Este documento presenta la descripción general de un curso sobre alcantarillados. El curso cubrirá temas como aguas residuales, diseño de redes colectoras, bombeo de aguas residuales y diseño de sistemas de drenaje pluvial. Incluye una lista de los principales componentes de un sistema de alcantarillado sanitario y los estudios e investigaciones necesarias para el diseño, como estudios demográficos y de consumo de agua. También describe los criterios básicos de diseño como el periodo de diseño

1. UNIVERSIDAD DOMINICANA O & M
FACULTAD DE INGENIERIA Y TECNOLOGIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA: ALCANTARILLADOS
CODIGO: 503450 CREDITOS: 4
PROFESOR: Juan Ramón Valenzuela García, MSc.
PERIODO: Cuatrimestre Sept-Dic/2021

2. TEMAS PRINCIPALES DEL PROGRAMA
GENERALIDADES
AGUAS RESIDUALES, ORIGEN Y PARAMETROS DE CONTROL
DESCRIPCION GENERAL DEL SISTEMA, COMPONENTES
ESTUDIOS PREVIOS, CRITERIOS BASICOS, CAUDALES DE DISEÑO
HIDRAULICA DE LAS AGUAS RESIDUALES
DISEÑO DE UNA RED COLECTORA
ASPECTOS BASICOS DEL BOMBEO DE LAS AGUAS RESIDUALES
SISTENA DE DRENAJE PLUVIAL, DISEÑO

3. GENERALIDADES
Dentro de los servicios básicos, contribuyen de una manera notable al desarrollo de una
comunidad, lo representa el servicio de saneamiento, esto es, que la comunidad disponga
de un sistema que maneje adecuadamente las aguas residuales, que se generan, como
consecuencia del uso del agua potable, así como las de escorrentía superficial fruto de las
lluvias.
Las aguas residuales, independientemente de su origen y de los elementos contaminantes
que contengan, casi siempre son nocivas a la salud del ser humano y a la calidad del medio
ambiente,
El estudiante debe hacer como tarea, un trabajo de investigación que, abarque los
siguientes aspectos:
 Concepto, origen y tipos de aguas residuales
 Características y parámetros más importantes, para su adecuado manejo
 Importancia de un adecuado manejo de las Aguas Residuales
TEMA NO. 1
DESCRIPCION GENERAL DE LOS SISTEMA; COMPONENTES
Sistemas combinados:
En épocas pasadas, las comunidades disponían de sistema, que manejaban
simultáneamente las aguas residuales y la de escorrentía superficial (aguas pluviales).
Estos eran los sistemas combinados, que recolectaban, conducían y disponían
simultáneamente el 100% de las aguas residuales y pluviales que se generen en dichas
comunidad. Con el tiempo, y vistas las dificultades que se producían, sobre todo en la parte
relacionada con el tratamiento y disposición final, así como las consecuencias ambientales
que se generaban, la ingeniería entró en la nueva etapa de ponderar y decidir separar esto
procesos, por lo que surgieron los sistemas separados, y hoy día, se dispone de:
 Sistemas de alcantarillados sanitarios para las aguas residuales
 Sistemas de alcantarillados o de drenaje pluvial para las agua de escorrentía
superficial,

4. Sistema de alcantarillado sanitario: implica el conjunto de obras hidráulicas destinadas a
recolectar, conducir, tratar y disponer de las aguas residuales que se generan en una
comunidad, lo que conlleva a un manejo adecuado, con la finalidad de minimizar los
efectos contaminantes que generalmente estas producen al medio ambiente, todo esto
como consecuencia de los distintos usos que el ser humano da al agua potable.
Sistema de alcantarillado pluvial: implica el conjunto de acciones y obras físicas, que son
necesarias, para minimizar los efectos que provocan las aguas de escorrentía superficial,
como consecuencia de las lluvias, y que tienden a entorpecer notablemente la actividades
diarias de una comunidad, afectando el libre tránsito, así como en el orden económico, las
actividades comerciales e industriales.
COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO
Dentro de los elementos que, pudieran formar parte de los componentes un sistema, para
el manejo adecuado de las aguas residuales, lo que dependerá de las condiciones y
características particulares de la zona a desarrollar, son los siguientes:
- Atarjeas o Acometidas domiciliaria
- Red Colectora
- Estaciones de bombeo
- Colector Principal
- Planta de Tratamiento
- Emisor
- Cuerpo Receptor
ESTUDIOS PREVIOS
El diseño de un sistema de Alcantarillado Sanitario, se requiere que el Ingeniero de diseño,
disponga de todos los datos en informaciones necesarias, que permitan elaborar un
proyecto lo más acorde posible a las características y necesidades de la comunidad, a fin
de minimizar los efectos adversos que las agua residuales pudieran acarrear, si no son
manejadas adecuadamente.

