos suministrados, representar gráficamente la curva característica y de rendimiento de la bomba, según se muestra en la figura desarrollada anteriormente. b) El punto de intersección de la curva característica de la bomba con la del sistema es el punto de funcionamiento de la bomba. Para este punto se tienen los siguientes valores: Caudal Q = 0.35 [m3/s] Altura H = 29 [m] Rendimiento Ep = 84.6 [%] 5.4

PROBLEMAS PROPUESTOS.

5.1: Las tuberías de descarga y aspiración de una bomba de aguas residuales son de 300 mm y 350 mm, respectivamente. La lectura del manómetro en la descarga, situado al nivel del eje de la bomba, es de 130 kPa (kN/m2). La lectura en el manómetro de la aspiración situado 0.5 m por debajo del eje de la bomba es 15 kPa (kN/m2). Si la altura manométrica total es de 15 m, determinar: a) el caudal de la bomba, b) la potencia del motor suponiendo un rendimiento de la bomba del 82 % y del motor del 91 %. 5.2: Una bomba centrífuga con un diámetro de rodete de 0.2 m impulsa 0.02 m3/s a una altura manométrica de 18 m con una potencia absorbida de 4 KW cuando funciona a 1170 rpm. Si se supone que el rendimiento sigue siendo el mismo, determinar: a) la altura manométrica, b) el caudal y c) la potencia absorbida de una bomba geométricamente similar con un diámetro de rodete de 0.25 m funcionando a 870 rpm. 5.3: Una bomba centrífuga de flujo radial con una constante de cavitación de 0.25 debe trabajar a una altura manométrica total de 12 m. Determinar la máxima altura de aspiración posible de la bomba al nivel del mar si la temperatura del agua residual es de 25°C.

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SECCIÓN Nº 6

MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN 6

MATERIALES, CONSTRUCCION Y MANTENIMIENTO PARA EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

6.1 MATERIALES PARA EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO.

Los materiales para la fabricación de las tuberías de alcantarillado sanitario y pluvial deben cumplir ciertos requisitos y cualidades, entre las más importantes son: a) Mecánicas: Las tuberías deben ser resistentes a la acción de la abrasión y la erosión, producidas por las partículas sólidas que se arrastran o llevan en suspensión las aguas residuales y/o pluviales. b) Químicas: Deben ser resistentes a la acción de ácidos procedentes de los desagües industriales, o de la descomposición orgánica de los desagües domésticos, así como de agentes externos existentes en el suelo por donde son tendidas las tuberías. c) Estáticas: Deben ser resistentes a las cargas de tierra o cargas móviles, que se producen a la profundidad a la cual son instaladas las tuberías, debido a la circulación de vehículos por las calles. d) Económicas: Deben ser de bajo costo para su adquisición, como para su instalación. 6.1.1 Materiales de las Tuberías. Para las redes de alcantarillado, generalmente se emplean tuberías de los siguientes materiales: 

Concreto Simple o Reforzado.



Plástico PVC.



Asbesto Cemento.



Arcilla Vitrificada.



Fierro Fundido.

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MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN Nº 6

6.1.1.1 Tubos de Concreto Simple o Reforzado. El concreto es el material más común para la construcción de las tuberías, cumple con las cualidades mecánicas, químicas y estáticas, y son de bajo costo y fácil instalación. En general, las tuberías de concreto pueden ser impermeables, anticorrosivas, anti erosivas y son económicas, su coeficiente de rugosidad es satisfactorio para el escurrimiento hidráulico adecuado. Los tubos pueden ser de hormigón simple o de hormigón armado. Pero se tiene que tomar en cuenta que este material es frágil. Para la fabricación de tuberías de concreto se utilizan procedimientos de compresión, vibración y centrifugación, en todos los casos se emplean moldes de acero, que pueden ser estacionarios o giratorios. En los moldes, el concreto es compactado por medio de compresión y vibración, el curado de las tuberías se efectúa mediante vapor en cámaras especiales o por medio de agua aplicada con aspersores. FIGURA Nº 6. 1: Tubos de Concreto.

6.1.1.1.1 Juntas en Tuberías de Hormigón. Las juntas entre tuberías son del tipo campana y espiga, y son designadas por las características de los materiales empleados para su construcción, como:  Juntas Rígidas: Fabricadas de mortero de cemento y arena fina, fueron las más corrientes y de uso extendido en las décadas pasadas, ofrecen el inconveniente de la rigidez y facilidad de fracturas que provocan filtraciones, y sólo pueden emplearse en zanjas secas. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN Nº 6

 Juntas Flexibles: Confeccionadas de betún, asfalto o alquitrán, éstas permiten mayor impermeabilidad a la junta y facilitan su instalación en zanjas húmedas.  Juntas Elásticas: Consistentes en anillos de goma, acomodados a presión en la ranura correspondiente, es fabricada en la campana de la tubería, este tipo de junta es muy común actualmente, porque ofrece una mayor garantía en terrenos de inestabilidad o deslizamientos, es de muy rápida y fácil instalación. Por su limpieza permite un trabajo de calidad, y asegura que en el interior de la tubería no quedarán rebarbes de material, que puedan provocar el depósito de materiales sólidos que a futuro dificultarán las tareas de mantenimiento.  Juntas Bridadas: Para el caso de tuberías de impulsión y succión en estaciones elevadoras, se utiliza juntas bridadas. La instalación de estas tuberías es por tramos generalmente de un metro, en el cual se debe realizar un alineamiento de todo el tramo, sobre una capa de arena o tierra cernida en la solera y se debe verificar de no dejar rebarbes o promontorios de hormigón entre cada junta de dos tuberías y además se debe dejar limpia la superficie de los tubos tendidos. La instalación de las tuberías debe realizarse de acuerdo a las especificaciones técnicas que determine cada obra en particular. FIGURA Nº 6. 2: Piezas pre-fabricadas para la unión de tuberías de concreto

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SECCIÓN Nº 6

MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

6.1.1.1.2 Ventajas del Uso de Tubos de Concreto. Las principales ventajas son:  Bajo coeficiente de rugosidad  Pueden ser fabricados para una amplia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de las paredes.  Tienen la posibilidad de ser fabricados en el mismo lugar de las obras. 6.1.1.1.3 Método de Hincado. El tubo de concreto reforzado prefabricado es el material de tubo más comúnmente utilizado en las operaciones del método de hincado. El tubo de concreto se instala frecuentemente mediante el método de hincado en donde son necesarias instalaciones profundas o en donde no son posibles las excavaciones abiertas convencionales ni los métodos de relleno. El hincado de tuberías ha demostrado ser una alternativa barata, confiable y menos destructora que las instalaciones a cielo abierto.

1. Los pozos se excavan a cada lado. El gato descansará contra la parte posterior del pozo izquierdo así que se añade un tope de acero o madera como refuerzo. Se coloca un simple carril para guiar la sección del tubo de concreto. El gato se coloca en posición sobre una base.

2. Se baja una sección de tubo de concreto al pozo.

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SECCIÓN Nº 6

MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

3. Los gatos se operan empujando hacia delante la sección del tubo.

4. El gato se retraen y se añade un espaciador entre el gato y el tubo.

5. Se operan los gatos y el tubo se empuja hacia delante.

6. Pudiera ser necesario repetir los pasos 4 y 5 anteriores varias veces hasta que el tubo se empuje lo suficientemente hacia delante para dejar espacio para la siguiente sección del tubo. Por lo tanto, es extremadamente importante que los recorridos / avances del gato sean lo más largos posibles con la finalidad de reducir tiempo y costo. La situación ideal sería tener el avance del gato más grande que el tubo para eliminar por completo la necesidad de los espaciadores.

7. La siguiente sección de tubo se baja al pozo y se repiten los pasos anteriores. El proceso completo se repite hasta que la operación se completa.

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MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN Nº 6

FIGURA Nº 6. 3: Representación Gráfica del Método del Hincado

6.1.1.2 Tuberías de Plástico. Las tuberías de plástico son fabricadas utilizando como materia prima materiales termoplásticos, conocidos como polímeros de cloruro y vinilo (resina de PVC), estas tuberías se obtienen mediante el proceso de extrusión a alta presión y temperatura, manteniendo un estricto control de ambos parámetros, el moldeado final, se realiza mediante componentes de acero recubierto, denominados moldes y cabezales, de dimensiones y conformación de acuerdo a la norma, y tipo de tubo a fabricar. La calidad de la tubería, depende de la calidad de las materias primas y del estricto control de los procesos de extrusión y moldeado. 6.1.1.2.1 Propiedades Físicas. Las tuberías de PVC para alcantarillado, deben cumplir con las especificaciones de las normas ASTM D-3034 y ASTM F-477, a estándares que son aceptados mundialmente para sistemas de alcantarillado sanitario. 6.1.1.2.2 Propiedades Químicas. La tubería de PVC para alcantarillado es altamente resistente a los suelos agresivos y en general a sustancias como ácidos, álcalis, sales y compuestos orgánicos. Asimismo es inmune a los efectos electrolíticos, propiedad que permite su uso enterrada o sumergida en cualquier medio. Es inmune al ataque de algas, hongos, bacterias, etc., por no existir material nutriente Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 6

MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

en el PVC, por el proceso de construcción rígido y a las uniones estancas, esta tubería es resistente a la penetración de raíces de cualquier planta. 6.1.1.2.3 Juntas Elásticas. Las juntas espigan – campana, entre tuberías de PVC son del tipo elástico, con una arandela de goma que funciona como junta de dilatación. Este tipo de unión no necesita pegamento, consiste en un sello de empaquetadura de goma, reforzada con alma de acero, el cual se incrusta a presión en el extremo de la campana.

La unión con arandela de goma, es la forma más rápida y eficiente de eliminar el problema de dilatación térmica en los tendidos de tubería, pues permite desplazamientos axiales y un margen de desplazamiento lateral, lo que reduce al mínimo los riesgos de un mal acoplamiento entre tuberías. Su instalación sólo requiere el uso de lubricante.

Las empaquetaduras de goma (anillos de goma) deben cumplir con las especificaciones de la norma ASTM F-477. Esta unión soporta la misma presión que la tubería, tanto exterior como interior, por lo que se puede instalar en sitios inundados o bajo el agua. FIGURA Nº 6. 4: Sistema de unión con Tee – Yee y acoplamiento anular en tuberías de PVC

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MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN Nº 6

6.1.1.2.4 Ejecución de las Juntas: En caso de barras enteras de tubería:  Limpiar perfectamente la tubería y el anillo de goma en la parte de la unión.

 Limpiar el extremo o espiga de la tubería, con un trapo seco a lo largo de toda la circunferencia hasta 3 cm después de la marca de referencia.

 Aplicar lubricante en la parte biselada del tubo, el lubricante se puede aplicar con la mano, un trapo o una esponja.

 Introducir la espiga, con la ayuda de un tecle pequeño dentro de la campana hasta que haya contacto con el anillo de goma

(viene

campana),

y

incorporado verificar

el

en

la

correcto

alineamiento.

La tubería también se puede embonar manualmente, con una barreta haciendo palanca. Nunca se debe golpear la tubería para su instalación.

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MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN Nº 6

 Verificar que la tubería penetre hasta la marca que indica embone completo.

FIGURA Nº 6. 5: Instalación de las tuberías PVC

6.1.1.2.5 Manejo, Transporte y Almacenamiento (Tubería PVC). Las tuberías y accesorios de PVC, son fuertes, durables, livianas y de fácil manipulación, en su manejo se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones: 

No dejar caer, ni golpear las tuberías ni los accesorios, contra el piso o zanja.



No arrastrar las tuberías, deben alzarse por ambos extremos.



Es ideal utilizar vehículos de superficie de carga lisa para transportarlas.



Durante el carguío y transporte, dejar libres las campanas, para evitar deformaciones que dificulten el ensamble normal.

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MATERIALES, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO

SECCIÓN Nº 6



Cuando sean transportadas tuberías de diferentes diámetros en un mismo viaje, las tuberías de mayor diámetro deben colocarse en la parte inferior de la carga.



El lugar de almacenamiento debe ser cubierto o estar bajo sombra.



Las campanas deben quedar libres y las tuberías deben apoyarse libremente.



No formar pilas de más de un metro de alto desde el suelo o superficie de apoyo.



La superficie de apoyo debe ser completamente lisa, libre de piedras o deformaciones. FIGURA Nº 6. 6: Cuidados de transporte de la tubería PVC.

6.1.1.2.6 Otros Tipos de Tuberías Plásticas Para Saneamiento. Sí bien la mayoría de las tuberías existentes en el mercado son aplicables a canalizaciones de saneamiento, a partir de cierto diámetro su fabricación se hace más costosa, frenando el desarrollo de este tipo de materiales. Como respuesta al problema se han ideado nuevos sistemas de fabricación capaces de simplificar los métodos de trabajo, y se han desarrollado nuevos tipos de tuberías capaces de cumplir todas las exigencias requeridas por el usuario, con unos costos inferiores. Con estos objetivos van naciendo varios tipos de tuberías:  Helicoidales.

 Perfil calado.

 Corrugadas, de uno o doble capa.

 Espumadas.

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238

SECCIÓN Nº 6

MATERIALES, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN

6.1.1.3 Tuberías de Asbesto Cemento. Las tuberías de éste material son fabricadas a partir de una mezcla homogénea de fibras de asbesto y cemento portland, exento de materia orgánica, con o sin adición de sílice y agua. Su empleo en las redes de alcantarillado se justifica, cuando las exigencias de flexibilidad e impermeabilidad son altas. Para las juntas campana-espiga se emplea anillos de goma, conformando el tipo de junta elástica. Este tipo de tuberías generalmente no se utiliza en los sistemas de alcantarillado sanitario en Bolivia. 6.1.1.4 Tuberías de Arcilla Vitrificada. Las tuberías de arcilla vitrificada se fabrican de material de arcilla mezclada uniformemente con agua, la pasta se comprime en prensas de 8 Kg/cm2 de presión y luego son cocidas en un horno a temperatura de 550 a 600 °C, luego es agregado cloruro de sodio y la temperatura es elevada hasta 1.100 °C, produciendo la fusión de las partículas exteriores, que al estar compuestas de sílice forman una masa vidriosa continua, que le dan al material su alta resistencia. La característica especial de las tuberías de arcilla, es su alta resistencia a la corrosión, no requiere revestimiento contra los ácidos y gases de las aguas residuales, asimismo su baja rugosidad interior permite una mayor capacidad de escurrimiento. FIGURA Nº 6. 7: Tubería de Arcilla Vitrificada.

Estas tuberías son costosas y su utilización se restringe para diámetros menores, que corresponden a las instalaciones internas y conexiones domiciliarias domésticas o industriales.

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MATERIALES, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN

SECCIÓN Nº 6

6.1.1.5 Tuberías de Fierro Fundido. Este material en las tuberías de alcantarillado, es utilizado para obras especiales, que requieren una elevada resistencia mecánica y estática, además de una completa impermeabilidad. Su fabricación es muy costosa, en nuestro medio no se fabrican tuberías de fierro fundido, en caso de requerirse para proyectos especiales, las tuberías son importadas. El tipo de juntas de las tuberías de fierro fundido es del tipo elástico, con anillos de goma. En el caso de estaciones elevadoras, la unión entre las tuberías son conjuntas bridadas. Este tipo de tuberías se utiliza generalmente en obras especiales de alcantarillado sanitario como cruces de río por ejemplo, su utilización en redes de relleno o colectores. No es factible desde el punto de vista económico; es recomendable su utilización en cruce de vías férreas, en la construcción de sifones, en las tuberías de impulsión de bombeo de aguas residuales y en descargas subacuáticas lugares donde los conductos deben trabajar a presión. FIGURA Nº 6. 8: Tubería de Fierro Fundido

6.1.2 Ensayos en las Tuberías. Los fabricantes de las tuberías deben garantizar la calidad de las mismas, antes de su comercialización, debiendo realizar los siguientes ensayos: 1. Ensayo de Resistencia. a. Método de los 3 Puntos. b. Método de Colchón de Arena. 2. Ensayo de Absorción. 3. Ensayo Hidrostático. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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Para la obtención de las muestras se consideran lotes de 300 tubos como máximo y se muestra de la siguiente forma: Del 3% del lote se verifica dimensiones. El 1% se somete al ensayo de resistencia, de sus fragmentos se realiza el ensayo de absorción y otro 1% se somete a la prueba hidrostática. 6.1.2.1 Ensayo de Resistencia. Para los tubos simples se aplica la carga a razón de 3000 Kg. por minuto, el ensayo concluye cuando el tubo presente grietas que atraviesen todo el espesor. La resistencia se mide dividiendo la carga entre la longitud neta del tubo. 6.1.2.1.1 Método de los Tres Puntos. Consiste en colocar el tubo sobre dos listones de madera, de sección cuadrada de 2.5 x 2.5 cm, fijos sobre una viga de madera de 15 x 15 cm de sección, separadas entre sí 2.5 cm por cada 30.5 cm de diámetro nominal del tubo. Este espacio se rellena de mortero de yeso – arena. El apoyo superior es un listón de madera de 15 x 15 cm colocado a lo largo del tubo y asentado sobre una capa de mortero de yeso arena. La carga debe ser vertical y se aplica a través de una vigueta de acero. Ver figura 6.9 FIGURA Nº 6. 9: Método de los Tres Puntos.

6.1.2.1.2 Método de Colchón de Arena. Este ensayo consiste en apoyar el tubo en la parte superior e inferior, en dos camas de arena de un espesor igual a la mitad del radio del mismo, que cubra un cuarto de su circunferencia. La arena debe ser limpia y contener 5% por lo menos de humedad, deberá pasar por la malla Nº 4, la superficie superior de la arena deberá estar nivelada y cubierta con una placa rígida de madera dura, la carga se aplicará al centro de la placa, esta puede ser una máquina de Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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prueba o mediante pesas ubicadas sobre una plataforma que descansa sobre la placa como indica la figura 6.10. FIGURA Nº 6. 10: Método de apoyo en colchón de arena.

6.1.2.2 Ensayo de Absorción. En tuberías de 100 gramos de peso mínimo de forma aproximadamente cuadrada se secan en una estufa a 100º C hasta que la pérdida de peso no sea mayor de 0.1% en dos pesadas sucesivas de 2 horas de intervalo, luego se sumerge en agua calentando hasta la ebullición durante 5 horas, la cantidad de agua absorbida no deberá ser mayor del 8% del peso original. 6.1.2.3 Ensayo Hidrostático. Se realiza en cada tramo de tubería tendido, entre cámara y cámara, este ensayo determina la impermeabilidad contra filtraciones. Consiste en taponar herméticamente el extremo inferior del tramo con tapones de madera o metal cubiertos de hule para tener un sello hermético y llenar con agua la tubería desde el extremo superior hasta una altura de 1.00 m (0.10 Kg/cm2), la tubería y juntas sometidas a ésta presión, deben permanecer impermeables, sin verificarse fugas o filtraciones, Cualquier humedad que aparezca en la superficie como mancha sin que se formen gotas, no se considera como fuga. Generalmente esta prueba tiene un tiempo de duración de 24 horas para la aprobación del tendido.

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6.1.3 Alcantarillas Construidas In Situ. Para las grandes alcantarillas de aguas lluvias, la tubería metálica corrugada o los arcos de tubería pueden ser usados en muchas aplicaciones. Quedan, no obstante, ciertas circunstancias en las que los caudales, las condiciones del suelo o del subsuelo, las consideraciones hidráulicas u otros factores pueden imponer la construcción de alcantarillas fabricadas in situ. La forma de la alcantarilla depende de las consideraciones hidráulicas, de las condiciones de construcción y del espacio disponible. En general, la superficie inferior es curvada para concentrar los flujos bajos y mantener las velocidades de auto limpieza. El fondo debe ser colocado tan pronto como la excavación y la preparación de la fundación estén completas. 6.1.3.1 Corrosión de Alcantarillas. Es posible que el material orgánico se acumule en las alcantarillas sanitarias como resultado de la deposición a velocidades de flujo bajas y de la coagulación de la grasa en la unión de la superficie del agua y la tubería. Este material acumulado será degradado lentamente por las baterías del agua residual, degradación ésta que, bajo condiciones prevalecientes en muchas alcantarillas, puede estar acompañada por la reducción biológica de los sulfatos presentes en el flujo. La corrosión de alcantarillas ha sido combatida por cloración, ventilación forzada y revestimiento con materiales inertes. La cloración detiene la actividad biológica, al menos temporalmente. La ventilación forzada reduce la condensación en la corona, elimina el H2S de la atmósfera de la alcantarilla, y puede suministrar suficiente oxígeno para prevenir la reducción del sulfato y la producción de ácidos orgánicos. FIGURA Nº 6. 11: Diagrama esquemático de corrosión de alcantarillas

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6.2 CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE ALCANTARILLADOS. La Construcción (operación) y el mantenimiento, son consideradas como una organización, una unidad, o un sistema, que debe tener una finalidad clara, un objetivo básico que sea la razón de su existencia. Definición: Puede ser definido de la siguiente manera, “Mantener la red de colectores de alcantarillado sanitario, en condiciones operables, incrementando la confiabilidad del servicio, con la mayor seguridad y a los más bajos costos”. 6.2.1.1 Trazo de los Colectores. El trazo de los colectores de una red de alcantarillado, se define como la disposición (diseño) en el terreno de las tuberías, y debe como condición natural y económica, seguir estrictamente la pendiente natural de la superficie del suelo con especificaciones técnicas del trazo, incluyen: FIGURA Nº 6. 12: Trazado de los Colectores.

a) La marcación, con flechas entre crucero y crucero. b) Acusar el marcado de las flechas con trazo continuo. c) Proceder al trazo final de manera que, los colectores sigan el sistema de bayoneta para evitar la mayor cantidad de tramos de arranque. d) Observar que los colectores provean el servicio, en forma adecuada y equidistante a ambos lados de la vía. e) Observar la presencia de accidentes topográficos, o la presencia de arroyos y quebradas para evitarlos adecuadamente.

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f) Los cruceros con diferencia de cotas menores a 25 cm se analizarán cuidadosamente, para determinar el drenaje en una u otra dirección El trazo definitivo o replanteo de la línea de los colectores, se realizará sobre el terreno, demarcándolo por medio de estacas colocadas a distancias convenientes, sobre la línea de eje, con anticipación a la ejecución de las excavaciones. Los trabajos de alineación y verificación de tendido de colectores deben realizarse con el apoyo de equipos de topografía consistentes en un nivel topográfico o un teodolito. La ruta del trazo de los colectores irá hacia el punto de descarga, tan directamente como la topografía del lugar y la configuración de las vías lo permitan. 6.2.1.2 Excavación de Zanjas. El eje de la zanja, deberá quedar alineado y siguiendo el trazo estacado (durante el trazo de los colectores), y la excavación deberá efectuarse con el equipo apropiado: retroexcavadora, máquina zanjadora, o pico y pala. Cuando la excavación se realice en roca, se permitirá el uso de explosivos (las raíces y material orgánico que se encuentren deberán ser extraídos y separados del material de relleno). FIGURA Nº 6. 13: Cavado de Zanjas.

Antes de iniciar la excavación, deben ser identificados y replanteados los conductos de los otros servicios públicos, que se encuentren atravesando el área de trabajo, en lo posible, se recomienda desconectarlos, si no es posible se deben tomar todas las precauciones para no Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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dañarlos. Esta es una limitante muy común para el uso de maquinaria durante esta operación, siendo recomendable el trabajo manual a pico y pala en estos casos. En el fondo de la zanja que ha sido excavada, se debe abrir una cuneta para drenar las aguas freáticas, hasta el lugar de su disposición. FIGURA Nº 6. 14: Excavación de zanjas.

“EXCAVACIÓN A MANO”

“EXCAVACIÓN A MAQUINARIA”

El ancho de zanja está en función del diámetro de la tubería y la profundidad de la zanja, de acuerdo a los datos. Con el objetivo de garantizar la seguridad del personal, que trabaja en la instalación de las tuberías, se debe realizar el apuntalamiento o entiba miento de las paredes de la zanja, sobre todo en los casos de zanjas muy profundas y en terrenos no cohesivos. Estas estructuras auxiliares deben dimensionarse en forma adecuada y generalmente son de madera, en caso de terrenos arenosos suelen emplearse perfiles y planchas metálicas, que son hincadas en el terreno, con maquinaria especial El ancho de la zanja, en la parte superior de la tubería, debe ser lo mínimo posible, para que permita una instalación correcta y eficiente, esto se logra dando una pendiente a los costados de la zanja o excavando una zanja secundaria. El propósito es minimizar la carga de tierra sobre la tubería. Se debe tomar en cuenta como Regla general que a mayor ancho de la zanja al nivel superior de la tubería, mayor carga de tierra.

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FIGURA Nº 6. 15: Casos Especiales de Zanjas.

6.2.1.2.1 Entibado y Tabla Estacado. Se define como entibado al conjunto de medios mecánicos o físicos utilizados en forma transitoria para impedir que una zanja excavada modifique sus dimensiones (geometría) en virtud al empuje de tierras. Antes de decidir sobre el uso de entibados en una zanja se deberá observar cuidadosamente lo siguiente:  Al considerar que los taludes de las zanjas no sufrirán grandes deslizamientos, no se deberá olvidar que probablemente se producirán pequeñas deformaciones que traducidas en asentamientos diferenciales pueden dañar estructuras vecinas.  Las fluctuaciones del nivel freático en el terreno modifican su cohesión, ocasionando por lo tanto rupturas del mismo.  La presencia de sobrecargas eventuales tales como maquinaria y equipo o la provocada por el acopio de la misma tierra, producto de la excavación, puede ser determinante para que sea previsto un entiba miento. En estos casos será la experiencia y el buen criterio los factores que determinen o no el uso de un entibado.  Toda excavación de más de dos metros de profundidad debe estar provista de escalera para facilitar el acceso de la misma. Esta escalera debe rebasar el nivel del suelo, por lo menos, en 75 cm (Figura. 6.16).

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FIGURA Nº 6. 16: Excavaciones mayores a 2 m.

El pie del montón de las tierras o escombros sacados de las excavaciones deben estar, por lo menos, a un metro de distancia de la madera de entibado o de la arista superior del talud. La tablazón de revestimiento debe rebasar el nivel de terrenos en unos 5 a 10 cm a fin de prevenir toda caída de materiales en la excavación (Figura 6.17). FIGURA Nº 6. 17: Medidas de seguridad en excavaciones mayores a 2 m.

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El ancho de las zanjas dependerá del tamaño de los tubos, profundidad de la zanja, taludes de las paredes laterales, naturaleza del terreno y consiguiente necesidad o no de entibación. El ancho de la zanja deberá ser uniforme en toda la longitud de la excavación y en general debe obedecer a las recomendaciones del proyecto. Los elementos de un entibado que vienen a ser las piezas que se utilizan, reciben sus nombres de acuerdo con su posición en la zanja, conforme se indica a continuación:  Estacas: Son colocadas en posición vertical. El largo utilizado para clavar la estaca se denomina ficha; si la tierra la empuja directamente se llamarían tablestacas.  Vigas (o tablones): Llamado también soleras, son colocados longitudinalmente y corren paralelas al eje de la zanja.  Puntal: Son colocadas transversa1mente, cortan el eje de la zanja y transmiten la fuerza resultante del empuje de la tierra desde un lado de la zanja para el otro. Se acostumbran emplear como puntales rollizos. FIGURA Nº 6. 18: Elementos de un entibado.

6.2.1.2.2 Materiales Empleados en el Entibado. Para la mayoría de los casos tenemos la madera (ocho, pino u otro tipo de madera de (construcción). En casos de mayor responsabilidad y de grandes empujes se combina el uso de perfiles de hierro con madera, o solamente perfiles, y muy eventualmente el concreto armado.

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 Madera: Son piezas de dimensiones conocidas de 1" x 6"; 1" x 8"; 1" x 10", o en su caso de 2" x 6"; 2" x 8"; 2" x 10" y para listones de 2" x 4"; 3" x 4". Las piezas pueden tener los bordes preparados para ensamble hembra y macho. Se usarán también como puntales, rollizos en diámetros mínimos de 4" y 6".  Acero: Son piezas de acero laminado en perfiles tipo "I" o "H" o perfiles compuestos de los anteriores, soldados (ejemplo doble II) o en perfiles de sección especial, lo que se denomina Estaca-Plancha metálica (tablestaca) en este último caso pueden ser de ensamble normalizado. Las dimensiones son suministradas con dimensiones normalizadas, típicas para cada fabricante (Metal flex, Armco, Bethlem Steel, etc.). Los mas utilizados son los perfiles "I" de 6"; 8" y el perfil "H" de 6" x 6". Se utilizarán también tablestacas de palanca, y tubos huecos en montaje telescópico, que pueden ser trabados por rosca o presión de aceite.  Concreto armado: Se utilizan en piezas prefabricadas de diversas secciones (ejemplo: rectangulares, con ensamble hembra macho) o piezas fabricadas en sitio. 6.2.1.2.3 Tipos de Entibado. 6.2.1.2.3.1 Apuntalamiento. El suelo lateral será entibado por tablones de madera (de 1" x 6") espaciados según el caso, trabados horizontalmente con puntales de madera de 4" y 6" o vigas solera de madera de diferentes secciones (véase figura 6.19). FIGURA Nº 6. 19: Apuntalamiento de zanjas.

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6.2.1.2.3.2 Abierto. Es el más usual, utilizado en terrenos firmes y en zanjas poco profundas. Este entibado no cubre totalmente las paredes de la zanja, dejando descubiertas algunas porciones de tierra (véase figura 6.20). FIGURA Nº 6. 20: Entibado Abierto.

6.2.1.2.3.3 Cerrado. Empleado en zanjas de una profundidad mediana, variando su utilización en función del tipo de suelo y de la necesidad de una mayor protección. Este tipo de entibado cubre totalmente las Paredes laterales de la zanja (véase figura 6.21). El sistema de tablas de madera que se colocan en contacto con las paredes de la zanja puede ser cerrado utilizando tablas horizontales para revestir las paredes de la zanja y barrotes verticales con uno o más polines transversales para cada par de barrotes, este sistema se adapta bien en terrenos de material suelto poco consistente. FIGURA Nº 6. 21: Entibado Cerrado.

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6.2.1.2.3.4 Metálico. En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de madera 2" - 6", contenidos en perfiles metálicos doble "T", de 30 cm (12") espaciados cada 2,0 m e hincados en el terreno con la penetración indicada en el proyecto y de conformidad con el tipo de terreno y la profundidad de la zanja. Los perfiles serán soportados con perfiles metálicos doble "T" de 30 cm (12") espaciados cada 3,0 m (ver figura). Aun cuando el suelo no fuera estable, no será necesario el entibado cuando:  Cuando sea factible excavar la zanja con las paredes inclinadas (ver figura), siempre que se tenga la seguridad de la estabilidad de la zanja. FIGURA Nº 6. 22: Entibado Metálico.

FIGURA Nº 6. 23: Zanja con paredes en rampas inclinadas.

