Unidad 2 Especificaciones

Unidad 2: Especificaciones para el proyecto de alcantarillado 2.1. Generalidades 2.2. Gastos de diseño 2.3. Variables Hidráulicas 2.4. Obras accesorias 2.5. Pozos de visita 2.6. Conexiones 2.7. Estructuras de descargas. 2.8. Fórmulas de diseño hidráulico.

2.1.- GENERALIDADES

Una vez que se ha decidido elaborar un Proyecto de Alcantarillado, es conveniente recabar la información siguiente: • Nombre completo de la localidad, municipio y estado al que pertenece. • Coordenadas geográficas y altitud media (x, y, z). • Población, según el último censo oficial. • Población actual. • Clima. • Comunicaciones. Comunicaciones. • Aspecto de la localidad, indicando tipo de edificaciones. • Localizar en un plano actualizado las vías de comunicación.

Estado actual de la red de alcantarillado Descripción de las partes componentes del sistema, estado de conservación y grado de aprovechamiento de las mismas. Red existente Plano actualizado de la red de alcantarillado alc antarillado indicando: • Escala • Nombre de las calles • Trazo de la red existente • Ubicación de pozos de visita • Elevación de terreno y plantilla de los pozos de visita • Pendiente de cada tramo • Diámetro y tipo de tuberías • Longitud de cada tramo • Sentido del escurrimiento en cada tramo • Sitio del vertido

Los pozos de visita, se localizan en las intersecciones de calles y en los cambios de pendiente fuertes, y se utilizan para varias acciones tales como inspeccionar, desazolvar y reparar los tramos de tuberías. La figura f igura siguiente indica un croquis general de un pozo de visita en una red de alcantarillado. Estructuras y obras accesorias existentes Planos actualizados de las obras, tales como: • Pozos de visita • Estructuras de vertido • Sifones invertidos • Cruces • Plantas de bombeo

Información topográfica Aspecto básico para realizar un proyecto de alcantarillado pluvial, es disponer de la topografía de la región, ya que marcará la pauta para elegir el tipo de configuración que tendrá el sistema. En consecuencia, es necesario contar con planimetría y altimetría, para realizar los trazos de la red y determinar la ubicación de las estructuras e instalaciones auxiliares. Las escalas para este tipo de planos de proyecto se indican en la tabla Tipo de plano Planta Perfil

Escalas para planos de proyecto Orientación Escalas 1:2,000 a 1:5,000 Horizontal Vertical

1:2,000 a 1:5,000 1:200 a 1:500

Los planos deberán incluir los datos siguientes: • Planimetría, ubicando banquetas, líneas eléctricas, tuberías de agua potable y cajas de

operación de válvulas, ductos, etc. • Nombre de las calles que forman las manzanas. • Longitud de crucero a crucero de las calles. • Elevación de todos los cruceros y sitios en donde cambie la pendiente del terreno. • Elevación de las tuberías de red de agua potable, alcantarillado sanitario, ductos de gas,

etc., existentes. Cuando se elabora un proyecto de rehabilitación y/o ampliación y no se dispone de planos de la red existente y de las obras accesorias, o no sean confiables, debe hacerse el levantamiento topográfico correspondiente, incluyendo las características de la red y las estructuras.

Información adicional para el proyecto Uso del suelo

a) Plano de zonificación por tipo de actividad: en el se debe especificar, con la mayor claridad posible, las zonas habitacionales, fabriles, comerciales, recreativas, agrícolas, etc. Asimismo, identificar la zona de la localidad que actualmente esté poblada y las de probable crecimiento futuro. Es importante que se definan las zonas urbanas. b) Planos de instalaciones subterráneas: existentes y en proceso de construcción (Planes Maestros)

• Agua potable • Alcantarillado sanitario • Gas • Teléfono • Luz • Plano de detalle de las estructuras y obras accesorias

Estructuras y obras accesorias

Planos topográficos detallados de probables sitios para estaciones de bombeo, sifones invertidos, obras de vertido, etc.

