Sistemas de Alcantarillado:El proyecto de sistema de alcantarillado sanitario, se tiene aprobado, faltando su ejecucin, lo cual est en funcin al mejoramiento de la dotacin del agua potable.

La implantacin de un sistema pblico de abastecimiento de agua genera la necesidad de recojo, alejamiento y disposicin final de aguas servidas, constituyendo stos junto con el primero, servicios de infraestructura, indispensables a toda comunidad civilizada.

En ciudades beneficiadas de un sistema pblico de abastecimiento de agua y todava carentes de un sistema de alcantarillado sanitario, aguas terminan contaminado el suelo, as como las aguas superficiales y freticas; frecuentemente pasan a fluir por las zanjas y cunetas constituyndose en peligrosos focos de diseminacin de enfermedades.

Con la construccin del sistema de alcantarillado en una comunidad, se buscar alcanzar los siguientes objetivos que vienen a ser los ms importantes:

- Mejora de las condiciones sanitarias locales y el consecuente aumento de la productividad.- Conservacin de recursos naturales.- Recojo y alejamiento rpido y seguro de las aguas residuales.- Disposicin adecuada, sanitariamente hablando del afluente.- Eliminacin de focos de contaminacin, as como de aspectos estticos (olores desagradables).

La red de alcantarillado o alcantarillados es un conjunto de conductos cerrados o abiertos dispuestos en las vas pblicas, est destinada a recolectar, evacuar y disponer finalmente las aguas residuales o pluviales de una poblacin.

El diseo se lo realiza siempre con una pendiente positiva que debe partir de las extremidades superiores hacia las inferiores, considerando escurrimiento por gravedad o escurrimiento libre.

Tipos de sistemas de alcantarillado.

Existen tres tipos de sistemas de alcantarillado:

1 Sistema combinado.Este sistema es llamado en nuestro pas SISTEMA UNITARIO. Es la red de alcantarillado la que recibe las aguas negras o residuales y las aguas pluviales al mismo tiempo.

2 Sistema separado (Unitario)Recolecta en un solo conducto las aguas servidas y en otro conducto las aguas pluviales. Estn dispuestos segn el eje de la calzada, a un metro de distancia entre colectores y van paralelamente.

3 Sistema semicombinado.Es el que recibe las aguas negras y aguas pluviales provenientes de los patios o reas edificadas.Para el presente proyecto se calcular o disear un sistema de alcantarillado separadoDimetros Mximos y Mnimos para Sistemas de Alcantarillados.El dimetro mnimo que se adopta en un sistema de alcantarillado sanitario es de 6".El dimetro mnimo para las alcantarillas de un sistema pluvial, seria de 8" ( 200 mm. ) para casos especiales previamente justificados podr emplearse un dimetro mnimo de 6" ( 150 mm ).Diseo de Alcantarillas de Hormign y Concreto.

El manual de diseo de alcantarillas de mayor empleo y aceptacin en el mundo sea el Hydraulic Chart for the selectiion of highway culverts de U.S.A.

En el diseo convencional se evalan los controles de flujo de entrada y de salida. El tirante de agua a la entrada (tirante del estanque corriente arriba sobre la parte mas baja de la entrada) se calcula para el gasto de descarga para el proyecto suponiendo que:

1) rige el control de entrada y2) que rige el control de salida.

Entonces el tirante mas alto de agua requerida de los dos define el tipo de control y la alcantarilla adquiere la categora de control de entrada o de control de salida. Con objeto de hacer expeditos los clculos se simplifican las suposiciones, y por comparacin de los tirantes de entrada, se evita la difcil labor de definir el perfil del flujo real a lo largo del conducto de la alcantarilla no obstante con este mtodo de diseo convencional, no se hace el intento de modificar las condiciones de flujo desbalanceado que pueda existir. La curva de comportamiento de control de entrada representa la capacidad de flujo real de la alcantarilla en tanto que el comportamiento ms favorable de la curva de control a la salida es el potencial del conducto de la alcantarilla y estos trminos no se logra la capacidad completa del conducto y existe una situacin que no es econmica.Como Seleccionar el Tipo de Alcantarilla a Utilizar.ara la seleccin del tipo de alcantarilla que se debe utilizar en un lugar determinado, depende de la necesidades hidrulicas y de la resistencia requerida para soportar el peso del relleno o de la carga que se mueve sobre ruedas despus de que se han establecido estos elementos la seleccin se vuelve por mucho, un asunto econmico, deber tomarse en consideracin la durabilidad y el costo de la estructura completa, incluyendo aspectos tales como el costo inicial de las unidades manufacturadas y los costos de transporte e instalacin. En cualquier comparacin total del costo de los diferentes tipos de alcantarilla que pueda seleccionarse para su uso en una instalacin dada, debern considerarse tambin el costo de mantenimiento.Diseo de Alcantarillas de Cajn o Portico.Los cajones son estructuras de seccin rectangular con paredes, techos y piso de concreto reforzado cuya construccin requiere cuidados especiales. Trabajan en conjunto como un marco rgido que absorbe el peso y el empuje del terrapln la carga viva y la reaccin del terreno.

Tanto las losas como los muros son delgados y de poco peso, el conjunto tienen una amplia superficie de sustentacin.

