Proyecto Ingenieria Sanitaria II

 

INDI E

CAPITULO 1. GENERALIDADES ................ ................................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................... ..1 1.  INTRODUCCION ................ ................................. ................................. ................................ ................................ ................................. ................................. ........................ ........1 2.   ANTECEDENTES

.............................. .............. ................................. ................................. ................................. ................................. ................................ ........................ ........1

3.  PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................. ................................. ................................ ................................. ................................. ..................... .....2 .............................. ................................. ................................. ................................ ................................ ...................... ......2 3.1.  Descripción de problema .............. ............................... ................................ ................................ ................................. .................................. ................... ..2 3.2.  Formulación del problema ...............

4.  OBJETIVOS

................................ ................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................ ................3

4.1.  Objetivo General ............... ............................... ................................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................... ..3 4.2.  Objetivos Específicos .............. ............................... ................................. ................................ ................................. .................................. ........................... ..........3 5.  JUSTIFICACION .............. .............................. ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ........................... ..........3 6.  DELIMITACION 6.1.  Espacio

............................... ............... ................................. .................................. ................................. ................................ ................................. ........................... ..........3

................................ ................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................ ................3

6.2.  Contenido............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................. ................................. ............................. .............3 6.3.   Alcance

................................ ................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................ ................3

7.  MARCO REFERENCIAL ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ........................... ..........3 8.  DISEÑO METODOLÓGICO .............. .............................. ................................. ................................. ................................. ................................. ........................ ........5 CAPITULO 2. ALCANTARILLADO ................ ................................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................... ..5 ................................. ................................. ................................. ................................. ............................. .............6 9.   ALCANTARILLADO SANITARIO SANITARIO ................ ................. 6 9.1.  COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO .................

9.2.  PARAMETROS DE DISEÑO ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ............................. .............6 9.2.1. 

Período de diseño ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................ ........................ ........6

9.2.2. 

Población del proyecto ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................ ................7

9.2.2.1. 

Instituto Nacional Nacional de Estadística (INE) - Crecimiento Población. ......................8

9.2.   Área de proyecto............... ............................... ................................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................... ..9 9.3.  Dotación futura de agua................ ................................. ................................. ................................ ................................ ................................. .................... ...10 ................................ ................................ ...................... ......11 9.4.  Caudal de aguas residuales domésticas (Qm AR). ................ ............................... ................................ ................................ ................................. .................................. .................11 9.5.  Coeficiente de retorno (C) ............... 9.6.  Coeficiente de punta (M) .............. .............................. ................................. ................................. ................................ ................................ .................... ....11 ................................. ................................. ................................ ................................ ................................. .................... ...12 9.7.  Caudal máximo (Qmax) ................ ................................. ................................ ................................. ............................ ...........12 9.8.  Caudal de conexiones erradas (Qmc) .................

9.9.  Caudal de infiltración lineal (Qi) .............. .............................. ................................. ................................. ................................. ......................... ........13 9.10. 

Caudal de diseño (Qdis) ................ ................................. ................................. ................................. ................................. .............................. ..............13

9.10.1. 

Caudal adoptado (Qadop) ................. ................................. ................................ ................................. ................................. ................... ...14

9.11. 

Pendientes mínimas y máximas para velocidad de auto limpieza ................ ........................... ...........14

9.12. 

.............................. ................................. ................................. ................................ ................................ .................... ....14 Relaciones hidráulicas ..............

9.13. 

................................. ................................. ................................. ................................. .............................. ..............16 Tirante máximo de agua ................

9.14. 

Coeficiente “n” de rugosidad

9.15. 

Profundidad máxima. ................ ................................. ................................. ................................ ................................ ................................. .................... ...16

9.16. 

Ubicación de cámaras de inspección............... ............................... ................................ ................................ ............................ ............16

............................... ............... ................................. ................................. ................................. ......................... ........16

 

10. 

CONCLUSIONES ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................ ................................. .................17

11. 

................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ........................... ...........17 GLOSARIO ................

12. 

BIBLIOGRAFIA ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................ ................................ ...................... ......20 

13. ANEXOS

 

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CAPITULO 1. GENERALIDADES 1. INTRODUCCION Las redes de alcantarillado se consideran uno de los servicios básicos e indispensables en una comunidad, pero son muchos los territorios en el país que no están debidamente adecuados con este medio. Con anterioridad en gran cantidad de lugares del país se le daba mayor prioridad a la adecuación adecuació n de la red de suministro de agua potable, dejando indefinidamente la construcción de las redes de alcantarillado como si no existiera una idea tan lógica y simple como lo es que si entra agua agu a de algún modo debe salir. La zona de obrajes se encuentra en el departamento de la paz, es uno de los tantos lugares que no poseen este servicio con eficiencia en el país, el proyecto de la red de alcantarillado sanitario la zona, se hace con el fin de mejorar las condiciones de vida de la población. El diseño se debe elaborar debido a que el sistema existente no tiene la capacidad suficiente para evacuar los fluidos de una población en crecimiento como lo es esta, y primordialmente para evitar problemas como grandes estancamientos de agua como las que se observaron en las pasadas olas invernales y la correcta evacuación de las aguas servidas generadas por la misma población. Con lo anteriormente descrito se dará paso a una descripción general de la problemática que conlleva el no tener un sistema de alcantarillado, posteriormente mostrar el proceso de diseño de un alcantarillado y un presupuesto de obra.

