2. LOS ALCANTARILLADOS
Se designa con este nombre al conjunto de elementos
destinados a recibir y evacuar las aguas de desecho
3. SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
VISIÒN INTEGRAL
ESTÁ CONFORMADO POR TODA LAS TUBERÌAS Y
ESTRUCTURAS QUE INTEGRAN LAS REDES DE
ALCANTARILLADO, BIEN SEA DE AGUAS
RESIDUALES, LLUVIAS O COMBINADAS
4. NECESIDAD DE LOS SISTEMAS DE
DRENAJE URBANO
Necesarios en el desarrollo de áreas urbanas
debido a la interacción entre actividades humanas
y el ciclo natural del agua.
Abstracción de agua para el
consumo humnao
AGUA RESIDUAL ESCORRENTÌA
Cobertura del suelo con
superficies impermeables
C
O
N
S
U
M
O
L
L
U
V
I
A
5. IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE
DRENAJE URBANO
MINIMIZAR PROBLEMAS DE SALUD PÚBLICA Y AL
AMBIENTE.
P
O
B
L
A
C
I
Ó
N
DESCARGA
INUNDACIÓN
SISTEMA
DE
DRENAJE
URBANO
CONTAMINACIÒN
PRECIPITACION
A
M
B
I
E
N
T
E
X
X
6. COMPONENTES
Conexiones domiciliarias que transportan las
aguas residuales desde las viviendas hasta
los colectores
Colectores: usualmente tuberías, enterradas
bajo las calles que reciben las aguas
provenientes de las viviendas
Pozos de inspección: estructuras cilíndricas
que sirven para inspección y limpieza
7. Tipos de aguas DE DESECHO
Negras domésticas: Desechos del agua
usada por las personas para suplir sus
necesidades
Negras industriales: Provenientes de
los residuos de los procesos
industriales o manofactureros
Pluviales: Provenientes de la
Escorrentía Superficial.
8. Tipos de alcantarillados
SEPARADOS
Sanitarios: Transportan
exclusivamente aguas
negras. ARD y las
industriales no toxicas
Pluviales: Recolección
y transporte de las
aguas de escorrentía
superficial
INDUSTRIALES:
Transportan
vertimientos tóxicos que
no han sido
pretratados.
COMBINADOS
Por el mismo ducto transportan
tanto aguas negras como lluvias.
TIADTESCORRENODTSANITARIDT QQQ
Aliviadero
Colector aguas negras
P
T
10. ALCANTARILLADOS SANITARIOS
SE DEBEN CONDUCIR O TRANSPORTAR LAS
AGUAS RESIDUALES SOLO EN DUCTO
CERRADO
COBERTURA DEL SISTEMA 100%
LA TUBERIA NO PUEDE TRABAJAR A TUBO
LLENO.
SE DEBE CONSTRUIR PLANTA DE
TRATAMIENTO DE A.R.D LOCALIZADA MÌNIMO A
500 M DEL ULTIMO VERTIMIENTO
11. 1. Período de planeamiento de redes de recolección y
evacuación de aguas residuales y lluvias
2. Población Debe estimarse la población actual y futura del
proyecto, con base en información oficial censal . Para colectores
principales o emisarios finales el periodo de planeamiento mínimo
debe ser 25 años, para cualquier nivel de complejidad del
sistema.
PARÁMETROS DE DISEÑO
PARA COLECTORES
PRINCIPALES n = 25 AÑOS
12. Contribuciones de aguas residuales Caudal de
Diseño QDT
El volumen de aguas residuales aportadas a un sistema de recolección y
evacuación está integrado por:
•aguas residuales domésticas
•Industriales No Tóxicas
•comerciales
•institucionales.
13. 1 Caudal medio diario de aguas residuales (QMD).
QMD= QD + QI +QC+QINS
1.1 Domésticas (QD) El aporte doméstico (QD) está
dado por la expresión
P = A*D
D= DENSIDAD= no.Hab/Há
A = Area en Hàs
C= dotación neta
R =coeficiente retorno =caudal entregado como dotación/caudal ARD
14. Coeficiente de retorno ( R )= 0.8
1.2 Industriales (QI ) (L/sha ind)
Bajo 0,4
Medio 0,6
Medio alto 0,8
Alto 1,0-1,5
16. Tiene en cuenta las variaciones en el consumo de agua por parte de la
población.
