Informe final

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
FFAACCUULLTTAADD DDEE IINNGGEENNIIEERRÍÍAA
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerrííaa CCiivviill
NOMBRE DEL CURSO: ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
PROFESOR: Ingº. JOSE LONGA ALVAREZ
Red de
ALUMNO GRUPO
ALCANTARA SALDAÑA, Alex M. “B”
Cajamarca, agosto del 2010
RED DE ALCANTARILLADO
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
CUARTO INFORME DEL
TRABAJO ESCALONADO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA
ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Página 2
INDICE
Contenido Página
RESUMEN 3
I. INTRODUCCION 4
OBJETIVOS 4
II. REVISION DE LITERATURA
1.- Red de Alcantarillado 5
2.- Tratamiento de Aguas Residuales 10
III. DISEÑO Y CALCULOS
A. Red de alcantarillado
Diseño Hidráulico 24
Caudales de Diseño 24
Diámetros y Pendientes 30
B. Tratamiento de Aguas Residuales
Cribado 32
Canal Parshal 33
Desarenador 34
Separador de Grasas 36
Separador de Caudales 37
Laguna de estabilización 37
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 41
BIBLIOGRAFIA 42
ANEXOS 43
PLANOS 49

RESUMEN
El objetivo principal de un sistema de alcantarillado es evacuar las aguas
negras de cada uno de los predios de la ciudad y darles posteriormente un
tratamiento adecuado para de esta manera evitar que se contraiga enfermedades;
el tratamiento consiste en purificar las aguas para de esta manera ser usado
posteriormente ya sea en agricultura o para el consumo humano previo análisis y
recomendación para uno u otros usos.
Para el diseño de la Red de Alcantarillado se considera el caudal doméstico a
evacuar el 80% del caudal máximo horario, también la infiltración por Buzones
con 380L/B/D según el R.N.E, la infiltración de tubería no se considera ya que
para tubería PVC su valor es cero; para hallar el caudal de diseño de cada tramo
se hará con el método de longitudes, que consiste en hallar el factor doméstico
que multiplicado por su longitud mas las aportaciones por infiltración de buzones
será el caudal de diseño de cada tramo (se detalla en cáculos).
Una vez obtenido los caudales de diseño de cada tramo estas deben ser
comprobados en la entrega al emisor, la sumatoria de todos los tramos deben ser
iguales al total calculado inicialmente. Con los caudales de diseño se diseñará los
diámetros de la tubería al 75% de su capacidad, teniendo cuenta los rangos de
velocidades para su funcionalidad, utilizando los diámetro mínimo donde sea
necesario; Finalmente la evacuación de las aguas será entregado al emisor que
conducirá las aguas residuales una longitud míma alejando de la ciudad de 500m
para iniciar el proceso de Tratamiento de Aguas Residuales.

RED DE ALCANTARILLADO Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
I.- INTRODUCCION
La Red de Alcantarillado es el conjunto de tuberías, buzones, en algunos
casos estaciones de bombeo y todas las instalaciones que sean necesarias para
asegurar una evacuación conveniente de las aguas negras hacia la Planta de
Tratamiento.
El alcantarillado sanitario se desarrolla en dos etapas, primero evacuar las
aguas negras toda una ciudad y luego darles posteriormente un tratamiento
adecuado para de esta manera evitar enfermedades; dicho tratamiento consiste
en purificar las aguas para de esta manera ser usado posteriormente ya sea en
agricultura o para el consumo humano previo análisis y recomendación para uno
u otros usos.
Una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, se diseña para retirar las
cantidades suficientes de sólidos orgánicos e inorgánicos que permitan su
disposición final, evitando así la contaminación de las aguas receptoras por esta
causa. La planta de tratamiento de aguas residuales, estará justificada desde el
punto de vista económico y funcional.
OBJETIVOS:
GENERAL:
 Diseñar la Red de Alcantarillado y su Planta de Tratamiento de aguas
Residuales de la ciudad.
ESPECIFICO:
 Diseñar la Red de Alcantarillado ubicando adecuadamente los buzones,
diámetros de tuberías y pendientes de las mismas, que cumpla con las
normas y criterios establecidos, tratando de lograr un solo punto emisor
para disminuir los costos.
 Diseñar la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad
considerando para ello el diseño de Estructuras de Pre tratamiento y
Lagunas de Oxidación.

II.- REVISION DE LITERATURA:
1. RED DE ALCANTARILLADO:
Es el conjunto de obras hidráulicas y civiles para la evacuación de aguas
residuales.
TIPO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO:
A. Sistema Independiente.- Es la canalización tanto de aguas negras como de
aguas blancas en forma independiente.
B. Sistema Combinado.- Evacuación de aguas negras y aguas de lluvia en
forma conjunta, es aconsejable en zonas donde existe gran cantidad de
personas y no existe espacio para establecer redes independientes.
C. Sistema Separativo.- Es la evacuación de aguas de lluvia y aguas negras en
un mismo conducto, pero en forma independiente. Se recomienda cuando la
ciudad es grande.
UNIDADES (COMPONENTES):
→ Tuberías.
→ Tuberías colectoras, se consideran las siguientes: Principales
(troncales), Secundarias y domiciliarias.
Tuberías Colectoras secundarias, que son de diámetro pequeño y reciben los
afluentes de los colectores domiciliarios.
Tuberías colectoras domiciliarias, se encargan de conducir las aguas
residuales de los edificios hasta la red de alcantarillado.
Tuberías Colectoras Principales, son de mayor diámetro y cuya función es
recibir las afluentes de varios colectores de alcantarillado, conduciéndolos a
un interceptor o receptor.
Tuberías Emisoras, conducto final de un sistema de alcantarillado sanitario,
destinado al alojamiento de los afluentes de la red hasta el lugar de descarga,
sin recibir contribuciones en su curso.