5. Lo señalado en el párrafo anterior, nos debe conducir a desarrollar un conjunto de estudios
e investigaciones previas, que arrojen todos esos importantes datos e informaciones.
Dentro de esos estudios podemos citar los siguientes:
 Estudios del desarrollo demográfico
 Estudio del posible consumo de agua potable
 Análisis para definir el caudal de diseño del sistema
 Análisis y caracterización de las aguas residuales
 Estudio de la topografía de la zona
 Estudio geológico
 Tener todos los plano necesarios para el diseño
 Estudio misceláneo y de obras existentes
 Cualquier otro estudio a juicio del ingeniero
CRITERIOS BASICOS DE DISEÑO
Cualquier proyecto de ingeniería, dentro de los primeros pasos que se deben establecer, se
refiere a definir y analizar los criterios básicos, sobre los cuales se van a desarrollar los
diseños de cada uno de los elementos que formarían parte del mismo. En el caso particular
de un Sistema de Alcantarillado Sanitario, es necesario aparte de otros criterios más, pero
se establecen como básicos los aspectos siguientes:
 Análisis de los valores del consumo de agua potable
 Análisis sobre el periodo de diseño y la vida útil de las instalaciones
 Valorar la topografía de la zona, por medio de las pendientes de cada uno de los
tramos de las vías.

6.  Trazado de la posible Red de flujo por tramo
 Cálculo del caudal de diseño del sistema
 Cálculo de los caudales de diseño por tramo
 Selección del diámetro por tramo, acorde con las normas
 Análisis de las condiciones a sección llena
 Análisis de las condiciones a sección parcialmente llena
 Análisis y trazado de los perfiles por tamos y por calles
 Clases de tuberías, materiales y equipos a utilizar
PERIODO DE DISEÑO
Cuando se plantea diseñar un sistema de alcantarillado sanitario para una comunidad,
dentro de los estudios y análisis previos está, la determinación del periodo de diseño, este
parámetro debe ser analizado con mucho cuidado, ya que un valor impreciso de este,
pudiera resultar muy dañino para lograr los objetivos fijados, pero además imponen
limitaciones para el desarrollo de nuevas áreas aledañas que pudieran ser beneficiadas
con el proyecto.
Algunas norma, fruto de la experiencia definen rangos de valores para colectores
principales entre 40 y 50 años, para colectores secundarios de 25 años o más, para los
emisarios de descargas a las plantas de tratamiento de también de 40 a 50 años, y para
las plantas de tratamiento como esta se pueden desarrollar por módulos, periodos entre
10 y 25 años.
El periodo de diseño se debe proyectar de forma tal que, pueda atender las necesidades
demanda de la comunidad durante un tiempo determinado, en su análisis intervienen un
serie de variables, las cuales deben ser evaluadas de una manera confiable, a fin de lograr
un proyecto económicamente factible.