El rango ms usual de aplicacin de este tipo de estructura es de luces entre 3 metros y 6 metros, alturas entre 4 metros y 9 metros, admitindose varios mltiples para luces iguales o mayores a cuatro metros. En general este tipo de alcantarilla no se la disea con tapada de terrapln sino que la losa (con una capa de recubrimiento) se utiliza como superficie de rodamiento.

Esta situacin requiere el diseo de losa de aproximacin para disminuir los asentamientos relativos entre estructura y terraplena adyacente.

El modelo con platea admite menores tensiones del suelo de fundacin (del orden de 40% del que requieren prticos sobre zapatas), haciendo posible el uso de este tipo de obra sobre terrenos de baja calidad.Diseo de Alcantarillas (Hormign, Metlicos).El manual de diseo de alcantarillas de mayor empleo y aceptacin en el mundo sea el Hydraulic Chart for the selectiion of highway culverts de U.S.A.

En el diseo convencional se evalan los controles de flujo de entrada y de salida. El tirante de agua a la entrada (tirante del estanque corriente arriba sobre la parte ms baja de la entrada) se calcula para el gasto de descarga para el proyecto suponiendo que 1) rige el control de entrada y 2) que rige el control de salida. Entonces el tirante ms alto de agua requerida de los dos define el tipo de control y la alcantarilla adquiere la categora de control de entrada o de control de salida. Con objeto de hacer expeditos los clculos se simplifican las suposiciones, y por comparacin de los tirantes de entrada, se evita la difcil labor de definir el perfil del flujo real a lo largo del conducto de la alcantarilla no obstante con este mtodo de diseo convencional, no se hace el intento de modificar las condiciones de flujo des-balanceado que pueda existir. La curva de comportamiento de control de entrada representa la capacidad de flujo real de la alcantarilla en tanto que el comportamiento ms favorable de la curva de control a la salida es el potencial del conducto de la alcantarilla y estos trminos no se logra la capacidad completa del conducto y existe una situacin que no es econmica.Como Seleccionar el Tipo de Alcantarrilla a Utilizar.La seleccin del tipo de alcantarilla que se debe utilizar en un lugar determinado, depende de la necesidades hidrulicas y de la resistencia requerida para soportar el peso del relleno o de la carga que se mueve sobre ruedas despus de que se han establecido estos elementos la seleccin se vuelve por mucho, un asunto econmico, deber tomarse en consideracin la durabilidad y el costo de la estructura completa, incluyendo aspectos tales como el costo inicial de las unidades manufacturadas y los costos de transporte e instalacin. En cualquier comparacin total del costo de los diferentes tipos de alcantarilla que pueda seleccionarse para su uso en una instalacin dada, debern considerarse tambin el costo de mantenimiento.Alcantarillas de Concreto.

Los tubos de concreto destinados a usarse en las alcantarillas estn fabricados de dimetros de 12 o 108 pulgadas y son de diferentes longitudes, la ms usual es de 4 a 8 pies las especificaciones estndar establecen cinco clases de tubos en los que la resistencia aumenta en la clase I a la clase V. Las especificaciones muestra las secciones transversales del acero de refuerzo y la resistencia del concreto para tres medidas de espesores de pared. El refuerzo puede ser circular o elptico. Los tubos para alcantarillas fabricados de concreto reforzado que se emplea en aplicaciones especiales, se fabrican con una seccin transversal distinta a la circular, las formas elpticas y de arco son de uso comn. Los tubos de concreto para alcantarillas tienen juntas machihembradas o de campana; durante la construccin se sellan las juntas con concreto de cemento Prtland, empaques de caucho, u otros materiales. La preparacin de pisos de lecho donde va a colocarse el tubo requiere de mayor o menor cantidad de cuidado.

Esta preparacin o plantilla puede variar desde la forma simple del fondo de una zanja o del suelo sobre el que coloca el tubo hasta embeber el tubo en una cuna de concreto dependiendo de las condiciones de cimentacin, de las cargas sobre el tubo y de otros factores. Las alcantarillas de tubo se construyen con mayor frecuencia en la llamada en proyeccin que es la alcantarilla que se construye sobre la superficie del suelo en la zanja, y el relleno se coloca a su alrededor. En estos casos, y teniendo suelos y altura de relleno comunes slo necesita darle al alojamiento del tubo un poco mas de atencin.

Las alcantarillas de cajn de concreto se construye en el sitio con una seccin transversal cuadrada o rectangular. Las alcantarillas de cajn simple varan en su tamao desde 2 hasta 12 pies por lado, dependiendo del rea necesaria para la va de agua. La mayora de las oficinas de carreteras de los estados utilizan diseos estandarizados para diferentes medidas del cajn para las alcantarillas quizs las medidas para el cajn para las alcantarillas de concreto mas comnmente empleadas se encuentran 4 y 8 pies por lado incluyendo medidas tales como 4 x 4, 4 x 6, 6 x 6, 4 x 7, y muchas otras las alcantarillas de seccin transversal rectangular en los lugares en que se desea reducir la altura de la misma para proporcionar una proteccin adecuada entre la parte superior de la alcantarilla y la superior de la calzada. (Apuntes Ingenieria civil)Periodo de Diseo de la Red de Alcantarillado Sanitario.Es el tiempo para el cual se estima que un sistema va a funcionar satisfactoriamente, el establecimiento del periodo de diseo o ao horizonte del proyecto se puede establecer para cada par de componente del proyecto y depende de los siguientes factores:

a) La vida til de las estructuras o equipamientos tenindose en cuenta su obsolescencia o desgaste.b) La facilidad o dificultad de la ampliacin de las obras existentes.c) Las tendencias de crecimiento de la poblacin futura con mayor nfasis el del posible desarrollo de sus necesidades comerciales e industriales.d) El comportamiento de las obras durante los primeros aos o sea cuando los caudales iniciales son inferiores a los caudales de diseo.