EQUIPO COMPLEMENTARIO:
Buzones de Inspección: Son dispositivos de inspección situados en puntos
obligatorios de la tubería y obras de alcantarillado.
DISEÑO HIDRÁULICO
Nota: En los tramos iníciales no se consigue la velocidad mínima por lo que el
R.N.C. especifica que los primeros 300 m. De la Línea de alcantarillado deberá
diseñarse con 1% (mín).
DISEÑO: Para el diseño se utiliza la Fórmula de Manning:
Condiciones generales para el diseño de la red:
Caudal de Aguas Domésticas: Aguas residuales domésticas según el R.N.C. se
considera que el 80% de dicho Caudal consumido, ingresa al sistema de
alcantarillado.
Caudal por Infiltración:
Por Colectores: 20 000 lts/día/Km. ; caso de tubería PVC = 0.00
Lit/día/Km
Por Buzones: QB = 0.044 lts/seg/buzón
PROCEDIMIENTO EMPLEADO:
Se ha elaborado la red de flujo y se ha realizado el cálculo de diseño y
chequeo de toda la ciudad, con el objetivo de no tener errores en las
profundidades de los buzones por la intersección de las calles. Se ha seguido el
siguiente procedimiento:
V =
1
n
R S
2 / 3 1 / 2
Q = 0.8(Q )D max.hor

Se ha tratado la red de flujo del sistema de alcantarillado de toda la ciudad
asignándole una numeración a los buzones e indicando el sentido de flujo con
cada tramo de tubería.
Se ha procedido a determinar las longitudes de cada tramo de tubería y se
contó el número de buzones por tramo.
Elaborando el CUADRO DE DISEÑO DE DIAMETROS Y PROFUNDIDADES
se determinó inicialmente las cotas de terreno de cada buzón por
interpolación lineal, las que se considerarán como las cotas de tapa de buzón
por no haber ninguna información adicional. Procediéndose luego a calcular
las pendientes topográficas haciendo uso de las longitudes de cada tramo
entre cada buzón.
Se calculó las pendientes permisibles por topografía y profundidad de cada
buzón, de la siguiente manera:
Si consideramos una profundidad mínima de buzón de 1.20m se cumplirá
la profundidad mínima que requiere la tubería, en tal sentido las profundidades de
buzón serán de 1.20m a 3.00m.
Apreciamos las posiciones que podría tomar la tubería en el caso más
crítico, obteniéndose de ello la pendiente máxima y mínima de la tubería por no
tener problemas con profundidad de buzones.
- Sterr. : Pendiente topográfica (%).
- L : Longitud del tramo (m.).
Como es evidente, en la medida que las pendientes topográficas cumplan
los criterios de velocidad, no habrá problema de profundidad de buzones, por lo
que sólo se utilizarán estas pendientes máximas y mínimas si las topográficas no
satisfacen las velocidades permisibles. Si la pendiente que cumple las
velocidades permisibles está fuera de este intervalo, indicará que se necesita un
buzón intermedio.

Utilizando la fórmula antes indicada se determinó el diámetro calculado para
el 75%, utilizando inicialmente como pendiente elegida la pendiente
topográfica.
Se eligió el diámetro comercial, de acuerdo al diámetro calculado, teniendo en
cuenta que el mínimo es de 6” para zonas urbanas de la sierra.
Se procedió a realizar el chequeo de la velocidad real, para el efecto se
calculó la velocidad a tubo lleno VLL y caudal a tubo lleno QLL, haciendo uso
de las siguientes fórmulas:
VLL = [ Rh
2/3
* S1/2
]/n
Donde:
Rh = D/4.
QLL = [ Rh
2/3
* S1/2
* A ]/n
Donde:
A = Area = *D2
/4.
V = (0.3017 * D)2/3
* S1/2
/n
Q = 28.423*D8/3
* S1/2
Seguidamente se determinó la relación QD/QLL con los datos antes
calculados y entrando con este valor al cuadro de los elementos proporcionales
se obtuvo la relación VD/VLL. Para la obtención de la velocidad real se multiplica
el valor obtenido del cuadro por VLL
La velocidad es aceptable si se encuentra en los límites de las velocidades
permisibles (0.6 a 3.0m/seg.), con la salvedad de que si es tramo inicial (dentro de
los primeros 300m.) se aceptan velocidades menores a los 0.6m/seg., siempre
que se tengan pendientes mayores o iguales a 1%.
En caso de no cumplir la velocidad y no ser tramo inicial se procede a
modificar la pendiente en los rangos permisibles y calcular la velocidad real
nuevamente.

En caso de ser tramo inicial se chequea una pendiente mayor o igual a 1%.
Luego se procedió a determinar las profundidades de tubería y buzones, por
medio de la siguiente expresión:
PF = PI – ( S – Seleg ) * L
Donde :
PI : Prof. de la tub. en el tramo inicial.
PF : Prof. de la tub. en el tramo final.
S : Pendiente topográfica.
Seleg : Pendiente de la tubería elegida.
En el cuadro se ha optado por tomar PI un valor por lo general de 1.50m
pudiendo ser menor hasta 1.00m, y en los tramos donde descarga 1 ó más
tuberías se ha chequeado que la salida se encuentre al menor nivel para efectos
de la evacuación. El valor PF se ha calculado haciendo uso de la fórmula
anterior.
Las profundidades del buzón inicial y final han sido calculadas añadiendo a
las profundidades de tubería inicial, el diámetro de la tubería del tramo,
respectivamente.
2. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES:
A. Tratamiento Preliminar:
Sirve para proteger el equipo y hacer más los procesos subsecuentes del
tratamiento. Los dispositivos para el tratamiento preliminar están destinados a
eliminar o separar los sólidos mayores o flotantes, a eliminar los sólidos
inorgánicos pesados y eliminar cantidades excesivas de aceites o grasas.
Para alcanzar los objetivos de un tratamiento preliminar se emplean
comúnmente los siguientes dispositivos:

Rejas de barras o rejillas
Desmenuzadores, ya sean molinos, cortadoras o trituradoras.
Desarenadores.
Tanques de precaución.
B. Tratamiento Primario:
Para este tratamiento se separan o eliminan la mayoría de sólidos
suspendidos en las aguas residuales, o sea aproximadamente de 40 a 60 por
ciento, mediante el proceso físico de asentamiento en tanques de sedimentación
El propósito fundamental de los dispositivos para el tratamiento primario ,
consiste en disminuir suficientemente la velocidad de las aguas residuales para
que puedan sedimentarse los sólidos.
Debido a la diversidad de diseños y operación, los tanques de sedimentación
pueden dividirse en cuatro grupos:
Tanques Sépticos.
Tanques de doble acción, como son los IMHOFF y algunas otras unidades
patentadas.
Tanques de sedimentación simple con eliminación mecánica de lodos.
Tanques para proceso de precipitación química.
En muchos casos el tratamiento primario es suficientemente adecuado
para que se pueda permitir la descarga del efluente a las aguas receptoras, sin
que se interfiera con el uso adecuado subsecuente de dichas aguas.
C. Tratamiento Secundario:
Este tratamiento debe hacerse cuando las aguas residuales contienen,
después del tratamiento primario, más sólidos orgánicos en suspensión o solución
que los que puedan ser asimilados por las aguas receptoras, sin oponerse a su
uso adecuado normal.

A los procesos comprendidos en el tratamiento secundario, se les denomina
también “Procesos de Oxidación”. Con ello se consigue la transformación de la
materia orgánica en compuestos estables, orgánicos o minerales, por medio de la
actividad bacteriana y en la presencia del oxígeno atmosférico. Los dispositivos
que se usan para el tratamiento secundario pueden dividirse en los cuatro grupos
siguientes:
Filtros goteadores con tanques de sedimentación secundaria.
Tanques de aeración:
Lodos activados con tanques de sedimentación.
Aeración por contacto.
Filtros de arena intermitentes.
Estanques de estabilización (Lagunas de Oxidación).
D. Cloración:
Este es un método de tratamiento que puede emplearse para diversos
propósitos en todas las etapas de un tratamiento de aguas residuales, y aún antes
del tratamiento preliminar. Generalmente se aplica cloro a las aguas residuales
con los siguientes propósitos:
Desinfección o destrucción de organismos patógenos.
Prevención de la descomposición de las aguas residuales para controlar el
olor y protección de las estructuras de la planta.
Como auxiliar en la operación de la planta para la sedimentación, en los
filtros, abultamiento de los lodos activados.
Ajuste o abatimiento de la Demanda Bioquímica de Oxígeno.
La D.B.O. nos determina la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la
materia orgánica de las aguas residuales. También tiene por objeto medir la
cantidad de materia orgánica que contiene una muestra cualquiera mediante la
determinación de oxígeno consumido por dicha muestra en un cierto tiempo (por
lo general 5 días) y a una cierta temperatura (20 C)

E. Tratamiento De Lodos:
Los lodos de las aguas residuales, están constituidos por los sólidos que se
eliminan del tratamiento primario y secundario, junto con el agua que se separa
con ellos.
Este tratamiento de lodos tiene dos objetivos , siendo el primero de estos
eliminar parcial o totalmente el agua que contienen los lodos para disminuir su
volumen en fuerte proporción y, en segundo lugar ,para que se descompongan
todos los sólidos orgánicos putrescibles transformándose en sólidos minerales o
sólidos orgánicos relativamente estables.
Enseguida las aguas residuales así tratadas, son vertidas o bien al subsuelo,
a un río o a un lago.
Por es necesario disponer de los fangos que quedan en las cámaras de
sedimentación, ya sea por el método de digestión o por el secado de los mismos.
TANQUES SÉPTICOS:
Este tratamiento es muy antiguo, la finalidad es mantener el agua servida a
una velocidad muy baja, y en condiciones anaeróbicas durante 8 a 12 horas,
tiempo en el que ocurrirá la sedimentación de los sólidos.
Los estanques de esta clases poseen una serie de fallas , tanto como
unidades de sedimentación como de digestión principalmente por la septicidad ,
no se puede confinar únicamente a los lodos pues las aguas afluentes son
privadas de su frescura y los sólidos levantados por los gases , formando una
nata desagradable la digestión es lenta y e incompleta , aunque la septización de
los flujos sobrenadantes les imparte una demanda elevada de oxígeno que
satisface con facilidad y rapidez por el aire , que lo que se satisface la DBO de las
aguas negras frescas , por consiguiente a este respecto se puede tener un
beneficio, aunque desde el principio el afluente se vuelve mal oliente.
Estos tanques, requieren de un gasto bajo que pueda ser útil en conexión con
instalaciones pequeñas (300-500) habitantes, en las que sus malas
características se compensan en alguna forma su simplicidad.

TANQUE IMHOFF:
A. ZONA DE SEDIMENTACION.-
Período de retención: 1.5 – 2 horas.
Rata de desbordamiento: 20000l/d/m2.
Relación largo / ancho: 2:1 hasta 4:1.
Inclinación de las paredes: 60º con la horizontal.
B. ZONA DE AERACION.-
15 a 25% del área total (superficial) del tanque.
C. ZONA NEUTRA.-
Altura mínima: 46cm.
D. ZONA DE DIGESTION.-
Capacidad: 50 – 80l/p.
Parte de la sección: troncopiramidal.
Inclinación de las paredes: 30º con la horizontal.
E. TUBERIA DE LODOS.-
Diámetro mínimo: 8”.
Presión hidrostática: 1.20m.c.a.
F. BORDE LIBRE.-
Longitud mínima: 50cm.

