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4 DATOS BÁSICOS DE DISEÑO. ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN, GASTOS DE AGUAS RESIDUALES Y CARGA ORGÁNICA

M.I. Fernando Pozo Román

Objetivo particular:

• Al término del tema el participante comprenderá y aplicará las fórmulas para el cálculo y estimación de la población, gastos de aguas residuales y carga orgánica para el adecuado diseño de un sistema de tratamiento.

4.1 Cálculo del gasto medio El gasto medio se considera como el valor promedio de las aguas residuales aportado en un día cualquiera tomado al azar. La expresión que permite su cuantificación tomando en cuenta la población y la aportación de aguas residuales en cada tramo de la red es (ref. 1):

86400PAPQmed =

(1)

Donde: Qmed = gasto medio de aguas residuales domesticas, en L/s

P = población, en número de habitantes Ap = aportación, en L/hab-día 86400 = número de segundos/día

Tomando en cuenta que la CNA (Comisión Nacional del Agua) considera que los alcantarillados deben construirse herméticamente (ref. 2), no debe adicionarse ningún caudal por inclusiones. 4.1.1 Cálculo de la población En el diseño de sistemas de alcantarillado nuevos se debe calcular al futuro la población que darán servicio cada una de las conducciones, por lo que se define como población de proyecto: La cantidad de personas que se espera tener en una localidad al final del periodo de diseño del sistema (ref. 3). Debido a que el crecimiento de una localidad intervienen factores políticos, económicos y sociológicos, la población futura debe estimarse para cada grupo demográfico, a partir de datos censales históricos, las tasas de crecimiento, los planes de desarrollo urbano, su característica migratoria y las perspectivas de su desarrollo económico.

128

En la remodelación de sistemas de alcantarillado ya existentes, donde es necesario predecir la población de una pequeña zona de la ciudad, frecuentemente se carece de información específica y se parte de los datos de la ciudad en su conjunto. La experiencia muestra que en las ciudades viejas los distritos aumentan en población hasta llegar a un máximo y que después disminuyen. El aumento rápido esta confinado a las zonas periféricas, muchas de las cuales pueden ser exteriores a los límites del municipio (ref. 4), por lo que la información disponible debe tomarse con cautela para no subdimensionar o sobredimensionar las conducciones. Existen varios métodos de predicción de la población de proyecto, la CNA recomienda los siguientes (ref. 3):

• Método de crecimiento por comparación • Métodos de ajuste por Mínimos Cuadrados

4.1.1.1 Método de crecimiento por comparación Este método consiste en comparar la tendencia del crecimiento histórico de la población estudiada contra el de otras ciudades con mayor número de habitantes, similares desde el punto de vista socio económico, y adoptar la tasa media de crecimiento de ellas. Los factores a considerar para determinar la similitud son: proximidad geográfica, actividad económica, porcentajes de población de cada nivel socioeconómico, clima y costumbres entre otros. 4.1.1.2 Métodos de ajuste por Mínimos Cuadrados Estos procedimientos consisten en predecir la población futura a partir de un resultado de los censos de años anteriores, a una recta o curva, de tal modo que los puntos pertenecientes a estas, difieran lo menos posible de los datos observados. Para determinar la población de proyecto, es necesario considerar el modelo matemático que mejor represente el comportamiento de los datos de los censos históricos de población. El parámetro que determina que tan acertada fue la elección del procedimiento adecuado es el coeficiente de correlación “r”, donde su rango varía de –1 a +1 y conforme su valor absoluto se acerque más a 1 el ajuste del modelo será mejor. Dentro de los Métodos de ajuste por Mínimos Cuadrados aceptados por la CNA (ref. 3) se presentan los siguientes:

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a) Ajuste lineal

Este modelo supone que la rapidez de crecimiento de la población es constante, es decir:

bdtdP

= (2)

Resolviendo la ecuación anterior dentro de los límites de integración: t inicial = 0 y t, se tiene:

btaP += (3)

Donde: P = población al tiempo t, en habitantes a = población inicial calculada, en habitantes b = constante de proporcionalidad, en habitantes/años

t = tiempo, años

La ecuación (3) adquiere la forma de una línea recta de la forma Y = mX + B; si se hace: Y = P, m = b, X = t y B = a

