diseÑo de alcantarillado sanitario

Capítulo IV Sistemas de Alcantarillado Sanitario

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CAPITULO IV

SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO 4.1. Alcantarillado sanitario Es el sistema de recolección diseñado para evacuar exclusivamente aguas residuales domésticas e industriales de una población. 4.2 Componentes de un sistema de alcantarillado sanitario

1.- Colector secundario.- Colector domiciliario de diámetro menor a 150 mm (6”) que se conecta con un colector principal. 2.- Colector principal.- Capta el caudal proveniente de dos o más colectores secundarios domiciliarios. 3.- Interceptor.- Colector que recibe la contribución de varios colectores principales, localizados en forma paralela y a lo largo de las márgenes de quebradas y ríos o en la parte más baja de la cuenca. 4.- Emisario final.- Colector que tiene como origen el punto más bajo del sistema y conduce todo el caudal de aguas residuales a su punto de entrega, que puede ser una planta de tratamiento o un vertimiento a un cuerpo de agua como un río, lago o el mar. Se caracteriza porque a lo largo de su desarrollo no recibe contribución alguna.

4.3. Caudales de aporte1 Considerando los diferentes coeficiente que intervienen en la determinación de los caudales de aporte que concurren a las redes de alcantarillado sanitario, las ecuaciones que determinan los caudales de aporte son:

4.3.1. Caudal medio diario de aguas residuales El caudal medio diario de aguas residuales, el cual se define como la contribución durante un período de 24 horas, obtenida como el promedio durante un año. Cuando no se dispone de datos de aportes de aguas residuales, lo cual es usual en la mayoría de los casos, se debe cuantificar este aporte en base al consumo de agua potable obtenido en el diseño del sistema de agua potable.

CrdPQm ⋅⋅=86400

( 4.1 )

Donde: Qm = Caudal de aguas residuales domésticas ( L/s ) Cr = Coeficiente de retorno o aporte d = Consumo de agua potable (dotación) (L/Hab/dia) P = Población (Hab.)

4.3.1.1. Coeficiente de retorno ( Cr ) Este coeficiente toma en cuanta el hacho de que no toda el agua consumida dentro del domicilio es devuelta al alcantarillado, por razón de sus múltiples usos como riego, lavado de pisos, cocina y otros. Se puede establecer, entonces, que sólo un porcentaje del total del agua consumida es devuelta al alcantarillado. Este porcentaje es denominado coeficiente de retorno o aporte, el que estadísticamente fluctúa entre 60% a 80%.

1 Norma Técnica para el diseño de Sistemas de Alcantarillado NB 688


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4.3.1.2. Consumo de agua potable (Dotación d) El consumo de agua potable o dotación, se establecerá o adoptará de manera que será suficiente para abastecer los usos para los cuales fue contemplado y dependerá de:

- Oferta de agua ( capacidad de la fuente ) - Aspectos socio-culturales. - Aspectos económicos. - Opción técnica y nivel de servicio (piletas públicas, conexiones domiciliarias,

etc) - Condiciones de operación y mantenimiento. - Pérdidas en el sistema. - Otros usos de la fuente: riego, ganadería, etc.

Se tomarán en cuenta los valores de la tabla 4.1 en función al clima y al número de habitantes considerados como población de proyecto. 4.3.1.3. Población ( P ) Es la población que ocupa el área de aporte en cada tramo de la red de alcantarillado sanitario. Esta población se puede obtener mediante la siguiente expresión:

P = D A ( Hab.) ( 4.2 ) Donde: D = Densidad de población ( Hab. / Ha) A = Area de aporte ( Ha. ) 4.3.1.4. Densidad de población ( D ) Es el número de personas que habitan en una extensión de una hectárea. Un estudio de densidad de población debe reflejar su distribución de manera zonificada, la densidad actual y la máxima densidad esperada, con este último valor se debe hacer la determinación de la población.

Tabla 4.1 Dotación media diaria.

DOTACION MEDIA ( L/hab/dia)

POBLACIÓN ZONAS Hasta

500 hab.

De 500 a

2000

De 2000 a

5000

De 5000 a

20000

De 20000 a

100000

Mas de 100000

hab.

ALTIPLANICA 30 –50 30 – 70 50 – 80 80 – 100 100 – 150 150 – 250

DE LOS VALLES 50 – 70 50 – 90 70 – 100 100 – 140 150 – 200 200 – 300

DE LOS LLANOS 70 – 90 70 – 110 90 – 120 120 – 180 200 – 250 250 – 350

Fuente: Norma Técnica de diseño para sistemas de alcantarillado de aguas residuales


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4.1.3.5. Area de drenaje ( A ) La determinación del área de drenaje debe hacerse de acuerdo con el plano topográfico de la población de estudio y el trazado de la red de colectores. El área de drenaje que influye en cada colector se debe obtener trazando las diagonales o bisectrices sobre las manzanas de la población., como se muestra en la figura 4.1

4.3.2. Caudal máximo horario de aguas residuales

El caudal de diseño de la red de colectores debe corresponder al caudal máximo horario. Este caudal se determina a partir de factores de mayoración del caudal medio diario obtenido anteriormente, los cuales se seleccionan de acuerdo con las características propias de la población.

mQMQ ⋅=max ( 4.3 )

mQKKQ ⋅⋅= 21max ( 4.4 ) Donde:

Qmax = Caudal máximo horario ( L/s ) Qm = Caudal medio diario ( L/s ) M = Coeficiente de punta K1 , K2 = Coeficientes de mayoración

4.3.2.1 Coeficiente de punta Es la relación entre el gasto máximo horario y el gasto medio diario. Para la determinación se utilizan fórmulas que relacionen el coeficiente con la magnitud de población, por considerar que las mismas cubren los factores que están ligados a los aportes. Los coeficientes de punta más usuales son los siguientes:

Figura 4.1 Determinación de las áreas de aporte


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a. Coeficiente de Harmon Su alcance esta recomendado a poblaciones de 1000 a 100000 habitantes, sin embargo no se señala ninguna limitación.

5.04141

PM

++= ( 4.5 )

b. Coeficiente de Babbit Se restringe la aplicación de esta fórmula a un valor máximo de 1000 habitantes y un valor mínimo 1 habitante.

5.05

PM = ( 4.6 )

c. Coeficiente de Gifft Para Gifft la fórmula no tiene limites poblacionales.

167.05

PM = ( 4.7 )

En todos los casos: M = Coeficiente de punta

P = Población en miles de habitantes.

Para poblaciones con el orden de magnitud superior a 100000 habitantes. Se recomienda utilizar los valores que se refieren a los máximos consumos horarios de agua potable:

M = 2.00 a 2.50

La experiencia brasileña que es recomendable para América Latina, deduce el valor de M como la multiplicación de los factores K1 del máximo caudal diario y K2 de máximo caudal horario.

El coeficiente K1 varía entre 1.2 a 1.5 según las características de la población. Los valores mayores de K1 corresponden a poblaciones menores, donde los hábitos y costumbres de la población son uniformes.

El coeficiente K2 varía entre 1.5 a 2.2 según el número de habitantes como se indican a continuación.

Tabla 4.2 Valores del coeficiente K2

TAMAÑO DE LA POBLACIÓN COEFICIENTE K2

Hasta 2000 hab. De 2000 a 10000 hab. De 10000 a 100000 hab. De 100000 hab. adelante

2.2 2.0 1.8 1.5

Fuente: Norma Técnica de diseño para sistemas de alcantarillado de

aguas residuales NB 688


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4.3.3. Caudal mínimo de diseño El valor que se acepta como límite inferior del menor gasto probable para cualquier tramo de la red de alcantarillado sanitario, tiene un valor de 2 L/s que corresponde a la descarga de un inodoro. Considera además la aplicación de la probabilidad de uso.

