ALCANTARILLADO abas.pdf

7/26/2019 ALCANTARILLADO abas.pdf

1/17

UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

ABAST. AGUA Y ALCANTARILLADO Pgina 1

ALCANTARILLADO

I. DEFINICIN:

Se denomina alcantarillado o tambin red de alcantarillado, red de saneamiento o red de

drenaje al sistema de estructuras y tuberas usado para la recogida y transporte de lasaguas residuales y pluviales de una poblacin desde el lugar en que se generan hasta elsitio en que se vierten al medio natural o se tratan.

Las redes de alcantarillado son estructuras hidrulicas que funcionan a presin atmosfrica,por gravedad. Slo muy raramente, y por tramos breves, estn constituidos por tuberas quetrabajan bajo presin o por vaco. Normalmente estn constituidas por conductos de seccincircular, oval o compuesta, la mayora de las veces enterrados bajo las vas pblicas.

La red de alcantarillado se considera un servicio bsico, sin embargo la cobertura de estas

redes en las ciudades de pases en desarrollo es nfima en relacin con la cobertura de lasredes de agua potable. Esto genera importantes problemas sanitarios. Durante muchotiempo, la preocupacin de las autoridades municipales o departamentales estaba msocupada en construir redes de agua potable, dejando para un futuro indefinido laconstruccin de las redes de alcantarillado. Actualmente la existencia de redes dealcantarillado es un requisito para aprobar la construccin de nuevas urbanizaciones en lamayora de las naciones.

II. CLASIFICACIN DE LAS AGUAS RESIDUALES

De no existir las redes de recoleccin de las aguas residuales, se pondra en peligro la

salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiolgicas y, adems, secausaran importantes prdidas materiales.

Las aguas residuales pueden tener varios orgenes:

a) Aguas residuales domsticas:b) Aguas residuales industriales:c) Aguas de lluvia:

III. SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS

El sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberas y obras complementarias,

necesarias para recibir y evacuar las aguas residuales de la poblacin y la escorrentasuperficial producida por la lluvia. Los sistemas de alcantarillado, en forma sencilla, seclasifican en:

a) Alcantarillado sanitario: Es el sistema de recoleccin diseado para llevarexclusivamente aguas residuales domsticas e industriales.

b) Alcantarillado pluvial: Es el sistema de evacuacin de la escorrenta superficialproducida por la lluvia.

c) Alcantarillado combinado: Es un alcantarillado que conduce simultneamente lasaguas residuales y las aguas de lluvia.


2/17



VISTA DE PERFIL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

VISTA EN PLANTA SISTEMA DE ALCANTARILLADO

El tipo de alcantarillado que se ha de usar depende de las caractersticas de tamao,topografa y condiciones econmicas del proyecto. Al unir las aguas residuales con lasaguas de lluvia, es decir un alcantarillado combinado, es una solucin econmica inicialdesde el punto de vista de la recoleccin, pero no lo ser tanto cuando se piense en lasolucin global de saneamiento que incluye la planta de tratamiento de las aguasresiduales, ya que este caudal combinado es muy variable en cantidad y calidad, lo cualgenera perjuicios en los procesos de tratamiento. Se debe procurar, entonces, una solucinseparada al problema de la conduccin de aguas residuales y aguas de lluvia.

La clasificacin ms completa de los sistemas de alcantarillado corresponde a la existencia

de diferentes sistemas de saneamiento, por ello interesa realizar una descripcin de losmismos a fin de poder establecer criterios de seleccin que permitan elegir el sistema msadecuado para cada supuesto.

Segn el modo en que pueden ser transportadas las diferentes clases de aguas residualesexisten los siguientes sistemas:

Sistema unitario. Sistema separativo.


3/17



Segn el modelo de circulacin de las aguas pueden existir los siguientes sistemas: Sistema por gravedad. Sistema por elevacin. Sistemas por impulsin. Sistemas a presin.

Segn el planteamiento conceptual: Sistemas convencionales. Sistemas sostenibles.

Sistema Unitario.

El sistema unitario, utiliza una red que se dimensiona para absorber la totalidad de lasaguas residuales, es econmico, puesto que solo precisa para su construccin de una nicared de canalizacin, sin embargo presenta los siguientes inconvenientes:

Gran variacin de caudales, entre las aguas de lluvias y las negras, que se traduceen la aparicin de importantes procesos de sedimentacin.