Datos básicos para diseñar una red de alcantarillado a) Periodo de retorno b) Área por drenar c) Sistema d) Coeficiente de escurrimiento e) Intensidad de la lluvia f) Método de diseño g) Fórmulas usadas h) Gasto de diseño i) Velocidad mínima  j) Velocidad máxima k) Sistema de eliminación l) Tipo de tubería

2.2. GASTOS DE DISEÑO

años Ha aguas pluviales adimensional mm/h Racional, gráfico alemán, RRL, hidrograma unitario Manning, continuidad y las propias empleadas para cada método 3

m /s m/s m/s gravedad/bombeo concreto, asbesto, polietileno, etc

Para el cálculo de los gastos de diseño en las redes de alcantarillado, se puede consultar el libro Datos Básicos del MAPAS. Se establece el criterio de valorar el gasto de dotación de drenaje sanitario como un porcentaje del gasto de consumo de agua potable.

    Para los fraccionamientos Industriales y comerciales, el desarrollador deberá de analizar el porcentaje de la dotación que se verterá al drenaje sanitario, considerando que parte del agua de consumo debe de emplearse en el reúso del proceso industrial y áreas verdes. Los gastos de diseño que se emplean en los proyectos de alcantarillado sanitario son: • Gasto medio • Gasto mínimo • Gasto máximo instantáneo • Gasto máximo extraordinario

Los tres últimos se determinan a partir del primero. El sistema de alcantarillado sanitario, debe construirse herméticamente por lo que no se adicionará al caudal de aguas residuales el volumen por infiltraciones. 2.2.1.- Gasto medio El gasto medio es el valor del caudal de aguas residuales en un día de aportación promedio al año. Para calcular el gasto medio de aguas residuales, se requiere definir la aportación de aguas residuales de las diferentes zonas identificadas en los planos de uso de suelo. La aportación es el volumen diario de agua residual entregado a la red de alcantarillado, la cual es un porcentaje del valor de la dotación de agua potable. En zonas habitacionales, se adopta como aportación de aguas residuales el 75% de la dotación de agua potable, considerando que el 25 % restante se consume antes de llegar a las atarjeas. En función de la población y de la aportación, el gasto medio de aguas residuales en cada tramo de la red se calcula con:

 

   

Dónde:

 Es el gasto medio de aguas residuales en l/s   Es la aportación en litros por habitante al día.  Es la población en número de habitantes. 86 400 Son el número de segundos al día.

En las localidades que tienen zonas industriales, comerciales o públicas con un volumen considerable de agua residual, se debe obtener el porcentaje de aportación para cada una de éstas zonas, independientemente de las habitacionales. En función del área y la aportación, el gasto medio de aguas residuales en cada tramo de la red se calcula con:

 

   

Dónde:

    

Es el gasto medio de aguas residuales en l/s. Es la aportación en litros por metro cuadrado al día o litros por hectárea al día. Es el área de la zona industrial, comercial o pública 86 400 Son el número de segundos al día.

2.2.2.- Gasto mínimo El gasto mínimo es el menor de los valores de escurrimiento que normalmente se presentan en una tubería. Este valor es igual a la mitad del gasto medio. El gasto mínimo Qmin y se calcula con la siguiente fórmula:

     El gasto mínimo corresponde a la descarga de un excusado de 6 litros, dando un gasto de 1.0 lt/seg. Este será el gasto mínimo al inicio de una atarjea. Dónde:

 : Gasto mínimo  : Gasto medio de aguas residuales Este valor es igual a la mitad del gasto medio. En la Tabla 3.1, se muestran para las diferentes tuberías que existen en el mercado, valores del gasto mínimo que deben ser usados en el diseño de atarjeas. Se observa, en la Tabla 3.1, que el límite inferior es de 1.0 l/s, lo que significa que en los tramos iníciales de las redes de alcantarillado, cuando resulten valores de gasto mínimo menores a 1.0 l/s, se deben usar éste valor en el diseño.

Tabla 3.1.-Gasto mínimo de aguas residuales con inodoros de 6 litros para distintos diámetros. Diám. (cm)

Nº de descargas simultaneas

Aportación por descarga (l/s)

Gasto mín. (l/s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15 17 23 25 28 30 32 35 38 41 44 47 57 74

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15 17 23 25 28 30 32 35 38 41 44 47 57 74

10 - 25 30 - 40 45 - 46 50 - 55 60 - 63 65 70 75 - 76 80 85 90 - 91 100 107 - 110 120 - 122 130 140 150 - 152 160 170 180 - 183 190 200 213 244 305

2.2.3.- Gasto máximo instantáneo El gasto máximo instantáneo es el valor máximo de escurrimiento que se puede presentar en un instante dado. Su valor, es el producto de multiplicar el gasto medio de aguas residuales por un coeficiente M, que en el caso de la zona habitacional es el coeficiente de Harmon.

