obras complementarias en sistemas de alcantarillado

ERIS INGENIERIA SANITARIA II

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA –ERISINGENIERIA SANITARIA 2 INGENIERO GUILLERMO MELINI

OBRAS

COMPLEMENTARIA DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO JAVIER ALEJANDRO LÓPEZ GUERRERO 201114826

17 DE FEBRERO DE 20151

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CONTENIDO INTRODUCCIÓN..........................................................................................................2 OBJETIVOS.................................................................................................................3 OBJETIVO GENERAL.................................................................................................3 OBRAS COMPLEMENTARIAS DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO............................3 Pozo de luz o pozos de lámpara...................................................................................4 Tanques de lavado.....................................................................................................4 Derivadores de caudal o aliviadores de descarga...........................................................5 Aliviadero de salto:..................................................................................................5 Aliviadero lateral:....................................................................................................6 Aliviadero lateral doble.............................................................................................6 Disipadores de energía...............................................................................................7 Bloques de concreto o bafles:...................................................................................7 Dientes o dados:.....................................................................................................7 Escalones:.............................................................................................................8 Tuberías de ventilación...............................................................................................8 Sifones invertidos.......................................................................................................9 CONCLUSIONES..........................................................................................................9 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................................11

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INTRODUCCIÓN Un sistema de alcantarillado tiene como finalidad el transporte de las aguas residuales de un lugar a otro, obtenidas ya sea de edificaciones pequeñas tales como casas, o bien edificaciones grandes, tales como industrias para ser llevadas al lugar que se verterán o bien se tratarán. Todo sistema está expuesto a fallas, y es necesario realizar mantenimiento para que el sistema funcione adecuadamente. Principalmente en estos sistemas, ya que al no realizarse un adecuado mantenimiento, pueden desprender desagradables olores, pueden existir fugas, etc. Esto se puede conseguir verificando el correcto funcionamiento del sistema, a cada cierto tiempo, para el mantenimiento, la verificación del funcionamiento o inspección son los objetivos y finalidades de las obras complementarias de un sistema de alcantarillado A continuación se presentan las obras complementarias, utilizadas principalmente para el mantenimiento presente en los sistemas de alcantarillado. Se muestran esquemas de las obras más importantes para su identificación, su funcionamiento, en donde es necesario o prudente colocarlo.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL 

Identificar y definir las obras complementarias en un sistema de alcantarillado. Describir su funcionamiento y la importancia que tiene cada una de éstas en un sistema de alcantarillado.

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OBRAS COMPLEMENTARIAS DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO Pozo de luz o pozos de lámpara Un pozo de lámpara o un pozo de luz es consiste en un orificio construido en una alcantarilla, en la parte superior de la tubería de la misma, ligeramente mayor que lo indispensable para poder introducir una lámpara en dicha alcantarilla y así inspeccionar la alcantarilla, observándola desde los registros adyacentes, siendo estos los pozos de visita. Los pozos de luz se usan algunas veces en sustitución de los pozos de ventilación. Los pozos de luz se deben construir con tubería de 0.20 a 0.30 m de diámetro. En general, estos pozos no son de uso muy común en los sistemas de saneamiento, a causa de su poca utilidad real.

Tanques de lavado Es una estructura consistente en un depósito conectado a la red de agua potable, con el propósito de limpiar las obstrucciones de la tubería del alcantarillado, mediante una descarga del agua que contiene el depósito, el cual trabaja automáticamente, usualmente se colocan en los extremos de las derivaciones de red. Por lo general, las obstrucciones son producidas debido a las substancias grasosas y jabonosas que arrastran las aguas negras, junto con los sólidos, los cuales forman capas en las paredes del alcantarillado, lo cual disminuye, gradualmente, su sección útil. Su construcción es muy semejante a los pozos de visita pero disponen de un sifón en el fondo. Mediante una toma de la red de agua potable, el depósito recibe el caudal de agua necesario para su llenado, el cual es regulado de manera que el tanque se llene por lo menos una vez al día. Cuando está lleno, actúa el sifón y produce una brusca descarga de agua en la alcantarilla. El volumen usual es de 900 a 1200 litros de agua cada 12 o 24 horas, dependiendo de las necesidades.