2. ANTECEDENTES La zona de obrajes se encuentra ubicado en el municipio de nuestra señora de la paz hacia la parte sur-este del centro urbano (véase figura), se localiza entre la zonas de alto obrajes y urb. Playa verde hasta belle vista.

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La zona fue evolucionando de acuerdo a las necesidades de expansión de la ciudad y se convirtió para inicios del siglo XIX en una zona de haciendas, palacetes y residencias elegantes con espacios producción agrícola. En el momento en que fue creado la zona no se llegó a prever su crecimiento, que en la actualidad data de aproximadamente unos 5670 habitantes dejando así problemas en la capacidad de la red de alcantarillado sanitario que se les construiría para los habitantes del sector. Con respecto a temas como este no solo es la zona de obrajes, obr ajes, si no en gran parte del país, gracias a datos estadísticos recopilados por parte de la INE se puede dar un análisis del descuido del país con la planeación del alcantarillado. La mayor referencia a la temática te mática de alcantarillado, este es un factor imprescindible en la calidad de vida de cada población por el tratamiento que se le da a las aguas residuales, por esto los departamentos y municipios están en el deber de suplir a toda la población de los servicios de saneamiento básico y así generar un ambiente sano.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3.1.

Descripción de problema

La zona de obrajes no posee actualmente alcantarillado sanitario la cual es un problema para la calidad de vida del sector. Las nuevas construcciones que en general son casas de uno a tres pisos y edificaciones de hasta seis platas, se conectaran a esta red lo que lleva a diseñar un sistema de alcantarillado. Con un diseño que puede cumplir con la capacidad que requiere la zona en la actualidad y sumado a las altas y bajas pendientes del terreno, se generan estancamientos y flujos moderados de residuos para tener una buena evacuación de las aguas residuales de la población.

3.2.

Formulación del problema

Considerando la necesidad actual de generar un diseño adecuado de la red de alcantarillado, además de que por ley se está en la obligación de cumplir con la dotación de esta necesidad. Con una recopilación de información y colaboración del municipio para identificar factores como lo pueden ser la población, la topografía y la hidrografía de la zona se parte para el desarrollo del alcantarillado, a si se podrá dar con la respuesta a la problemática de ¿Cuál es el diseño más óptimo para la red de alcantarillado sanitario?

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4. OBJETIVOS 4.1.

Objetivo General

Realizar un diseño de red de alcantarillado de aguas servidas, para así poder ofrecer una mejor calidad de vida de la población pobla ción de la zona de obrajes.

4.2.  

Objetivos Específicos

Realizar la búsqueda de toda la iinformación nformación posible con el municipio municipio que permita establecer el diseño óptimo.

 

Generar un diseño óptimo de la red de alcantarillado sani sanitario. tario.

 

Realizar lo loss cálculos hidráuli hidráulicos cos necesarios para la red de alcantarillado.

5. JUSTIFICACION El presente proyecto de materia de ingeniería sanitaria II designado como “Diseño de

una red de alcantarillado sanitario de la zona de obrajes situado en el municipio de nuestra señora de la paz”, s e procederá a un diseño de alcantarillado sanitario que

cumpla con las normativas que da la NB-688, como ejemplo entre las principales normas que se pueden encontrar en el que tiene que ser un alcantarillado de aguas servidas, norma como esta se tendrán en cuenta para así mejorar las condiciones de vida de la población y evitar futuras problemáticas.

6. DELIMITACION 6.1.

Espacio

El diseño de alcantarillado sanitario se desarrollará para la zona de obrajes, abarcando todo el sector que en la actualidad se ha llegado a urbanizar y que anteriormente no contaba con este servicio correctamente.

6.2.

Contenido

En el presente trabajo se encuentran el diseño óptimo de alcantarillado sanitario; este con sus correspondientes memorias de cálculos y planos que así lo corresponda

6.3.

Alcance

 Al finalizar el p periodo eriodo académico se entregaran los correspondientes informes, cálculos y planos del diseño de alcantarillado sanitario de la zona de obrajes del municipio de nuestra señora de la paz, con base en la información suministrada por el municipio y el INE como lo serán estudios topográficos, hidrológicos, censos entre otros más.

7. MARCO REFERENCIAL  Al suministrar la siguiente información se hace con la meta de lograr las soluciones adecuadas para el problema ya presentado y un buen planteamiento del porque es necesario un servicio como lo es el alcantarillado sanitario. Los diseños se orientaran

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a la respuesta de las necesidades de la población, necesidades como lo es la correcta recolección de aguas servidas a las que ha estado afectada por tanto tiempo. Como inicio se describirá el porqué de un sistema de alcantarillado, la importancia de un sistema tan fundamental como este que tiene como fin el desalojo de aguas residuales. El tema sanitario, las aguas negras dentro de su composición se encuentran constituidas por partículas orgánicas en descomposición. Esto genera la creación de agentes patógenos, que afectarían la salud humana y el entorno en el que este, y llamara otros agentes como lo son organismos vivos como las ratas y focos de insectos. Como se mencionó el incorrecto manejo de estas aguas hará el llamado a agentes contaminantes lo cuales traerán consigo enfermedades hídricas, estas se originan por descargas intestinales o por contagio. Estas enfermedades son causadas por virus, bacterias, protozoos o helmintos, estas pueden ser enfermedades endémicas que son aquellas que insisten durante un prolongado tiempo en un lugar en concreto y que puede afectar a un gran número de habitantes, o enfermedades esporádicas las cuales cua les no tienen la misma persistencia pero igual son de tener cuidado. Las más conocidas enfermedades hídricas son:  

Fiebre tifoidea.

