Red de distribución y sistema de recolección de aguas Servidas

Republica Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder popular para la Defensa.
Universidad Nacional Experimental y Politécnica de la Fuerza
Armada Nacional Bolivariana.
UNEFA-Nueva Esparta
Acueductos Y Cloacas
Realizado Por:
Daniel Verde C.I-26.778.937
Ing. Civil 06S-1344-D1
Profesora:
Yulitza Mujica
Juangriego, Mayo del 2020

REDES DE DISTRIBUCIÓN
Es un sistema de obras de ingeniería,
encadenadas que permiten llevar hasta la
vivienda de los habitantes de una ciudad, pueblo
o área rural con población relativamente densa, el
agua potable.
Para diseñar la red es indispensable tener lista
una fuente de abastecimiento y la ubicación del
estanque, para luego hacer el diseño de la red de
distribución. Es muy importante la determinación
de la misma ya que aseguran a la población el
suministro eficiente y continuo de agua en
cantidad y presión adecuada, durante su periodo
de diseño
El control periódico de las redes de tuberías y de sus accesorios, así como las
reparaciones de los elementos que puedan ser fuente de contaminación son básicos
para el mantenimiento de la calidad del agua que va dirigida para el consumo
poblacional.

TIPOS DE REDES DE DISTRIBUCIÓN
Dependiendo de la topografía, la vialidad y la
ubicación de fuentes de abastecimiento y del
estanque, se podrán determinar el tipo de red
de distribución
A) Tipo Ramificado:
Están constituidas por un ramal troncal, y
una serie de ramificaciones que pueden
constituir pequeñas mallas, o ramales
ciegos. Estas son usadas cuando la
topografía dificulta o no permite
interconexión de ramales.
B) Tipo Mallado:
Están constituidas por tuberías
interconectadas formando mallas, siendo el
mas conveniente y tratará de siempre
lograrse la interconexión de las tuberías, a fin
de crear un circuito cerrado que permita un
servicio mas eficiente y permanente.

DISPOSICIONES EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN
La Red de Distribución de Agua Potable
permite que el agua llegue desde el lugar de
captación al punto de consumo en condiciones
correctas, tanto en calidad como en cantidad. Este
sistema se puede clasificar por la fuente de donde se
toma el agua: agua de mar, agua superficial (de
lagos o ríos), agua de lluvia almacenada, agua
subterráneas y las aguas procedentes de manantiales
naturales.
La red de distribución de agua en sí, debe
estar perfectamente diseñada. Para ello, hay
que tomar decisiones sobre si realizar una red
abierta o ramificada, o realizar una red cerrada
o mallada. En la primera de ellas, se cuenta
con una tubería principal desde la cual parten
los ramales que terminarán en puntos ciegos.
La segunda, se logra con la conformación de
mallas o circuitos a través de la interconexión
entre los ramales de la Red de Distribución de
Agua Potable.
La decisión de realizar un diseño u otro, es
función del estudio de diversos parámetros de
los cuales va a tener un alto peso factores
técnico-económicos. En la valoración del tipo de
diseño, no hay que perder de vista el objetivo
final de cualquier Red de Distribución de Agua
Potable que es hacer llegar agua a los puntos de
consumo en condiciones óptimas de calidad,
cantidad y con una presión de servicio adecuada.

UBICACIÓN DE TUBERÍAS
1) Tuberías principales: estas son las tuberías que llevan gran
cantidad de agua desde la fuente a la red. Su colocación y
espaciamiento dependen de la situación de los sectores comerciales
e industriales y de la densidad poblacional. Estos tubos no deben ser
colocados a mas de 1,000 m de separación y los sectores
importantes de una ciudad deben ser alimentados desde dos lados
siempre que sea posible.
2) Sistema arterial: estos son ramales tributarios secundarios que
refuerzan la red de tuberías y ayudan especialmente en la
concentración del flujo contra incendio a cualquier punto. Deben
colocarse de 400 a 600 metros por separación
3) Tuberías menores de distribución: constituyen la malla o tubería
de relleno entre los tubos arteriales. Deben espaciarse de tal manera
y ser de tal tamaño, que no haya ninguna reducción de presión en la
vecindad inmediata de un incendio, por debajo de las cifras
requeridas.