4.4 Caudal de infiltración2 No se puede evitar la infiltración de aguas subterráneas principalmente freáticas a través de fisuras en los colectores, juntas mal ejecutadas y en la unión de colectores con las cámaras de inspección. y en las mismas cámaras cuando permiten la infiltración del agua.. El coeficiente de infiltración varía según:

- La altura del nivel freático sobre el fondo del colector. - Permeabilidad del suelo y cantidad de precipitación anual. - Dimensiones, estado y tipo de alcantarillas y cuidado en la construcción de cámaras de

inspección. En tabla 4.3, se presentan valores del caudal de infiltración por metro, en función del tipo de unión entre tuberías y la ubicación del nivel freático. Cuando no existe la previsión de implementación de un sistema pluvial a corto o mediano plazo, es necesario considerar un mayor aporte de aguas pluviales, desde patios interiores debido a las características especiales de la población, para este propósito se adopta un valor máximo de 2.0 L/s/Ha. 4.5 Caudal de conexiones erradas En los caudales de aguas residuales se deben considerar los caudales pluviales provenientes de malas conexiones o conexiones erradas, los cuales determinan fijar un coeficiente de seguridad del 5 – 10 % del caudal máximo previsto de aguas residuales.

Tabla 4.3 Valores de Infiltración

VALORES DE INFILTRACION EN TUBOS Qi (L/s/m)

TUBO DE

CEMENTO

TUBO DE

ARCILLA

TUBO DE ARCILLA

VITRIFICADA

TUBO DE

P.V.C Unión con: Cemento Goma Cemento Goma Cemento Goma Cemento Goma

N. Freático bajo 0.0005 0.0002 0.0005 0.0001 0.0002 0.0001 0.0001 0.00005

N. Freático alto 0.0008 0.0002 0.0007 0.0001 0.0003 0.0001 0.00015 0.0005

Fuente: Manual para el cálculo, diseño y proyecto de redes de alcantarillado “Ing. Waldo Peñaranda”

2 Norma Técnica para el diseño de Sistemas de Alcantarillado NB 688


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4.6 Caudal de diseño El caudal de diseño para alcantarillas es el caudal máximo, para el caso de alcantarillado con un adecuado control en las conexiones domiciliarias. Sin embargo la mayor parte de los sistemas presentan caudales adicionales como ser: Caudal de infiltración Qi, el caudal de conexiones erradas Qe, por lo cual el caudal de diseño se expresa de la siguiente forma:

Qd = Qmax + Qi + Qe ( 4.8 )

Donde: Qd = Caudal de diseño ( l/s)

Qmax = Caudal máximo ( l/s ) Qi = Caudal de infiltración ( l/s ) Qe = Caudal de conexiones erradas ( l/s )

4.7 Caudal industrial Este aporte de aguas residuales debe ser evaluado para cada caso en particular, ya que varía de acuerdo con el tipo y el tamaño de la industria. 4.8 Caudal comercial Se justificará el consumo estimado por habitante en los sectores comerciales, la densidad en dichas zonas debe basarse en datos confiables para cálculos de caudal aportado en forma concentrada. 4.9 Caudal institucional Como en el caso del aporte industrial, el aporte institucional varía de acuerdo con el tipo y el tamaño de la institución, ( instituciones públicas, hospitalarias, hoteles, colegios, cuarteles y otros similares) por lo que debe considerarse cada caso particular. 4.10 Criterios de diseño La eliminación continua de sedimentos de los colectores es costosa y en caso de falta de mantenimiento se pueden generar problemas. Por tanto, es aconsejable utilizar siempre pendientes que en todos los casos den lugar a velocidades de autolipieza en condiciones críticas de flujo, incluso cuando en incremento de costos de construcción de pendientes más pronunciadas suponga costos fijos mayores que el costo adicional de mantenimiento de los colectores si se hubiese construido con pendientes más pequeñas. Los sistemas de alcantarillado pueden ser diseñados bajo dos criterios importantes:

- Criterio de la velocidad. - Criterio de la fuerza tractiva.

4.10.1 Criterio de velocidad para él calculo

En el cálculo de los colectores de desagüe existen tres límites a considerar: La velocidad mínima para evitar la sedimentación, la velocidad máxima para reducir la erosión en las tuberías y la velocidad crítica para impedir la formación de mezclas de aire y líquidos. a) Velocidad mínima.

Como se indicó en la sección 3.6.4, del capítulo 3, las alcantarillas se proyectan con pendientes que aseguren una velocidad mínima de 0.6 m/s a tubo lleno.


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Se ha establecido que la velocidad cerca del fondo del conducto es la más importante a efectos de la capacidad transportadora del agua que fluye, se ha podido comprobar que una velocidad media de 0.3 m/s es suficiente para evitar un depósito importante de sólidos3.

b) Velocidad máxima.

La velocidad máxima se limita para reducir el daño por abrasión en las alcantarillas, fijado en 5 m/s como se indicó en la sección 3.6.4 del capítulo 3. Cuando una alcantarilla alcanza esta velocidad, es importante verificar la velocidad crítica.

c) Velocidad crítica.

La expresión que define la velocidad crítica es la siguiente:

RhgVc ⋅⋅= 6 ( 4.9 ) donde: Vc = velocidad crítica ( m/s ) g = Aceleración de la gravedad ( m/s2 ) Rh = Radio Hidráulico ( m )

Si la velocidad final alcanza los 5 m/s y se comprueba que es mayor a la velocidad crítica, podría provocar la ocurrencia de un resalto hidráulico en las aguas residuales. Como esa mezcla aire – líquido tiene un volumen superior al del líquido libre de aire, en la sección de escurrimiento, el tirante no deberá ser superior a 0.5 del diámetro (para interceptores y emisarios) y 0.75 del diámetro ( para colectores primarios y secundarios)4.

4.10.2 Criterio de la fuerza tractiva para el cálculo

La fuerza tractiva o tensión de arrastre ( τ ) es el esfuerzo tangencial unitario ejercido por el líquido sobre el colector y en consecuencia sobre el material depositado. La tendencia de los sólidos a sedimentarse cuando se encuentran formando parte de un medio sólidos – líquido, que presenta dos o más clases de materiales ( y que conserven en el sistema sus características propias ), es compensado por la acción de otros efectos que se hacen presentes sobre en cuerpo, destacándose, entre estos últimos, el empuje del líquido sobre el sólido, el arrastre hidrodinámico y la turbulencia, factores que fundamentalmente proporcionan al flujo su capacidad de arrastre. La pendiente mínima del colector, puede ser calculada con el criterio de la fuerza tractiva, considerando que el transporte de sólidos no es proporcional a la velocidad de flujo, pero sí a la fuerza tractiva, y ésta a su vez es proporcional a la pendiente del conducto y al radio hidráulico, según la siguiente expresión:

SRh ⋅⋅= γτ (4.10)

donde: τ = Fuerza tractiva ( Kg/m2 ) γ = Peso específico del agua ( Kg/m3 ) Rh = Radio hidráulico ( m ) S = Pendiente de la tubería ( m/m )

3 Tratamiento y depuración de Aguas Residuales “Metcalf – Eddy” 4 Norma Técnica de diseño para Sistemas de Alcantarillado de aguas residuales NB 688


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! Determinación de la Fuerza Tractiva Mínima La fuerza tractiva mínima del flujo debe superar la resistencia del sedimento al movimiento. Al respecto se han realizado experiencias de campo y laboratorio. La experiencia realizada por SHIELDS5 para determinar la resistencia del sedimento, tiene la siguiente expresión:

( ) %9590−−= df wa γγτ ( 4.11 ) Donde:

=τ Resistencia del Sedimento al Movimiento (Fuerza Tractiva) (Kg/m2) =f Constante = 0.04 – 0.8 (adimensional)

=aγ Peso específico del material de fondo (arena) (kg/m3)

=wγ Peso específico del agua (kg/m3)

=− %9590d Diámetro en metros, del 90 al 95% de las partículas que deben ser transportadas (valor obtenido de la frecuencia de distribución de un análisis granulométrico del material de fondo (arena) que ingresa al sistema de alcantarillado. En el colector quedarían retenidas partículas de un diámetro mayor al porcentaje indicado).

f es la constante (adimensional) de la ecuación y fue determinada en laboratorio con modelos hidráulicos, su valor es de 0.04 para arena limpia hasta 0.8 para sedimentos de la arena pegajosa del fondo de los conductos. La Norma DIN 4049, reconoce tres principales tipos de transporte de sedimentos: (1) Material Flotante (troncos, ramas, plásticos, espuma), (2) Material suspendido y disuelto (sales, minerales, arenas, arcillas, limo), (3) Acarreo de fondo (arena gruesa, gravas, bolones). El material suspendido y de acarreo es de naturaleza mineral. El transporte de materia en suspensión constituye el 95% del transporte total. Después de la sedimentación acaudales mínimos la arena es suspendida cuando cambia la condición de flujo, por este motivo, los colectores se diseñan considerando arena en suspensión. La constante f para colectores de alcantarillado con arena en suspensión es 0.05 - 0.06. Esta arena puede ser

considerada limpia, aunque las partículas sean cubiertas con materia orgánica que les da una apariencia negra. La pendiente mínima debe ser calculada despejando de la fórmula (4.10), introduciendo el valor de la fuerza tractiva mínima determinada previamente en función del diámetro de las partículas que se quiere transportar. La fuerza tractiva mínima debe ser suficiente para transportar entre el 90 al 95% del material granular que se estima entra al sistema de alcantarillado sanitario o pluvial.

5 Hidráulica de Sedimentos “Julián Aguirre”


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4.11 Planilla de cálculo Para explicar la metodología del llenado de las planillas de cálculo para alcantarillado sanitario, se desarrollará el siguiente ejemplo, basado en un sector de la urbanización El Castillo. Sobre el plano de la urbanización, se hace el trazado de la red de colectores, se seleccionan los colectores iniciales y se enumeran los pozos teniendo en cuenta la topografía del terreno, como indica la figura 4.2. El diseño considerará un periodo de retorno de 20 años, con los siguiente datos:

- Población inicial = 520 Hab. - Población futura = 660 Hab. - Area total de proyecto = 3.54 Ha. - Densidad poblacional = 186.67 hab./Ha - Dotación = 200 Lt / hab./d. - Coeficiente de retorno = 80 % - Coeficiente de infiltración = 0.5 Lt/s/Km

La capacidad de las alcantarillas se determinará utilizando la ecuación de Manning con un valor de n = 0.013. En la planilla de cálculo, que está representada en la tabla 4.4, se han enumerado las columnas que serán descritas detalladamente a continuación: Columna 1, 2: Numeración del colector.

En estas columnas se anotan los números de los pozos inicial y final, de cada tramo respectivamente.

Columna 3: Longitud de cada colector en metros. Columna 4: Longitud tributaria.

Es la suma de las longitudes acumuladas, en metros, de todos los colectores que preceden a este tramo por ejemplo para el colector 4 – 3:

LTr 4 - 3 = LA 5 – 4 + LA 4.1 – 4 = 217 + 53 = 270 m

Columna 5: Longitud Acumulada. [ 3 ] + [ 4 ]

Columna 6: Area propia (en Hectáreas).

Corresponde al área aferente a cada colector de acuerdo con el plano.

Columna 7: Area tributaria (en Hectáreas). Es la suma de las áreas acumuladas que corresponden a los colector que preceden al tramo que se anota, por ejemplo para el colector 3 – 2: ATr 3 - 2 = AA 4 – 3 + AA 3.1 – 3 = 0.88 + 0.37 = 1.26 Ha

Columna 8: Area Acumulada. [ 6 ] + [ 7 ]

Columna 9: Población que aporta a cada colector.

Resulta de la multiplicación de la densidad poblacional por el área propia: Densidad poblacional x [ 6 ]

Columna 10: Población Acumulada. Densidad poblacional x [ 8 ]


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Columna 11: Coeficiente Pico o coeficiente de punta. Elegido de acuerdo a las características de la población, para el ejemplo se utilizara la relación propuesta por Gifft:

[ ][ ] 167.0

100010

511

=

Columna 12: Caudal Medio (Lts / s).

El cálculo del caudal medio se obtiene multiplicando la columna 10 por la dotación y el coeficiente de retorno divido entre 86400.

[ ] CrDotQm ⋅⋅=

8640010

Columna 13: Caudal Máximo.

[ 11 ] x [ 12 ]

Columna 14: Caudal de infiltración. Es el resultado de multiplicar la columna 5 por el coeficiente de infiltración. por ejemplo para el colector 5 – 4:

217 x 0.5 / 1000 = 0.109 Lt / s. Columna 15: Caudal debido a las malas conexiones.

Este caudal debe ser considerado como un porcentaje del caudal máximo, para el ejemplo se adopta un 10 %.

0.1 x [ 13 ] Columna 16: Caudal acumulado

Corresponde a la suma: [ 13 ] + [ 14 ] + [ 15 ]

Columna 17: Caudal de diseño. La Norma Boliviana NB 688 indica que el caudal mínimo de diseño será de 2.00 Lt/s. Por tanto se tomará como caudal de diseño al caudal acumulado, si éste es mayor o igual a 2.00 Lt/s.

Columna 18: Pendiente del colector (en porcentaje). La pendiente será calculada de la diferencia de cotas soleras inicial y final, dividida entre la longitud del colector:

[ ] [ ][ ] 1003

3837 ⋅−

Columna 19: Diámetro de la tubería en milímetros.

Debe adoptarse valores de diámetros comerciales, tomando en cuenta las recomendaciones de la sección 3.6.3 del capítulo 3.

Columna 20: Radio hidráulico, a tubo lleno.(en metros) Para secciones circulares el radio hidráulico es la cuarta parte del diámetro:

[ ] [ ]100041920⋅

=


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Columna 21: Caudal a tubo lleno en L/s.

[ ] [ ] 2/13/8

10018

100019312.0

⋅=

nQ

Columna 22: Velocidad a tubo lleno en m/s.

[ ] [ ] 2/13/2

10018201

⋅⋅=

nV

Se debe verificar que el valor de esta columna no sea menor a 0.6 m/s.

Columna 23: Relación entre el caudal de diseño y caudal a tubo lleno. [ 17 ] / [ 21 ] Columna 24: Relación entre velocidad real y la velocidad a tubo lleno.

Obtenida de la tabla 3.2 o la figura 3.7.

Columna 25: Relación entre la lamina de agua y diámetro de la tubería. Encontrada en la tabla 3.2. o la figura 3.7

Columna 26: Relación del radio hidráulico real y el radio hidráulico a tubo lleno. Encontrada en la tabla 3.2. o la figura 3.7

Columna 27: Velocidad real en m/s. [ 22 ] x [ 24 ]

Columna 28: Tirante de escurrimiento en milímetros.

[ 19 ] x [ 25 ]

Los valores de esta columna deben cumplir con las condiciones mínimas y máximas del tirante de escurrimiento, ver la sección 3.6.3, del caítulo 3.

Columna 29: Radio Hidráulico real en metros.