G.FUNCIONAMIENTO:
Los tanques Imhoff requieren de una vigilancia diaria, sise quiere conseguir
un buen rendimiento, reduce los malos olores y evita efectos desagradables,
debiendo prestar atención a lo siguiente:
- Eliminar diariamente las grasas y sólidos flotantes del comportamiento de
sedimentación.
- Raspar semanalmente, los lodos y fondos inclinados del comportamiento de
sedimentación, con un cepillo de goma, para quitar los sólidos que puedan
descomponerse.
- Limpiar semanalmente la ranura del comportamiento de sedimentación, con
una cadena p pesada de 60c.m de longitud unida a un madero.
- Remover toda la espuma de la cámara de sedimentación, a intervalos por lo
menos de una vez al día ,se agitará energéticamente por medio de un
dispositivo de madera en forma de T, empujando hacia abajo la espuma
parcialmente seca , y liberando el gas retenido de ventilación
- Se debe descargar antes de que alcance como mínimo los 46c.m por debajo
del comportamiento de la ranura de sedimentación. El lodo será extraído a
intervalos de 4 a 6 semanas .Sólo se extrae las capas inferiores que ya hayan
sido descompuestas por completo, dejando cierta cantidad de lodos para que
sirva de siembra de bacterias anaeróbicas. Se recomienda realizar descargas
en pequeñas cantidades en períodos de tiempo más cortos.
- Por lo menos una vez al mes debe determinarse el nivel al que llegan los
lodos en sus compartimiento, pudiendo realizarse con una madera
contrapesada en forma cuadrada de 30 cm. de lado, amarrada a un alambre o
a una cadena, que se hace descender por el aereador, la madera se detendrá
al llegar a los lodos, determinándose la distancia que existe desde la
superficie al nivel de los lodos.
- Una vez hecha la descarga de los lodos, debe limpiarse la tubería de
evacuación para impedir que éstos endurezcan y obstruyan la tubería.
- En ocasiones se presenta espumas en los aereadores, que se manifiesta por
la subida de espuma negra, acompañado de olor desagradable, si no se

evita, rebosará la espuma de la cámara de aeración arrastrando con ella
muchos sólidos en suspensión.
- Estas espumas se producen por alguna perturbación en el proceso de
digestión, generalmente por su alta acidez. Es posible que esto suceda en los
primeros días de funcionamiento, debido a que no haya acumulado una masa
suficiente de lodo digerido.
- Si existe malos olores por la formación de espumas negras en los aereadores,
se puede tratar cal hidratada en una proporción de 2 a 5 Kg. por cada millar
de personas, hasta que desaparezca, pudiendo ser en un corto tiempo.
Podría también colocarse en vez de cal, estiércol de caballo, bien maduro. No
debe ser mayor de 7.6 el P.H. en la mezcla de los lodos y la cal, en el
compartimiento de digestión. Debe preverse un espacio en las cercanías,
para el secado de los lodos digeridos, que tienen que ser necesariamente
descargados periódicamente de la cámara de digestión.
ESTANQUES DE ESTABILIZACIÓN
Llamadas también Lagunas de Estabilización o de Oxidación. Una laguna
de estabilización de aguas servidas residuales, es una estructura simple para
embalsar agua, de poca profundidad (uno a cuatro metros) y con períodos de
retención considerable (de unos cuarenta días).
CLASIFICACION:
1. Lagunas Facultativas:
Son aquellas en que las cargas orgánicas es baja, entre 50 y 350 Kg. de
DBO/Ha/día a alturas moderadas y temperaturas entre 10 y 30 grados
centígrados, el estrato superior de las lagunas se llena de algas microscópicas
(ciorellas, euglenas, etc.) que en presencia a la luz solar producen grandes
cantidades de oxígeno, haciendo que agua llegue a estos sobrecargados de
oxígeno disuelto. El estrato interior puede estar en condiciones anaeróbicas,
debido a que la penetración de la luz solar es escasa.

2. Lagunas Anaeróbicas:
Son aquellas en que la carga orgánica es alta, la DBO excede la producción
de oxígeno de las algas. No existe un límite exacto al cual se puede garantizar si
una laguna va a trabajar como facultativa o como anaeróbica.
Según estudios hechos por el CEPIS, indica que las temperaturas entre 15 y
30 grados centígrados, hay una zona de transición entre los 300 y 600 kilogramos
de DBO, pudiéndose afirmar que para altura moderadas se tienen lagunas
anaeróbicas para cargas orgánicas superiores a los 600 kgs. de DBO/Ha/día.
Las lagunas que reciben agua residual cruda, se denominan lagunas
primarias y las lagunas que reciben el afluente de una primaria se llaman
secundarias y así sucesivamente.
PROCESO AERÓBICO:
Se realiza por que la descomposición de la materia orgánica .Se lleva a
cabo en presencia de oxígeno produciéndose compuestos orgánicos que sirven
de nutriente a las algas, las cuales a su vez producen más oxígeno que facilita la
actividad de bacterias aeróbicas .El proceso de desdoblamiento de la materia
orgánica se lleva a cabo con intervención de enzimas producidas por las
bacterias en sus procesos vitales.
A su vez las algas sintetizan materia orgánica a su propio protoplasma, como
organismos autotróficos que son. Este proceso cuando se lleva a cabo en
presencia de la luz solar recibe el nombre de fotosíntesis.
PROCESOS ANAERÓBICOS:
Las reacciones anaeróbicas son más lentas que las aeróbicas, y los
productos de las mismas originan malos olores. Los mecanismos de la
descomposición anaeróbica son complejos y aún no están completamente
aclaradas.
Sin embargo llama la atención el hecho de que en ambos casos el resultado
final es la disminución notable de las bacterias lo cual ocurre como consecuencia