 

Fiebre paratifoidea.

 

Disentería bacilar.

 

Cólera.

 

Parálisis infantil.

 

Parasitismo intestinal.

 

Gastroenteritis.

 

Hepatitis infecciosa.

Para remediar daños o enfermedades que ya se han dado y prevenir futuros imprevistos como estos en la población, es por lo que se debe dar un correcto diseño de alcantarillado sanitario.  Aportando una definición más concreta un sistema de alcantarillado consiste en la combinación de una red de tuberías junto con elementos complementarios, los cuales se encargaran de solucionar la problemática recibiendo y evacuando las aguas servidas. Los sistemas de alcantarillado se clasifican en convencionales y los no convencionales.

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Debido a su aporte básico y complicaciones como lo es un mantenimiento constante y una necesaria culturización con la población por los limitantes que puede tener el alcantarillado, se dejaran de lado los no convencionales para trabajar solo con los convencionales que poseen gran cantidad de estudios y estandarizaciones, sistemas con tuberías de diámetros grandes siendo actualmente su material más utilizado el PVC, permitiendo una fácil operación de sistema necesario para las dudas generadas en los parámetros de los caudales como lo son la densidad poblacional actual y su estimación futura, parámetros que deben ser correctamente analizados para evitar caer en mantenimientos innecesarios que trae un incremento en los costos. Se desarrollará el diseño óptimo para el sistema con la correspondiente normativa de la NB-688, por cuestiones de sanidad y de normas ya puestas en aplicación en el país el proyecto para obrajes se elaborara el sistema que será independiente.

8. DISEÑO METODOLÓGICO  El presente proyecto se desarrollara con la siguiente metodología:  

Recopilación de información sobre la población INE.

 

Climatología.

 

Topográfica de la zona.

 

Descripción de los recursos hídricos.

 

Recopilación de información para el estudio de la demanda.

 

Obtención de las tasas de crecimiento IINE. NE.

 

Proyección de la población.

 

Obtención de las dotaciones futu futuras. ras.

 

Obtención del caudal má máximo ximo diario.

 

Obtención del caudal má máximo ximo horario.

 

Obtención del caudal de diseño.

 

Descripción y redimensionamiento de la alternativa.

 

Realización de diseño de red de alcantarill alcantarillado ado sanitario.

 

Planteamiento de conclusiones

 

Planteamiento de recomendaciones.

CAPITULO 2. ALCANTARILLADO Se mencionó anteriormente que un alcantarillado consiste en un conjunto de tuberías y obras complementarias unidas entre sí, para recoger las aguas residuales generadas por la población para poder evacuarlas. El sistema a diseñar para la población será de acuerdo a la NB-688. El alcantarillado es un sistema que se encarga de independizar o de separar como el mismo nombre lo

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dice la evacuación de aguas residuales de las pluviales, considerando lo anterior se puede dar el término de cada uno de ellos:  Alcantarillado Sanitario. Es el sistema de recolección diseñado para recolectar exclusivamente las aguas residuales domésticas e industriales.

9. ALCANTARILLADO SANITARIO  Anteriormente se mencionó el funcionamiento de un alcantarillado sanitario, sanitario, el cual es poder evacuar las aguas residuales de una población. Sobre el plano topográfico de la población, se hace el trazado de la red de colectores, seleccionando los iniciales y se numera cada cámara de inspección. Este proceso se realiza teniendo en cuenta la topografía del terreno, el funcionamiento del sistema por gravedad. Se entiende de antemano que una población está compuesta por varios componentes, es por esto que para hallar el caudal de aguas residuales en cada uno de estos componentes, para así llegar al caudal de diseño.

9.1.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Los componentes de un sistema de alcantarillado sanitario son los siguientes: a) Redes publicas b) Colectores troncales c) Interceptores d) Bombeo e) Emisarios f) Tratamiento, incluye bombeo, esta estaciones ciones de tratamiento y discusión final

9.2.

PARAMETROS DE DISEÑO

Los parámetros de diseño constituyen los elementos básicos para el desarrollo del diseño de un sistema de recolección y evacuación de aguas residuales.

9.2.1. Período de diseño El período de diseño es el tiempo durante el cual servirán eficientemente las obras del sistema. Los factores que intervienen en la selección del período de diseño son: a) Vida útil de las estructuras y equipos tomando en cuenta la obsolescencia, desgaste y daños b) Ampliaciones futuras y planeación de las etapas de con construcción strucción del proyecto c) Cambios en el desarrollo social y económico de lla a población

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d) Comportamiento hidráulico de las obras cuando éstas no estén funcionando a su plena capacidad El período de diseño debe adoptarse en función de los componentes del sistema y las características de la población, según lo indicado en la tabla 1. Tabla 1. Periodo de diseño (años) Compone Comp onentes ntes del Sistema Sist ema

Poblac Población ión menor menor a 20 000

Población mayor a 20 000

habitantes 20 15 a 20 20 20

habitantes 30 20 a 30 30 30

5 a 10 5

5 a 10 5

Interceptores y emisarios Plantas de tratamiento Estaciones de bombeo Colectores Equipamiento: Equipos eléctricos Equipos de combustión interna

El período de diseño podrá ser mayor o menor a los valores especificados en la tabla 1, siempre que el proyectista lo justifique. Con el fin de evitar inversiones mayores al inicio del proyecto y/o el sobre dimensionamiento de los distintos componentes del sistema, referido a los requerimientos del período inicial del proyecto, se deben definir etapas de construcción para los componentes susceptibles de crecimiento.