La variación del factor de mayoración debe ser estimada a partir de
mediciones de campo. Sin embargo, esto no es factible en muchos
casos, por lo cual es necesario estimarlo con base en relaciones
aproximadas:
2.0 Caudal máximo horario (QMH)
QMH = F*QMD
Factor de mayoración (F)
F
P
1
14
4 0 5
( ),
F
P
5
0 2,F
P
3 5
0 1
,
,
Harmon
BabbitFlores
válidas para
poblaciones de 1 000 a
1 000 000 habitantes
Los Angeles
Tchobanoglous
válida para válida para el rango de 2,8 a 28300
4 a 5000 L/s
En general el valor de F debe ser mayor o igual a 1,4 y menor o
17. 3. Conexiones erradas (QCE)
Deben considerarse los aportes de aguas lluvias al sistema de
alcantarillado sanitario, provenientes de malas conexiones de bajantes
de tejados y patios
18. 4.0 Infiltración (QINF)
5.0 Caudal de diseño del tramo = QDT
El caudal de diseño de cada tramo de la red de colectores se obtiene
sumando al caudal máximo horario del día máximo, QMH, los aportes por
infiltraciones y conexiones erradas.
QDT = QMH + QINF + QCE
Cuando el caudal de diseño calculado en el tramo sea
inferior a 1,5 L/s , debe adoptarse este valor como
caudal de diseño.
QDT Mínimo : 1.5 L/s
19. Diámetros
Para los cálculos hidráulicos debe hacerse referencia al
diámetro interno real de los colectores.
Diámetro mínimo : 200 mm (8 plg). En sistemas no
convencionales o niveles de complejidad del sistema
bajo , éste puede reducirse a 150 mm (6 plg),
requiriéndose una justificación detallada .
20. Servidumbre Profundidad a la clave del colector
(m)
Vías peatonales o zonas
verdes
0,75
Vías vehiculares 1,20
Profundidad mínima a la cota
clave (H)
21. Velocidad mínima
La velocidad mínima real permitida en el colector es
0,45 m/s.
ESFUERZO CORTANTE MEDIO ( )
= RS = 1.04*9.810 N/m3
1,5 N/m2 (0,15 Kg/m2)
En terrenos planos si no es factible cumplir con la
velocidad mínima se debe lograr que 1,2 N/m2
(0,12 Kg/m2)
22. Velocidad máxima
Velocidad máxima real no sobrepase 5 m/s., en PVC
hasta 10 m/s
Pendiente mínima:
La que permita tener condiciones de autolimpieza y de
control de gases adecuadas.
Pendiente máxima:
El valor de la pendiente máxima admisible es aquel para
el cual se tenga una velocidad máxima real
.
23. Profundidad hidráulica máxima:
Para permitir aireación adecuada del flujo de aguas residuales, el valor
máximo permisible de la profundidad hidráulica para el caudal de
diseño en un colector debe estar entre 70 y 85% del diámetro real de
éste
do
Y
Perímetro mojado
24. Profundidad máxima a la cota
clave
Máxima profundidad de los colectores es del orden de 5
m, puede ser mayor siempre y cuando se garanticen
los requerimientos geotécnicos de las cimentaciones
y estructurales de los materiales y colectores
25. El número de Froude nos informa del estado del
flujo hidráulico.
≥ 1,1
SUPERCRITICO
≤ 0,90
SUBCRITICO
26. .25 Hás.25 Hás
.25 Hás
.25 Hás
100.00 m. 100.00 m.
2.70%
100.00m.
0.50%
100.00m.
0.80%
73
84
29. 053.77
053.80
056.57
056.60
060.27
060.60
060.80
060.30
COTA CLAVE
LONG. PEND. DIÁMETRO
TIPO DE POZO
COLECTOR SECUNDARIO
POZO TIPO I
100.00 m. 0.50% Ø6"
POZO TIPO I
100.00 m. 3.67% Ø8"
Vert.: 1 : 200
ESCALA : Hor: 1 : 2000
POZO TIPO I
100.00 m. 2.47% Ø8"
POZO TIPO I
100.00 m. 0.80% Ø8"
ASBCISA
COTA TERRENO
062.00K0+000.00
051.00
050.00
1
053.00
054.00
052.00
060.00
057.00
056.00
055.00
059.00
058.00
062.00
061.00
6
K0+200.00058.00
061.72K0+100.00
5
K0+300.00055.20
7
050.90
050.87
051.47
051.44
POZO TIPO I
100.00 m. 0.80% Ø8"
052.70K0+400.00
8
052.10K0+500.00
VA AL POZO
N° 16
12
30. ASBCISA
COTA TERRENO
COTA CLAVE
LONG. PEND. DIÁMETRO
060.60062.00K0+000.00
060.80
100.00 m. 0.50% Ø6"
POZO TIPO ITIPO DE POZO
TIPO DE CIMENTACION
ABSCISA
34. POZO CON CAMARA DE CAÍDA
Se utilizan cuando hay cambios bruscos de pendiente o cuando se requiere
disminuir la pendiente hidràulica en tramos muy quebrados. Evita velocidades
mayores a las permisibles
St=10%
Sw=1.2%
St mayor Sw
incorrecto
Cota rasante
Cota clave
35. POZO CON CAMARA DE CAÍDA
Se utilizan cuando hay cambios bruscos de pendiente o cuando se requiere
disminuir la pendiente hidràulica en tramos muy quebrados.