del agotamiento de nutrientes y de otros fenómenos aún no muy comprendidos,
en los que juega papel importante el período de retención , la temperatura y la luz
solar.
VENTAJAS DE LAS LAGUNAS DE OXIDACIÓN:
- Evacuación satisfactoria de los desechos líquidos
- La evaporación de una parte del líquido ,de 37 a 50 cm de agua
anualmente
- La eficiencia como depósito de regulación, capaz de absorber fluctuaciones
rápidas en la cantidad de escurrimiento y en la calidad de los desechos.
- El tratamiento es eficiente , puesto que reduce la demanda de coliformes
en un 95% y la DBO en un 75%
- Protección epidemiológica, a través de la distribución de los organismos
patógenos.
- Protección estratégica, con el consiguiente beneficio de peces y demás
organismos acuáticos.
- Reutilización directa de aguas servidas, tratadas para la agricultura.
DESVENTAJAS DE LAS LAGUNAS DE OXIDACION:
- Produce malos molestos
- Para su construcción se requiere de una gran extensión de terreno plano y
ubicación en un lugar estratégico para evitar los malos olores.
- Requiere de un costo elevado para su conservación.
CARACTERISTICAS FISICAS:
A. Ubicación :
- Terreno de mínimo valor agrícola.

- Zona azolada regularmente por el viento, para la descarga natural de los
gases de las aguas servidas.
- Distancia mínima a la zona residencial 500 m.
- Terreno con bajo nivel freático
B. Forma:
- Se recomienda que la forma más elevada es la forma rectangular , con
lados:
Ancho=2L
Largo= 3L
- El dique será de un material de baja permeabilidad y compacto,
manteniendo taludes interiores de 1:3 a 1:5 y los exteriores de 1:3 (V:H),
además tendrá un ancho de tres a cuatro metros.
- El ancho de coronación no será menor de tres metros.
- Se dejará un borde libre de 30 a 70 cm.
- Tirante de la laguna:
1 a 2 m................. Facultativa
2 a 4 m................. Anaeróbicas
C. Calculo Hidráulico.
El objeto principal de una laguna es la remoción de la carga orgánica. Los
métodos más conocidos son:
Diseño por Tasa de Trabajo.
Método Racional basado en la dinámica de los ciclos nutrientes y
otros.
Modelo del CEPIS.
De estos 3 modelos se desarrollará sólo el modelo del cepis, por ser el
único modelo desarrollado en el Perú.

MODELO DEL CEPIS
Basado en las investigaciones de San Juan de Miraflores (Lima - Perú),
parte de la evaluación de 8 lagunas, 4 primarias y 4 secundarias funcionando con
variedad de carga y evaluada en los meses más fríos a una temperatura promedio
del agua de 20ºC.
Para el límite de carga entre las lagunas facultativas y anaeróbicas, CEPIS
establece que para cargas sobre 357 Kg DBO/Ha*día, predominando los
procesos anaeróbicos, notándose sin embargo algunas lagunas primarias que con
carga sobre 357 Kg DBO/Ha.día, tuvieron algas y oxígeno disuelto por períodos
considerables.
Este nuevo concepto se aparta del basado en oxígeno disuelto superficial,
permitiendo establecer una dependencia de temperatura de la “Carga Máxima
Superficial”(CSmáx) para asegurar predominancia aerobia en el proceso.
Conviene aquí agregar que recientes investigaciones llevadas a cabo en el
CEPIS han logrado aclarar ciertos aspectos de importancia. Estos son:
Se puede tomar como límite de carga para lagunas facultativas primarias el
valor (CSmáx), expresado en Kg DBO/Ha*día la siguiente expresión:
Csmáx = 357.4(1.085) T-20
Donde:
Csmáx : carga máxima superficial.
T : Temperatura del agua tomada en el mes más frío.
Para lagunas secundarias, la carga aplicada debe calcularse con la DBO
total, o sea, incluyendo algas. De otro modo usando la DBO soluble se obtendrían
resultados erráticos.
a.1. El factor de seguridad (FS), recomendado por el CEPIS, de acuerdo a
numerosos experimentos hechos en las lagunas de San Juan de Miraflores, es de
0.80, entonces la carga superficial de diseño será:
CSd = FS. Csmáx

Donde:
CSd : carga superficial de diseño.
FS : factor de seguridad.
a.2. La relación largo/ancho, recomendada para lagunas de estabilización,
oscila entre los siguientes rangos:
2 < L/W < 3
La razón de decaimiento de la DBO (K), expresado en (l/día) tiene la
expresión siguiente:
K = 0.1419(1.0443) T-20
Razón de decaimiento de coliformes fecales (Kb), ha sido establecida, a
20ºC, esta expresada en (l/día):
Kb = 0.6227(1.0374) T-20
La eficiencia de la remoción de coliformes fecales en una laguna depende de
la dispersión. Este factor que se ha tomado en las investigaciones efectuadas con
trazadores en función de la varianza y retención promedio. El factor de dispersión
“d”, también llamado número de dispersión del reactor, es adimensional y puede
ser calculado con la fórmula:
d = {1.158[Rc.(W+2Z)] 0.489
.W 1.511
}/{(T+42.5) 0.734
(L.Z) 1.489
}
Donde:
d : dispersión.
Rc : período de retención corregido (días).
W : ancho de la laguna.
Z : profundidad de la laguna.
L : longitud de la laguna, en el sentido del flujo (m.).
En las lagunas de estabilización el valor de “d” suele variar entre 0.2 y 4,
correspondiendo el rango inferior a las lagunas alargadas y el superior a las
cuadradas y aireadas mecánicamente (en estas últimas suelen presentarse
valores mayores que 4).

