Este documento describe los sistemas de alcantarillado sanitario y los criterios de diseño, incluyendo ecuaciones para el cálculo de velocidad, caudal, área y pendiente. Explica conceptos como tensión tractiva, pendiente mínima y condiciones de flujo variable en los colectores. También analiza procesos como la formación de ácido sulfúrico y su impacto en la corrosión de tuberías.

1. Sistemas de Alcantarillado Sanitario

2. PRIMERA PARTE
Sistemas de Alcantarillado
Sanitario

3. CRITERIOS DE DISEÑO
TUBERIA LLENA
TUBERIA PARCIALMENTE LLENA

4. 2.4.1 Ecuaciones para el diseño
2.4.1.2 Ecuación de Manning
V = RH2/3 . S 1/2 /n
donde:
V Velocidad, en m/s
n Coeficiente de rugosidad de Manning adimensional
RH Radio hidráulico, en m
S Pendiente, en m/m
2.4.1.3 Ecuación de continuidad
Q = A ⋅ V
donde:
Q Caudal, en m3/s
A Área de la sección, en m2
V Velocidad, en m/s

6. 𝐴 =
𝐷2
4
𝜋𝜃
360𝑂 −
sin 𝜃
2 𝑃 =
𝜋. 𝜃. 𝐷
360𝑂

7. Sección
Parcialmente llena

8. Q= Caudal actual o inicial;
Qll= Caudal futuro

9. Ejemplo 7.
 Una tubería de alcantarillado pluvial de 1.80 m., de diámetro interior
(Do), transporta un caudal (Q) de 2.18 m3/s, cuando la profundidad
(y) del agua es de 1.20 m, operando parcialmente llena. La
pendiente de la tuberia es de S= 0.0010 m/m.
 Cual es la energía específica (E) y calcule la velocidad (V) de
escurrimiento.
y

11. FUERZA TRACTIVA

12. Tensión Tractiva o Fuerza Tractiva
Definición.
 La tensión tractiva es definida como una tensión
tangencial ejercida sobre la pared del conducto por el
liquido en escurrimiento, es decir es el componente
tangencial del peso del liquido sobre la unidad de
área de la pared del colector y que actua sobre el
material sedimentado, promoviendo su arrastre.
Ƭ = ρ ⋅ g ⋅Rh ⋅ S
Ƭ = 𝛾 ⋅ Rh ⋅ S

13. 2.4.2 Criterio de la tensión tractiva
Cada tramo debe ser verificado por el criterio de la tensión tractiva
media de valor mínimo Ƭmín = 1Pa.
En los tramos iniciales la verificación de la tensión tractiva mínima no
debe ser inferior a 0,60 Pa.
La ecuación de la tensión tractiva está definida por:
Ƭ = ρ ⋅ g ⋅RH ⋅ S
donde:
Ƭ Tensión tractiva media, en Pa
ρ Densidad del agua, 1 000 kg/m3
g Aceleración de la gravedad, 9,81 m/s2
RH Radio hidráulico, en m
S Pendiente del tramo de tubería, en m/m

14. Unidades
Las unidades es según del tipo de sistema, como sigue:
Ƭ ≥ 1,0 Pa (Sistema Internacional),
Ƭ ≥ 0,10 kgf/m2 (Sistema Técnico);
donde:
1 [kgf/m2] ~ 10 [N/m2] ~ 10 [Pa];
0,10 [kgf/m2] ~ 1,0 [Pa]
1N ~ kg-m /s2 ; 1,0 Pa = N/m2
10 N/m2 = 1 kg/m2

15. FUERZA TRACTIVA O TENSION DE ARRASTE
F
Pe = Perímetro mojado
A = Area mojada
F = Peso del agua contenido en la sección de longitud L.
𝑭 = 𝜸. 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 = 𝜸. (𝑳. 𝑨) 𝑬𝒄. 𝟏
Pt = Fuerza tangencial del liquido
𝑃𝑡 = 𝐹. sen 𝜃 𝑬𝒄. 𝟐
𝑃𝑡 = 𝛾. 𝐿. 𝐴. sen 𝜃 𝑬𝒄. 𝟑
Pe