Necesidad de implantar aliviaderos de crecidas, que propician vertidos a caucesnaturales con un cierto grado de contaminacin.

Exigencia de mayores consumos energticos en las elevaciones y en las plantas dedepuracin.

Sistema Separativo.

El sistema separativo, utiliza dos redes totalmente independientes de alcantarillado, concometidos diferentes. Una de las redes evacua reducidos y conocidos caudales de aguasnegras e industriales que no deben tener fermentaciones anaerbicas prematuras yespontneas dentro de un alcantarillado con largos recorridos. La otra red, conduceimportantes caudales de lluvias, de difcil determinacin que deben ser evacuados por lostrayectos ms cortos hacia cauces naturales idneos.

Presenta los siguientes inconvenientes:

Se trata de un sistema que utiliza doble red en ramales, acometidas e instalacionesen edificios, por lo tanto su implantacin eleva los costos de urbanizacin y

edificacin. Por lo expuesto, el sistema separativo tiene grandes gastos de mantenimiento (casi

en doble que el sistema unitario). La instalacin del sistema separativo presenta notables dificultades (doble red).


4/17



Las ventajas que tiene el sistema son las siguientes:

Las estaciones de depuracin en este sistema son ms baratas, porque son mspequeas ya que slo depuran aguas negras.

Las alcantarillas tienen menores sedimentaciones.

Los colectores de aguas pluviales pueden tener escaso desarrollo ya que es posibleuna evacuacin inmediata a cauces naturales.

Los vertidos de pluviales no son contaminantes. Las inundaciones de pluviales no son tan nocivas.

SISTEMAS POR GRAVEDAD

En los sistemas por gravedad, las aguas discurren a lo largo de las redes a causa de laspendientes de los conductos.

SISTEMAS POR ELEVACIN

En los sistemas con elevacin, el agua fluye por gravedad y en un cierto punto de la redsufren una elevacin por medios mecnicos para de nuevo fluir por gravedad.

SISTEMAS POR IMPULSIN

En los sistemas con impulsin, las aguas residuales son elevadas por impulsin endeterminados tramos de las redes.

SISTEMAS A PRESINEn los sistemas de presin, las aguas residuales circulan por diferencia de presin graciassobre todo al empleo de bombas dilaceradoras.

SISTEMAS CONVENCIONALESTodos los ya reseados que se basan en el transporte de residuos a largas distanciasdentro de redes de alcantarillado de desarrollo territorial.

SISTEMAS SOSTENIBLESCon los sistemas de saneamiento sostenibles se organizan para verificar la premisa de queel mejor residuo es el que no se produce. Los sistemas convencionales de alcantarilladodotados de Estaciones de Depuracin de Aguas Residuales territoriales, no debenconsiderarse como la nica solucin cuando se resuelven los problemas de saneamiento enasentamientos urbanos.

Cuando se emplean sistemas de saneamiento sostenibles, se hace una distincin entre:

Aguas negras con un alto contenido de residuos biolgicos. Aguas grises, procedentes de lavadoras, duchas, lavabos, lavaderos, etc. Aguas pluviales producidas por escorrentas.

La evacuacin de las aguas negras, por ejemplo, se puede realizar utilizando sanitarios alvaco.Dichas aguas negras se pueden mezclar despus con la fraccin orgnica de los residuos

slidos domsticos para obtener biogs y compost fermentado y estable que pueda serutilizado en las labores agrcolas.


5/17



IV. CLASIFICACIN DE UNA RED DE ALCANTARILLADO.

Cuando se trata de transportar un lquido por gravedad, por una conduccin, se debenobservar una serie de leyes fsicas (hidrodinmica de fluidos). Si examinamos el esquemade una red hidrulica ramificada, donde se transporta el agua por gravedad, podremos

observar que est compuesta por conducciones con diferentes secciones, es decir, nosencontramos con que en la red se ha establecido una jerarqua entre todas lascanalizaciones que la integran. De este modo, podremos distinguir:

Las conducciones terminales.- (albaales y alcantarillas secundarias), que son las quellevan menor caudal, y por lo tanto son de poca seccin.