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Figura 1. Tanque de lavado con descarga automática (Cabrera. R)

Derivadores de caudal o aliviadores de descarga Cuando se diseñan sistemas mixtos de alcantarillado, es necesario y conveniente efectuar descargas periódicas, con el objeto de aliviar a los colectores de los enormes gastos que resultan de las precipitaciones pluviales. Los puntos más convenientes son aquellos donde los flujos adquieren proporciones considerables; donde los cursos de desagües naturales están cerca del sitio de alivio y su topografía permita la descarga de agua sin un costo excesivo; y donde la relación de la dilución resulte adecuada. El alivio en si consiste en permitir que el exceso de agua por encima del gasto que corresponde a una determinada dilución del líquido cloacal con las aguas de cloacal con las aguas de lluvia sea descargado a cursos naturales, evitando el encarecimiento del sistema con secciones costosas. Cualquier gasto hasta el correspondiente a la dilución fijada, continúa en el sistema en el denominado canal negro. El resto desborda y es conducido a lo largo de un canal denominado de alivio o derivado. El punto base del diseño consiste, pues, en fijar la relación de dilución, o sea las veces que es necesario obtener el gasto negro neto de aguas negras, mezclando con las aguas de lluvia. A partir de este instante el aliviadero comienza a funcionar. La relación de dilución variara, con el aforo mínimo del curso receptor, el grado actual de contaminación y el oxígeno disuelto, y de acuerdo a las características del líquido servido, tales como solidos 6

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suspendidos y demanda bioquímica de oxigeno (D.B.O.). El factor económico privará, en parte, en esta relación. Los aliviaderos son también utilizados cuando las aguas de un sistema mixto son tratadas, dirigiéndose en este caso el canal negro a la planta. Entre la gran variedad de aliviaderos utilizados para estos fines, los siguientes han sido más utilizados universalmente.

Aliviadero de salto: En este tipo, el gasto diluido de las aguas negras cae por una abertura por el canal negro, mientras el gasto de alivio salta hacia el colector de alivio.

Figura 2. Aliviadero de Salto (Cabrera. R)

Aliviadero lateral: En este tipo de aliviadero, el exceso de flujo es descargado a través de una ventana abierta en la pared del tubo o una parte de las paredes laterales de un colector. La parte inferior de esta ventana tiene que estar situada a una altura tal que no permita desbordamiento hasta que tanto la relación de dilución alcance el límite fijado y debe subir hasta por lo menos la altura máxima de aguas en el colector. El desbordamiento se produce en el canal de alivio, mientras el flujo negro continúa en el sistema.

Figura 3. Aliviadero lateral (Cabrera. R)

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Aliviadero lateral doble Este presenta la ventaja de requerir menores longitudes de ventanas que los anteriores. Las ventanas pueden ser colocadas paralelas al alineamiento del canal principal. En conductos circulares se puede cortar el tubo a la altura que corresponde el gasto de aguas negras diluido y permitir que se desborde a lado y lado de la sección del tubo, que continua a través de la caja de recepción de las aguas de alivio .

Figura 4. Aliviadero lateral doble (Cabrera. R)

Disipadores de energía Cuando el agua corre por el vertedero y los canales o túneles de descarga contiene gran cantidad de energía y mucho poder destructivo debido a las altas presiones y velocidades. Éstas pueden causar erosión en lecho del río, en el pie de la presa, o en las estructuras mismas de conducción, poniendo en peligro la estabilidad de las estructuras hidráulicas. Por lo tanto se deben colocar disipadores de energía. Para la selección del tipo de disipador se debe tener las siguientes consideraciones: 1. Energía de la corriente. 2. Economía y mantenimiento ya que éste eleva mucho el costo. 3. Condiciones del cauce aguas abajo (roca, suelo erodable, etc). 4. Ubicación de las vías de acceso, casa de máquinas, y demás estructuras hidráulicas ya que su seguridad no puede quedar comprometida. 5. Proyectos y poblaciones aguas abajo. 8

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Existen varios tipos cuales se tienen:

de

disipadores de energía, entre los

Bloques de concreto o bafles: Se instalan en el piso del tanque amortiguador para estabilizar el salto suministrando una fuerza en el sentido de aguas arriba. También se instalan a lo largo del canal de descarga, intercalados, para hacer que el flujo tenga un recorrido más largo y curveado, disminuyendo su velocidad.

Dientes o dados: Se colocan a la entrada del tanque amortiguador para dispersar el flujo. También se colocan en los vertederos y canales de descarga para disminuir la energía por medio de impacto. Cuando se colocan en la contraescarpa distribuyen el impacto en un área mayor. Por medio del uso de modelos reducidos se ha llegado a la conclusión que son muy eficaces para caudales pequeños pero para grandes, el agua se subdivide con violencia y es lanzada en arco de gran altura y al caer provoca socavaciones en el terreno. Debe tenerse en cuenta las cargas adicionales sobre la estructura que transmiten los dados amortiguadores al vertedero, para que por mal diseño de estos no se comprometa la estabilidad de la presa .

Escalones: Se colocan con mayor frecuencia en el canal de descarga y disipan la energía por medio de impacto e incorporación de aire al agua.