9.2.2. Población del proyecto Para establecer unos caudales iniciales hay que considerar el volumen de aguas residuales que aporta la población, se debe tener en cuenta una estimación de la población actual y a futuro que en el presente proyecto se realizara a una estimación de 20 años, a partir del 2019, año en e n el que se supone inicia el proyecto. proy ecto. Esta estimación actual y futura se efectúa a partir de censos oficiales que son aportados por el Instituto Nacional de Estadística. Los métodos que se usan son varios para llegar a una estimación del crecimiento de la población, en este caso se usaran los métodos de crecimientos aritmético, geométrico y exponencial. Estos son métodos e estadísticos stadísticos para darle un ajuste a los datos censados, estos métodos están descritos en el numeral Tabla 2.2 – NB-688.

Método

 Aritmético

Fórmula Pf = P0 (1 +

Observacione s i *t

)

Geometrical

100  i Pf = P0 (1 + )t  100

Exponencial

( i *t )  e 100 

Pf = P0 +

donde: Pf Población futura, en hab P0 Población inicial, ini cial, en hab i Índice de crecimiento poblacional poblacional anual, anual, en porcentaje t Número de años de estudio o período de diseño, en años

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9.2.2.1.

Instituto Nacional de Estadística (INE) - Crecimiento Población

En el periodo intercensal 1950 a 2012, no se observa un patrón uniforme en el crecimiento de la población. Mientras el promedio nacional registra un crecimiento ascendente hasta el año 2001, entre los censos 2001 y 2012 la Tasa Anual de Crecimiento Intercensal desciende en un punto porcentual. En el área rural, el comportamiento de esta tasa es oscilante a diferencia del área urbana, con una tendencia creciente entre 1950 a 1992 y posteriormente desciende hasta el año 2012. BOLIVIA: TASA ANUAL DE CRECIMIENTO INTERCENSAL, POR PERÍODO Y ÁREA 19501950 2012 (En porcentaje) 

BOLIVIA: TASA ANUAL DE CRECIMIENTO INTERCENSAL DE LA POBLACIÓN POR PERIODO, SEGÚN DEPARTAMENTO

(En porcentaje) DEPARTAMEN DEPARTAMENTO TO

1950-1976

1976-1992

1992-200 1

2001-2012  

BOLIVIA Chuquisaca

2,05 1,23

2,11 1,50

2,74 1,71

1,74 0,80

La Paz

2,07

1,66

2,29

1,70

Cochabamba

1,79

2,75

2,93

1,71

Oruro

1,84

0,58

1,55

2,06

Potosí Tarija

0,98 2,28

-0,12 2,82

1,01 3,18

1,38 1,89

Santa Cruz

4,09

4,16

4,29

2,41

Beni

3,28

3,16

2,94

1,36

Pando

2,88

0,63

3,48

6,63

Fuente: Instituto Nacional de Estadística  

Recabando la información de la población del área del proyecto se tiene la siguiente tabla que nos proporcionó el INE en la cual está la población que se requiere para realizar los cálculos correspondientes.

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POBLACION EMPADRONADA POR SEXO Grupo de edad Total Hombre Mujeres 4992 Total 2271 2721 0-3 657 296 361 4-5 303 148 155 6-19 877 478 399 20-39 1776 789 987 40-59 859 356 503 60 y mas 60 y mas

520 520

204 204

316 316

Gracias al INE tenemos la población de 4992 499 2 (censo 2012), en la cual esta información nos ayudara a calcular la población futura hasta 2039 para el proyecto, mediante las ecuaciones que se tiene. También se tiene el índice de crecimiento anual, la cual es 1.82 1.8 2 % Teniendo todos los datos requeridos se muestra los resultados en la tabla siguiente: Año 

9.2.

METODO  LINEAL 

METODO 

METODO 

GEOMETRICO  EXPONENCIAL 

2013

5083

  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020  2021  2022  2023  2024  2025  2026  2027  2028 

  5175  5270  5365  5463  5563  5631  5733  5838  5944  6052  6162  6275  6389  6505  6623 

5083 5175 5270 5365 5463 5563 5664 5767 5872 5979 6087 6198 6311 6426 6543 6662

5084

2029  2030 

6744  6867 

2031 

6992 

2032 

7274 

2033 

7407 

2034 

7543 

2035 

7681 

2036 

7314 

2037 

7401 

2038 

7545 

2039 

7692 

6783 6907 7032 7160 7291 7423 7559 7696 7836 7979 8124

 

5177  5272  5369  5468  5568  5670  5774  5880  5988  6098  6210  6325  6441  6559  6679  6802  6927  7054  7184  7316  7450  7587  7726  7868  8013 

8160 

Área de proyecto

Se considera área de proyecto, a aquella que contará con el servicio de alcantarillado sanitario, para el período de diseño del proyecto.