El periodo de diseo es por definicin el tiempo que transcurre desde la iniciacin del servicio del sistema, hasta que por falta de capacidad o desuso, sobrepasan las condiciones establecidas en el proyecto.Para redes de distribucin es conveniente poner un periodo de diseo que vara entre 25 y 30 aos y para poblaciones pequeas muy necesitadas este periodo se puede tomar de 15 a 20 aos.

Para las estructuras y equipo componente de un sistema se tiene tabulados periodos de diseo, obtenidos en funcin del nmero de horas de trabajo.

Considerando todos estos aspectos, para el presente proyecto optaremos por un periodo de diseo igual a 25 aos.

El periodo de diseo o alcance del proyecto se debe establecer de acuerdo a varios factores que son:- La vida til de las estructuras y equipamiento tenindose en cuenta su obsolescencia o desgaste.- La facilidad o dificultad de ampliacin de obras.- Las tendencias de crecimiento de la poblacin con mayor nfasis en el desarrollo de sus actividades, que pueden ser industriales o comerciales.- El comportamiento de la obra en periodos iniciales cuando los caudales son inferiores a los de los aos de diseo.

De acuerdo con lo anterior los periodos de diseo sugeridos para las siguientes obras son:- Colectores (principales, secundarios, interceptores) 30 aos.- Para ciudades con ndice de crecimiento elevado: 10-15 aos.- Para ciudades con ndice de crecimiento bajo: 20 - 25 aos.- Plantas de tratamiento: 20 - 30 aos.

En los sistemas de alcantarillado sanitario, actualmente se consideran periodos de diseo de 10 a 15 aos, por considerarse que su funcionamiento es ms ptimo.