   En el caso de zonas habitacionales el coeficiente M está dado por la siguiente fórmula:



   √ 

Dónde:

 Es la población servida acumulada hasta el punto final (aguas abajo) del tramo de tubería considerada, en miles de habitantes. En tramos con una población acumulada menor de 1 000 habitantes, el coeficiente M es constante e igual a 3.8. Para una población acumulada mayor que 63,454 habitantes, el coeficiente M se considera constante e igual a 2.17, es decir, se acepta que su valor a partir de ésta cantidad, no sigue la ley de variación establecida por Harmon. El coeficiente M en zonas industriales, comerciales o públicas presenta otra ley de variación. Siempre que sea posible, debe hacerse un aforo del caudal de agua residual en las tuberías existentes para determinar sus variaciones reales. De no disponer de ésta información, el coeficiente M podrá ser de 1.5 en zonas comerciales e industriales. 2.2.4.- Gasto máximo extraordinario El gasto máximo extraordinario es el caudal de aguas residuales que considera aportaciones de agua que no forman parte de las descargas normales, como bajadas de aguas pluviales de azoteas, patios, o las provocadas por un crecimiento demográfico explosivo no considerado. En función de éste gasto se determina el diámetro adecuado de las tuberías, ya que se tiene un margen de seguridad para prever los caudales adicionales en las aportaciones que pueda recibir la red. Para el cálculo del gasto máximo extraordinario se tiene:

   Dónde:

: es el coeficiente de seguridad adoptado.  : es el gasto máximo instantáneo. En el caso de aportaciones normales el coeficiente Cs será de 1.0; para condiciones diferentes, éste Cs puede definirse mayor a 1 y como máximo 1.5 bajo aprobación de la autoridad local del agua y dependiendo de las condiciones particulares de la localidad.

2.3. VARIABLES HIDRÁULICAS Se entiende por variables hidráulicas de interés a aquellas características del flujo cuya determinación es básica para fines de diseño y de funcionamiento hidráulico. En su manejo se utilizará el Sistema Internacional de Unidades (donde se considera a la masa como unidad básica y por consiguiente, la fuerza es unidad derivada. Entre las variables hidráulicas más importantes se encuentran la velocidad media del flujo (velocidad en lo sucesivo), el gasto y, el tirante del flujo con superficie libre o la presión en conductos trabajando a presión. Para su determinación puede requerirse el uso de ciertos parámetros hidráulicos básicos relativos a una sección transversal de una conducción definidos como: a) Tirante (y ): Se le denomina tirante a la distancia vertical medida desde el punto

más bajo de la sección de la conducción hasta la superficie libre del agua (m). En ocasiones, se le confunde con el tirante de la sección ( d ), el cual se mide en forma perpendicular al fondo de la conducción. La relación entre ambos es

   Donde θ es el ángulo formado entre el fondo del canal y la horizontal. Cuando dicho ángulo es pequeño (menor a 10º), como sucede usualmente, entonces ambos tirantes pueden considerarse iguales. b) Nivel del agua (h): Es el nivel de la superficie libre del agua (m) con respecto a un plano horizontal de referencia c) Área hidráulica ( A): Se le llama así al área que ocupa el agua en un corte transversal normal a la dirección del flujo (m2). Su cálculo se hace con base en la geometría del conducto. d) Ancho de superficie libre (B): Es la distancia medida transversalmente al flujo a nivel de la superficie libre (m). e) Perímetro mojado ( P): Es la longitud del contorno de la sección transversal en la que el agua tiene contacto con las paredes y el fondo de la conducción (m). f) Tirante hidráulico (Y ): Se define como el cociente de dividir el área hidráulica entre el ancho de superficie libre (m):



  

En algunos cálculos se prefiere al tirante hidráulico en lugar del tirante; por ejemplo, para obtener el número de Froude. g) Radio hidráulico (R): Es la relación entre el área hidráulica y el perímetro mojado (m):



  