El período de retención corregido se encuentra afectado por un factor de
corrección hidráulico (FCH), debido a que en la mayoría de lagunas de
estabilización el compartimiento hidráulico es regido por las leyes del flujo laminar.
Bajo este régimen de flujo las capas superiores del agua de la laguna (hacia las
cuales son atraídas las algas durante el día) se mueven a una velocidad igual a
3/2 la velocidad promedio. Por consiguiente, el tiempo de retención de la biomasa
que está en esta zona de la laguna tiende a ser (2/3)*(V/Q).
Debido al efecto de la posición relativa de las estructuras de entrada y salida,
y al diseño de las mismas, el “factor de corrección hidráulico” (FCH) tiene en la
práctica un valor entre 0.3 y 0.8. Tomando en consideración este factor, el tiempo
de retención corregido será:
Rc = HCF. R
donde:
HCF : factor de corrección hidráulica.
R : período de retención (días), esta dado por la expresión:
R = VOL/ [ QU - Qe ]
Donde:
VOL : volumen de la laguna (m3.).
QU : caudal unitario del afluente (m3/día).
Qe : caudal evaporado (m3/día).
La carga del efluente se encuentra afectada por un factor de características
de sedimentación (SCF).
Debido a que los modelos anteriormente presentados se refieran a la carga
suspendida, debe de tomarse en cuenta un “factor de características de
sedimentación” (SCF). El valor de este factor varía entre 0.5 y 0.8 en lagunas
primarias; y está muy cerca de 1.00 en las lagunas secundarias y de acabado. El
valor de SCF por lo general es más bajo para las bacterias que para la DBO.
La carga del efluente está dada por:
LPR = {SCF.Lo.4ae[(1 - a)/2d]
}/(1 + a)2

Donde:
Lp : carga del efluente (Kg DBO5/día).
Lo : carga orgánica inicial (Kg DBO5/día).
SCF: factor de características de sedimentación.
e : 2.718281828.
a : parámetro adimensional de DBO, dado por a = (1 +
4.K.Rc.d)1/2
Así mismo la eficiencia de remoción de DBO es como sigue:
EDBO = (1 – Lp/Lo).100
Concentración de coliformes fecales del efluente (Np):
Np = No.{4ab.e [(1 - ab)/2d]
}.IAF/(1 + ab)2
Donde:
No : concentración inicial de coliformes fecales (NMP CF/100ml).
Np : concentración de coliformes fecales del efluente (NMP CF/100ml).
IAF : factor de DBO intrínseca de las algas.
ab : parámetro adimensional de coliformes fecales, está dado por:
ab = (1 + 4.Kb.Rc.d) ½
La eficiencia en la remoción de coliformes fecales (ECF), es como sigue:
ECF = (1 – Np/No).100
g.1. La ecuación anterior está afectada por un factor de DBO intrínseca de las
algas (IAF). Las algas que mueren en las lagunas ejercen una DBO que debe ser
tomada en cuenta. El valor de IAF, varía entre 0 y 1.2, correspondiendo los
valores bajos a lagunas primarias y los altos a lagunas de maduración.
ESTRUCTURAS DE SALIDA DE LA LAGUNA.
La estructura de salida está constituida por un vertedero circular de pared
delgada en planta y dos tuberías de PVC, en cada laguna. El agua recepcionada
en el vertedero circular es evacuada a través de tubería para luego ser

descargada en una estructura de reunión (*), las aguas evacuadas en las
estructuras de reunión, son conducidas por tubería hasta su descarga final
(quebrada), para luego ser utilizadas en riego.
Estructura de reunión, en realidad es un pozo de visita que recibe las tuberías
de salida de las lagunas, y las descargas por medio del emisario efluente hacia el
cuerpo receptor, o hacia un lugar de reuso.
Vertedero circular de pared delgada.
Está gobernada por la siguiente fórmula: Q = C.L.h1.42
Donde:
D : diámetro del vertedero en (m).
L : longitud de desarrollo de la cresta (L = .D) en (m).
h : carga sobre la cresta del vertedor (m).
C : coeficiente que depende del diámetro del vertedor.
A continuación se presenta una tabla de valores de “C” según Gourley en
función de “D”:
VALORES DE “C” SEGÚN GOURLEY
D 0.172 0.252 0.343 0.485 0.648
C 1.471 1.477 1.492 1.502 1.522
Estos valores son válidos cuando h<D/5, de lo contrario se ahoga el vertedor.
ELECCION DEL TIPO DE ESTRUCTURA A DISEÑAR.
TANQUE SEPTICO < 300 personas
TANQUE IMHOFF < 1000 personas
LAGUNAS DE ESTABILIZACION > 1000 personas

IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES:
Red de Alcantarillado:
Se diseñó la Red de Alcantarillado calculando los caudales de contribución de
cada tramo, obteniendo un solo punto Emisor en la parte más baja de la
ciudad.
El diámetro de tuberías empleado en todos los tramos es de 8”, el cual
cumple con las condiciones de diseño, como son: Que en los 300 metros
iniciales la pendiente debe ser mayor o igual a 0.01, y en los otros tramos
cumple con la velocidad real comprendida entre [0.6 – 3.0] m/s, según
reglamento.
Debido a la topografía de la zona se obtuvo 01 emisor, el cual esta emplazado
como se indica en los planos, además se tiene 500m de longitud separada de
la ciudad, para su respectivo tratamiento.
Se obtuvo los Perfiles de las cinco calles indicadas por el docente, obteniendo
tramos con pendientes deseadas y con velocidades menores a 3.00 m/seg.
Tratamiento de Aguas Residuales:
Se diseñó Estructuras de Pretratamiento tales como: Cribado, Aforador
Parshall, Desarenador y Desengrasador.
Se diseñaron dos (02) Lagunas Primarias en paralelo de 115.70 x 289.75m y
de una profundidad de 2.00m, cada una, teniendo un periodo de retención de
39 días.
Del diseño se obtuvo que el requerimiento de terreno es de 4.05 m²/hab.
RECOMENDACIONES:
Cuando la velocidad es menor de 0.6m/seg en algunos de los tramos de la
Red de Alcantarillado, las instituciones encargadas deben hacer descargas de
agua de tiempo en tiempo.

