Red de Alcantarillado

 

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UNIVERSIDAD NACIONA N ACIONAL L JOSE FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN 

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL  ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA

:

Red de Alcantarillado 

CURSO

:

Fluidos II 

CICLO

:

VI 

DOCENTE

:

Ing. Joel Estacion Cáceres 

INTEGRANTES :

Echenique Dolores, Melany Naomi Romero Adanaque, Cesar Andri

HUACHO  – PERÚ 2018  

 

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DEDICATORIA

El presente trabajo está dedicado a nuestros padres por su constante apoyo y al docente del curso por brindarnos su enseñanza con el fin de superarnos más en nuestro nivel académico.

 

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INDICE GENERAL

DEDICATORIA DEDICATORI A .............................................................. ........................................................................................................................... ............................................................. ii  INDICE GENERAL ........................................................ .................................................................................................................... ............................................................ iii  INDICE DE FIGURAS................................................................................................................ ................................................................................................................ vi  INDICE DE TABLAS ............................................................................ ................................................................................................................ .................................... vii vii  INDICE DE ANEXOS................................................................. ............................................................................................................... .............................................. viii  INTRODUCCIÓN INTRODUC CIÓN ........................................................... ........................................................................................................................ ............................................................. 1   CAPITULO I......................................................... I............................................................................................................................ ........................................................................ ..... 2   CONCEPTOS ............................................................................................................... ............................................................................................................................... ................ 2  1.1 

ALCANTARILLADO ALCANTARI LLADO SANITARIO ......... ............................................................................... .......................................................................... 2 

1.2 

RED DE ALCANTARILLA ALCANTARILLADO DO SANITARIO ................................................................. 2 

1.3 

AGUA RESIDUAL......................... RESIDUAL............................................................................................ ................................................................................... ................ 2  

1.3.1 

AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS ........................................ ....................................................... ............... 2 

1.3.2 

AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES .................................. .................................................... ..................3 

1.3.3 

AGUAS DE LLUVIAS ................... .......................................... .............................................. ......................................... ..................3 

1.4 

DEFINICIONES DEFINICION ES CONCEPTUALES .............................................................................. .................................................................................. 3  

CAPITULO II ......................................................................................... ............................................................................................................................... ...................................... 7  RED DE ALCANTARI ALCANTARILLADO LLADO ............................................................. ................................................................................................... ...................................... 7  2.1 

TIPOS DE SISTEMA DE ALCANTARILLADO ............................................................ 7 

2.1.1 

SISTEMA DE ALCANTARILLADO CONVENCIONAL ........................... 7 

 

iv 2.1.2  2.2 

SISTEMA DE ALCANTARILLADO NO CONVENCIONAL .................... 8 

PARTES DE UNA RED DE ALCANTARILLADO .................. ........................................................ ...................................... 8 

2.2.1 

TUBERIAS DE SERVICIO LOCAL .......................................... ............................................................. ...................8 

2.2.2 

COLECTORES ........................................... ................................................................. ............................................ .............................. ........ 9 

2.3 

VELOCIDAD PERMISIBLE ............................................................................................ 9 

2.3.1 

VELOCIDAD MINIMA ..................... ........................................... ............................................. ...................................... ............... 9 

2.3.2 

VELOCIDAD MAXIMA.................................................. ......................................................................... .............................. ....... 9 

2.4 

TIRANTE HIDRAU HIDRAULICO LICO ...................................................................... ............................................................................................... ......................... 10  

2.5 

ECUACION DE MANNING.................................................................. ........................................................................................... ......................... 12  

2.5.1 

PARA TUBERIAS CON SECCION LLENA ..................... ............................................ ........................... 12 

2.5.2 

PARA TUBERIAS CON SECCION PARCIALMENTE LLENA .............. 12 

2.6 

COEFICIENTE DE RUGOSID RUGOSIDAD AD ................................................................................. 13 

2.7 

TENSION TRACTIVA................................................................ .................................................................................................... .................................... 14  

2.7.1  2.8 

PENDIENTE.................................................................................................................... .................................................................................................................... 16   

2.8.1 2.8.2  2.9 

TENSION TRACTIVA MINIMA ..................... ........................................... ........................................... .....................15 

 

PENDIENTE MINIMA....................... ............................................. ............................................. .................................... .............16 PENDIENTE MAXIMA ..................... ........................................... ............................................. .................................... ............. 16 