H MAYOR
DE 0.75 M
H
38. UNIÒN DE COLECTORES POR COTA CLAVE
Para do ≤36”
rasante
Clave llegada Clave salida
Consiste en igualar las
cotas de las tuberìas de
entrada y de salida,
entonces la caída en el
pozo es la diferencia de
los diámetros de los
colectores
Hc=1/2*(do salida-do entrada)
Hc=Caida en el
pozo= 0.05 mClave
salida cuando no hay
cambio de diàmetro
Clave salida= Clave llegada - Hc
39. DETALLE DE COTAS PARA CUMPLIR CON PROF. A
COTA CLAVE
CON TRAMO INICIAL
58.00
56.57
056.60
3.67%
Ø8"
058.00
056.80
6
056.60
100.00m.
056.57
100.00 m.
1.20% Ø 6"
56.60
TRAMO INICIAL
56.80
44. MODELOS POZOS
B
PLANTA
45.50
B'
POZO DE INSPECCION
.25
A
ESC. 1 : 25
1.10
.61
23.20
34.60
H variable
minimo .60
3.20
45.70
.25
A'
ALTURA DE POZO VARIABLE (1.20 < H < 2 .0) m
.03
0.94 m0.12 m
0.10 m
0.70 m
0.6 m
Mínimo
0.10 m
SUMIDERO DE REJILLA HORIZONTAL
CAMARA DE CAIDA
.61
1.10
1,65
46. HIDRAULICA DE LOS
CONDUCTOS
Los primeros experimentos
relativos al flujo de agua en
tuberías se llevaron a cabo en
el año de 1850, cuando Darcy y
Weisbach dedujeron
experimentalmente una
expresión para calcular las
pérdidas:
h = (f*L / do) * (v2 / 2g)
en donde :
47. h= Pérdida de la carga (m/m)
L= Longitud del tubo(m)
do= Diámetro (m)
V= Velocidad media del
agua (m/s)
g= Gravedad(m/s2 )
f= factor de fricción
48. ECUACIÓN DE COLEBROOK -WHITE y
ECUACIÒN DE DARCY
h = (f*L / do) * (v2 / 2g)
1
2
DE LA ECUACIÒN 2 SE DESPEJA f
3
IGUALANDO 1 Y 3
49. ECUACIÓN DE COLEBROOK -
WHITE y ECUACIÒN DE DARCY
oo
e
vdvd
R
ghdvd
Lv
d
k
ghd
Lv
o
s
o 00
10
2
51.2
7.3
log2
2
L
ghd
vd
v
d
k
Lghd
v
o
s
o 0
0
10
2
51.2
7.3
log2
2
REEMPLAZANDO
Se OBTIENE
DIVIDIENDO POR L SE TIENE
52. ECUACIÓN DE MANNING
El ing. Irlandés Robert Manning en el año de 1889, a la edad
de 73 años propuso una fórmula basada en el trabajo de
Darcy y Bazin ( 1855-1860) en canales experimentales
reales .
Manning seleccionó 7 ecuaciones de flujo uniforme para
velocidad en canales abiertos y calculó la velocidad en un
rango de R entre 0.35 y 30 m en cada fórmula para una
pendiente dada.
De etos resultados preliminares, concluyó que la velocidad
era proporciona a R 4/7 y S ½ .
Para obtener una ecuación más general, analizó los
resultados de Bazin en canales semicirculares revestidos
con mortero y concluyó que el exponente de R era muy
cercano a los 2/3 .
V=C R 2/3 S 1/2
53. El n que no era de Manning
Flamant publicó la anterior ecuación en 1891 y la
referenció como la Ec. De Manning. Sin embargo un
repaso cuidadoso de la historia demuestra que otros 10
investigadores propusieron una fórmula de este tipo. La
primera sugerencia del exp a la 2/3 de R fue hecha por
el ing. Francés Gauckler en 1867. Esta fórmula era muy
compleja( valor de C) dependencia de la pendiente y de
una rugosidad única n conocida como el n de Kutter.
