1. UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE INGENIERIA SANITARIA II
SISTEMA DE AGUAS SERVIDAS
ESTUDIANTE:
MAGALLANES TORRES LISSETTE VIVIANA
DOCENTE:
ING. JACINTO ROJAS
GUAYAQUIL - ECUADOR
2016-2017
2. SISTEMA DE AGUAS SERVIDAS
MARCO TEÓRICO
El sistema de alcantarillado o también red de
alcantarillado, red de saneamiento o red de
drenaje al sistema de tuberías y
construcciones usado para la recogida y
transporte de las aguas residuales,
industriales y fluviales de una población
desde ellugar enquese generanhasta elsitio
enquese vierten al medio natural o se tratan.
Las redes de alcantarillado son estructuras
hidráulicas que funcionan a presión
atmosférica, por gravedad. Sólo muy
raramente, y por tramos breves, están constituidos por tuberías que trabajan bajo presión o
por vacío. Normalmente están constituidas por conductos de sección circular, oval o
compuesta, la mayoría de las veces enterrados bajo las vías públicas.
La red de alcantarillado se considera un servicio básico, sin embargo la cobertura de estas
redes en las ciudades de países en desarrollo es ínfima en relación con la cobertura de las
redes de agua potable. Esto genera importantes problemas sanitarios.. Actualmente la
existenciade redes de alcantarillado es un requisito para aprobar la construcción de nuevas
urbanizaciones en la mayoría de los países.
Componentes de una red de alcantarillado
Los componentes principales de una red de alcantarillado, descritos en el sentido de
circulación del agua, son:
Las acometidas, que son el conjunto de elementos que permiten incorporar a la red
las aguas vertidas por un edificio o predio. A su vez se componen usualmente de:
Las alcantarillas (en ocasiones también llamadas «colectoresterciarios»), conductos
enterrados en las vías públicas, de pequeña sección, que transportan el caudal de
acometidas e imbornales hasta un colector;
Los colectores (o «colectores secundarios»), que son las tuberías de mayor sección,
frecuentemente visitables, que recogen las aguas de las alcantarillas las conducena
los colectores principales. Se sitúan enterrados, en las vías públicas.
Los colectores principales, que son los mayores colectores de la población y reúnen
grandes caudales, hasta aportarlos a su destino final o aliviarlos antes de su
incorporación a un emisario.
Los aliviaderos de tormentas, que son depósitos donde se retiene elagua procedente
de los colectores cuando esta es muy caudalosa por efecto de la lluvia, para evitar
inundaciones.
3. Los emisarios interceptoreso simplemente interceptores,que son conduccionesque
transportan las aguas reunidas por los colectores hasta la depuradora o su vertido al
medio natural, tras ser su caudal ya regulado por el aliviadero.
Aguas abajo, y ya fuera de lo que convencionalmente se considera red de alcantarillado, se
situaría la estacióndepuradora yel vertido final de las aguas tratadas, ymediante unemisario,
llevadas a un río o arroyo.
RESUMEN
El fin de este proyecto es el de diseñar un sistema de alcantarillado óptimo para una
población pequeña,teniendo encuentano solo la población actual si no que se debe realizar
una proyección de la misma para los próximos 20 años.
Se debió obtener un caudal de diseño para que este se lo pueda distribuir en función de la
topografía del terreno el caudal de diseño fue de Qd=18.38 l/s.
Este caudal iba a salir de la planta de almacenamiento y de ahí se iba a distribuir para aquello
usamos el Método de Hardy Cross.
Luego se hizo un diseño de la bocatoma de fondo, tomando datos inventados, para poder
establecer cómo iba a ser la sección de la bocatoma enfunción del Cmd que en nuestro caso
fue de 4.191 l/seg.
Posteriormente se calculó la abertura de la rejilla en la zona de abducción ytambién como se
iba a diseñar la cámara de recolección.
Para el sistema de aguas servidas se debió usar un plano con la topografía de la población
para así poder realizar un trazado de distribución de los colectores, luego se hizo un cálculo
de la distribución de desechos que iban a llegar a dichos recolectores y se estableció un
caudal de diseño por colector.