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 En algunos casos, las zanjas se vuelven inestables con longitudes de excavación mayor a 5 m; por tanto, podría evitarse esta inestabilidad si se ejecuta la excavación de forma discontinua; se excavan extensiones entre 3 y 5 m, dejando e1 suelo intacto entre 0,5 y 1,0 m, y volviendo a excavar nuevamente. Para ello, se deberá verificar si la estabilidad de la zanja no se vea comprometida. La parte de la tierra que separa las dos partes excavadas se llama "damero" (ver figura). Al nivel de la solera de la zanja se abre un pequeño túnel bajo el "damero", y se hace la conexión entre los dos tramos, permitiendo así el asentamiento de la tubería. FIGURA Nº 6. 24: Tramos Excavados.

Gran parte del material utilizado en el entibado puede volverse a aprovechar, dependiendo, de la calidad del material, del mantenimiento y del cuidado que se haya tenido al momento de retirarlo. 6.2.1.3 Plantilla y Capa de Soporte La plantilla consiste en un mojón de hormigón pobre, vaciado en el fondo de la zanja, cuyo nivel es replanteado con la ayuda de un instrumento topográfico, dicha plantilla servirá para alinear verticalmente la tubería a instalar, de acuerdo a la pendiente del proyecto. La capa soporte, tiene un espesor generalmente de 10 cm y es de tierra cernida, libre de piedras, esta capa de material asegura el apoyo uniforme de la tubería.

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Se debe tener en cuenta que en terrenos con nivel freático elevado la capa soporte es de gravilla, con el objeto de drenar las aguas y su espesor puede ser mayor, en función a las necesidades de la obra. FIGURA Nº 6. 25: Capa Soporte.

6.2.1.4 Tendido de las Tuberías. Las tuberías serán instaladas iniciando aguas abajo hacia aguas arriba, con las campanas dirigidas hacia arriba. El control del alineamiento horizontal y vertical de la tubería debe ser permanente y preciso. Es recomendable, utilizar instrumentos topográficos en el caso de pendientes muy bajas. La ejecución de las juntas se realizará de acuerdo al material y tipo de junta elegido, siendo la más comúnmente utilizada la junta rígida de mortero de cemento con dosificación 1:3 de cemento y arena fina en caso de tuberías de concreto, y las juntas elásticas con anillo de goma, para tuberías de concreto y tuberías de PVC. El tendido de tuberías de PVC ofrece las mayores ventajas de rapidez y facilidad de instalación, no solo porque las piezas de las tuberías son más largas (4 a 6 m) a diferencia de los tubos de concreto de 1 m de longitud, sino también por la facilidad de la ejecución de la junta con el anillo de goma, que solamente necesita de un esfuerzo de compresión, y un empuje del tubo de atrás hacia el de adelante. Se debe tener en cuenta que finalizado el tendido de las tuberías, se debe realizar la limpieza interior de ellas, a objeto de retirar cualquier material extraño que se haya introducido. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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FIGURA Nº 6. 26: Descripción del Tendido de Tuberías.

6.2.1.4.1 Asentamientos de Tuberías. El asentamiento de tuberías debe estar controlado muy cuidadosamente para prevenir problemas posteriores, cuando las tuberías estén ya funcionando. Ver las siguientes Figuras. FIGURA Nº 6. 27: Sentamiento de Tuberías

VISTA LATERAL

VISTA SUPERIOR

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6.2.1.4.1.1 Mantenimiento de la Dirección y la Pendiente. Es muy importante que la dirección y la pendiente de cada alcantarilla estén establecidas y mantenidas cuidadosamente de modo que las velocidades de auto-lavado sean obtenidas. Antes de la construcción, el contratista debe establecer una dirección equivalente donde no sea interrumpida ni cubierta; luego, medir desde la dirección equivalente para proyectar la zanja en el terreno. Cuando la zanja ha sido llevada cerca de su pendiente final se colocan tablas de guía transversalmente a intervalos de 10 a 15 m, como se muestra en la figura 6.28. La línea central de la alcantarilla se establece en las tablas guía al medir desde la dirección equivalente y clavar un listón vertical para que uno de sus lados esté en la línea central. La cota de cada listón se establece luego y se hace una marca sobre éste en una cota que equivale a una distancia idéntica sobre la pendiente acabada de la alcantarilla en cada tabla guía. Se coloca hacia el interior de cada listón en la marca de la pendiente y se extiende una cuerda de clavo a clavo. Dicha cuerda está en la pendiente de la alcantarilla y directamente sobre su línea central. La dirección se establece al bajar una plomada desde la cuerda, y la pendiente se verifica con un calibrador en forma de L marcado en la distancia equivalente al desplazamiento vertical entre la cuerda y la soleta de la alcantarilla. Cuando el calibrador se instala en la alcantarilla la marca debe igualar la cuerda. La pendiente se verifica de esta manera en cada longitud de tubería. FIGURA Nº 6. 28: Establecimiento de dirección y pendiente de una alcantarilla.

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6.2.1.4.2 Prueba Hidrostática. Se realiza este método en cada tramo de tubería tendida, entre cámara y cámara, verificando que no haya fugas o filtraciones. Generalmente esta prueba tiene un tiempo de duración de 24 horas para la aprobación del tendido. Este método se explica con más detalle a comienzos de la sección.

6.2.1.4.3 Relleno de la Zanja. La primera capa de tierra cernida libre de piedras, de 30 cm de altura, debe ser ejecutada sobre la tubería, y es muy importante la compactación manual de la tierra a los costados de las tuberías. El material de relleno posterior, será en lo posible el mismo que ha sido extraído en la excavación, que es compactado en capas de 30 cm con un compactador mecánico, hasta llegar a nivel de la rasante del terreno. FIGURA Nº 6. 29: Relleno de Zanja.

El control de compactación de la tierra, se realizará tomando densidades de campo cada 50 cm de profundidad, aceptándose como mínimo requerido el 90% de la densidad del ensayo Proctor Normal. Se tomarán mínimo 3 muestras por cada 100 m de longitud.

Finalizada la tarea de relleno, debe realizarse la recolección de materiales sobrantes y escombros, para dejar el área de trabajo limpia y lista para la tarea de pavimentación correspondiente.

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6.2.1.5 Excavación sin Zanjas “TOPO”. Es un conjunto de técnicas europeas que surgió en la década de los 80, y que se ha convertido en la actualidad en uno de los procesos más usados en países como Inglaterra, Alemania, Japón y Estados Unidos, con más de 50.000 km ejecutados. En Colombia desde el 2009 se comenzó a utilizar esta nueva técnica con buenos resultados. “Su finalidad es construir, reemplazar o reparar todo tipo de tuberías de pequeño diámetro como alcantarillados, acueductos, redes eléctricas, de comunicaciones y de gas natural”. Aunque tiene como finalidad no recurrir a zanjas, normalmente es necesaria la excavación de un foso de entrada y un foso de salida para los equipos a utilizar. El sistema de rehabilitación sin zanja utiliza el conducto existente como una camisa receptora para la nueva tubería, provocando una menor alteración ambiental que el método tradicional de excavación y reemplazo.(Se hace referencia con mayor detalle en el anexo D) FIGURA Nº 6. 30: Excavación sin Zanja

6.2.2 Cámaras de Inspección. FIGURA Nº 6. 31: Acoplamiento de Tuberías a la Cámara de Inspección.

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Los pozos de visita o cámaras de inspección, forman parte de los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial, y se utilizan para acceder a las alcantarillas, con el objeto de realizar tareas de inspección, limpieza y mantenimiento. FIGURA Nº 6. 32: Pozos de Visita Construidos en Sitio.

La necesidad de evitar curvas (que dificultan la limpieza) en el trazado de las redes obliga a la construcción de las cámaras, a partir de las mismas la alineación de los colectores debe cumplirse estrictamente, tanto en planta, como en perfil, para realizar los trabajos de limpieza. Estas son obras relativamente caras, razón por la cual se deben considerar los siguientes conceptos básicos para su construcción y mantenimiento:  Optimización del número de cámaras en un sistema.  Reducción de los costos de construcción.  Uso de materiales prefabricados.  Posibilidad del empleo de métodos mecanizados de limpieza y mantenimiento. La implementación de cámaras de inspección, es obligatoria en los siguientes casos: a) Arranque de los colectores. b) Los cruceros, es decir la intersección entre 2 o más tuberías. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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c) Cambios de dirección de los colectores. d) Cambios de diámetro. e) Cambios de pendiente. f) Caídas verticales. g) En los tramos rectos, a distancias no mayores de 100 m, para tuberías de diámetro menor o igual a 24” (600 mm). h) En los tramos rectos, a distancias no mayores de 150 m, para tuberías de diámetro mayor a 24” (600 mm). 6.2.2.1 Ubicación y Aspectos Constructivos de las Cámaras de Inspección. Las cámaras de inspección se ubican en el eje de los colectores principales y sus dimensiones mínimas son de 0.60 m de diámetro, para el caso de cámaras cuadradas: 0.60 x 0.60 m, generalmente para profundidades mínimas y cámaras de arranque. Las cámaras de inspección del resto de la red, normalmente son de sección circular y deben tener un diámetro mínimo de 1.20 m, en su base inferior. Estas cámaras se construyen de hormigón simple, H°A°, mampostería de piedra o mampostería de ladrillo. Pueden ser de sección circular o cuadrada. El acceso a la cámara, puede ser de forma cónica con un diámetro de 0.60 m, o cuadrada con dimensiones de 0.60 x 0.60 m. La base de las cámaras, puede ser de concreto o mampostería de piedra, y debe tener una altura mínima de 20 cm, la base se apoya sobre una capa de hormigón pobre o gravilla. Los canales de conducción, deben ser construidos en la base, de modo que faciliten el flujo de las diferentes conexiones con una sección semicircular. La superficie del fondo de la cámara, debe tener una pendiente entre 2% y 10% en dirección hacia los canales de enlace, para evitar la acumulación de material sólido. Las paredes en mampostería tienen un espesor de 0.25 a 0.30 m, las paredes internas deben ser revocadas y enlucidas con una capa de mortero de cemento y arena de 2 cm de espesor. Las paredes de hormigón simple o H°A° vaciadas en sitio, o prefabricadas mediante anillos modulares tienen un espesor mínimo de 10 cm.

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Las tapas de los pozos de visita, son generalmente de hierro fundido o de hormigón armado, el diámetro libre mínimo para el acceso de un operador es de 60 cm. Existen diversos tipos de tapas de fundición, incluyendo diversos tipos con o sin articulación. La elección de la tapa depende del tipo de carga a la que será sometida y al tipo de importancia de la vía, calle o avenida donde se instalará. 6.2.2.1.1 Pasos Para la Ubicación de las Cámaras de Inspección.  Ubicar en los arranque de colectores.  En los cambios de dirección.  En los cambios de diámetro.  En cambios de pendiente.  Para vencer desniveles.  En las intersecciones de colectores.  En tramos largos, de modo que la distancia entre dos cámaras consecutivas varíe entre 70 a 150 m. FIGURA Nº 6. 33: Cámaras de inspección.

6.2.2.2 Cámaras de Caída. Las cámaras de inspección de caída, son muy frecuentes y necesarias en terrenos con pendiente pronunciada, por ejemplo en el caso de la ciudad de La Paz. Estas cámaras son emplazadas, con el objetivo de controlar las velocidades de escurrimiento, que son mayores a las máximas determinadas, para evitar la erosión en función del tipo de material de las tuberías. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 6

FIGURA Nº 6. 34: Descripción de una Cámara de Caída.

Los desniveles entre 20 y 40 cm pueden ser absorbidos en el interior de la cámara, construyendo canales semicirculares con perfil parabólico. Para desniveles entre 40 y 80 cm, la cámara debe ser ampliada en el sector inferior del cuerpo de la misma. FIGURA Nº 6. 35: Cámara de caída con desniveles entre 0.40-0.80.

PERFIL

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PLANTA

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SECCIÓN Nº 6

Para mayores desniveles, se procede a utilizar pozos con caída, o tramos verticales u oblicuos de tubería construidos con accesorios de conexión, como “Ye” o “Tee”, toda la conexión debe ser embebida en concreto para evitar la fractura de las piezas. FIGURA Nº 6. 36: Cámaras de caída mayores a 2 [cm].

6.2.2.3 Casos Especiales. Debido a que el costo de las cámaras de inspección, inciden de manera importante en los costos totales de una red de alcantarillado, se han establecido soluciones simplificadas, que están condicionadas a la disponibilidad de equipos de mantenimiento y limpieza adecuados, sean del tipo mecanizado o del tipo hidráulico (presión – succión). Algunos casos especiales en los cuales son posibles la implementación de soluciones simplificadas, son los siguientes: a)

Terminal de Limpieza (Tl).

Se implementarán terminales de limpieza en sustitución de las cámaras de arranque, en los casos de redes ubicadas en las aceras, calles sin salida o calles de tráfico liviano, las terminales, consisten en un tramo de tubería vertical unido con dos curvas de 45° al colector. El acceso para la limpieza es a través de una tapa de hormigón de dimensión adecuada al diámetro de la tubería.

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FIGURA Nº 6. 37: Tubo de limpieza (TL).

b)

Tubería de Inspección y Limpieza (TIL).

Consiste en un ramal oblicuo, conectado al colector principal mediante piezas especiales de conexión, es posible instalarlas en calles secundarias de tráfico liviano, y en forma intermedia en tramos rectos muy largos. La TL y el TIL son empleados en diámetros menores entre 150 y 250 mm. FIGURA Nº 6. 38: Tubo de inspección y limpieza (TL).

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c)

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Cambios de Dirección.

En el caso de vías irregulares curvadas, las cámaras de inspección son ubicadas normalmente en los puntos de cambios de dirección con deflexión hasta de 45°, pueden ser eliminadas y sustituidas por cajas de paso, sin inspección. La caja consiste en una estructura cerrada de hormigón, que empalma dos tuberías, permitiendo el cambio de dirección necesario sin forzar las juntas de las mismas.

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FIGURA Nº 6. 39: Caja de Cambio de Dirección 45ᵒ.

PLANTA

D1 [mm] 150 200 250 300 375 450

A [m] 0.45 0.6 0.75 0.9 1.1 1.35

B [m] 0.23 0.3 0.38 0.45 0.56 0.68

C [m] 0.53 0.6 0.68 0.75 0.8 0.98

D [m] 0.18 0.23 0.3 0.36 0.43 0.51

CORTE A-A

d)

Cambios de Pendiente.

Cuando se presentan cambios de pendientes, mayores al 1% y siempre que el colector se encuentre a una profundidad menor a 3.00 m, la cámara de inspección puede ser sustituida por una caja de paso similar a la del cambio de dirección horizontal, en éste caso se trata de un cambio de dirección vertical. Existe restricción en el uso de ésta solución, que se encuentra en función a la pendiente del terreno, en caso de pendientes menores a 0.7% no es recomendable. e)

Cambios de Diámetro.

De igual manera, que en los casos de cambios de diámetro de los colectores en un tramo recto, la cámara de inspección puede ser sustituida por una caja de paso sin inspección. Las cajas de

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pasos sin inspección, curvas, o rectas, instaladas en cambios de dirección, cambios de pendiente y cambios de diámetro deben ser imprescindiblemente catastradas y preferiblemente señalizadas en el terreno, para el caso de obstrucciones o necesidad de mantenimiento. FIGURA Nº 6. 40: Caja de cambio de diámetro.

D1 [mm] 150 200 250 300 375 450

A [m] 0.2 0.25 0.32 0.38 0.45 0.53

B [m] 0.48 0.53 0.6 0.66 0.73 0.81

6.2.3 Sumideros. Los sumideros, son componentes de los sistemas de alcantarillado pluvial, que cumplen la función de captar las aguas que fluyen por las cunetas de las calles y avenidas. Deben estar dispuestos de manera tal, que no interfieran con el tráfico vehicular o peatonal, y contar con rejillas para retener el material de arrastre o basuras, evitando que se introduzcan a los colectores. Para facilitar la operación y el mantenimiento del sistema de alcantarillado pluvial, existen varios criterios para determinar la ubicación correcta de los sumideros:  Los sumideros deben ser ubicados en los puntos bajos y depresiones de las vías  En lugares donde se reduce la pendiente longitudinal de las calles  En lugares que queden (justo) antes de puentes y terraplenes

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 Preferiblemente antes de las esquinas y del paso de peatones (cebras). Es necesario tener en cuenta un conjunto de recomendaciones, que deben considerarse el momento de la construcción, pensando en facilitar las operaciones de mantenimiento:  Analizar el esquema geométrico de cada calle, en especial la sección transversal, para decidir si se coloca un sumidero en cada lado, o únicamente en el lado bajo.  En las intersecciones de las calles y en especial cuando debe interferirse el flujo transversal, pueden generarse pequeñas depresiones, para asegurar la captación completa de las aguas. Ésta depresión se admite en calles donde el tráfico vehicular se mueve con lentitud. No se deben ubicar sumideros, en lugares donde las tuberías de conexión, o la estructura misma del sumidero, pueda interferir con las estructuras o tuberías de otros servicios públicos, como: electricidad, agua, teléfono, etc. La distancia entre los sumideros, se determina en función de la intensidad de las precipitaciones del lugar y en función del tipo de zona, calzada y acera. Se recomienda la instalación de un sumidero cada 25 m en zonas comerciales y centrales, con pavimento de concreto o asfalto. En zonas de tráfico de baja velocidad se admite la separación de 50 m. En general, los sumideros son instalados antes de las esquinas y en los tramos rectos, cerca de las cámaras de inspección, para posibilitar la conexión del sumidero hacia estos elementos. En avenidas mayores a 20 m de ancho o vías de pendientes mayores, la distancia máxima será de 50 metros. FIGURA Nº 6. 41: Localización de sumideros

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FIGURA Nº 6. 42: Conexiones de Sumideros.

NOTA: Conexión al colector público mediante pieza especial (T o Y). Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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Se establece como norma nacional (de referencia), de acuerdo con el Reglamento Nacional 688, de Diseño para Sistemas de Alcantarillado, el espaciamiento máximo entre sumideros, en función a la pendiente de la calle según se indica en la siguiente Tabla: TABLA Nº 6. 1: Espaciamiento de Sumideros en Pendiente.

PENDIENTE 0.40% 0.4 % a 0.6% 0.6% a 1.0% 1.0 % a 3.0 %

ESPACIAMIENTO [m] 50 60 70 80

Todas las conexiones de los sumideros a la red del alcantarillado pluvial deben hacerse directamente a la cámara de inspección, con el objeto de facilitar las tareas de limpieza y mantenimiento. El diámetro mínimo de la tubería de conexión de los sumideros hacia las cámaras de inspección es de 200 mm (8”), sin embargo, en función del caudal a captar dicho diámetro puede ser mayor. 6.2.3.1 Tipos de Sumideros. La selección del tipo de sumidero apropiado, es muy importante, depende de dos factores principales: el caudal de agua a interceptar y la pendiente longitudinal de la vía. En general los sumideros se clasifican en tres tipos: 6.2.3.1.1 Sumideros de Ventana o Acera. Se instalan en calles con pendiente longitudinal menor a 2%, y consisten en una abertura o ventana localizada en el cordón de la acera, generalmente deprimida con relación al resto de la calzada. La longitud de la ventana generalmente es de 1.50 m. Este sumidero, consta además de la ventana, de otra pequeña cámara, para la recolección de sedimentos, desde esta pequeña cámara se conecta la tubería de conexión hacia la red. La eficiencia de este tipo de sumidero se verá comprometida, si no se prevé el área de depresión necesaria en la calzada durante su construcción y/o mantenimiento. Por otro lado, no se recomienda utilizarlos, cuando existe la posibilidad de arrastres cuantiosos de basura y desperdicios, que puedan bloquear la ventana. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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FIGURA Nº 6. 43: Sumidero de Ventana o Acera.

FIGURA Nº 6. 44: Plano de Ingreso en el Sumidero Tipo Ventana.

DETALLE DE ENTRADA AL SUMIDERO

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6.2.3.1.2 Sumideros de Reja o Calzada. Se instalan en vías con pendiente longitudinal mayor a 5%. Consiste en una cámara construida en la cuneta o calzada, cubierta con rejas metálicas, con el objeto de interferir el agua que fluye por la cuneta y evitar el ingreso de objetos sólidos de tamaño regular, además de impedir la caída de peatones o vehículos. La cámara de desagüe se conecta a la red mediante la tubería de conexión. Existen diversos tipos de rejas, tales como: barras paralelas a la dirección del flujo, barras perpendiculares a dicha dirección, barras redondas, barras rectangulares (pletinas). La mayor ventaja de éste tipo de sumidero es su capacidad hidráulica, muy superior al de ventana, en especial en calles de pendiente pronunciada. Su mayor desventaja son los inconvenientes que causa al tráfico vehicular, por la depresión en la vía, que conforma un bache, además del ruido que se produce cuando un vehículo pasa sobre la reja, existe la facilidad de obstrucción de la reja por basura que se acumula, reduciendo de esta manera el área útil de las rejas. FIGURA Nº 6. 45: Sumidero de Reja o Calzada.

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FIGURA Nº 6. 46: Detalle Sumidero de Rejilla en Cuneta Sin Sello.

REJILLA TIPO 2

6.2.3.1.3 Mixto, de Ventana y Reja. Se instalan en vías, con pendiente longitudinal entre 2% y 5%. Es una combinación de los dos anteriores, este sumidero toma de ambos sus características más ventajosas, es decir, mejora la eficiencia hidráulica del sumidero de ventana y reduce la ocupación de la calzada del sumidero de reja. Se recomienda utilizarlos, donde sería en principio elegible un sumidero de ventana, pero donde la eficiencia de la captación de éstos sea menor del 75%. Asimismo, es recomendable suponer un área efectiva del 67% del área neta total de la reja de ventana. FIGURA Nº 6. 47: Sumidero Mixto o Combinado.

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6.2.4 Conexiones Domiciliarias. Las conexiones domiciliarias, se constituyen en las tuberías particulares que conducen las aguas residuales y/o pluviales de una propiedad o industria hasta las redes de alcantarillado sanitario y/o pluvial. Estas conexiones domiciliarias deben ser instaladas por las instituciones, municipios o empresas a cargo del servicio, debiendo evitarse y prohibirse la intervención en éste tipo de obras de personas particulares, usuarios o clientes, con el objetivo de garantizar la calidad y eficiencia de la instalación, además de prever daños a los colectores de las redes correspondientes, ocasionadas por personas sin experiencia. Como regla de seguridad para la utilización adecuada de las instalaciones domiciliarias, debe considerarse para la conexión de la sección de tubería de la red interna privada, un diámetro inferior a la del colector de la red. FIGURA Nº 6. 48: Descripción de un sistema de alcantarillado desde la recolección Domiciliaria al colector público.

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6.2.4.1 Aspectos Constructivos y Materiales de las Conexiones Domiciliarias. La conexión domiciliaria hacia el sistema sanitario o pluvial se efectúa a partir de la última cámara o cámara de salida de la red privada, en algunos casos dicha cámara es mixta, es decir, tiene en su nivel más profundo el desagüe del sistema sanitario y en el nivel elevado el desagüe del sistema pluvial. La tubería de conexión tiene normalmente una deflexión de 45° con el eje del colector público y una longitud máxima de 15 m. Su pendiente está en función de la diferencia de profundidades entre la cámara de salida y el colector de la red. El material más común de las tuberías de conexión es el concreto, el diámetro más común utilizado es de 100 mm (4”). Actualmente la industria nacional ha desarrollado tuberías de PVC de buena calidad y económicas para competir con las tuberías de concreto. Una ventaja de la tubería de PVC es la gran facilidad de la instalación, por la longitud mayor de cada pieza de tubería y la facilidad de la ejecución de la junta elástica. FIGURA Nº 6. 49: Conexión Domiciliaria al Colector Publico.

Para la conexión al colector, se ejecuta una perforación en la sección superior o clave del colector y se procede a la unión de ambas tuberías cuidadosamente, conformando un dado de hormigón, la desventaja de éste tipo de conexión es la gran posibilidad de que queden rebarbes del mortero empleado, o que se introduzcan al interior del colector, creando un punto potencial de obstrucción. Actualmente es recomendable la utilización de accesorios, denominados conectores, con los cuales se pretende simplificar y garantizar la calidad de las conexiones, preservando Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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asimismo la calidad del colector público, que ya pasó por varias pruebas durante su construcción inicial. Los accesorios prefabricados, generalmente utilizados son: los codos, ramal “Ye”, dado selin, montantes de PVC, etc. FIGURA Nº 6. 50: Formas de Conexión al Colector.

Un problema muy común y que causa desconfianza todavía para la utilización de las tuberías de PVC para las redes y conexiones domiciliarias, es la eficiencia de la junta entre una tubería de PVC y una de concreto. Mediante experiencias se ha desarrollado una técnica, consistente en recubrir el extremo de la tubería de PVC con un preparado de pegamento para PVC y arena fina. Una vez seco el pegamento, el extremo de la tubería queda con arena adherida y la tubería queda en condiciones de adherirse con el material de concreto de las tuberías de los colectores o a las paredes de las cámaras, mediante un dado de hormigón, al igual que se tratase de la unión de dos tuberías de concreto. FIGURA Nº 6. 51: Detalle de Unión de Tuberías.

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6.2.5 Emisarios. Colector que tiene como origen el punto más bajo del sistema y conduce las aguas al punto de descarga en el curso receptor o al sitio donde se someten a tratamiento. Se caracteriza porque a lo largo de su desarrollo no recibe contribución alguna. Teniendo en cuenta que en los sistemas unitarios los grandes volúmenes de agua de lluvia aportados conjuntamente con las aguas negras, se observa la necesidad de buscar algún sistema que disminuya al máximo posible su sección, dado que las longitudes de estos emisarios suelen ser importantes. Dos son los sistemas normalmente utilizados:  Aliviaderos.  Depósito de retención. 6.2.5.1 Aliviaderos o Vertederos. Son estructuras del sistema de alcantarillado combinado principalmente y del sanitario en ciertos casos, empleados para desviar el caudal o caudales parciales que puedan sobrecargar las plantas de tratamiento o emisarios. Los aliviaderos son ubicados aguas debajo de las redes, en sitios donde el caudal excedente puede ser drenado fácilmente. FIGURA Nº 6. 52: Aliviadero.

6.2.5.1.1 6.2.5.1.1.1

Tipos de Aliviaderos. Aliviaderos Ordinarios.

No son los más frecuentes, pues en general la longitud del aliviadero será mayor que el colector de llegada, lo que da origen a los aliviaderos laterales. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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6.2.5.1.1.2

Aliviaderos Laterales.

Se presentan dos tipos de aliviaderos: 1.

Aliviaderos normales a la dirección de la corriente, se clasifican en: canal

contraído y canal uniforme. 2.

Aliviaderos transversales, son los más utilizados en los sistemas de alcantarillado,

dando origen a dos formas constructivas, la primera que desvía el colector de llegada hacia la descarga final (planta de tratamiento) y la segunda cuando el colector de llegada continúa en línea recta hacia la descarga final (planta de tratamiento). 3.

Aliviaderos de fondo, Son estructuras que consisten en una abertura en el fondo

del colector de llegada donde las variaciones de los tirantes por incremento del gasto, hacen que el agua salte la abertura y pueda dirigirse hacia otro destino. Por las variaciones indeterminadas del tirante que dificultan el cálculo de una abertura determinada, se construyen placas móviles susceptibles de variación. 6.2.6 Mantenimiento de Alcantarillas. El mantenimiento de sistemas de alcantarillas depende no sólo del diseño y la construcción adecuados y de la disponibilidad de una mano de obra competente, sino también de la protección del sistema contra materiales dañinos que pueden ser descargados por la población. El mantenimiento de alcantarillas exige cierto equipo especializado para conductos completa o parcialmente taponados. Las alcantarillas domésticas pueden ser tapadas por raíces que entran a través de pequeñas grietas o por depósitos de grasa. Una forma fácil para el mantenimiento de alcantarillas domesticas es aplicando una bola de caucho suave inflada a un tamaño escasamente menor que el diámetro de la alcantarilla ayuda en la remoción de depósitos de cascajo y grasa. La bola se ajusta por sí misma a las irregularidades de la tubería mientras el agua retenida detrás escapa alrededor de sus bordes a alta velocidad, lavando los depósitos. Las alcantarillas pluviales son comúnmente bloqueadas por objetos grandes, por arena y otros sedimentos. La limpieza rutinaria de algunos conductos de alcantarillas puede ser necesaria si sus pendientes o caudales son particularmente bajos.

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Las alcantarillas en pendientes planas o con una historia de problemas pueden ser examinadas cada tres meses mientras que aquellas que no presentan ninguno son verificadas una o dos veces al año. Las inspecciones son hechas visualmente, de pozo a pozo de inspección; la luz brillante es colocada en el pozo hacia el que el inspector está mirando. Un espejo en una vara bajada dentro del pozo permitirá a menudo que el examen sea hecho desde el nivel de la calle. 6.2.6.1 Desatascadoras Mecánicas. Consiste en introducir por la tubería, herramientas especiales (varillas) mediante espirales (tirabuzones). Si se logra que las herramientas giren en el interior de la tubería, se podrán deshacer las obstrucciones y limpiar las paredes interiores. FIGURA Nº 6. 53: Dispositivos para Limpieza.

El giro de las espirales se realiza desde el inicio de la introducción (poco a poco) en forma conjunta la espiral y las varillas. El trabajo puede ser realizado manualmente o mediante máquinas, que proporcionan una mayor capacidad de movimiento. Existen máquinas con diferentes capacidades de trabajo y diferentes tipos de espirales y varillas, que se pueden aplicar en cada caso, la solución más adecuada según el tipo de limpieza, diámetro de la tubería, longitud y trazado de la misma. La limpieza mecánica es muy útil, sobre todo en tuberías de pequeño diámetro (hasta 200 mm. aproximadamente) o situadas en interiores de edificios. Por este motivo, las máquinas utilizadas son portátiles, manejables y con alimentación eléctrica. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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Existe una amplia gama de espirales y accesorios, para adaptar los equipos a las condiciones de cada trabajo y obtener los mejores rendimientos. Mediante obturadores se taponan los colectores de alcantarillado para evitar que dichos líquidos puedan entrar en la red, porque podrían producirse gases tóxicos, que se transmitirían a edificios cercanos, plantas depuradoras, etc. Los procedimientos complejos de fabricación y la utilización de materiales de calidad contrastada, garantizan una aplicación segura, así como una elevada fiabilidad y duración de los obturadores. 6.2.6.2 Camiones Vac-Con. Es el equipo recomendado para la limpieza de las redes de alcantarillado con diámetros desde 150 mm y cámaras sépticas, debido a su capacidad para la extracción de lodos y a su alto grado de rendimiento, en este tipo de redes. Básicamente consiste en un equipo, que tiene la capacidad de succionar el agua residual, incluyendo el material sólido denso, característico del lodo orgánico, que se deposita en los colectores obstruidos, en las cámaras de inspección obstruidas y en las cámaras sépticas colmadas. El equipo tiene como segunda función la de generar un caudal de agua a presión. Este caudal se introduce por las tuberías mediante una manguera, en el extremo de la manguera se dispone de un accesorio, que expulsa el agua a presión hacia atrás con un determinado ángulo. Estos chorros de agua a presión chocan contra las paredes de la tubería, desprenden la suciedad y la van arrastrando aguas abajo, con el propio caudal generado por el equipo. La expulsión del agua a presión hacia atrás, hace que la manguera avance por la tubería hasta el punto deseado. A partir de este punto se va quitando la manguera hacia atrás y con éste movimiento se va produciendo el arrastre de los lodos desprendidos. Los camiones VAC-CON son máquinas compactas de alta potencia, integradas por: bombas hidráulicas para la generación de agua a presión, bombas de vacío succionadoras de lodos, tanques de agua de capacidad hasta de 6 m3, mangueras para succión e impulsión y todos los elementos de control y accesorios necesarios. Estos camiones pueden cargar agua limpia de los hidrantes, al igual que una cisterna, e independientemente cargar agua residual y lodos, para luego descargarlos

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en los puntos de volcamiento de lodos de las redes o directamente a una planta depuradora de aguas residuales. La combinación de las funciones de succión y generación de agua a presión, hacen que el equipo tenga un alto grado de efectividad en diferentes diámetros de colectores. FIGURA Nº 6. 54: Camión VAC-CON 6845 vtm boss 29 y equipo montable

6.2.7 Reglamentación Para el Diseño Alcantarillado Sanitario. 6.2.7.1 Localización de los Colectores. Las tuberías del alcantarillado pluvial deben extenderse por el eje de las calzadas, en la parte lateral derecha de las vías, en dirección del escurrimiento de las aguas. Mientras que las del Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 6

alcantarillado sanitario por el centro de la calzada. Debido a que la localización está gobernada por razones de un servicio económico a los usuarios de ambos frentes de un manzano, lo que obliga a que las distancias de conexión sean equidistantes. FIGURA Nº 6. 55: Localización de los Colectores.