2.4. OBRAS ACCESORIAS Las obras o estructuras complementarias en una red de alcantarillado son estructuras que no siempre forman parte de una red, pero que permiten un funcionamiento adecuado de la misma. Entre ellas se encuentran las plantas de bombeo, vertedores, sifones invertidos, cruces elevados, alcantarillas pluviales y puentes. 2.4.1.- Estaciones de bombeo Una estación de bombeo se compone de un cárcamo de bombeo o tanque donde las aguas son descargadas por el sistema de alcantarillado y a su vez son extraídas por un conjunto de bombas cuya función es elevar el agua hasta cierto punto para vencer desniveles y continuar la conducción hasta el vertido final. Se utilizan cuando: • La elevación donde se concentra el agua está por debajo de la corriente natural de

drenaje o del colector existente. • Por condiciones topográficas no es posible drenar por gravedad el área por servir hacia el colector principal, debido a que ella se encuentra fuera del parteaguas de la zona a la que sirve el colector. • Los costos de construcción son muy elevados debido a la profundidad a la que se instalarán los colectores o el emisor a fin de que funcionen por gravedad. Las plantas de bombeo son instalaciones especializadas de ingeniería, cuyo diseño es un proyecto en sí. 2.4.2.- Vertedores Un vertedor es una estructura hidráulica que tiene como función la derivación hacia otro cauce del agua que rebasa la capacidad de una estructura de conducción o de almacenamiento. Su uso en los sistemas de alcantarillado se combina con otras estructuras tales como canales o cajas de conexión, y es propiamente lo que se denomina como una estructura de control. Por ejemplo, cuando se conduce cierto gasto de aguas pluviales o residuales hacia una planta de tratamiento con cierta capacidad y ésta es rebasada debido a la magnitud de una tormenta, el exceso es controlado por medio de un vertedor que descarga hacia un conducto especial (usado solamente en estos casos), que lleva el agua en exceso hacia su descarga a una corriente. 2.4.3.- Descarga domiciliaria La descarga domiciliaria o “albañal exterior”, es una tubería que permite el desalojo de las aguas servidas, del registro domiciliario a la atarjea. El diámetro del albañal en la mayoría de los casos es de 15 cm., siendo éste el mínimo recomendable, sin embargo, esta dimensión puede variar en función de las disposiciones de las autoridades locales. La conexión entre albañal y atarjea debe ser hermética y la tubería de interconexión debe de tener una pendiente mínima del 1%.

En caso de que el diámetro del albañal sea de 10 cm., se debe considerar una pendiente de 2%. Se debe garantizar que la conexión del albañal a la atarjea, sea hermética. Dependiendo del tipo de material de la atarjea o colector, se debe de seleccionar de preferencia el mismo material en la tubería de albañal y en las piezas especiales, así como el procedimiento de conexión correspondiente. A continuación se describen los procedimientos de instalación y las piezas usadas en las diferentes conexiones domiciliarias según el tipo de material. 2.4.4.- Estructuras de caída Por razones de carácter topográfico o por tenerse elevaciones obligadas para las plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel. Las estructuras de caída que se utilizan son: • Caídas libres.- Se permiten caídas hasta de 0.50 m dentro del pozo sin la necesidad de

utilizar alguna estructura especial. • Pozos con caída adosada.- Son pozos de visita comunes, a los cuales lateralmente se les

construye una estructura que permite la caída en tuberías de 0.20 y 0.25 m de diámetro con un desnivel hasta de 2 m. • Pozos con caída.- Son pozos constituidos también por una caja y una chimenea, a los

cuales en su interior se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberías de 0.30 a 0.76 m de diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m. • Estructuras de caída escalonada.- Son estructuras con caída escalonada cuya variación es

de 0.50 en 0.50 m hasta llegar a 2.50 m (cinco tramos) como máximo, que están provistas de dos pozos de visita en los extremos, entre los cuales se construye la caída escalonada; en el primer pozo, se localiza la plantilla de entrada de la tubería, mientras que en el segundo pozo se ubica su plantilla de salida. Este tipo de estructuras se emplean en tuberías con diámetros desde 0.90 hasta de 2.50 m. 2.4.5.- Sifones invertidos Es una estructura de cruce que permite durante la construcción de un colector o emisor salvar obstrucciones tales como arroyos, ríos, otras tuberías, túneles, vías de comunicación (pasos vehiculares a desnivel), etc., por debajo del obstáculo. Cuando se tienen cruces con alguna corriente de agua, depresión del terreno, estructura, tubería o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, generalmente se utilizan sifones invertidos. Se basa en conducir el agua a presión por debajo de los obstáculos por medio de dos pozos, uno de caída y otro de ascenso, los cuales están conectados en su parte inferior por