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La delimitación del área de proyecto debe seguir los lineamientos del plan de desarrollo de la población o planes maestros, o ser establecido de acuerdo a un estudio de áreas de expansión futura. Por tanto el área que se tiene limita es de 292481.848 m2, expresado en hectáreas es 29.248 ha.

9.3.

 

Dotación futura de agua

La dotación media diaria puede incrementarse de acuerdo a los factores que afectan el consumo y se justifica por el mayor hábito en el uso de agua y por la disponibilidad de la misma. misma. Por lo que, se debe considerar en el proyecto una dotación futura para para el período de diseño, la misma que debe ser utilizada para la estimación de los caudales de diseño. La dotación futura se debe estimar con un incremento anual entre el 0,5 % y el 2,0 % de la dotación media diaria, aplicando la fórmula del método geométrico:

   =  (1 + 100)   Dónde:

Df  : : dotación futura, en L/hab/d DO: Dotación inicial, en L/hab/d d : variación anual de la dotación, en porcentaje t : número de años de estudio, en años

 1.82  = 100 ∗ (1 + 100 )    = 14 1433 ℎ ℎ  Se calculó un valor d de e dotación futu futura, ra, pero se adoptara un valor de 200 Lphd. Porque viendo el crecimiento población vera

nuevas con construcciones strucciones a futuro la tanto

familiares, industrias, industrias, instituciones, etc. La cual permite un incremento de consumo por esa razón se tomara el valor ya índico. 10

 

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9.4.

Caudal de aguas residuales domésticas (Qm AR).

El aporte doméstico está dado por la expresión:

 = ∗∗ 86400   Donde: Qm (AR): caudal medio de aguas residuales domesticas en L/s Dot: consumo de agua per cápita en, L/hab/d C: coeficiente de retorno P: es el número de habitantes en el tiempo que se quiera determinar el caudal 86400: Factor de conversión de días a segundos.

9.5.

Coeficiente de retorno (C)

El coeficiente de retorno (C) es la relación que existe entre el caudal medio de aguas residuales domésticas y el caudal medio de agua ag ua que consume la población. Del total de agua consumida, solo una parte contribuye al alcantarillado, pues el saldo es utilizado para lavado de vehículos, lavado de aceras y calles, riego de jardines y huertas, irrigación de parques públicos, terrazas de residencias y otros. De esta manera, el coeficiente de retorno depende de factores locales como la localización y tipo de vivienda, condición de las calles (pavimentadas o no), tipo de clima u otros factores. Se deben utilizar valores entre el 60 % al 80 % de la dotación do tación de agua potable. Valores menores y mayores a este rango deben ser justificados por el proyectista. El coeficiente de retorno adoptado es de 80 % porque el área del proyecto tiene mayor demanda consumo en el el uso de a agua gua para otros usos, e esto sto implica que d del el 100 % solo retorna un 80% de consumo que se tiene.

9.6.

Coeficiente de punta (M)

El coeficiente de punta “M” es la relación entre el caudal máximo horario y el caudal medio diario. El coeficiente de punta sirve para estimar el caudal máximo horario con base en el caudal medio diario, tiene en cuenta las variaciones del consumo de agua. La variación del coeficiente de punta “M” debe ser es timada con base a relaciones de

Harmon y Babbit, válidas para poblaciones de 1 000 hab a 1000 000 hab; la relación de Flores, en las cuales se estima “M” en función del número de habitantes; la relación de Pöpel para poblaciones que varían de 5 000 a 250 000 hab. Y también se debe tomar en cuenta los coeficientes de variación de caudal k1 y k2.

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Por lo tanto la ecuación pata estimar el coeficiente de punta será el de flores la cual está dado por la siguiente ecuación:

 = 3.5 .  Dónde: P número total de habitantes

 = 8160 3.5.   =1.422  Se tiene el valor de coeficiente de punta a ser adoptado.

9.7.

Caudal máximo (Qmax)

El caudal máximo horario es la base para establecer el caudal de diseño de una red de colectores de un sistema de recolección y evacuación de aguas residuales. El caudal máximo horario del día máximo, se debe estimar a partir del caudal medio diario, mediante el uso del coeficiente de punta “M” y para las condiciones inicial y final

del proyecto. El caudal máximo horario está dado por:

 =    Donde: Qmax: caudal máximo horario doméstico, en L/s M: coeficiente de punta adimensional Qm (AR): caudal medio de aguas residuales domesticas en L/s

9.8.

Caudal de conexiones erradas (Qmc)

Se deben considerar los aportes de aguas pluviales al sistema de alcantarillado sanitario, provenientes de malas conexiones (Qmc) (de bajantes de tejados y patios). Estos aportes función de la efectividad de las medidas de control sobre la calidad de las conexiones domiciliarias y de la disponibilidad de sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales. El caudal por conexiones erradas debe ser del 5 % al 10 % del caudal máximo horario de aguas residuales domésticas. Valores mayores a este rango deben ser justificados por el proyectista. Qmc debe ser estimado para las condiciones iniciales y finales de operación del sistema El valor que se tomara es de 10% para conexiones erradas esto dependerá del nivel de complejidad del sistema. Como el sistema del presente proyecto es de complejidad media y alta, sin embargo se toman las medidas necesarias para el reducir el aporte que dan las conexiones erradas al sistema sanitario.