Es de mucha importancia y cuidado tener en cuenta que la tubería de
descarga de un buzón sea inferior o igual a las que llegan a él, caso contrario
las aguas se dificulta la circulación del agua, y puede producir estancamiento
y una salida al exterior.
Se recomienda que el relleno mínimo debe ser mayor o igual a 1.00 m. sobre
la clave del buzón.
Las aguas residuales deben ser llevadas tan rápidamente como sea posible a
la planta de tratamiento, para evitar su putrefacción en el tránsito, con
resultados desagradables.
Se recomienda que la ubicación de la laguna de Oxidación se encuentre lo
más alejado de la zona urbana, considerando también el sentido del viento.
Es recomendable que las lagunas deberán estar rodeadas de árboles, para
así contrarrestar la dispersión de los malos olores.
Se recomienda diseñar un buzón de caída si la velocidad real calculada
previamente de cualquier tramo de nuestra ciudad esta fuese mayor de 3.00
m./seg., con el objetivo de disminuir la fuerte pendiente y disminuir la
velocidad, cosa que no se dio para este caso, las velocidades fueron
menores a a 3 m./seg.
BIBLIOGRAFIA.
“Separatas del curso de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado”: Ing.
JOSE LONGA ALVAREZ.
Reglamento Nacional de Edificaciones
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria, CEPIS, www.cepis.ops-
oms.org

ANEXOS

DISEÑO DE TANQUE SÉPTICO
1. Introducción
Los tanques sépticos se utilizarán por lo común para el tratamiento de las
aguas residuales de familias que habitan en localidades que no cuentan con
servicios de alcantarillado o que la conexión al sistema de alcantarillado les
resulta costosa por su lejanía. El uso de tanques sépticos se permitirá en
localidades rurales, urbanas y urbano- marginales.
Las aguas residuales pueden proceder exclusivamente de las letrinas con
arrastre hidráulico o incluir también las aguas grises domésticas (generadas en duchas,
lavaderos, etc.).
El tanque séptico con su sistema de eliminación de efluentes (sistema
de infiltración), presenta muchas de las ventajas del alcantarillado tradicional. No
obstante, es más costoso que la mayor parte de los sistemas de saneamiento in situ.
También requiere agua corriente en cantidad suficiente para que arrastre todos los
desechos a través de los desagües hasta el tanque.
Los desechos de las letrinas con arrastre hidráulico, y quizás también de las
cocinas y de los baños, llegan a través de desagües a un tanque séptico estanco y
herméticamente cerrado, donde son sometidos a tratamiento parcial. Tras un cierto
tiempo, habitualmente de
1 a 3 días, el líquido parcialmente tratado sale del tanque séptico y se elimina, a
menudo en el suelo, a través de pozos de percolación o de zanjas de infiltración.
Muchos de los problemas que plantean los tanques sépticos se deben a que no se
tiene suficientemente en cuenta la eliminación del efluente procedente del tanque
séptico.
Uno de los principales objetivos del diseño del tanque séptico es crear dentro de
este una situación de estabilidad hidráulica, que permita la sedimentación por
gravedad de las partículas pesadas. El material sedimentado forma en la parte
inferior del tanque séptico una capa de lodo, que debe extraerse periódicamente. La
eficiencia de la eliminación de los sólidos por sedimentación puede ser grande,
Majumder y sus colaboradores (1960) informaron de la eliminación del 80% de los
sólidos en suspensión en tres tanques sépticos de Bengala occidental, y se han
descrito tasas de eliminación similares en un solo tanque cerca de Bombay. Sin
embargo, los resultados dependen en gran medida del tiempo de retención, los
dispositivos de entrada y salida y la frecuencia de extracción de lodos
(período de limpieza del tanque séptico). Si llegan repentinamente al tanque
grandes cantidades de líquido, la concentración de sólidos en suspensión en el
efluente puede aumentar temporalmente, debido a la agitación de los sólidos ya
sedimentados.
La grasa, el aceite y tros materiales menos densos que flotan en la superficie del agua
formando una capa de espuma pueden llegar a endurecerse considerablemente. El
líquido pasa por el tanque séptico entre dos capas constituidas por la espuma y los lodos.

La materia orgánica contenida en las capas de lodo y espuma es
descompuesta por bacterias anaerobias, y una parte considerable de ella se
convierte en agua y gases. Los lodos que ocupan la parte inferior del tanque
séptico se compactan debido al peso del líquido y a los sólidos que soportan. Por
ello su volumen es mucho menor que el de los sólidos contenidos en las aguas
servidas no tratadas que llegan al tanque. Las burbujas de gas que suben a la
superficie crean cierta perturbación en la corriente del líquido. La velocidad del
proceso de digestión aumenta con la temperatura, con el máximo alrededor de los
35°C. El empleo de desinfectantes en cantidades anormalmente grandes hace
que mueran las bacterias, inhibiendo así el proceso de digestión.
El líquido contenido en el tanque séptico experimenta transformaciones
bioquímicas, pero se tiene pocos datos sobre la destrucción de los agentes patógenos.
Tanto Majumber y sus colaboradores (1960) hallaron que, aunque los tanques
sépticos estudiados habían destruidos del 80% al 90% de los huevos de
anquilostomas y Ascaris, en términos absolutos el efluente aun contenia grandes
cantidades de huevos viables, que estaban presentes en el 90% de las muestras.
Como el efluente de los tanques sépticos es anaerobio y contiene
probablemente un elevado número de agentes patógenos, que son una fuente
potencial de infección, no debe usarse para regar cultivos ni descargarse canales o
aguas superficiales sin permiso de la autoridad sanitaria de acuerdo al reglamento
nacional vigente.
2. Definiciones
- Aguas servidas: Son todas las aguas de alcantarillado ya sean de origen
domésticos
(aguas de las casas habitación, edificios comerciales, etc.) o industrial, una vez
que han sido utilizadas por el hombre.
- Afluente: Líquido que llega a una unidad o lugar determinado, por ejemplo el
agua que llega a una laguna de estabilización.
- Cámara o compartimiento: Compartimiento estanco, en que se divide el
tanque séptico para mejorar el tratamiento de las aguas residuales.
- Caudal: Volumen de agua que pasa por un punto dado por unidad de
tiempo. Se expresa normalmente en l/seg o m3
/seg.
- Efluente: Líquido que sale de una unidad o lugar determinado, por ejemplo
agua que sale de una laguna de estabilización.
- Lodos: Sólidos que se encuentran en el fondo del tanque séptico.
- Nata: Sustancia espesa que se forma sobre el agua almacenada en el tanque
séptico, compuesto por residuos grasos y otro tipo de desechos orgánicos
e inorgánicos flotantes.

