RESUMEN 1

Gladys Eugenia Rueda Jaimes

REQUISITOS: Hidrología

Hidráulica de canales

CRITERIOS DE DESARROLLO:

Horario (recuperación – siguiente jueves 6-7am)

Asistencia (llamado a lista)

Celular (apagado/vibración/ salir)

Evaluaciones (25%-25%-25%-25%)

Quices c/semana 1ª clase, Tareas, Talleres

otras actividades (visitas, sala simulación)

[email protected]

Favor apagar celulares o dejar en modo vibración

mailto:[email protected]

OBJETIVO:

- Dar a conocer la metodología de cálculo para el diseño de alcantarillados; partiendo desde

las definiciones básicas de los términos, aspectos técnicos en colectores, así como, los

criterios fundamentales para la evaluación de los caudales de diseño y las condiciones

hidráulicas y estructurales presentes en las redes de alcantarillado y obras

complementarias, lo cual permita el desarrollo integral de un proyecto de alcantarillado.

- Buscar diseños adecuados en cada caso particular, dependiendo de las características

propias de la localidad beneficiada, contemplando principalmente para ello, lo referente al

orden técnico, socio-económico y geográfico.


CONTENIDO

1- DEFINICIONES Y GENERALIDADES

2,3- INFORMACIÓN GENERAL – FUNDAMENTOS PARA EL DISEÑO

DE ALCANTARILLADO SANITARIO, PLUVIAL Y COMBINADO

4- CONFIGURACIÓN

5- CONDICIONES HIDRAULICAS

6- DIMENSIONAMIENTO DE COLECTORES

7- PARÁMETROS Y CUADROS DE CALCULO HIDRÁULICO

8- ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS

9- DISEÑO DE ALGUNAS ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS

10- CONDICIONES DE INTALACIÓN DE TUBERIAS

11,12- PROCEDIMIENTOS PARA PRESENTACIÓN DE PROYECTOS DE ALCANTARILLADO, CONSTRUCCIÓN YENTREGA

13- NORMATIZACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

14- ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO Y

CANTIDADES DE OBRA

15- ESTADO DEL ARTE


BIBLIOGRAFIA

-Luis Felipe Silva Garavito. Diseño de Acueductos y Alcantarillados, Bogotá.

-Lauro H. Arturo M. Diseño básico de Acueductos y Alcantarillado, Bogotá.

-Simón Arocha. Cloacas y Drenajes – Teoría y Diseño, Caracas, Vega, 1983.

-Rafael Pérez Carmona. Desagües, Bogotá, Escala,1988.

-Jorge Arturo Pérez Parra. Acueductos y Alcantarillados, Medellín, Universidad Nacional de Colombia, 1995.

-Mertcalf-Eddy, Inc. Ingeniería Sanitaria Redes de Alcantarillado y Bombeo de Aguas Residuales, 1995.

-Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá D.C. Normas de Diseño, Construcción y Materiales de

Alcantarillado, Bogotá, 1985.

-Empresas Públicas de Medellín. Normas de Diseño, Acueductos, Alcantarillado, Vertimientos Industriales. Medellín

E.E.P.P.1990.

-Empresas Municipales de Cali. Normas de Diseño de Alcantarillado, Cali, 1992.

-Empresas Municipales de Cali. Normas de Construcción de Alcantarillado, Cali, EMCALI, 1992.

-Corporación Autónoma Regional para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga CDMB. Normas Técnicas para

Diseño de Alcantarillado. Bucaramanga, 1994.

-Ministerio de Desarrollo Económico. Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS

2000., Bogotá, 2000.


Aguas residuales: Desecho líquido proveniente de residencias, comercios, instituciones,

fábricas o Industrias.

Aguas lluvias: Aguas provenientes de la precipitación pluvial.

Consumo: Volumen de agua potable recibido por el usuario en un periodo determinado.

Alcantarillado: Conjunto de obras para la recolección, conducción y disposición final de

las aguas residuales o de las aguas lluvias.

Instalación interna de alcantarillado del inmueble: Conjunto de tuberías, accesorios y

equipos que integran el sistema de tratamiento, evacuación y ventilación de los residuos

líquidos instalados en un inmueble hasta la caja de inspección que se conecta a la red de

alcantarillado.