[ 20 ] x [ 26 ] Columna 30: Velocidad crítica ( m/s )

Es posible identificar el tipo de flujo en la tubería comparando este valor con la velocidad real. Este análisis es importante para realizar el control del tirante de escurrimiento.

- Si la columna 27 < columna 30, el escurrimiento es subcrítico. - Si la columna 27 > columna 30, el escurrimiento es supercrítico.

En caso de que el flujo sea subcrítico se deben cumplir las condiciones de tirante mínimo establecidas en el Capítulo 3 sección 3.6.3. Si se presenta un flujo supercrítico, cumplir con la condición del tirante máximo indicadas en la sección 4.10.1, inciso c.

Columna 31: Fuerza tractiva (Kg/m2)

Es el resultado de la multiplicación del peso específico del agua (Kg/m3) por el radio hidráulico real y la pendiente.

[ ] [ ] [ ]100182931 ⋅⋅= γ

Se debe asegura que la fuerza tractiva sea mayor a 0.15 Kg/m2 para asegura el arrastre de los sólidos.


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Columna 32: Cota del terreno en el pozo inicial. Se obtiene del plano topográfico. Columna 33: Cota del terreno en el pozo final. Se obtiene del plano topográfico. Columna 34: Profundidad de excavación en el pozo inicial

Se debe adoptar valores de excavación según las recomendaciones de la Norma Boliviana NB 688 descritas en el Capítulo 3, sección 3.6.2.

Columna 35: Profundidad de excavación en el pozo final

Se debe adoptar valores de excavación según las recomendaciones de la Norma Boliviana NB 688 descritas en el Capítulo 3, sección 3.6.2.

Columna 36: Promedio de las profundidades de excavación.

[ ] [ ]

23534 +

Columna 37: Cota Solera en el pozo inicial.

Para los colectores de arranque se resta la cota del terreno inicial ( Columna 32 ) menos la profundidad de excavación adoptada ( Columna 34 ). Para los demás colectores, además de restar la profundidad de excavación se debe considerar pérdida de carga producidas por el empate con las tuberías afluentes al pozo. (Ver Capítulo 3, sección 3.6.10 )

Columna 38: Cota Solera en el pozo final.

Es el resultado de la resta la cota del terreno final ( Columna 33 ) menos la profundidad de excavación adoptada ( Columna 35 ).

Columna 39: Ancho de zanja. Se adopta este valor según la profundidad y el diámetro de la tubería. Columna 40: Volumen de excavación. ( m3 ) [ 39 ] x [ 36 ] x [ 3 ] Columna 41: Volumen de la cama de arena. Se considerará una capa de arena de 0.1 m:

0.1 x [ 3 ] x [ 39 ]

Columna 42: Volumen de relleno.

[ 40 ] – [ 41 ] – [ ] [ ]

⋅⋅

2

100019

43 π


63


64


65

4.12 Introducción al programa SewerCAD Ejemplo de una Red Esquemática Es fácil preparar un modelo esquemático y dejar que SewerCAD se ocupe de la unión de los nudos de conexión, así como de la asignación automática de nombres y numeración a las tuberías y nudos. Se debe tomar en cuenta que el nombre (label) que asigna el programa puede ser cambiado en cualquier momento. Debido a que el ejemplo es un trazado esquemático (figura 4.3), es necesario ingresar las longitudes de las tuberías.

Figura 4.3 Modelo esquemático

Una vez iniciado SewerCAD en el modo Stand – Alone, elija New del menú desplegable File. Ingrese un nombre para el proyecto como “Practica.swr” y presione Save para salir. En el ejemplo se usarán unidades métricas. Para establecer estas unidades seleccione del menú desplegable Tools / Options y elija la pestaña Global. Cambie el sistema de unidades a System International, y cierre la ventana presionando OK. a) Trazado de la red. Para comenzar a dibujar la red de alcantarillado mostrado en la figura 4.3 seleccione la herramienta Pipe Layout , mueva el cursor a la posición deseada y haga clic una vez para colocar la primera cámara (Manhole) MH-1. Presionando el botón derecho, seleccione Wet Well (pozo húmedo) del menú emergente. Mueva el cursor al lugar aproximado del pozo húmedo (WW-1) y haga clic una vez para ubicarlo. Luego ubique la bomba ( Pump ), la unión a presión ( Presure Joint ) y la salida ( Outlet ) presionando el botón derecho, seleccionando el elemento apropiado del menú y haciendo clic una vez para ubicar cada elemento. Los pozos húmedos representan el punto de transición entre los sistemas de gravedad y los sistemas a presión. De la misma forma, las cámaras ( Manholes ) y las juntas pueden representar la transición de un sistema de gravedad y uno de presión. SewerCAD crea automáticamente tanto tuberías de gravedad ( con líneas paralelas ) como de presión ( con líneas simples ) dependiendo de los nudos de las tuberías aguas arriba y abajo. Usando la herramienta Pipe Layout ubique la cámara MH-2. Presione el botón derecho y seleccione Junction Chamber del menú. Para instalar una cámara de junta en medio de la tubería P-1 haga clic una vez a la mitad de la tubería. Un cuadro de diálogo aparecerá preguntado si quiere dividir la tubería y colocar una cámara de junta. Acepte esta opción haciendo clic en Yes . Presione el botón derecho y seleccione Done para concluir. Haciendo clic en cualquier elemento y arrastrándolo, puede modificar su posición.

MH-1

JC-1

MH-2

P-1

P-2

P-3

WW-1

FM-1 FM-2

PMP-1

FM-3J-1 O-1


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b) Ingresando datos mediante cuadros de Dialogo Para ingresar los datos a través de cuadros de diálogo, solamente necesita hacer doble clic sobre el elemento. Abra el cuadro de diálogo para la cámara MH-1 (ver figura 4.4), seleccione la pestaña General. Ingrese los siguientes datos: Ground Elevation (Elevación del terreno), Rim Elevation (elevación del anillo de compresión), Sump Elevation (elevación del sumidero). Si se habilita la opción Set Rim to Ground Elevation, SewerCAD automáticamente establecerá que la cota del anillo de compresión sea igual a la de la elevación del terreno. Las pérdidas de carga son ingresadas seleccionando la pestaña Headlosses. Seleccione Standard de la lista de métodos de pérdidas de carga disponibles en el campo Headloss Meted. Luego ingres los coeficientes de carga para cada estructura. La tabla 4.5 indica los datos para las cámaras ( Manholes ). Introduzca los datos para las juntas de tuberías a gravedad (tabla 4.6), la salida ( tabla 4.7).

Tabla 4.5 Datos para las Cámaras (Manhole)

Manholes Ground

Elevation ( m )

Rim Elevation

( m )

Sump Elevation

( m )

Diameter ( m )

Headloss Method

Headloss coefficient

MH-1 MH-2

11 11.1

11 11.1

9 9

1 1

Standard Standard

0.25 0.25

Tabla 4.6 Datos para Juntas con tuberías a gravedad

Junction Chamber

Ground Elevation

( m )

Top Elevation

( m )

Bottom Elevation

( m )

Diameter ( m )

Headloss Method

Headloss coefficient

JC-1 12 11 9.2 1 Standard 0.5

Figura 4.4 Cuadro de diálogo para Manhole


67

Para la estructura de salida ( Outlet ) además de los datos de elevación se debe seleccionar de Tailwater Conditions (condiciones del Tirante) la opción Free UotFall, como indica la figura 4.5

Tabla 4.7 Datos para la Salida ( Outlet )

Outlet Ground

Elevation ( m )

Rim Elevation

( m )

Sump Elevation

( m )

Tailwater Condition

O-1 9 9 6 Free Outfall Abra el editor para el pozo húmedo WW-1. En la pestaña General, ingrese los datos que se presenta en al tabla 4.8 (elevación para la estación y el terreno ). Selecione la pestaña Section para ingresar la características geométricas del pozo húmedo, cierre la ventana haciendo clic en OK.