6.2.7.1.1

Profundidades de Instalación de los Colectores.

La profundidad mínima de instalación de una tubería será definida en función de los siguientes aspectos: 6.2.7.1.1.1 Recubrimiento Mínimo. La profundidad del recubrimiento será definida por el cálculo estructural de la tubería instalada en zanja, considerando que los esfuerzos a la que está sometida dependen de las características del suelo, cargas de relleno y vehicular, tipo de material de la tubería, cama de asiento, ubicación y trazado en el terreno. El cálculo estructural deberá cumplir con las recomendaciones de las normas bolivianas correspondientes al material empleado. Se podrán utilizar diferentes tipos de materiales para tuberías y accesorios, siempre que cuenten con la certificación normativa del organismo competente autorizado en el país. El colchón para evitar rupturas de tuberías ocasionadas por cargas vivas debe ser de 0.90 m para diámetros iguales o menores a 450 mm. para diámetros mayores en cambio este colchón, será 1.00 a 1.50 m. Determinado mediante cálculos de la seguridad estructural de la tubería. Para sistemas de alcantarillado pluvial, el recubrimiento

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SECCIÓN Nº 6

mínimo deberá ser de 1.00 m pudiendo aceptarse, por requerimientos de proyecto hasta 0.50 m, debiendo justificar debidamente esta situación. 6.2.7.1.1.2

Conexión de Descargas Domiciliarias.

La profundidad mínima del colector deberá permitir la correcta conexión de las descargas domiciliarias a la red pública de alcantarillado. La norma vigente de instalaciones domiciliarias de alcantarillado, establece una pendiente mínima del 2% desde la cámara de inspección domiciliaria hasta la tubería de recolección. 6.2.7.1.1.3 Clases de Plantillas u Camas. La cama de arena fina es donde descansa la tubería, se clasifica según el factor de carga:  Clase “a” La parte externa inferior de la tubería debe apoyarse en concreto simple de espesor mínimo, de ¼ del diámetro Interior. En la parte más baja del tubo, se extiende hacia arriba por ambos lados hasta una altura mayor o menor que el diámetro Exterior y mínimo de ¼ de este. El factor de carga varía de 2.25 a 3 tomándose 2.25 normalmente. La cama de arena húmeda compactada, produce, en la tubería efectos comparables al que se obtiene con la de concreto simple.  Clase “b” 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 Externo. El resto de la tubería deberá ser cubierto hasta una altura cuando menos de 30 cm. Arriba de su lomo, con material granular fino colocado cuidadosamente a mano y perfectamente compactado, llenando todos los espacios libres bajo y adyacentes a la tubería. Ese relleno se hará en capas que no excedan los 15 cm. De espesor. El factor de esta cama es de 1.90.  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 al 50 % de su diámetro Externo. El resto de la tubería será cubierto hasta una altura de cuando menos 15 Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 6

MATERIALES, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN

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. El factor de carga de esta cama es de 1.50.  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 las tuberías ni en lo que respecta en los espacios por debajo y adyacentes a las mismas. Su factor de carga es de 1.10. En Bolivia, la plantilla o cama de arena empleada es la “Clase b”, tendrá una profundidad mínima de 10 cm.

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SECCIÓN Nº 7 RESIDUALES

INTRODUCCIÓN AL TRATAM IENTO Y DISPOSICIÓN AGUAS

SECCIÓN Nº 7

INTRODUCCION AL TRATAMIENTO Y DISPOSICION DE AGUAS RESIDUALES

7.1

TECNOLOGIAS ALTERNAS DE SANEAMIENTO.

7.1.1 Baños Ecológicos Secos. Los Baños Ecológicos Secos son conocidos también con el nombre de “EcoSan” proveniente del inglés: Ecological Sanitation que significa: Saneamiento Ecológico.

En este tipo de baños se utilizan tazas o inodoros tradicionales de porcelana como cualquier otro (Fig. 7.1), su funcionamiento es lo único que los diferencia ya que éstos no requieren de agua, están diseñados especialmente para separar las heces de la orina en depósitos aislados.

FIGURA Nº 7. 1: Taza o inodoro del Baño Ecológico Seco

Estos desechos se convierten en abonos orgánicos que pueden ser utilizados en jardines o huertos, para mejorar el suelo y aumentar los nutrientes; siempre y cuando éstos hayan pasado el tiempo mínimo requerido para formar un Compost (Tierra) u orina segura de manejar; evitando así la propagación de vectores infecciosos. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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SECCIÓN Nº 7 RESIDUALES

INTRODUCCIÓN AL TRATAM IENTO Y DISPOSICIÓN AGUAS

Estos baños protegen el medio ambiente, ya que no descargan aguas contaminadas al suelo, evitando la contaminación de las aguas subterráneas, ríos y lagos; de los cuales se abastecen las poblaciones humanas y los animales (Fig. 7.2). FIGURA Nº 7. 2: Contaminación de aguas subterráneas

Los Baños Ecológicos Secos, son ideales para zonas donde no hay alcantarillado, donde es difícil acceder al servicio de agua o su costo es elevado, pueden ser construidos en el patio o dentro de la casa, son económicos, limpios, cómodos, bonitos, no requieren agua y tampoco necesitan de un pozo ciego. 7.1.1.1 Partes Principales de un Baño Ecológico Seco Un baño ecológico seco tiene 2 partes:  La base: que sujeta la caseta, almacena las heces y la orina (Fig. 7.3). FIGURA Nº 7. 3: Base

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SECCIÓN Nº 7 RESIDUALES

INTRODUCCIÓN AL TRATAM IENTO Y DISPOSICIÓN AGUAS

 La caseta: que en su interior contiene la taza y el urinario. (Fig. 7.4). FIGURA Nº 7. 4: Caseta

7.1.1.2 Selección del Lugar de Construcción y Orientación Para que un baño ecológico seco funcione correctamente, debe tomar en cuenta las siguientes recomendaciones: 7.1.1.2.1 Ubicación  Escoja el espacio más cercano, preferentemente un lugar pegado a la vivienda.  Debe ser un área seca, sin malezas o hierbas alrededor que puedan producir humedad.  No deben existir árboles o plantas cerca, para que las raíces no afecten a la estructura ni den sombra a la base.  Puede aprovechar alguna pendiente existente en el terreno, para disminuir la cantidad de gradas de acceso al baño (si es posible). 7.1.1.2.2 Orientación Debe ubicar las puertas de las cámaras de almacenamiento de heces expuestas al sol, le recomendamos las siguientes posiciones en orden preferencial:  1ra Noroeste  2da Norte  3ra Oeste  4ta Este Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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La primera ubicación (Noroeste) es la ideal para que la temperatura en los contenedores sea alta y el proceso de deshidratación de las heces se realice lo más rápido posible y en un proceso adecuado. Debe evitar ubicar las puertas de las cámaras al sur, ya que no llegaría mucho calor a las cámaras y el proceso de descomposición tardaría mucho más. La cámara de almacenamiento de orina, no necesita puerta, pero los contenedores de orina no deben estar expuestos al sol.

7.1.1.3 Instalaciones. Las instalaciones que se hacen en el baño son las siguientes:

7.1.1.3.1 Taza (Inodoro). Se procede a la instalación de la taza al piso, como cualquier otra, con la diferencia que no se necesita ninguna entrada de agua. 7.1.1.3.2 Urinario.

El urinario de igual forma se instala en la pared como cualquier urinario normal, pero este tampoco necesita ninguna entrada de agua. 7.1.1.3.3 Pipi Ducto.

El pipi ducto (Fig. 7.6) es la tubería por la cual se conduce la orina, tanto desde la taza como desde el urinario, los cuales se unen en el trayecto llegando al contenedor de orina. El pipi ducto es de PEBD (polietileno de baja densidad), debe seguir algunas recomendaciones al instalar esta tubería:  El diámetro mínimo debe ser de 3/4’’ o 25 mm.  No se deben usar codos, porque pueden taparse y no generan un buena circulación de la orina, es más aconsejable utilizar curvas y en lugar de usar tees (T) mejor usar yees (Y) (Fig. 7.5).

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 Para que la orina llegue al contenedor evitando taponamientos o malos olores, se debe dar una pendiente mínima de 2 %. FIGURA Nº 7. 5: Pipi Ducto

FIGURA Nº 7. 6: Pipi Ducto Conectado a Contenedor de Orina

7.1.1.3.4 Tubo de Ventilación El tubo de ventilación sirve para ventilar la cámara almacenadora de heces, enviando los malos olores hacia arriba y fuera del baño. Lo recomendable es que esta tubería esté al sol para que al calentarse ayude al proceso de eliminación de olores.

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El diámetro recomendable es de 4” (pulgadas), usar un codo de 45° y no de 90° al ingreso a la base, para que el olor salga con mayor facilidad, en la parte superior se aconseja poner un sombrero de plástico o del material que sea este tubo, para evitar la entrada de agua de lluvia y una malla para evitar el ingreso de moscas en la cámara (Fig. 7.7). FIGURA Nº 7. 7: Tubo de Ventilación con malla Protectora

En este caso (Fig. 7.8), usamos un tubo de PVC de 4” (pulgadas) pintado de negro, en la parte superior se instaló una tee de PVC de 4” (pulgadas) con malla milimétrica. FIGURA Nº 7. 8: Caseta con tubo de ventilación negro

7.1.1.3.5 Contenedores Los contenedores deben tener una capacidad mínima de 100 lts. (Fig. 7.9). Para poder almacenar las heces fecales. El cambio o rotación de contenedor se realiza aproximadamente cada 6 meses.

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FIGURA Nº 7. 9: Contenedor de heces

Es aconsejable que los contenedores sean de plástico y no de metal, porque el metal se oxida en contacto con la humedad.

En caso de colocar contenedores de menor capacidad (50 lts.), debe realizar el cambio aproximadamente cada 3 meses. Lo importante, es contro-lar que estos no rebalsen y que tengan 1 año de almacenamiento para poder usar las heces como abono y para que ya no contengan patógenos (enfermedades).

Los contenedores de orina deben ser preferentemente translucidos, para ver directamente el nivel en el que se encuentra la orina así, evitará que se rebalse (Fig. 7.10). Se debe dejar reposar el orín 1 mes para que fermente y pueda ser usado como abono (siempre diluyendo). Para el uso correcto del orín como abono, sírvase revisar el manual del usuario. FIGURA Nº 7. 10: Contenedores de orina

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7.1.1.3.6 Trampa de Moscas. La trampa de moscas es una botella de plástico de ½ litro que debe ser removible (fig. 7.11). Ésta se encarga de atrapar moscas que entren en la cámara almacenadora, las moscas que se encuentran en la oscuridad dentro la cámara, al ver la luz irán hacia ella y quedarán atrapadas en la botella, por esto debe ser transparente. FIGURA Nº 7. 11: Trampa de Moscas

7.1.1.4 Accesorios de uso Dentro el Baño. Para el buen uso y mantenimiento del baño ecológico seco, es necesario tener siempre los siguientes accesorios (Fig. 7.12): FIGURA Nº 7. 12: Accesorios que debe tener en el baño

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7.1.1.4.1 Recipiente de Mezcla Secante. El recipiente debe proteger la mezcla de la humedad, puede ser de plástico u otro material, esta mezcla se utiliza después de cada defecación con la ayuda de una medida (1 taza aprox.) esta puede ser: una botella cortada, una taza, una pequeña pala u otro objeto (Fig.7.13). FIGURA Nº 7. 13: Recipiente con mezcla secante

7.1.1.4.2 Basurero. El basurero sirve para botar el material de limpieza anal como el papel higiénico o periódico, y otros desperdicios como toallas higiénicas, pañales, etc. Es importante que el papel se bote al basurero y no a la taza o inodoro, ya que es posible que el papel no se descomponga rápidamente y tenga mal aspecto durante el re-uso de las heces, es decir cuando éstas se hayan convertido en abono y se las aplique a una parcela. El basurero debe tener tapa, para no atraer moscas por el mal olor de los papeles. 7.1.1.4.3 Botella de Agua. La botella de agua, que puede ser de plástico o vidrio, se usa para echar un chorrito de agua después de orinar (Fig. 7.14). FIGURA Nº 7. 14: Botella de agua para limpiar urinario

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7.1.2 Estrategia de Reúso de los Residuos Ecosan. 7.1.2.1 Reúso de Orines.  Almacenamiento en bidones de 20 litros (Baños)  Recojo a cargo de la microempresa  Almacenamiento para tratamiento (Acido  Básico)(Tres meses)  Comercialización (carpas, cultivos abiertos etc.) (Mercadeo Social)  Producción de alimentos 7.1.2.2 Reúso De Heces.  Almacenamiento en recipientes plásticos (Baños)  Recojo a cargo de la microempresa  Almacenamiento para tratamiento (Lombricultura o compostaje)  Uso en áreas verdes (Convenio Sub Alcaldía) 7.1.2.3 Experiencia en el Reúso de Orines. FIGURA Nº 7. 15: Reusó de Orines

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7.1.2.4 Dosificación. Sin tratamiento:  Dosis 1:

3 litros de agua x 1 litro de orina

 Dosis 2:

5 litros de agua x 1 litro de orina

 Dosis 3:

10 litros de agua x 1 litro de orina

7.1.2.5 Tratamiento.  Tratamiento 1:

Testigo x Variedad Boston

 Tratamiento 2:

Dosis 1 x Variedad Boston

 Tratamiento 3:

Dosis 2 x Variedad Boston

 Tratamiento 4:

Dosis 3 x Variedad Boston

Cultivo lechuga (Boston blanca).  Repeticiones: 3  Unidades experimentales: 12 7.1.2.6 Proceso. FIGURA Nº 7. 16: Proceso del cultivo con Orina.

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7.2

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MANUAL DE DISEÑO DE UN TANQUE SÉPTICO.

Esta unidad de tratamiento primario conjunciona los procesos de sedimentación, digestión y almacenamiento de sólidos en suspensión que contienen las aguas residuales. Es un depósito de hormigón armado, hormigón ciclópeo o ladrillo, en su mayoría tiene forma rectangular. Se construyen debajo del nivel del terreno y reciben las aguas con excretas de las letrinas y realiza los procesos de:  Separación de sólidos de la parte líquida  Digestión de la materia orgánica  Almacena los sólidos separados o sedimentados  Permite la descarga del líquido clarificado para tratamiento o disposición posterior. FIGURA Nº 7. 17: Detalles Constructivos del Tanque y Tuberías de Infiltración o drenaje

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7.2.1

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Operación del Tanque Séptico

 Abrir las tapas del tanque séptico y verificar niveles de nata (espuma) y lodos del tanque séptico cada año si la letrina es de nivel familiar. Cada seis meses en escuelas o establecimientos públicos.  Al abrir un tanque séptico se debe dejar ventilar los gases que se acumulan en él y que puedan causar explosiones o asfixia humana.  ¡No se deben utilizar antorchas o mecheros para inspeccionar los tanques sépticos! FIGURA Nº 7. 18: Diagrama Tanque Séptico – Lodos y Natas

7.2.2 Criterios de Diseño del Tanque Séptico  La capacidad del tanque séptico varía según el número de personas, tiempo de retención de 12 a 24 horas, velocidad de escurrimiento y espacio adicional para la acumulación de lodos.  De los sólidos suspendidos que llegan al TS, decanta la mayor parte de la materia sedimentable, la cual entra en proceso de digestión anaerobio biológico, con dilución y volatilización de la materia orgánica previa a su estabilización, por ello, la cantidad de lodos que se acumula en el TS es pequeña.

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 Volumen de lodos digeridos es de (30 a 60 litros entre periodos de limpieza (máx 2 años). FIGURA Nº 7. 19: Dimensionamiento del tanque VISTA EN PLANTA

VISTA PERFIL

7.2.2.1.1 Pozo de Absorción Consiste en una excavación en el terreno, por lo general de 2 a 2.5 m de diámetro, con una profundidad es de forma cónica rellenado hasta ¾ de su alto con piedra bolón, que normalmente varia de 6 a 12, al cual se vacían las aguas negras sedimentadas provenientes del tanque séptico, las cuales se infiltran en el terreno. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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El pozo sirve de entibación y para distribuir el líquido en el subsuelo. Todo pozo debe tener una tapa de losa de Hormigón Armado FIGURA Nº 7. 20: Dimensiones del Pozo Absorbente

7.2.2.1.1.1 Tuberías de Infiltración o Drenaje.  Consiste en tuberías de cemento comprimido, arcilla vitrificada o PVC que van colocadas en zanjas rellenas con material pétreo cubiertos con tierra, donde se distribuye el efluente del tratamiento primario de las aguas negras (tanque séptico) e incorporarlo en el subsuelo a través de un proceso de infiltración.  La tubería descansa en un lecho de ripio colocado en zanjas de 0.30 a 0.40m de ancho y profundidad variable, normalmente de 0.50m.

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 Entre los tubos se deja una separación de 0.5 cm para la salida del líquido, se debe proteger la parte superior para evitar la penetración de la tierra.  Este sistema se utiliza cuando hay acuíferos relativamente superficiales o estratos impermeables 7.2.2.1.1.2 Ventajas y Desventajas-Letrina Sello Hidráulico. VENTAJAS:  Estructura permanente  De fácil uso  No hay mal olor  Puede instalarse dentro la casa DESVENTAJAS:  Altos costos de construcción

Bs 3 900 ($us 550)

 Alto costo de mantenimiento (se requieren herramientas especiales como vara de madera con bisagra, vara de madera con telas de color blanco)

 Solo funciona donde hay agua permanente, y en cantidad suficiente (Ejemplo: si son 5 miembros en una familia y promedio ingresan 3 veces al baño, se utilizaran 90 litros de agua por día)

 Si se arroja piedras en la taza puede taparse el tubo

 Contamina el agua subterránea

FIGURA Nº 7. 21: Letrina Sello Hidráulico

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7.3

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CRITERIOS DE DISEÑO DE UN TANQUE IMHOFF.

Concepto.- El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de sólidos suspendidos. Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la sedimentación del agua y a digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo también se les llama tanques de doble cámara. Los tanques imhoff tienen una operación muy simple y no requiere de partes mecánicas; sin embargo, para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y remoción de arena. El tanque imhoff típico es de forma rectangular y se divide en tres compartimentos:  Cámara de sedimentación.  Cámara de digestión de lodos.  Área de ventilación y acumulación de natas. FIGURA Nº 7. 22: Tres Compartimentos

Durante la operación, las aguas residuales fluyen a través de la cámara de sedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables, estos resbalan por las paredes Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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inclinadas del fondo de la cámara de sedimentación pasando a la cámara de digestión a través de la ranura con traslape existente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la función de impedir que los gases o partículas suspendidas de sólidos, producto de la digestión, interfieran en el proceso de la sedimentación. Los gases y partículas ascendentes, que inevitablemente se producen en el proceso de digestión, son desviados hacia la cámara de natas o área de ventilación. Los lodos acumulados en el digestor se extraen periódicamente y se conducen a lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reduce por infiltración, después delo cual se retiran y dispone de ellos enterrándolos o pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos. FIGURA Nº 7. 23: Tanque Imhoff

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7.3.1 Consideraciones a Tener en Cuenta. El ingeniero responsable del proyecto, deberá tener en claro las ventajas y desventajas que tiene al emplear el tanque imhoff para el tratamiento de las aguas residuales domésticas de una población. 7.3.1.1 Ventajas.  Contribuye a la digestión de lodo, mejor que en un tanque séptico, produciendo un líquido residual de mejores características.  No descargan lodo en el líquido efluente, salvo en casos excepcionales.  El lodo se seca y se evacúa con más facilidad que el procedente de los tanques sépticos, esto se debe a que contiene de 90 a 95% de humedad.  Las aguas servidas que se introducen en los tanques imhoff, no necesitan tratamiento preliminar, salvo el paso por una criba gruesa y la separación de las arenillas.  El tiempo de retención de estas unidades es menor en comparación con las lagunas.  Tiene un bajo costo de construcción y operación.  Para su construcción se necesita poco terreno en comparación con las lagunas de estabilización.  Son adecuados para ciudades pequeñas y para comunidades donde no se necesite una atención constante y cuidadosa, y el efluente satisfaga ciertos requisitos para evitar la contaminación de las corrientes. 7.3.1.2 Desventajas.  Son estructuras profundas (>6m).  Es difícil su construcción en arena fluida o en roca y deben tomarse precauciones cuando el nivel freático sea alto, para evitar que el tanque pueda flotar o ser desplazado cuando esté vació.  El efluente que sale del tanque es de mala calidad orgánica y microbiológica.  En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando su funcionamiento sea correcto. Conocidas las ventajas y desventajas del tanque imhoff, quedará a criterio del ingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear esta unidad, en la localidad donde se desea tratar las aguas residuales de uso doméstico. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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7.4

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MODELO DEL DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO. ALBARRANCHO Y LABORATORIO DEL C.A.S.A.

7.4.1 Planta de Tratamiento Albarrancho. Se encuentra ubicada al Sur-Oeste de la ciudad en la parte baja, denominada Alba Rancho, origen de su nombre PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “ALBA RANCHO”. Albarrancho es el punto en el convergen dos ríos: el Rocha y Tamborada. El río Rocha atraviesa la ciudad y cruza por debajo del aeropuerto. Por el otro lado está el Río Tamborada y en un lugar específico se juntan con ambos ríos y la planta de tratamiento está casi en ese sector. El tratamiento que se hace de las aguas servidas en Albarrancho luego es arrojada al río Rocha, el cual luego va por Colcapirhua, después Quillacollo, en Vinto da un giro de 90 grados y finalmente se va a Parotani, Arque y de ahí al Amazonas. En la actualidad la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de ALBA RANCHO presenta un panorama de cuidados intensos en cuanto a su aspecto exterior y especialmente en lo que se refiere a la operación de la misma. La investigación que en ella se realiza es importante al contar con un laboratorio capaz de desentrañar lo más recóndito de la caja negra (Lagunas de Estabilización). El efluente según las investigaciones realizadas en el campo de la bacteriología y la Ingeniería Química, han determinado que pueden ser reutilizados en riego restringido para determinados productos agrícolas fundamentalmente los de tallo largo. En la actualidad es el único medio con que cuentan los campesinos del lugar para satisfacer sus demandas de riego. La Planta de Tratamiento cuenta con 8 lagunas secundarias con un área de 21.9 Ha., 4 lagunas primarias con un área de 13.7 Ha., además con toda una red de canales de distribución como canales de recolección y sus sistemas de medición de caudales, como también existe el control y registro de los estados del tiempo y su incidencia en el comportamiento y eficiencia de la Planta. El rendimiento es considerado satisfactorio, pero al presente el elevado crecimiento demográfico y el incremento descontrolado de aportes nuevos, están generando una sobre carga que en el poco tiempo será incontrolable.

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Laguna de Estabilización, es una estructura simple para el Tratamiento de Aguas Residuales, que aprovecha procesos biológicos, químicos y físicos, conocidos con el nombre de Auto purificación Natural.

Las lagunas de estabilización logran la reducción de la carga orgánica, mediante la transformación de la materia orgánica e inorgánica residual, en materia orgánica viva que está presente en el protoplasma de las algas, que en grandes cantidades pueblan los efluentes de las lagunas” FIGURA Nº 7. 24: Entrada a la Planta de Tratamiento “ALBA RANCHO”.

7.4.1.1 Recorrido de las Aguas Servidas. 7.4.1.1.1 La Entrada. Todas las conexiones domiciliarias de los baños de las viviendas del municipio del Cercado, así como de restaurantes, mercados y otros lugares públicos o privados, se conectan a través de tubos de alcantarillado que van recorriendo toda la ciudad hasta desembocar en el “cárcamo” de la planta de tratamiento de Albarrancho.

Ésta es la primera de las entradas que permite limpiar inicialmente todo lo que llega de la ciudad. Aquí se encuentra de todo, desde perros muertos, escombros y basura doméstica hasta fetos muertos. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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FIGURA Nº 7. 25: Entrada de las Aguas Servidas a la Planta.

7.4.1.1.2 Salas de Bombeo. Las aguas servidas que entran por el cárcamo de Albarrancho son extraídas hacia un canal mediante seis bombas. Estas bombas de succión están ubicadas a cinco metros de profundidad y su operación es totalmente manual. El trabajo en esta sección, según la información obtenida por uno de los responsables de esta planta de tratamiento, es muy delicado ya que cualquier falla podría ocasionar que toda el agua entrante empiece a desbordarse ocasionando una verdadera catástrofe. FIGURA Nº 7. 26: Sala de Bombeo.

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7.4.1.1.3 Canales de Recorrido. Luego de que las aguas pasaron por el cárcamo y luego por las bombas de succión, éstas van hacia los canales que luego se conectarán con los tres módulos que en este momento se tienen en la planta de tratamiento Albarrancho. En este canal se encuentra la segunda rejilla de protección que hace de segundo filtro para evitar que lleguen a las piscinas primarias basura sólida como botellas, plásticos y otros que podrían haber sido succionados por las bombas. Cuando es la época de lluvias, se abre una compuerta especial que permite que salga esta agua sin ir previamente a los módulos. FIGURA Nº 7. 27: Rejilla de Protección

7.4.1.1.4 Limpieza de Módulos. Las aguas servidas que pasaron por el cárcamo, las bombas de succión y la segunda rejilla de limpieza son finalmente descargadas en las piscinas primarias donde se asientan dejando reposar los sólidos en su base. Para asegurar un adecuado sedimento se coloca en la base aserrín que permite “atrapar” las heces y pasarlas a la segunda piscina primaria donde se repite el proceso y finalmente pasa a la piscina secundaria. Se expulsa el agua al río Rocha. Para hacer más efectivo este proceso se realiza la limpieza de los módulos secando el agua que está en cada piscina y luego se remueven los sólidos con maquinaria pesada.

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FIGURA Nº 7. 28: Lagunas de Estabilización Primaria y Secundaria

LAGUNA PRIMARIA

LAGUNA SECUNDARIA

7.4.1.2 Esquema de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales “Albarrancho” Área Total = 47.47 [ha] Retención total = 16.90 días Remoción de DBO = 95.92 % Habitantes servidos por hectárea = 4558 FIGURA Nº 7. 29: Esquema representativo de la Planta de Albarrancho. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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7.4.2 Planta de Tratamiento para Efluentes de Laboratorios Ambientales del C.A.S.A. El centro de aguas y saneamiento Ambiental (C.A.S.A.) se encuentra ubicado en el campus de la Universidad Mayor de San Simón (UMSS) de la ciudad de Cochabamba, al norte de la facultad de ciencias y tecnología sobre la calle sucre a la altura del parque La Torre, consta de una superficie de 300 m2 aproximadamente, terreno con 0 % de pendiente. El C.A.S.A. cuenta con laboratorios especializados, en los cuales se efectúan la totalidad de análisis y tratamientos, para la caracterización física, química y bacteriológica de aguas de distintas fuentes. Luego de que se realizan los análisis correspondientes, se las desecha al alcantarillado sanitario de aguas industriales, aguas que contienen materiales reactivos y detergentes. Toda esta agua es caracterizada como RIL. LAB (Residuos industriales Líquidos de Laboratorio). Los efluentes domésticos del C.A.S.A. provienen de todos los artefactos sanitarios de los baños (inodoros, urinarios, lavamanos, duchas), y son recibidos por otro sistema colector. FIGURA Nº 7. 30: Laboratorio del C.A.S.A. (UMSS)

Para este fin se construyó la planta de tratamiento de aguas residuales, para cuyo efecto, en junio de 2002 se suscribió un contrato entre el programa de naciones unidas para el desarrollo y la asociación accidental SERCIC/SIMBIOSIS, para la consultoría “Diseño de sistemas de tratamiento de efluentes para laboratorios ambientales”, diseño que deberá cumplir con las

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normas ambientales de Bolivia (ley 1333, Anexo A.2 de contaminación hídrica), con la idea de reutilizar el agua tratada. FIGURA Nº 7. 31: Vista en planta de la planta de tratamiento C.A.S.A.

La construcción de dicha planta de tratamiento se ejecutó durante entre los meses junio. Diciembre de 2003, (en el terreno del C.A.S.A. y por consiguiente el funcionamiento de dicha planta. La planta de tratamiento que posee el centro de aguas saneamiento ambiental, tiene una configuración estratégica y novedosa utilizados en nuestro medio (cámara séptica- filtro biológico), sistemas medianamente complejos poco utilizados para aguas residuales (precipitación química) y sistemas simples, que son muy aceptados en estados unidos y Europa como son los pantanos artificiales (conocidos también como Humedales Artificiales o Constructed Wetlands). En el primer sistema (Cámara Séptica), el tratamiento se realiza por la sedimentación de los sólidos más pesados que son arrastrados al fondo por gravedad donde serán descompuestos y digeridos por microorganismos anaeróbicos formando gases producto de esa descomposición. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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FIGURA Nº 7. 32: Esquema de los compartimientos de la cámara séptica Filtro Biológico

Luego pasa a través de un filtro biológico de flujo ascendente donde también las aguas serán descompuestas por microorganismos anaeróbicos presentes en el medio granular, las que se encargaran de reducir la carga orgánica en términos de DBO y DQO, además descomponiendo los nutrientes de sus estados más complejos para llevarlos a otras más simples. FIGURA Nº 7. 33: Tratamiento Físico-Químico.

En cuanto al tratamiento químico, trata de remover por arrastre la mayor cantidad de metales pesados, que estará directamente relacionado con la remoción de la turbiedad ya que los Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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metales y otros contaminantes pueden encontrarse en estado coloidal, luego del tratamiento será fácilmente removido en los lodos generados. Sin embargo la parte del tratamiento natural, compuesto por pantanos artificiales de flujo Subsuperficial, pretende una remoción importante de SST, DBO, DQO, Nt, y sobre todo encontrar la eficiencia de remoción de metales pesados. La planta tiene la capacidad de tratar un volumen diario de 5.77 m3 de los cuales, 2 m3son de aguas domésticas y 3.77 m3 son aguas provenientes de los laboratorios. FIGURA Nº 7. 34: Pantano Artificial

La planta de tratamiento del C.A.S.A. presenta una configuración de dos sistemas de tratamientos primarios, seguidos de un tratamiento secundario.