Redes de alcantarillado Gladys Eugenia Rueda Jaimes

Caja de Inspección: Caja ubicada al inicio de la acometida de alcantarillado que recoge

las aguas residuales, lluvias o combinadas, de un inmueble, con su respectiva tapa

removible y en lo posible ubicada en zonas libres de tráfico vehicular.

Acometida de alcantarillado: Derivación que parte de la caja de inspección domiciliaria

y llega hasta la red secundaria de alcantarillado o al colector.


Colector: Cada uno de los tramos de tubería que conformarán un alcantarillado.

Tramos iniciales: Colectores domiciliarios que dan comienzo al sistema de

alcantarillado.

Tramos secundarios: Colectores de alcantarillado que recibe aportes de uno mas

tramos iniciales.

Red secundaria o red local de alcantarillado. Conjunto de tuberías, accesorios,

estructura y equipos que conforman el sistema de evacuación y transporte de las aguas

lluvias, residuales o combinadas de una comunidad y al cual descargan las acometidas

de alcantarillado de los inmuebles y llega hasta la red matriz o primara de alcantarillado.

Su diseño y construcción corresponde a los urbanizadores.

Red pública de alcantarillado: Conjunto de redes matrices y locales que conforman el

sistema de alcantarillado.



Colector principal ó matriz: Conducto cerrado circular, semicircular, rectangular, entre

otros, sin conexiones domiciliarias directas que recibe los caudales de los tramos

secundarios, siguiendo líneas directas de evacuación de un determinado sector.

Interceptor: Conducto cerrado que recibe las afluencias de los colectores principales, y

generalmente se construye paralelamente a quebradas o ríos, con el fin de evitar el

vertimiento de las aguas residuales a los mismos.

Emisario final: Colectores cerrados que llevan parte o la totalidad de las aguas lluvias,

sanitarias o combinadas de una localidad hasta el sitio de vertimiento o a las plantas de

tratamiento de aguas residuales. En caso de aguas lluvias pueden ser colectores a cielo

abierto.


Cuerpo receptor: Cualquier masa de agua natural o de suelo que recibe la descarga del

afluente final.

Red matriz o Red primaria de alcantarillado: Es el conjunto de tuberías, accesorios,

estructuras y equipos que reciben el agua procedente de las redes secundarias o locales

y las transporta hasta las plantas de tratamiento de aguas residuales o hasta el sitio de su

disposición final. Su diseño, construcción y mantenimiento estará a cargo de la empresa

prestadora del servicio, la cual deberá recuperar su inversión a través de tarifas de

servicios públicos.


Cuerpo receptor


Red de alcantarillado: Conjunto de tuberías, accesorios, estructura y equipos que

conforman el sistema de evacuación y transporte de las aguas lluvias, residuales o

combinadas de una comunidad y al cual descargan las acometidas de alcantarillado de

los inmuebles.

Cota de batea: Nivel del punto más bajo de la sección transversal interna de una tubería

o colector.

Cota de clave: Nivel del punto más alto de la sección transversal externa de una tubería

o colector.


Cota batea

Cota clave

Tuberías o colectores: Conductos prefabricados, o construidos en sitio, de concreto,

concreto reforzado, plástico, polietileno de alta densidad, asbesto-cemento, hierro

fundido, gres vitrificado, PVC, plástico con refuerzo de fibra de vidrio, u otro material cuya

tecnología y proceso de fabricación cumplan con las normas técnicas correspondientes.

Por lo general su sección es circular.



Alineamiento horizontal: Es la proyección sobre un plano horizontal del eje del

alcantarillado; definido por tangentes y curvas circulares horizontales; las tangentes se

definen por su longitud y rumbo, las curvas por su grado de curvatura y su longitud.

En general el grado de curvatura será el menor posible para permitir la fluidez según el

urbanismo del sector.

Alineamiento vertical: Es la proyección sobre un plano vertical del desarrollo del eje del

alcantarillado compuesto por tangentes y caídas. Las tangentes verticales están definidas por

su longitud y pendiente y puede estar limitadas o no por dos caídas sucesivas, su longitud es

la medida horizontal entre los dos puntos extremos y la pendiente es la relación entre el

desnivel y la distancia entre los puntos que la definen.