una tubería que pasa por debajo del obstáculo (Figura 2.5). Así, cuando el agua alcanza el pozo de caída es conducida a presión por la tubería hacia el pozo de ascenso donde puede prácticamente recuperar el nivel que tenía antes de la estructura y continuar con la dirección original del colector. La topografía local puede exigir la ejecución de obras especiales dada la necesidad de superar obstáculos como, quebradas, ríos, canalizaciones de aguas pluviales, aductoras, cruce de túneles subterráneos (metros), cruces con alguna corriente de agua, depresión del terreno, estructura, tubería o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, generalmente se utilizan sifones invertidos. Los principales tipos de sifones son los que se indican a continuación. a) Ramas oblicuas b) Pozo vertical c) Ramas verticales d) Con cámara de limpieza

Fig.: Sifón de ramas oblicuas

Fig.: Sifón con pozo vertical

Fig.: Sifón con ramales verticales

Fig.: Sifón con cámara de limpieza

2.4.6.- Cruces elevados Cuando un trazo tiene que cruzar una depresión profunda, se utilizan estructuras ligeras como son puentes de acero, concreto o madera, los cuales soportan la tubería que conduce el agua pluvial (Figura 2.6). En ocasiones, se utilizan puentes carreteros existentes donde se coloca la tubería anclándola por debajo o a un lado de la estructura.

2.4.7.- Alcantarillas pluviales y puentes. Este tipo de estructuras de cruce son regularmente empleadas en carreteras, caminos e incluso en ciertas calles en localidades donde se ha respetado el paso de las corrientes naturales (Figura 2.7). Son tramos de tubería o conductos que se incorporan en el cuerpo

del terraplén de un camino para facilitar el paso de las aguas de las corrientes naturales, o de aquellas conducidas por canales o cunetas, a través del terraplén. Cuando las dimensiones de los conductos son excesivas, es más conveniente el diseño de un puente.

2.5. POZOS DE VISITA Los pozos de visita son estructuras construidas entre las tuberías, a cuyo interior se tiene acceso por la superficie de la calle. Su forma es cilíndrica en la parte inferior y troncocónica en la parte superior, son suficientemente amplias para darle paso a una persona y permitirle maniobrar en su interior. El piso es una plataforma en la cual se han hecho canales que prolongan los conductos y encausan sus corrientes. Una escalera de peldaños de fierro fundido empotrados en las paredes del pozo permite el descenso y ascenso al personal encargado de la operación y mantenimiento del sistema de alcantarillado. Un brocal de fierro fundido o de concreto protege su desembocadura a la superficie y una tapa perforada, también de fierro fundido o de concreto, cubre la boca. Ver planos V.C. 1993 y 1994. A profundidades de 1.50 m o menores los pozos de visita tienen forma de botella y a mayores de 1.50 m se construirá la parte cilíndrica con el diámetro interior necesario de acuerdo con los diámetros de las tuberías que a el concurren (ver subincisos 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3.) y la parte troncocónica con paredes inclinadas a 60° que rematará con otra cilíndrica de 0.60 m de diámetro interior y 0.25 m de altura aproximada la cual recibirá al brocal y su tapa. Atendiendo al diámetro interior de su base los pozos de visita se clasifican en comunes y especiales.

2.5.1.- Pozos de visita: comunes y especiales. En los pozos comunes el diámetro interior de la base inferior es de 1.20 m el de los especiales es de 1.50 m a 2.00 m, dependiendo de las dimensiones de las tuberías que a ellos concurran. La base superior de todos los pozos de visita será de 0.60 m de diámetro interior. 2.5.1.1.- Los pozos de visita comunes se construyen para las tuberías de 20 cm a 61 cm de diámetro y su diámetro interior debe ser de 1.20 m para permitir el manejo de las barras de limpieza. Ver plano V.C. 1985 2.5.1.2.- Para tuberías de 76 a 107 cm de diámetro se construirán pozos de visita especiales cuyo diámetro interior será de 1.50 m. podrán recibir entronques de conductos de 20 a 30 cm. Ver plano V.C. 1986 2.5.1.3.- Para tuberías de 122 cm de diámetro también se construirán pozos de visita especiales pero con un diámetro interior de 2.00 m. podrán recibir entronques de conductos de 20 a 30 cm.