Factores que condicionan el diseo hidrulicoUna alcantarilla es una estructura que tiene por objetivo principal sortear un obstculo al paso del agua. En la mayora de los casos se aplican al diseo vial, es decir, cuando el flujo es interceptado por un camino o una va de ferrocarril.Cuando se realiza el diseo geomtrico de un camino, el mismo, normalmente se interpone en el movimiento natural de escurrimiento de las aguas de la zona de emplazamiento. En la ladera de una montaa, se interpone en el camino de escurrimiento de las aguas que bajan por la montaa. Cuando atraviesan un arroyo, un ro, o cualquier otro canal, y an en los paisajes ms llanos la topografa del terreno obliga al movimiento del agua en alguna direccin. El camino, en la mayora de los casos constituye un verdadero obstculo al paso del agua. En el presente trabajo se asume que se dispone del caudal de diseo de la alcantarilla. El mismo debi haber sido calculado, o al menos estimado, con anterioridad. Normalmente se adopta para la alcantarilla el caudal producido por una tormenta con un tiempo de retorno de 25 a 50 aos, dependiendo bsicamente del grado de daos que podra ocasionar una falla funcional de la alcantarilla. Tambin se asume en este trabajo que se conocen las caractersticas geomtricas del obstculo que atraviesa la alcantarilla. Por ejemplo, se conoce la altura del terrapln del camino que se va a atravesar. Adems, deben ser tenidos en cuenta otros factores, como por ejemplo el paquete estructural del camino, que incluye capas de distintos materiales y densidades. En general, conviene evitar el contacto del agua con el paquete estructural. Por esta razn se exige que el nivel del agua a la entrada de la alcantarilla no supere un cierto lmite asociado a la conservacin fsica del camino. Por otro lado, es importante considerar la resistencia de la alcantarilla para que pueda soportar el peso de la tapada de tierra que la confina. Esto podra condicionar el material empleado en la alcantarilla. Con esto quiere ponerse de manifiesto que existen varios factores que se condicionan el dimensionamiento hidrulico de las alcantarillas, factores que se analizan a cada caso en particular, y que estn fuertemente ligados a la experiencia del proyectista.Es evidente que en toda obra de ingeniera se procura maximizar la relacin beneficiocosto, por lo que el factor econmico desempea un rol principal en la seleccin de la alcantarilla ms adecuada al problema planteado.Por ltimo, cabe mencionar que los casos atendidos en este trabajo corresponden a las situaciones que se presentan ms comnmente en el diseo, en lo que respecta al material y forma de las alcantarillas. Cualquier modificacin sobre la misma deber ser contemplada con el criterio adecuado, o bien, consultado en bibliografa ms especfica. En este sentido se asume que todas las alcantarillas tienen seccin transversal uniforme, con forma circular, ovalada o bveda, tanto de hormign como metlicas; y de seccin rectangular, slo de hormign. La entrada puede consistir en el conducto de la alcantarilla prolongado fuera del terrapln (embocadura saliente), o cortado en bisel, segn la pendiente de los taludes.Algunas alcantarillas tienen muros de cabecera, de ala y plateas de entrada, o entradas standard metlicas, o de hormign.En sntesis, el diseo de alcantarillas consiste en determinar el tipo de seccin, material y embocadura de alcantarilla que, para la longitud y pendiente que posee, sea capaz de evacuar el caudal de diseo, provocando un nivel de agua en la entrada que no ponga en peligro de falla estructural, ni funcional la estructura que se desea atravesar optimizando los recursos disponibles. Es decir, buscar la solucin tcnico-econmica ms conveniente.Como se ver ms adelante, el procedimiento para el diseo de alcantarillas no sigue un camino nico y exacto, sino que, por el contrario, es iterativo. La solucin ptima no existe, sino que existen un conjunto de alternativas que resuelven el problema planteado. Adems de los factores mencionados, puede variarse la ubicacin y posicin de la alcantarilla, lo cual modifica longitudes y pendiente, etc. El criterio y buen juicio del Ingeniero darn la ltima palabraGEOMETRA DE LA RED DE ALCANTARILLADOLa disposicin de los tramos y de las cmaras que conforman la red constituye uno de los parmetros bsicos del diseo. Dicha disposicin define la geometra de la red y con sta sus caractersticas topolgicas, las cuales permanecen invariables durante el diseo. Estas caractersticas incluyen el nmero de tramos y cmaras, la unin de los mismos, la longitud de los tramos y la sectorizacin de los caudales que se presentan para cada punto de descarga. Tambin, se debe determinar las reas tributarias a cada tramo, las cuales se utilizan en el clculo del caudal de aguas residuales y/o lluvias.PARMETROS HIDRULICOSAl mismo tiempo que se planea hidrulicamente el funcionamiento de la red es importante tener en cuenta los requerimientos mnimos que estipulan los parmetros de las Normas de Diseo de Redes de Alcantarillado de EPM. Los parmetros hidrulicos mnimos que se deben tener en cuenta desde el diseo preliminar bajo la consideracin de flujo uniforme y que la experiencia ha determinado que permite obtener redes con una adecuada autolimpieza y buen comportamiento hidrulico son: - Los dimetros nominales mnimos son de 200 mm para alcantarillados de aguas residuales y 250 mm para alcantarillados de aguas lluvias y aguas combinadas. - La velocidad mnima es de 0.45 m/s para alcantarillados de aguas residuales y 0.75 m/s para alcantarillados de aguas lluvias y combinadas. - La velocidad mxima es de 10 m/s para tuberas plsticas y de 5 m/s para otro tipo de materiales. - Para que las redes de alcantarillado residual cumplan con el criterio de autolimpieza se debe tener un esfuerzo cortante mnimo de 1.5 N/m, para alcantarillados pluviales el valor es de 3.0 N/ m para el caudal de diseo. - Para evitar que se presente flujo crtico y cuasicrtico en los tramos se recomienda tener nmeros de Froude por fuera del intervalo de 0.7 a 1.5 para la condicin de flujo uniforme.- Para los tramos en que la pendiente sea superior al 10%, la distribucin hidrosttica de presiones deja de ser vlida. Por lo tanto en el anlisis de flujo gradualmente variado y de flujo no permanente debe incluirse el factor Cos, donde es el ngulo de inclinacin del tramo. - El valor mximo permisible de la profundidad hidrulica, es funcin del dimetro de la tubera diseada, variando entre el 70% y el 85% del dimetro real interno de cada uno de los tramos. - La profundidad mnima a la cota clave de las tuberas es de 1.20 m. En caso de no ser posible cumplir con esta distancia deber presentarse un diseo particular de proteccin a la red. - Desde el punto de vista de costos, el diseo ptimo para obtener la red ms econmica de alcantarillado es aquel que mezcla varios materiales que cumplan con las restricciones hidrulicas. Otra consideracin especial que se debe tener durante la preparacin de un diseo de un sistema de alcantarillado es la integralidad del drenaje urbano. Dicho aspecto involucra la escogencia de la ubicacin del punto de tratamiento de las aguas residuales y de las caractersticas en que deben ser entregadas las aguas residuales y/o lluvias a su efluente final.CAUDALES DE AGUA RESIDUAL De acuerdo con lo establecido en el Numeral 5.2.1 de la norma el perodo de diseo para la red de Prado Centro es de 30 aos, los cuales se cuentan a partir del 2008, ao en el cual se realiza el diseo. Para determinar los caudales de agua residual se debe utilizar la informacin disponible de EPM para el circuito del Batalln, ya que la red de Prado Centro pertenece a ste. A partir de los datos de Proyeccin de caudales de suministro por circuito expresado en (L/s) y proporcionados por EPM e indicados en la Tabla 3-4, se calcula la proyeccin de consumo para el perodo de diseo. La proyeccin para obtener la dotacin del perodo de diseo, se construye a partir de los datos de la Tabla 3-4, haciendo uso de tendencias, tales como: lineal, logartmica, exponencial, entre otras. De acuerdo con la dispersin que tengan los valores de la tabla, se determina cual es la tendencia que mejor representa la proyeccin de consumo en el circuito.

CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES Los caudales de aguas residuales se obtienen a partir de la base de datos de consumo de agua potable para el sector estudiado. El consumo que se registra por tipo de usuario o por hectrea es convertido en caudal de agua residual a partir del coeficiente de retorno. Es posible representar el algoritmo que se realiza en la estimacin de los caudales de agua residual en un esquema como el de la Figura 4 1.