En general la pendiente estará ajustada al perfil del terreno y capacidad requerida del

colector.


Profundidad del colector: Diferencia de nivel entre la superficie del terreno o

la rasante de la calle y la cota clave del colector.


Estructura de conexión o estructura-pozo: Estructura construida para la unión de uno

o más colectores, con el fin de permitir cambios de alineamiento horizontal y vertical en el

sistema de alcantarillado, entre otros propósitos.


Estructura de conexión o estructura-pozo


Pozo o cámara de inspección: Estructura de ladrillo o concreto, de forma usualmente

cilíndrica, que remata generalmente en su parte superior en forma tronco-cónica, y con

tapa removible para permitir la ventilación, el acceso y el mantenimiento de los

colectores.


Cámara de caída: Estructura utilizada para dar continuidad al flujo cuando una tubería

llega a una altura considerable respecto de la tubería de salida.


Sumidero: Estructura diseñada y construida para cumplir con el propósito de captar las

aguas de escorrentía que corren por las cunetas de las calzadas de las vías para

entregarlas a las estructuras de conexión o pozos de inspección de los alcantarillados

combinados o de lluvias.


Aliviadero: Estructura diseñada en colectores

combinados, con el propósito de separar los

caudales que exceden la capacidad del sistema

y conducirlos a un sistema de drenaje de agua

lluvia.

Estructura de separación: Estructura diseñada

en colectores combinados, con el propósito de

separar los caudales sanitarios y pluviales, para

posteriormente conducirlos a sistemas

separados.


Canal: Cauce artificial, revestido o no, que se construye para conducir las aguas lluvias

hasta su entrega final en un cauce natural.



Estructura de entrega: Estructura utilizada para evitar daños e inestabilidad en el

cuerpo de agua receptor de aguas lluvias o residuales. Las estructuras que se utilizan

con mayor frecuencia son los cabezotes de entrega, el tanque amortiguador de impacto,

sistemas de rápidas escalonadas, estructuras de vertimiento, etc.


Estructura de vertimiento: Canal abierto

que se construyen desde la corona hasta el

pie del talud o la ladera. se encarga

principalmente de recolectar, conducir y

manejar el agua que escurre por las laderas

de las montañas, disipando su energía y

previniendo la erosión.

Estructura de vertimiento y control de cauce

C:/Documents and Settings/jeferp/Mis documentos/COORDINACIÓN/PPT/CONCEP- BASICOSALCANT-2007.ppt#73. Diapositiva 73

C:/Documents and Settings/jeferp/Mis documentos/COORDINACIÓN/PPT/CONCEP- BASICOSALCANT-2007.ppt#73. Diapositiva 73

Sifón invertido: Estructura compuesta por una o más tuberías que funcionan a presión.

Se utilizan cuando es necesario pasar las tuberías por debajo de obstáculos inevitables.

Caja de paso: Cámara sin acceso, localizada en puntos singulares por necesidad

constructiva.


Estación de bombeo de aguas residuales: Componente de un sistema de

alcantarillado sanitario o combinado utilizado para evacuar por bombeo las aguas

residuales de las zonas bajas de una población. Lo anterior puede también lograrse con

estaciones elevadoras de aguas residuales. Una definición similar es aplicable a

estaciones de bombeo de aguas lluvias.

Transiciones: Estructura hidráulica para controlar el flujo entre dos canales de sección

trasversal diferente.


Alcantarillado combinado: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la

recolección y transporte, tanto de las aguas residuales como de las aguas lluvias.

Alcantarillado separado: Sistema constituido por un alcantarillado de aguas residuales y

otro de aguas lluvias que recolectan en forma independiente en un mismo sector.

-Alcantarillado pluvial: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la

recolección y transporte de aguas lluvias.

-Alcantarillado sanitario: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la

recolección y transporte de las aguas residuales domésticas y/o industriales.