Tabla 4.8 Datos para el pozo húmedo ( Wet Well ) Wet Well Station

( m ) Ground

Elevation ( m )

Section Max Elevation

( m )

Initial Elevation

( m )

Min Elevation

( m )

Base Elevation

( m )

Diameter ( m )

WW-1 0+00 12 Constant Area 11.5 8 6 6 3

Figura 4.5 Cuadro de diálogo para Outlet


68

En el cuadro de diálogo para la bomba ( PMP-1), seleccione Standard (3 point) de la lista de opciones Pump Type. Ingrese la elevación de la bomba y la curva de descarga como indica la tabla 4.9 Además note que la bomba tiene una tubería aguas arriba y una aguas abaja para definir la dirección. Si la tubería estuviera en dirección equivocada, solamente debe hacer clic en botón Reverse para cambiar el sentido. En este ejemplo, la tubería aguas arriba debe ser FM-1 y la tubería aguas abaja deber FM-2. Cierre el cuadro de diálogo presionando OK.

Tabla 4.9 Datos para la bomba ( Pump )

Head ( m)

Discharge (m3/min)

Shutoff 53.33 0 Pump Elevation ( m )

Pump Type Design 40 30

PMP-1 7.8 Standard 3 point Max. Operating 0 60 Para la junta de presión J-1. Ingrese el valor para la elevación como indica la tabla 4.10

Tabla 4.10 Datos para la junta de presión ( Presure Junction )

Presure Junction

Elevation ( m )

J-1 7.6

c) Ingresando datos mediante Flex Tables Para emplear este esta opción pulse el botón Tabular Reports en la barra de herramientas, y de la ventana Table Manager (ver figura 4.6) seleccionar Gravity Pipe Report (Reporte de Tuberías a gravedad), pulse el botón OK. La figura 4.7 muestra la tabla de ingreso de datos para las tuberías de gravedad.

Figura 4.6


69

Para cada tubería de gravedad ingrese las elevaciones de la solera aguas arriba (Upstream Invert Elevation) y elevaciones de la solera aguas abajo (Downstream Invert Elevation), tamaño de la sección, tipo y material de la tubería, como indica la tabla 4.11. Si las tuberías no están en orden alfanumérico en la tabla, haga clic derecho en la columna Lebel, seleccione Sort/Ascending del menú que aparece.

Tabla 4.11 Datos para tuberías de gravedad

Gravity Pipe

Length ( m )

Bend Angle

(radians)

Section Type Material Section

Shape

Upstream Invert

Elevation ( m )

Downstream Invert

Elevation ( m )

P-1 P-2 P-3

100 70

100

0 0

0.8

Circular Circular Circular

Concreto Concreto Concreto

200 200 200

10 9.5 10

9.5 8

9.5

En la ventana de Flex Table es fácil agregar otra columna. Para aumentar, por ejemplo, el coeficiente de rugosidad predefinido, que ha sido seleccionado en base al material escogido, primero pulse el botón Options ubicado en la parte superior de la tabla y seleccione Table Manager del menú desplegable. Resalte Gravity Pipe Report, haga clic en el botón Table Management, y seleccione Edit. Encuentre la columna de Mannings en la lista Available Columns y haga dobre clic en ella. El coeficiente n de Manning se presentará al final de la lista de las columnas seleccionadas. Pulse Ok para cerrar la ventana Table Setup. Pulse OK en el diálogo de Table Manager para regresar a Gravity Pipe Fex Table. Los valores de n de Manning se despliegan en la última columna del informe.

Figura 4.7 Reporte de Tuberías de gravedad


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Para las tuberías a presión se elige Presure pipe Report del cuadro Table Manager, y desplegará la ventana que indica la figura 4.8, donde se introducirá los datos descritos en la tabla 4.12

Tabla 4.12 Datos para tuberías a presión

Pressure Pipe Material Diameter (mm)

Upstream Invert ( m )

Downstream Invert ( m )

Length ( m )

FM-1 FM-2 FM-3

Ductil Iron Ductil Iron Ductil Iron

200 200 200

6 7.8 7.6

7.8 7.6 7.8

1 200 100

d) Cargando En SewerCAD la carga está caracterizado como Carga en tiempo seco o como carga en tiempo húmedo. Las cargas en tiempo seco ocurre independientemente del clima, como ser el agua perdida en los empotramientos. Las cargas en tiempo húmedo como ser infiltración de tuberías esta relacionado directamente con la precipitación en el área. SewerCAD define las cargas mediante:

Unit Dry Weather Load, que representa la dotación o la cantidad de carga que cada habitante contribuye al alcantarillado sanitario Loading Unit Count que seria el número de unidades o los habitantes.

La carga total sería la Carga unitaria (Unit Dry Weather Load ) multiplicada por el número de unidades (Loading Unit Count ) Las cargas pueden ser aplicadas a las cámaras, pozos húmedos y juntas. Para acceder a los datos de carga de un elemento, abra el editor del nudo de interés (Por ejemplo para MH-1 ) y seleccione la pestaña Loading. ( figura 4.9 ). Haga clic en la columna Unit Dry Weather Load, haciendo clic en la flecha hacia abajo que aparece, seleccione Apartament ( Departamento ), e ingrese los datos de la tabla 4.13. Para ingresar los datos del número de habitantes haga clic en la columna Loading Unit Count.

Figura 4.8 Reporte de Tuberías a presión


71

Tabla 4.13 Datos para las cargas

Node Unit Dry Weather Load Loading Unit Count Loading Unit

MH-1 Apartament

Home ( Avarage ) Home ( Better )

2000 3000 2000

Resident Resident Resident

MH-2 Resort Hotel ( Residential )

2000 1000

Guest Guest

WW-1 Theater Shopping Center per Employee

200 60

Customer Employee

JC-1 School ( Medium ) 500 Student

Figura 4.9 Cuadro de diálogo para las cargas


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e) Factores de flujo Extremo Una vez que todas las cargas han sido llenadas se debe especificar cómo se relacionarán con la carga pico. Esto se realiza a través de Extreme Flow Setup Manager, el cual es accedido mediante el menú Análisis y el comando Extreme Flows. En la ventana Extreme Flow Setup Manager, haga doble clic en Base Flow Setup. En el cuadro que aparece ( ver figura 4.10 ) se especifica que método de Flujo Extremo es aplicado y cualquier constante asociada y multiplicadores de ajuste. Para aplicar un método de flujo extremo a una unidad de carga, haga clic en la columna Extreme Flow Method y seleccione el método que se empleará. Para el ejemplo, aplique la ecuación de Babbit a todas la unidades de carga usadas. Cierre la ventanas pulsando OK. f) Datos de infiltración para considerar la infiltración en al tubería de gravedad P-1, abra el editor de la tubería y pulse el botón en la etiqueta Infiltration la sección Pipe Length aparecerá, en esta sección, seleccione Infiltration Loading Unit entonces escriba una razón de infiltración por unidad de longitud, como el indicado en la tabla 4.14.