UBICACIÓN DE VÁLVULAS
La ubicación de válvulas no influye en el diseño de red, pero es
importante en relación al aspecto operativo del sistema. La
finalidad de las válvulas en la red, es poder aislar tramos de
tuberías en casos de fallas para poder repararlas y permitir que el
agua fluya por otros tramos al resto de la red.
En tuberías matrices
(∅ 𝟒𝟎𝟎 𝒎𝒎 o mayor) según
lo establecido en normas:
- En la intersección con otras
tuberías matrices.
- A distancias no mayores de
400 m entre si.
- Donde sea necesario para no
aislar simultáneamente mas
de dos salidas de
∅ 250 𝑚𝑚.
En tuberías de distribución
(∅ 𝟑𝟎𝟎 𝒎𝒎 o menor) según
lo establecido en normas:
- No aislar mas de 350m de
tubería a la vez.
- No aislar mas de dos
cuadras al mismo tiempo.
- Se debe procurar que no sea
necesario cerrar mas de
cuatro llaves para aislar el
sector deseado.

UBICACIÓN DE HIDRANTES
Los hidrantes son instalaciones
muy costosas dentro del sistema
de acueducto y, por consiguiente,
se debe ser cuidadoso en su
ubicación, a fin de lograr con el
menor numero posible de ellos
una disposición satisfactoria.
Las normas del INOS orientan al
proyectista acerca de como ubicarlos,
pero lo mas importante es el criterio, en
cuanto a que cerca de cualquier punto del
parcelamiento, mas o menos 200 o 300
metros, se encuentre un hidrante desde el
cual se puedan reabastecer los camiones
de los bomberos en caso de incendios.
Los criterios de ubicación y espaciamiento de
hidrantes varían con el tipo de uso de la tierra.
En zonas comerciales e industriales, en razón
del mayor riesgo, deben estar mas cerca y ser
de mayor capacidad que en el caso de zonas
residenciales. El mismo razonamiento se
aplica en relación a si el uso residencial es
multifamiliar o unifamiliar, es decir, es
función de los daños que pueda causar un
incendio.

MÉTODO DE ASIGNACIÓN DE DEMANDAS EN LA RED DE
DISTRIBUCIÓN
Método de las áreas:
Se trata de determinar el gasto o consumo medio para toda la
zona a proyectar y las áreas de influencia de cada nodo con su
peso respectivo, a fin de definir una demanda unitaria.
Los nodos que configuran la malla se enumeran y se
determinan las áreas de influencia de cada uno, trazando las
mediatrices de los tramos. Se procurara tener áreas de figuras
geométricas conocidas o en caso contrario debe disponerse de
planímetros para su medición.
Método de repartición media.
Es un método muy generalizado, y se hace repartiendo el gasto por
mitad a ambos extremos de cada tramo.
Se hace luego de tener definida la malla y determinado los gastos
medios de consumo en cada tramo de todo el sistema, se asignan
los gastos de las tuberías secundarias y ramales ciegos a las tuberías
principales, de acuerdo a una distribución lógica.
Asignado a cada tramo de la tubería principal el gasto
correspondiente, se multiplica por un factor de diseño ( K2 y K3 ,
etc.) y se reparten dichos gastos por mitad a cada nodo que forma
el tramo.