BibliografaApuntes Ingenieria civil. (s.f.). Recuperado el 18 de septiembre de 2015, de http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2011/04/sistemas-de-alcantarillado-objetivos-y.html

CLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS Segn el Numeral 5.2.3.1 de la norma, existen tres formas para calcular el caudal de aguas residuales domsticas dependiendo del tipo de proyeccin que se haya utilizado, ya sea de clientes, de consumo de agua potable o poblacin. En cada caso debe utilizarse una ecuacin en particular, cada una de las cuales se describen en el numeral de la norma referenciado. El caudal de aguas residuales se calcular utilizando dos de las tres metodologas enunciadas en la norma, con el fin de de ilustrar las posibilidades de clculo de acuerdo con la informacin disponible.

DISEO DE LA RED DEL ALCANTARILLADO SANITARIOFORMULAS PARA EL DISEO La frmula emprica de Manning es la ms prctica para el diseo de canales abiertos, actualmente se utiliza para conductos cerrados y tiene la siguiente expresin:

Sustituyendo el valor de (R), la frmula de Manning para tuberas a seccin llena es:

Sustituyendo el valor de (R), la frmula de Manning para tuberas con seccin parcialmente llena es:

PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS CONDUCTORES CIRCULARESA. FLUJO EN TUBERAS CON SECCIN LLENAEn el diseo de conductos circulares, se utilizan tablas, nomogramas o programas de computadora, los mismos estn basados en la frmula de Manning y relacionan la pendiente, dimetro, caudal (capacidad hidrulica) y velocidad, para condiciones de flujo a seccin llena.B. FLUJO EN TUBERAS CON SECCIN PARCIALMENTE LLENAEl flujo a seccin llena se presenta en condiciones especiales. Se debe destacar que la condicin normal de flujo en conductos circulares de alcantarillado, es a seccin parcialmente llena, con una superficie de agua libre y en contacto con el aire.Durante el diseo, es necesario determinar el caudal, velocidad, tirante y radio hidrulico, cuando el conducto fluye a seccin parcialmente llena (condiciones reales). Para el clculo es necesario utilizar las propiedades hidrulicas de la seccin circular que relacionan las caractersticas de flujo a seccin llena y parcialmente llena.CRITERIOS UTILIZADOS PARA EL DISEO UBICACIN DE POZOS DE REGISTRO Y LINEAS DE TUBERAS Tomando como base la Normativa existente y la informacin topogrfica, se procede a la ubicacin de los pozos. Para la llegada y salida de tubera en los pozos de registro debern considerarse dos situaciones: a) Cuando a un pozo llega ms de una tubera, deber existir una cada de agua entre estos y la tubera de salida para orientar el flujo hacia su evacuacin. b) Cuando de un pozo sale ms de una tubera, debe de existir una diferencia de nivel de salida entre ellos, estando ms baja aquella por la cual se quiere evacuar el flujo. DETERMINACIN DEL SENTIDO DEL FLUJO Una vez ubicado los pozos de registro, se procede a la determinacin de sentido de flujo de las aguas negras. Esto se realiza por tramos y generalmente de acuerdo a la orientacin de las pendientes que presenta la rasante del terreno natural. Por economa se trata de lograr que la tubera se mantenga paralela a la rasante del terreno natural, respetando el recubrimiento mnimo de 0.30m para tubera ADS y la profundidad mnima en los pozos de registro es de 1.00m. Sin embargo en algunos casos y dependiendo de las caractersticas 79 topogrficas del lugar, establecimos el sentido de flujo en contra pendiente; es decir, que la tubera llevara una pendiente contraria a la que presenta la rasante del terreno. El caso ms crtico se da cuando la pendiente de la va es muy pronunciada lo cual obliga ha establecer pozos de registro a distancias muy cercanas. REAS TRIBUTARIAS Los caudales para el diseo de cada tramo sern obtenidos en funcin a su rea tributaria. Para la delimitacin de reas se tomar en cuenta el trazado de colectores, asignando reas proporcionales de acuerdo a las figuras geomtricas que el trazado configura, la unidad de medida ser la hectrea (Ha). El mtodo utilizado para el clculo de reas tributarias es por triangulacin. ELABORACIN DE PLANOS Los planos finales contienen la siguiente informacin: Nivel de tapadera, nivel de fondo, pendientes, dimetro de tubera, longitud del tramo, numero de pozo, sentido de flujo. El desalojo de las aguas negras provenientes de todos los tramos, se hace por medio de un colector principal que transporta el efluente a la Planta de Tratamiento.PARMETROS PARA EL DISEOINFILTRACIN Son las que penetran por las uniones defectuosas, tubos rotos, etc.; la presencia de agua subterrnea en el nivel fretico elevado produce infiltraciones y un aumento de cantidad de aguas residuales. Las normas de A.N.D.A. sugieren una estimacin de la contribucin de las infiltraciones en el caudal de diseo de 0.2 lt/seg./Ha. Para tuberas de cemento y 0.1 lt/seg./Ha para tubera de PVC y similar. El caudal de diseo ser igual al 80% del consumo mximo horario correspondiente al final del periodo de diseo ms infiltracin potencial a lo largo de la tubera. La capacidad de las tuberas ser igual al caudal de diseo multiplicado por un factor, el cual depende de la magnitud de las variaciones del caudal por infiltracin y los cuales se definen as:

VELOCIDAD EN LAS ALCANTARILLAS Durante el funcionamiento del sistema de alcantarillado, se debe cumplir la condicin de auto limpieza para limitar la sedimentacin de arena y otras sustancias sedimentables (heces y otros productos de desecho) en los colectores. La eliminacin continua de sedimentos es costosa y en caso de falta de mantenimiento se pueden generar problemas de obstruccin y taponamiento. Las consideraciones de velocidad en alcantarillas tienen una gran importancia. La experiencia ha determinado valores para que el agua residual circule sin presentar problemas de sedimentacin. Estos lmites de velocidad sern para diseos a tubo lleno, sin embargo, podr disearse a caudal real para permitir mayores pendientes en el coso de PVC o similar. En contraposicin a esto se crea el problema de erosin originada por las altas velocidades.PENDIENTESLa prctica usual, es calcular la pendiente mnima, con el criterio de la velocidad mnima y para condiciones de flujo a seccin llena. Bajo este criterio las tuberas de alcantarillado se proyectan con pendientes que aseguren una velocidad mnima.La pendiente tiene una relacin directa con el flujo en el tubo, ya que influye en el movimiento de las aguas negras. En la circulacin por canales abiertos, el perfil hidrulico coincide con la superficie del agua la pendiente es igual a 82 la cada de esta por unidad de longitud.En condiciones ordinarias, se toma como pendiente de una alcantarilla la de su plantilla, lo que implica que el perfil hidrulico o la superficie del agua, sern paralelas a ella.NORMATIVA PARA EL DISEOLa normativa tcnica para proyectos de alcantarilla dicta lo siguiente:1. Alcance del Proyecto: Periodo de diseo 20 aos o ms.2. La magnitud y distribucin de poblacin futura.3. Poblacin de diseo.4. La dotacin domstica es de 80 350 lt/persona/dia; Esta dotacin total incluir adems el consumo comercial, Publico, etc. Y un 20% para fugas y desperdicios.Dotaciones Especficas:Escuelas: Externas 40 lt/alumno/da Internados 200 lt/alumno/da Personas no residentes 50 lt/alumno/da Viviendas: Mnima 80 125 lt/persona/da Media 125 175 lt/persona/da Alta 175 350 lt/persona/da5. Q diseo = 0.80 Q mx. h + (0.10 lts/seg./ha) x rea Total Capacidad de las tuberas = (factor de colector) (el caudal de diseo)6. Calculo Hidrulico Basndose en la formula Chezy-Manning. V= (1/n) R2/3 S1/2 n = 0.015, para tubera de cemento-arena o concreto. n = 0.011 para tuberas de PVC y similares7. Limites de Velocidad (tubo lleno). Establece la velocidad mnima permitida: 0.50 mts/seg. As como las velocidades mximas segn el tipo de tubera.TUBERAS V mx.PVC y Hierro 4.00 mt/seg.Tuberas de Concreto 3.00 mt/seg.Estos lmites de velocidad son para diseos a tubo lleno, sin embargo, podr disearse a caudal REAL para permitir mayores pendientes en el caso de PVC o similar.8. Dimetro Mnimo de Tubera. Establecido para acometidas domiciliarias;6, colectores de pasajes peatonales: 6, si la longitud es menor o igual a 100 metros, colectores terciarios: 8 (cemento o PVC).9. Pendiente mnima las cuales sirven como datos de entrada para el diseo de la red. Tramos iniciales 1%, otros tramos 0.60%.Se aceptara pendiente mnima de 0.50% siempre que sea PVC y en tramos no iniciales.10. Clase de sistemas y trazo de la red. Se establece obligatoriamente al sistema separado absoluto de las aguas lluvias, proporcionndose para el trazo lineamientos generales de diseo, para el aprovechamiento de las condiciones topogrficas e hidrolgicas.El trazo y configuracin de la red ser una resultante del aprovechamiento optimizado de las condiciones topogrficas e hidrolgicas del terreno en que se proyecta, ya que si las condiciones topogrficas lo permites pueden obtenerse un sistema de conduccin por gravedad.La red para aguas negras ser trazada en Planta, de tal forma las alcantarillas al lado opuesto de los acueductos, es decir al sur en las calles y al poniente en las avenidas, a 1.50 mts. del cordn en el rodaje separacin horizontal mnima: 1.50 mts. (0.60 mts en pasajes peatonales).La red de alcantarillados se proyectar d manera que todos los colectores queden debajo de los acueductos con una separacin mnima libre de 20 cms.Las intersecciones de alcantarillados de aguas negras con colectores de aguas lluvias tendrn una separacin vertical mnima de 15 cm libres.En el caso del trazo del colector de aguas residuales en perfil, se podr asemejar a la lnea del terreno, segn lo permita la conformacin del mismo, siempre que dicho trazo cumpla con las condiciones mencionadas anteriormente para garantizar un comportamiento normal de los caudales a drenar.Las zanjas de alcantarillado no podrn utilizarse para asentar ningn otro tipo de tuberas.11. Materiales y Secciones de Tuberas. Se utilizaran tuberas de PVC, cemento-arena, concreto simple, concreto reforzado o hierro fundido dctil, de seccin circular, para interceptores o emisarios se podr usar canales con secciones de diferente forma (trapezoidal, rectangular, herradura, ovoide, etc.).12. Profundidad de los colectores. En los tramos de conexin domiciliar, los lmites de profundidad de tuberas en las zanjas, para proteccin contra las variaciones de carga viva e impacto sern de 1.20 a 3.00 mts. de relleno sobre la corona de la tubera.Si el espesor del relleno es menor de 1.20 mts. habr que proteger la tubera con losetas prefabricadas apoyadas sobre muros laterales de mampostera; a profundidades mayores que 3.0 mts. se disearn colectores superficiales paralelos para conectar las acometidas domiciliares.Cuando se trate de viviendas de inters social y especficamente a tuberas de drenaje de Aguas Negras instaladas en pasajes peatonales, la profundidad podr ser como mnimo de 0.80 mts. sin necesidad de protecciones.13. Separacin de sistemas: Para evitar la contaminacin del agua potable por presiones negativas, etc. deber establecerse una separarse de los sistemas de abastecimiento de agua y los de alcantarillados de aguas negras as:En planimetra: las alcantarillas al lado opuesto de los acueductos, es decir al sur en las calles y al poniente en las avenidas, a 1.5 m del cordn.En Altimetra: La red de alcantarillados se proyectar d manera que todos los colectores queden debajo de los acueductos con una separacin mnima libre de 20 cms.LOCALIZACIN RELATIVA DE COLECTORES Para el caso de las intersecciones de alcantarillados de aguas negras con colectores de aguas lluvias se tomaran en cuenta as:Planimetra: Los colectores de aguas lluvias se ubicaran al centro de las vas con una separacin horizontal mnima de 1.50 mts con relacin a los acueductos y alcantarillados.En Altimetra: tendrn una separacin vertical mnima de 15 cm. libres.14. Caractersticas Hidrulicas de la red.Cada tramo de colector deber presentar las especificaciones siguientes:Material de tuberas, longitud de tramos, dimetro y pendiente de tramos, caudal de diseo, velocidad real, niveles de tapadera y de fondo de pozos de visita.15. Pozos de Visita. Debern permitir sin riesgos ocupacionales y con la mnima interferencia hidrulica, fcil acceso para la observacin y mantenimiento del alcantarillado.Los pozos de visita se prevern principalmente para inspeccin, eventual limpieza y desobstruccin de tuberas, as como para aforo, muestreo y anlisis de aguas residuales, consecuentemente se proyectarn al inicio de colectores, puntos de convergencia de colectores, cambios de dimetro o seccin, cambios de direccin o pendiente, cambio de materiales de la tubera. En tramos rectos la distancia entre pozos de visita no exceder de 100 mts. si a 24" Podrn utilizarse pozos de visita prefabricados siempre que se compruebe su funcionalidad y resistencia.16. Cajas de Inspeccin. Si la cama hidrulica del pozo se encuentra a una profundidad mayor de 1.40 m se construir un pozo de dimetro interno = 1.10 m si la profundidad es menor se construir una caja de 1.00 x 1.00 x h. m segn modelo de ANDA.17. Pozos de Visita con Cajas de Sostn. Si la tubera entrante alcanza el pozo de visita a ms de un metro sobre el nivel del fondo se construir un pozo con caja de sostn; la cada no exceder de 4.00 m, hasta 7.50 m. se usarn cajas dobles. Cuando el material sea utilizado PVC o similar, las cajas de sostn se podrn sustituir por accesorios del mismo material.Las cajas de sostn se construirn segn modelos de ANDA.Cuando desemboquen tuberas de diferente dimetro, en un pozo de visita, la de menor dimetro tendr una cada mnima igual a la mitad del dimetro mayor.18. Aliviaderos de Rebose. Los pozos de visita de colectores principales paralelos a quebradas o arenales tendr aliviaderos de rebose, para atender obstrucciones o reparaciones aguas abajo.19. Obras de Arte. Las obras de arte se construirn segn diseo conforme a la obra a ejecutar y se justificarn con los correspondientes clculos hidrulicos y estructurales.20. Estaciones Elevadoras de Aguas Negras. Debido a las dificultades operacionales y de mantenimiento se evitar incluir estaciones elevadoras.21. Plantas Depuradoras de Aguas Negras. Las Plantas de Tratamiento de Aguas Negras debern disearse siguiendo las recomendaciones de ANDA entre ellas: grado mnimo de tratamiento, valor lmite de los parmetros de calidad tanto del agua cruda y del efluente, procesos de tratamiento sugeridos, etc.Debern disearse con capacidad de producir un efluente que contenga un mximo de DBO5 y 60 mg/l de slidos en suspensin.22. Las conexiones domiciliares no se conectarn a pozos de visita ni a colectores cuya profundidad exceda de 3 mt. (univo.edu, 2010)