DIAMETRO MINIMO EN LAS TUBERIAS EN ALCANTARILLADO

SANITARIO .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 16  2.10  TIPOS DE MATERIALES ............. ................................................................................ ................................................................................. .............. 17  2.11  TOPOGRAFI TOPOGRAFIA A ................................................................. ................................................................................................................ ............................................... 19  2.12   NIVELACIO  NIVELACION N ................................................................................................................. ................................................................................................................. 19 

 

v 2.12.1 

 NIVELACION GEOMETRICA GEOMETRICA........................................... ................................................................ .....................20 

2.13  LEVANTAMI LEVANTAMIENTO ENTO TOPOGRA TOPOGRAFICO............................................................. FICO........................................................................... .............. 22 

2.13.1 

ETAPAS DE UN LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO ..................... ......................... 22 

2.14  LEVANTAMI LEVANTAMIENTO ENTO T TOPOGR OPOGRAFICO AFICO CON ESTACION TOTAL .............................. 23 

 

2.14.1 

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO .......................................... ................................................... ......... 23 

2.14.2 

FIJACIÓN DE VÉRTICES O PUNTOS ................... .......................................... ................................ ......... 24 

2.14.3 

LEVANTAMIENTO PLANÍMETRO DE LA POLIGONAL PRINCIPAL 24 

BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRA FÍA ........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 28  ANEXOS .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 29 

 

vi

INDICE DE FIGURAS Figura 1. Parámetros para tensión tractiva en un colector circular circular .................. ......... ................... ............ 15 Figura 2.Elevación del punto A con respecto a un nivel de referencia. .................. ......... .............. ..... 20 Figura 3. Nivelación geométrica simple. ..................................................................... 20 Figura 4. Nivelación geométrica compuesta ............................................................... 21 Figura 5. Nivelación geométrica compuesta ............................................................... 22 Figura 6. Nivelación de la estación total ..................................................................... 25 Figura 7. Visacion de puntos ...................................................................................... 26 Figura 8. Medición por radiación ................................................................................ 27

 

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INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Velocidades máximas y mínimas permisibles en tuberías. ........................ ............... ............ ... 10 Tabla 2. Diámetros mínimos ....................................................................................... 17

 

viii

INDICE DE ANEXOS Anexos 1. Guia para el manejo y uso de la estación total ............................................ ................................................ 30 

 

1

INTRODUCCIÓN

En el desarrollo de las localidades urbanas, sus servicios suelen iniciar con un limitado abastecimiento de agua potable que va creciendo escalonadamente y con el tiempo para satisfacer sus necesidades. Como consecuencia, se presenta el problema del desalojo de las aguas servidas o aguas residuales. Se requiere entonces la construcción de un sistema de alcantarillado sanitario para conducir a su destino final las aguas residuales que produce la población.

Un sistema de alcantarillado sanitario está integrado por todos o algunos de los siguientes elementos: atarjeas, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo, descarga final y obras accesorias. El destino final de las aguas servidas podrá ser, previo tratamiento, desde un cuerpo receptor hasta el reuso o la recarga de acuíferos, dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones particulares de la zona de estudio.

 

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CAPITULO I CONCEPTOS 1.1 ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO SANITARIO Según el

(Manual de Agua Potable, Alcantarillado Alcantarillado y Saneamiento: Alcantarillado Alcantarillado

Sanitario, 2009, pág. 2) Un sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberías y obras complementarias, necesarias para recibir, conducir, ventilar y evacuar las aguas residuales de la población. De no existir estas redes de recolección de agua, se pondría en grave peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas y, además, se causarían importantes pérdidas materiales.

1.2 RED DE ALCANTAR ALCANTARILLADO ILLADO SANITARIO

Una red de alcantarillado sanitario se compone de varios elementos que deben ser certificados, como: tuberías, conexiones, anillos y obras accesorias, que pueden ser: descargas domiciliarias, pozos de visita, estructuras de caída, cruzamientos especiales. En los sistemas a presión se utilizan estaciones de bombeo para el desalojo de las aguas residuales. La expectativa de vida útil de los elementos que conforman una red de alcantarillado sanitario es, al menos, 50 años. Todos los elementos que conforman la red de alcantarillado sanitario y su instalación deben cumplir con la normatividad vigente para especificaciones de hermeticidad.