Para determinar los valores de “a” y “b” se utilizan las ecuaciones siguientes:

NtbP

a ii∑ ∑−=

(4)

∑ ∑∑ ∑ ∑

−

−= 22 )( ii

iiii

ttNPtPtN

b

(5)

Donde: N = número total de datos, adimensional

Eti = suma de los años con información, en años EPi = suma del número de habitantes, en habitantes

El valor futuro de la población se calcula mediante la ecuación (3). El coeficiente de correlación “r” se calcula mediante la siguiente expresión:

130

Una representación gráfica de la determinación de los parámetros “a” y “b” aparece en la lámina 4.1. Lámina 4.1 Representación gráfica de los parámetros “a” y “b”. Método de Ajuste Lineal P

b) Ajustes no lineales Cuando los datos de los datos históricos de población se conforman en una curva, los datos se ajustan mediante los siguientes procedimientos:

b.1) Ajuste exponencial Este modelo supone que la rapidez de crecimiento de la población esta dada por:

(7)

Resolviendo la ecuación anterior dentro de los límites de integración: t inicial = 0 y t, se tiene:

(8)

Donde: k = constante de proporcionalidad k = ab, en habitantes

a = constante, en años b = constante, en habitantes/año

La ecuación (8) adquiere la forma de una línea recta de la forma Y = mX + B; si se hace: Y = ln P, m = b, X = t y B = ln a

btkedtdP

=

btPae

131

Para determinar los valores de “a” y “b” se utilizan las ecuaciones siguientes:

−= ∑ ∑

NtbnP

ea ii1

(9)

∑ ∑∑ ∑ ∑

−

−=

2)11

2 tii

iiii

tNnPtnPtN

b

(10)

Donde: ln = logaritmo natural

El coeficiente de correlación de este modelo se cálcula con:

] [ ][ ∑ ∑ ∑ ∑∑ ∑ ∑

−−

−= 22222 )1()1()(

1)1(

iiii

iiii

nPnPNttNnPtnPtN

r

(11)

Una representación gráfica de la determinación de los parámetros “a” y “b” aparece en la lámina 4.2. Lámina 4.2 Representación gráfica de los parámetros “a” y “b”. Método de Ajuste Exponencial

132

b.2) Ajuste logarítmico Este modelo supone que la rapidez de crecimiento de la población esta dada por:

tb

dtdP

=

(12)

Resolviendo la ecuación anterior dentro de los limites de integración: t inicial = 0 y t, se tiene:

)1( ntbaP +=

(13)

Donde: a = constante, en habitantes b = constante, en habitantes/año

La ecuación (13) adquiere la forma de una línea recta de la forma Y = mX + B; si se hace: Y = P, m = b, X = ln t y B = a Para determinar los valores de “a” y “b” se utilizan las ecuaciones siguientes:

NntbP

a ii∑ ∑−=

1

(14)

∑ ∑∑ ∑ ∑

−

−= 22 )1()1(

11

ii

iiii

ntntNPntPntN

b (15)

El coeficiente de correlación de este modelo se calcula con:

] [ ][ ∑ ∑ ∑ ∑∑ ∑ ∑

−−

−= 2222 )()1)1(

1)1(1

iiii

iiiii

PPNntntNPntPntntN

r

(16)

Una representación gráfica de la determinación de los parámetros “a” y “b” aparece en la lámina .3.

133

Lámina 4.3 Representación gráfica de los parámetros “a” y “b”. Método de Ajuste logarítmico

b.3) Ajuste potencial Este modelo supone que la rapidez de crecimiento de la población esta dada por:

1−= btkdtdP

(17)

Resolviendo la ecuación anterior dentro de los límites de integración: t inicial = 0 y t, se tiene:

btaP = (18)

Donde: k = constante de proporcionalidad k = ab, en habitantes/años b-1

a = constante, en añosb-1

b = constante, adimensional La ecuación (18) adquiere la forma de una línea recta de la forma Y = mX + B; si se hace: Y = ln P, m = b, X = ln t y B = ln a Para determinar los valores de “a” y “b” se utilizan las ecuaciones siguientes:

[ ]N

ntbnPea ii ∑−

=11

(19)

134

∑ ∑∑ ∑ ∑

−

−= 22 )1()1(

11)1)(1(

ii

iiii

ntntNnPntnPntN

b (20)

El coeficiente de correlación de este modelo se calcula con:

Una representación gráfica de la determinación de los parámetros "a" y "b" aparece en la lámina 4.4.