Las conducciones principales.- (alcantarillas primarias y colectores), que son las quellevan el mximo caudal, y por lo tanto, son las que deben tener, por lo general, lasmximas secciones.

Como en todo momento tendremos que impedir, que la red entre en carga, es decir, quesobre las paredes de la conduccin se ejerza presin, con el riesgo que esto entraa para elbuen mantenimiento de las conducciones, deberemos asegurarnos que el agua que circulalo hace a lmina libre, es decir, lo hace a presin atmosfrica.

V. FORMULAS PARA EL CLCULO HIDRULICO.

Ecuaciones De Flujo.

Con la finalidad de salvar las dificultades que existen en la aplicacin del principio deenerga a la solucin de los problemas de flujo de tuberas se han propuesto una serie de

frmulas. Algunas tienen una base racional; sin embargo, la mayora de ellas songeneralmente empricas. Se aplican al flujo uniforme permanente y slo toman en cuentalas prdidas por rozamiento.Para lograr la relacin de la velocidad con la pendiente y el radio hidrulico, mediantetrabajos experimentales en el ao 1775, el investigador CHEZY propuso la siguienteexpresin:

Donde:

V = Velocidad media en (m/s).Rh= Radio hidrulico en (m).S = Pendiente en (m/m).C = Coeficiente de Chezy.

Varios investigadores lograron determinar el valor del coeficiente C que depende del radiohidrulico y la pendiente y principalmente de las caractersticas, naturaleza y estado de lasparedes de la alcantarilla. Entre los valores ms destacados para el coeficiente derugosidad tenemos:


6/17



Los coeficientes promedios m, n, y

MATERIAL MANNING JUTTER BAZIN(n) (m) (y)

Tubos de concreto simple 0.013 0.3 0.22

Tubos de arcilla vitrificada 0.013 0.3 0.2

Tubos de asbesto cemento 0.013 0.1 0.16

Tubos de hierro fundido 0.012 0.2 0.14

Tubos de PVC 0.009 - -

Canales de mampostera de ladrillo 0.015 0.5 0.3Canales de mampostera de piedra

cortada 0.017 0.7 0.69

Canales de tierra 0.025 1.5 0.69

Coeficiente De Rugosidad

En las alcantarillas, el coeficiente de rugosidad debe considerarse constante, cualquiera seael material empleado para su fabricacin, cuando el agua fluya a ms de la mitad de laseccin y para los dimetros pequeos. La causa que determina un valor constante para elcoeficiente de rugosidad independiente del material de la alcantarilla, es la presencia sobrela superficie interna de la misma de una capa grasienta, lisa, pegajosa y viscosadenominada manto biolgico, originada por las aguas residuales. El valor de n ser de

0.013 en alcantarillado, para cualquier tipo de material de tubera.

Cmaras De Inspeccin

La necesidad de evitar curvas en el trazado de Redes, que dificultan la limpieza, obligan aconstruir Cmaras de Inspeccin entre dos de las cuales, la alineacin debe serforzosamente recta, tanto en planta como en perfil, lo cual significa que tambin sonnecesarias en los cambios de pendiente, facilitando de sta manera, el acceso a loscolectores para la extraccin de los residuos de limpieza. Los espaciamientosrecomendables entre cmaras de inspeccin, son los siguientes:


7/17



70 metros para colectores de pequeo dimetro 150 mm. a 400 mm. 100 metros para colectores visitables mayores a 700 mm. de dimetro. 150 metros para colectores visitables mayores a 1.000 mm. de dimetro.

Las cmaras de Inspeccin y limpieza, especiales para rejas, compuertas, aliviaderos o

puntos destinados a medicin, deben ser fcilmente accesibles. Las Cmaras de Inspecciny limpieza se ubican sobre el eje de las alcantarillas o con ligera desviacin y su dimetrodebe tener como dimensin mnima 0,60 m y 0,60 x 0,60 para el caso de cmarasrectangulares. Las Cmaras de Inspeccin de seccin circular, deberan tener 1,20 m dedimetro en su base inferior aunque actualmente se puede aceptar hasta 1,0 m.

Ubicacin De Las Cmaras De Inspeccin.