Tabla 4.14 Datos para la infiltración

Gravity Pipe Infiltration type

Infiltration Unit

Infiltration Rate per

Loading ( l/d ) P-1 P-2 P-3

Pipe length Pipe length Pipe length

m m m

0.25 0.05 003

Figura 4.10 Cuadro de diálogo para las cargas


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g) Analizando el Sistema Presione el botón GO para llamar el cuadro de diálogo Calculation. (figura 4.11) Asegúrese que el tipo de calculo esté marcado en Analysis. También seleccione el botón Backwater Analysis análisis del remanso. Pulse el botón GO para comenzar el análisis, una vez completado el cálculo, un informe de resultado se despliega (ver figura 4.12). Se debe tomar en cuenta que la luz en la ventana indica se hubo alguna advertencia o problemas. La luz verde indica ninguna advertencia o falla, la luz amarilla indica advertencia, mientras que la luz roja indica problemas. Una vez revisado el resumen de resultados, se puede acceder a los reportes de los resultados desde el menú Report. La figura 4.13 muestra la vista preliminar de un reporte de resultados.

Figura 4.11 Ventana de Cálculo


74

Figura 4.12 Resumen de resultados

Figura 4.13 Reporte de resultados


75

4.13 Problemas Resueltos. Ejemplo 4.1 Calcular el caudal máximo horario Qmax para el colector que sirve a un área de 0.23 Ha. Por las características de la región se establece una dotación de 100 l/hab/día. La región cuenta con una densidad poblacional D = 150 hab/Ha. Solución:

El cálculo de la población se emplea la ecuación 4.2:

P = D A = 150 ⋅ 0.23 ⇒ P = 35 hab.

El caudal medio Qm es calculado mediante la ecuación 4.1, se asume un coeficiente de retorno C = 0.6:

slQm /0243.086400

100356.0 =⋅⋅=

Se empleará el coeficiente de punta M de Gifft, debido a que no tiene limitaciones poblacionales (ecuación 4.7):

750.8

100035

5167.0 =

=M

Entonces el caudal máximo Qmax se determinará con la ecuación 4.3:

slQmax 213.00243.0750.8 =⋅= Ejemplo 4.2: Empleando los mismos datos del ejercicio 1, pero asumiendo un coeficiente de retorno del 70 %. Calcular el caudal máximo empleando el coeficiente de variación diaria y el coeficiente de variación horaria, K1 y K2 respectivamente. Solución:

Mediante la ecuación 4.1 se determina el caudal medio Qm :

slQm /0284.086400

100357.0 =⋅⋅=

Coeficiente de variación diaria K1 = 1.4

Coeficiente de variación horaria K2 = 2.2

Entonces el caudal máximo será:

slQmax 0874.00243.02.24.1 =⋅⋅=

Se debe tomar en cuenta que la estimación del coeficiente K1 deberá ser respaldado con un estudio de las características de la población.


76

Ejemplo 4.3: Uno de los tramos de la red de alcantarillado tiene una longitud de 80 m. Calcular el caudal de diseño para este colector, tomando en cuenta los siguientes datos:

- Población de influencia para el colector = 50 Hab. - Coeficiente de retorno C = 80 % - Dotación = 150 l/hab/día. - Se empleará tubos de concreto. - El nivel freático en el tramo es alto. - Considerar un 10 % del caudal máximo, por conexiones erradas.

Solución:

Mediante la ecuación 4.1 se determina el caudal medio Qm :

slQm /0694.086400

150508.0 =⋅⋅=

Se empleará la ecuación de Babbit ( ecuación 4.6 ) para el cálculo del coeficiente de punta:

40.22

100050

55.0 =

=M

Entonces el caudal máximo: slQ 55.10694.040.22max =⋅= Por seguridad se calcula el caudal por malas conexiones: slQe 155.055.11.0 =⋅= De la tabla 4.3, de acuerdo a los datos, se elige el coeficiente de infiltración Ci = 0.0008 l/s/m El caudal debido a la infiltración será:

slQi 064.0800008.0 =⋅=

El caudal de diseño se calculará con la ecuación 4.8: slQd 77.1064.0155.055.1 =++= Debido a que el caudal calculado es menor al caudal mínimo de diseño, se adopta un valor de 2 l/s. ( ver la sección 4.3.3 ).


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Ejemplo 4.4: Verificar si en un colector, de alcantarillado sanitario, el escurrimiento es suficiente para transportar los sedimentos depositados. El colector tiene un diámetro de 150 mm, situado sobre una pendiente de 0.008 m/m, con un caudal de diseño de 2 l/s. Solución:

Con la ecuación de Manning se calcula el caudal a tubo lleno (ecuación 3.20):

( ) slsmQ /63.1301363.0008.01000150

013.0312.0 32/1

3/8

==

⋅=

El radio hidráulico correspondiente a sección llena será:

mDRh 0375.0415.0

4===

Se calcula la relación 146.063.13

2 ==Qq

De la figura 3.7 se obtienen la siguiente relación:

mmrhRhrh 023.00375.0604.0604.0 =⋅=⇒=

Para realizar la verificación se calculará la fuerza tractiva, mediante la ecuación 4.10, considerar que el peso específico del agua γ = 1000 Kg/m3.:

2/181.0008.0023.01000 mKg=⋅⋅=τ Debido a que la fuerza tractiva es mayor a 0.15 Kg/m2 (valor mínimo para el arrastre de sólidos), se acepta el diseño del colector.


78

Ejemplo 4.5: Diseñar el sistema de alcantarillado sanitario, para un sector de una urbanización muestra en la figura adjunta. Considerar una población de diseño de 6593 habitantes, sobre un área total de 13.5 hectáreas. El consumo de agua potable es de 215 l/hab/día, considerar un coeficiente de retorno del 80%. El coeficiente de infiltración adoptado será de 0.5 l/s/Km, considerar además un caudal por conexiones erradas correspondiente al 20 % del caudal máximo. Para el cálculo del coeficiente de punta se empleará la fórmula de Harmon.


79

Solución: Una vez determinada la ubicación de los colectores, numeradas la cámaras de inspección y determinadas las áreas de influencia ,se llena la planilla de cálculo (ver tabla 4.15), siguiendo el mismo procedimiento del ejemplo descrito en la sección 4.11.


80


81

4.14 Problemas Propuestos. 4.1.- Calcular el caudal de diseño para un colector que tiene una longitud de 90 m y sirve a un área de 0.18 Ha. Considerar una población de diseño de 700 habitantes, sobre un área total de 4.5 hectáreas. El consumo de agua potable es de 210 l/hab/día, considerar un coeficiente de retorno del 70%. El coeficiente de infiltración adoptado será de 1 l/s/Km, el caudal por conexiones erradas correspondiente al 10 % del caudal máximo. Para el cálculo del coeficiente de punta se empleará la fórmula de Babbit. 4.2.- Para un colector que tiene un diámetro de 200 mm, dispuesto en una pendiente de 0.002 m/m, con un caudal de diseño de 2 l/s. Calcular la velocidad real de escurrimiento, en caso de que esta velocidad sea menor a la mínima permisible, estudiar las posibilidades de solución. 4.3.- En el diseño de una alcantarilla que tendrá un caudal de diseño de 2.5 l/s, se desea averiguar si el tirante de escurrimiento cumple con las condiciones mínimas. Se empleará una tubería de concreto de 250 mm de diámetro en una pendiente de 0.0051 m/m. 4.4.- Para el plano mostrado en la figura 4.14, diseñar el sistema de alcantarillado sanitario, con los siguientes datos:

- Población de diseño = 521 hab. - Area total del proyecto = 3.64 Ha. - Dotación = 90 l /hab. / día - Coeficiente de retorno = 80 % - Emplear la ecuación de Harmon para el coeficiente de punta. - Coeficiente de infiltración = 2 l /s / Km. - Caudal por malas conexiones = 10% del caudal máximo.