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9.9.

Caudal de infiltración lineal (Qi)

Las contribuciones indebidas en las redes de sistemas de alcantarillado sanitario, pueden ser originarias del subsuelo genéricamente designadas como infiltraciones o pueden provenir del encauce accidental o clandestino de las aguas pluviales. Las aguas del suelo penetran a través de los siguientes puntos:  

Por las juntas de las tuberías as paredes de las tuberías   Por llas

 

En las estructuras de las cámaras de inspección o pozos de visita, cajas de inspección, cajas de paso, tubos de inspección y limpieza y terminales de limpieza

El aporte del caudal por infiltración se debe establecer con base a los valores de la tabla. El caudal de infiltración lineal es igual a (Qi) por la longitud (L) del tramo del colector (m). Coeficiente de Infiltración en Tuberías Nivel freático Bajo  Alto

Tubería de hormigón Tuberías de material plástico Tipo de unión hormigón anillo goma hormigón anillo goma 0,0005 0,0002 0,00010 0,00005 0,0008 0,0002 0,00015 0,00005

Se tomara el valor de 0.0008 porque se tiene un grado de infiltración de agua subterránea considerable porque el área de proyecto se encuentra muy cercano al rio choqueyapu, porque en la construcción también se puede tener alguna mala conexión realizada que pueda aportar con un caudal infiltrado.

9.10. Caudal de diseño (Qdis) El caudal de diseño (Qdis) de cada tramo de la red de colectores se obtiene sumando al caudal máximo horario doméstico del día máximo, Qmax, los aportes por infiltraciones lineales y conexiones erradas y de los caudales de descarga concentrada. El caudal de diseño está dado por:

 =  +  +  + ∑   Donde: Qdis: caudal de diseño, en L/s Qmax: caudal máximo horario doméstico, en L/s Qi: caudal de infiltración, en L/s

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Qmc: caudal por conexiones erradas, en L/s Q: caudal de descarga concentrada, en L/s

9.10.1.

Caudal adoptado (Qadop)

Cuando la suma resultante de Qdis no sea mayor a 1.5 L/s, se asumirá este por cuanto corresponda al caudal menor máximo probable.

9.11. Pendientes m mínimas ínimas y máximas para velocidad de auto limpieza Los límites de velocidad mínima y máxima fijados para el funcionamiento óptimo de las alcantarillas determinan pendientes mínimas y máximas para los diferentes diámetros de la tubería de fabricación comercial. Las pendientes máximas serán las las que produzcan velocidades velocidades máximas n no o erosivas. Las pendientes m mínimas ínimas serán llas as que produzcan velocidades máximas no erosivas. Las pendientes mínimas serán las que permitan obtener velocidades de arranque de las partículas y sólidos en suspensión, es decir para velocidades de auto limpieza. Diámetro Velocidad V=0.60 m/s Velocidad V=5.00m/s Pulg. 6 8 10 12 15 18 24 30 36

P% 0.484 0.330 0.245 0.192 0.140 0.112 0.075 0.056 0.044

Gasto 10.590l/s 18.850 29 29.450 .450 42 42.410 .410 68.050 95.430 175.730 272.190 390.230

P% 33.650 22.930 17.030 13.350 9.740 7.780 5.180 3.860 3.040

Gasto 88.360l/s 157.080 245.430 353.430 567.060 795.210 1461.230 2268.230 3251.940

Pendiente Recomendadas mínima 0.500 0.40 0.400 0 0.250 0.220 0.150 0.120 0.080 0.060 0.040

máxima 33.000 22.000 17.000 13.000 9.700 7.700 5.000 3.800 3.000

9.12. Relaciones hidráulicas Se tiene las siguientes ecuaciones principales de relaciones: Tirante:

 = 1 (1−cos )  2  2 Caudales:

 = 1 −sin (−sin )    2 Velocidades:

 = (−sin)    14

 

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 Áreas:

 = 1 −sin    2 Mediante estas ecuaciones se obtienen valores las cuales se utilizaran para el proyecto las cual se muestra en la tabla siguiente: TABLA DE RELACIONES HIDRAULICAS TUBERIAS PARCIALMENTE LLENAS Tiran.

Secciones

VelocidaD

Caudal

Tiran.

Seccio

Velocidad

Caudal

d/D 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80 0.79 0.78

a/A 1.000 0.998 0.995 0.991 0.987 0.981 0.976 0.969 0.963 0.955 0.946 0.940 0.932 0.924 0.915 0.906 0.897 0.887 0.878 0.868 0.858 0.817 0.837

v/V 1.000 1.044 1.062 1.075 1.086 1.095 1.103 1.109 1.115 1.120 0.124 1.128 1.131 1.134 1.136 1.137 1.139 1.139 1.140 1.140 1.140 1.139 1.138

q/Q 1.000 1.042 1.057 1.066 1.071 1.075 1.076 1.076 1.073 1.070 1.066 1.060 1.054 1.047 1.039 1.030 1.021 1.011 1.000 0.989 0.977 0.965 0.953

d/D 0.49 0.48 0.47 0.46 0.45 0.44 0.43 0.42 0.41 0.40 0.39 0.38 0.37 0.36 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 0.30 0.29 0.28 0.27

a/A 0.487 0.475 0.462 0.449 0.436 0.424 0.411 0.399 0.386 0.374 0.361 0.349 0.336 0.324 0.312 0.300 0.288 0.276 0.264 0.252 0.241 0.229 0.218

v/V 0.991 0.983 0.973 0.964 0.954 0.944 0.934 0.924 0.013 0.902 0.891 0.879 0.868 0.855 0.843 0.830 0.817 0.804 0.790 0.776 0.762 0.747 0.732

q/Q 0.483 0.466 0.450 0.433 0.417 0.400 0.384 0.368 0.353 0.337 0.322 0.307 0.292 0.277 0.263 0.249 0.235 0.222 0.209 0.196 0.183 0.171 0.159