La ubicacin, y en consecuencia el nmero de Cmaras de Inspeccin deben ser objeto deun estudio especial ya que su costo incide en un porcentaje elevado en la construccin delsistema, por ello es necesario tomar en cuenta lo siguiente:

Ubicar en los arranques de colectores. Ubicar en los cambios de direccin. Ubicar en los cambios de dimetro. Ubicar en cambios de pendiente. Ubicar para vencer desniveles. En las intersecciones de colectores. En tramos largos, de modo que la distancia entre dos cmaras consecutivas no

exceda lo estipulado en el 3.8.8.

La distancia entre Cmaras de Inspeccin, est directamente relacionada a la utilizacin deequipos y mtodos de limpieza, sean estos manuales o mecanizados, por tal razn se debetomar en cuenta lo siguiente:

Si se utiliza equipo manual como ser varillas flexibles y sus respectivos accesorios,la distancia entre cmaras podr ser de 50 a 70 m.

Si se utiliza equipo mecnico (Sewer Roder), la distancia entre cmaras puede llegara 100 m. y avanzar an hasta los 150 m.

Si los dimetros de los colectores son visitables y permiten una limpieza directa por

un operador, la distancia puede ampliarse a 150 200 m.


8/17



VI. SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

ALCANTARILLADO SANITARIO

Es el sistema de recoleccin diseado para evacuar exclusivamente aguas residualesdomsticas de una poblacin. Un sistema de alcantarillado est constituido por un conjuntode tuberas, instalaciones y equipos destinados a colectar y transportar aguas residuales aun sitio final conveniente, de forma continua y segura para el medio ambiente.

Componentes de un sistema de alcantarillado sanitario.

Caudal De Diseo


9/17



VII. SISTEMA DE ALCANTARILLADO CONDOMINIAL.

ALCANTARILLADO CONDOMINIAL

Los llamados sistemas condominiales o en rgimen de condominio son el resultado de unaconcepcin de saneamiento que mezcla participacin comunitaria con tecnologasapropiadas, para producir soluciones que combinen economa y eficiencia, buscando crearcondiciones al acceso a los servicios de alcantarillado sanitario.

El mayor soporte de esta propuesta es la democratizacin de los servicios, concretizada atravs de algunas ideas bsicas, las cuales traen consigo el ingreso de nuevos recursos yenergas al sistema.

El sistema condominial redefine la unidad en la cual se presta el servicio. Mientras que lossistemas convencionales prestan esencialmente servicios a cada unidad de vivienda, losservicios condominiales lo hacen a cada manzana de viviendas o cualquier grupo de

viviendas. Esto es similar al concepto de brindar una solaconexin a un edificio dedepartamentos, salvo que en este caso el condominio es fsicamente horizontal einstitucionalmente informal. Como resultado de este nuevo concepto, la red pblica ya nonecesitar conectarsecada lote de terreno ni estar presente en cada calle, sino simplemente disponer de un puntode conexin nico a cada manzana urbana. Por lo tanto, la longitud necesaria de la red esconsiderablemente ms corta que la de un sistema convencional. Necesitaaproximadamente la mitad de longitud para alcantarillados y un cuarto de longitud para elservicio de agua.

Para una mejor visualizacin a continuacin se muestran las diferencias entre alcantarilladosanitario y condominial.

Alcantarillado Sanitario Convencional


10/17



Alcantarillado Sanitario Condominial.

Smbolos de las grficas anteriores:


11/17



Metodologa De Diseo.

La aplicacin del nuevo modelo requiere la realizacin de un trabajo de movilizacin quetiene la finalidad de crear condiciones para la participacin de la comunidad, lo cual tienecomo instrumento principal la reunin condominial, como anteriormente se indico que es la

representacin en manzanos como un edificio de departamentos. Para visualizar mejor esteconcepto es la siguiente grfica:

REPRESENTACIN GRAFICA DEL CONCEPTO DEALCANTARILLADO CONDOMINIAL.


12/17



VIII. SISTEMAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

Descripcin del sistema

El alcantarillado de aguas de lluvia est conformado por el conjunto de colectores y canalesnecesarios para evacuar la escorrenta superficial producida por la lluvia.

Componentes de un sistema de alcantarillado pluvial

Un sistema de alcantarillado pluvial est constituido por los siguientesComponentes:

Conjunto cordn- Cuneta Boca de Tormenta Cmara de conexin Tubera de conexin Cmara de inspeccin

Colectores secundarios Colector principal.