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Viceministerio de servicios básicos dirección general de políticas y normas, Unidad de tecnologías alternativas y Sostenibilidad empresarial, Técnicas de diseño de sistemas de Alcantarillado sanitario y pluvial, Modificaciones a la norma NB – 688, Ing. Alcides Franco T. Mayo 2002, La Paz – Bolivia. ANESAPA, “Asociación de empresas de servicio de agua Potable y Alcantarillado”, Redes de Alcantarillado Sanitario, Ing. Enrique Montero, Abril, 2004, La Paz – Bolivia. Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario Comisión Nacional del Agua, Diciembre de 2009, Gobierno federal de México, www.coangua.gob.mx Programa de Agua y Saneamiento “Una Alianza internacional para ayudar a la población mas pobre a obtener acceso sostenido a servicios de agua y saneamiento”, Sistemas Condominiales de Alcantarillado Sanitario, Manual de Diseño y Construcción, “PROYECTO PILOTO EL ALTO - BOLIVIA” Reglamentos Nacional, Ministerio de servicios y obras públicas Viceministerio de servicios básicos, Reglamentos de presentación de proyectos de Agua potable y saneamiento, Primera revisión, Diciembre 2004. Material de Apoyo Didáctico de “Diseño y Métodos Constructivos de Sistemas de Alcantarillado y Evaluación de Aguas Residuales “ para la Materia de Sanitaria II. Manual de Operación y Mantenimiento de la Planta para Efluentes de Laboratorio Ambientales del C.A.S.A. Elaborado por Ivan G. Moya Soto. Alcantarillado de Bajo Costo en el Sector Rural. Ingeniero de Proyectos Allan Carcamo Brüning. Diseño de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial. Norma Boliviana NB 688, Tercera revisión, ICS 91.140.80 Sistemas de evacuación de aguas, Abril 2007. Guía Técnica de Diseño y Ejecución de Proyectos de Agua y Saneamiento con Tecnologías Alternativas. Servicio Nacional para la Sostenibilidad de Servicios en Saneamiento Básico. (SENASBA). Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Civil, Diseño de la red de alcantarillado sanitario para el Caserío la nueva esperanza, municipio de villa Canales, departamento de Guatemala, Noviembre de 2003 Estaciones de Bombeo de aguas Residuales Ingeniería Sanitaria II – civ 3239 “B” M.sc. Ing. Amilkar Ernesto Ilaya Ayza Manual de Construcción: Ecosan, Baños Ecológicos Secos. Propiedad intelectual de AGUATUYA y el SNV: [email protected], [email protected] Especificaciones Técnicas para la Construcción de Sistemas de Alcantarillado, Lima, 2005 Dirección General de Saneamiento Básico (2002): Norma Boliviana NB 688. Instalaciones Sanitarias -Alcantarillado Sanitario, Pluvial y Tratamiento de Aguas Residuales. Dirección General de Saneamiento Básico (2002): Norma Boliviana NB 688. Reglamento Nacional 688. Reglamentos Técnicos de Diseño para Sistemas de Alcantarillado.

i

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULICAS

PROPIEDADES HIDRÁULICAS DE LA SECCIÓN CIRCULAR SEGÚN ING. ALCIDEZ FRANCO1 TABLA Nº A.1: Propiedades Hidráulicas de la Sección Circular

1

Ing. Alcides Franco T. – VMVSB; PROPIEDADES-ANEXO II 12/06/02

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

1

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULICAS

2 2

Ing. Alcides Franco T. – VMVSB; PROPIEDADES-ANEXO II 12/06/02

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

2

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULICAS

3 3

Ing. Alcides Franco T. – VMVSB; PROPIEDADES-ANEXO II 12/06/02

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

3

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULICAS

4

4

Ing. Alcides Franco T. – VMVSB; PROPIEDADES-ANEXO II 12/06/02

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

4

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULICAS

5 5

VMVSB ; Ing. Alcides Franco T. – La Paz – Bolivia - 12/06/02

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

5

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULICAS

6 6

VMVSB ; Ing. Alcides Franco T. – La Paz – Bolivia - 12/06/02

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

6

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

PLANILLAS DE VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS FLUYENDO LLENAS VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS FLUYENDO LLENAS PENDIENTE % 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.50 0.60 0.70 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4

Velocidad Ø=152(mm) 6"(Pulgadas)

0.56 0.61 0.68 0.73 0.78 0.82 0.87 0.91 0.95 1 1.03

Caudal Ø=152(mm) 6"( Pulgadas

10.12 11.22 12.46 13.3 14.2 15.03 15.87 16.66 17.38 18.17 18.8

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Velocidad Ø=203(mm) 8"( Pulgadas

0.57 0.58 0.59 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.74 0.82 0.88 0.94 0.99 1.05 1.10 1.15 1.20 1.24

Caudal Ø=203(mm) 8"( Pulgadas

18.73 19.07 19.31 19.65 19.92 20.20 20.51 20.85 21.12 21.36 21.81 24.17 26.83 28.64 30.59 32.37 34.18 35.89 37.43 39.14 40.50

Velocidad Ø=254(mm) 10"(Pulgadas

0.57 0.58 0.6 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.78 0.86 0.95 1 1.09 1.15 1.22 1.28 1.33 1.39 1.44

Nº 0,013 Caudal Ø=254(mm) 10"(Pulg.)

Velocidad Ø=305(mm) 12"(Pulg.)

Caudal Ø=305(mm) 12"(Pulg.)

29.12 29.74 30.36 30.98 31.6 32.22 32.84 33.46 33.96 34.58 35.01 35.63 36.13 36.62 37.18 37.8 38.29 38.73 39.53 43.81 48.64 51.93 55.46 58.68 61.97 65.07 67.86 70.95 73.43

0.58 0.59 0.61 0.63 0.64 0.66 0.67 0.68 0.7 0.71 0.72 0.74 0.75 0.76 0.78 0.79 0.8 0.83 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.89 0.98 1.09 1.17 1.25 1.32 1.39 1.46 1.53 1

41.62 42.83 43.84 45.15 46.26 47.37 48.38 49.38 50.39 51.4 52.41 53.42 54.42 55.23 56.24 56.94 57.95 58.76 59.56 60.57 61.48 62.29 62.99 64.36 71.26 79.12 84.46 90.2 95.45 100.79 105

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

7

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS PENDIENTE % 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.7 2.9 3.0 3.3 3.5 3.7 4.0 4.3 4.5 4.8 5.0 5.3 5.5 5.8 6.0 6.3 6.5 6.8 7 7.3 7.5 7.8 8

Velocidad Ø=152(mm) 6"(Pulg.) 1.06 1.10 1.13 1.17 1.19 1.23 1.26 1.29 1.31 1.35 1.37 1.43 1.48 1.51 1.58 1.62 1.67 1.74 1.80 1.83 1.90 1.95 2.00 2.04 2.09 2.13 2.17 2.22 2.27 2.30 2.35 2.38 2.43 2.45

Caudal (Q) Ø=152(mm) 6"(Pulg.) 19.36 19.99 20.63 21.34 21.74 22.37 22.98 23.49 23.96 24.60 25.07 26.10 26.97 27.61 28.88 29.52 30.47 31.73 32.85 33.48 34.75 35.55 36.50 37.29 38.24 38.88 39.67 40.46 41.41 42.39 42.84 43.48 44.35 44.75

Velocidad Ø=203(mm) 8"(Pulg.) 1.28 1.32 1.36 1.41 1.43 1.48 1.52 1.55 1.58 1.62 1.65 1.72 1.78 1.82 1.90 1.95 2.01 2.09 2.17 2.21 2.29 2.34 2.41 2.46 2.52 2.67 2.62 2.67 2.73 2.76 2.83 2.87 2.93 2.95

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Caudal(lps) Ø=203(mm) 8"(Pulg.) 41.70 43.07 44.44 45.97 46.83 48.20 49.50 50.59 51.62 52.98 54.01 56.23 58.11 59.48 62.21 63.58 65.63 68.37 70.76 72.13 74.86 76.57 78.62 80.33 82.38 83.75 85.46 87.17 89.22 90.24 92.29 93.66 95.54 96.40

Velocidad Ø=254(mm) 10"(Pulg.) 1.48 1.56 1.58 1.64 1.67 1.72 1.76 1.80 1.84 1.88 1.92 2.00 2.07 2.11 2.21 2.26 2.33 2.43 2.52 2.57 2.66 2.73 2.80 2.86 2.93 2.98 3.04 3.10 3.18 3.21 3.28 3.33 3.40 3.43

Caudal(lps) Ø=254(mm) 10"(Pulg.) 75.60 80.08 80.56 83.35 84.90 87.38 89.73 91.72 93.57 96.05 97.91 101.94 105.35 107.83 112.79 115.26 118.98 123.94 128.28 130.76 135.72 138.81 142.53 145.63 149.35 151.83 154.93 158.03 161.74 163.60 167.32 169.80 173.21 174.76

Nº 0,013

Velocidad Ø=305(mm) 12"(Pulg.) 1.70 1.76 1.81 1.87 1.91 1.96 2.01 2.06 2.10 2.16 2.20 2.29 2.36 2.42 2.53 2.59 2.67 2.79 2.88 2.94 3.05 3.12 3.20 3.27 3.33 3.41 3.48 3.55 3.64 3.68 3.76 3.87 3.89 3.93

Caudal(lps) Ø=305(mm) 12"(Pulg.) 122.96 126.99 131.03 135.56 138.09 142.12 145.95 149.17 152.20 156.23 159.25 160.80 171.34 175.38 183.44 187.47 193.52 201.58 208.64 212.67 220.73 225.77 231.82 236.86 242.91 246.94 251.98 257.02 263.06 265.09 272.14 276.17 281.71 284.23

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

8

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS

Nº 0,013

PENDIENTE %

Velocidad Ø=152(mm) 6"(Pulg.)

Caudal(Q) Ø=152(mm) 6"(Pulg.)

Velocidad Ø=203(mm) 8"(Pulg.)

Caudal(Q) Ø=203(mm) 8"(Pulg.)

Velocidad Ø=254(mm) 10"(Pulg.)

Caudal(Q) Ø=254(mm) 10"(Pulg.)

Velocidad Ø=305(mm) 12"(Pulg.)

Caudal(Q) Ø=305(mm) 12"(Pulg.)

8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0

2.54 2.61 2.67 2.76 2.82 2.89 3.02 3.13 3.26 3.37 3.48 3.49 3.70 3.79 3.90 3.99 4.10 4.18 4.26 4.35 4.44 4.53 4.51 4.70 4.77 4.85 4.91 5.00

46.33 47.60 48.72 50.31 51.41 52.68 55.06 57.13 59.43 61.41 63.47 65.54 67.44 69.19 71.09 72.84 74.56 76.17 77.76 79.34 80.93 82.54 84.10 85.69 86.96 88.65 89.66 91.25

3.05 3.14 3.21 3.32 3.39 3.48 3.63 3.77 3.92 4.05 4.19 4.32 4.45 4.56 4.69 4.80 4.92 5.02 5.13 5.22 5.32 5.44 5.55 6.00

99.82 102.55 104.94 108.36 110.75 113.49 118.62 123.06 128.02 132.29 136.74 141.48 145.28 149.04 153.14 156.90 160.66 164.08 167.50 170.92 174.34 177.76 181.18

3.55 3.65 3.74 3.86 3.94 4.04 4.22 4.38 4.56 4.71 4.87 5.03 5.17 5.31 5.45

180.96 185.91 190.25 196.45 200.79 205.75 215.04 223.1 232.08 239.83 247.89 255.94 263.38 270.2 277.63

4.07 4.18 4.27 4.41 4.52 4.63 4.84 5.01 5.22 5.39 5.58 5.76 5.92 6.07

294.31 302.37 309.43 319.51 326.56 334.63 349.75 362.85 377.46 390.06 403.17 416.37 428.37 439.45

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

9

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS Velocidad Caudal Velocidad Caudal Pdte Ø760(mm) Ø760(mm) Ø915(mm) Ø915(mm) % 30"(Pulg.) 30"(Pulg.) 36"(Pulg.) 36"(Pulg.) 0.02 0.03 0.04 0.15 377 0.05 0.57 259 0.64 422 0.06 0.62 284 0.70 462 0.07 0.67 307 0.76 500 0.08 0.72 329 0.81 535 0.09 0.76 340 0.86 566 0.10 0.80 367 0.01 598 0.11 0.84 384 0.95 624 0.12 0.87 401 0.99 652 0.13 0.91 418 1.03 681 0.14 0.95 435 1.07 707 0.15 0.98 449 1.11 730 0.16 1.01 464 1.15 754 0.17 1.07 479 1.18 775 0.18 1.09 493 1.22 801 0.19 1.10 504 1.25 820 0.20 1.13 519 1.29 845 0.21 1.16 532 1.32 856 0.22 1.19 545 1.35 886 0.23 1.21 556 1.38 905 0.24 1.24 568 1.41 924 0.25 1.27 580 1.43 943 0.26 1.29 591 1.46 962 0.27 1.32 603 1.49 981 0.28 1.34 614 1.52 1000 0.29 1.37 626 1.55 1010 0.30 1.39 636 1.57 1033 0.31 1.41 647 1.60 1052 0.32 1.43 655 1.62 1066 0.33 1.45 667 1.65 1084 0.34 1.48 670 1.67 1100 0.35 1.50 685 1.70 1115

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Nº 0,013

Velocidad Ø1080mm 42"(Pulg.)

Caudal Ø108mm 42"(Pulg.)

Velocidad Ø1220(mm) 48"(Pulg.)

Caudal Ø1220mm 48"(Pulg.)

Velocidad Ø1370(mm) 54"(Pulg.)

Caudal Ø1370(mm) 54"(Pulg.)

Velocidad Ø1520(mm) 60"(Pulg.)

Caudal Ø1520(mm) 60"(Pulg.)

0.55 0.63 0.70 0.77 0.83 0.89 0.94 1.00 1.04 1.89 1.14 1.18 1.22 1.26 1.30 1.34 1.37 1.41 1.45 1.48 1.51 1.55 1.58 1.61 1.64 1.67 1.70 1.73 1.76 1.78 1.81 1.84 1.87

455 569 637 697 754 808 853 902 942 984 1027 1067 1101 1138 1175 1209 1238 1275 1306 1337 1366 1394 1423 1451 1480 1508 1536 1559 1588 1609 1635 1659 1682

0.60 0.69 0.77 0.85 0.92 0.98 1.04 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.34 1.39 1.43 1.47 1.51 1.55 1.59 1.63 1.67 1.70 1.74 1.77 1.80 1.84 1.87 1.90 1.94 1.93 2.00 2.02 2.05

706 812 910 995 1076 1153 1218 1297 1344 1405 1466 1523 1572 1625 1677 1726 1767 1820 1864 1909 1950 1990 2031 2071 2112 2153 2193 2226 2266 2295 2335 2368 2400

0.53 0.65 0.75 0.84 0.92 0.99 1.07 1.13 1.19 1.24 1.30 1.36 1.41 1.46 1.50 1.55 1.60 1.64 1.69 1.73 1.77 1.81 1.84 1.88 1.92 1.96 1.99 2.03 2.06 2.10 2.13 2.16 2.19 2.22

784 967 1112 1245 1362 1473 1579 1668 1763 1840 1924 2007 2085 2152 2224 2297 2363 2419 2491 2552 2614 2669 2725 2780 2836 2892 2947 3003 3047 3103 3142 3198 3242 3287

0.57 0.70 0.80 0.90 0.99 1.07 1.14 1.21 1.28 1.33 1.39 1.45 1.51 1.56 1.61 1.65 1.71 1.75 1.81 1.85 1.89 1.94 1.98 2.02 2.05 2.10 2.14 2.18 2.21 2.25 2.28 2.32 2.35 2.38

1038 1282 1473 1650 1805 1952 2092 2210 2335 2438 2549 2659 2763 2851 2947 3042 3131 3205 3300 3381 3462 3536 3618 3684 3757 3831 3905 3978 4037 4110 4162 4236 4295 4354

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

10

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS Pdte %

Velocidad Ø760(mm) 30"(Pulg.)

Caudal Ø760(mm) 30"(Pulg.)

Velocidad Ø915(mm) 36"(Pulg.)

0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.00 1.09 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.70 2.90 3.00 3.30 3.50 3.70 4.00 4.30

1.52 1.55 1.57 1.58 1.62 1.79 1.99 2.12 2.27 2.40 2.54 2.66 2.78 2.90 3.01 13.10 3.20 3.30 3.41 3.58 3.48 3.67 3.76 3.83 3.93 4.01 4.12 4.31 4.42 4.62 4.72 4.87 5.08 5.25

696 707 717 725 740 820 910 972 1038 1098 1150 1218 1270 1328 1374 1415 1461 1508 1560 1635 1989 1680 1717 1751 1798 1833 1908 1972 2018 2111 2158 2227 2320 2401

1.72 1.75 1.77 1.8 1.83 2.03 2.26 2.41 2.57 2.72 2.87 3.02 3.13 3.29 3.41 3.51 3.62 3.74 3.87 4.06 3.94 4.16 4.26 4.34 4.46 4.55 4.73 4.89 5.01 5.24 5.35 5.52 5.75 5.96

Nº 0,013

Caudal Velocidad Caudal Velocidad Caudal Velocidad Caudal Velocidad Caudal Ø915(mm) Ø1080(mm) Ø1080(mm) Ø1220(mm) Ø1220(mm Ø1370(mm) Ø1370(mm) Ø1520(mm) Ø1520(mm) 36"(Pulg.) 42"(Pulg.) 42"(Pulg.) 48"(Pulg.) 48"(Pulg.) 54"(Pulg.) 54"(Pulg.) 60"(Pulg.) 60"(Pulg.)

1132 1150 1166 1179 1203 1333 1481 1581 1688 1786 1886 1981 2066 2160 2235 2301 2377 2452 2537 2660 2584 2732 2792 2949 2924 2981 3101 3207 3283 3434 3509 3622 3773 3905

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

1.89 1.93 1.95 1.97 2.01 2.37 2.48 2.65 2.83 2.99 3.16 3.32 3.46 3.62 3.75 3.86 3.98 4.11 4.25 4.46 4.33 4.58 4.58 4.77 4.90 5.00 5.20 5.37 5.50 5.75 5.88 6.08 6.32 6.55

1702 1736 1758 1778 1815 2012 2234 2385 2547 2695 2846 2988 3116 3258 3372 3472 3586 3700 3828 4013 3899 4121 4212 4297 4411 4497 4682 4838 4952 5180 5293 5464 5592 5891

2.08 2.12 2.15 2.17 2.22 2.45 2.73 2.91 3.11 3.29 3.48 3.65 3.81 3.98 4.12 4.24 4.38 4.52 4.68 4.90 4.76 5.03 5.15 5.25 5.39 5.49 5.72 5.91 6.05 6.35 6.47 6.68 6.96 7.20

2437 2478 2510 2539 2591 2872 3189 3404 3636 3847 4062 4265 4448 4651 4814 4956 5118 5281 5464 5782 5565 5882 6012 6134 6297 6418 6682 6936 7058 7393 7556 7800 8125 8409

2.26 2.3 2.33 2.35 2.4 2.66 2.96 3.16 3.37 3.57 3.77 3.96 4.13 4.32 4.42 4.60 4.75 4.90 5.07 5.16 5.65 5.46 5.58 5.69 5.84 5.96 6.20 6.41 6.56 6.86 7.01 7.24 7.54 7.81

3337 3392 3437 3476 3548 3932 4366 4660 4977 5267 5561 5839 6090 6368 6590 6785 7007 7230 7480 7842 7619 8053 8231 8398 8620 8787 9149 9455 9677 10122 10345 10678 11123 11513

2.42 2.46 2.49 2.52 2.57 2.85 3.17 3.32 3.61 3.82 4.04 4.24 4.42 4.62 4.79 4.93 5.09 5.25 5.43 5.69 5.53 5.85 5.99 6.10 6.26 6.38 6.64 6.87 7.03 7.35 7.51 7.76 8.08 8.36

4420 4496 4553 4605 4700 5209 5783 6174 6594 6977 7368 7736 8067 8436 8731 8988 9283 9578 9909 10338 10094 10668 10904 11125 11420 11641 12120 12525 12820 13409 13704 14146 17436 15251

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

11

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS

Nº 0,013

Pdte %

Velocidad Ø380(mm) 15"(Pulg.)

Caudal Ø380(mm) 15"(Pulg.)

Velocidad Ø546(mm) 18"(Pulg.)

Caudal Ø456(mm) 18"(Pulg.)

Velocidad Ø532(mm) 21"(Pulg.)

Caudal Ø532(mm) 21"(Pulg.)

Velocidad Ø610(mm) 24"(Pulg.)

Caudal Ø610(mm 24"(Pulg.)

Velocidad Ø685(mm) 27"(Pulg.)

Caudal Ø685(mm) 27"(Pulg.)

5.3 5.5 5.8 6.0 6.3 6.5 6.8 7.0 7.3 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0

3.80 3.89 3.98 4.05 4.13 4.22 4.32 4.37 4.46 4.53 4.66 4.83 4.96 5.08 5.24 5.36 5.49 5.74 5.95 6.19 6.40 6.62 6.83 7.03 7.21 7.41

420.31 429.44 440.41 447.71 456.85 465.99 476.95 482.43 493.40 500.71 515.33 533.60 548.22 561.01 579.29 592.08 606.70 634.11 657,,87 684.36 707.21 730.96 754.72 776.65 796.75 818.68

4.16 4.25 4.36 4.43 4.52 4.61 4.72 4.77 4.88 4.95 5.10 5.28 5.42 5.55 5.73 5.86 6.00 6.27 6.51 6.77 7.00 7.23 4.47 7.69 7.88 8.10

683.66 698.52 718.35 728.24 743.11 757.97 775.80 784.72 802.55 814.44 838.22 867.95 891.73 912.53 942.26 963.07 986.85 1031.43 1070.07 1113.17 1150.33 1138.97 1227.61 1263.28 1295.98 1331.65

4.63 4.73 4.86 4.94 5.04 5.14 5.26 5.32 5.44 5.52 5.68 5.88 6.05 6.19 6.39 6.53 6.69 6.99 7.26 7.55 7.80 8.06

1030.99 1053.41 1080.30 1098.23 1120.65 1143.06 1169.95 1183.40 1210.30 1228.23 1264.09 1308.91 1344.78 1376.15 1420.98 1452.36 1488.22 1555.46 1613.73 1678.73 1734.76 1793.04

4.97 5.08 5.21 5.30 5.40 5.52 5.64 5.71 5.84 5.92 6.10 6.31 6.49 6.64 6.85 7.01 7.18 7.50 7.78 8.10

1471.92 1503.93 1542.32 1567.91 1599.91 1631.91 1670.31 1689.51 1727.91 1753.50 1804.70 1868.70 1919.90 1964.69 2028.69 2073.49 2124.69 2220.68 2303.88 2396.67

5.43 5.55 5.69 5.79 5.00 6.02 6.16 6.24 6.38 6.47 6.66 6.90 7.09 7.25 7.49 7.65 7.84 8.20

2014 2058 2111 2146 2190 2233 2286 2312 2365 2400 2470 2558 2628 2689 2777 2838 2908 3039

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

12

ANEXO A

PLANILLA DE RELAC IONES HIDRAULIC AS

VELOCIDAD Y CAUDAL DE ALCANTARILLAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS Pdte %

0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39

Velocidad Ø760(mm) 30"(Pulg.)

0.59 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 0.75 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.86 0.87 0.89 0.90 0.92 0.93 0.95 0.96 0.98 0.90 1.00 1.02 1.03

Caudal Ø760(mm) 30"(Pulg.)

65.96 68.52 70.72 73.09 75.47 77.66 79.49 81.86 83.87 85.88 87.71 89.54 91.37 93.19 95.02 96.85 98.68 100.14 101.97 103.74 105.07 106.53 108.00 109.64 111.14 112.93 114.21

Velocidad Ø915(mm) 36"(Pulg.)

0.57 0.59 0.62 0.65 0.67 0.70 0.72 0.74 0.75 0.78 0.81 0.83 0.85 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.95 0.97 0.99 1.00 1.02 1.04 1.05 1.06 1.08 1.10 1.11 1.13

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Caudal Ø915(mm) 36"(Pulg.)

94.22 98.38 102.84 107.30 111.46 115.03 118.89 122.76 126.32 129.30 133.16 136.43 139.70 142.67 145.54 148.62 151.59 154.56 157.53 160.51 162.51 165.86 167.94 170.91 173.29 175.67 178.34 121.31 183.69 185.77

Velocidad Ø1080(mm) 42"(Pulg.)

0.57 0.60 0.63 0.66 0.69 0.72 0.75 0.78 0.80 0.83 0.86 0.87 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.09 1.12 1.13 1.15 1.17 1.19 1.21 1.23 1.24 1.26

Nº 0,013

Caudal Ø1080(mm) 42"(Pulg.)

Velocidad Ø1220(mm) 48"(Pulg.)

Caudal Ø1220(mm 48"(Pulg.)

Velocidad Ø1370(mm) 54"(Pulg.)

Caudal Ø1370(mm) 54"(Pulg.)

127.30 134.47 142.00 148.37 155.09 161.82 168.09 173.42 179.30 185.13 190.51 194.99 200.82 205.75 210.68 215.16 219.64 224.13 228.61 233.09 237.57 242.06 246.09 250.12 253.26 257.74 261.33 264.92 268.95 273.43 277.02 280.16

0.57 0.61 0.64 0.68 0.71 0.74 0.78 0.81 0.83 0.85 0.89 0.91 0.94 0.96 0.99 1.01 1.03 1.06 1.08 1.10 1.12 1.14 1.16 1.18 1.20 1.22 1.24 1.26 1.27 1.29 1.31 1.33 1.35

159.51 131.73 191.94 202.83 211.85 221.44 231.00 238.92 247.63 255.92 264.35 271.98 278.37 286.76 293.75 300.74 307.13 313.52 319.91 326.30 332.79 339.18 345.54 350.75 357.16 361.57 367.93 373.12 373.25 383.95 390.33 395.47 399.98

0.57 0.62 0.67 0.70 0.74 0.78 0.81 0.85 0.88 0.91 0.94 0.97 1.00 1.02 1.05 1.08 1.11 1.13 1.15 1.18 1.20 1.22 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 1.35 1.37 1.39 1.41 1.44 1.46 1.47

214.60 232.10 248.70 262.80 277.70 289.90 303.10 316.20 328.50 339.00 350.40 361.80 372.30 381.00 392.40 402.10 411.70 420.50 429.20 438.00 446.70 455.50 464.30 473.00 480.00 488.80 494.90 503.70 510.70 517.70 525.60 534.30 541.40 547.50

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

13

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

PLANILLAS DE TUBERÍAS FLUYENDO LLENAS (Tuberías de PVC)

Pdte. S% 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.4

D (mm) V (m/s)

0.6 0.67 0.74 0.8 0.85 0.9 0.95 1.04 1.12

1.6

1.2

FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) TUBERIAS DE CONCRETO 0.009 100 D (mm) 150 D (mm) 200 Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s)

4.72 5.28 5.79 6.25 6.68 7.09 7.47 8.18 8.84

0.6 0.61 0.62 0.63 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.88 0.96 1.04 1.11 1.18 1.25 1.36 1.47

10.56 10.79 11.01 11.23 11.44 11.65 11.86 12.06 12.26 12.46 12.65 12.84 13.03 13.21 13.39 13.57 13.75 13.93 15.57 17.06 18.42 19.7 20.89 22.02 24.12 26.05

0.6 0.62 0.64 0.66 0.67 0.69 0.71 0.72 0.74 0.75 0.77 0.78 0.8 0.81 0.83 0.84 0.85 0.87 0.88 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 1.07 1.17 1.26 1.35 1.43 1.51 1.65 1.78

9.45

1.58

27.85

1.91

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

18.97 19.55 20.12 20.67 21.21 21.73 22.24 22.74 23.23 23.71 24.18 24.64 25.09 25.54 25.97 26.4 26.83 27.24 27.65 28.06 28.45 28.85 29.23 29.62 29.99 33.53 36.73 39.68 42.42 44.99 47.42 51.95 56.11

D (mm) V (m/s) 0.61 0.63 0.65 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78 0.8 0.82 0.84 0.86 0.88 0.89 0.91 0.93 0.94 0.96 0.97 0.99 1.01 1.02 1.04 1.05 1.06 1.08 1.09 1.11 1.24 1.36 1.46 1.57 1.66 1.75 1.92 20.7

59.99

2.21

Nº 1 250 Q (L/s) 29.79 31 32.17 33.3 34.39 35.45 36.48 37.48 38.45 39.4 40.33 41.24 42.12 42.99 43.84 44.68 45.5 46.3 47.1 47.87 48.64 49.39 50.14 50.87 51.59 52.3 53 53.7 54.38 60.8 66.6 71.94 76.91 81.57 85.98 94.19 101.74 108.76

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

14

ANEXO A

Pdte. S% 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.16 8.5 9 9.5 10 10.5

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

D (mm) V (m/s) 1.28 1.34 1.41 1.47 1.53 1.59 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 1.99 2.04 2.08 2.13 2.17 2.21 2.25 2.29 2.33 2.37 2.4 2.44 2.48 2.51 2.55 2.59 2.62 2.65 2.69 2.71 2.77 2.85 2.93 3.01 3.08

FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) TUBERIAS DE CONCRETO 0.009 100 D (mm) 150 D (mm) 200 Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 10.02 1.67 29.54 2.02 63.63 10.56 1.76 31.14 2.13 67.07 11.08 1.85 32.66 2.24 70.34 11.57 1.93 34.11 2.34 73.47 12.04 2.01 35.51 2.43 76.47 12.5 2.08 36.85 2.52 79.35 12.94 2.16 38.14 2.61 82.14 13.36 2.23 39.39 2.7 84.83 13.77 2.3 40.6 2.78 87.44 14.17 2.36 41.78 2.86 89.98 14.56 2.43 42.93 2.94 92.45 14.94 2.49 44.04 3.02 94.85 15.31 2.55 45.13 3.09 97.19 15.67 2.61 46.19 3.16 99.48 16.02 2.67 47.23 3.24 101.71 16.36 2.73 48.24 3.31 103.9 16.7 2.78 49.24 3.37 106.04 17.03 2.84 50.21 3.44 108.14 17.36 2.89 51.17 3.51 110.2 17.67 2.95 52.11 3.57 112.22 17.99 3 53.03 3.63 114.21 18.29 3.05 53.94 3.7 116.16 18.6 3.1 54.83 3.76 118.08 18.89 3.15 55.71 3.82 119.97 19.19 3.2 56.57 3.88 121.83 19.48 3.25 57.42 3.93 123.66 19.76 3.29 58.26 3.99 125.47 20.04 3.34 59.09 4.05 127.25 20.32 3.39 59.9 4.1 129.01 20.59 3.43 60.71 4.16 130.74 20.86 3.48 61.5 4.21 132.45 21.12 3.52 62.28 4.27 134.13 21.33 3.56 62.9 4.31 135.47 21.77 3.63 64.2 4.4 138.26 22.41 3.74 66.06 4.53 142.27 23.02 3.84 67.87 4.65 146.17 23.62 3.94 69.63 4.77 149.97 24.2 4.04 71.35 4.89 153.67