Metodologa de diseo de la red de alcantarilladoPara la realizacin de un diseo de sistema de alcantarillado se debe desarrollar una serie de pasos, los cuales se describen a continuacin:Estudios previos.-Los proyectistas deben tener informacin sobre la localizacin de los posibles obstculos tales como: materiales, levantamiento topogrfico, plano catastral, lneas de flujo, planos geomorfolgicos, estudios para poblacin futuras, conducciones de agua, otras estructuras. Esta etapa se logra realizando visitas de campo al lugar, donde adems de observar lo antes mencionado se debe analizar las condiciones en que se encuentra el sector y evaluar la problemtica por la que atraviesa la poblacin. Asimismo, se ha de seleccionar las zonas de posible ubicacin para la planta de tratamiento y evacuacin de los residuos. En general suelen existir planos de las calles y que incluyen accidentes topogrficos ms importantes, pero en caso de que no haya planos disponibles, se deber realizar un levantamiento topogrfico.Informacin topogrfica.- La realizacin de diseo de sistema de alcantarillado se requiere conocer las caractersticas de los pavimentos de las calles, la localizacin de las estructuras existentes, los perfiles longitudinales de las calles e indicar el nmero de viviendas en cada tramo. La escala de los planos suele variar entre 1:1000 y 1:3000 segn el detalle deseado y a menos que el terreno sea totalmente plano, deben incluirse las curvas de nivel, as como la elevacin geodsica de los puntos de interseccin de las calles (PI) y tambin de los puntos relevantes de las curvas verticales presentes en las vas. Para esto es necesario que en el momento de realizar el levantamiento topogrfico se sealen las intersecciones de las calles, los cambios bruscos de pendiente y las estructuras existentes que afecten a las alcantarillas.