7. Es importante además, destacar que no necesariamente, tiene que ser el mismo periodo
de tiempo, para todos los componentes del sistema, el ingeniero está en el deber durante
la concepción del proyecto, de establecer cuales componentes pueden ser desarrollados
por etapas y por módulos, a fin de lograr un diseño lo más económico posible.
Se define como periodo de diseño del proyecto, el tiempo en número de años, para el
cual el sistema de abastecimiento de agua potable, proporcionará un servicio de calidad
y eficiente en un 100%, ya sea por su capacidad para conducir el caudal requerido, o por
la resistencia física d sus instalaciones, cuidando siempre los elementos técnicos y
sostenibilidad.
Factores Importantes para su determinación
Para la determinación del periodo de diseño, de cada uno de los componentes de un
sistema de abastecimiento de agua potable, se deben evaluar varios factores importantes,
entre los cuales podemos señalar los siguientes:
 Calidad del diseño y de la ejecución del proyecto
 La durabilidad o vida útil de sus instalaciones, equipos y materiales
 Posibilidades de ampliaciones futuras
 Tendencia al crecimiento de la población
 Posibilidades de financiamiento, y tasas de interés
 Calidad de la operación y el mantenimiento
Es importante señalar en este comentario, que por error algunos técnicos tienden a
confundir los conceptos de periodo de diseño y vida útil. Generalmente el periodo de
diseño es más corto que la vida útil, ya que esto tiene mucho que ver los criterios
relacionados con la operación y el mantenimiento, así como, con las necesidades propias
de la comunidad.

8. Nota: El estudiante como tarea de evaluación, debe desarrollar un trabajo de
investigación relacionados con la descripción de los factores que inciden en la selección
del periodo de diseño, así como para el rango de valores, para cada componente del
sistema.
DETERMINACION DE LOS CAUDALES
Para la determinación del caudal que sirve de base, al diseño en un sistema para el manejo
adecuado de las aguas residuales en una comunidad, se debe partir de que este puede
recibir aportes de tres procedencias diferentes, las cuales deben ser analizadas de la
manera más exacta posible, a fin de lograr diseños que se ajusten o se acerquen a las
condiciones reales de la comunidad que va ser beneficiada, para evitar la presencia de
colectores que funcionen sobrecargados o desbordados por los registros, entre esos
aportes podemos citar los siguientes:
 Las aguas residuales provenientes del uso del agua potable
 Los caudales de infiltración desde el subsuelo
 Las aguas lluvias que entran por las tapas de los registros y por conexiones ilegales
Determinación del caudal medio de Aguas Residuales
Como ya quedó establecido, que, el Caudal Medio representa la base del diseño hidráulico
del sistema de abastecimiento de agua potable, y tomando en consideración que el aporte
más importante proviene del uso doméstico en la comunidad, es lógico también entender
que se debe definir un caudal medio de aguas residuales, y que este a su vez representa la
base del diseño hidráulico del sistema de alcantarillado sanitario de dicha comunidad.
Los análisis e investigaciones realizadas, han permitido comprobar, que no toda el agua
producida por el acueducto, se convierte en agua residual que llega al alcantarillado, solo
un porcentaje de la misma.

9. Esas mismas investigaciones llegaron a conclusiones importantes y muy confiables, que
establecen lo que conocemos como el Coeficiente de Retorno (C), cuyo valor, según los
estudios realizados están entre un 70 y 85 por ciento del caudal medio de agua potable
(Qm).
Coeficiente de Retorno:
Representa el porcentaje del volumen de agua potable consumido en la comunidad, que
retorna al sistema de alcantarillado sanitario como agua residual.
Por lo queda establecido que:
 Qmr = C * Qm (1)
Dónde:
Qmr, es el caudal medio de aguas residuales
C, es el Coeficiente de Retorno
Qm, es el Caudal Medio de agua potable
Determinación del Caudal Máximo de Aguas Residuales
El análisis del caudal máximo de aguas residuales, conlleva a conocer valores de
coeficientes que tiendan a maximizar el caudal medio, tomando en consideración inclusive
la hora de máximo consumo que pudiera ocurrir en la Red de Distribución. Son varios los
estudios que se han desarrollados en ese sentido, y que nos han permitido conocer hoy día
algunos coeficientes de mayoración, entre los cuales podemos señalar los coeficientes de
Harmon, Babbit y Flores, entre los más conocidos, sobre todo el de Harmon (M), que es el
más utilizado en nuestro medio R. D.
El valor del coeficiente de Harmon se calcula por medio de la fórmula empírica siguiente:
 M = 1 + [14/4+(P)0.5) (2)
Dónde:
M; Coeficiente de Harmon