CÁLCULO HIDRÁULICO DE RED DE DISTRIBUCIÓNABIERTAS O
RAMIFICADAS
En la figura, se muestra una red ramificada,
donde son conocidos los diámetros, longitudes
y materiales, es decir, los coeficientes K; así
como la cota piezométrica de alimentación Z,
donde: 𝑍1 =
𝑃1
𝛾
+ 𝑧1
Siendo P1 la presión y z1 la cota de la tubería
en el nodo 1. Los gastos a ser consumidos en
los diferentes nodos son conocidos ( C4, C5,
C6, C7, C8 y C10. Las incógnitas son los
caudales en los diversos ramales (8 en total) y
las cotas piezométrica en los diferentes nodos
Partiendo de los nodos extremos 4, 6, 9 y 10
yendo corriente arriba, se pueden ir
determinando por continuidad en los nodos los
diferentes gastos en los tramos con sus
correspondientes sentidos de flujo. Es
importante señalar aquí que en redes
ramificadas, los sentidos de los gastos pueden
determinarse directamente.
Conocidos los gastos en magnitud y sentido, y
partiendo de la cota piezométrica de
alimentación pueden calcularse las cotas
piezométrica directamente en los nodos. Si a las
cotas anteriores se les resta la cota del nodo, se
pueden obtener las presiones respectivas.

CÁLCULO HIDRÁULICO DE RED DE DISTRIBUCIÓN CERRADAS O
MALLADAS
El calculo Hidráulico de estas redes, consiste
en un proceso iterativo, por cuanto no se
conocen con anterioridad los sentidos de los
flujos en los diferentes ramales. En general,
existen tres procedimientos de ataque al
problema, que son :
- Correcciones en los gastos de los tramos de
las mallas, que se denominaran Sistema ∆Q.
- Determinación directa de los niveles de
energía (o cotas piezométrica) en los nodos,
que se denominara Sistema H.
- Determinación directa de los caudales en los
ramales, que se denominara Sistema Q
Ecuación para el Sistema ∆Q
Ecuaciones para el Sistema H
Ecuaciones para el Sistema Q

NORMAS PARA LAS PRESIONES EN LA RED
Las Normas (6) del INOS, establece para
una red: “las presiones resultantes deben
calcularse respecto al nivel de la calle en
cada nodo. La presión máxima admisible
en cualquier punto de la Red es de 75
Mts y la mínima de 20 Mts, calculadas
con el nivel del agua en el estanque a
mitad de altura”.
Las normas del ministerio de sanidad y asistencia social (4)
establecen:
Art. 70: “para los efectos de
funcionamiento, el sistema de distribución
deberá subdividirse en un numero de redes,
de manera que la presión máxima no exceda
los 45 Mts. En caso de red única, esa
presión podrá elevarse hasta un máximo de
70 Mts”.
Art. 74: “ La presión residual mínima
deberá estar de acuerdo con la zona
servida. Esta presión en ningún caso
deberá ser menor de 7 Mts.

NORMAS PARA LOS DIÁMETROS EN LA RED
En redes de distribución de los sistemas
de abastecimiento de agua en zonas
rurales (<5.000 habitantes) las Normas
del Ministerio de Sanidad y Asistencia
Social recomiendan lo siguiente según
el articulo 76
“el diámetro mínimo a
usarse en redes de
distribución será de 3
pulgadas. En casos
especiales para tuberías de
relleno y ramales de poca
importancia, podrán usarse
diámetros de 2 pulgadas “.
“en sistemas urbanos, el
diámetro mínimo aconsejable
es de 4 pulgadas, exigiéndose
un mínimo de Ø 6 pulgadas
cuando el tramo sirva a una
hidrante”.
“En zonas de alta
densidad no es
conveniente usar
diámetros menores de 8
pulgadas (6)”.

DISEÑO DE SISTEMAS DE RECOLECCIÓN DE
AGUAS SERVIDAS
La recolección de aguas se hace en el interior de las
edificaciones a través de las piezas sanitarias y
cañerías internas de la construcción, que constituyen
las instalaciones de la edificación, y su diseño atiende
a consideraciones de orden practico que por razones
económicas se basa en las probabilidades de
simultaneidad del uso del conjunto de piezas
sanitarias.
Estas aguas usadas y recolectadas deben enviadas a
un sitio de disposición final donde no tengan efectos
ofensivos ni dañinos a la comunidad. Hasta el
presente, el método sanitario mas aconsejable es
mediante la construcción de tuberías subterráneas que
denominamos CLOACAS, y que conducen el agua a
puntos distantes para su tratamiento o disposición
final.

CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL
SISTEMA.
Determinación del caudal de diseño
Comprende la determinación de los aportes con la finalidad de lograr
un óptimo diseño. Para esto es necesario conocer la población a servir,
uso de la tierra y dotaciones para cada uso, cantidades de agua que se
incorporan al sistema de cloacas y las variaciones del gasto durante el
día.
Dotaciones y variaciones del gasto
Los gastos para el diseño de un sistema de recolección y disposición de aguas servidas, están
íntimamente relacionadas con las dotaciones del acueducto, pues el principal aporte de los
sistemas de cloacas es el que proviene del sistema de abastecimiento.
Las normas INOS señalan los siguientes valores para estimar el gasto
máximo de aguas servidas mediante la ecuación:
Donde Qmed es el gasto medio anual del acueducto, K es un coeficiente en función de la
población y R un coeficiente de reingreso (igual a 0,8). El coeficiente K se obtiene aplicando
la fórmula de Harmont.

CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA
Gasto unitario de cálculo
Una vez calculado los gastos
correspondientes a los distintos aportes de
aguas negras, la suma es el Gasto total, al
dividir entre el área que aporta obtenemos
el Gasto unitario (lt/seg/xHa). Luego se
trazan áreas de influencia de cada tramo,
así el aporte de aguas negras por tramo
será el unitario multiplicado por cada área
de influencia.
Gasto de proyecto
El gasto de proyecto (Q) de cada tramo es
igual al gasto propio más el gasto aguas
arriba. Con el trazado que se haya
realizado, se comienza desde el punto de
arranque del colector, y se van
acumulándolos gastos siguiendo el sentido
ya establecido hasta el sitio de descarga o
disposición.
Caudal máximo de aguas negras o caudal de
diseño
Una vez calculados los gastos unitarios
correspondientes a los distintos aportes de aguas
servidas, la suma de estas debe ser multiplicada
por un coeficiente C para obtener los gastos
unitarios de cálculos. La Norma INOS establece
que este valor debe estar entre 1 y 2, aunque no
profundiza en los criterios que permitan al
proyectista establecer el valor más conveniente
de este valor. Este factor “C” es considerado
como un factor de seguridad, con el objetivo de
prever la posibilidad de que se descarguen a los
colectores de cloacas aguas de origen pluvial de
manera clandestina. Este valor está relacionado
con la posibilidad de que haya drenajes
incorporados ilegalmente a las cloacas. Por lo
que el caudal de diseño se estimará de la
siguiente manera:

CALCULO DE COLECTORES
• Características del flujo: Las aguas negras están constituidas
principalmente por aguas y un porcentaje pequeño de sólidos.
Se comportan hidráulicamente en forma parecida a las naguas
naturales, bajo esta premisa se desarrolla los cálculos
hidráulicos en colectores cloacales. Hidráulicamente los
colectores se diseñan como “canales abiertos”, fluyendo
parcialmente llenos o casi llenos.
Hidráulicamente la recolección de aguas residuales difiere de la distribución
en tres aspectos fundamentales:
1. En general el flujo no es a presión.
2. El flujo es casi siempre inestables y frecuentemente no uniforme.
3. Las aguas transportan materiales flotantes, suspendidos y solubles.
Por estas razones en general los colectores se diseñan:
1. Para conducir su carga en canal abierto, al encontrarse parcialmente llenos o casi llenos.
2. Para satisfacer donde se requiera, condiciones de flujo no estable y no uniforme.
3. Para transportar las materias en suspensión evitando la deposición por una parte y por la
otra, que no se produzca erosión de las superficies internas de los colectores, es decir, se
logren velocidades autolimpiantes, más no destructivas.