16. 𝜏 =
𝐹
𝐴
=
𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎
𝐴𝑟𝑒𝑎
(𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛)
La fuerza tractiva esta definida por :
𝜏 =
𝑃𝑡
𝑃𝑒. 𝐿
𝐴𝑟𝑒𝑎 = 𝑃𝑒. 𝐿 𝑬𝒄. 𝟒
Reemplazamos en la Ec. 4.
𝜏 =
𝑃𝑡
𝑃𝑒. 𝐿
=
𝐹. sen 𝜃
𝑃𝑒. 𝐿
=
𝛾. (𝐿. 𝐴). sen 𝜃
𝑃𝑒. 𝐿
𝜏 = 𝛾. 𝑅𝐻 . sen 𝜃 𝑬𝒄. 𝟓
𝑅𝐻 =
𝐴
𝑃𝑒

17. FUERZA TRACTIVA O TENSION DE ARRASTE
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑛𝑎 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝜃 𝑝𝑒𝑞𝑢𝑒ñ𝑜 → sen 𝜃 ≅ tan 𝜃
𝑡𝑎𝑛 𝜃 = 𝑆
∴ 𝜏 = 𝛾. 𝑅𝐻. S 𝐄𝐜. 𝟔
𝛾 = 𝜌. 𝑔 (Donde 𝛾 : Peso especifico del agua)
Donde:
𝜏 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎, 𝑃𝑎
𝛾 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜, [104 𝑁𝑤
𝑚3]
𝑆 = pendiente, [
m
m
]

18. Determinación de la Fuerza Tractiva Mínima
La fuerza tractiva mínima del flujo debe superar la
resistencia del sedimento al movimiento.
Al respecto se han realizado experiencias de campo y
laboratorio. La experiencia realizada por SHIELDS.
Investigar y analizar la ecuación

19. Conclusiones
 Esta tensión es un valor medio de las tensiones tractivas en el perímetro
mojado de la sección transversal considerada.
 Las investigaciones realizadas indica que en su mayoria, en el caso de
colectores para aguas residuales, los valores de la tension tractiva crítica
para promover la auto limpieza, se situa entre 1 y 2 Pa.
 Estudios recientes constataron, que ese límite es desfavorable en la
formación de sulfatos en tuberias con diámetros mayores a DN 300 mm,
lo sulfatos que son responsables por la formación de ácido sulfúrico, en la
parte superior de los tubos, causando la deteriorizacion de los materiales
no inmunes a la acción de ese ácido.
 Ecuación para la pendiente mínima según la Norma Brasilera
Para n= 0.013
t= 1.0 Pa.
Q = Caudal aguas abajo del tramo [ l/s ]
Io= Pendiente mínima [ m/m ]
S = Io , pendiente de la tubería
Io = 0.0055 x Q-0.47

20. PROCESOS QUE OCURREN EN CONDUCTOS DE ALCANTARILLADO
SANITARIO BAJO CONDICIONES DE FORMACION DEL SULFATO
Pared de
Tubería

21. DISTRIBUICION DESIGUAL DE LA CORROSION EN TUBO DE CONCRETO
DEBIDO AL ÁCIDO SULFÚRICO

22. Aspecto de un interceptor de alcantarillado sanitario
corroído por ácido sulfúrico

23. PENDIENTE MINIMA
(Smin)

24. 2.4.5 Pendiente Minima
La pendiente del colector debe ser calculada con el criterio de la tensión tractiva,
según las siguientes ecuaciones:
 Pendiente para tuberías con sección llena:
𝑆𝑚𝑖𝑛 =
𝜏𝑚𝑖𝑛
𝜌. 𝑔. 𝑅𝐻
 Pendiente para tuberías con sección parcialmente llena:
𝑆𝑚𝑖𝑛 =
𝜏𝑚𝑖𝑛
𝜌. 𝑔.
𝐷
4
1 −
360 𝑠𝑒𝑛𝜃
2𝜋𝜃
donde:
Smin Pendiente mínima del tramo de tubería, en [m/m]
τmin Tensión tractiva mínima, en [Pa]
ρ Densidad del agua, 1 000 [kg/m3]
g Aceleración de la gravedad, 9,81 [m/s2]
RH Radio hidráulico, en [m]
D Diámetro del conducto, en [m]
θº Ángulo, en [grado sexagesimal]