Cordn de acera.- Pieza de hormign destinada a separar la calzada de la aceraconformando de esta manera la cuneta longitudinalmente.

Cuneta.- Es un canal de seccin triangular que se forma entre el cordn y la calzada,destinada conducir las aguas superficiales hacia las bocas de tormentas.

Boca de tormenta.- Estructura hidrulica destinada a captar las aguas superficiales, queconsiste en una cmara de mampostera de piedra u hormign, ubicada bajo la acera o bajola cuneta.

Cmara de conexin.- Cmara de mampostera de piedra u hormign que recibe las aguasPluviales captadas por la rejilla de la boca de tormenta.

Tubera de conexin.- Es la tubera destinada a conectar la boca de tormenta con unacmara de Inspeccin.


13/17



Cmara de inspeccin.- Cmara de mampostera de piedra o concreto que une losdiferentes tramos de colectores o recibe las tuberas de conexin de las bocas de tormenta.

Colectores secundarios.- Tuberas que conducen la contribucin del curso de aguaafluente y queda ubicada en el fondo de un valle secundario de la cuenca de drenaje.

Colector principal.- Tuberas que conducen la contribucin del curso principal de agua yqueda ubicada en el fondo de un valle principal de la cuenca de drenaje.


14/17



EJERCICIO DE APLICACIN:

Una tubera de desage de 12 de arcilla vitrificada n=0.015 corre rumbo este con unapendiente de 0.036; en la direccin norte una tubera de concreto de 8 ingresa con unapendiente de 0.0365; otra tubera de 8 de arcilla vitrificada entra desde el sur con unapendiente de 0.0074. Las 2 tuberas de desage de 8 estn fluyendo a tubo lleno. Hallar enla tubera de 12.

a) El caudal que discurreb) El tirante de flujoc) La velocidad de desplazamiento

Asuma que el flujo en la tubera de 12 proviene de los desages de 8.

Solucin para tubera de 12.

a) Calculando el caudal que discurre.

Formula 1

Observacin:

Aqu se consider que R=D/4 debido a:

( )4

4/ 22/13/2

2/13/2

D

n

SDQ

An

SRAVQ

=

==

4

4

2

D

D

D

P

AR =

==


15/17



Se ha considerado q el agua fluye a tubo lleno por eso el rea es igual

Q1 = Q2 + Q3

Aplicamos la frmula 1 para calcular los caudalesQ2 y Q3

Q2= 0.065371 m/seg

Q3= 0.025510 m/seg

Luego los sumamos ambos para obtener Q1:

Q1= 0.0909 m/seg

Q1= 90.880 L/seg (Caudal Real)

b) El tirante de flujo.

El tirante de flujo es la altura de agua en una tubera

Primero debemos saber la capacidad de la tubera de 12

Para ello aplicamos aplicamos la frmula 1:

Q1= 0.166 m/seg

Q1= 165.889

m/seg

(Caudal maximo de la

Tuberia)

Relacionamos el tirante y el diametro por medio de tablas:

4

2D


16/17



c) La velocidad de desplazamiento


17/17



CONCLUSIONES:

1. Hay que evitar las elevaciones e impulsiones siempre que ello sea posible (ya quese incrementan los costos de construccin, se elevan los gastos de mantenimiento,se produce un mayor consumo energtico, se evita el peligro de inundaciones, de

contaminacin por vertidos cuando se producen fallos). Cuando se opte por estassoluciones es fundamental tener asegurado el suministro de energa elctrica paraDlos equipos de bombeo.

2. Puede adoptarse un sistema de elevacin o de impulsin, cuando la velocidad delagua no alcance la velocidad mnima, a causa de las pendientes, cuando no seaposible o sea muy caro resolver la red por gravedad, cuando la existencia deinfraestructuras impidan el paso de los conductos y sea inviable la construccin desifones, y cuando sea necesario elevar las aguas a cotas superiores.

3. El sistema separativo se recomienda emplearlo cuando: El terreno tenga escasaspendientes, existan en las proximidades de los asentamientos cauces naturalesadecuados, los caudales de aguas negras e industriales sean escasos y las aguasresiduales se estn depurando.

Documents

ALCANTARILLADO abas.pdf