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

D (mm) V (m/s) 2.35 2.48 2.6 2.71 2.82 2.93 3.03 3.13 3.23 3.32 3.41 3.5 3.59 3.67 3.75 3.84 3.91 3.99 4.07 4.14 4.22 4.29 4.36 4.43 4.5 4.56 4.63 4.7 4.76 4.83 4.89 4.95 5

Nº 2 250 Q (L/s) 115.36 121.6 127.54 133.21 138.65 143.88 148.93 153.81 158.55 163.14 167.61 171.97 176.22 180.36 184.42 188.38 192.27 196.07 199.81 203.48 207.08 210.62 214.1 217.52 220.9 224.22 227.49 230.72 233.9 237.04 240.14 243.2 245.62

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

15

ANEXO A

Pdte. S% 10.6 10.7 10.8 10.9 10.99 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.12 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

D (mm) V (m/s) 3.09 3.11 3.12 3.14 3.15 3.15 3.22 3.29 3.36 3.43 3.49 3.56 3.62 3.68 3.74 3.8 3.82 3.86 3.92 3.98 4.03 4.09 4.14 4.2 4.25 4.3 4.36 4.41 4.46 4.51 4.56 4.61 4.66 4.7 4.75 4.8 4.85 4.89

FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) TUBERIAS DE CONCRETO 0.009 100 D (mm) 150 D (mm) 200 Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 24.32 4.05 71.69 4.91 154.4 24.43 4.07 72.03 4.93 155.13 24.54 4.09 72.37 4.96 155.85 24.66 4.11 72.7 4.98 156.57 24.76 4.13 73 5 157.21 24.77 4.13 73.03 25.33 4.22 74.67 25.87 4.31 76.28 26.41 4.4 77.85 26.93 4.49 79.4 27.44 4.58 80.91 27.95 4.66 82.39 28.44 4.74 83.85 28.93 4.82 85.28 29.4 4.9 86.69 29.87 4.98 88.08 29.99 5 88.41 30.34 30.79 31.24 31.69 32.12 32.56 32.98 33.4 33.82 34.23 34.63 35.03 35.43 35.82 36.21 36.59 36.97 37.34 37.72 38.08 38.45

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

D (mm) V (m/s)

Nº 3 250 Q (L/s)

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

16

ANEXO A

Pdte. S% 27 27.5 27.68

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

D (mm) V (m/s) 4.94 4.98 5

FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) TUBERIAS DE CONCRETO 100 D (mm) 150 D (mm) 200 Q (lts/s) V (m/s) Q (lts/s) V (m/s) Q (lts/s) 38.81 39.17 39.29

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

0.009 D (mm) V (m/s)

Nº 4 250 Q (lts/s)

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

17

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.05 0.58 92.18 0.62 122.08 0.06 0.59 73.76 0.63 100.98 0.68 133.73 0.07 0.63 79.67 0.69 109.07 0.74 144.45 0.08 0.68 85.17 0.73 116.6 0.79 154.42 0.09 0.59 41.95 0.72 90.34 0.78 123.67 0.83 163.79 0.1 0.63 44.21 0.76 95.22 0.82 130.36 0.88 172.65 0.11 0.66 46.37 0.79 99.87 0.86 136.72 0.92 181.08 0.12 0.68 48.44 0.83 104.31 0.9 142.8 0.96 189.13 0.13 0.71 50.41 0.86 108.57 0.93 148.63 1 196.85 0.14 0.74 52.32 0.9 112.67 0.97 154.24 1.04 204.28 0.15 0.77 54.15 0.93 116.62 1 159.66 1.08 211.45 0.16 0.79 55.93 0.96 120.45 1.04 164.89 1.11 218.39 0.17 0.82 57.65 0.99 124.15 1.07 169.97 1.15 225.11 0.18 0.84 59.32 1.02 127.75 1.1 174.9 1.18 231.63 0.19 0.86 60.95 1.04 131.25 1.13 179.69 1.21 237.98 0.2 0.88 62.53 1.07 134.66 1.16 184.36 1.24 244.16 0.21 0.91 64.07 1.1 137.99 1.19 188.91 1.27 250.19 0.22 0.93 65.58 1.12 141.24 1.21 193.36 1.3 256.08 0.23 0.95 67.06 1.15 144.41 1.24 197.7 1.33 261.84 0.24 0.97 68.5 1.17 147.52 1.27 201.95 1.36 267.47 0.25 0.99 69.91 1.2 150.56 1.3 206.12 1.39 272.98 0.26 1.01 71.29 1.22 153.54 1.32 210.2 1.42 278.39 0.27 1.03 72.65 1.24 156.47 1.35 214.2 1.44 283.69 0.28 1.05 73.99 1.27 159.34 1.37 218.13 1.47 288.9 0.29 1.06 75.3 1.29 162.16 1.39 222 1.5 294.01 0.3 1.08 76.58 1.31 164.93 1.42 225.79 1.52 299.04 0.31 1.1 77.85 1.33 167.66 1.44 229.52 1.55 303.98 0.32 1.12 79.09 1.354 170.34 1.47 233.2 1.57 308.84 0.33 1.14 80.32 1.38 172.98 1.49 236.81 1.6 313.63 0.34 1.15 81.53 1.4 175.58 1.51 240.37 1.62 318.35 0.35 1.17 82.72 1.42 178.14 1.53 ,243,88 1.64 323 0.36 1.19 83.89 1.44 180.67 1.55 247.34 1.67 327.58 0.37 1.2 85.05 1.46 183.16 1.58 250.75 1.69 332.1 0.38 1.22 86.19 1.48 185.62 1.6 254.12 1.71 336.56 0.39 1.23 87.32 1.5 188.05 1.62 257.44 1.74 340.96 0.4 1.25 88.43 1.51 190.44 1.64 260.72 1.76 345.3 0.41 1.27 89.53 1.53 192.81 1.66 263.96 1.78 349.59 0.42 1.28 90.61 1.55 195.15 1.68 267.16 1.8 353.83

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

18

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.43 1.3 91.69 1.57 197.46 1.7 270.32 1.82 358.01 0.44 1.31 92.75 1.59 199.74 1.72 273.45 1.84 362.15 0.45 1.33 93.79 1.61 202 1.74 276.54 1.86 366.24 0.46 1.34 94.83 1.62 204.23 1.76 279.59 1.88 370.29 0.47 1.36 95.86 1.64 206.44 1.78 282.61 1.91 374.3 0.48 1.37 96.87 1.66 208.62 1.79 285.61 1.93 378.26 0.49 1.38 97.87 1.68 210.78 1.81 288.56 1.95 382.18 0.5 1.4 98.87 1.69 212.92 1.83 291.49 1.96 386.06 0.6 1.53 108.3 1.85 233.25 2.01 319.32 2.15 422.9 0.7 1.65 116.98 2 251.93 2.17 344.9 2.32 456.79 0.8 1.77 125.06 2.14 269.33 2.32 368.71 2.49 488.33 0.9 1.88 132.64 2.27 285.67 2.46 391.08 2.64 517.95 1 1.98 139.82 2.39 301.12 2.59 412.24 2.78 545.97 1.1 2.07 146.64 2.51 315.82 2.72 432.36 2.91 572.61 1.2 2.17 153.16 2.62 329.86 2.84 451.58 3.04 598.08 1.3 2.25 159.42 2.73 343.33 2.95 470.02 3.17 622.5 1.4 2.34 165.44 2.83 356.29 3.06 487.76 3.29 646 1.5 2.42 171.24 2.93 368.79 3.17 504.88 3.4 668.67 1.6 2.5 176.86 3.03 380.89 3.28 521.44 3.51 690.6 1.7 2.58 182.3 3.12 392.61 3.38 537.49 3.62 711.85 1.8 2.65 187.59 3.21 403.99 3.48 553.07 3.73 732.49 1.9 2.72 192.73 3.3 415.06 3.57 568.23 3.83 752.56 2 2.8 197.74 3.39 425.85 3.66 582.99 3.93 772.11 2.1 2.86 202.62 3.47 436.36 3.75 597.39 4.03 791.18 2.2 2.93 207.39 3.55 446.63 3.84 611.44 4.12 809.8 2.3 3 212.05 3.63 456.67 3.93 625.19 4.21 828 2.4 3.06 216.61 3.71 466.49 4.01 638.63 4.3 845.81 2.5 3.13 221.07 3.79 476.11 4.1 651.8 4.39 863.25 2.6 3.19 225.45 3.86 485.54 4.18 664.71 4.48 880.34 2.7 3.25 229.75 3.93 494.79 4.26 677.37 4.57 897.11 2.8 3.31 233.96 4.01 503.87 4.33 689.8 4.65 913.58 2.9 3.37 238.1 4.08 512.79 4.41 702.01 4.73 929.75 3 3.42 242.18 4.15 521.55 4.49 714.01 4.81 945.64 3.1 3.48 246.18 4.22 530.18 4.56 725.82 4.89 961.27 3.2 3.54 250.12 4.28 538.66 4.63 737.43 4.97 976.65 3.24 3.56 251.68 4.31 542.01 4.66 742.02 5 982.74 3.25 3.56 252.06 4.32 542.85 4.67 743.17 3.3 3.59 254 4.35 547.01 4.71 748.86

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

19

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 3.35 3.62 255.91 4.38 551.14 4.74 754.51 3.4 3.65 257.82 4.42 555.24 4.78 760.12 3.45 3.67 259.7 4.45 559.3 4.81 765.69 3.5 3.7 261.58 4.48 563.34 4.85 771.22 3.55 3.72 263.44 4.51 567.35 4.88 776.71 3.6 3.75 265.29 4.54 571.33 4.91 782.16 3.65 3.78 267.13 4.58 575.29 4.95 787.57 3.7 3.8 268.95 4.61 579.21 4.98 792.95 3.73 3.82 270.04 4.62 581.56 5 796.16 3.75 3.83 270.76 4.64 583.12 3.8 3.85 272.56 4.67 586.99 3.85 3.88 274.35 4.7 590.84 3.9 3.9 276.12 4.73 594.66 3.95 3.93 277.89 4.76 598.46 4 3.95 279.64 4.79 602.24 4.05 3.98 281.38 4.82 605.99 4.1 4 283.11 4.85 609.72 4.15 4.03 284.83 4.88 613.43 4.2 4.05 286.55 4.91 617.11 4.25 4.08 288.25 4.94 620.77 4.3 4.1 289.94 4.97 624.41 4.35 4.12 291.62 4.99 628.03 4.36 4.13 291.95 5 628.76 4.4 4.15 293.29 4.45 4.17 294.95 4.5 4.19 296.6 4.55 4.22 298.25 4.6 4.24 299.88 4.65 4.26 301.51 4.7 4.29 303.12 4.75 4.31 304.73 4.8 4.33 306.33 4.85 4.35 307.92 4.9 4.38 309.5 4.85 4.4 311.08 5 4.42 312.65 5.2 4.51 318.84 5.4 4.59 324.91

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

20

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 5.6 4.68 330.87 5.8 4.76 336.73 6 4.84 342.49 6.4 5 353.72

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

21

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39

0.59 0.66 0.73 0.78 0.84 0.89 0.94 0.98 1.03 1.07 1.11 1.15 1.18 1.22 1.26 1.29 1.32 1.36 1.39 1.42 1.45 1.48 1.51 1.54 1.57 1.59 1.62 1.65 1.68 1.70 1.73 1.75 1.78 1.80 1.83 1.85

140.79 157.41 172.43 186.25 199.11 211.19 222.61 233.48 243.86 253.82 263.4 272.64 281.58 290.25 298.66 306.85 314.82 322.59 330.18 337.61 344.87 351.98 358.95 365.79 372.5 379.09 385.57 391.95 398.22 404.39 410.47 416.47 422.37 428.2 433.95 439.62

0.63 0.7 0.77 0.83 0.89 0.94 0.99 1.04 1.09 1.13 1.17 1.22 1.26 1.29 1.33 1.37 1.4 1.44 1.47 1.5 1.54 1.57 1.6 1.63 1.66 1.69 1.72 1.75 1.78 1.8 1.83 1.86 1.88 1.91 1.93 1.96

177.56 198.52 217.47 234.89 251.11 266.34 280.75 294.45 307.54 320.1 332.18 343.84 355.12 366.05 376.66 386.98 397.04 406.84 416.42 425.77 434.93 443.9 452.69 461.31 469.78 478.1 486.27 494.31 502.22 510 517.67 525.23 532.68 540.03 547.28 554.43

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

0.6 0.7 0.78 0.85 0.92 0.98 1.04 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.39 1.43 1.48 1.52 1.56 1.59 1.63 1.67 1.7 1.74 1.77 1.81 1.84 1.87 1.9 1.94 1.97 2 2.03 2.06 2.09 2.12 2.14 2.17

231.95 267.84 299.45 328.03 354.31 378.78 401.76 423.49 444.16 463.91 482.85 501.08 518.66 535.67 552.16 568.17 583.74 598.9 613.69 628.13 642.25 656.06 669.59 682.85 695.86 708.63 721.17 733.5 745.63 757.56 769.3 780.87 792.27 803.51 814.59 825.53 836.32

0.54 0.66 0.76 0.85 0.93 1.01 1.08 1.14 1.2 1.26 1.32 1.37 1.42 1.47 1.52 1.57 1.61 1.66 1.7 1.74 1.78 1.82 1.86 1.9 1.94 1.98 2.01 2.05 2.08 2.12 2.15 2.18 2.22 2.25 2.28 2.31 2.34 2.37

270.4 331.17 382.4 427.53 468.34 505.86 540.79 573.6 604.62 634.14 662.33 689.38 715.4 740.51 764.8 788.33 811.19 833.42 855.07 876.18 896.8 916.96 936.68 955.99 974.93 993.5 1011.73 1029.64 1047.24 1064.55 1081.58 1098.35 1114.87 1131.15 1147.19 1163.02 1178.63 1194.04

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

22

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.73 1.75 1.8

1.87 1.90 1.92 1.94 1.96 1.99 2.01 2.03 2.05 2.07 2.09 2.20 2.29 2.39 2.48 2.56 2.65 2.73 2.81 2.89 2.96 3.03 3.11 3.18 3.24 3.31 3.38 3.44 3.50 3.57 3.63 3.69 3.75 3.80 3.86 3.89 3.92 3.97

445.22 450.75 456.22 461.62 466.95 472.23 477.45 482.61 487.72 492.77 497.77 522.07 545.28 567.55 588.97 609.64 629.64 649.02 667.83 686.13 703.96 721.34 738.32 754.91 771.15 787.05 802.63 817.92 832.93 847.68 862.17 876.42 890.44 904.25 917.85 925.91 931.25 944.46

1.98 2.01 2.03 2.06 2.08 2.11 2.13 2.15 2.17 2.2 2.22 2.33 2.43 2.53 2.63 2.72 2.81 2.89 2.98 3.06 3.14 3.22 3.29 3.37 3.44 3.51 3.58 3.65 3.71 3.78 3.84 3.91 3.97 4.03 4.09 4.13 4.15 4.21

561.49 568.47 575.36 582.17 588.9 595.55 602.14 608.65 615.09 621.46 627.77 658.41 687.69 715.77 742.79 768.86 794.07 818.51 842.24 865.32 887.8 909.72 931.13 952.06 972.54 992.59 1012.25 1031.53 1050.46 1069.05 1087.33 1105.3 1122.99 1140.4 1157.55 1167.72 1174.45 1191.11

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

2.2 2.23 2.25 2.28 2.31 2.33 2.36 2.38 2.41 2.43 2.46 2.58 2.69 2.8 2.91 3.01 3.11 3.21 3.3 3.39 3.48 3.56 3.65 3.73 3.81 3.89 3.97 4.04 4.11 4.19 4.26 4.33 4.4 4.47 4.53 4.57 4.6 4.67

846.97 857.5 867.89 878.16 888.31 898.35 908.28 918.1 927.81 937.43 946.95 993.17 1037.33 1079.68 1120.44 1159.77 1197.8 1234.67 1270.46 1305.27 1339.18 1372.26 1404.55 1436.11 1467 1497.25 1526.9 1555.99 1584.54 1612.59 1640.16 1667.27 1693.95 1720.21 1746.08 1761.42 1771.57 1796.7

2.4 2.43 2.46 2.49 2.52 2.55 2.58 2.61 2.63 2.66 2.69 2.82 2.94 3.06 3.18 3.29 3.4 3.5 3.61 3.71 3.8 3.9 3.99 4.08 4.16 4.25 4.33 4.42 4.5 4.58 4.66 4.73 4.81 4.88 4.96 5

1209.25 1224.27 1239.11 1253.78 1268.27 1282.6 1296.77 1310.79 1324.66 1338.39 1351.98 1417.97 1481.02 1541.49 1599.68 1655.83 1710.13 1762.77 1813.87 1863.58 1911.99 1959.21 2005.31 2050.38 2094.48 2137.67 2180 2221.53 2262.3 2302.34 2341.7 2380.41 2418.5 2455.99 2492.93 2514.83

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

23

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 1.85 1.9 1.95 2 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.1 2.12 2.14 2.16 2.18 2.2 2.22 2.24 2.26 2.28 2.3 2.32 2.34 2.36 2.38 2.4 2.42 2.44 2.46 2.48 2.5 2.54 2.55 2.6 2.65

4.03 4.08 4.13 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28 4.29 4.31 4.33 4.35 4.37 4.39 4.41 4.43 4.45 4.47 4.49 4.51 4.53 4.55 4.57 4.59 4.61 4.63 4.64 4.66 4.68 4.72 4.73 4.77 4.82

957.48 970.34 983.02 995.55 998.03 1000.51 1002.98 1005.45 1007.91 1010.37 1012.82 1015.26 1017.70 1020.13 1024.98 1029.80 1034.60 1039.38 1044.14 1048.87 1053.59 1058.28 1062.95 1067.60 1072.23 1076.85 1081.44 1086.01 1090.56 1095.10 1099.62 1104.11 1108.59 1113.05 1121.92 1124.13 1135.10 1145.96

4.27 4.33 4.38 4.44 4.45 4.46 4.47 4.48 4.49 4.5 4.51 4.53 4.54 4.55 4.57 4.59 4.61 4.63 4.65 4.68 4.7 4.72 4.74 4.76 4.78 4.8 4.82 4.84 4.86 4.88 4.9 4.92 4.94 4.96 5

1207.54 1223.75 1239.75 1255.54 1258.67 1261.8 1264.92 1268.03 1271.14 1274.23 1277.32 1280.4 1283.48 1286.55 1292.66 1298.74 1304.8 1310.82 1316.82 1322.79 1328.74 1334.66 1340.55 1346.42 1352.26 1358.07 1363.87 1369.63 1375.37 1381.09 1386.79 1392.46 1398.11 1403.74 1414.92

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

4.73 4.79 4.86 4.92 4.93 4.94 4.95 4.97 4.98 4.99 5

1821.49 1845.94 1870.07 1893.89 1898.62 1903.34 1908.04 1912.74 1917.42 1922.09 1926.75

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

24

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 2.7 2.75 2.8 2.85

4.87 4.91 4.95 5.00

1156.72 1167.38 1177.94 1188.42

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

25

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.01 0.5 563.72 0.02 0.58 370.18 0.62 490.26 0.66 632.13 0.7 797.22 0.03 0.71 453.37 0.76 600.44 0.81 774.20 0.86 976.39 0.04 0.82 523.51 0.88 693.33 0.94 893.97 1 1127.44 0.05 0.92 585.3 0.99 775.17 1.05 999.49 1.11 1260.51 0.06 1.01 641.16 1.08 849.16 1.15 1094.88 1.22 1380.82 0.07 1.09 692.53 1.17 917.19 1.24 1182.61 1.32 1491.46 0.08 1.16 740.35 1.25 980.52 1.33 1264.26 1.41 1594.44 0.09 1.23 785.26 1.32 1040.00 1.41 1340.95 1.49 1691.15 0.1 1.3 827.74 1.39 1096.28 1.49 1413.49 1.58 1782.63 0.11 1.36 868.14 1.46 1149.76 1.56 1482.48 1.65 1869.64 0.12 1.42 906.74 1.53 1200.89 1.63 1548.40 1.73 1952.78 0.13 1.48 943.76 1.59 1249.92 1.69 1611.63 1.8 2032.51 0.14 1.54 979.39 1.65 1297.11 1.76 1672.46 1.86 2109.24 0.15 1.59 1013.77 1.71 1342.63 1.82 1731.16 1.93 2183.27 0.16 1.64 1047.01 1.76 1386.67 1.88 1787.94 1.99 2254.87 0.17 1.7 1079.24 1.82 1429.34 1.94 1842.96 2.05 2324.27 0.18 1.74 1110.53 1.87 1470.78 1.99 1896.40 2.11 2391.65 0.19 1.79 1140.96 1.92 1511.08 2.05 1948.36 2.17 2457.19 0.2 1.84 1170.6 1.97 1550.34 2.1 1998.98 2.23 2521.02 0.21 1.88 1199.5 2.02 1588.63 2.15 2048.34 2.28 2583.28 0.22 1.93 1227.73 2.07 1626.01 2.2 2096.54 2.34 2644.07 0.23 1.97 1255.32 2.12 1662.55 2.25 2143.66 2.39 2703.5 0.24 2.01 1282.32 2.16 1698.31 2.3 2189.77 2.44 2761.64 0.25 2.06 1308.77 2.21 1733.33 2.35 2234.92 2.49 2818.59 0.26 2.1 1334.69 2.25 1767.66 2.4 2279.18 2.54 2874.41 0.27 2.14 1360.11 2.29 1801.33 2.44 2322.60 2.59 2929.17 0.28 2.18 1385.07 2.33 1834.39 2.49 2365.22 2.64 2982.92 0.29 2.21 1409.58 2.38 1866.86 2.53 2407.09 2.68 3035.72 0.3 2.25 1433.68 2.42 1898.77 2.57 2448.24 2.73 3087.61 0.31 2.29 1457.38 2.46 1930.16 2.62 2488.71 2.77 3138.65 0.32 2.33 1480.7 2.5 1961.04 2.66 2528.53 2.82 3188.87 0.33 2.36 1503.66 2.53 1991.45 2.7 2567.73 2.86 3238.31 0.34 2.4 1526.27 2.57 2021.4 2.74 2606.35 2.9 3287.01 0.35 2.43 1548.55 2.61 2050.91 2.78 2644.4 2.95 3335 0.36 2.47 1570.52 2.65 2080 2.82 2681.91 2.99 3382.31 0.37 2.5 1592.18 2.68 2108.69 2.86 2718.90 3.03 3428.96 0.38 2.53 1613.56 2.72 2137 2.9 2755.40 3.07 3474.99 0.39 2.57 1634.65 2.75 2164.93 2.94 2791.42 3.11 3520.42 0.4 2.6 1655.47 2.79 2192.51 2.97 2826.98 3.15 3565.27 0.41 2.63 1676.04 2.82 2219.75 3.01 2862.10 3.19 3609.56 0.42 2.66 1696.36 2.86 2246.66 3.05 2896.79 3.23 3653.31

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

26

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.43 2.7 1716.43 2.89 2273.25 3.08 2931.07 3.27 3696.55 0.44 2.73 1736.27 2.93 2299.53 3.12 2964.96 3.3 3739.28 0.45 2.76 1755.89 2.96 2325.51 3.15 2998.46 3.34 3781.54 0.46 2.79 1775.3 2.99 2351.21 3.19 3031.60 3.38 3823.32 0.47 2.82 1794.49 3.02 2376.63 3.22 3064.37 3.41 3864.66 0.48 2.85 1813.48 3.06 2401.78 3.26 3096.80 3.45 3905.55 0.49 2.88 1832.27 3.09 2426.67 3.29 3128.89 3.49 3946.03 0.5 2.91 1850.88 3.12 2451.3 3.32 3160.66 3.52 3986.09 0.51 2.94 1869.29 3.15 2475.7 3.36 3192.11 3.56 4025.75 0.52 2.97 1887.53 3.18 2499.85 3.39 3223.25 3.59 4065.03 0.53 2.99 1905.59 3.21 2523.77 3.42 3254.10 3.63 4103.93 0.54 3.02 1923.49 3.24 2523.77 3.45 3284.65 3.66 4142.47 0.55 3.05 1941.21 3.27 2570.95 3.49 3314.93 3.69 4180.65 0.56 3.08 1958.78 3.3 2594.22 3.52 3344.93 3.73 4218.48 0.57 3.1 1976.19 3.33 2517.28 3.55 3374.66 3.76 4255.98 0.58 3.13 1993.45 3.36 2640.13 3.58 3404.13 3.79 4293.15 0.59 3.16 2010.56 3.39 2662.80 3.61 3433.35 3.83 4330 0.6 3.19 2027.53 3.42 2685.27 3.64 3462.33 3.86 4366.54 0.61 3.21 2044.36 3.45 2707.55 3.67 3491.06 3.89 4402.78 0.62 3.24 2061.05 3.47 2729.66 3.7 3519.56 3.92 4438.72 0.63 3.26 2077.6 3.5 2751.58 3.73 3547.83 3.95 4474.37 0.64 3.29 2094.03 3.53 2773.33 3.76 3575.88 3.98 4509.75 0.65 3.32 2110.32 3.56 2794.92 3.79 3603.71 4.02 4544.84 0.66 3.34 2126.49 3.58 2816.33 3.82 3631.32 4.05 4579.67 0.67 3.37 2142.54 3.61 2837.59 3.85 3658.73 4.08 4614.23 0.68 3.39 2158.47 3.64 2858.69 3.88 3685.93 4.11 4648.54 0.69 3.42 2174.29 3.66 2879.63 3.9 3712.93 4.14 4682.6 0.7 3.44 2189.98 3.69 2900.42 3.93 3739.74 4.17 4716.41 0.71 3.46 2205.57 3.72 2921.07 3.96 3766.36 4.2 4749.97 0.72 3.49 2221.05 3.74 2941.56 3.99 3792.79 4.23 4783.31 0.73 3.51 2236.42 3.77 2961.92 4.02 3819.04 4.26 4816.41 0.74 3.54 2251.69 3.79 2982.14 4.04 3845.11 4.29 4849.29 0.75 3.56 2266.85 3.82 3002.22 4.07 3871 4.31 4881.94 0.76 3.58 2281.91 3.85 3022.17 4.1 3896.72 4.34 4914.38 0.77 3.61 2296.88 3.87 3041.99 4.12 3922.27 4.37 4946.61 0.78 3.63 2311.74 3.9 3061.68 4.15 3947.66 4.4 4978.62 0.79 3.65 2326.51 3.92 3081.24 4.18 3972.89 4.43 5010.44 0.8 3.68 2341.19 3.95 3100.68 4.2 3997.95 4.46 5042.05 0.81 3.7 2355.78 3.97 3120 4.23 4022.86 4.48 5073.46 0.82 3.72 2370.28 3.99 3139.2 4.26 4047.62 4.51 5104.69 0.83 3.75 2384.69 4.02 3158.28 4.28 4072.22 4.54 5135.72 0.84 3.77 2399.01 4.04 3177.25 4.31 4096.68 4.57 5166.56

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

27

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.85 3.79 2413.25 4.07 3196.11 4.33 4120.99 4.59 5197.23 0.86 3.81 2427.4 4.09 3214.85 4.36 4145.16 4.62 5227.71 0.87 3.84 2441.47 4.11 3233.49 4.38 4169.19 4.65 5258.01 0.88 3.86 2455.46 4.14 3252.02 4.41 4193.09 4.67 5288.15 0.89 3.88 2469.38 4.16 3270.45 4.43 4216.84 4.70 5318.11 0.9 3.9 2483.21 4.18 3288.77 4.46 4240.47 4.73 5347.9 0.91 3.92 2496.97 4.21 3306.99 4.48 4263.96 4.75 5377.53 0.92 3.94 2510.65 4.23 3325.11 4.51 4287.33 4.78 5407.00 0.93 3.97 2524.26 4.25 3343.13 4.53 4310.56 4.80 5436.30 0.94 3.99 2537.79 4.28 3361.06 4.56 4333.68 4.83 5465.45 0.95 4.01 2551.26 4.3 3378.89 4.58 4356.67 4.86 5494.45 0.96 4.03 2564.65 4.32 3396.63 4.61 4379.54 4.88 5523.29 0.97 4.05 2577.97 4.34 3414.27 4.63 4402.29 4.91 5551.98 0.98 4.07 2591.23 4.37 3431.82 4.65 4424.92 4.93 5580.53 0.99 4.09 2604.41 4.39 3449.29 4.68 4447.44 4.96 5608.93 1 4.11 2617.53 4.41 3466.67 4.70 4469.85 4.98 5637.18 1.01 4.13 2630.59 4.43 3483.96 4.72 4492.14 5.01 5665.3 1.05 4.21 2682.17 4.52 3552.28 4.82 4580.23 1.1 4.31 2745.29 4.63 3635.87 4.93 4688.01 1.13 4.37 2782.48 4.69 3685.12 5.00 4751.51 1.15 4.41 2806.99 4.73 3717.59 1.2 4.5 2867.36 4.83 3797.54 1.22 4.54 2891.16 4.87 3829.06 1.24 4.58 2914.76 4.91 3860.32 1.26 4.62 2938.17 4.95 3891.32 1.28 4.65 2961.4 4.99 3922.09 1.3 4.69 2984.45 1.32 4.72 3007.32 1.34 4.76 3030.01 1.36 4.8 3052.54 1.38 4.83 3074.9 1.4 4.87 3097.11 1.45 4.95 3151.93 1.48 5.00 3184.37

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

28

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 100 D (mm) 150 D (mm) 200 D (mm) 250 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.4 0.45 0.48 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.83 0.84 0.85 0.9 0.95 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

0.6 0.6 0.61 0.62 0.64 0.66 0.81 0.93 1.04 1.14 1.23 1.32 1.4 1.47 1.54 1.61 1.68 1.74 1.8 1.86

4.71 4.74 4.77 4.91 5.04 5.17 6.33 7.31 8.18 8.96 9.67 10.34 10.97 11.56 12.13 12.67 13.18 13.68 14.16 14.62

0.6 0.61 0.64 0.67 0.7 0.72 0.75 0.77 0.79 0.79 0.79 0.82 0.84 0.86 1.06 1.22 1.36 1.49 1.61 1.72 1.83 1.93 2.02 2.11 2.2 2.28 2.36 2.44

10.56 10.78 11.31 11.81 12.29 12.75 13.2 13.64 13.89 13.97 14.05 14.46 14.86 15.24 18.67 21.56 24.1 26.4 28.52 30.49 32.34 34.09 35.75 37.34 38.87 40.33 41.75 43.12

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

0.6 0.61 0.62 0.66 0.7 0.72 0.74 0.77 0.81 0.84 0.87 0.9 0.93 0.95 0.96 0.96 0.99 1.02 1.04 1.28 1.48 1.65 1.81 1.95 2.09 2.22 2.34 2.45 2.56 2.66 2.76 2.86 2.95