2.5.2.- Materiales de construcción de los pozos de visita Los pozos de visita se construirán de tabique y en este caso el espesor mínimo de sus paredes debe ser de 28 cm cualquiera que sea su profundidad, también pueden construirse de concreto o de mampostería de piedra. La cimentación del pozo puede ser de mampostería o de concreto; en terrenos suaves se ara de concreto armado aun cuando la chimenea sea de tabique. En todos los casos las banquetas del pozo serán de tabique o de piedra. Todos estos elementos se juntearán con mortero de cemento-arena 1:3. Los pozos se aplanaran interiormente con mortero de cemento-arena 1:3 y el espesor del aplanado será como mínimo de 1 cm. Cuando sea necesaria evitar la entrada de aguas freáticas o pluviales, el aplanado se hará también exteriormente. La separación máxima entre dos de las citadas estructuras deberá ser la adecuada para facilitar las operaciones de inspección y limpieza. Se recomiendan las siguientes, de acuerdo con el diámetro: a) En tramos de 20 a 61 cm de diámetro, la separación será de 125 m. b) En tramos de 76 a 122 cm de diámetro, la separación será de 150 m. c) En los tramos de 122 a 244 cm de diámetro, la separación será de 175 m. Estas separaciones podrán incrementarse, de acuerdo con las distancias de los cruceros de las calles, como máximo un 10%, o sea, quedarían a distancias aproximadas de 135 m, 165 m y 200 m.

Por razones de carácter topográfico o por tenerse determinadas elevaciones fijas para las plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel. Esto se hará en las siguientes formas: por medio de una caída ya sea libre o entubada utilizando en este caso, una caja adosada a un pozo de visita o a un pozo caja; construyendo un pozo con caída y la otra constituida por una estructura de caída escalonada. 2.5.3.- Pozos con caja de caída adosada. Son pozos de visita comunes, especiales o pozos caja, a los cuales lateralmente se les construye una estructura menor y permiten la caída en tuberías de 20 y 25 cm de diámetro con un desnivel de hasta 2.00 m. Ver plano V.C. 1990. 2.5.4.- Pozos con caída. Son pozos constituidos también por una caja y una chimenea a los cuales en el interior de la caja se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae del tubo más elevado disminuyendo además la velocidad del agua. Se construyen para tuberías de 30 a 76 cm de diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m. (Ver plano V.C. 1991) 2.5.5.- Estructuras de caída escalonada. Son pozos caja con caída escalonada cuya variación es de 50 en 50 cm hasta llegar a 2.50 m como máximo; están provistos de una chimenea a la entrada de la tubería con mayor elevación de plantilla y otra a la salida con menor elevación de plantilla. Se emplea en tuberías con diámetros de 0.91 a 2.44 m (Plano V.C. 1992) El empleo de los pozos de visita con caída adosada, de los pozos con caída y de las estructuras con caída escalonada se hará atendiendo a las siguientes consideraciones: Cuando en el pozo las uniones de las tuberías se hagan eje con eje, o clave con clave, no se requiere emplear ninguna de las estructuras mencionadas en el inciso anterior, uniéndose las plantillas de las tuberías mediante una rápida. Si la elevación de proyecto de la plantilla del tubo del cual cae el agua es mayor que la requerida para hacer la conexión clave con clave y la diferencia entre ellas no excede el valor de 40 cm, se hará la caída libre dentro del pozo, uniéndose las plantillas de las tuberías mediante una rápida, sin utilizar por lo tanto ninguna de las estructuras mencionadas; pero en el caso de que ésta diferencia sea mayor de 40 cm, para salvar la caída, se emplea una estructura de alguno de los tipos que para las tuberías de distintos diámetros se indican en los planos V.C. 1990, 1991 Y 1992. Si la diferencia de nivel entre las plantillas de tuberías es mayor que las especificadas para los pozos con caída y caja de caída adosada, se construirá el número de pozos que sea necesario para ajustarse a esas recomendaciones.

