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“PROYECTO HIDRÁULICO DEL DRENAJE SANITARIO Y
PLUVIAL DEL FRACCIONAMIENTO RINCONES DEL
BOSQUE, NAUCALPAN DE JUAREZ EDO. DE MEXICO”
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
P R E S E N T A:
SAÚL PÉREZ MONDRAGÓN
DIRECTOR DE TESIS:
M. en C. LUCIO FRAGOSO SANDOVAL
MÉXICO D. F. ABRIL DE 2013.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO
SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO
SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADOSECRETARIA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES
INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE /NGEN/ERIA YARQUTECTURA
UN/DAD ZACATENCO
DECLARACION JURADA Y SESION DE DERECHOS
En la Ciudad de Mexico, D.F. el dia 25 de Mayo de 2013, el que suscribe Saul Perez
Mondrag6n , pasante de la carrera de Ingenieria Civil con nurnero de boleta 7810250 ,
egresado de la Escuela Superior de ingenieria y Arquitectura, Unidad Zacatenco, bajo protesta
de decir verdad y consiente de las responsabilidades penales de este acto , manifiesto ser
autor intelectual del presente trabajo de Tesis, titulado Proyecto hidraulico del drenaje
sanitario y pluvial del fraccionamiento Rincones del Bosque, Naucalpan de Juarez Edo.
De Mexico, y haber sido asesorado por el Maestro en Ciencias, Lucio Fragoso Sandoval.
El presente es resultado de mi trabajo y hasta donde yo se y creo no contiene material
propiedad de otro autor, ni material previamente publicado, asi como tampoco material motivo
de premios 0 que en su caso haya sido utilizado para la obtenci6n de otro titulo academico de
ensefianza superior, salvo los casos especificos en los que se indica con precisi6n en el mismo
texto y se hace el oportuno y debido reconocimiento; por tanto libero a la Escuela de toda
responsabilidad en caso de que mi declaraci6n sea falsa.
Siendo el autor intelectual de este documento, de conformidad cedo los derechos al
Instituto Politecnico Nacional, para su difusion social, academica y de investigacion,
A los usuarios de la informaci6n aqui contenida, no se les autoriza a reproducirla textualmente
por ningun medio, sin la autorizaci6n expresa de su autor, la cual se puede obtener
solicitandola al correo [email protected]
Saul Perez l\Vfr,hlrl'-<
PROYECTO HIDRÁULICO DEL DRENAJE SANITARIO Y PLUVIAL
DEL FRACCIONAMIENTO RINCONES DEL BOSQUE, NAUCALPAN
DE JÚAREZ, EDO. DE MÉXICO
INDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN 1
OBJETIVOS 4
ANTECEDENTES 5
MARCO TEÓRICO 8
METODOLOGÍA: 11
CAPÍTULO 1 ESTADO DEL ARTE 12
1.1 ALCANTARILLADO SANITARIO 12
1.2 ALCANTARILLADO PLUVIAL 31
CAPÍTULO 2 DESARROLLO DEL PROYECTO 51
2.1 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO 51
2.2 PROYECTO DE ALCANTARILLADO PLUVIAL 72
CAPÍTULO 3 RESULTADOS 91
CONCLUSIONES 92
RECOMENDACIONES 93
BIBLIOGRAFÍA 94
GLOSARIO 95
ANEXOS 105
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1
INTRODUCCIÓN
El sistema de alcantarillado o drenaje está constituido por una serie de tuberías
y obras complementarias por las que reciben y circulan las aguas residuales de
la población y los escurrimientos superficiales producidos por la lluvia, al no
existir esta recolección de agua, la población estaría en riesgo tanto de
enfermedades como de otros desastres.
El agua residual se divide en:
1.- Residuales domésticas:
Son aquellas provenientes de inodoros, lavaderos, cocinas y otros elementos
domésticos. Esta agua está compuesta por sólidos suspendidos (generalmente
materia orgánica biodegradable), sólidos sedimentables (principalmente
materia orgánica), nutrientes (nitrógeno y fosforo) y organismos patógenos.
2.- Residuales industriales:
Son originados por industrias y manufactureras y pueden contener elementos
tóxicos según la naturaleza de las factorías, los elementos más comunes que
contienen estas aguas son plomo, níquel, cobre, mercurio y otros elementos
que la contaminan.
3.- Existen también las aguas pluviales.
Estas aguas aunque no son residuales, en su paso por techos, contaminación
ambiental, y lavado de calles y suelos, adquieren contaminantes como pueden
ser sólidos en suspensión, y algunos elementos químicos peligrosos.
Por estas características los alcantarillados se dividen en:
1.- Alcantarillado sanitario:
El sistema de drenaje sanitario sirve para el desalojo de las aguas negras que
produce una población, incluyendo a la industria y el comercio, y que tendrán
por lo general un destino de tratamiento.