1.3 AGUA RESIDUAL 1.3.1 AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS Son aquellas provenientes de inodoros, regaderas, lavaderos, cocinas y otros elementos domésticos. Estas aguas están compuestas por sólidos suspendidos

(generalmente

materia

orgánica

biodegradable),

sólidos

sedimentables (principalmente materia inorgánica), nutrientes, (nitrógeno y fosforo) y organismos patógenos.

 

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1.3.2 AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES Se originan de los desechos de procesos industriales o manufactureros y, debido a su naturaleza, pueden contener, además de los componentes antes mencionados en las aguas domésticas, elementos tóxicos tales como plomo, mercurio, níquel, cobre, solventes, grasas y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado.

1.3.3 AGUAS DE LLUVIAS Provienen de la precipitación pluvial y, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, y la atmosfera pueden contener una gran cantidad de sólidos suspendidos; algunos metales pesados y otros elementos químicos tóxicos.

1.4 DEFINICIONES CONCEPTUALE CONCEPTUALES S Según (Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento: Datos Básicos para Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado, pág. 33) tenemos las siguientes definiciones:

1) Aportación. - Volumen de agua residual desechada por el usuario después de su uso.

2) Atarjea. - Tubería por la cual son transportadas las aguas residuales provenientes de los albañales y conducciones hacia los subcolectores o colectores.

3) Coeficiente de fricción. Parámetro de diseño hidráulico que permite determinar las pérdidas de energía en un colector.

4) Descarga. Conjunto de elementos que sirven para conectar el sistema interno de desagüe de una vivienda, comercio o industria con el sistema de atarjeas.

5) Diámetro nominal. Medida que corresponde a la denominación comercial del tamaño de los componentes usados en los sistemas de alcantarillado.

 

4 tr avés de cualquiera de los elementos o 6) Fuga. Salida o pérdida de agua a través uniones de un sistema de alcantarillado sanitario.

7) Hermeticidad. Característica de una red de conductos de no permitir el paso del agua a través de sus juntas.

8) Organismo operador.  Instancias de las Entidades Federativas o Municipales encargadas de la prestación de los servicios de agua potable, alcantarillado y saneamiento.

9) Pozo de visita. Estructura que permite la inspección, ventilación y limpieza de la red de alcantarillado, se utilizan para la unión de dos o más tubos y en todos los cambios de diámetro, dirección y pendiente, así como para las ampliaciones o reparaciones de la tubería incidente (de diferente material o tecnología).

10) Red de atarjeas.  Conjunto de tubería cuyo objeto es recolectar y transportar las aportaciones de las descargas de aguas residuales domésticas,

comerciales

e

industriales,

hacia

los

colectores

e

interceptores.

11) Sistema de Alcantarillado. Red de conductos, generalmente tubería, a través de las cuales se deben evacuar en forma eficiente y segura las aguas residuales domésticas, y de establecimientos comerciales o pluviales, conduciéndose a una planta de tratamiento y finalmente, a un sitio de vertido.

12) Tubería. Es la unión de dos o más tubos. 13) Buzón. Estructura de forma cilíndrica generalmente de 1.20m de diámetro. Son construidos en mampostería o con elementos de concreto, prefabricados o construidos en el sitio, puede tener recubrimiento de material plástico o no, en la base del cilindro se hace una sección semicircular la cual es encargada de hacer la transición entre un colector y otro. Se usan al inicio i nicio de la red, en las intersecciones, cambios de dirección, cambios de diámetro, cambios de pendiente, su separación es función del

 

5 diámetro de los conductos y tiene la finalidad de facilitar las labores de inspección, limpieza y mantenimiento general de las tuberías, así como proveer una adecuada ventilación. En la superficie tiene una tapa de 60 cm de diámetro con orificios de ventilación. (Norma OS. 060. Drenaje Pluvial Urbano)

14) Carga Hidráulica. Suma de las cargas de velocidad, presión y posición. (Norma OS. 060. Drenaje Pluvial Urbano)

15) Colector. Es la tubería que recoge las aguas residuales de las atarjeas. Puede terminar en un interceptor, en un emisor o en la planta de tratamiento. No es conveniente conectar los albañales (tuberías de 15 y 20 cm) directamente a un colector de diámetro mayor a 76 cm, debido a que un colector mayor a este diámetro generalmente va instalado profundo; en estos casos el diseño debe prever atarjeas paralelas “madrinas” a los

colectores, en las que se conecten los albañales de esos diámetros, para luego conectarlas a un colector, mediante un pozo de visita. (Manual de  Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento: Alcantarillado Sanitario, 2 2009, 009, pág. 2)