2.6. CONEXIONES 2.6.1.-En tubería de concreto En tubería de concreto para efectuar la conexión del albañal con la atarjea existe la norma mexicana NMX-C-417-ONNCCE vigente que establece las especificaciones que deben cumplir los elementos que componen a las descargas domiciliarias prefabricadas de concreto simple que cuentan con junta hermética y que se destinen a los sistemas de alcantarillado sanitario. Contando con dos piezas principales que son: el codo hermético y la descarga domiciliaria

Estas piezas prefabricadas permiten la descarga del albañal a la atarjea manteniendo la hermeticidad, ya que no hay necesidad de romper la tubería como se usaba anteriormente 2.6.2.-En tubería de fibrocemento Para la conexión domiciliaria en tubería de fibrocemento, se emplean: el “slant” a 5 grados con campana (para unir con anillo) y extremo de apoyo para unir a la atarjea o colector con pasta epóxica; y el codo de 45 grados con espiga y campana para su acoplamiento al albañal con anillo de hule

2.6.3.-En tubería de policloruro de vinilo (PVC) En este tipo de conexión, se utiliza una silleta de PVC a 45 grados con campana (para unir con anillo) y extremo de apoyo para unir a la atarjea o colector y un codo de 45 grados con espiga y campana para su acoplamiento al albañal con anillo de hule. La silleta se acopla a la atarjea por cementación, o bien, se sujeta por medio de un par de abrazaderas o cinturones de material resistente a la corrosión en este segundo caso, la silleta está provista de un anillo de hule con el que se logra la hermeticidad con la atarjea. Existe la posibilidad de utilizar “Y” reducidas en lugar de silletas, pero se requiere conocer, antes de

instalar las atarjeas, donde se conectaran las descargas domiciliarias

2.6.4.- En tubería de polietileno de alta densidad Existen diferentes métodos para realizar las descargas domiciliarias estas varían dependiendo el tipo de tubería, su método de instalación es principalmente mecánico y en algunos casos se puede utilizar termofusion o soldadura de aporte, a continuación se enlistan dependiendo el tipo de tubería.

Descarga domiciliaria con tubería de polietileno con doble tubería corrugada

Descarga domiciliaria con yee

Descarga domiciliaria tee en yee

2.6.5.- En tuberia de poliester reforzado con fibra de vidrio (PRFV) YEE PRFV 45° Este accesorio realiza la conexión a la línea de drenaje mediante el sistema de cople y  junta tipo REKA. Con este sistema se garantiza una conexión segura y planificada de los sistemas de alcantarillado, además permite tener una descarga construida con materiales homogéneos (Tubería y accesorios de PRFV) en toda la estructura de descarga sanitaria.

YEE PRFV 45° para descarga sanitaria

2.6.6.- Descargas domiciliarias conectadas a diferentes materiales En los programas de desarrollo social y de mejoramiento de imagen urbana es común la unión de descargas domiciliarias plásticas (nuevas) a atarjeas existentes de concreto; o la reconstrucción de atarjeas y descargas domiciliarias (con materiales plásticos), y su conexión a las descargas domiciliarias existentes de concreto o barro (al nivel de la guarnición de la banqueta o al paramento del predio). Para estos casos, existen conexiones de poliuretano rígido (PUR) que permiten realizar estas uniones herméticas a través de un procedimiento. Unión de albañal plástico (nuevo) al albañal existente (concreto o barro).

Este caso se presenta cuando la unión se realiza antes o al llegar al paramento del predio. Se utiliza un accesorio conocido como interconexión de PUR, de 10 o 15 cm según el diámetro de la descarga. La campana de este accesorio, que es de PUR, recibe a la espiga del albañal existente; el sello se logra utilizando mezcla de cemento-arena en proporción 1:1 y aditivos para aumentar la adherencia y la impermeabilidad.

Interconexión de PUR (tubería de plástico y concreto)

Unión de albañal plástico (nuevo) a la atarjea existente (concreto). En este caso el accesorio que se emplea es el slant de PUR. La ceja de material plástico y la cubierta de PUR permiten que a través de un procedimiento sistematizado y supervisable se realice la unión como un entronque ramificado a 45 o a 90°. El sello se logra utilizando mezcla de cemento-arena en proporción 1:1 y aditivos para aumentar la adherencia e impermeabilidad.