82

Figura 4.14. Plano


83

4.5.- Diseñar el sistema de alcantarillado sanitario para el plano mostrado en la figura 4.15, en el cual ya se han dispuesto los colectores y la numeración de los nudos. El número de habitantes que influye sobre cada colector también ha sido calculado, considerar además los siguientes datos:

- Dotación = 200 l /hab. / día - Coeficiente de retorno = 80 % - Emplear la ecuación de Gifft para el coeficiente de punta. - Coeficiente de infiltración = 0.5 l /s / Km. - Caudal por malas conexiones = 10% del caudal máximo. - Coeficiente de rugosidad n = 0.011


84

Figura 4.15. Plano


51

Figura 4.2 Plano


52

Tabla 4.4 Planilla de cálculo

REGIMEN HIDRAULICO v crit. Anchoq / Q v / V d/D rh/Rh v [m/s] r h [m] [m/s] Superior Inferior Sup. Inf. Medio Superior Inferior zanja (m) Excav. Arena Relleno

23 24 25 26 27 29 30 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 420.10 0.641 0.215 0.513 0.701 32.2 ok 0.019 2.606 0.309 ok 2617.60 2616.70 1.15 1.15 1.15 2616.45 2615.55 0.60 38.64 3.36 34.290.06 0.551 0.166 0.409 1.033 25.0 bajo 0.015 2.325 0.726 ok 2616.70 2615.80 1.15 1.15 1.15 2615.55 2614.65 0.60 13.11 1.14 11.630.08 0.599 0.191 0.464 0.880 28.7 bajo 0.017 2.477 0.506 ok 2615.80 2614.20 1.15 1.15 1.15 2614.65 2613.05 0.60 37.95 3.30 33.680.14 0.705 0.253 0.592 0.555 37.9 ok 0.022 2.800 0.185 ok 2614.60 2614.20 1.15 1.15 1.15 2613.45 2613.05 0.60 33.12 2.88 29.390.06 0.551 0.166 0.409 1.005 25.0 bajo 0.015 2.325 0.687 ok 2614.20 2612.45 1.15 1.15 1.15 2613.05 2611.30 0.60 26.91 2.34 23.880.08 0.599 0.191 0.464 0.878 28.7 bajo 0.017 2.477 0.503 ok 2613.05 2612.50 1.15 1.15 1.15 2611.90 2611.35 0.60 13.11 1.14 11.630.12 0.675 0.234 0.555 0.613 35.2 ok 0.021 2.709 0.231 ok 2612.70 2612.50 1.15 1.15 1.15 2611.55 2611.35 0.60 12.42 1.08 11.020.14 0.705 0.253 0.592 0.589 37.9 ok 0.022 2.800 0.208 ok 2612.50 2612.45 1.15 1.25 1.20 2611.35 2611.20 0.60 11.52 0.96 10.280.09 0.620 0.203 0.488 0.971 30.4 ok 0.018 2.542 0.604 ok 2612.45 2609.81 1.25 1.15 1.20 2611.20 2608.66 0.60 55.44 4.62 49.460.11 0.658 0.224 0.533 0.690 33.6 ok 0.020 2.656 0.296 ok 2610.55 2610.12 1.15 1.15 1.15 2609.40 2608.97 0.60 20.01 1.74 17.760.16 0.733 0.271 0.627 0.525 40.6 ok 0.024 2.881 0.162 ok 2610.22 2610.12 1.15 1.25 1.20 2609.07 2608.87 0.60 20.88 1.74 18.630.16 0.733 0.271 0.627 0.512 40.6 ok 0.024 2.881 0.154 ok 2610.12 2609.81 1.25 1.15 1.20 2608.87 2608.66 0.60 23.04 1.92 20.550.13 0.620 0.203 0.488 0.880 30.4 ok 0.018 2.542 0.496 ok 2609.81 2607.75 1.15 1.15 1.15 2608.66 2606.60 0.60 52.44 4.56 46.540.08 0.599 0.191 0.464 0.853 28.7 bajo 0.017 2.477 0.474 ok 2608.10 2607.50 1.15 1.15 1.15 2606.95 2606.35 0.60 15.18 1.32 13.470.14 0.705 0.253 0.592 0.574 37.9 ok 0.022 2.800 0.198 ok 2607.75 2607.50 1.15 1.15 1.15 2606.60 2606.35 0.60 19.32 1.68 17.150.16 0.733 0.271 0.627 0.507 40.6 ok 0.024 2.881 0.152 ok 2607.50 2607.75 1.15 1.60 1.38 2606.35 2606.15 0.60 25.58 1.86 23.170.15 0.720 0.262 0.611 1.092 39.4 ok 0.023 2.844 0.710 ok 2607.75 2606.50 1.60 1.00 1.30 2606.15 2605.50 0.60 16.38 1.26 14.75

Profundidad de excav. (m) Volumenes (m3.) Cota terreno (m) Cota solera

31

F tract.

[kg/m2]d [mm]

28

Coef. Pend. Diam. Sup. Inf. Propio Tribut. Acum. Propia Tribut. Acum. Propio Acum. Punta Medio Maximo Inf M. Emp. Acum. Diseño % [mm] Rh (m) Q [l/s]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 218 7 56 56 0.23 0.23 43 43 8.441 0.081 0.680 0.028 0.068 0.776 2.00 1.607 150 0.038 19.307 1.093 ok

7 6 19 56 75 0.23 0.23 43 8.441 0.081 0.680 0.038 0.068 0.785 2.00 4.737 150 0.038 33.146 1.876 ok

6 5 55 75 130 0.23 0.23 0.46 43 86 7.529 0.160 1.202 0.065 0.120 1.387 2.00 2.909 150 0.038 25.975 1.470 ok

5.1 5 48 48 0.20 0.20 37 37 8.660 0.069 0.598 0.024 0.060 0.682 2.00 0.833 150 0.038 13.902 0.787 ok

5 4 39 178 217 0.66 0.66 123 7.091 0.229 1.621 0.109 0.162 1.892 2.00 4.487 150 0.038 32.260 1.826 ok

4.2 4.1 19 19 0.08 0.08 15 15 10.111 0.027 0.276 0.010 0.028 0.313 2.00 2.895 150 0.038 25.911 1.466 ok

4.1.1 4.1 18 18 0.07 0.07 14 14 10.201 0.026 0.264 0.009 0.026 0.300 2.00 1.111 150 0.038 16.053 0.908 ok

4.1 4 16 37 53 0.07 0.15 0.22 12 41 8.518 0.076 0.649 0.027 0.065 0.741 2.00 0.938 150 0.038 14.746 0.834 ok

4 3 77 270 347 0.88 0.88 0 165 6.758 0.305 2.060 0.174 0.206 2.440 2.44 3.299 150 0.038 27.660 1.565 ok

3.2 3.1 29 29 0.12 0.12 23 23 9.421 0.042 0.393 0.015 0.039 0.447 2.00 1.483 150 0.038 18.545 1.049 ok

3.1.1 3.1 29 29 0.12 0.12 23 23 9.421 0.042 0.393 0.015 0.039 0.447 2.00 0.690 150 0.038 12.647 0.716 ok

3.1 3 32 58 90 0.13 0.24 0.37 25 70 7.798 0.129 1.009 0.045 0.101 1.155 2.00 0.656 150 0.038 12.337 0.698 ok

3 2 76 437 513 1.26 1.26 0 234 6.370 0.434 2.766 0.257 0.277 3.299 3.30 2.711 150 0.038 25.073 1.419 ok

2.2 2.1 22 22 0.09 0.09 17 17 9.866 0.032 0.312 0.011 0.031 0.354 2.00 2.727 150 0.038 25.151 1.423 ok

2.1.1 2.1 28 28 0.12 0.12 22 22 9.476 0.040 0.382 0.014 0.038 0.434 2.00 0.893 150 0.038 14.390 0.814 ok

2.1 2 31 50 81 0.13 0.21 0.34 24 63 7.936 0.116 0.924 0.041 0.092 1.057 2.00 0.645 150 0.038 12.233 0.692 ok

2 1 21 594 615 1.59 1.59 0 297 6.122 0.551 3.372 0.308 0.337 4.016 4.02 3.095 150 0.038 26.794 1.516 ok

Caudales (lts/seg) Tramo Longitudes ( mt ) Área ( Ha.)