25. Pendiente - Unidades
 Partes por mil (o/oo)
Diámetro de 6”
Smin= 4.46 o/oo  4.46 mm/m
 Pendiente en Porcentaje (%)
Diámetro de 6”
Smin= 0.446 %  4.46 mm/m
 Metro por metro
Diámetro de 6”
Smin= 0.00446 m/m

26. 2.4.3 Coeficiente “n” de rugosidad
 El coeficiente de rugosidad de Manning (n) se debe
tomar un valor de 0,013 en alcantarillados sanitarios,
para cualquier tipo de material de tubería.
 Es decir la película biológica formada hace que este
coeficiente sea uniforme independiente del material.

27. RELACIONES HIDRAULICAS
(h/D, Q, V, Rh, A, P)

28. -
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
No h h/D θ Qp/Qll Vp/Vll rh rh/Rh rh/D A P
1 0.003 0.008
2 0.005 0.017
3 0.008 0.025
…. ….
…. ….
0.244 0.813 257.5
Valor máximo
Velocidad
…..
n 1
Ejemplo.-
h/D= 0.75 RH = 0.25/4 = 0.0625
D= 0.25 m. 75% Capacidad de la tubería
h= 0.188 m.
Propiedades Hidráulicas para una Sección Circular

29. Caudal Máximo (Qmax)
Para una relación de:
ℎ
𝐷
= 0.938
Se obtiene el gasto máximo
𝜃 = 2𝑎𝑟𝑐 cos 1 −
2ℎ
𝐷
= 302o30′

30. Velocidad máxima (Vmax)
Para una relación de:
ℎ
𝐷
= 0.813
Se obtiene la velocidad máxima
𝜃 = 2𝑎𝑟𝑐 cos 1 −
2ℎ
𝐷
= 257o50′

31. Radio hidráulico máximo rhmax
Para una relación de:
ℎ
𝐷
= 0.813
Se obtiene la radio hidráulico máximo
𝜃 = 2𝑎𝑟𝑐 cos 1 −
2ℎ
𝐷
= 257o50′

32. 0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30
h/D
RELACION HIDRAULICA
Rh/D Max.
Qp/Qll
Vp/Vll
rH/RH
h/D= 0,938
 Qmax
h/D= 0,813
 Vmax

33. Tabla 1. Secciones Circulares Parcialmente llenas

34. 7.5 Condiciones de Flujo
 Cuando se proyectan colectores de alcantarillado, se debe
tener en cuenta las condiciones de flujo debido a los bajos
caudales, que se producen durante los primeros años
después de su construcción.
 Se debe garantizar que las velocidades y pendientes no
sean demasiado bajas como para producir sedimentación,
ocasionando costos de mantenimiento elevados, antes de
alcanzar los caudales de proyecto.
7.5.1 Variación de Caudales de Aguas Residuales
 Observaciones de sistemas construidos en nuestro país y
otros países, permiten afirmar que generalmente, los
colectores no funcionan a sección llena.
 El volumen de aguas residuales sufre variaciones horarias,
diarias y anuales, presentándose las siguientes condiciones
de flujo:

35. Continuación…..
a) Caudales mínimos que se producen por la noche y
son aproximadamente dos o tres veces menores que el
caudal medio y que ocasionan la sedimentación de
arena y otras sustancias sedimentables (carga de
residuos).
a) Caudales máximos incluyendo el ingreso de agua de
lluvia por conexiones erradas que alcanzan a no más
del 50% ó 60% de la capacidad de la tubería.
b) Caudal máximo futuro igual a dos veces el caudal
máximo presente, en áreas residenciales con
densificación y/o incremento del consumo
específico de agua potable.