18.86 19.14 19.42 20.76 44.02 22.75 23.22 24.35 25.43 26.47 27.47 28.43 29.37 29.91 30.09 30.27 31.15 32 32.83 40.21 46.43 51.91 56.87 61.42 65.66 69.65 73.41 77 80.42 83.7 86.86 89.91 92.86

0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.69 0.7 0.71 0.72 0.77 0.81 0.84 0.86 0.9 0.94 0.98 1.01 1.05 1.08 1.1 1.11 1.12 1.15 1.18 1.21 1.48 1.71 1.92 2.1 2.27 2.42 2.57 2.71 2.84 2.97 3.09 3.21 3.32 3.43

29.76 30.35 30.93 31.5 32.06 32.6 33.14 33.67 34.2 34.71 35.22 37.65 39.93 41.24 42.09 44.15 46.11 47.99 49.8 51.55 53.24 54.23 54.56 54.88 56.47 58.02 59.53 72.91 84.18 94.12 103.1 111.37 119.06 126.28 133.11 139.6 145.81 151.77 157.5 163.02 168.37

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

29

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 100 D (mm) 150 D (mm) 200 D (mm) 250 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 8.5 1.92 15.07 2.51 44.45 3.04 95.72 3.53 173.55 9 1.97 15.51 2.59 45.73 3.13 98.49 3.64 178.58 9.5 2.03 15.94 2.66 46.99 3.22 101.19 3.74 183.48 10 2.08 16.35 2.73 48.21 3.3 103.82 3.83 188.24 10.5 2.13 16.75 2.79 49.4 3.38 106.39 3.93 192.89 11 2.18 17.15 2.86 50.56 3.46 108.89 4.02 197.43 11.5 2.23 17.53 2.92 51.7 3.54 111.34 4.11 201.87 12 2.28 17.91 2.99 52.81 3.62 113.73 4.2 206.21 12.5 2.33 18.28 3.05 53.9 3.69 116.08 4.28 210.46 13 2.37 18.64 3.11 54.97 3.77 118.38 4.37 214.63 13.5 2.42 19.00 3.17 56.01 3.84 120.63 4.45 218.72 14 2.46 19.35 3.23 57.04 3.91 122.84 4.53 222.73 14.5 2.51 19.69 3.28 58.05 3.98 125.02 4.61 226.67 15 2.55 20.03 3.34 59.04 4.04 127.16 4.69 230.55 15.5 2.59 20.36 3.39 60.02 4.11 129.26 4.77 234.36 16 2.63 20.68 3.45 60.98 4.18 131.33 4.85 238.11 16.5 2.67 21.00 3.50 61.92 4.24 133.36 4.92 241.8 17 2.71 21.32 3.55 62.86 4.31 135.37 5.00 245.44 17.2 2.71 21.33 3.56 62.89 4.31 135.45 5.00 245.58 17.5 2.75 21.63 3.61 63.77 4.37 137.34 18 2.79 21.94 3.66 64.68 4.43 139.29 18.5 2.83 22.24 3.71 65.57 4.49 141.21 19 2.87 22.54 3.76 66.45 4.55 143.11 19.5 2.91 22.83 3.81 67.32 4.61 144.98 20 2.94 23.12 3.86 68.18 4.67 146.83 20.5 2.98 23.41 3.90 69.02 4.73 148.65 21 3.02 23.69 3.95 69.86 4.79 150.45 21.5 3.05 23.98 4.00 70.69 4.84 152.23 22 3.09 24.25 4.04 71.50 4.90 153.99 22.5 3.12 24.53 4.09 72.31 4.95 155.73 22.92 3.15 24.75 4.13 72.98 5.00 157.18 23.5 3.19 25.07 4.18 73.9 24 3.22 25.33 4.22 74.68 24.5 3.26 25.59 4.27 75.46 25 3.29 25.85 4.31 76.22 25.5 3.32 26.11 4.35 76.98 26 3.35 26.37 4.4 77.73 26.5 3.39 26.62 4.44 78.48 27 3.42 26.87 4.48 79.21 27.5 3.45 27.12 4.52 79.94 28 3.48 27.36 4.56 80.67 28.5 3.51 27.6 4.6 81.38

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

30

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 100 D (mm) 150 D (mm) 200 D (mm) 250 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 29 29.5 30 30.5 31 31.5 32 32.5 33 33.63 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57.75

3.54 3.57 3.6 3.63 3.66 3.69 3.72 3.75 3.78 3.82 3.84 3.89 3.95 4 4.06 4.11 4.16 4.21 4.26 4.31 4.36 4.41 4.46 4.51 4.56 4.61 4.65 4.7 4.74 4.79 4.83 4.88 4.92 5

27.84 28.08 28.32 28.56 28.79 29.02 29.25 29.48 29.7 29.99 30.15 30.59 31.02 31.45 31.87 32.29 32.7 33.11 33.51 33.91 34.3 34.69 35.07 35.45 35.82 36.19 36.56 36.93 37.29 37.64 38 38.35 38.69 39.29

4.64 4.68 4.72 4.76 4.8 4.84 4.88 4.91 4.95 5

82.1 82.8 83.5 84.19 84.88 85.56 86.24 86.91 87.57 88.41

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

31

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.1 0.61 119.53 0.11 0.59 94.65 0.64 125.36 0.12 0.62 98.86 0.67 130.93 0.13 0.6 75.16 0.65 102.9 0.69 136.28 0.14 0.62 78 0.67 106.78 0.72 141.43 0.15 0.64 80.74 0.69 110.53 0.75 146.39 0.16 0.66 83.39 0.72 114.16 0.77 151.19 0.17 0.68 85.95 0.74 117.67 0.79 155.84 0.18 0.7 88.45 0.76 121.08 0.82 160.36 0.19 0.6 42.19 0.72 90.87 0.78 124.4 0.84 164.76 0.2 0.61 43.29 0.74 93.23 0.80 127.63 0.86 169.04 0.21 0.63 44.36 0.76 95.53 0.82 130.78 0.88 173.21 0.22 0.64 45.4 0.78 97.78 0.84 133.86 0.90 177.29 0.23 0.66 46.42 0.8 99.98 0.86 136.87 0.92 181.27 0.24 0.67 47.42 0.81 102.13 0.88 139.81 0.94 185.17 0.25 0.68 48.4 0.83 104.23 0.90 142.7 0.96 188.99 0.26 0.7 49.36 0.85 106.3 0.91 145.52 0.98 192.73 0.27 0.71 50.3 0.86 108.32 0.93 148.29 1.00 196.4 0.28 0.72 51.22 0.88 110.31 0.95 151.02 1.02 200.01 0.29 0.74 52.13 0.89 112.26 0.97 153.69 1.04 203.55 0.3 0.75 53.02 0.91 114.18 0.98 156.32 1.05 207.03 0.31 0.76 53.9 0.92 116.07 1.00 158.9 1.07 210.45 0.32 0.77 54.76 0.94 117.93 1.01 161.44 1.09 213.82 0.33 0.79 55.61 0.95 119.76 1.03 163.95 1.11 217.13 0.34 0.8 56.44 0.97 121.56 1.05 166.41 1.12 220.4 0.35 0.81 57.27 0.98 123.33 1.06 168.84 1.14 223.61 0.36 0.82 58.08 0.99 125.08 1.08 171.24 1.15 226.79 0.37 0.83 58.88 1.01 126.81 1.09 173.6 1.17 229.91 0.38 0.84 59.67 1.02 128.51 1.11 175.93 1.19 233 0.39 0.85 60.45 1.04 130.19 1.12 178.23 1.20 236.05 0.4 0.87 61.22 1.05 131.85 1.13 180.5 1.22 239.05 0.41 0.88 61.98 1.06 133.48 1.15 182.74 1.23 242.02 0.42 0.89 62.73 1.07 135.1 1.16 184.96 1.25 244.96 0.43 0.9 63.47 1.09 136.7 1.18 187.15 1.26 247.86 0.44 0.91 64.21 1.1 138.28 1.19 189.31 1.28 250.72 0.45 0.92 64.93 1.11 139.84 1.20 191.45 1.29 253.55 0.46 0.93 65.65 1.12 141.39 1.22 193.56 1.30 256.36 0.47 0.94 66.36 1.14 142.92 1.23 195.66 1.32 259.13 0.48 0.95 67.06 1.15 144.43 1.24 197.73 1.33 261.87 0.49 0.96 67.76 1.16 145.93 1.26 199.78 1.35 264.58 0.5 0.97 68.45 1.17 147.41 1.27 201.8 1.36 267.27 1 1.37 96.80 1.66 208.47 1.79 285.39 1.92 377.98

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

32

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.75 6.8 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.77 7.8 7.9

1.50 1.62 1.73 1.84 1.94 2.03 2.12 2.21 2.29 2.37 2.45 2.52 2.6 2.67 2.74 2.8 2.87 2.94 3 3.06 3.12 3.18 3.24 3.3 3.35 3.41 3.46 3.52 3.56 3.57 3.62 3.65 3.67 3.7 3.72 3.75 3.77 3.8 3.81 3.82 3.85

106.04 114.53 122.44 129.87 136.89 143.58 149.96 156.08 161.97 167.66 173.16 178.49 183.66 188.69 193.6 198.38 203.05 207.61 212.07 216.45 220.73 224.94 229.07 233.12 237.11 241.03 244.88 248.68 251.49 252.42 256.1 257.93 259.74 261.53 263.32 265.09 266.85 268.6 269.82 270.34 272.07

1.82 1.96 2.10 2.22 2.34 2.46 2.57 2.67 2.77 2.87 2.97 3.06 3.15 3.23 3.32 3.4 3.48 3.56 3.63 3.71 3.78 3.85 3.92 3.99 4.06 4.13 4.19 4.26 4.31 4.32 4.39 4.42 4.45 4.48 4.51 4.54 4.57 4.6 4.62 4.63 4.66

228.36 246.66 263.69 279.69 294.82 309.21 322.96 336.14 348.83 361.08 372.92 384.39 395.54 406.38 416.93 427.23 437.28 447.11 456.73 466.15 475.38 484.43 493.32 502.06 510.64 519.08 527.39 535.56 541.61 543.62 551.55 555.48 559.38 563.25 567.09 570.91 574.7 578.47 581.1 582.22 585.94

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

1.96 2.12 2.27 2.41 2.54 2.66 2.78 2.89 3.00 3.11 3.21 3.31 3.40 3.50 3.59 3.68 3.76 3.85 3.93 4.01 4.09 4.17 4.24 4.32 4.39 4.47 4.54 4.61 4.66 4.68 4.74 4.78 4.81 4.85 4.88 4.91 4.94 4.98 5

312.63 337.68 361.00 382.90 403.61 423.31 442.13 460.18 477.56 494.32 510.53 526.24 541.5 556.34 570.79 584.88 598.65 612.10 625.27 638.16 650.80 663.20 675.37 687.32 699.07 710.62 722.00 733.19 741.47 744.22 755.08 760.46 765.79 771.09 776.36 781.58 786.78 791.94 795.53

2.11 2.28 2.43 2.58 2.72 2.85 2.98 3.10 3.22 3.33 3.44 3.55 3.65 3.75 3.85 3.94 4.04 4.13 4.21 4.30 4.39 4.47 4.55 4.63 4.71 4.79 4.87 4.94 5.00

414.05 447.23 478.11 507.11 534.54 560.63 585.56 609.47 632.48 654.67 676.14 696.95 717.16 736.81 755.95 774.62 792.85 810.67 828.1 845.18 861.92 878.34 894.46 910.29 925.85 941.15 956.21 971.04 982.01

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

33

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 300 D (mm) 400 D (mm) 450 D (mm) 500 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6 12.8 13 13.1 13.2 13.3 13.35

3.92 3.97 4.01 4.06 4.11 4.13 4.15 4.17 4.2 4.22 4.24 4.26 4.28 4.31 4.33 4.37 4.41 4.46 4.5 4.54 4.58 4.62 4.66 4.7 4.74 4.78 4.82 4.86 4.9 4.93 4.95 4.97 4.99 5

277.19 280.55 283.87 287.15 290.4 292 293.6 295.2 296.78 298.35 299.92 301.48 303.03 304.57 306.1 309.15 312.17 315.15 318.11 321.04 323.95 326.83 329.68 332.51 335.32 338.1 340.86 343.6 346.32 349.01 350.35 351.69 353.02 353.68

4.75 4.81 4.86 4.92 4.97 5

596.96 604.2 611.35 618.41 625.4 628.87

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

34

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.05 0.59 295.98 0.06 0.59 227.1 0.64 324.24 0.07 0.64 245.29 0.7 350.21 0.08 0.61 173.84 0.68 262.23 0.74 374.39 0.09 0.62 146.21 0.65 184.39 0.72 278.14 0.79 397.11 0.1 0.65 154.12 0.69 194.36 0.76 293.18 0.83 418.59 0.11 0.68 161.64 0.72 203.85 0.80 307.49 0.87 439.02 0.12 0.71 168.82 0.75 212.91 0.83 321.17 0.91 458.54 0.13 0.74 175.72 0.78 221.61 0.87 334.28 0.95 477.26 0.14 0.77 182.35 0.81 229.97 0.90 346.9 0.98 495.28 0.15 0.79 188.75 0.84 238.05 0.93 359.07 1.02 512.66 0.16 0.82 194.94 0.87 245.85 0.96 370.85 1.05 529.47 0.17 0.85 200.94 0.9 253.42 0.99 382.26 1.09 545.77 0.18 0.87 206.77 0.92 260.77 1.02 393.35 1.12 561.59 0.19 0.89 212.43 0.95 267.91 1.05 404.13 1.15 576.98 0.2 0.92 217.95 0.97 274.87 1.08 414.62 1.18 591.97 0.21 0.94 223.33 1 281.66 1.10 424.86 1.21 606.59 0.22 0.96 228.59 1.02 288.29 1.13 434.86 1.23 620.86 0.23 0.98 233.73 1.04 294.77 1.15 444.63 1.26 634.82 0.24 1.00 238.75 1.06 301.11 1.18 454.2 1.29 648.47 0.25 1.03 243.68 1.09 307.32 1.20 463.56 1.32 661.84 0.26 1.05 248.5 1.11 313.4 1.23 472.74 1.34 674.95 0.27 1.07 253.24 1.13 319.37 1.25 481.75 1.37 687.81 0.28 1.08 257.88 1.15 325.23 1.27 490.59 1.39 700.43 0.29 1.10 262.45 1.17 330.99 1.30 499.27 1.42 712.83 0.3 1.12 266.94 1.19 336.65 1.32 507.81 1.44 725.01 0.31 1.14 271.35 1.21 342.21 1.34 516.2 1.47 737 0.32 1.16 275.69 1.23 347.69 1.36 524.46 1.49 748.79 0.33 1.18 279.96 1.25 353.08 1.38 532.59 1.51 760.4 0.34 1.20 284.17 1.27 358.39 1.40 540.6 1.53 771.83 0.35 1.21 2888.32 1.29 363.62 1.42 548.5 1.56 783.1 0.36 1.23 292.41 1.3 368.78 1.44 556.28 1.58 794.21 0.37 1.25 296.45 1.32 373.87 1.46 563.95 1.6 805.17 0.38 1.26 300.43 1.34 378.88 1.48 571.52 1.62 815.97 0.39 1.28 304.35 1.36 383.84 1.50 578.99 1.64 826.64 0.4 1.30 308.23 1.37 388.73 1.52 586.37 1.66 837.17 0.41 1.31 312.06 1.39 393.56 1.54 593.65 1.69 847.57 0.42 1.33 315.84 1.41 398.33 1.56 600.85 1.71 857.85 0.43 1.34 319.58 1.42 403.04 1.58 607.96 1.73 868 0.44 1.36 323.27 1.44 407.7 1.60 614.99 1.75 878.03 0.45 1.38 326.93 1.46 412.31 1.62 621.94 1.77 887.95 0.46 1.39 330.54 1.47 416.86 1.63 628.81 1.78 897.77

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

35

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.47 1.41 334.11 1.49 421.37 1.65 635.61 1.80 907.47 0.48 1.42 337.65 1.51 425.83 1.67 642.33 1.82 917.08 0.49 1.44 341.15 1.52 430.24 1.69 648.99 1.84 926.58 0.5 1.45 344.61 1.54 434.61 1.70 655.58 1.86 935.99 0.6 1.59 377.5 1.68 476.09 1.86 718.15 2.04 1025.32 0.7 1.72 407.75 1.82 514.24 2.01 775.69 2.20 1107.47 0.8 1.83 435.9 1.94 549.74 2.15 829.25 2.35 1183.94 0.9 1.94 462.35 2.06 583.09 2.28 879.55 2.50 1255.76 1 2.05 487.35 2.17 614.63 2.41 927.13 2.63 1323.68 1.1 2.15 511.14 2.28 644.63 2.53 972.38 2.76 1388.29 1.2 2.25 533.87 2.38 673.29 2.64 1015.62 2.88 1450.02 1.3 2.34 555.67 2.48 700.79 2.75 1057.09 3.00 1509.23 1.4 2.43 576.65 2.57 727.24 2.85 1096.99 3.11 1566.2 1.5 2.51 596.89 2.66 752.77 2.95 1135.49 3.22 1621.18 1.6 2.59 616.46 2.75 777.45 3.05 1172.73 3.33 1674.34 1.7 2.67 635.43 2.83 801.38 3.14 1208.83 3.43 1725.85 1.8 2.75 653.85 2.91 824.61 3.23 1243.87 3.53 1775.91 1.9 2.83 671.77 2.99 847.21 3.32 1277.96 3.63 1824.57 2 2.90 689.22 3.07 869.22 3.40 1311.16 3.72 1871.97 2.1 2.97 706.24 3.15 890.69 3.49 1343.54 3.81 1918.2 2.2 3.04 722.86 3.22 911.65 3.57 1375.15 3.90 1963.34 2.3 3.11 739.11 3.29 932.13 3.65 1406.06 3.99 2007.47 2.4 3.16 755.01 3.37 952.18 3.73 1436.3 4.08 2050.64 2.5 3.24 770.58 3.43 971.82 3.81 1465.92 4.16 2092.93 2.6 3.31 785.84 3.5 991.06 3.88 1494.95 4.24 2134.38 2.7 3.37 800.81 3.57 1009.94 3.96 1523.43 4.32 2175.04 2.8 3.43 815.5 3.64 1028.47 4.03 1551.38 4.40 2214.95 2.9 3.49 829.93 3.7 1046.68 4.10 1578.84 4.48 2254.15 3 3.55 844.12 3.76 1064.57 4.17 1605.83 4.56 2292.69 3.1 3.61 858.08 3.82 1082.17 4.24 1632.38 4.63 2330.59 3.2 3.67 871.81 3.89 1099.49 4.31 1658.5 4.71 2367.88 3.3 3.72 885.32 3.95 1116.53 4.37 1684.21 4.78 2404.59 3.4 3.78 898.64 4.01 1133.32 4.44 1709.54 4.85 2440.75 3.5 3.84 911.76 4.06 1149.87 4.50 1734.5 4.92 2476.39 3.6 3.89 924.69 4.12 1166.18 4.57 1759.1 4.99 2511.52 3.61 3.90 925.97 4.13 1167.8 4.57 1761.54 5.00 2515.00 3.7 3.94 937.45 4.18 1182.27 4.63 1783.36 3.75 3.97 943.76 4.21 1190.23 4.66 1795.37 3.8 4.00 950.03 4.23 1198.14 4.69 1807.3 3.85 4.02 956.26 4.26 1205.99 4.72 1819.16 1830.93 3.9 4.05 962.45 4.29 1213.8 4.75 3.95

4.07

968.6

4.32

1221.56

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

4.78

1842.63

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

36

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 550 D (mm) 600 D (mm) 700 D (mm) 800 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 4 4.10 974.71 4.34 1229.26 4.82 1854.25 4.05 4.13 980.78 4.37 1236.92 4.85 1865.81 4.1 4.15 986.82 4.4 1244.53 4.87 1877.29 4.15 4.18 992.82 4.43 1252.1 4.90 1888.7 4.2 4.20 998.78 4.45 1259.62 4.93 1900.05 4.25 4.23 1004.71 4.48 1267.09 4.96 1911.32 4.3 4.25 1010.6 4.50 1274.53 4.99 1922.53 4.31 4.26 1011.77 4.51 1276.01 5.00 1924.77 4.4 4.30 1022.28 4.56 1289.26 4.45 4.32 1028.08 4.58 1296.57 4.5 4.35 1033.84 4.61 1303.83 4.55 4.37 1039.56 4.63 1311.05 4.6 4.40 1045.26 4.66 1318.24 4.65 4.42 1050.92 4.68 1325.38 4.7 4.44 1056.56 4.71 1332.49 4.75 4.47 1062.16 4.73 1339.56 4.8 4.49 1067.74 4.76 1346.59 4.85 4.51 1073.29 4.78 1353.58 4.9 4.54 1078.81 4.81 1360.54 4.95 4.56 1084.3 4.83 1367.47 5 4.58 1089.76 4.86 1374.36 5.1 4.63 1100.6 4.91 1388.03 5.2 4.67 1111.34 4.95 1401.57 5.3 4.72 1121.97 5.00 1414.99 5.4 4.76 1132.51 5.5 4.81 1142.95 5.55 4.83 1148.13 5.6 4.85 1153.29 5.65 4.87 1158.43 5.7 4.89 1163.54 5.75 4.92 1168.64 5.8 4.94 1173.71 5.85 4.96 1178.75 5.95 5.00 1188.79

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

37

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 2.02 4.05 2575.53 4.34 3411.04 4.63 4398.12 4.9 5546.73 2.03 4.06 2581.9 4.35 3419.47 4.64 4409 4.91 5560.44 2.04 4.07 2588.25 4.36 3427.89 4.65 4419.84 4.93 5574.12 2.05 4.08 2594.59 4.37 3436.28 4.66 4430.66 4.94 5587.77 2.06 4.09 2600.91 4.38 3444.65 4.67 4441.46 4.95 5601.38 2.07 4.1 2607.21 4.39 3453 4.68 4452.22 4.96 5614.96 2.08 4.11 2613.5 4.4 3461.33 4.69 4462.96 4.97 5628.5 2.09 4.12 2619.78 4.41 3469.64 4.7 4473.68 4.99 5642.02 2.1 4.13 2626.04 4.43 3477.93 4.72 4484.37 5 5655.5 2.11 4.14 2632.28 4.44 3486.2 4.73 4495.03 2.12 4.14 2638.51 4.45 3494.45 4.74 4505.67 2.13 4.15 2644.73 4.46 3502.68 4.75 4516.29 2.14 4.16 2650.93 4.47 3510.9 4.76 4526.88 2.15 4.17 2657.12 4.48 3519.09 4.77 4537.44 2.16 4.18 2663.29 4.49 3527.27 4.78 4547.98 2.17 4.19 2669.45 4.5 3535.42 4.79 4558.5 2.18 4.2 2675.59 4.51 3543.56 4.8 4568.99 2.19 4.21 2681.72 4.52 3551.68 4.82 4579.45 2.2 4.22 2687.84 4.53 3559.78 4.83 4589.9 2.21 4.23 2693.94 4.54 3567.86 4.84 4600.32 2.22 4.24 2700.02 4.55 3575.92 4.85 4610.71 2.23 4.25 2706.1 4.56 3583.96 4.86 4621.09 2.24 4.26 2712.16 4.57 3591.99 4.87 4631.44 2.25 4.27 2718.21 4.58 3600 4.88 4641.76 2.26 4.28 2724.24 4.59 3607.99 4.89 4652.07 2.27 4.29 2730.26 4.6 3615.96 4.9 4662.35 2.28 4.3 2736.27 4.61 3623.92 4.91 4672.61 2.29 4.31 2742.26 4.62 3631.86 4.92 4682.84 2.3 4.32 2748.24 4.63 3639.78 4.94 4693.06 2.31 4.33 2754.21 4.64 3647.68 4.95 4703.25 2.32 4.34 2760.17 4.65 3655.57 4.96 4713.42 2.33 4.35 2766.11 4.66 3663.44 4.97 4723.56 2.34 4.35 2772.04 4.67 3671.29 4.98 4733.69 2.35 4.36 2777.95 4.68 3679.13 4.99 4743.79 2.36 4.37 2783.86 4.69 3686.95 5.00 4753.87 2.37 4.38 2789.75 4.7 3694.75 2.38 4.39 2795.63 4.71 3702.54 2.39 4.4 2801.5 4.72 3710.31 2.4 4.41 2807.35 4.73 3718.06 2.41 4.42 2813.19 4.74 3725.8 2.42 4.43 2819.03 4.75 3733.52 2.43 4.44 2824.84 4.76 3741.23

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38

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 2.44 4.45 2830.65 4.77 3748.92 2.45 4.46 2836.44 4.78 3756.59 2.46 4.46 2842.23 4.79 3764.25 2.47 4.47 2848 4.80 3771.9 2.48 4.48 2853.76 4.81 3779.52 2.49 4.49 2859.51 4.82 3787.14 2.5 4.5 2865.24 4.83 3794.73 2.55 4.55 2893.75 4.88 3832.49 2.6 4.59 2921.98 4.92 3869.88 2.65 4.63 2949.95 4.97 3906.92 2.68 4.66 2966.6 5.00 3928.97 2.7 4.68 2977.65 2.75 4.72 3005.09 2.8 4.76 3032.29 2.9 4.85 3085.96 3 4.93 3138.72 3.09 5 3185.45

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39

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.03 0.56 535.98 0.6 675.96 0.04 0.57 362.43 0.61 480.00 0.65 618.9 0.69 780.53 0.05 0.64 405.21 0.68 536.66 0.73 691.95 0.77 872.66 0.06 0.7 443.88 0.75 587.88 0.8 758 0.84 955.95 0.07 0.75 479.45 0.81 634.98 0.86 818.73 0.91 1032.55 0.08 0.81 512.55 0.86 678.82 0.92 875.26 0.98 1103.84 0.09 0.85 543.64 0.92 720.00 0.98 928.35 1.03 1170.8 0.1 0.9 573.05 0.97 758.95 1.03 978.57 1.09 1234.13 0.11 0.94 601.02 1.01 795.99 1.08 1026.33 1.14 1294.37 0.12 0.99 627.74 1.06 831.38 1.13 1071.97 1.19 1351.92 0.13 1.03 653.38 1.1 865.33 1.17 1115.74 1.24 1407.13 0.14 1.07 678.04 1.14 898.00 1.22 1157.86 1.29 1460.24 0.15 1.1 701.84 1.18 929.52 1.26 1198.5 1.34 1511.5 0.16 1.14 724.86 1.22 960.00 1.3 1237.8 1.38 1561.07 0.17 1.17 747.16 1.26 989.55 1.34 1275.9 1.42 1609.11 0.18 1.21 768.83 1.3 1018.23 1.38 1312.89 1.46 1655.76 0.19 1.24 789.89 1.33 1046.14 1.42 1348.87 1.5 1701.13 0.2 1.27 810.41 1.37 1073.31 1.46 1383.91 1.54 1745.32 0.21 1.3 830.43 1.4 1099.82 1.49 1418.08 1.58 1788.43 0.22 1.34 849.97 1.43 1125.70 1.53 1451.45 1.62 1830.51 0.23 1.37 869.07 1.46 1151.00 1.56 1484.07 1.65 1871.65 0.24 1.39 887.76 1.5 1175.76 1.59 1515.99 1.69 1911.91 0.25 1.42 906.07 1.53 1200.00 1.63 1547.25 1.72 1951.33 0.26 1.45 924.01 1.56 1223.76 1.66 1577.9 1.76 1989.98 0.27 1.48 941.61 1.59 1247.08 1.69 1607.95 1.79 2027.88 0.28 1.51 958.89 1.62 1269.96 1.72 1637.46 1.82 2065.1 0.29 1.53 975.87 1.64 1292.44 1.75 1666.44 1.86 2101.65 0.3 1.56 992.55 1.67 1314.53 1.78 1694.93 1.89 2137.58 0.31 1.58 1008.96 1.7 1336.26 1.81 1722.95 1.92 2172.91 0.32 1.61 1025.1 1.73 1357.65 1.84 1750.52 1.95 2207.68 0.33 1.64 1040.99 1.75 1378.70 1.87 1777.66 1.98 2241.91 0.34 1.66 1056.65 1.78 1399.43 1.9 1804.39 2.01 2275.62 0.35 1.68 1072.08 1.81 1419.86 1.93 1830.74 2.04 2308.85 0.36 1.71 1087.28 1.83 1440.00 1.95 1856.71 2.07 2341.6 0.37 1.73 1102.28 1.86 1459.86 1.98 1882.32 2.1 2373.9 0.38 1.75 1117.08 1.88 1479.46 2.01 1907.58 2.13 2405.76 0.39 1.78 1131.68 1.91 1498.80 2.03 1932.52 2.15 2437.21 0.4 1.8 1146.1 1.93 1517.89 2.06 1957.14 2.18 2468.26 0.41 1.82 1160.33 1.96 1536.75 2.08 1981.45 2.21 2498.92 0.42 1.84 1174.4 1.98 1555.38 2.11 2005.47 2.23 2529.22 0.43 1.87 1188.3 2 1573.79 2.13 2029.21 2.26 2559.15 0.44 1.89 1202.04 2.03 1591.98 2.16 2052.66 2.29 2588.73

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40

ANEXO A

PLANILLA DE RELACIONES HIDRAULIC AS

VALORES DE LA VELOCIDAD Y EL CAUDAL EN TUBERIAS CIRCULARES FLUYENDO LLENAS (TUBERIAS DE PVC) Pdte. D (mm) 900 D (mm) 1000 D (mm) 1100 D (mm) 1200 S% V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) V (m/s) Q (L/s) 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.01

1.91 1.93 1.95 1.97 1.99 2.01 2.99 3.12 3.25 3.37 3.49 3.6 3.71 3.82 3.92 4.03 4.04

1215.62 1229.05 1242.34 1255.49 1268.5 1281.38 1900.59 1985.1 2066.16 2144.15 2219.41 2292.19 2362.74 2431.24 2497.86 2562.75 2569.15

2.05 2.07 2.09 2.12 2.14 2.16 3.2 3.35 3.48 3.61 3.74 3.86 3.98 4.1 4.21 4.32 4.33

1609.97 1627.76 1645.36 1662.77 1680.00 1697.06 2517.14 2629.07 2736.42 2839.72 2939.39 3035.79 3129.22 3219.94 3308.17 3394.11 3402.59

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2.18 2.21 2.23 2.25 2.28 2.3 3.41 3.56 3.71 3.85 3.99 4.12 4.24 4.37 4.49 4.6 4.61

2075.86 2098.8 2121.49 2143.94 2166.16 2188.15 3245.55 3389.86 3528.28 3661.47 3789.98 3914.28 4034.75 4151.72 4265.49 4376.3 4387.22

2.31 2.34 2.36 2.39 2.41 2.44 3.62 3.78 3.93 4.08 4.22 4.36 4.5 4.63 4.75 4.88 4.89

2617.99 2646.92 2675.53 2703.85 2731.87 2759.6 4093.15 4275.15 4449.72 4617.7 4779.77 4936.52 5088.45 5235.97 5379.45 5519.2 5532.98

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41

ANEXO B

PROGRAMAS

PROGRAMA SEWERCAD TUTORIAL DEL SEWERCAD V.5.6 Introducción.SewerCad es un programa para el diseño y análisis de flujo a gravedad y flujo a presión a través de redes de tuberías y estaciones de bombeo. SewerCad permite construir una representación gráfica de una red de tuberías conteniendo información como datos:   

Tuberías Bombas cargas e infiltración.