10. P; Población de diseño en miles de habitantes, esto es si la población son 5,000 habitantes,
el valor de es P=5.0
Partiendo de lo antes señalado, el caudal máximo de aguas residuales se calcula por medio
de la fórmula siguiente:
 Qmax(ar) = M * Qmr (3)
Además conocer el valor del caudal máximo de aguas residuales, es necesario conocer lo
otros aportes ya señalados que llegan a la Red Colectora, sobre todo el Caudal de
Infiltración, cuyo valor, de acuerdo con las normas de diseño en R. D, como:
 Qinf = 0.25 lts/seg * Lkm (4)
Dónde:
Qinf, Caudal de Infiltración
Lkm, Longitud total de redes de tuberías
Valor del caudal de Diseño
Partiendo de todo lo antes señalado, el valor del caudal de diseño es igual a:
 Qdis = M * Qmr + Qinf (5)
ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA PARA EL DISEÑO HIDRAULICO DE LOS COLECTORES
Los estudios que se han desarrollados, permiten establecer, que las características de los
desechos que formar parte de las aguas residuales, transforman totalmente la calidad del
agua potable que se entrega a una comunidad, convirtiéndola en nocivas y perjudicial para
la salud humana, así como para el medio ambiente, tanto su flora como su fauna.

11. Las investigaciones realizadas, permiten señalar, que esto altera muy poco su
comportamiento como líquido, por lo que las leyes y principios de la hidráulica que rigen
para las agua claras, también pueden ser aplicadas para el análisis de flujo de las agua
residuales.
En algunos casos, esto pudieran influir para la selección de los materiales de algunos
elementos e instalaciones tales como tuberías, equipos y las obras civiles, sobre todo
cuando las aguas residuales pudieran contener elementos corrosivos de ciertas
características, muy especialmente en el caso de las estaciones de bombeo, por el ligero
incremento del peso específico del líquido cloacal, lo que al final provoca a su vez un ligero
incremento de la potencia requerida, aumentando también sus costos iniciales, así como
los de operación y mantenimiento.
Las agua residuales de origen doméstico, provienen principalmente del uso que se da al
agua potable dentro de las vivienda en la comunidad, aseo personal, uso en los sanitarios,
lavado de ropas, fregado, etc., generalmente contienen entre los 650 a 850 mg/lts de
materias sólidas de diferentes características, excrementos, restos de alimentos,
detergentes, grasas restos de papeles y de tejidos.
Estudios e investigaciones desarrolladas en Venezuela en varias ciudades, por el Profesor
Gustavo Rivas Mijares, sobre la composición de las aguas residuales de origen doméstico,
se pudo establecer que aproximadamente el cincuenta por ciento (50%) de los sólidos
están en solución y el otro (50%) está en suspensión o flotando.
Un aspecto importante a tomar en consideración por los Ingenieros de Proyecto, está
relacionado con las condiciones reales de funcionamiento para los colectores, ya que es
necesario y los obliga, a definir velocidades de flujo que hagan posible el arrastre de los
sólidos sedimentables, esto con el fin de evitar o minimizar la posibilidad de la creación de
condiciones no aconsejables, tanto desde el punto de vista técnico como sanitario.
Otros estudios desarrollados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados
Unidos (EPA), permitieron establecer que, cuando la velocidades de flujo es de por lo
menos 0.60 m/seg, el arrastre de los sólidos es eficiente; cuando la velocidad de flujo está
entre 0.43 y 0.60 m/seg, sedimentan y se acumulan en el fondo de los colectores sólidos
inorgánicos; para velocidades de flujo comprendidas entre 0.43 y 0.30 m/seg, además de
los sólidos inorgánicos se acumulan, sólidos orgánicos que se mueven lentamente en
fondo, iniciándose la producción del gas Sulfuro de Hidrógeno, y que cuando la velocidad
de flujo menor de 0.30 m/seg, la acumulación sólidos es muy elevada, por lo que también