SISTEMA SEPARADO SISTEMA COMBINADO

No requiere estructuras de alivio Las estructuras de alivio pueden

contaminar las corrientes

Obras de tratamiento menores Mayor tamaño de obras de tratamiento

Mejor control hidráulico Flujo mas lento en época seca

Menor variación de caudales Grandes variaciones de caudal

No basura ni arena de las calles al sistema Se requerirá remoción

sanitario

Mayor costo al requerir dos tuberías Menor costo

Riesgo de conexiones erradas No se requiere inversión para su control

Mayor espacio requerido Menor espacio

No se tratan aguas lluvias contaminadas Se trata parte del agua lluvia


Bibliografía:-RAS-2.000. Titulo D. Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas Residuales y Pluviales-Normas Técnicas para Diseño de Alcantarillado. Cdmb. Bucaramanga, 1994.-Decreto 302 de 2000 –glosario (y sus modificaciones)




INFORMACIÓN GENERAL

Determinar la caracterización física y socioeconómica el área del proyecto, o conocer el

sistema existente

Planes de desarrollo urbano y ordenamiento territorial

Levantamiento planialtimétrico del área del proyecto y de sus zonas de expansión y

redes existentes (curvas de nivel de acuerdo con la pendiente del terreno)

Identificación de interferencias superficiales y subterráneas que puedan afectar el

trazado de las redes del proyecto

Muestreos de suelos para determinar sus características geomecánicas y las

condiciones de niveles freáticos

Caracterización de los suelos y niveles freáticos en la zona del proyecto

Estimaciones de población y/o caracterización de la precipitación de la zona

El periodo de planeamiento o de diseño, debe fijar las condiciones básicas del

proyecto como la capacidad del sistema para atender la demanda futura, la densidad

actual y de saturación, la durabilidad

METODOLOGÍA Y CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO:

-aporte doméstico (Qd)Desechos líquidos provenientes de la actividad doméstica en residencias, edificios e instituciones.

Qd = R x D x A x C / 86400 o Qd = R x P x C / 86400

Qd: caudal doméstico medio diario

R: coeficiente de retorno Relación que existe entre el caudal medio de aguas residuales y el caudal medio de agua que

consume la población.

D: densidad bruta de población en Hab/Ha

A: área residencial bruta en Ha

P: población servida (P=DA)

C: consumo por habitante en lt/Hab-día


-aporte comercial (Qc):

Para zonas netamente comerciales, el caudal de aguas residuales Qc debe estar

justificado con un estudio detallado, basado en consumos diarios por persona,

densidades de población en estas áreas y coeficientes de retorno mayores que los de

consumo doméstico. Regionalmente se recomiendan valores en [lps/Ha].

Qc = Cc x Ac

-aporte institucional (Qin):

El consumo de agua de las diferentes instituciones varía de acuerdo con el tipo y tamaño

de las mismas, dentro de las cuales pueden mencionarse escuelas, colegios y

universidades, hospitales, hoteles, cárceles, etc. Regionalmente se recomiendan valores

en [lps/Ha].

Qin = Cin x Ain


-aporte industrial (Qi):Desechos líquidos provenientes de las actividades industriales.

El consumo de agua industrial varía de acuerdo con el tipo y tamaño de la industria,

y los aportes de aguas residuales varían con el grado de recirculación de aguas y

los procesos de tratamiento. Regionalmente se recomiendan valores en [lps/Ha].

Qi = Ci x Ai

-Caudal medio diario de aguas residuales (QMD)

El caudal medio diario de aguas residuales (QMD) para un colector con un área de

drenaje dada es la suma de los aportes domésticos, industriales, comerciales e

institucionales.

QMD = Qd + Qc + Qin + Qi


-Caudal máximo horario (QMH)

El caudal máximo horario del día máximo se estima a partir del caudal medio diario,

mediante el uso del factor de mayoración, F

QMH = F x QMD

-Caudales por infiltración (Qinf) y conexiones erradas (Qce)

En ausencia de medidas directas o ante la imposibilidad de determinar el caudal por

infiltración, regionalmente se recomiendan valores en [lps/Ha], categorizando la

infiltración en alta, media y baja relacionada con las características topográficas, de

suelos, niveles freáticos y precipitación. Agua proveniente del subsuelo, indeseable para el sistema separado y que

penetra en el alcantarillado.