2.- Alcantarillado Pluvial:
El sistema de drenaje pluvial sirve para el desalojo de las aguas generadas por
las lluvias, y que por lo general servirán sin tratarse a un sistema de riego.
3.- Alcantarillado Combinado:
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Este sistema como su nombre lo indica en una combinación de desalojo tanto
de aguas negras como pluviales.
El tipo de alcantarillado que se debe usar, dependerá de las características de
la región, topografía, clima, economía, población y hasta tipo de suelo
existente, se deberá tomar en cuenta el tratamiento y la disposición final del
agua, aunque actualmente se debe procurar construir un sistema separado.
El drenaje o alcantarillado sanitario:
Está constituido por una serie de tuberías por las que circulan las aguas negras.
El ingreso del caudal al sistema es paulatino acumulándose a lo largo de la
tubería, dando lugar a incrementos en los diámetros de la red, no
permitiéndose la reducción de los mismos.
Albañal.- Es la tubería que con el registro forma la descarga domiciliaria y
conecta la salida sanitaria de una edificación al sistema de drenaje en la
atarjea.
Atarjea.- Es la tubería que recibe las descargas sanitarias de los albañales y
los conduce hasta los colectores o emisores.
Colector.- Es la tubería que recibe las aguas de las atarjeas, para conducirlas
hacia un interceptor, un emisor o la planta de tratamiento.
Interceptor.- Es la tubería que recibe el agua residual exclusivamente de los
colectores o interceptores y termina en un emisor o en la planta de tratamiento.
Emisor.- Es el conducto que recibe las aguas de un colector, o de un
interceptor. No recibe ninguna aportación adicional en su recorrido y su
función es conducir el agua negra hacia la planta de tratamiento y de esta
hacia el cuerpo receptor.
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Obras complementarias.
Pozos de visita.- Los pozos de visita son estructuras que permiten la
inspección y limpieza de las redes sanitarias. Se utilizan en: la unión de varias
tuberías, en los cambios de diámetro, de dirección y de pendiente.
Los pozos de visita se clasifican en: pozos comunes, pozos especiales y pozos
de caja.
El alcantarillado pluvial:
Se llama precipitación a aquellos procesos mediante los cuales el agua cae de
la atmósfera a la superficie de la tierra, en forma de lluvia (precipitación
pluvial), nieve o granizo. En nuestro país la lluvia es la que genera los
escurrimientos pluviales. La magnitud de los escurrimientos superficiales está
ligada proporcionalmente a la magnitud de la precipitación pluvial. Por este
motivo, los estudios de drenaje parten del estudio de la precipitación para
estimar los gastos de diseño que permiten dimensionar las obras de drenaje.
La red pluvial es el conjunto de obras que sirven para encauzar el
escurrimiento superficial producto de la lluvia desde dentro del
fraccionamiento hasta la obra receptora
La red pluvial en un fraccionamiento se puede formar por:
• Las vialidades para un escurrimiento superficial.
• Las tuberías para un escurrimiento oculto.
• Canal para escurrimiento superficial.
• Combinación de las tres mencionadas.
• Estructuras hidráulicas complementarias.
• Cuerpo o estructura hidráulica receptora.
[1]
[1] Ing. Ricardo Alfredo López Cualla, Colombia 1995, Elementos de diseñó para acueductos y
alcantarillados, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería
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OBJETIVOS:
El objetivo de la presente tesis, tiene la finalidad de mostrar el desarrollo de
los cálculos, y criterios necesarios para proyectar un sistema de drenaje o
alcantarillado, qué resulta indispensable para la sanidad y por lo tanto
bienestar de una comunidad, colonia o fraccionamiento, tomando en cuenta
que las características Sociales, Económicas y Físicas de la zona en
crecimiento, son determinantes en el proceso de cálculo del proyecto, pero
siempre con la finalidad de crear y sostener la salud del medio ambiente en
la misma.
En los proyectos de urbanización que se desarrollan, el principal objetivo
reside en beneficiar a la comunidad, por lo que un proyecto bien elaborado,
debe contar con un proyecto integral de saneamiento, es decir con un
proyecto de alcantarillado separado, el contar con un alcantarillado pluvial
separado del alcantarillado sanitario, elimina la contaminación del agua de
lluvia por aguas negras, y permite que el agua encausada por el sistema
pluvial pueda ser aprovechada.