2.7. ESTRUCTURAS DE DESCARGAS. La descarga domiciliaria o “albañal exterior”, es una tubería que permite el desalojo de las

aguas servidas, del registro domiciliario a la atarjea. El diámetro del albañal en la mayoría de los casos es de 15 cm., siendo éste el mínimo recomendable, sin embargo, esta dimensión puede variar en función de las disposiciones de las autoridades locales. La conexión entre albañal y atarjea debe ser hermética y la tubería de interconexión debe de tener una pendiente mínima del 1%. En caso de que el diámetro del albañal sea de 10 cm., se debe considerar una pendiente de 2%. Se debe garantizar que la conexión del albañal a la atarjea, sea hermética. Dependiendo del tipo de material de la atarjea o colector, se debe de seleccionar de preferencia el mismo material en la tubería de albañal y en las piezas especiales, así como el procedimiento de conexión correspondiente. Para la disposición final o vertido de las aguas negras, se requiere la construcción de una estructura cuyas características dependerán del lugar elegido, del gasto por entregar, etc. Los vertidos pueden hacerse: a ríos, a lagos, al mar, a pozos de absorción, a riego previo tratamiento, etc. La elección del sitio de vertido se hará a una distancia adecuada de la localidad, situándolo respecto a la dirección de los vientos dominantes, de modo que estos no lleven a la localidad los malos olores. Es importante que el lugar de vertido esté suficientemente alejado cuando sea necesario ubicarlo en la dirección de alguna zona de probable crecimiento. Si el vertido se hace al mar o a un lago, se deben evitar los daños que la polución de las aguas puede ocasionar a las especies marinas, plancton, etc., así como la contaminación de las playas y zonas turísticas, por lo cual, deberán tomarse en consideración las normas que existan al respecto, en lo relativo al contenido de las aguas negras y efectuar previamente el tratamiento que se haga necesario para no perjudicar la explotación de los recursos naturales y del turismo. En el caso de vertido a corriente es importante investigar los usos que aguas abajo hagan del agua, que pueden ser abastecimientos de agua para uso domestico, riego, etc.; lo cual determina el tipo de tratamiento. Cuando el emisor este constituido por un conducto para descargar el agua negra en una corriente receptora, se utilizara una estructura que permita encauzar debidamente las aguas negras en la corriente, y a un nivel que tome en cuenta el evitar azolves en el sitio de vertido, y por otro lado el remanso de las aguas negras cuando se presenten avenidas máximas en la corriente receptora. La construcción de la estructura de descarga se hará preferentemente en un tramo recto del rio, debiendo tomar en cuenta las características de socavación de las corrientes en la sección de vertido. (Ver plano V.C. 1995)

En las descargas al mar o lagos, es conveniente instalar el emisor sub-acuático a profundidades mayores que el nivel promedio de las mareas bajas, con una longitud que puede variar, más o menos de 50 a 100 m. para su orientación es necesario tomar en consideración la dirección de las corrientes marinas superficiales. Cuando la descarga sea a pozos de absorción se efectuaran los estudios geohidrológicos necesarios a fin de evitar la polución de los mantos de aguas subterráneas que fueran aprovechables para abastecimiento de agua u otros usos. Si la disposición final se hace a riego, previo tratamiento, no se utilizaran las aguas para cultivo de hortalizas.

2.8. FÓRMULAS DE DISEÑO HIDRÁULICO La fórmula empírica de Manning es la más práctica para el diseño de canales abiertos, actualmente se utiliza para conductos cerrados y tiene la siguiente expresión:

         Dónde:

                   El radio hidráulico se define como:

 Dónde:

  

                  a) Flujo en tuberías con sección llena En el diseño de conductos circulares, se utilizan tablas, nomogramas o programas de computadora, los mismos están basados en la fórmula de Manning y relacionan la pendiente, diámetro, caudal (capacidad hidráulica) y velocidad, para condiciones de flujo a sección llena. El radio hidráulico es:

 Dónde:

 

D: Diámetro (m) Sustituyendo el valor de (R), la fórmula de Manning para tuberías a sección llena es:

        En función del caudal, con    

Dónde:

                      b) Flujo en tuberías con sección parcialmente llena El flujo a sección llena se presenta en condiciones especiales. Se debe destacar que la condición normal de flujo en conductos circulares de alcantarillado, es a sección parcialmente llena, con una superficie de agua libre y en contacto con el aire. Durante el diseño, es necesario determinar el caudal, velocidad, tirante y radio hidráulico, cuando el conducto fluye a sección parcialmente llena (condiciones reales). Para el cálculo es necesario utilizar las propiedades hidráulicas de la sección circular que relacionan las características de flujo a sección llena y parcialmente llena.

El ángulo central  en grado sexagesimal:

      El radio hidráulico:



  

    

Sustituyendo el valor de (R), la fórmula de Manning para tuberías con sección parcialmente llena es: 

           En funcion del caudal



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

 

      

 