Determinacin del periodo de diseo y vida til del proyecto.- El perodo econmico de servicio de una estructura depende de su vida til, costo inicial, facilidad de ampliacin y posibilidad de obsolencia. La norma tcnica de ANDA para ste tipo de proyectos, el perodo de diseo mnimo es de 20 aos.Clculo de la poblacin de diseo.- Luego de determinar el perodo de diseo del proyecto lo ms difcil es estimar la poblacin futura, la cual ser el 100% o un porcentaje menor, segn sea el caso, determinado por limitaciones de orden fsico o legal que restrinjan el desarrollo de reas de la ciudad y de sus habitantes (Quininde Esmeraldas). Para obtener este dato se cuenta con varios mtodos para su clculo, sin embargo solo se describirn los dos casos que se utilizarn en este trabajo. Mtodo Aritmtico.- Este mtodo supone que el aumento de la poblacin es constante e independiente del tamao de ste, el crecimiento es lineal. Matemticamente se expresa de la siguiente manera, si P es la poblacin y T es el tiempo, entonces:

Integrando entre los lmites del ltimo censo (uc) y el censo inicial (ci) se tiene:

En donde: Ka = pendiente de la recta Puc = poblacin del ltimo censo Tuc = ao del ltimo censo Pci = poblacin del censo inicial Tci = ao del censo inicial

Podr tomarse un valor de ka promedio entre los censos o un ka entre el primer censo y el ltimo censo disponible. Por lo tanto la ecuacin de proyeccin de poblacin ser:

Designacin del consumo de agua y caudal de diseo.- Para establecer el caudal de diseo es necesaria primero determinar el consumo de agua, el cual se conoce como el volumen de agua utilizado por una persona en un da y se expresa en litros por habitantes y por da (L/hab/d). La norma tcnica de ANDA dispone una dotacin domstica urbana de 80 a 350 L/hab/d. En donde la dotacin total deber incluir adems de la dotacin domstica el consumo comercial, pblico, etc. El caudal de diseo ser igual al 80% del consumo mximo horario correspondiente al final del periodo de diseo ms una infiltracin potencial a lo largo de la tubera de 0.20 L/s/ha para tubera de cemento y 0.10 L/s/ha para tubera de PVC.

Consumos Especficos.-

Clculos hidrulicos.-

Proyecto definitivo.- Lo conforman los clculos necesarios para determinar las pendientes, dimensiones y capacidades de la red de alcantarillado y de sus instalaciones. Adems se incluye los planos con la red de alcantarillado sobre la planimetra del lugar as como los perfiles correspondientes de cada calle y avenida. En este proceso se adicionan las especificaciones tcnicas y presupuesto del diseo de alcantarillado.

Consideraciones generales de diseo.- Los puntos ms importantes en un diseo de alcantarillado sanitario son el clculo correcto del tamao de la alcantarilla y su pendiente, para que este sistema logre soportar el caudal mximo previsto as como conservar una velocidad adecuada que permita mantener los slidos en suspensin. El flujo lquido en una tubera puede ser con superficie libre o bajo presin, lo que depende de si la conduccin fluye llena o no. Sin embargo, las alcantarillas se proyectan esperando que fluyan llenas solamente en condiciones de flujo mximo, por lo tanto, se considera que la condicin normal de flujo es la de un canal con una superficie de agua libre en contacto con el aire. Cuando las alcantarillas van llenas lo hacen generalmente a poca presin, excepto en el caso de tuberas forzadas y sifones invertidos.Pruebas de funcionamiento de la red.- En todos los documentos contractuales debe incluirse la realizacin de pruebas de recepcin de las alcantarillas sanitarias por gravedad. Las pruebas ms utilizadas son la prueba con agua y la prueba con aire a baja presin, en tramos no mayores de 300m, las cuales sirven para reparar problemas rpidamente. Estas se deben realizar inmediatamente despus del relleno de zanjas, dejando destapadas las uniones y juntas para poder observar posibles fugas.