22V [m/s]

Población


53

Tabla 4.15 Planilla de cálculo del ejemplo

Coef. Pend. Diam.Sup. Inf. Propio Tribut. Acum. Propia Tribut. Acum. Propio Acum. Punta Medio Maximo Inf M. Emp. Acum. Diseño % [mm] Rh (m) Q [l/s]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

7 6 100 100 0.17 0.17 81 81 4.267 0.162 0.692 0.050 0.138 0.881 2.00 0.650 200 0.050 26.443 0.842 ok

6 5 100 100 200 0.25 0.17 0.42 122 203 4.145 0.405 1.679 0.100 0.336 2.115 2.12 0.650 200 0.050 26.443 0.842 ok

5 4 100 200 300 0.25 0.42 0.67 122 325 4.063 0.648 2.633 0.150 0.527 3.309 3.31 0.550 200 0.050 24.324 0.774 ok

4 3 100 300 400 0.25 0.67 0.92 122 447 3.999 0.891 3.562 0.200 0.712 4.475 4.47 0.470 200 0.050 22.485 0.716 ok

7 3.2 141 141 0.17 0.17 81 81 4.267 0.162 0.692 0.071 0.138 0.901 2.00 0.707 200 0.050 27.582 0.878 ok

6 3.2 100 100 0.42 0.42 203 203 4.145 0.405 1.679 0.050 0.336 2.065 2.07 0.650 200 0.050 26.443 0.842 ok

3.2 3.1 100 241 341 0.42 0.58 1.00 203 488 3.979 0.972 3.870 0.171 0.774 4.814 4.81 0.510 200 0.050 23.423 0.746 ok

5 3.1 100 100 0.50 0.50 244 244 4.115 0.486 1.999 0.050 0.400 2.449 2.45 0.610 200 0.050 25.616 0.815 ok

3.1 3 100 441 541 0.50 1.50 2.00 244 976 3.807 1.944 7.400 0.271 1.480 9.151 9.15 0.560 250 0.063 44.501 0.907 ok

3 2 100 941 1041 0.25 2.92 3.17 122 1546 3.670 3.078 11.295 0.521 2.259 14.075 14.07 0.550 250 0.063 44.102 0.898 ok

3.2 2.1 141 141 0.17 0.17 81 81 4.267 0.162 0.692 0.071 0.138 0.901 2.00 0.658 200 0.050 26.599 0.847 ok

3.1 2.1 100 100 0.42 0.42 203 203 4.145 0.405 1.679 0.050 0.336 2.065 2.07 0.670 200 0.050 26.847 0.855 ok

2.1 2 100 241 341 0.42 0.58 1.00 203 488 3.979 0.972 3.870 0.171 0.774 4.814 4.81 0.490 200 0.050 22.959 0.731 ok

2 1 100 1383 1483 0.17 4.17 4.34 81 2116 3.567 4.212 15.024 0.741 3.005 18.770 18.77 0.380 300 0.075 59.610 0.843 ok

2.1 1 141 141 0.17 0.17 81 81 4.267 0.162 0.692 0.071 0.138 0.901 2.00 0.651 200 0.050 26.456 0.842 ok

1 E 100 1624 1724 4.50 4.50 2197 3.554 4.375 15.546 0.862 3.109 19.517 19.52 0.750 300 0.075 83.745 1.185 ok

Tramo Longitudes ( mt ) Área ( Ha.) Población Caudales (lts/seg)V [m/s]

22

REGIMEN HIDRAULICO v crit. Anchoq / Q v / V d/D rh/Rh v [m/s] r h [m] [m/s] Superior Inferior Sup. Inf. Medio Superior Inferior zanja (m) Excav. Arena Relleno

23 24 25 26 27 29 30 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

0.08 0.599 0.191 0.464 0.504 38.3 bajo 0.023 2.860 0.151 ok 42.55 42.20 1.00 1.30 1.15 41.55 40.90 0.65 74.75 6.50 65.110.08 0.599 0.191 0.464 0.504 38.3 bajo 0.023 2.860 0.151 ok 42.20 41.75 1.30 1.50 1.40 40.90 40.25 0.65 91.00 6.50 81.360.14 0.705 0.253 0.592 0.546 50.6 ok 0.030 3.233 0.163 ok 41.75 41.60 1.50 1.90 1.70 40.25 39.70 0.65 110.50 6.50 100.860.20 0.781 0.303 0.690 0.559 60.7 ok 0.034 3.489 0.162 ok 41.60 41.58 1.90 2.35 2.13 39.70 39.23 0.65 138.13 6.50 128.480.07 0.576 0.179 0.437 0.506 35.8 bajo 0.022 2.777 0.155 ok 42.55 42.10 1.00 1.55 1.28 41.55 40.55 0.60 108.17 8.48 95.240.08 0.599 0.191 0.464 0.504 38.3 bajo 0.023 2.860 0.151 ok 42.20 42.10 1.00 1.55 1.28 41.20 40.55 0.60 76.50 6.00 67.360.21 0.792 0.311 0.704 0.590 62.2 ok 0.035 3.525 0.180 ok 42.10 41.74 1.55 1.70 1.63 40.55 40.04 0.60 97.50 6.00 88.360.10 0.641 0.215 0.513 0.523 42.9 ok 0.026 3.010 0.157 ok 41.75 41.74 1.00 1.60 1.30 40.75 40.14 0.60 78.00 6.00 68.860.21 0.792 0.311 0.704 0.718 77.8 ok 0.044 3.941 0.247 ok 41.74 41.58 1.70 2.10 1.90 40.04 39.48 0.70 133.00 7.00 121.090.32 0.890 0.389 0.839 0.799 97.2 ok 0.052 4.301 0.288 ok 41.58 41.68 2.10 2.75 2.43 39.48 38.93 0.80 194.00 8.00 181.090.08 0.599 0.191 0.464 0.507 38.3 bajo 0.023 2.860 0.152 ok 42.10 41.72 1.00 1.55 1.28 41.10 40.17 0.65 117.19 9.19 103.550.08 0.599 0.191 0.464 0.512 38.3 bajo 0.023 2.860 0.155 ok 41.74 41.72 1.00 1.65 1.33 40.74 40.07 0.65 86.13 6.50 76.480.21 0.792 0.311 0.704 0.579 62.2 ok 0.035 3.525 0.173 ok 41.72 41.68 1.65 2.10 1.88 40.07 39.58 0.65 121.88 6.50 112.230.31 0.882 0.382 0.828 0.744 220.0 ok 0.062 4.682 0.236 ok 41.68 41.55 2.75 3.00 2.88 38.93 38.55 0.80 230.00 8.00 214.930.08 0.599 0.191 0.464 0.504 38.3 bajo 0.023 2.860 0.151 ok 41.72 41.55 1.00 1.75 1.38 40.72 39.80 0.65 126.38 9.19 112.740.23 0.813 0.326 0.732 0.963 97.9 ok 0.055 4.402 0.412 ok 41.55 40.55 3.00 2.75 2.88 38.55 37.80 0.80 230.00 8.00 214.93

Cota solera Volumenes (m3.) Cota terreno (m) Profundidad de excav. (m)F tract.

[kg/m2]31

d [mm]

28

diseÑo de alcantarillado sanitario

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