36. Caudal Mínimo considerado para el dimensionamiento
hidráulico
 La norma recomienda que en cualquier tramo de la red
colectora, el menor valor del caudal a ser utilizado en los
cálculos es de 1.50 a 2.0 l/s, corresponde al pico
instantáneo del caudal decurrente de la descarga de un
vaso sanitario.
 Siempre que resultara, el caudal aguas abajo del tramo
en estudio, fuera inferior a 1.50 l/s, para los cálculos
hidráulicos de este tramo, se debe utilizar el valor de
1.50 l/s.

37. continuacion
 Conjugando las condiciones de flujo, se puede
asumir que el caudal medio presente es del 15% al
20% de la capacidad del colector, según las
siguientes relaciones:
Conjugando las relaciones de caudal, obtenemos la siguiente relación:
Q p/ Q f = 0,5 x 0,5 x 0,6 = 0,15 = (15%)
Donde:
 Q p Caudal medio diario en la etapa inicial (sección parcialmente
llena).
 Q f Caudal de diseño, la tubería deberá tener capacidad para
conducir este caudal futuro (sección llena).
Caudal medio diario = 50% del caudal máximo diario
Caudal máximo presente
Caudal máximo futuro
=
=
50% del caudal máximo futuro
60% de capacidad de la tubería

38. 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Qp/Qll
Vp/Vll
Vp/Vll - Qp/Qll
0.50
Relaciones Hidráulicas (Q – V)

39. Pendiente Mínima
La pendiente mínima debe ser determinada para
garantizar la condición de auto limpieza de la tubería, para
la etapa inicial del proyecto, de acuerdo a la siguiente
relación de caudales:
Qp/Qll= (0,10 - 0,15 )  (10% a 15%)
donde:
Qp Caudal de aporte medio diario en la etapa inicial de
proyecto (sección parcialmente llena)
Qll Capacidad de la tubería para conducir el caudal de
diseño futuro (sección llena)
Otras relaciones de caudal deben ser justificadas con
información correspondiente a caudales de aporte
presente y sus proyecciones.
Se recomienda utilizar: Qp/Qll= 0,15

40. 2.4.5.1 Pendiente mínima admisible
La pendiente mínima admisible se debe determinar para las condiciones
de flujo de relación Qp/Qll=0.15, tomando un valor para la relación de
caudales (inicial/futuro).
Utilizando las propiedades geométricas de la sección circular, se obtiene:
Qp/Qll = (0,10 - 0,15) h/D Por lo tanto Ѳ ------> rH
- Relación de caudal
De las propiedades hidráulicas de la sección circular, se tiene Qp/Qll =
0,15 , se obtiene:
- Relación de caudales
𝑄𝑝
𝑄𝑙𝑙
=
𝜃
360
−
𝑠𝑒𝑛𝜃
2𝜋
1 −
360𝑠𝑒𝑛𝜃
2𝜋𝜃
2/3
= 0.15

41. Datos.
 Longitud de la red= 6155 m.
 Población Presente (Año 2020)= 2043 hab.
 Población Futura (Año 2040)= 3481 hab.
 Dotación= 125 l/hab-d
 Coeficiente retorno= 0,80
SOLUCION.-
 Qm-d= 0,80*2043*125/86400= 2,07 l/s (Presente)
 Qm-d= 0,80*3481*125/86400= 3,53 l/s (Futuro)
M= 3,39
 Qmax-h= 3,39*3,53= 11,97 l/s
 Qinf= 0,0001 l/s-m*6155 m= 0,621 l/s
 Qe= 0,1*11,97= 1,20 l/s
 Qd= Qmax-h+Qinf+Qe= 11,97+0,621+1,20= 13,79 l/s

42.  Buscamos el diámetro comercial mas próximo para conducir
el caudal requerido de Q= 13,79 l/s, con la pendiente mínima
para tubería a sección llena, en la Tabla 2.10.
 D= 0,15 m Qll= 10,17 l/s
 D= 0,20 m Qll= 18,96 l/s
 D= 0,25 m. Qll= 30,75 l/s
 Asumimos el D=0,20 m.
Se verifica entre la relación de caudal presente (Qp) y caudal
futuro (Qll).
 Qp/Qll= 2,07/18,96=0,11
 Para determinar la pendientes mínimas y previo al calculo
hidráulico , se adopta una relación de caudales Qp/Qll= 0,15