OBJETIVO GENERAL
Realizar un diseño óptimo para el desagüe de las aguas servidas del cantón Pichincha
teniendo en consideración su topografía.
OBJETIVO ESPECIFICO
1. Diseñar el diámetro efectivo para el correcto desfogue de las aguas residuales.
2. Tener en cuenta la velocidad mínima de desagüe para que se produzca el efecto de
auto limpiado en la tubería.
3. Realizar un perfil de los colectores de la población.
5. Nudo Q dom Q inc Q nudo Q ingreso
A 0 0 0 18,38
B 0,638 0 0,638
C 0,555 0 0,555
D 0,971 0 0,971
E 0,444 0 0,444
F 0,971 0 0,971
G 0,25 0 0,25
H 0,5 0 0,5
I 0,61 0 0,61
J 1,304 0 1,304
K 1,387 0 1,387
L 0,888 10 10,888
10. DISEÑO DE LA BOCATOMA DE FONDO
Los siguientes datosson inventadospara poder calcular
Periodo de diseño: 20 años
Población de diseño: 2012
Dotación: 180 l/h.d.
Cmd= 4,191 l/seg
Pa=2012
K1= 1,4
CMD= 4,191 X 1,4= 5,87 l/seg
PÉRDIDA EN EL TRASPORTE DEL AGUA DESDE CAPTACIÓN A PLANTA DE
PURIFICACIÓN (LINEA DE ADUCCIÓN)
PÉRDIDA= 5% de cmd
Pérdida= 0.05 x 4,191 = 0,2095 l/seg
Consumoen la planta=0.05 x 4,191 = 0,2095 l/seg
CAUDAL DE DISEÑO DE LA BOCATOMA
Qd= CMD + 5% del cmd + 5% cmd
Qd= 5,87 + 0,2095 + 0,2095 = 6,2891
SEGÚN LA NORMANACIONAL
Qd= CMD x 1.2
Qd= 5,87 x 1,2 = 11,74
DISEÑO DE LA PRESA
El ancho del rio es 3 m
El ancho de la presa es 2,2 m
Qd= 11,74 l/seg
Qd= 0.01174 m3/seg
H=(
Q
1.84 L
)2/3
H=(
0.01174
1.84 X 2,2
)2/3
11. H= 0,0203 m.
LA CORRECCIÓN POR LAS DOS CONTRACCIONES LATERALES ES:
L’= L – 0.2H
L’= 2,2 – 0.2 (0,0203)
L’=2,1959 m.
VELOCIDAD DEL RÍO SOBRE LA PRESA
V =
Q
(L′x H)
V =
0,01174
(2,1959 x 0,0203)
= 0,257
m
seg
La condición dicta que la velocidad debe ser 0.3<V< 3 m/seg
Probamoscon otraL = 1,45
H=(
0.01174
1.84 X 1,45
)2/3
H= 0,02685 m.
L’= L – 0,2H
L’= 1.45 – 0,2 (0,02685)
L’=1,444m.
Vr =
0.01174
(1,444x 0.02685)
= 0,3026
m
seg
SI CUMPLE
DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓN
ANCHO DEL CANAL DE ADUCCIÓN
El ancho del canal de aducción (B) se calculaa partir de la ecuación del alcance del
chorro.
Xs= 0.36 Vr2/3
+ 0.60 H4/7
= 0.36(0.3026)2/3
+ 0.60 (0.02685)4/7
=0.23818
Xi= 0.18 Vr4/7
+ 0.74 H3/4
= 0.18(0.3026)4/7
+ 0.74 (0.026852)3/4
= 0,1399
12. B= Xs + 0.10= 0.33818
LONGITUD DE LA REJILLA Y NÚMERO DE ORIFICIOS
Ancho mínimo= 40 cm.
Longitudmínima= 70 cm.
Separación de barrotes=5 a 10 cm.