16) Redes de recolección. Conjunto de tuberías principales y ramales colectores que permiten la recolección de las aguas residuales generadas en las viviendas. (Norma OS. 060. Drenaje Pluvial Urbano)

17) Ramal Colector. Es la tubería que se ubica en la vereda de los lotes, recolecta el agua residual de una o más viviendas y la descarga a una tubería principal. (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

18) Tubería Principal. Es el colector que recibe las aguas residuales provenientes de otras redes y/o ramales colectores. (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

19) Tensión Tractiva. Es el esfuerzo tangencial unitario asociado al escurrimiento por gravedad en la tubería de alcantarillado, ejercido por el líquido sobre el material depositado. (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

 

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20) Pendiente Mínima. Valor mínimo de la pendiente determinada utilizando el criterio de tensión tractiva que garantiza la auto limpieza de la tubería. (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

21) Profundidad. Diferencia de nivel entre la superficie de terreno y la generatriz inferior interna de la tubería. (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

22) Recubrimiento. Diferencia de nivel entre la superficie de terreno y la generatriz superior externa de la tubería (clave de la tubería). (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

23) Conexión Domiciliaria de Alcantarillado. Conjunto de elementos sanitarios instalados con la finalidad de permitir la evacuación del agua residual proveniente de cada lote. (Norma OS. 070 Redes de aguas Residuales, pág. 2)

 

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CAPITULO II RED DE ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO

2.1 TIPOS DE SISTEMA DE ALCANTAR ALCANTARILLADO ILLADO Los sistemas de alcantarillado pueden ser de dos tipos: convencionales o no convencionales. Los sistemas de alcantarillado sanitario han sido ampliamente utilizados, estudiados y estandarizados. Son sistemas con tuberías de grandes diámetros que permiten una gran flexibilidad en la operación del sistema, debida en muchos casos a la incertidumbre en los parámetros que definen el caudal: densidad poblacional y su estimación futura, mantenimiento inadecuado o nulo. Los sistemas de alcantarillado no convencionales surgen como una respuesta de saneamiento básico de poblaciones de bajos recursos económicos, son sistemas poco flexibles, que requieren de mayor definición y control de en los parámetros de diseño, en especial del caudal, mantenimiento intensivo y, en gran medida, de la cultura en la comunidad que acepte y controle el sistema dentro de las limitaciones que éstos pueden tener.

2.1.1 SISTEMA DE ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO CONVENCIONAL 1) Alcantarillado se separado: parado: es aquel en el cual se independiza la evacuación de aguas residuales y lluvia.   diseñado para recolectar exclusivamente exclusivame nte las aguas residuales domésticas e industriales.

a. Alcantarillado

sanitario:  sistema

b. Alcantarillado pluvial:  sistema de evacuación de la escorrentía superficial producida por la precipitación. precipitación.

2) Alcantarillado combinado:  conduce simultáneamente las aguas residuales, domesticas e industriales, y las aguas de lluvia.

 

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2.1.2 SISTEMA DE ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO NO NO CONVENCIONAL 1) Alcantarillado simplificado:  un sistema de alcantarillado sanitario simplificado se diseña con los mismos lineamientos de un alcantarillado convencional, pero teniendo en cuenta la posibilidad de reducir diámetros y disminuir distancias entre pozos al disponer de mejores equipos de mantenimiento. 

2) Alcantarillado condominiales:  Son los alcantarillados que recogen las aguas residuales de un pequeño grupo de viviendas, menor a una hectárea, y las conduce a un sistema de alcantarillado convencional.  

3) Alcantarillado sin arrastre de sólidos.  Conocidos también como alcantarillados a presión, son sistemas en los cuales se eliminan los sólidos de los efluentes de la vivienda por medio de un tanque interceptor. El agua es transportada luego a una planta de tratamiento o sistema de alcantarillado convencional a través de tuberías de diámetro de energía uniforme y que, por tanto, t anto, pueden trabajar a presión en algunas secciones. (Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento: Alcantarillado Sanitario, 2009, pág. 5) 