Lámina 4.4 Representación gráfica de los parámetros “a” y “b”. Método de Ajuste Potencial

4.1.1.3 Selección del método de mejor ajuste En los métodos anteriormente descritos, el método de mejor ajuste se determina al hacer una regresión cálculando las poblaciones para los censos observados. El método más recomendable estadísticamente será aquel que presente un menor error medio en la estima, determinado por la siguiente ecuación:

1

)(11

2

−

−=

∑=

N

PcalPobsEme

N

ii

(22)

135

Donde: Eme = error medio en la estima, en Habitantes Pobsi = población observada en el censo “i”, en Habitantes Pcalci = población observada en el censo “i”, en Habitantes N = número de datos, abstracto

4.1.2 Periodo de diseño y vida util

a) Periodo de diseño

Se entiende por periodo de diseño, el intervalo de tiempo durante el cual la obra llega a su nivel de saturación, este periodo debe ser menor que la vida útil (ref. 1, ref. 5). En la tabla 4.1 se presentan los periodos de diseño recomendables por la CNA para diferentes elementos de un sistema de alcantarillado (ref. 5). Tabla 4.1 Períodos de diseño para elementos de un sistema de alcantarillado

Elemento Periodo de diseño (años)

Red de atarjeas A saturación (*) Colector y Emisor de 5 a 20

Planta de Tratamiento de 5 a 10 * En el caso de la red de atarjeas, difícilmente se puede diferir la inversión.

Los periodos de diseño están vinculados con los aspectos económicos, los cuales están en función del costo del dinero, esto es, a mayores tasas de interés menores periodos de diseño. Considerando lo anterior, el dimensionamiento de las obras se realiza a corto plazo y siempre que sea factible se deberán concebir proyectos modulares, que permitan diferir las inversiones al mayor tiempo posible, en donde se tenga el máximo rendimiento de la inversión, al disponer de infraestructura con bajos niveles de capacidad ociosa en el corto plazo (ref. 1, ref. 5). De acuerdo a lo anterior, la CNA recomienda que las componentes de los sistemas de agua potable y alcantarillado se diseñen para periodos de 5 (cinco) años o mas (ref. 1, ref. 5).

136

b) Vida útil La vida útil es el tiempo que se espera que la obra sirva a los propósitos de diseño, sin tener gastos de operación y mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso o que requiera ser eliminada por insuficiente. En la tabla 4.2 se indica la vida útil recomendable por CNA para algunos elementos de un sistema de alcantarillado, considerando una buena operación y mantenimiento, y suelos no agresivos (ref. 5). Tabla 4.2 Vida útil para elementos de un sistema de alcantarillado

ELEMENTO VIDA ÚTIL (años)

Estación de bombeo Obra civil Obra electromecánica

40 de 8 a 20

Red de atarjeas de 15 a 30 Colector y Emisor de 20 a 40 Planta de Tratamiento

Obra civil Obra electromecánica

40 de 15 a 20

4.1.3 Cálculo de la aportación La aportación se define como: el volumen de agua residual desechada por el usuario después de su uso (ref.1). Debido a lo anterior, dado que en un alcantarillado sanitario de una población es un reflejo del servicio de agua potable. Se adopta el criterio de aceptar como aportación el 75 % de la dotación de agua potable, considerando que el 25 % restante se consume antes de llegar a los conductos (ref. 5). De acuerdo con las Normas de proyecto para obras de alcantarillado sanitario en localidades urbanas de la Republica Mexicana, SAHOP. (ref 1). Las dotaciones de diseño de sistemas de Agua Potable se fijan de acuerdo a la tabla 4.3. Al considerar el 75 % de la dotación de Agua Potable, las aportaciones de agua residual se presentan en la tabla 4.4

137

Tabla 4.3 Dotaciones de agua potable

TIPO DE CLIMA POBLACIÓN DE

PROYECTO

(Habitantes) CÁLIDO

(L/hab-día) TEMPLADO (L/hab-día)