• Flujo en colectores llenos: El diseño hidráulico de los colectores se hace
mediante fórmulas empíricas, siendo la más usada la de Chezy, cuya expresión es la
siguiente:
Dónde:
V=Velocidad media (m/s); C= Coeficiente de velocidad (m/s); R=Radio hidráulico (m)
I= Pendiente del fondo (m/m)
Para determinar C se hace uso de la fórmula de Manning:
Dónde:
N=coeficiente de rugosidad del material de la tubería.
Dónde:
N=coeficiente de rugosidad del material de la tubería.
Introduciendo el valor de C en la fórmula de Chezy, la fórmula es:
• Velocidades Límites: Para evitar la deposición de materiales en suspensión, la
velocidad mínima a sección llena en colectores de aguas servidas será de 0,6 m/s y
la velocidad máxima dependerá del material que se emplee en ellos. Para tuberías de
PVC la velocidad máxima es de 4,5m/s.

• Flujo en colectores parcialmente
llenos: En la medida que los colectores
se aproximan a los extremos
superiores de la re, reciben cada vez
menores caudales de aguas usadas. Las
profundidades de flujo disminuyen,
porque los diámetros mínimos de la
tubería (0,2m) están determinados, no
solo por los requerimientos del flujo,
sino también por las posibilidades de
limpieza. El comportamiento
hidráulico de los ramales superiores de
la red se mejora al diseñar en base a
una velocidad a sección plena de
0,90m/s en lugar de 0,6m/s.
• Uso del Nomograma de Relaciones
Hidráulicas: El Nomograma de
Relaciones Hidráulicas permite relacionar
los diferentes 25 elementos hidráulicos de
una sección circular. En el eje Y de dicho
Nomograma se encuentra la relación
tirante de agua/ diámetro (d/D). En el eje X
las relaciones de los elementos de la
sección parcial entre los de la sección
plena, a saber a/A (áreas), p/P (perímetro),
r/R (radio hidráulico), Q/C (caudal), vr/V
(velocidad).

BOCAS DE VISITA
Bocas de Visita: Son estructuras generalmente
compuestas de un cono excéntrico, cilindro y
base que permiten realizar la inspección y
labores de mantenimiento de colectores.
Tipos de Bocas de Visita En su forma
más general constan de cono excéntrico,
cilindro y base, los cuales serán de
concreto sin armar (150 Kg/cm) con
excepción de las bocas de los tipos IVa,
IVb y placas del tipo lll que serán de
concreto amado, (210Kg/cm2). El cono y
el cilindro podrán construirse con
elementos prefabricados o vaciados en
sitio. Los cilindros prefabricados vienen de
diámetro 0,30; 0,60 y 0,90m. Las bocas de
visita serán de los tipos la, lb, Ic, II, lll,
IVa, IVb. Los criterios para su selección se
pueden resumir en el siguiente cuadro:

TIPOS DE TUBOS:
Tubos de concreto
Generalmente se usan tubos de concreto fabricados de acuerdo a las normas INOS CL-
C65. según la resistencia del tubo existen 7 clases distintas, cuyas características se
presentan en las normas INOS, referentes a la construcción de tubos de concreto.
Estos se someten a variadas pruebas de laboratorio, para determinar sus características
siendo la mas importante el llamado “Ensayo de Tres Filos”, cuyo objetivo es
determinar la resistencia del tubo.
Factor de Carga:
La relación entre la resistencia de un tubo bajo una condición establecida de carga y
apoyo y su resistencia al ensayo de tres filos, recibe el nombre de factor de carga y lo
que este indica es que si, por ejemplo, se reúne para un cierto tubo el ensayo de tres
filos dio una carga de rotura de 8.700 Kg/m, el apoyo es del tipo “B” y el factor de
Carga es 1,90, lo que quiere decir es que instalado el tubo en una zanja, la carga
necesaria para romperlo es de 8.700 Kg/m x 1,90= 16.530 Kg/m.
De las Normas INOS se tiene que el factor de carga varia con el tipo de apoyo, de
acuerdo a los valores que se presentan en la siguiente tabla:

OTRO TIPO DE TUBOS.
En la practica, y desde un punto de vista técnico y económico, el tubo mas conveniente es el
de concreto, pero a veces en casos particulares es necesario especificar algún otro material,
por ejemplo:
1) Cuando en razón de una pendiente longitudinal obligada muy fuerte, hay velocidades
superiores a las máximas permitidas por las normas para tuberías de concreto, es
necesario usar tubos de hierro fundido.
2) Para que la velocidad a sección plena sea mayor a 0,60 mts/sg, se requiere que en el
caso de que las tuberías sean de concreto, la pendiente longitudinal mínima sea del 4,5
por 1000 (0,0045) y en caso de que el terreno sea muy plano, a veces conviene usar
tuberías de PVC.
3) En ciertos casos puede ocurrir que el suelo en el cual se colocara la tubería, tenga altos
contenidos de Sulfatos o Cloruros, los cuales atacan a las tuberías de concreto
disminuyendo su vida útil. Para estos casos se deben especificar tuberías de concreto de
una clase superior a la que se requiere y, por consiguiente, las paredes del tubo son mas
gruesas y alargan la vida útil de la tubería; o se puede especificar otro tipo de tubería
como Hierro negro, Arcilla Vitrificada y Plástico.
4) Cuando por alguna razón la tubería trabaje a presión (bombeo), ella no puede ser de
concreto, sino que tendrá que ser de hierro negro, o algún otro material apropiado
(PVC-AB, HFD)

ESTACIONES DE BOMBEO PARA AGUAS
SERVIDAS.
Bajo ciertas condiciones, es indispensable el
diseño de estaciones de bombeo para extraer
las aguas servidas de un determinado sector,
el cual no puede ser drenado por gravedad.
Tratándose de aguas servidas, debe
considerarse la ubicación, la apariencia
externa y las características de las
estaciones y equipos que minimicen los
inconvenientes que las aguas negras
provocan al sistema
El Diseño de la estación de bombeo de aguas negras comprenderá:
a) Los accesorios o dispositivos para el acondicionamiento del liquido cloacal,
previo a su bombeo.
b) Los equipos requeridos (bombas y motores)
c) El diseño del pozo recolector y accesorios complementarios.
d) La edificación y su apariencia externa.

ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUAS SERVIDAS
En algunos casos, según la topografía, es
necesario prever de estaciones de bombeo de
aguas negras.
En los artículos 3.51 al 3.68 de las Normas
INOS, se presentan los requisitos mínimos
que deberán cumplir una estación de Bombeo
de aguas Negras.
Ubicación:
Por lo general, se ubican en zonas bajas del parcelamiento, hacia la cual va
convergiendo por gravedad los diferentes colectores. Se estudiará y coordinará
con un arquitecto la mejor ubicación de la estación, ya que en lo que sea
posible debe estar en una zona verde alejada de zonas residenciales. Se debe
prever que si en un momento dado puede haber rebose de agua, por ejemplo,
ante una falle o interrupción del suministro eléctrico, el agua negra desbordada
descargue en el sistema de drenaje

TIPOS DE ESTACIONES
Estación de Pozo único ( húmedo):
Las Bombas se encuentran sumergidas
en el agua que será bombeada, por
consiguiente, los motores son
blindados a prueba de agua y,
generalmente, de eje vertical.
Estaciones de pozo húmedo y pozo
seco:
Las bombas están en una cámara seca
(pozo seco), anexa al pozo donde se
almacena el liquido a bombear (pozo
húmedo) y, por lo general, son de eje
horizontal.

- Manual de Proyecto y Cálculo de Sistemas de Recolección de aguas
servidas en urbanismos. María Teresa de Frenza
- Arocha, S. (1983). Cloacas y drenajes: teoría y diseño. Venezuela.
Ediciones Vega
- Arocha, S. (1977). Abastecimiento de Agua: teoría y diseño. Venezuela.
Ediciones Vega.
- Bolinaga, J. (1999). Proyectos de ingeniería hidráulica. Tomo II.
Caracas. Fundación polar.
- De Frenza, M. Manual de proyecto y cálculo de sistemas de recolección
de aguas servidas en urbanismos. Naguanagua. Universidad de
- Carabobo, Facultad de Ingeniería.
- Gaceta oficial de la República de Venezuela: Normas Generales para el
Proyecto de Alcantarillados, Caracas, Abril de 1999, N° 5318.

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