2.2 PARTES DE UNA RED DE ALCANTARILLA ALCANTARILLADO DO 2.2.1 TUBERIAS DE SERVICIO LOCAL La tubería de alcantarillado se compone de tubos y conexiones acoplados mediante un sistema de unión hermético, el cual permite la conducción de las aguas residuales. En la selección del material de la tubería de alcantarillado, intervienen diversas características tales como: resistencia mecánica, resistencia estructural del material, durabili durabilidad, dad, capacidad de conducción, características de los suelos y agua, economía, facilidad de manejo, colocación e instalación, flexibilidad en su diseño y facilidad de mantenimiento y reparación. (Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento: Alcantarillado Sanitario, 2009, pág. 12)

 

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2.2.2 COLECTORES Son las tuberías que tienen aportación de los colectores y terminan en un emisor, en la planta de tratamiento o en un sistema de reúso. Por razones de economía, los colectores e interceptores deben ser en lo posible una réplica subterránea del drenaje superficial natural ( (Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento: Alcantarillado sanitario, pág. 10)

2.3 VELOCIDAD PERMISIBLE 2.3.1 VELOCIDAD MINIMA La velocidad mínima es aquella que no permite depósito de sólidos en las atarjeas, que provoque azolves y taponamientos. La velocidad mínima permisible es de 0.3 m/s, considerando el gasto mínimo calculado según se indica en el Gasto Mínimo. Adicionalmente, debe asegurarse que el tirante calculado bajo estas condiciones tenga un valor mínimo de 1.0 cm, en casos de pendientes fuertes, y de 1.5 cm, en casos normales (Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento: Alcantarillado sanitario, pág. 72)

2.3.2 VELOCIDAD MAXIMA La velocidad máxima es el límite superior de diseño, con el cual se trata de evitar la erosión de las paredes de los tubos y estructuras. La velocidad máxima permisible para los diferentes tipos de material se muestra en la Tabla 1. Para su revisión se utiliza el gasto máximo extraordinario calculado según se indica en el apartado. (Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento:: Alcantarillado saneamiento Alcantarillado sanitario, pág. 72)

 

10 Tabla 1. Velocidades máximas y mínimas permisibles en tuberías.  

Material de la tubería 

Velocidad (m/s) (m/s)   Máxima

Mínima

Concreto Simple

3

0.3

Concreto Reforzado

3.5

0.3

Acero Fibrocemento

5

0.3

5

0.3

Polietileno

5

0.3

Policloruro de vinilo

5

0.3

(PVC) Fuente:  recopilado

de (Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento:

 Alcantarillado sanitario, pág. 72) 

2.4 TIRANTE HIDRAULICO El alcantarillado convencional usualmente se calcula para transportar el caudal de diseño, con una altura de flujo del 75% del diámetro de la tubería, no permitiéndose en ningún momento que la alcantarilla trabaje a presión. Este criterio de diseño no especifica un valor de nivel de agua mínimo en la alcantarilla. Una publicación brasileña (1985), indica que existen dos razones por el cual los sistemas convencionales eran diseñados sin considerar este criterio: a) Falta de estudios que sustente la adopción de un valor límite mínimo y b) Convencimiento Convencimient o de los diseñadores que no era necesario, en vista de la existencia de pruebas respecto a que las descargas frecuentes en la red, facilitan la resuspensión del material depositado cuando el agua discurre con tirantes mínimos. Estudios más recientes recomiendan mantener el nivel de agua en las alcantarillas por encima del 20% del diámetro de la tubería (0,2 D). Con esta profundidad de flujo la velocidad será cerca del 56% de la velocidad con la sección total (75% D). Si la velocidad velocida d en un colector que va lleno es de 0,6 m/s, la velocidad con 0,2 D resultaría en 0,34 m/s.

 

11 Para tener una velocidad de flujo de 0,45 m/s con 0,2 D, la velocidad en la sección total tiene que ser 0,80 m/s. Los mismos estudios recomiendan fijar el nivel máximo de agua en la alcantarilla en el 80% del diámetro (0,8 D). Es fácilmente demostrable que con este nivel en un colector circular se alcanza la velocidad más alta. La parte vacía de la sección por encima de 0,8 D se emplea para ventilación, movimiento de los gases, sirviendo además para los flujos excepcionales. Por tanto, el diseño de redes simplificadas y condominiales, recogiendo las recomendaciones de estos estudios considera mantener el nivel de agua en las alcantarillas en el siguiente rango (Guías Para El Diseño De Tecnologías De  Alcantarillado,  Alcantarilla do, 2005, pág. 30) 30)

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