FRIO (L/hab-día)

De 2,500 a 15,000 150 125 100 De 15,000 a 30,000 200 150 125 De 30,000 a 70,000 250 200 175 De 70,000 a 150,000 300 250 200 De 150,000 o más 350 300 250

Tabla 4.4 Aportaciones de agua residual

TIPO DE CLIMA

POBLACIÓN DE

PROYECTO

(Habitantes) CÁLIDO

(L/hab-día) TEMPLADO (L/hab-día)

FRIO (L/hab-día)

De 2,500 a 15,000 112.50 93.75 75 De 15,000 a 30,000 150 112.50 93.75 De 30,000 a 70,000 187.50 150 131.25 De 70,000 a 150,000 225 187.50 150 De 150,000 o mass 262.50 225 187.50

En las localidades que cuenten con zonas industriales de consideración, se deberá obtener el porcentaje de aportación para cada una de estas zonas en particular, independientemente de las zonas domésticas (ref. 5). 4.2 Cálculo del gasto mínimo Se considera como gasto mínimo el menor valor de escurrimiento que normalmente se presenta en un conducto, y se acepta que este calor es igual a la mitad del gasto medio (ref. 1):

QmedQmín 5.0= (23)

En la tabla 4.5 se muestran valores mínimos de caudal que también pueden ser utilizados en el diseño de a tarjeas (ref. 1).

138

Tabla 4.5 Caudal mínimo de aguas residuales

Excusado de 16 L. Excusado de 6 L. Diámetro

(cm)

No. de descargas

simultáneas Aportación

por descarga(L/s)

de aguas residuales

(L/s)

Aportación por descarga

(L/s)

Qmín De aguas

residuales (L/s)

20 1 1.5 1.5 1.0 1.0 25 1 1.5 1.5 1.0 1.0 30 2 1.5 3.0 1.0 2.0 38 2 1.5 3.0 1.0 2.0 45 3 1.5 4.5 1.0 3.0 61 5 1.5 7.5 1.0 5.0 76 8 1.5 12.0 1.0 8.0 91 12 1.5 18.0 1.0 12.0

En la tabla 4.5 se muestra que la descarga que produce un excusado de 16 L (excusado tradicional) es de 1.5 L/s. Sin embargo en algunos lugares se han implantado muebles de bajo consumo, que utilizan solamente 6 L y que arrojan un caudal promedio de 1.0 L/s, por lo que podrá utilizarse este último valor en algunos tramos iniciales de la red, siempre y cuando se asegure que en dichos tramos existen este tipo de aparatos. Como una consecuencia de lo anterior se recomienda utilizar como caudal mínimo de aguas residuales domésticas, el mayor valor que se obtenga al comparar los valores de la tabla 4.5 y la aplicación de la ecuación (2). 4.3 Cálculo del gasto máximo instantáneo El gasto máximo instantáneo se define como el valor máximo de escurrimiento que puede presentarse en un instante dado. Cabe hacer notar que su valor es independiente de las condiciones socioeconómicas de cada lugar y para su evaluación el gasto medio se multiplica por un coeficiente de magnificidad “M” llamado coeficiente de variación máxima instantánea.

MedQQmáxinst = (24)

Donde: Qmáxinst = gasto máximo instantáneo, en L/s M = coeficiente de variación máxima instantánea (coeficiente de magnaficidad),

adimensional

139

En México las Normas de Diseño (ref. 1) señalan como dicho coeficiente; el “Coeficiente de Harmon” (ecuación 4).

pM

++=

4141

(25)

Donde: M = coeficiente de Harmon (coeficiente de magnaficidad), adimensional P = población servida acumulada hasta el punto final de la atarjea considerada, en

miles de habitantes

El coeficiente de Harmon, se aplica considerando que (ref. 1):

• En tramos con una población acumulada menor a los 1,000 habitantes el coeficiente M es constante e igual a 3.8.

• Para una población acumulada mayor que 63,454, el coeficiente M se considera constante e igual a 2.17, es decir, se acepta que su valor no sigue la Ley de variación establecida por Harmon.