RED A GRAVEDAD.- Es un sistema simple de flujo que se elimina siguiendo la pendiente natural del terreno, hasta llegar a un emisario final. Es calculada utilizando un modelo numérico creado, que utiliza a la vez métodos de flujo gradualmente variado de paso directo y paso estándar. Los cálculos de flujo son válidos a la vez para situaciones de flujo sobrecargado y variado. También se tiene la flexibilidad de mezclar libremente componentes a gravedad y a presión, construyendo sistemas en paralelo o en serie. Los elementos a Presión pueden ser controlados basándose en sistemas hidráulicos, prendiendo y apagando bombas debido a cambios en los flujos y presiones. SISTEMA COMBINADO A GRAVEDAD Y PRESIÓN.- Es un sistema que se utiliza cuando por razones topográficas, el emisario final está a un elevación mayor que la cámara más baja, por lo que se debe trabajar con un pozo o tanque de almacenamiento (prácticamente una pequeña planta de tratamiento), y de allí, mediante un sistema de bombeo llevar el caudal acumulado hasta el emisor final. LA FINALIDAD DEL TUTORIAL La finalidad es la de enseñar paso por paso el Uso, llenado, e interpretación de los resultados, para poder familiarizarse con las características del Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-1

ANEXO B

PROGRAMAS

SewerCad, en esta oportunidad usaremos la versión 5.6, ya que es hasta ahora es la única versión que tiene licencia, y no así la versión 8.i. PASO PREVIO: Configuración del Punto y Coma. Antes de ingresar al Programa, se debe de configurar el punto y coma, esto no afectara de ninguna forma al programa. Ya que es solo para poder introducir los datos numéricos con mayor facilidad, ya que en el teclado se tiene los números al lado derecho, junto con el punto. Entonces en la computadora vamos a INICIO, luego a PANEL DE CONTROL.

Luego entramos en CONFIGURACIÓN REGIONAL Y DE IDIOMA.

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B-2

ANEXO B

PROGRAMAS

Al hacer CLIC, nos aparece una nueva ventana, donde hacemos CLIC en Configuración adicional, en esta opción cambiaremos en la pestaña de, Números y de Moneda, el SÍMBOLO DECIMAL por PUNTO, y el SÍMBOLO DE SEPARACIÓN DE MILES por COMA.

“Ahora sí se puede ir al Programa…. ¡

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B-3

ANEXO B

PROGRAMAS

2.1.1 Crear Un Nuevo Proyecto La creación de un Archivo y Proyecto Nuevo en SewerCAD, se realiza creando un archivo base de trabajo, y al definirlo este, se crea el Proyecto de diseño. Abrimos el SewerCAD:

Al abrir el SewerCad tendremos esta Imagen donde

trabajaremos,

pero antes de crear un proyecto, se debe de configurar

algunas

cosas.

Entonces antes de abrir el nuevo proyecto, tenemos que cambiar la configuración

de

las

unidades

al

Sistema Internacional. Nos vamos a la quinta pestaña a Tools (herramientas), aquí hacemos clic en Opcions (opciones), y se nos desplegara una nueva ventana donde cambiaremos en

Unit

System

al

Sistema

Internacional.

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B-4

ANEXO B

PROGRAMAS

Luego haga clic en el icono de “Create New Project” (crear nuevo proyecto) del diálogo, si este no aparece elija “New” del menú “File”. Ingrese un nombre para su proyecto y presione Save. 2.1.2 Datos del Proyecto. Luego de crear un nuevo proyecto se desplegará una ventana Project Setup Wizard,

en

la

que

se

ingresará

información referente al proyecto, como ser:    

El Título del Proyecto. Nombre del Ingeniero(s) o Proyectista(s). La fecha. Comentarios. Luego presione “Next”.

A continuación nos aparecerá otra ventana en la que podemos definir algunos parámetros que el programa utilizará en el análisis. Estos parámetros son: Friction Method (Método de Fricción): Esta opción nos permite seleccionar la metodología para determinar la resistencia del flujo y las pérdidas de fricción durante los cálculos. Gravity Friction Method: Método de Fricción a Gravedad. Pressure Friction Method: Método de Friction a Presion. Input Modes (Entrada de Modos): Este programa soporta varios modos de entrada para ajustar los datos de entrada a tu estilo o a las necesidades de un proyecto en particular. Pipe Length(Longitud de Tubería): Es usado para determinar el nivel de precisión de las longitudes de las tuberías. Las longitudes de las tuberías son redondeadas acorde al valor de redondeo. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-5

ANEXO B

PROGRAMAS

Luego presione “Next” Entonces se desplegara una nueva ventana y esta vendría hacer, la siguiente imagen: Esta ventana nos permite definir algunos parámetros para el dibujo del modelo: Según las condiciones del trabajo a realizar, deberá definirse el tipo de fondo de trabajo para el trazado de la red, ya sea Esquemático en el caso de trabajar en un gráfico sin escala ni dimensiones, o ya sea Escalado en el caso de importación de planos a escala en formato “.dxf”, como se ve en la figura.

Drawing Scale (Dibujo a Escala): Esta opción nos permite poner la escala que se quiera usar como escala final del dibujo para la presentación final. La escala del dibujo es determinada por el ingeniero y por el tamaño del papel destinado a ser usado en la presentación final. Se puede escoger entre modo esquemático o modo a escala para definir las escalas horizontales y verticales. En el modo esquemático las longitudes hay que ponerlas manualmente para cada tubería, en cambio, en el modo a escala estas longitudes son determinadas por la longitud de las tuberías dibujadas en el papel de dibujo. Annotation multipliers (Multiplicadores de las anotaciones): Estos multiplicadores permiten cambiar el tamaño de los símbolos, nombres y anotaciones relativas con la escala del dibujo.

Pipe Text (Texto de las tuberías): Seleccionando Align Text with Pipe se alinea el texto con las tuberías.

2.1.3 Elementos Prototipos. Finalmente, podemos definir la creación de elementos prototipos, para condiciones muy particulares de diseño, entonces se desplegará una ventana en la que se podrá establecer valores por defecto para cada elemento (elementos prototipo). Por último presionar el botón Finished.

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B-6

ANEXO B

PROGRAMAS

 Gravity Pipe: Tubería a Gravedad.  Pressure Pipe: Tubería a Presión.  Manhole: Camara o Pozo de Visita.  Junction Chamber: Cámara

de

Unión a Gravedad.  Wet Well: Pozo Sunidero.  Pump: Bomba  Pressure

Junction:

Camara

de

Union a Presion.  Outlet: Salida.

Las herramientas de dibujo que nos presenta SewerCAD son las siguientes:

Select (Seleccionar): Es usado para seleccionar elementos dentro del papel de dibujo. Una vez que los elementos son seleccionados pueden ser editados y movidos. Pipe (Tubería): Las tuberías conectan otros elementos para formar la red de alcantarilla. Las tuberías son elementos de transporte que llevan flujo a través de la red, un caudal eventual desde un punto hasta la salida. La herramienta de tuberías crea tuberías a gravedad (representado por líneas paralelas) o tuberías a presión (representado por una sola línea) dependiendo de la ubicación de la tubería dentro la red de alcantarillado.

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B-7

ANEXO B

PROGRAMAS

Manhole (Cámara): Las cámaras son ubicadas donde entren cargas en la porción a gravedad de la red de alcantarillado. Junction Chamber (Cámara de confluencia): Las cámaras de confluencia son ubicadas para unir flujos de un sistema a gravedad. No entran cargas a la alcantarilla en estos puntos. Wet Well (Pozo sumidero): Los pozos sumideros representan condiciones de borde entre las porciones a gravedad y a presión de la red. Sirven como una colección para el sistema a gravedad y como nivel fijo para el sistema a presión. También pueden entrar cargas en esta ubicación de la red de alcantarillado. Pump (Bomba): Las bombas son usadas para adherir energía al sistema para superar la gravedad y pérdidas de carga. Pressure Junction (Nudo a presión): Los nudos a presión son conexiones entre dos o más tuberías a presión de diversas características. Pueden entrar cargas en la porción a presión de la red a través de los nudos a presión. Outlet (Salida): Las salidas representan los últimos puntos terminales de la red de alcantarillado sanitario. 2.1.4 Dibujo: El programa nos permite reconocer cuando se trata de tuberías de flujo por gravedad, marcándolas con doble trazo, y las cámaras con dos circunferencias concéntricas. Cuando se trabaja sobre un fondo importado, este aparece de manera directa en la pantalla gráfica del programa, para utilizarlo como referencia en el trazado, y solo es una imagen de fondo, se activa haciendo doble clic, y desactivamos también de la misma forma.

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B-8

ANEXO B

PROGRAMAS

Una vez creada y guardada la hoja del proyecto, debe realizarse el trazado de la red, ya sea en modo esquemático o a escala, este trazado definirá automáticamente las cámaras y las tuberías a ser diseñadas. 2.1.5 Etiquetado. No se necesitará asignar nombres ni numeración a los diferentes elementos de la red, ya que SewerCAD se encarga automáticamente de eso. El programa maneja sus propios PREFIJOS para los diferentes elementos de la red, estos prefijos se pueden personalizar desde Element Labeling del menú Tools.

Por tanto en el iniciar el Trazado ya tendremos las cámaras, tuberías, y salida, ya editadas ya que previamente hicimos el etiquetado de las mismas. Una forma fácil de dibujar es utilizando la herramienta Pipe (tubería). Una vez seleccionada esta herramienta, lleve el cursor al papel de dibujo y presione para colocar un Manhole (cámara) que será nombrada automáticamente como MH-1, “Pero como ya etiquetamos nos saldrá Camara 1, Tubería 1, etc.”. Luego desplace el cursor hacia la derecha y ubique la segunda cámara (MH-2), y continúe así hasta dibujar la cámara número 16 (MH-16). Ahora haga clic derecho y verá que se despliega una ventana en la que podrá escoger otro elemento, en nuestro caso será un Wet Well (pozo sumidero), ubique este elemento, a continuación presione nuevamente clic derecho y escoja Pump (bomba), ubíquela y haga lo mismo para ubicar el Outlet (salida). Luego presione Escape (Esc).

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B-9

ANEXO B

PROGRAMAS

Para dibujar las ramas de la red seleccione nuevamente la herramienta Pipe (tubería) y empiece a dibujar los otros elementos. Tome en cuenta el orden (numeración) para que le sea más fácil el ingreso de los datos.

2.1.6 Cargado de Datos. 2.1.6.1 Cámaras. Hay dos formas rápidas y fáciles de ingresar datos; a través de:  Dialogs (Diálogos)  Y Flex Tables (Reportes Tabulares o Flex Tablas). A Través de Diálogos: Para abrir estas ventanas de diálogos se debe hacer doble clic en los elementos o sino clic derecho y luego seleccionar Edit. A continuación se desplegará una ventana, en la que se podrá ingresar los datos del elemento, abriremos la ventana de diálogo de la cámara Camara1.

Se puede ver que en esta ventana existen ocho pestañas que nos permiten configurar todas las opciones de este elemento. Pero solo trabajaremos con 2 pestañas, y son: Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-10

ANEXO B

PROGRAMAS

 Pestaña General (Solo introduciremos Cota Terreno y Cota Solera).  Pestaña Loading (Solo introduciremos la Unidad de Carga y el Área de Aporte). GENERAL (general): Nos permite ingresar información general del elemento como:  Label (nombre): en el que se puede modificar el nombre si se quisiera. 

“X y Y”, que nos permiten ubicar al elemento.



Ground Elevation (Elevación del Terreno O Cota Terreno): nos permite ingresar la elevación del terreno correspondiente a este elemento.



Structure (Estructura): Acá se ingresan los datos de la estructura, datos como Structure Diameter (Diámetro de la Estructura).



Sump Elevation (Elevación del Sumidero o Cota Solera): que es la elevación de la parte inferior de la cámara, por donde pasarán las aguas.



Rim Elevation (Elevación de la Corona): es la elevación de la parte superior de la cámara, donde vendría la tapa.



Bolted Cover (Tapa Empernada): nos pregunta si la tapa será empernada.



Set Rim Equal to Ground Elevation (empatar la elevación del terreno con la corona): nos pregunta si queremos asignarle la misma elevación al terreno y a la corona.

2.1.6.2 Creacion de la Unidad De Carga “UNIT LOAD” Para el diseño de toda red de alcantarillado, debe definirse el método de cálculo de caudal de deshecho del sistema y que factores influyen en él, para esto debe crearse un usuario tipo de zona, que represente las características de consumo que se están considerando para el diseño, tanto en términos de población (densidad), o de áreas de influencia de aporte de cada cámara. En el menú de herramientas del programa, seleccionamos las Librerías de Ingeniería, a la opción Unit Sanitari, que nos dan acceso a las características de población y áreas.

Posteriormente hacemos clic en “Edit”, y se desplegara una nueva ventana donde Buscaremos “Home Average” que es una “Casa Tipo”, luego “Clic” en “Insert”, nuevamente desplegara una nueva ventana donde escogemos “Area Base” y Clic en “OK”. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-11

ANEXO B

PROGRAMAS

Luego en “Label”, colocamos el nombre con el que lo identificaremos, también poner la unidad en “ha” (Hectáreas), y lo mas importante colocar el valor de la unidad de carga en [L/seg],y hacemos Clic en “Close”. La formula para sacar la Unidad de Carga es:

=

∗

∗

(3.3)

Estos datos son los mismos que Obtuvimos al inicio, Esta Unidad de carga se hará solo una ves para todo el proyecto.

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B-12

ANEXO B

PROGRAMAS

2.1.7 Tuberías. Al Igual que para las Cámaras, aquí cargaremos los datos en 2 Pestañas, en la de “General” e “Infiltración”

2.1.8

Salida.

Otra consideración importante es en el Outlet (salida), las condiciones de salida.

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B-13

ANEXO B

PROGRAMAS

Los últimos atributos que deben definirse en el sistema gráfico de la pantalla para poder hacer un diseño, es la ubicación topográfica del emisario final y el tipo de salida del flujo acumulado. Estos son puntos sumamente importantes, pues tienen influencia directa con los resultados que se obtengan y con la coherencia de los mismos. 2.1.9

Métodos de Análisis.

Definir el tipo de método que se desea utilizar para el cálculo de los coeficientes de punta que se utilizarán para el cálculo de caudales totales, y a la vez definir el porcentaje de caudal de retorno a considerar para el diseño final.

En la cual se selecciona el método de cálculo y el coeficiente de retorno para utilizar n el sistema. 2.1.10 Restricciones de Diseño. Hecho esto, quedan por definirse las restricciones que se van a utilizar para realizar el diseño de las tuberías del sistema. El acceso a estas restricciones se encuentra también en la opción de Análisis del menú del programa en el esquema de Default Design Constraint (Restricciones de diseño por defecto).

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B-14

ANEXO B

PROGRAMAS

La primera ventana de trabajo de las restricciones permite definir restricciones de control de Velocidad, Recubrimiento y Pendiente, así como también la característica de flujo ya sea tubo lleno o parcial y en que porcentaje. 2.1.11 Análisis del Sistema Para analizar el sistema debemos ingresar a la ventana de cálculo, para ingresar a esta opción debemos entrar al menú Analysis (análisis) y escoger Computer (calcular) o una manera más rápida es a través del icono

ubicado en la barra de herramientas.

Como queremos realizar un análisis debemos verificar que en Calculation Type (tipo de cálculo) este seleccionada la opción Analysis (análisis) y también que este seleccionado Backwater Análisis (análisis de remanso). Luego apretar el botón GO.

Después de que el cálculo termine se desplegará un informe de los resultados, estos aparecerán dentro la pestaña Results (resultados) de la misma ventana. Podemos ver que hay una luz aparece al lado de la pestaña Results (resultados), esta luz es un indicador que nos dice si hay fallas o advertencias en el análisis. Si esta luz es VERDE quiere decir que no hay ninguna advertencia o falla, si la luz es AMARILLA quiere decir que hay advertencias y una luz roja quiere decir que hay problemas.

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B-15

ANEXO B

PROGRAMAS

Diseño.- Ahora debemos hacer correr el diseño automático, para esto ingresamos nuevamente a la ventana de cálculo y en esta definimos Calculation Type (tipo de cálculo) a Design (diseño) y luego apretamos el botón GO. Aparecerá una ventana en la que nos preguntará si deseamos crear una nueva alternativa. Las alternativas son grupos de datos, si aceptamos crear una nueva alternativa el programa mantendrá tanto los datos iniciales como los resultantes del diseño, en cambio, si no aceptamos el programa sobrescribirá los datos y solamente tendremos acceso a los datos resultantes del diseño. Por ahora aceptaremos la creación de una nueva alternativa. Una vez terminado el diseño, si la luz es verde quiere decir que el programa logró encontrar una configuración que cumpla con todos los parámetros de diseño asignados, como se dijo anteriormente a veces el programa no logra encontrar una configuración que cumpla con todos los parámetros de diseño, entonces aparecerá una advertencia. 2.1.12 Resultados. Para la presentación de resultados SewerCAD presenta varias opciones. A continuación veremos algunas de ellas. Reportes.- Los reportes nos permiten imprimir informes detallados de cada elemento, mostrándonos todas las características del elemento. Para ingresar a estos reportes debemos ingresar a la ventana de diálogo de cada elemento y dentro de esta ventana apretar en el botón Report (reporte) y de este seleccionar Detailed Report (reporte detallado). Aparecerá una ventana como esta, que es la que corresponde a la cámara 1.

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B-16

ANEXO B

PROGRAMAS

2.1.13 Anotaciones. Esta opción permite adherir anotaciones a nuestro gráfico. Para adherir anotaciones apretamos el botón

o seleccionamos Element Annotation (anotación en los elementos) del menú

Tools (herramientas). Nos aparecerá una ventana en la que nos pedirá definir a que elementos vamos a adherir anotaciones y luego debemos definir que anotaciones queremos que aparezcan. Estás anotaciones pueden ser movidas y acomodadas en el dibujo.

2.1.14 Perfiles. Esta opción permite crear perfiles de nuestra red. Para crear el perfil apretamos o sino seleccionamos Profiling (perfil) del menú Tools (herramientas). Nos aparecerá una ventana en la que nos pedirá definir desde que nudo hasta que nudo irá nuestro perfil. La siguiente ventana nos permite configurar las escalas.

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B-17

ANEXO B

PROGRAMAS

2.1.15 Plano y Perfil Final. El plano mostrado en la ventana separada puede ser impreso o copiado y pegado a otro lugar (a un procesador de palabras, por ejemplo). También los planos pueden ser exportados a Auto CAD, seleccionando del menú File la opción Export to DXF. Figura Nº A.1 Plano final del Programa SewerCad

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B-18

ANEXO B

PROGRAMAS

PROGRAMA GLOBAL MAPPER v.12.02 TUTORIAL GLOBAL MAPPER 2.2

INTRODUCCION:

El presente Tutorial del Programa de Global Mapper v12.02, está dirigida para la materia de Ingeniería Sanitaria II, para los respectivos proyectos académicos que se realizaran en la materia, con la determinación de un sistema de información geográfica para diseños de Alcantarillado Sanitario Convencional, Condominial y Pluvial, y otros, etc.

El proposito del programa es de, determinar curvas de nivel adecuados y factibles, para la zona de proyecto correspondiente a los diferentes proyectos propuestos en la materia para su respectivo diseño optimo, con un grado de confiabilidad aceptable en las curvas determinadas por el programa Global Mapper. Se debe tomar en cuenta que, para diseños reales de Alcantarillado Sanitario y Pluvial a ser ejecutados mediante un levantamiento topografico real. La precision con el Global Mapper es aproximada a la topografia, ya que el “Global Mapper” trabaja de manera interna atravez del internet, como tambien trabaja de manera compatible con otros formatos de programas como el “AutoCad” (en sus diferentes versiones) y “Google Earth Pro” con sus respectivas extenciones.

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B-19

ANEXO B

PROGRAMAS

Ademas se debe considerar que existen varios programas para determinar curvas de nivel y el Global Mapper es uno de los programas mas confiables y veloces para generar distintos contornos de curvas de nivel, con una modelacion tridimencional del terreno incorporado, como tambien es necesario tener conocimientos basicos de geomatica para entender el uso y la configuracion del programa.

En el presente tutorial se hara referencia a

un ejemplo concreto de la poblacion de

colomi, realizada de manera secuencial en 10 pasos para entender de manera adecuada, clara y secuencial.

1° PASO: Referencia de Google Earth: Es necesario trabajar con el programa de Google Earth, para una refencia especifica de la zona con el plano de las curvas de nivel. Debemos mensionar que el global mapper tiene su propio localizador con su referencia puntual, pero se usara el Google Earth para realizar una referencia poligonal y de esa manera poligonizar una referencia especifica que coincida el plano de curvas de nivel con el plano digital de autocad. Dibujamos un poligono en Google Earth de manera referencial de la figura (color verde).

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B-20

ANEXO B

PROGRAMAS

2° PASO: Guardar el archivo Google Earth: es necesario guardar el archivo de Google Earth en formato (.kmz) para que pueda reconocer el programa Global Mapper.

3° PASO: Configuracion de la zona geografica en Global Mapper: Entramos a la opcion de “Display Settings/Proyection” de la interface inicial del programa:

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B-21

ANEXO B

PROGRAMAS

Posteriormente se dirige a la pestaña de proyection:

En esta opcion modificamos 3 aspectos importantes: a) La proyeccion: se eligira la opcion UTM (universal transversal the mercator), por que es el tipo de coordenadas con el cual el Google Earth trabaja para ese tipo de proyecion. b) La zona geografica: las zonas mensionadas en la materia de geomatica, para Bolivia son de -19,-20 y parte de la -21, como nuestra zona esta en la zona occidental del pais, se eligira la zona -19 Southern Hemisphere. c) El datum: Es el parametro de la forma de la tierra para localizaciones, donde eligiremos WGS84, por que es datum con el que trabaja el Google Earth.

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B-22

ANEXO B

PROGRAMAS

4° PASO:

Apertura del archivo de Google Earth a Global Mapper: Vamos abrir el archivo guardado de Google Earth, con la opcion de Open Your Own Data Files.

Aparecerera el archivo abierto en la pantalla con la referencia poligonal que se definio en el Google Earth:

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B-23

ANEXO B

PROGRAMAS

5° PASO: Descarga de elevaciones: Presionamos la opcion del mundito en la esquina superior izquierda de la pantalla (Download Online Data).

Aparecera la siguiente pantalla que indica el tipo de dato a descargar de internet atravez del Global Mapper, elegiremos la opcion de: elevaciones para la proyeccion, zona geografica y el datum configurados anteriormente para nuestra zona especifica.

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B-24

ANEXO B

PROGRAMAS

Se descargara la siguiente pantalla que indica las elevaciones de las curvas de nivel de forma esquematica.

6° PASO: Generar las curvas de nivel: para este paso elegiremos la opcion de generar contornos, de esa manera generar las curvas de nivel de nuestra zona especifica.

En la pantalla siguiente aparecera la configuracion para el intervalo del contorno, es recomendable definirla cada metro para su respectivo diseño.

Debemos mensionar que si definimos curvas de nivel para contornos pequeños como 20cm entonces el archivo sera mas preciso para su diseño pero mas laborioso y pesado en la elaboracion del proyecto, en cambio si elegimos contornos grandes como 4 m entonces el archivo sera mas ligero y por defecto el proyecto elaborado sera poco preciso.

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B-25

ANEXO B

PROGRAMAS

Posteriormente se tendra la ventana configurada de las curvas de nivel con su respectiva referencia que son requeridas para la localizacion y el diseño de la zona especifica.

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B-26

ANEXO B

PROGRAMAS

7° PASO: Exportar archivo a Autocad: en file elegimos la opcion export vector format, luego elegimos el formato .DWG para abrir el archivo creado en Autocad.

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B-27

ANEXO B

PROGRAMAS

En la siguiente pantalla muestra el tamaño de letra a elegir para las curvas de nivel y la version del Autocad para ser reconocido, es recomendable elegir el tamaño de letra 0,5 para no sobreponer las letras de las cotas en las curvas y la version 2007 es la mas confiable y conpatible con varias versiones de Autocad.

En la pestaña de export bounds, elegimos la opcion de draw a box, donde selecionaremos en una caja las curvas de nivel necesarias para el diseño requerido.

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B-28

ANEXO B

PROGRAMAS

En la siguiente pantalla guardamos en una direccion del disco duro al archivo de las curvas de nivel en formato de Autocad.

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B-29

ANEXO B

PROGRAMAS

8° PASO: Modelacion tridimensional de Global Mapper : despues de haber guardado el archivo en formato de Autocad, podemos modelar el terreno de manera tridimensional con la opcion de 3D que esta ubicada en la parte superior de la pantalla anterior de la interface del programa.

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B-30

ANEXO B

PROGRAMAS

9° PASO: Abrir archivo a autocad: inicialmente al abrir el archivo en autocad no se vera las curvas, para eso se seleccionara todo el archivo y realiza zoom al objeto, esta opcion es la misma que se realizara en Sewecad al exportar los perfiles.

10° PASO: Superposicion: se trata de superponer las curvas de nivel al plano especifico, haciendo concidir a escala si fuera necesario la referencia del plano con en plano de las curvas de nivel, y de esa manera se tendra las curvas de nivel para elaborar los diferentes proyectos academicos de manera referencial que son requeridos para la materia.

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B-31

ANEXO B

PROGRAMAS

PROGRAMA STORMCAD TUTORIAL DEL STORMCAD El programa StormCAD es un programa para el diseño para Alcantarillado Pluvial. Paso 1. Crear un Nuevo Proyecto: StormCAD es una poderosa herramienta cuando se va a desarrollar modelos de alcantarillado pluvial dibujados a escala o modelos esquemáticos, ya que el programa se encarga de la unión de los nudos de conexión. Genera también automáticamente la numeración y los nombres de la tubería, nudos, salidas. El nombre, que asigna el programa, puede ser cambiado en cualquier momento. Cuando se crea una red a escala, las longitudes de las tuberías son automáticamente calculadas a partir de la posición inicial y final de los nudos en el dibujo. Paso Previo:  Título del proyecto  Nombre del proyectista  Comentarios. Estos datos sólo aparecerán en la impresión de los reportes.

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B-32

ANEXO B

PROGRAMAS

2° Paso:  Elegir la fórmula con la que el programa utilizará (Manning, Kutter, etc)  Tipo de coordenadas a utilizar (X – Y, Este – Norte)  Redondeo de la longitud de la tubería. En este paso es conveniente no cambiar las opciones por defecto.

3º Paso:  En la opción Drawing Scale, se elige el modo esquemático.  Mantener los valores por defecto de los multiplicadores para el tamaño del texto  como de los símbolos.  En caso de que se quiera exportar un archivo gráfico con extensión DXF, como  fondo de pantalla, ingresar el nombre el archivo en el espacio Background Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-33

ANEXO B

PROGRAMAS

 Filename, de lo contrario buscar el archivo con la opción Browse. En este caso el dibujo vamos realizar a escala:

4º Paso: Haciendo clic en uno de los botones de elemento prototipo, se pueden establecer Valores por defecto para cualquier elemento. Como los datos serán ingresados posteriormente salir del asistente presionando fin. En principio se debe determinar el sistema de unidades, seleccione del menú desplegable: Options / Global, Options y seleccione el System International, presione OK. Para importar del Auto CAD al StormCAD se hace clik izquierdo en el botón Browse en la ventana anterior después de buscar el archivo se hace clic en el botón Next y luego se finaliza con el botón Finished. Para establecer el sistema de unidades seleccione del menú desplegable Tools / Options y elija la pestaña Global, luego elija el sistema de unidades deseado. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-34

ANEXO B

PROGRAMAS

Paso 5: Trazado de la Red: De la barra de herramientas seleccione la herramienta Pipe, ubique el cursor en la posición deseada y haga clic una vez para colocar la cámara de entrada (Inlet) I-1. Mueva el cursor hasta la siguiente posición, haga clic una vez para establecer la segunda cámara I-2. Haciendo click en el botón derecho se despliega cuadro en el cual seleccione la salida outlet, mueva el cursor y ubique la salida. En el menú que se abre al hacer clic el botón derecho, seleccione Done. Vuelva a seleccionar la herramienta Pipe y coloque la tercera cámara de entrada I-3, como se indicó anteriormente, haciendo clic en el botón derecho seleccione Junction, ubique el cursor en medio de la tubería P-2 y haga clic una vez. Responda sí, en cuadro que aparece, para dividir la tubería y colocar una unión J-1 en esa posición. La numeración de las tuberías en este momento no coincide con la figura 5.5, pero se podrá cambiar las etiquetas al momento de ingresar los datos. Muestra un cuadro de diálogo para una cámara Entrada (inlet).

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B-35

ANEXO B

PROGRAMAS

Muestra un cuadro de diálogo para una tubería.

Datos de la cámara de Entrada:

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B-36

ANEXO B

PROGRAMAS

Datos de la cámara de salida:

Datos de las tuberías:

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B-37

ANEXO B

PROGRAMAS

Reporte de las tuberías:

Datos de la Intensidad de la lluvia:

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B-38

ANEXO B

PROGRAMAS

Elección de las Ecuaciones:

Graficas de las curvas de Intensidad Duración Frecuencia:

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B-39

ANEXO B

PROGRAMAS

Elección del Periodo de retorno:

Restricciones de Velocidades Coberturas, etc.

Analizando el sistema:

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B-40

ANEXO B

PROGRAMAS

La luz verde significa que los datos introducidos al programa son correctos:

Reporte de los nodos:

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B-41

ANEXO B

PROGRAMAS

Reporte de las Tuberías:

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS. Reporte de Tuberías:

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B-42

ANEXO B

PROGRAMAS

Reporte de Nodos:

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B-43

ANEXO B

PROGRAMAS

PLANOS Y PERFILES. Para crear una vista del plano del sistema, seleccione Report / Plan View / Full View. Esta opción crea un plano del sistema completo sin importar lo que muestre la pantalla, mientras que si se elige la opción Current View, se creará un plano igual al que esté mostrando en ese momento la ventana. El plano mostrado en la ventana separada puede ser impreso o copiado y pegado a otro lugar ( a un procesador de palabras, por ejemplo). También los planos pueden ser exportados a AutoCAD, seleccionando del menú File la opción Export to DXF. Para crear vistas de perfiles, seleccione del menú desplegable View / Profile o haga clic en el botón Profile en el menú de herramientas. En la ventana que aparece se debe seleccionar el nudo desde el cual se graficarán los perfiles. Para anotaciones haga clic en el botón Annotation en el menú de herramientas, en la ventana aparece todos los componentes y se debe tiquear lo que se desea.