El irónico giro final en el desarrollo de lo que se conoce
como la fórmula de Manning fue la sugerencia hecha por
FLAMANT que C1 en esta ecuación podría expresarse
como el recíproco del n de Kutter en unidades
simétricas.
Algunos textos subsecuentes repitieron esta afirmación
y el norteamericano King ( 1918) defendió este paso
refiriéndose al n como el “n de Manning”
54. ECUACIÓN FINAL DE
MANNING
Lo que ahora conocemos
como la fórmula de Manning
es:
V=Kn R 2/3 S ½
n
Kn= 1.0 para SI
Kn= 1.49 para SB
55. DETERMINACIÓN DEL “ n de
Manning”
Es una medida de la rugosidad de las paredes de la tubería .
Si n aumenta, la velocidad disminuye y la profundidad normal aumenta.
El flujo se frena por fricción.
Si n disminuye, la velocidad aumenta y la profundidad normal disminuye.
La capacidad hidráulica aumenta = mayor caudal.
1. Material del conducto
2. Forma y tamaño del conducto
3. Profundidad de flujo
4. Tipo de uniones
5. Número de uniones por unidad de longitud
6. Desalineamiento horizontal del conducto
7. Desalineamiento vertical del conducto por efecto de las uniones
8. Depósitos de material en el conducto
9. Entrada de flujos laterales puntuales al conducto
10. Penetración de raíces
11. Crecimiento de biofilmes en el interior del conducto
56. n de manning
Para los niveles de complejidad de sistema medio alto y
alto, el valor del coeficiente n de rugosidad de Manning en
tuberías de pared lisa debe definirse entre 0.009 y 0.013,
previa aprobación de la empresa prestadora del servicio de
recolección y evacuación de aguas residuales.
Para los niveles de complejidad de sistema bajo y medio,
donde las condiciones de mantenimiento preventivo se
hacen en forma ocasional, el coeficiente n de rugosidad de
Maning se debe establecer con base en la tabla que se
presenta a continuación.
57. Material n
CONDUCTOS CERRADOS
Asbesto - cemento 0.011 - 0.015
Concreto prefabricado interior
liso
0.011 - 0.015
Concreto prefabricado interior
rugoso
0.015 - 0.017
Concreto fundido en sitio,
formas lisas
0,012 - 0,015
Concreto fundido en sitio,
formas rugosas
0,015 - 0,017
Gres vitrificado 0.011 - 0.015
Hierro dúctil revestido
interiormente con cemento
0.011 - 0.015
PVC, polietileno y fibra de
vidrio con interior liso
0.010 - 0.015
Metal corrugado 0.022 - 0.026
58. Descripción del cálculo tradicional
El primer cálculo consiste en determinar el diámetro de alcantarilla
necesario para el caudal por conducir determinando el diámetro necesario
usando una fórmula que permita computarizar dicho proceso, la cual se
obtiene a partir de la ecuación de Manning para flujo a superficie libre y la
ecuación de continuidad.
Substituyendo (2) en la ecuación de continuidad:
Despejando al diámetro de (3) se obtiene la fórmula siguiente:
donde:
V es la velocidad del flujo en la alcantarilla (m/s);
n es el coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional);
D es el diámetro interior de la alcantarilla (m);
S es la pendiente del tramo de alcantarilla (adimensional);
Q es el caudal que circula por la alcantarilla (m3/s);
RH es el radio hidráulico de la sección transversal de la alcantarilla (m).
64. DISEÑO HIDRÀULICO
CAIDA EN EL POZ
50,2
49,00
48,80
48.75 clave salida
H = 1,20
PROF. MIN A
COTA CLAVE
COTA RASANTE
a pozo 3de pozo 1
inicia a pozo 9
66. DATOS INICIALES DISEÑO
DOTACION NETA CORR=180 LT/HAB*DIA
DOTACION NETA = 150 LT/HAB*DIA
ks (m) PVC densidad de saturación = 300 hab/ha
(m2/s) temperatura cálida
60% de la poblaciòn es de estrato 5 y 6
Terreno areno-limoso
1.50E-06
1.10E-06
68. De A
Area
Acumul
Area
Propia
Otras Total
Area
Propia
Otras Total
Area
Propia
Otras Total Total
1 8 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 0.00 0.25 0.25 0.25
8 9 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.50 0.00 0.50 0.50 0.75
9 6 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.50 0.50 1.00 1.00 1.75
Comercial e institucional Industrial Doméstico
total