12. la producción de este gas es muy alta, creando severos problemas de funcionamiento en
los colectores, pero también para el mantenimiento de estos.
La producción de Sulfuro de Hidrógenos en los colectores cloacales es un factor muy
negativo, este, además de su gran poder corrosivo, tiene un desagradable olor, pero
también es muy letal.
La cantidad de sulfuro que se pueda producir dentro de un colector está en función de
varios factores importantes como son los siguientes:
- La concentración del líquido cloacal
- La temperatura
- El diámetro de la tubería
- El tiempo de retención
De acuerdo con las investigaciones desarrolladas por EPA, cuando el tiempo de retención
es menor de 15 minutos, la producción de Sulfuro de Hidrógeno es muy baja.
También se pudo establecer, que cuando las aguas residuales tienen concentraciones muy
altas, a lo que además se agregue que la temperatura sea alta, será necesario en el diseño
hidráulico del colector establecer velocidades de flujo entre 0.90 y 1.05 m/seg y que el
colector pueda fluir libremente, con el propósito de prevenir la formación de Sulfuro de
Hidrógeno.
Dentro de los problemas que pudieran ocurrir, debido a la formación de Sulfuro de
Hidrógeno en los colectores, se pueden señalar los siguientes:
- Acumulación excesiva en colectores muy largos, con poca ventilación
- Olores desagradables
- Corrosión a las tuberías

13. - Incremento de la demanda de cloro
- Dificultad en la operación de la planta de tratamiento
- Cuando el pH es bajo, se generan mayores cantidades del gas, liberándose por los
registros visita e inspección, creando ambientes muy letales.
COMPORTAMIENTO HIDRAULICO DE LOS COLECTORES CLOACALES
Las investigaciones desarrolladas en torno al comportamiento hidráulico de las aguas
residuales, han permitido demostrar que dicho comportamiento es similar al de las aguas
claras, y sobre esa base se desarrollan los diseños de los colectores cloacales.
Las consideraciones relacionadas con el tema, han permitido establecer que los colectores
cloacales, se comportan hidráulicamente como conductos libres de sección circular, por lo
que se aplican todas las leyes que rigen el diseño de canales abiertos. Sea asumen como
excepción algunos casos, donde el colector se debe diseñar como un conducto a presión,
entre los podemos señalar los siguientes:
- Cuando el colector por alguna condición del sistema trabaja sobrecargado.
- Cuando se trata de colectores de zonas bajas que requieren una estación de
bombeo para manejar las agua residuales.
- Cuando el colector atraviesa una zona, donde se hace necesario la colocación de un
sifón invertido
Para efecto de diseño hidráulico, el régimen de flujo se considera Permanente, lo que
implica una descarga constante y uniforme, por lo que la velocidad de flujo también debe
ser constante en secciones sucesivas a todo lo largo del conducto.
Para el diseño hidráulico de colectores, generalmente se utilizan ecuaciones básicas, tales
como la de la continuidad, que relaciona como se sabe relaciona el caudal (Q), el área de
la sección del conducto (A) y la velocidad de flujo (V), lo que conlleva a que conocida dos
de estas variables, aplicando reglas simples de las matemáticas podemos conocer la
tercera.

14. Generalmente cuando estamos frente al diseño de un colector, el valor del caudal se puede
conocer, ya que este surge del análisis del consumo de agua potable de la zona a
desarrollar, aplicando los criterios que llevan a definir el porcentaje de agua potable que se
convierte en agua residual, razón por la cual tendríamos que determinar el área de la
sección y la velocidad. Basado en algunos criterios técnicos, se debe establecer cuál de las
dos conviene asumir, para buscar la tercera.
Casi siempre, el Ingeniero de proyecto toma como criterio valido, asumir el diámetro de la
tubería, partiendo siempre de la necesidad, de que el diseño hidráulico nos lleve a
determinar colectores, donde la velocidad de flujo no facilite ni permita la sedimentación
de los sólidos flotantes, tomando en consideración todas las situaciones adversas que esto
pudiera provocar, por los se hace necesario definir una velocidad capaz de producir el
arrate de dichos sólidos, lo que implica que esto sea un criterio lógico de diseño.
La Fórmula de Robert Manning, propuesta en 1890, basada en las investigaciones
propuestas por Chezy, facilitó la solución a este problema, y para lo cual utilizaremos el
ábaco correspondiente, de donde obtendremos las condiciones a sección del colector.