43. Para una relacion Qp/Qll= 0.15
 Ángulo central θº (en grado sexagesimal)
𝜃 = 2𝑎𝑟𝑐 cos 1 −
2ℎ
𝐷
= 123.10
 Relación de tirantes
ℎ
𝐷
=
1
2
1 − 𝑐𝑜𝑠
𝜃
2
= 0.2618
 Radio hidráulico del conducto parcialmente lleno
Qp/Qll= 0.15
rH=
𝐷
4
1 −
360.𝑠𝑒𝑛𝜃
2𝜋𝜃
= 0.1525𝐷

44. Calcular para Qp/Qll = 0.10 ?
 Relación de tirantes
ℎ
𝐷
=
1
2
1 − 𝑐𝑜𝑠
𝜃
2
= 0.2136
 Ángulo central θº (en grado sexagesimal)
𝜃 = 2𝑎𝑟𝑐 cos 1 −
2ℎ
𝐷
= ?
 Radio hidráulico del conducto parcialmente lleno
rH=
𝐷
4
1 −
360.𝑠𝑒𝑛𝜃
2𝜋𝜃
= ?

45. Pendiente mínima
𝑆𝑚𝑖𝑛 =
𝜏𝑚𝑖𝑛
𝜌. 𝑔. 𝑟𝐻
=
𝜏𝑚𝑖𝑛
𝜌. 𝑔. 0,1525𝐷
𝑚/𝑚
Para la relación de caudales de 0,10 y 0,15 , sus
ángulos θ, la relación de tirantes (h/D), el radio
hidráulico (rh) y la pendiente mínima (Smin) es tomando
en cuenta que:
𝝉𝒎𝒊𝒏=1Pa; ρ=1000kg/m3; g=9.81 m/s2; n=0.013.
Se obtienen las pendientes mínimas admisibles para
diferentes diámetros y los valores de velocidad y
caudal a sección llena.

46. TABLA 2.10. Pendiente Mínima - Alcantarillado
Sanitario – Qp/Qll = 0.15
Las pendientes fueron obtenidas para los siguientes valores:
 t min= 1 Pa; r =1000 kg/m3; g = 9,81 m/s2; n = 0,013
 Ejemplo: Smin= 6.68 o/oo  0.00668 m/m
Diámetro Pendiente
mínima
Smin (miles)
Sección Llena
Velocidad Caudal
m o/oo m/s l/s
0,10 6,68 0,54 4,22
0,15 4,46 0,58 10,17
0,20 3,34 0,60 18,96
0,25 2,67 0,63 30,75
0,30 2,23 0,65 45,65
0,35 1,91 0,66 63,75
0,40 1,67 0,68 85,13
0,45 1,49 0,69 109,88
0,50 1,34 0,70 138,06

48. 2.4.5.2 Pendiente Mínima Admisible para
diferentes relaciones de caudal
Se pueden establecer otras relaciones
de caudal presente y futuro, de
acuerdo con las condiciones locales
(caudales de aporte). Para este caso, la
pendiente mínima se puede elegir de
los valores presentados en la Tabla 2.11
.

49. TABLA 2.11. Pendiente Mínima para Diferentes Relaciones de Caudal
Parámetros de Diseño Pendiente
Mínima
Flujo a Sección Llena
Qp/Qll h/D rh/D t (Pa) Smin (miles) Vll (m/s) Qll (m3/s)
0,10 0,2136 0,1278 1,0 0,7976 D-1 0,8622 D0,1667 0,6771 D2,1667
0,15 0,2618 0,1525 1,0 0,6684 D-1 0,7892 D0,1667 0,6199 D2,1667
0,25 0,3408 0,1895 1,0 0,5379 D-1 0,7080 D0,1667 0,5561 D2,1667
0,35 0,4084 0,2175 1,0 0,4687 D-1 0,6609 D0,1667 0,5190 D2,1667