Lo anterior se debe al considerar el alcantarillado como un reflejo de la red de agua potable, donde el coeficiente “M” se equipara con el coeficiente de variación del gasto máximo horario, cuyo limite inferior es de 2.17 (ref. 3). La representación gráfica de la variación del Coeficiente de Harmon se presenta en la lámina 3.5.

Lámina 4.5 Variación del coeficiente de Harmon

140

4.4 Cálculo del gasto máximo extraordinario Es el caudal de aguas residuales domésticas que considera aportaciones que no forman parte de las descargas normales, como por ejemplo descargas pluviales conectadas a la red de alcantarillado sanitario o las provocadas por un crecimiento demográfico explosivo no considerado. La expresión que permite su cuantificación es:

QmáxinstCSrdQmáxextrao = (26) Donde: Qmaxextraord = gasto máximo extraordinario, en L/s

CS = coeficiente de seguridad, adimensional Con este gasto se determina el diámetro adecuado de los conductos ya que esta afectado de un coeficiente de seguridad “CS” que varía entre 1 y 2 (ref. 1), para prever los excesos de aportaciones a la red. En los casos en que se diseñe un sistema de alcantarillado sanitario nuevo apegado a un plan de desarrollo urbano que impida un crecimiento desordenado y se prevea la hermeticidad de la red sin que existan aportaciones pluviales, el coeficiente de seguridad será de 1 (ref. 3). En los casos en que se diseñe la ampliación de un sistema existente de tipo combinado, previendo las aportaciones extraordinarias de origen pluvial, se podrá usar un coeficiente de seguridad de 1.5 (ref. 3) o mayor. 4.5 Características de los gastos: Qmed, Qmin, Qmaxinst y Qmaxextraord El caudal de aguas residuales generado por una comunidad no es constante, existen variaciones anuales, diarias y horarias, donde el caudal horario refleja la variación en el consumo a lo largo del día. En localidades grandes las variaciones no se desvían mucho de media, debido al tiempo necesario para acumularse en las atarjeas y al requerido para llegar hasta el punto de aforo, lo que se traduce en una reducción de los picos (ref. 7). En las zonas residenciales, el mayor empleo del agua se produce al principio de la mañana. Por lo tanto si las aguas se aforan cerca de las cabezas de atarjeas, la punta de caudal estará perfectamente definida y ocurre hacia las nueve de la mañana, mientras que si las aguas

141

residuales recorren largas distancias, los picos disminuyen en los emisores, debido también en parte debido a que se necesita una gran cantidad de agua para llenar la tubería hasta alcanzar el máximo caudal. Los caudales mínimos tienen lugar entre las 2 y las 6 horas de la madrugada y los máximos hacia medio día. Una segunda hora pico suele ser de 8 a 9 de la noche; sin embargo, esta varía según el tamaño de la localidad y la longitud de la red (ref. 6). En la lámina 4.6 se presenta una curva típica de la variación del caudal para una población mexicana de 82,000 habitantes, en clima templado y época de estiaje. Donde se han señalado las rectas que corresponden al gasto medio, gasto mínimo, gasto máximo instantáneo y gasto máximo extraordinario, calculados con las ecuaciones (1), (23), (24) y (26) respectivamente, donde el Q medio observado fue de 198.96 L/s; considerando: Aportación = 187.50 L/Hab-día, M = 2.17 y CS =1.5; donde Qmed = 177.95 L/s, Qmin = 88.98 L/s, Qmaxinst = 386.15 L/s y Qmaxextraord = 579.23 L/s. Lámina 4.6 Variación típica de caudales en un alcantarillado sanitario

La observación de fluctuaciones en varias ciudades indica que el pico, para una pequeña zona residencial llega a ser aproximadamente de 100 a 225 % del gasto medio (Qmed) para un determinado día (ref. 7).

142

Para zonas comerciales, la punta puede alcanzar del 100 al 150 % del Qmed y para áreas industriales algo menos. El caudal de un emisor que transporta el agua residual desde la red hasta la planta de tratamiento, si recibir descargas, se estima tener una punta del 150% del promedio diario (ref. 7). Teniendo como base el gasto medio calculado, se calcularon las relaciones

5.0/ =QmedQmín (27) MQmedQmáxinst =/ (28)

Donde según la normatividad (ref. 1): M varía de 3.8 a 2.17.