0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65

0.826 0.815 0.804 0.793 0.782 0.774 0.759 0.748 0.736 0.724 0.712 0.700 0.688

1.137 1.135 1.133 1.131 1.129 1.126 1.123 1.100 1.116 1.112 1.100 1.104 1.099

0.900 0.926 0.912 0.898 0.883 0.868 0.853 0.837 0.821 0.836 0.789 0.773 0.756

0.26 0.25 0.24 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14

0.207 0.196 0.185 0.174 0.163 0.153 0.142 0.132 0.122 0.113 0.103 0.094 0.085

0.717 0.701 0.684 0.668 0.651 0.633 0.615 0.597 0.577 0.558 0.538 0.517 0.495

0.148 0.137 0.126 0.116 0.106 0.097 0.088 0.079 0.071 0.063 0.056 0.049 0.042

0.64 0.63

0.675 0.664

1.094 1.089

0.710 0.723

0.13 0.12

0.076 0.068

0.473 0.450

0.036 0.031

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0.62 0.61 0.60 0.59 0.58 0.57 0.56 0.55

0.651 0.639 0.626 0.614 0.691 0.589 0.576 0.564

1.084 1.078 1.072 1.066 1.060 1.053 1.046 1.039

0.766 0.689 0.672 0.655 0.637 0.620 0.603 0.586

0.11 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04

0.060 0.052 0.045 0.037 0.031 0.024 0.019 0.013

0.426 0.401 0.375 0.348 0.319 0.289 0.257 0.222

0.025 0.021 0.017 0.013 0.010 0.007 0.005 0.003

0.54 0.53 0.52 0.51 0.50

0.551 0.538 0.525 0.513 0.500

1.032 1.024 1.016 1.008 1.000

0.566 0.551 0.534 0.517 0.500

0.03 0.02 0.01

0.009 0.005 0.002

0.164 0.141 0.089

0.002 0.001 0.000

9.13. Tirante máximo de agua Los tirantes de agua deben ser siempre calculados admitiendo un escurrimiento en régimen uniforme y permanente, siendo su valor máximo igual o inferior a 75 % del diámetro del colector.

9.14. Coeficiente “n” de rugosidad  El coeficiente de rugosidad de Manning (n) debe tomar un valor de 0,013 en alcantarillados sanitarios, para cualquier tipo de material de tubería. Es decir la película biológica formada hace que este coeficiente sea uniforme independiente independ iente del material.

9.15. Profundidad máxima. La profundidad máxima del colector de recolección y evacuación de aguas residuales debe ser aquella que no ofrezca dificultades constructivas, de acuerdo al tipo de suelo y que no obligue al tendido de alcantarillados auxiliares. La profundidad máxima admisible de los colectores es de 5 m, aunque puede ser mayor siempre y cuando se garanticen los requerimientos geotécnicos de las cimentaciones y estructurales de los materiales y colectores durante y después de su construcción.

9.16. Ubicación de cámaras de inspección La unión o conexión de dos (2) o más tramos de colectores debe hacerse con estructuras

hidráulicas

apropiadas,

denominadas

estructuras

de

conexión

(generalmente cámaras de inspección). La ubicación de las cámaras de inspección se da en los siguientes sitios: a) En los arranques de la red, para servir a uno o más más colectores. En algunos casos pueden ser sustituidas por los tubos de inspección y limpieza.

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b) En los cambios de dirección, ya que se asume que todos los tramo tramoss de la red son rectos c) En los puntos donde se diseñan caídas en los colectores d) En los puntos de concurrencia de más de un (1) colector e) En los cambi cambios os de pendiente, diám diámetro etro o material de la tu tubería, bería, en lugar d de e una cámara de inspección se pueden emplear transiciones de hormigón ciclópeo que quedan enterradas f) En cada cámara de inspección se admite solamente una salida d de e colector Todos los cálculos realizados se muestran en una planilla elaborada (ANEXO 1.)

10. CONCLUSIONES La realización del presente proyecto facilito el complementar los conocimientos teóricos adquiridos en la línea de aguas del programa de ingeniería civil de la Universidad Tecnológica Boliviana, con un desarrollo práctico y una visualización v isualización hacia las necesidades de una comunidad. El diseño de las redes de alcantarillado sanitario se desarrolló, contemplando las exigencias y parámetros trazados por el NB-688. Se determinaron datos como desde el nivel de complejidad del sistema a diseñar, periodos de diseño y coeficientes para cada cálculo efectuado en el diseño de la red.