- Sólido sedimentable: Partícula presente en el agua residual, que tiene la
propiedad de precipitar fácilmente.
- Tanque séptico: Sistema de tratamiento de aguas residuales
domésticas provenientes de una vivienda o conjunto de viviendas que combina
la separación y digestión de lodos.
3. Consideraciones a tener en cuenta
El ingeniero responsable del proyecto, debe tener en claro las ventajas y
desventajas que tiene el emplear el tanque séptico para el tratamiento de las
aguas residuales domésticas, antes de decidir emplear esta unidad en una determinada
localidad.
3.1. Ventajas
- Apropiado para comnidades rurales, edificaciones, condominios, hospiles, etc.
- Su limpieza no es frecuente.
- Tiene un bajo costo de construcción y operación.
- Mínimo grado de dificultad en operación y mantenimiento si se cuenta
con infraestructura de remoción de lodos.
3.2. Desventajas
- De uso limitado para un máximo de 350 habitantes1
.
- También de uso limitado a la capacidad de infiltración del terreno que
permita disponer adecuadamente los efluentes en el suelo.
- Requiere facilidades para la remoción de lodos (bombas, camiones con
bombas de vacio, etc.).
Conocido las ventajas y desventajas del tanque séptico, quedará a criterio
del ingeniero encargado del proyecto si es conveniente emplear estas unidades en la
localidad donde se desea tratar las aguas residuales de uso doméstico.
4. Principios de diseño de tanque séptico
Los principios que han de orientar el diseño de un tanque séptico son los
siguientes:
- Prever un tiempo de retención de las aguas servidas, en el tanque séptico,
suficiente para la separación de los sólidos y la estabilización de los líquidos.
- Prever condiciones de estabilidad hidráulica para una eficiente
sedimentación y flotación de sólidos.
- Asegurar que el tanque sea lo bastante grande para la acumulación de los
lodos y espuma.
- Prevenir las obstrucciones y asegurar la adecuada ventilación de los gases.

5. Dimensiones internas del tanque séptico
Para determinar las dimensiones internas de un tanque séptico rectangular,
además de la Norma S090 y de las “Especificaciones tecnicas para el diseño de
tanque séptico” publicadas por la Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento
Básico del Área Rural
(UNATSABAR)-CEPIS/OPS-2003, se emplean los siguientes criterios:
a) Entre el nivel superior de natas y la superficie inferior de la losa de cubierta
deberá quedar un espacio libre de 300 mm, como mínimo.
b) El ancho del tanque deberá ser de 0,60 m, por los menos, ya que ese es el
espacio más pequeño en que puede trabajar una persona durante la
construcción o las operaciones de limpieza.
c) La profundidad neta no deberá ser menor a 0,75 m.
d) La relación entre el largo y ancho deberá ser como mínimo de
2:1. e) En general, la profundidad no deberá ser superior a la
longitud total.
f) El diámetro mínimo de las tuberías de entrada y salida del tanque séptico será
de
100mm (4”).
g) El nivel de la tubería de salida del tanque séptico deberá estar situado a 0,05m
por debajo de la tubería de entrada.
h) Los dispositivos de entrada y salida de agua residual al tanque séptico
estarán constituidos por Tees o pantallas.
i) Cuando se usen pantallas, éstas deberán estar distanciadas de las paredes del
tanque a no menos de 0,20 m ni mayor a 0,30 m.
j) La prolongación de los ramales del fondo de las Tees o pantallas de entrada o
salida, serán calculadas por la fórmula (0,47/A+0,10).
k) La parte superior de los dispositivos de entrada y salida deberán dejar una luz
libre para ventilación de no más de 0,05 m por debajo de la losa de techo
del tanque séptico.
l) Cuando el tanque tenga más de un compartimiento, las interconexiones
entre compartimiento consecutivos se proyectaran de tal manera que evite
el paso de natas y lodos.
m) Si el tanque séptico tiene un ancho W, la longitud del primer compartimiento
debe ser 2W y la del segundo W.
n) El fondo de los tanques tendrá una pendiente de 2% orientada al punto de
ingreso de los líquidos.
o) El techo de los tanques sépticos deberá estar dotado de losas removibles y
registros de inspección de 150 mm de diámetro.

6. Consideraciones a un tanque sépticos con compartimientos
a) El número de compartimientos no deberá ser mayor a cuatro y cada uno
deberá tener un largo de 0,60 m como mínimo.
b) El tanque séptico puede estar dividido por tabiques, si el volumen es mayor a 5
m3
. c) Cuando el tanque séptico tenga dos o más compartimientos,
el primer
compartimiento deberá tener un volumen entre 50% y 60% de
sedimentación, asimismo las subsiguientes compartimientos entre 40% a
50% de volumen de sedimentación4
.
d) En el primer compartimiento pueden tener lugar la mayor parte de los
procesos de sedimentación y digestión, en cuyo caso sólo pasaran al segundo
algunos materiales en suspensión. De este modo cuando llegan
repentinamente al tanque séptico grandes cantidades de aguas servidas, si
bien la eficiencia de sedimentación se reduce, los efectos son menores en el
segundo compartimiento.
e) En el dibujo de detalla algunas de las dimensiones que se podrían tomar
para un tanque séptico con dos compartimientos.

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