CSMQmedrdQmáxextrao =/ (29) Donde según la normatividad (ref. 1): CS varía de 1 a 2, o sea (M CS) varia de (1)(3.8) = 3.8 a (2.17)(2) = 4.34.

Comparando estos valores con los señalados por la literatura se tiene la tabla 4.6.

Tabla 4.6 Relación de caudales extremos con relación al gasto medio calculado

RELACIÓN NORMAS DE DISEÑO VALORES DE LITERATURA

Qmínn/Qmed 0.5 --------

Qmáxinst/Qmed 3.8 a 2.17 Zona residencial de 1 a 2.25 Zona comercial de 1 a 1.50

Zona industrial <1.50 Qmáxextraord/Qmed 3.8 a 4.34 --------

De acuerdo con la normatividad para realizar proyectos de alcantarillado sanitario en México (ref. 1), las redes deben calcularse con el Gasto máximo extraordinario aplicando la ecuación (26), donde dicho gasto se obtiene al multiplicar un coeficiente de seguridad “CS” por el Gasto máximo instantáneo. El coeficiente CS puede variar de 1 a 2; es decir el gasto de diseño puede ser hasta el doble del Gasto máximo instantáneo –tamaño del pico del día medio-. Esto se refleja en los resultados de la tabla 4.1.6 en donde el gasto máximo extraordinario –gasto de diseño- varia de un 380 % al 434 % del gasto de trabajo normal de una tubería. La realidad es que el factor CS es un coeficiente que pretende cubrir no únicamente incertidumbres de los gastos medio y pico, sino que también descargas no cuantificables como el agua de lluvia que al penetrar por coladeras de patios y pozos de visita de calles pasa a la red de alcantarillado sanitario, al igual que infiltraciones y

143

descargas clandestinas. Es indudable que estas condiciones son variables para diferentes lugares. 4.6 Importancia del agua de lluvia en los alcantarillados sanitarios En el caso de penetración de agua de lluvia a la red sanitaria, su cantidad depende de las curvas pluviográficas, tanto en intensidad duración y frecuencia. Un ejemplo se presenta en una investigación efectuada por John C. Geyer y John J. Lentz donde señalan que: “Una lluvia muy común de 3 pulg/h (7 cm/h), cayendo sobre el techo de una casa de 30 x 20 pies (9 x 6 m), en la cual viven 4 personas, produce un caudal en el albañal de la edificación aproximado a 6,000 galones/hab-día (23 m3/hab-día), (ref. 8). Nogaj y Hollenbeck (ref. 9) en investigación realizada con auspicios de U.S. Enviromental Protection Agency, realizaron estudios de investigación en sistemas separados de aguas negras en diversas ciudades de Estados Unidos, llegando a las siguientes conclusiones:

• El caudal máximo de un sistema separado de aguas servidas es una función de la intensidad de las lluvias.

• La corrección estadística entre el Q máximo (instantáneo) y la intensidad de lluvias es una relación de tipo exponencial. Esta relación es mayor cuando se usan lluvias de duración menores de 120 minutos, para determinar la correspondiente intensidad.

• El coeficiente de flujo que se incorpora a la red depende del tipo de la posible fuente en la región (drenajes de patios, ausencia de brocales en registros y pozos de visita y conexiones clandestinas).

Otro trabajo reciente realizado por DeCoit, Denis, Tsugita y Petroff, en noviembre de 1982, corrabora las apreciaciones anteriores en el sentido de incrementos de caudales en redes de alcantarillado sanitario, inmediatamente después de ocurrencia de lluvias, incrementándose cerca del doble el gasto medio de aguas residuales (ref. 10). 4.7 Infiltración de agua en las tuberías de alcantarillado No obstante que la CNA considera que los alcantarillados deben construirse herméticamente (ref. 2), por lo que no debe adicionarse en el diseño ningún caudal por inclusiones. La realidad es que durante el funcionamiento del sistema de alcantarillado, el agua penetra a las atarjeas debido a:

• Elevaciones del nivel de aguas freáticas • Porosidad del material de las tuberías • Deficiencias en el junteo de los tubos