Tuberías de ventilación Es conveniente la ventilación de las alcantarillas para evitar la acumulación de gases peligrosos, explosivos o corrosivos; para impedir la concentración de olores desagradables que podrían escapar y causar molestias; para impedir la acumulación de ácido sulfhídrico, que corroe el concreto y los metales en las alcantarillas, para evitar presiones producidas por la acción del viento en los desagües, debido a una sobrecarga de la alcantarilla. Las alcantarillas conectadas con chimeneas de ventilación, pozos de visita con tapaderas perforadas y desagües no obstruidos, cuentan de ordinario con ventilación suficiente en los sistemas independientes o combinados. Los colectores de aguas de lluvia pueden ventilarse por medio de tragantes o sumideros sin cierre hidráulico, desagües libres de obstrucciones y tapaderas de registro perforadas. No es conveniente ventilar una alcantarilla de sistema combinado a través de los sumideros de la calle ya que por ellos escaparían olores desagradables a la superficie de la calle. Si el colector de aguas negras está sumergido y hay pocas conexiones domesticas de ventilación, suele ser necesario establecer algún sistema especial de ventilación. Puede 9

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bastar una chimenea de ventilación cuya sección transversal sea por lo menos la mitad que la de la sección del colector y con suficiente altura para elevarse por encima de los tejados inmediatos. Tiene como principal objetivo evitar la acumulación de gases peligrosos o explosivos; asimismo, impedir la concentración de olores desagradables, ácido sulfhídrico, sustancias corrosivas y presiones producidas por la acción del viento en los desagües.

Sifones invertidos Son estructuras diseñadas para que quedan por debajo de la línea piezométrica para salvar obstáculos como ríos, líneas de conducción subterránea de teléfonos, luz, etc., zanjones y otras obras y depresiones topográficas. El requisito indispensable de un sifón es el de mantener la velocidad mayor posible a través del tubo o tubos que lo constituyen, como mínimo se recomienda una velocidad de 0.90 m/s. Asimismo, es de mucha importancia determinar las pérdidas de carga en su entrada y salida, las velocidades del agua en la tubería y las pérdidas por fricción en el sifón. Para los sifones invertidos se acostumbra emplear tubería de hormigón o hierro fundido, prefiriéndose de este último material Los sifones invertidos poseen en su extremo de entrada una caja o pozo de visita que tiene canales con vertedores para regular el flujo por cada tubo. En lo que a la tubería corresponde, se puede decir que suele ser de hormigón o de hierro fundido, prefiriéndose estos últimos. El esquema que se presenta a continuación presenta la forma de disponer los sifones invertidos.

Figura 5. Sifón Invertido (Cabrera. R)

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CONCLUSIONES



Las obras complementarias en un sistema de alcantarillado tienen como principal función el mantenimiento y la inspección del mismo, estas obras son adicionales a las obras básicas, les da un valor adicional y agregado a las obras básicas. El mantenimiento puede realizarse por medio de un tanque de lavado, que tiene como objetivo el realizar una descarga automática en un intervalo de tiempo para que los sedimentos formados en la tubería por el paso de las aguas negras, puedan deshacerse y fluir, realizando un lavado o limpieza del mismo, cumpliendo así con la función de dar mantenimiento al sistema. Para la inspección se cuenta con los pozos de luz, si existen obstrucciones en el caudal, si existiera alguna fuga, en el pozo de luz se pueden verificar. Los sifones invertidos sirven principalmente para evitar obstáculos, siempre y cuando mantenga una velocidad requerida, la tubería de ventilación sirve para que no se acumulen gases que pueden ser dañinos o que causen un olor desagradable debido a la concentración de los mismos en la tubería, la tubería de ventilación puede sustituirse si existe un número considerable de obras principales en el sistema, que además de cumplir con su función, cumplen con la función de ventilación. Por otra parte los aliviadores de descarga realizan descargas periódicas, con el objetivo de aliviar a los colectores de los enormes caudales que se producen, siempre y cuando sea un sistema combinado, siempre se colocan en los lugares más críticos. Y por último se encuentran los disipadores de energía, los cuales tienen como objetivo disminuir la energía producida por un elevado caudal, evitando que la tubería sufra daños por dicha energía.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento [Alcantarillado Pluvial], Comisión Nacional del Agua [2007] México.

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Diseño del sistema de alcantarillado sanitario, aguas lluvias y planta de tratamiento de aguas residuales para el área urbana del municipio de San Matías, departamento de la Libertad, [Erick Elías Cabrera Paíz], Tesis, Facultad de Ingeniería, Universidad de El Salvador

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Cabrera Riepele, Ricardo. Apuntes de Ingeniería Sanitaria 2. 1989. 134 pp

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Nij Reyes, Cesar Alfredo. Diseño de la red de alcantarillado sanitario de la Colonia El Maestro de la Cuidad de Chiquimula. Tesis Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 2002.

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