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B-44

ANEXO B

PROGRAMAS

PROGRAMA EPA SWMM Introducción al Programa EPA SWMM. Introducción. El Storm Water Management Model (modelo de gestión de aguas pluviales) de la EPA (SWMM) es un modelo dinámico de simulación de precipitaciones, que se puede utilizar para un único acontecimiento o para realizar una simulación continua en periodo extendido. El programa permite simular tanto la cantidad como la calidad del agua evacuada, especialmente en alcantarillados urbanos.

SWMM representa el comportamiento de un sistema de drenaje mediante una serie de flujos de agua y materia entre los principales módulos que componen un análisis medioambiental. Estos módulos y sus correspondientes objetos de SWMM son los siguientes: El módulo de escorrentía de SWMM funciona con una serie de subcuencas en las cuales cae el agua de lluvia y se genera la escorrentía. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-45

ANEXO B

PROGRAMAS

El módulo de transporte de SWMM analiza el recorrido de estas aguas a través de un sistema compuesto por tuberías, canales, dispositivos de almacenamiento y tratamiento, bombas y elementos reguladores. El módulo de calidad permite seguir la evolución de la cantidad y la calidad del agua de escorrentía de cada subcuenca, así como el caudal, el nivel de agua en los pozos o la concentración de un compuesto en cada tubería y canal durante una simulación compuesta por múltiples intervalos de tiempo. SWMM se desarrolló por primera vez en 1971, habiendo experimentando desde entonces diversas mejoras. La edición actual, que corresponde a la 5º versión del programa, es un código reescrito completamente a partir de ediciones anteriores. Funcionando bajo Windows, EPA SWMM 5 proporciona un entorno integrado que permite introducir datos de entrada para el área de drenaje, simular el comportamiento hidráulico, estimar la calidad del agua y ver todos estos resultados en una gran variedad de formatos. Entre estos, se pueden incluir mapas de contorno o isolineas para el área de drenaje, gráficos y tablas de evolución a lo largo del tiempo, diagramas de perfil y análisis estadísticos de frecuencia. La última revisión de SWMM ha sido realizada por la Nacional Risk Management Research Laboratory de Estados Unidos, perteneciente a la agencia para la protección del medio ambiente, contándose con la colaboración de la consultoría CDM, Inc. Aplicaciones Típicas de EPA SWMM Desde se aparición, SWMM se ha utilizado en miles de redes de evacuación de aguas tanto residuales como pluviales. Entre las aplicaciones típicas se pueden mencionar:  Diseño y dimensionamiento de componentes de la red de drenaje para prevenir inundaciones  Dimensionamiento de estructuras de retención y accesorios correspondientes para el control de inundaciones y protección de la calidad de las aguas  Delimitación de zonas de inundación en barrancos y cauces naturales  Diseño de estrategias de control de la red para minimizar el número de descargas de sistemas unitarios Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

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B-46

ANEXO B

PROGRAMAS

 Evaluación del impacto de aportes e infiltraciones en las descargas de sistemas de evacuación de aguas residuales  Generar cargas de fuentes contaminantes no puntuales para estudios de acumulación de residuos  Evaluar la eficacia de las BMPs para reducir las cargas contaminantes durante una tormenta Limitaciones de EPA SWMM  No aplicable a nivel de grandes cuencas no urbanas  Sin rutinas de modelación de transporte de sedimentos y erosión  No simula la propagación de contaminantes en el medio receptor ni en el flujo subsuperficial  No es una herramienta totalmente integrada respecto a las aguas urbanas  Es una herramienta de análisis, no una herramienta automática de diseño  Sin conexión integrada con Sistemas de Información Geográfica (GIS) Pasos Básicos en el Desarrollo de un Proyecto con EPA SWMM  Dibujar los “objetos” del sistema de drenaje

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B-47

ANEXO B

PROGRAMAS

 Editar sus “propiedades”

 Ajustar las opciones de análisis de la simulación

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B-48

ANEXO B

PROGRAMAS

 Realizar la simulación

 Visualizar los resultados de la simulación: reporte, tablas , gráficos, perfiles longitudinales de la lámina de agua, análisis estadístico

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B-49

  ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

15

Punta Acum. Acum. Propia Trib. Acum. Propio Trib. Cam. Sup. Cam. Inf. Propia A De

Fila

Calle

Población

14 11 8 4 3 2 1

Ubicac. del colector

5

Tramo

6

7

Longitud ( m )

9

10

Área ( ha)

12

13

Coef.

16

Medio

17

Q máx

18

Qi

19

Qe

PLANILL LA DE CÁLCULO CON NVENCION NAL POR EL E METODO O DE AREA AS

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

 

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

1

  25

26

27

# ind. Q ind. ∑Q dc Acum.

24 q

28

29

30 final

Cota terreno (m) Q ip

23 inicial

Qc

# I.P.

22

Caudal (l/s)

21

Dot. Comercial = 600 - 3,000

32

33

35

[m/s^2]

final

%

Pend.

36

[L/Industria/dia]

38 (Pulgadas) (mm)

Diametro

37

[[L/Instituciones Publicas/dia]]

[L/comercio/dia]

Cota Solera

34

inicial final Media inicial

Prof.de excav. (m)

31

Gravedad g =

Dot. Industrial = 16,000 - 18,000

, - 15,000 , Dot. Instituciones Publicas = 5,000

# com.

20

[Cm]

Cama de arena =

Para cualquier q tipo p de material de tuberia [Kg/m^3]

Coef. de Rugosidad g Manningg Peso esp.del agua =

[ L/s/Km]

Coeficiente de Infiltracion =

ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

  PLAN NILLA DE CÁLCULO O CONVENC CIONAL

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

2

  ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

O bserv. Relleno Arena Excav Excav. d (mm) Rh (m) V (m/s) Q (l/s) q / Q v / V

REGIMEN HIDRAULICO

d/D

rh/Rh v (m/s)

47 46 45 44 43 42 41 40 39

(N/m^2) 2) zanja (m) r h (m) (m/s) (N/m

Volumenes (m^3) Ancho F tract. Vc

48

49

50

51

52

53

54

55

PLAN NILLA DE CÁLCULO O CONVENC CIONAL

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

 

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

3

  ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

Qi Qmáx

14

Propio Acum Acum. Trib Trib. Propia Cam Inf. Cam. Inf Cam Sup Cam. Sup.

Tramo

A calle

De

Ubicac. del colector

Fila

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

 

Punta Acum Acum.

Coef. Longitud ( m )

7 5 4 3 2

K2 = Co ef. De M aximo Caudal Ho rario

1

K1 = Co ef. De M aximo Caudal Diario

6

Hab.

Población

12 11 10 9

Caudal malos empotramientos = 5 A 10 %

Poblacion

8

Coeficiente de Infiltracion = COEFICIENTE DE PUNTA M=

Coeficiente de retorno = 60 a 80 %

Dotación =

13

M edio

[%]

[ L/s/m]

[%]

[L/hab/dia]

15

PL LANILLA DE D CALCU ULO CONDO OMINIAL POR P EL ME ETODO DE E LONGITU UDES

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

4

 

17

# com. com

16

Qe

19

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

Qc

20

# I.P. I P Qip

Caudal (l/s)

18

Cama de arena =

Peso esp.del agua =

Coef de Rugosidad Manning Coef.

Densidad Poblacional =

# ind ind.

21

[Cm]

[Kg/m^3]

[hab/ha]

23

Dot. Comercial = 600 - 3,000

24

25

27

inicial

final

Cota terreno (m)

26

29

30

32 final

Cota solera

31

[m/s^2]

[L/Industria/dia]

%

Pend.

33

35 (Pulgadas) (mm)

Diametro

34

[L/Instituciones Publicas/dia]

[L/comercio/dia]

inicial final Media inicial

Prof.de excav. (m)

28

Gravedad g =

Dot. Industrial = 16,000 - 18,000

Dot Instituciones Publicas = 5,000 - 15,000 Dot.

Qind ∑ Qdc Acum. Qind. Acum q

22

[hab/m]

ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

  PLA ANILLA DE E CALCULO O CONDOM MINIAL

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

5

  ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

Relleno Arena d (mm)

REGIMEN HIDRAULICO

V (m/s) Q (l/s) q / Q v / V d/D rh/Rh v (m/s) Rh (m)

45 44 43 42 41 40 39 37 38 36

Excav Excav. zanja (m) r h (m) (m/s) (N/m (N/m^2) 2)

Volumenes (m^3) Ancho F tract. Vc

46

47

48

49 50

51

52

53

54

55

Obs.

PLA ANILLA DE E CALCULO O CONDOM MINIAL

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

 

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

6

 

Fila

1

3

4

Calle

De

A

Ubicac. del Colec.

2 Tramo

6

7 Longitud (m)

8

((m))

[Años]

[Kg/m3]

9

P ttuberia Para b i de d PVC

10 Área (Ha)

11

12 Velocidad

13

Parametros A,B,C para la ecuacion de Intensidad -----> 14

15

16

[ /h ] [mm/hr]

TIEMPO (min)

C=

B=

A=

I Intensidad id d de d Lluvia Ll i I= I

Cam.Sup. Cam.Inf. Propia Tribut. Acum. Propia Tribut. Acum. Asumida Entrada Flujo Concen.

5

Cama de arena =

Frecuencia lluvia =

Peso Esp. Agua t=

C f Manning Coef. M i n =

mm/hr

I

17

Escorr.

Coef.

18

(l/s)

q dis.

19

Diametro

21

22

(%) (Pulgadas) (mm)

Pend.

20

Coeficiente de Escorrentia =

ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

  P PLANILLA A DE CÁLCU ULO PLUV VIAL

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

7

  ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

Sup Sup. Super Super.

Infer Infer.

Sup Sup.

Inf Inf.

Medio

Inf Inf.

Cota solera Cota terreno (m) Profund. de Excav.(m)

48 47 46 45 44 42 43 41 40 39 38 37 36 35 32 33 34 31 30 29 28 27 26 25 24 23

R E G I M E N H I D R A U L I C O Ten. Trac. Ancho Volumenes m3 Observaciones Zanja Rh (m) Q (l/s) V (m/s) q / Q v / V d/D rh/Rh v (m/s) d (mm) r h (m) t(kg/m2) (m) Excav Excav. Arena Relleno

P PLANILLA A DE CÁLCU ULO PLUV VIAL

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

 

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

8

 

Datos:

Años

[mm/hr]

Frecuencia de la Lluvia F =

Intensidad de Lluvia I=

  Univerrsidad Mayor d de San Simón  Faculttad Ciencias y T Tecnología – Ing geniería Civil –– Sanitaria II

FILA

[1]

[2]

Nombre

>

Parametros A,B,C para la ecuacion de Intensidad -----

De la calle

[3]

C=

B=

A=

A la calle

[4]

[6]

Cota terreno inferior (m)

Cota terreno superior (m)

[7]

[8]

(m)

(m)

Ancho Longitud

DATOS DE LA CALLE

[5]

SL ( % )

Pend. Longit.

[9]

Sumidero de Rejas

[ 11 ]

Y

[ 12 ]

0.90

0.72

1.50

[ 13 ]

T

[ 14 ]

Sx

Normalizado en Calzada ( CA )

[ 15 ]

Y

Sumidero de Rejas

[ 16 ]

0.66

0.61

0.96

[ 17 ]

T

Qi ( L/s )

Capac. del Sumidero

SUMIDERO

[ 18 ]

Sx

Normalizado en Cuneta ( CU )

Q CAPAC. HIDRAULICA DE LA CALLE Q Area de Unitario i i de Aporte U Ancho de Altura de Profund Influen. Capacidad Sumidero del Area Inundacion Inundacion Media de Rejas ( Ha ) ( L/s ) ( L/s / m) T ( m ) Y ( cm ) Q ( L/s ) Yp ( cm )

[ 10 ]

Intensidad de Lluvia I= REVISAR(mm/h) Calculado con la Ecuación que corresponde a la Ciudad Elegida

min.

%

Tiempo de Entrada Te =

Coef de Escorrentía C =

Relación = Z = 1 / Sx =

Coeficiente de Rugosidad n =

Pendiente Transversal Sx =

Caudal Remanen.

[ 20 ]

Qi / Q (%) Qr ( L/s )

Relación de Intercept.

[ 19 ]

ANEXO   C                                                                                                                                                                                                    P L A N I L L A S   D E   C Á L C U L O    

  PL LANILLA DE D CALCUL LO SUMIDE EROS

Luizaga a Peña Roberto o Carlos  Ordoñez M Miranda Karla Lucrecia 

9

ANEXO D

EXCAVACION SIN ZANJAS

I EXCAVACION SIN ZANJAS I.1.1

El sistema de rehabilitación sin zanja.

Es un conjunto de técnicas europeas que surgió en la década de los 80, y que se ha convertido en la actualidad en uno de los procesos más usados en países como Inglaterra, Alemania, Japón y Estados Unidos, con más de 50.000 km ejecutados. En Colombia desde el 2009 se comenzó a utilizar esta nueva técnica con buenos resultados. FIGURA Nº D. 1: Excavación Sin Zanjas

El sistema no requiere abrir zanja en las obras para sustituir la tubería deteriorada, Recuperando su integridad estructural.

“Su finalidad es construir, reemplazar o reparar todo tipo de tuberías de pequeño diámetro como alcantarillados, acueductos, redes eléctricas, de comunicaciones y de gas natural”. Aunque tiene como finalidad no recurrir a zanjas, normalmente es necesaria la excavación de un foso de entrada y un foso de salida para los equipos a utilizar. El sistema de rehabilitación sin zanja utiliza el conducto existente como una camisa receptora para la nueva tubería, provocando una menor alteración ambiental que el método tradicional de excavación y reemplazo. “Primero se hace una inspección de la tubería y se diagnostica su estado utilizando cámaras de circuito cerrado de televisión. Luego se hace una limpieza especializada para remover incrustaciones”. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

D-1

ANEXO D

EXCAVACION SIN ZANJAS

Posteriormente, “utilizando un poliéster recubierto en polietileno con una resina epóxica se crea una manga que por medio de presión de aire es empujada a lo largo de la tubería existente”. Una vez recubierta, la tubería se endurece y pasa de una propiedad líquida a sólida, convirtiéndose en un tubo nuevo dentro de otro ya existente. “Esto se hace por medio de temperatura, se empuja con aire a presión frío, pero para el proceso de curado se utiliza vapor de agua a 82 grados centígrados y dependiendo de la longitud del tramo intervenido, el proceso puede durar entre 3 y 4 horas”. I.2 I.2.1

Otras aplicaciones sin zanja. Sistema dinámico.

Otra alternativa para la renovación de tuberías sin zanja es reemplazar el conducto de punta a punta o, alternativamente, actualizar el diámetro de la tubería vieja para aumentar su capacidad de flujo. “Mediante este sistema, en viejas tuberías de agua, saneamiento y gas, se coloca dentro una nueva tubería con un pequeño equipo que empuja el suelo lateralmente hacia afuera. El diámetro del tubo original es reemplazado o expandido por el uso de un expansor y el nuevo tubo es colocado dentro del nuevo agujero”. El principal punto a favor de éste sistema es la posibilidad de aumentar el diámetro original del agujero teniendo una decisiva ventaja sobre otras técnicas de inserción de tubería que pueden reducir o solo mantener el diámetro sustituido. Algunas aplicaciones del servicio son:  Sustitución de tuberías de agua, gas y desagües  Reemplazar tubos hechos de material fracturable como cerámica, hormigón, plástico, y aceros de pared fina.  Cruces de carretera

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

D-2

ANEXO D

EXCAVACION SIN ZANJAS

FIGURA Nº D. 2: Sistema Dinámico

I.2.2

Sistema de fractura.

El sistema de fractura de tubería por tiro con barras (en inglés: static pipe bursting) se utiliza para la sustitución de colectores de agua potable y gas en suelos sensibles, donde otras canalizaciones subterráneas o edificios se encuentran cerca. “Las barras articuladas de tiro son empujadas desde el pozo de tiro a través de la vieja tubería hacia el pozo de inserción de la nueva tubería. Una vez llegan las barras a este pozo, se acopla una cuchilla de corte, un cono expansor y la nueva tubería, normalmente de polietileno”. Para conseguir su instalación, la tubería existente debe ser cortada o fragmentada por el equipo de rotura y expansión, el cual simultáneamente va incrustando la tubería vieja en el terreno circundante y arrastrando la nueva conducción de polietileno. “El equipo de trabajo consiste en un cabezal rompedor en forma de cuchilla que, fruto de la tracción originada por una estación hidráulica de 40 toneladas de capacidad máxima de tiro situada en el pozo de llegada, es capaz de seccionar la tubería existente e instalar la nueva”. Algunas de sus características son:  Recomendado en zonas sensibles al no generar vibraciones en el terreno  Rango de diámetros de 80 a 250 m  Capaz de sustituir tuberías de acero y fundición dúctil  Elevada fuerza de empuje y tiro. Puede atravesar zonas parcialmente colapsadas Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

D-3

ANEXO D

EXCAVACION SIN ZANJAS

 Manejo sencillo, solo dos operarios son necesarios  Entre 150 y 200 m de rendimiento diario  Todo el sistema puede ser transportado en un camión pequeño FIGURA Nº D. 3: Sistema de Fractura

Tubería de acero

Tubería de Concreto

FIGURA Nº D. 4: Esquema del Sistema de Fractura

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

D-4

ANEXO D

I.2.3

EXCAVACION SIN ZANJAS

El sistema de perforación guiada.

La perforación guiada se emplea para la instalación de nuevos colectores sin necesidad de zanja. La primera fase se realiza con un taladro piloto guiado y después se amplía la perforación hasta permitir el paso del conducto a instalar. “Por medio de aire comprimido se abre camino por el subsuelo hasta alcanzar el objetivo. La tubería puede ser instalada al mismo tiempo”. Este sistema únicamente se puede utilizar en terrenos compactables y en longitudes y diámetros reducidos (desde 25mm hasta 160 mm). Algunas aplicaciones de este método son: cometidas domiciliarias de agua, gas y electricidad, y tuberías para riego. FIGURA Nº D. 5: Sistema de perforación Guiada

I.2.4

Sistema de hincar tubos de acero.

Este sistema de perforación no dirigida está basado en la introducción de una camisa de acero con cabeza abierta, por medio de golpeo. Los requerimientos para esta perforación incluyen la ejecución de un pozo de ataque en el punto de arranque, con la alineación adecuadas de acuerdo al servicio a instalar. El pozo de ataque puede tener una longitud variable, siendo la ideal 9 m (6 m de camisa de tubo de acero y 3 m de espacio para la operación del martillo de golpeo). A través de ésta técnica se hincan tuberías de hasta 4.000mm de diámetro y hasta 80m en casi toda clase de terrenos.

Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

D-5

ANEXO D

EXCAVACION SIN ZANJAS

“Cuando se ha alcanzado el objetivo, la tierra del interior puede ser extraída por medios neumáticos, hidráulicos o mecánicos, según los diámetros para terminar con la introducción de la tubería final”, afirma el especialista Rodríguez. Algunas aplicaciones del servicio: cruces de carreteras e instalación de tuberías de agua, alcantarillado, gas y cableado. FIGURA Nº D. 6: Sistema de Hincar Tubos de Acero

I.2.5

Algunas deficiencias.

El sistema de tecnología sin zanja puede presentar algunos inconvenientes como limitación para intervenir tubería con diámetros grandes, rehabilitar trayectos extensos y una pequeña disminución de la capacidad hidráulica en el colector debido al recubrimiento de la resina. De igual manera, el sistema ante suelos muy duros o cuando las tuberías presentan colapsos en su trayecto, requieren realizar una excavación en el punto afectado para solucionar el problema, hecho que puede demorar el proceso o elevar los costos. FIGURA Nº D. 7: Herramienta Especializada para la Limpieza de la Tubería

Herramienta especializada para realizar la limpieza de la tubería previa A su rehabilitación. Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología – Ingeniería Civil – Sanitaria II

Luizaga Peña Roberto Carlos Ordoñez Miranda Karla Lucrecia

D-6

1+75

Tub3 102.40 m 450 mm @ S = 0.20 % 2+00

PVC

Perfil Nª 1

101.41 m 600 mm PVC @ S = 0.20 % 2+00 2+25

Tub4

Camara12 CT=: 2,600.30 m CS=: 2,599.05 m

Camara4 CT=: 2,601.50 m CS=: 2,598.62 m

Camara9 CT=: 2,600.50 m CS=: 2,599.25 m

L=: 102.40 m S=: 0.20 % D=: 450 mm V=: 1.19 m/s

Tub3

Tub9 L=: 102.04 m S=: 0.20 % D=: 250 mm V=: 0.74 m/s

Sta (m)

1+75

Camara13 CT=: 2,600.50 m CS=: 2,599.25 m

Tub13 L=: 101.41 m S=: 0.20 % D=: 250 mm V=: 0.74 m/s

Tub4 L=: 101.41 m S=: 0.20 % D=: 600 mm V=: 1.30 m/s

Camara14 CT=: 2,600.80 m CS=: 2,599.04 m

Camara5 CT=: 2,600.30 m CS=: 2,598.41 m

2,602.00 2,601.00 2,600.00 2,599.00

Elev (m)

3+50

Camara16 CT=: 2,600.00 m CS=: 2,598.70 m

Tub15 L=: 100.00 m S=: 0.40 % D=: 200 mm V=: 0.95 m/s

Camara15 CT=: 2,600.30 m CS=: 2,599.10 m

Tub5

2,598.00 3+25

101.41 m 600 mm PVC @ S = 0.20 % 3+00 3+25

Tub4

50.00 m 600 mm PVC 2+75 3+00 @ S = 0.20 %

2+75

Tu b5 L= S :5 D =: 0.0 V =: 0.2 0 = : 1 600 0 %m .4 m 4 m/ m s

Tub5 50.00 m 600 mm PVC @ S = 0.20 % 3+75 4+00

Elev (m)

Salida1 CT=: 2,600.20 m CS=: 2,598.31 m

2,602.00 2,601.00 2,600.00 2,599.00 2,598.00 4+25

0+00

0+00

0+00

0+00

0+25

Tub10

%

PVC

0+75

PVC

0+75

0+75

PVC

0+75

PVC

200 mm @ S = 1.25 0+50

0+50

@ S = 0.20 %

250 mm

Tub13

0+50

@ S = 0.20 %

250 mm

Tub9

118.30 m

102.04 m

0+25

101.41 m

0+25

Tub15

0+50

100.00 m 200 mm @ S = 0.40 %

0+25

1+00

1+00

1+00

1+00

1+25

Tub3

PVC

PVC

Sta (m)

2+00

2+00

Perfil Nª 2

1+75

1+75

PVC

1+75

1+75

375 mm PVC @ S = 0.20 %

Tub8

1+50

102.40 m 450 mm @ S = 0.20 %

110.01 m

1+50

Tub14

Perfil Nª 4

1+25

100

Sta (m)

.00 m 300 mm @ S = 0.63 % 1+50 1+25

110.00 m 300 mm @ S = 0.26 % 1+50

Tub16

Perfil Nª 5

1+25

Sta (m)

50.00 m 2+00

2+00

2+25

Tub4

Tub3

101.41 m 600 mm PVC @ S = 0.20 % 2+50 2+75

Sta (m)

PVC 2+50

50.00 m 600 mm PVC 2+25 2+50 @ S = 0.20 %

Tub5

3+00

3+00

Elev (m)

Elev (m)

NUMERO DE NUDO

COTA SOLERA

COTA TERRENO

50.00 m

3+25

3+25

22

220.00 m

218.05 m

Tub5

600 mm

3+50 @ S = 0.20 %

2,602.00

2,601.00

2,600.00

2,599.00

PVC 2,598.00 3+75

Tub4

101.41 m 600 mm PVC @ S = 0.20 % 3+50 3+75

Elev (m)

4+00

0.50 %

Tub5

50.00 m 600 mm PVC 4+25 4+50 @ S = 0.20 %

150 mm

2,602.00

2,601.00

2,600.00

2,599.00

2,598.00 4+75

DIAMETRO TUBERIA (mm)

PENDIENTE (%)

REFERENCIAS

UMSS

Elev (m)

219.20 m

21

217.60 m

INDICA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA INGENIERIA CIVIL

MANZANOS

CAMARA DE INSPECCION

CAMARA DE ARANQUE

DIRECCION DE FLUJO

MATERIAL PVC

90.00 m

LONGITUD TUBERIA (m.)

2,598.00 2+75

2,599.00

2,600.00

2,601.00

2,598.00 2+75

2,599.00

2,600.00

2,601.00

102.40 m 450 mm PVC @ S = 0.20 % 2+50 2+75

Perfil Nª 3

2+25

Tub5

600 mm 2+25 @ S = 0.20 %

LOCALIZACIÓN RED DE ALCANTARILLADO L

L/2

MATERIAL COMPACTADO AL REDEDOR DEL TUBO PVC (material seleccionado FINO)

NIVEL TERRENO

PERFIL TIPO DE EXCAVACIÓN ZANJA EN RED DE COLECTORES TUBERIA DE PVC SDR 41 ø VARIABLE ACAVADO DE RELLENO CON LOMO DE 2.5

RELLENO COMPACTADO CON MATERIAL DE LA EXCAVACION AL 90 % DEL PROCTOR MODIFICADO

TUBERIA DE PVC

Salida1 Sta: 3+72 m Inv In: 2,598.31 m Rim: 2,600.20 m Sump: 2,598.31 m

DIN A 1

2+50

2+50

b=f(Ø)

SDR-41 (Ø Variable)

Salida1 Sta: 4+66 m Inv In: 2,598.31 m Rim: 2,600.20 m Sump: 2,598.31 m

Camara8 CT=: 2,600.70 m CS=: 2,599.04 m

Tub11 L=: 158.45 m S=: 0.79 % D=: 200 mm V=: 1.22 m/s

1+50

PVC

1+50

Perfil del Colector Principal

Tub2 300 mm @ S = 0.64 %

1+25

CAMA DE APOYO PARA LA TUBERIA 10 cm de material fino - arena fina

Camara5 Sta: 4+16 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv Out: 2,598.41 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,598.41 m

Camara5 Sta: 3+22 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv Out: 2,598.41 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,598.41 m

Camara4 Sta: 3+14 m Inv In: 2,599.04 m Inv In: 2,598.62 m Inv Out: 2,598.62 m Rim: 2,601.50 m Sump: 2,598.62 m

Camara3 Sta: 1+18 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv Out: 2,598.82 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,598.82 m Camara8 Sta: 1+02 m Inv In: 2,599.04 m Inv In: 2,599.04 m Inv Out: 2,599.04 m Rim: 2,600.70 m Sump: 2,599.04 m

Camara7 CT=: 2,601.00 m CS=: 2,599.85 m

Tub7 L=: 57.97 m S=: 1.39 % D=: 150 mm V=: 0.93 m/s

Camara3 CT=: 2,600.50 m CS=: 2,598.82 m

Tub2 L=: 57.97 m S=: 0.64 % D=: 300 mm V=: 1.20 m/s

Tub3

Tub8 L=: 110.01 m S=: 0.20 % D=: 375 mm V=: 0.92 m/s 102.40 m 450 mm PVC @ S = 0.20 % 1+00 1+25

Camara10 CT=: 2,601.50 m CS=: 2,600.30 m

0+75

57.97 m

1+00

L=: 100.00 m S=: 0.63 % D=: 300 mm V=: 1.10 m/s

Camara1 CT=: 2,601.00 m CS=: 2,599.80 m

Tub2 300 mm

0+50

PVC

0+75

Salida1 Sta: 2+51 m Inv In: 2,598.31 m Rim: 2,600.20 m Sump: 2,598.31 m

Salida1 Sta: 2+60 m Inv In: 2,598.31 m Rim: 2,600.20 m Sump: 2,598.31 m

L=: 110.00 m S=: 0.26 % D=: 300 mm V=: 0.71 m/s

Camara4 Sta: 2+21 m Inv In: 2,599.04 m Inv In: 2,598.62 m Inv Out: 2,598.62 m Rim: 2,601.50 m Sump: 2,598.62 m

Camara5 Sta: 2+10 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv Out: 2,598.41 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,598.41 m

Tub14

Camara10 Sta: 0+00 m Inv Out: 2,600.30 m Rim: 2,601.50 m Sump: 2,600.30 m Camara9 Sta: 0+00 m Inv Out: 2,599.25 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,599.25 m Camara13 Sta: 0+00 m Inv Out: 2,599.25 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,599.25 m Camara15 Sta: 0+00 m Inv Out: 2,599.10 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,599.10 m

Camara2 CT=: 2,600.50 m CS=: 2,599.20 m

57.97 m @ S = 0.64 % 0+25

Tub1 200 mm

0+50

@ S = 0.60 %

0+25

100.00 m

PVC

Camara11 CT=: 2,601.50 m CS=: 2,600.30 m

Camara6 CT=: 2,601.50 m CS=: 2,600.30 m

0+00

0+00

2+25 Sta (m)

Salida1 Sta: 4+12 m Inv In: 2,598.31 m Rim: 2,600.20 m Sump: 2,598.31 m

Tub1 L=: 100.00 m S=: 0.60 % D=: 200 mm V=: 1.00 m/s Tub6 L=: 100.00 m S=: 1.10 % D=: 200 mm V=: 1.00 m/s

Camara3 Sta: 2+12 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv Out: 2,598.82 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,598.82 m

Camara5 Sta: 2+01 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv Out: 2,598.41 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,598.41 m

H=Variable

Salida1 Sta: 3+12 m Inv In: 2,598.31 m Rim: 2,600.20 m Sump: 2,598.31 m

Camara16 Sta: 1+00 m Inv In: 2,598.70 m Inv Out: 2,598.70 m Rim: 2,600.00 m Sump: 2,598.70 m

2Ø

Camara5 Sta: 2+62 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv Out: 2,598.41 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,598.41 m

Camara14 Sta: 1+01 m Inv In: 2,599.04 m Inv Out: 2,599.04 m Rim: 2,600.80 m Sump: 2,599.04 m

10

Camara3 Sta: 0+58 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv Out: 2,598.82 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,598.82 m

Tub16

Camara5 Sta: 3+62 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv In: 2,598.41 m Inv Out: 2,598.41 m Rim: 2,600.30 m Sump: 2,598.41 m

Tub12 L=: 0.50 m S=: 0.20 % D=: 250 mm V=: 1.01 m/s Camara4 Sta: 2+60 m Inv In: 2,599.04 m Inv In: 2,598.62 m Inv Out: 2,598.62 m Rim: 2,601.50 m Sump: 2,598.62 m

Camara4 Sta: 1+60 m Inv In: 2,599.04 m Inv In: 2,598.62 m Inv Out: 2,598.62 m Rim: 2,601.50 m Sump: 2,598.62 m

Camara3 Sta: 1+58 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv In: 2,598.82 m Inv Out: 2,598.82 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,598.82 m

L= Tub1 : S= 118. 0 D : 1 30 V==: 20 .25 % m :1 0m .07 m m/s Camara2 Sta: 1+00 m Inv In: 2,599.20 m Inv In: 2,599.20 m Inv Out: 2,599.20 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,599.20 m

Camara2 Sta: 0+00 m Inv In: 2,599.20 m Inv In: 2,599.20 m Inv Out: 2,599.20 m Rim: 2,600.50 m Sump: 2,599.20 m Camara1 Sta: 0+00 m Inv Out: 2,599.80 m Rim: 2,601.00 m Sump: 2,599.80 m