Diámetro de varillas=½, ¾”, 1”
Adoptarébarrotes de ¾” = 0.01905m. con una separación de 5 cm. Supondremos
una velocidad entre barrotesde 0.20 m/seg
Área neta=
Q
0.9 Vb
=
0.01174
0.9 x 0.20
= 0.06522
Longitudtotal=
Aneta ( a+b )
a x B
=
0,06522x (0,05+0,01905)
0,05 x 0,40
= 0,2251 m.
Considerandoque la longitudmínima de la rejilla es 0.70m, adopto este valory
recalculo el área neta.
Área neta=
a
a+b
x B x Longitud total
Área neta=
0,05
0,05+0,01905
x 0,40 x 0,70 = 0.2028 m2
El número de aberturas
13. N=
Área neta
a x b
=
0,2028
0,05 x 0,4
10.14 orificios
Si se adoptan11aberturasseparadaspor 5 cm. Tendremos:
Área neta= 0.40 x 0.05 x 10= 0.2 m2
Vb=
Q
0.9 área neta
=
0,01174
0,9 x 0,22
= 0,65
m
seg
Longitudtotal=
Área neta ( a+b )
a x B
=
0,2 (0,05+0,01905)
0,05 x 0,40
= 0,69 m.
LOS NÍVELES DE AGUA EN EL CANAL DE ADUCCOÓN SON:
AGUAS ABAJO
he= hc = (
Q2
g x B2
)1/3
hc = (
(0,01174)2
9,81 x (0,40)2
)1/3
hc= 0,044 m.
AGUAS ARRIBA
Longituddel canal= longitudde la rejilla + espesor del muro= 0,69+ 0,30= 1 m.
Pendiente de i= 6%
ho= [2 he2
+ (he −
i x Lc
3
)
2
]
1/2
−
2
3
x i x Lc
ho= [2 (0,044)2
+ (0,044 −
0,06 x 1
3
)
2
]
1/2
−
2
3
x 0,06 x 1
ho= 0,0355m.
14. Alturatotalde los murosdel canal de aducción es:
Ho= ho + BL= 0,0355 + 0,15 = 0,1855m.
He= Ho + i x Lc = 0,1855 + (0,06 x 1 ) = 0,245 m.
Velocidad del aguaal final del canal
Ve=
Q
B x he
=
0,01174
0,40 x 0,044
= 0,667
m
seg
La condición dicta que la velocidad debe ser= 0.3 <Ve<3 m/seg SI CUMPLE.
DISEÑO DE LA CÁMARADE RECOLECCIÓN
Xs= 0.36 Ve2/3
+ 0.60 he4/7
= 0,36(0,667)2/3
+ 0,60 (0,044)4/7
= 0,3755
Xi= 0.18 Ve4/7
+ 0.74 he3/4
= 0.18(0.667)4/7
+ 0.74 (0.044)3/4
=0,213
BCámara= Xs + 0,30 = 0,3755+ 0,30 = 0,6755 m.
21. El diámetro se lo hallacon la fórmulade Manning:D=1.548 (
n x Q
S1/ )3/8
; Usando
n= 0.011PVC
El caudal a tubo lleno se lo hallaQo =312
D8/3
x S1/
n
Las columnas12, 13,14, 15 se lo hallade forma tabuladoen la tabla8.2 por
medio de relaciones hidráulicas.
El número de Froudese lo hallacon= F =
V
√g x H
Si el número de Froudesale menor a 0,9 se considera un régimen Sub critico
si sale mayor a 1,1 se considera unrégimen Súper crítico. En este caso salió en
todos loscolectores menor a 0,9 por lo tantoes un régimen Sub Critico.
CONCLUSIÓN
Se hallóundiámetro calculadoparalos colectoresen función de la pendiente que iba
a tener, se tomó como referencia una pendiente de 0.4% con la cual no hubo ningún
tipo de inconveniente a la horade realizar el resto de cálculos. Al final con el número
de froude se calculó si el régimen era sub crítico o súper crítico dándonos en todos
los colectoresun régimen Sub crítico con un númerode Froude menor a 0,9, además
de cumplirse la condición de autolimpieza.