144

• Hundimientos diferenciales del terreno • Penetración de raíces • Agrietamiento de tubos por sobrecargas debidas al transito de vehículos

Puesto que los procedimientos de construcción y condiciones del terreno difieren mucho, la infiltración que se produce en las redes de alcantarillado varía considerablemente de un caso a otro. El tamaño de los conductos tiene poco efecto para las filtraciones, lógico es pensar que los tubos de mayor diámetro, al tener junteos mas largos y manufacturarse en tramos mas cortos, se aumentaría la filtración, pero esto se compensa ya que en estas uniones se presta de fábrica un mejor cuidado en el sello (ref. 7). Al respecto las Normas de proyecto para obras de alcantarillado sanitario en localidades urbanas de la Republica Mexicana, considera que los valores de la infiltración pueden variar de 11,800 L/día-km a 94,400 L/día-km; estas cantidades equivalen a una variación de 0.136 L/s-km a 1.092 L/s-km , pudiendo en la mayoría de los casos en que se considere, tomar el valor medio de 0.614 L/s-km (ref. 1). Los datos manifestados en la literatura aparecen en la tabla 4.7. Tabla 4.7 Caudales de infiltración

L/día-km AUTOR FUENTE REFERENCIA

2,929 a 567,000 C. A. Emerson Sewage Works Journal, nov. 1933 4 < 3’307,000 R. W. Horne & J. N.

Brooks Sewage Works Journal, march 1945

4

3,779 a 28,350 (*) 9,447 a 85,023 (**)

C. R. Velzy & J. M. Sprague

Sewage Works Journal, march 1955

4

35,000 a 120,000 --------- --------- 7 12,000 a 22,000 (EUA) --------- --------- 7 7,330 a 79,250 --------- --------- 11

20,000 (EVEN) --------- Instituto Nacional de Obras Sanitarias 11

* - Observaciones en tubos de 20 cm de diámetro ** - Observaciones en tubos de 60 cm de diámetro EUA - Especificaciones empleadas en Estados Unidos EVEN - Especificaciones empleadas en Venezuela De acuerdo con la literatura, el gasto de infiltración de una tubería puede variar de 2,929 L/día-km a 79,250 L/día-km, –De 0.0339 L/día-km a 0.9172 L/día-km- lo que representa un margen muy amplio.

145

4.8 Legislación El 3 de junio de 1998 se publicó en el Diario Oficial de la Federación la Norma Oficial Mexicana NOM-002-ECOL-1996 (ref 12), que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal. Cabe hacer notar que esta norma no se aplica a las descargas de aguas residuales domésticas, pluviales, ni a las generadas por la industria, que sean distintas a las aguas residuales generadas de proceso y conducidas por drenaje separado. En la tabla 4.8 se muestran los límites máximos permisibles a descargar. De la tabla 4.8 se obtienen las relaciones de límites máximos permisibles para la descarga de aguas residuales al alcantarillado.

Tabla 4.8 Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARÁMETROS

(miligramos por litro, excepto cuando se especifique otra)

PROMEDIO MENSUAL

PROMEDIO DIARIO

INSTANTÁNEO

Grasas y Aceites 50 75 100 Sólidos Sedimentables (mililitros por litro)

5 7.5 10

Arsénico Total 0.5 0.75 1 Cadmio Total 0.5 0.75 1 Cianuro Total 1 1.5 2 Cobre Total 10 15 20 Cromo Hexavalente 0.5 0.75 1 Mercurio Total 0.01 0.015 0.02 Niquel Total 4 6 8 Plomo Total 1 1.5 2 Zinc Total 6 9 12

146

Autoevaluación Instrucciones: Lea cuidadosamente cada una de las preguntas y responda en forma breve y precisa.

1. ¿Qué importancia tiene el definir adecuadamente la población de diseño?

2. ¿Cuál es la diferencia entre vida útil de una obra y su periodo de diseño?

3. ¿Con qué caudal diseñaría usted?

a) Una planta de tratamiento b) Un alcantarillado sanitario c) Un alcantarillado pluvial

4. ¿Cuál es el motivo de aplicar un “coeficiente de seguridad” al gasto máximo

instantáneo?

5. ¿En qué condiciones el coeficiente de Harmon es menor que “1”?

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