Qinf = Cinf x A


Deben considerarse los aportes de aguas lluvias al sistema de alcantarillado sanitario,

provenientes de malas conexiones de bajantes de tejados y patios. Regionalmente se

recomiendan valores en [lps/Ha]. Contribución adicional de caudal debido al aporte de aguas pluviales en la red de aguas sanitarias y viceversa.

Qce = Cce x A

Caudal de diseño (QR)

QR = QMH + Qinf + Qce



INFILTRACIÓN


CONEXIONES ERRADAS

Del sistema de aguas lluvias al sistema de aguas residuales


CONEXIONES ERRADAS

Del sistema de aguas negras al de aguas lluvias

Alcantarillado pluvial: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la

recolección y transporte de aguas lluvias.

1. Rápida evacuación de la escorrentía pluvial de las vías públicas.

2. Evitar la generación de caudales excesivos en las calzadas.

3. Evitar la invasión de aguas pluviales a propiedades públicas y privadas.

4. Evitar la acumulación de aguas en vías de tránsito.

5. Evitar la paralización del tráfico vehicular y peatonal durante un evento fuerte de

precipitación.

6. Evitar las conexiones erradas del sistema de recolección y evacuación de aguas

residuales.

7. Mitigar efectos nocivos a cuerpos de agua receptores por contaminación de

escorrentía pluvial urbana.



METODOLOGÍA Y CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO:

Método Racional

Q = C x I x A

Q: caudal de diseño [Lps]

C: coeficiente de escorrentía [adimensional] Relación que existe entre la escorrentía y la cantidad de agua lluvia que cae en una determinada área

I: intensidad de la lluvia en Lps/Ha

para una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca (Tc), y para una frecuencia o

periodo de retorno dado (F)

A: área de drenaje en Ha


-Coeficiente de escorrentía (C)

Es función del tipo de suelo, el grado de permeabilidad de la zona, la pendiente del

terreno, y otros factores que determinan la fracción de lluvia que se convierte en

escorrentía. Para la estimación de C existen tablas de valores como guía para su

selección.

Para áreas de drenaje que incluyan subáreas con coeficientes de escorrentía

diferentes, el valor de C representativo del área debe calcularse como el promedio

ponderado con las respectivas áreas.


Ai

AiCiC

-Intensidad de la lluvia (I)

Determinado en las curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia, o aguaceros

equivalentes en función del periodo de retorno. Generalmente expresada en Lps/Ha y la

duración en minutos.

Periodo de retorno: Corresponde a la frecuencia de retorno del aguacero de diseño.

Debe determinarse de acuerdo con la importancia de las áreas y con los daños,

perjuicios o molestias que las inundaciones periódicas puedan ocasionar a los

habitantes, tráfico vehicular, comercio, industria, etc. Número de años que en promedio la magnitud de un evento extremo es

igualada o excedida.

Tiempo de Concentración: El tiempo de concentración está compuesto por el tiempo de

entrada y el tiempo de recorrido en el colector. Tiempo de recorrido de la escorrentía superficial desde el punto más

alejado de la cuenca de drenaje hasta el punto de salida considerado. En alcantarillados es la suma del tiempo de entrada y de recorrido.



-Área de drenaje (A)

El área aferente se determina para cada tramo a diseñar.

Caudal de diseño (QP)

QP = C x I x A

Alcantarillado combinado: Sistema compuesto por todas las instalaciones

destinadas a la recolección y transporte, tanto de las aguas residuales como de las

aguas lluvias.

Caudal de diseño (QC)

Será igual al caudal de aguas lluvias que como escorrentía llegará al alcantarillado,

excepto cuando el caudal de aguas residuales sea mayor del 5% de escorrentía por

captarse. En este caso el caudal de diseño del alcantarillado combinado será la suma

de los caudales sanitario y pluvial.


Bibliografía:-RAS-2.000. Titulo D Capitulo D3. Sistemas de Alcantarillado Sanitario. Capitulo D4. Redes de Sistemas de Alcantarillado Pluvial. Capitulo D5. Redes de

Sistemas de Alcantarillado Combinado.-Normas Técnicas para Diseño de Alcantarillado. Cdmb. Bucaramanga, 1994.



Date post:	08-Dec-2015
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