50. Recomendaciones
 De acuerdo con las características topográficas de la zona
de proyecto, los colectores deben ser dimensionados con
la pendiente natural del terreno.
 Sin embargo, las pendientes no deben ser inferiores a la
mínima admisible, para permitir la condición de
autolimpieza desde el inicio de funcionamiento del
sistema, cuando se presentan caudales de aporte bajos y
condiciones de flujo críticas

51.  Cota clave
Nivel del punto más alto de la sección transversal externa de una
tubería o colector.
 Cota solera o Cota batea
Nivel del punto más bajo de la sección transversal interna de una
tubería o colector.
Cota Clave
Cota Solera o Batea
Nivel de agua

52.  Cota rasante o terreno.
La rasante del terreno es la línea que define la
inclinación o pendiente de un terreno, calle o camino
con respecto al plano horizontal

54. Definición de interceptor
• INTERCEPTOR. Canalización o tubería que recibe
colectores a lo largo de su longitud, no recibe conexiones
domiciliarias directas y generalmente localizado próximo a
los cursos de agua o lagos y transporta las aguas
residuales.
• Caracterizada por el retraso de las contribuciones
• La amortiguación de los caudales máximos
Diseño
• El Régimen de escurrimiento en el interceptor  es
gradualmente variado y no uniforme.
• Para el Dimensionamento hidráulico  se considera
como régimen permanente y uniforme.

55. Ejercicios de Relaciones Hidráulicas

56. Universidad Amazónica de Pando
Ingeniería Civil – I 2016
Ingeniería Sanitaria (CIV-273)
Practica 1.
En un pequeño poblado se han realizado encuestas poblacionales en los años 1971 y
1995, arrojando los datos mostrados en la tabla, determine por el método aritmético,
geométrico y exponencial, para la población futura del 2005 y 2025. Graficar el
comportamiento del crecimiento poblacional para cada año.
Año 1971 1995 2005 2025
No
de Habitantes 2985 4250 - -

57. Ejercicio 1.
 Una tubería e concreto de 15 cm ( 6”) de diámetro,
ha sido instalada con una pendiente de 3%.
Calcular el gasto y la velocidad de las aguas
residuales que fluirán por ella a tubo lleno.
Ejercicio 2.
 Se requiere calcular la pendiente (expresar en %,
o/oo y m/m ) y el gasto de una tubería de concreto
de 0.20 metros (8”) de diámetro para una velocidad
mínima de 0.60 m/s, que fluirá por ella a tubo
lleno.

58. Ejemplo 3.
Calcular el caudal máximo horario (Q max) para el colector que sirve a un área de 0.23 Ha.
Por las características de la región se establece una dotación de 100 l/hab/día. La región
cuenta con una densidad poblacional D = 150 hab/Ha.
Ejemplo 4.-
Empleando los mismos datos del ejemplo 3, pero asumiendo un coeficiente de retorno del
70%. Calcular el caudal máximo horario empleando el coeficiente de variación diaria y el
coeficiente de variación horaria, K1 y K2, respectivamente.
Ejemplo 5.
Uno de los tramos de la red de alcantarillado tiene una longitud de 80 m. Calcular el caudal
de diseño para este colector, tomando en cuenta los siguientes datos:
- Población de influencia para el colector = 50 Hab.
- Coeficiente de retorno C = 80 %
- Dotación = 150 l/hab/día.
- Se empleará tubos de concreto.
- El nivel freático en el tramo es alto.
- Considerar un 10 % del caudal máximo, por conexiones erradas.