11. GLOSARIO Las definiciones de los términos utilizados en la presente norma se interpretan con el significado que se asigna a continuación:

Afluente. Agua residual que ingresa a un proceso de tratamiento. Aguas residuales.  Desechos líquidos provenientes de residencias, instituciones, fábricas o industrias. Aguas residuales domésticas.  Desechos líquidos provenientes de los hábitos higiénicos del hombre en actividades domésticas.

Aguas residuales industriales. Desechos líquidos provenientes de las actividades industriales.

Alcance de proyecto.  Año previsto para que el sistema proyectado opere con la utilización plena de su capacidad.

Alcantarillado. Conjunto de obras para la recolección, conducción y disposición final de aguas residuales o aguas pluviales.

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Alcantarillado sanitario.  Sistema compuesto por un sólo tubo para todas las instalaciones destinadas a la recolección y transporte de las aguas residuales domésticas y/o industriales.

Altura de recubrimiento del colector.  Diferencia de nivel, entre la superficie del terreno o la rasante de la vía y la clave del colector.

Área tributaria. Superficie que aporta hacia un tramo o punto determinado. Cámara de inspección o pozo de visita. Cámara que se instala en los cambios de dirección, diámetro o pendiente en las tuberías de alcantarillado de la red pública, la misma sirve para permitir la inspección y mantenimiento de los colectores. Visitable a través de una abertura existente en su parte superior, destinada a permitir la reunión de dos (2) o más colectores o recibir las tuberías de conexión de las bocas de tormenta. Estructura de mampostería de piedra o ladrillo u hormigón, de forma usualmente cilíndrica, que remata generalmente en su parte superior en forma tronco- cónica y con tapa removible.

Caracterización de las aguas residuales. Determinación del caudal y características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales, según su procedencia.

Caudal de aporte. Caudal doméstico de contribución medio, máximo y mínimo (L/s). Caudal de diseño. Caudal máximo horario doméstico de contribución de aguas residuales, además de los caudales adicionales por conexiones erradas, por infiltración y de descarga concentrada, se calcula para la etapa inicial y final del periodo de diseño.

Caudal por conexiones erradas.   Contribución de caudal debido a llaa conexión de aguas pluviales en la red de alcantarillado sanitario. sa nitario.

Caudal por infiltración.  Agua proveniente del subsuelo, adicional para el sistema separado y combinado. Coeficiente de escurrimiento. Valor que se aplica al caudal superficial pluvial según el tipo de revestimiento de calles. el caudal máxim máximo o horario y el caudal medio Coeficiente de punta.  Relación entre el diario doméstico. Usualmente para su determinación se utilizan fórmulas que relacionan el coeficiente con la población, por considerar que las mismas cubren los factores que están ligados a los siguientes aportes: El tamaño del área servida, la densidad y la forma del área. dell caudal de agua po potable table que se asigna al Coeficiente de retorno.  Porcentaje de caudal de aguas residuales.

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Coeficiente de rugosidad.  Parámetro que representa el efecto de fricción del contorno del conducto sobre el flujo.

Colector.  Tubería que funcionando como conducto libre, recibe la contribución de aguas residuales o pluviales en cualquier punto a lo largo de su longitud. Conducto destinado a transportar las aguas pluviales desde el punto de captación hasta la disposición final y puede tener sección transversal circular, rectangular, oval u otra forma.

Colector principal.  Conducto sin conexiones domiciliarias directas que recibe los caudales de los tramos secundarios, para conducirlos a plantas de tratamiento de aguas residuales o a cuerpos de agua. menor or que se conecta a un colector Colector secundario.  Colector de diámetro men principal.

Consumo.  Volumen de agua potable recibido por el usuario en un periodo determinado.

Cota de clave. Nivel del punto más alto de la sección transversal externa de una tubería o colector. bajo de la sección transversal interna d de e una Cota de solera.  Nivel del punto más bajo tubería o colector.

Densidad de población.  Número de personas que habitan dentro dentro de un área tributaria determinada, generalmente expresada en hab/ha.

Diámetro.  Medida interna real de conductos circulares. Dotación. Cantidad de agua promedio diaria por habitante que suministra el sistema de agua potable, expresada en litros por habitante por día.

Emisario. Conducto, canal o tubería que tiene como origen el punto más bajo del sistema y que conduce las aguas residuales al sitio donde se someterán a tratamiento. Se caracteriza porque a lo largo de su recorrido no recibe contribución alguna.

Período de diseño. Lapso durante el cual se espera que las estructuras que se diseñan trabajen eficientemente. Periodo de retorno. Número de años en que ocurre una intensidad de lluvia y que sirve como parámetro de diseño.

Población inicial. Población atendida en el año de inicio de operación de un sistema de alcantarillado sanitario. Población final. Población atendida en el año de alcance de proyecto.

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Profundidad del colector. Diferencia de nivel, entre la superficie del terreno o de la rasante de la vía y la solera del colector.

Sistema de alcantarillado sanitario. Conjunto de colectores secundarios, principales, interceptores, emisarios, bombeo, cámaras de inspección, terminales de limpieza y tubos de inspección y limpieza, que recogen y transportan aguas residuales hasta la planta de tratamiento o disposición final. Denominado también sistema de recolección r ecolección y evacuación de aguas residuales.

12. BIBLIOGRAFIA -

Ingeniería sanitaria – Gruido Capra

-

NB-688 – reglamento técnico de diseño de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial.

-

NB689 – instalaciones de de agua diseño para sistema de agua potable

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