59. Ejemplo 6.
 Verificar si en un colector de alcantarillado sanitario, el escurrimiento
(caudal) es suficiente para transportar los sedimentos depositados. El
colector tiene un diámetro de 150 mm, situado sobre una pendiente
de 0.008 m/m, con un caudal de diseño de 2.0 l/s.
Ejemplo 7
 Un colector de D= 8” diseñado para conducir un caudal Q= 6.5 l/s
tiene una pendiente de 12 por 1000, con lo cual alcanzaría una
velocidad a sección plena de 1.0 m/s y una capacidad de 32.4 l/s, con
una rugosidad n= 0.015.
a) Cual es la velocidad de flujo para el gasto real de diseño y cual el
tirante de agua?
b) Cual debe ser la pendiente a fin de tener una velocidad de corriente
igual a la que se asumió a sección plena?
Datos.-
 D= 8” (20 cm); n= 0.015
 S= 12 por 1000
 Qc= 32.4 l/s
 Vc= 1.0 m/s
 Qr= 6.5 l/s

60. Ejemplo 8.
Se tiene un colector en estudio, el tramo 7-8, como se muestra en la figura 3, que
transporta aguas residuales de un condominio cuyo caudal de diseño (Qd) es de 4.54
l/s, con una longitud de L= 100 m., las cotas son las siguientes, la cota rasante (CR=
41.60 m.), en la cámara 7, y en la cámara 8 la cota rasante (CR= 41.58 m.). La cota
clave a la salida del pozo 7, CC= 40.18 m. Determinar la pendiente y la cota clave en el
pozo 8, según las normas de diseño vigentes, velocidad, fuerza tractiva y otros.
Figura 3.
H camara =
TRAMO 7-8

61. Gracias

63. Shields (1936).
 Relaciona el esfuerzo cortante crítico adimensional en
función del Número de Reynolds del lecho.
 El diagrama de Shields (1936) proporciona un intervalo
de inicio del movimiento para lechos de material
uniforme, artificialmente aplanados y
bidimensionales.

64. Determinación de la Fuerza Tractiva Mínima
Τ= f ( γa – γw) d 90 − 95 %
Donde:
 τ = Resistencia del Sedimento al Movimiento (Fuerza Tractiva)
(Kg/m2)
 f = Constante = 0.040 – 0.80 (adimensional)
 γa= Peso específico del material de fondo (arena); (kg/m3 )
(γarena =2650 kg/m3)
 γw = Peso específico del agua (kg/m3)
 d 90 − 95 % = Diámetro en metros, del 90 al 95% de las
partículas que deben ser transportadas (valor obtenido de la
frecuencia de distribución de un análisis granulométrico del
material de fondo (arena) que ingresa al sistema de alcantarillado.
En el colector quedarían retenidas partículas de un diámetro
mayor al porcentaje indicado). (d= 0.06 mm hasta 2.0 mm)
f es la constante (adimensional) de la ecuación y fue determinada en
laboratorio con modelos hidráulicos, su valor es de 0.04 para arena
limpia hasta 0.8 para sedimentos de la arena pegajosa del fondo de los
conductos.

65. Determinación de la Fuerza Tractiva Mínima
La Norma DIN 4049, reconoce tres principales tipos de transporte de sedimentos:
(1) Material Flotante (troncos, ramas, plásticos, espuma),
(2) Material suspendido y disuelto (sales, minerales, arenas, arcillas, limo),
(3) Acarreo de fondo (arena gruesa, gravas, bolones). El material suspendido
y de acarreo es de naturaleza mineral. El transporte de materia en
suspensión constituye el 95% del transporte total.
Después de la sedimentación a caudales mínimos, la arena es suspendida cuando
cambia la condición de flujo, por este motivo, los colectores se diseñan
considerando arena en suspensión. La constante f para colectores de
alcantarillado con arena en suspensión es 0.05 - 0.06. Esta arena puede ser
considerada limpia, aunque las partículas sean cubiertas con materia orgánica que
les da una apariencia negra.
La pendiente mínima debe ser calculada despejando de la fórmula (Ƭ = 𝜸 ⋅ RH ⋅ S),
introduciendo el valor de la fuerza tractiva mínima determinada previamente en
función del diámetro de las partículas que se quiere transportar.
La fuerza tractiva mínima debe ser suficiente para transportar entre el 90 al 95%
del material granular que se estima entra al sistema de alcantarillado sanitario o
pluvial.

66. 0.06
la curva tiende asintóticamente al valor de 0,06

69. Determinación de la relación Y/D para el Máximo Caudal