Aquí se presentaran las actividades que deben llevarse a cabo, y los
factores más importantes que deben tomarse en cuenta para lograr una
adecuada y eficaz disposición de las aguas negras y pluviales, es
necesario que se construyan a la brevedad sistemas separados de
alcantarillado, pues el creciente aumento de las ciudades y zona urbanas,
produce menor índice de infiltración de agua de lluvia, ya que el terreno es
bloqueado por una mayor capa de pavimento o concreto y a la vez con las
mismas construcciones, lo que hace que el agua corra al sistema de drenaje
sanitario, lo que produce que esta agua de lluvia sensiblemente limpia se
contamine con el agua residual, al contar con un sistema de drenaje pluvial
o de lluvias, el agua captada en el mismo, se le puede dar un uso útil, ya
sea para riego, una actividad industrial o simplemente se infiltre a la capa de
suelo, para que recargue los mantos acuífero.
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ANTECEDENTES
La prestación del servicio público de agua potable y alcantarillado en la
actualidad se estructura y organiza como un sistema.
El sistema de alcantarillado puede definirse como un conjunto de elementos
íntimamente relacionados que tienen como objetivo, ofrecer a una comunidad
desalojar las aguas utilizadas, pluviales y desechos humanos e industriales,
para que puedan ser tratadas y posteriormente, se les asigne su rehúso o
verterlas en cauces naturales. En todo caso debe asegurarse no ocasionar
degradación alguna del sistema ecológico y procurar mantener las condiciones
generales naturales de la zona o lugar que se trate.
Desde un punto de vista operativo, se deben conocer los caudales y
características de las aguas servidas (domésticas, comerciales, industriales,
etc.). Para el sistema de alcantarillado deberán determinarse los caudales de
infiltración y entrada de aguas del subsuelo y de lluvias.
Asi mismo se deben construir una serie de obras, adecuaciones y
construcciones necersarias para el buen funcionamiento del servicio.
MARCO JURIDICO DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO
La normatividad relacionada con este servicio es importante conocerla ,ya
que nos guía y nos enseña aspectos legales necesarios de tomar en cuenta, al
momento del desarrollo del proyecto.
Nivel Federal
La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos proporciona el
marco y el propósito del Gobierno de la República de descentralizar la vida
nacional por medio de la promoción y fortalecimiento de la autonomía
municipal. La fracción III del artículo 115 enuncia que los municipios, con el
concurso de los estados, cuando así fuere necesario y lo determinen las leyes,
tendrán a su cargo los servicios de agua potable y alcantarillado, entre otros.
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Adicionalmente, el artículo 115 agrega que los municipios de un mismo
estado, previo acuerdo entre sus ayuntamientos y con sujeción a la ley, podrán
coordinarse y asociarse para la más eficaz prestación de los servicios públicos
que les corresponde.
Un ordenamiento importante en materia federal es la Ley Federal de Aguas,
así como otros ordenamientos específicos como son la Ley Orgánica de la
Administración Pública Federal, la Ley de Planeación, la Ley General de
Salud, la Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente y
el Reglamento Interior de la Secretaría de Desarrollo Social.
Nivel Estatal
En el ámbito estatal rige para este servicio público en primer lugar la
Constitución Política Local, la que hace alusión expresa al sistema de agua
potable y alcantarillado como servicio público que es prestado por los
municipios, en el título correspondiente al municipio libre.
En la legislación estatal puede encontrarse comúnmente la Ley del Sistema de
Agua Potable y Alcantarillado, que en lo general otorga facultades al
municipio para realizar las tareas de abastecimiento, tratamiento y desalojo de
aguas.
Pueden encontrarse leyes orgánicas particulares que crean y dan facultades
específicas a juntas, organismos o consejos de agua potable y alcantarillado,
para un municipio urbano que requiere de una estructura orgánica de esta
naturaleza
Otra disposición en el nivel estatal vigente en algunas entidades es la Ley que
Regula la Prestación de Diversos Servicios Municipales, donde pueden
hallarse planteamientos generales respecto a los servicios públicos que son
prestados por los municipios, especialmente en lo relativo a agua potable y
alcantarillado.
Nivel Municipal
La Ley Orgánica Municipal, expedida por el Congreso Local, es la
disposición jurídica más importante en el ámbito municipal. Esta ley
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establece, en el capítulo correspondiente a los servicios municipales, que los
ayuntamientos tienen a su cargo, entre otros, la prestación del servicio de agua
potable y alcantarillado.
El Bando de Policía y Buen Gobierno, define en lo específico al municipio
para que pueda prestar los servicios públicos y en especial el de agua potable y
alcantarillado.
El Reglamento de Agua Potable y Alcantarillado, corresponde a la
normatividad municipal, que es considerado como un reglamento municipal
externo dentro de los que son elaborados por los municipios sobre servicios
públicos. De modo general, este ordenamiento dispone: objeto del mismo,
funciones del órgano encargado de la prestación del servicio, formas de
administración, derechos y obligaciones de los usuarios, financiamiento y
cuotas, infracciones y sanciones.
El Reglamento de Obras Públicas, también es un ordenamiento que regula
este servicio en cuanto a la planeación, construcción y conservación de obras
hidráulicas que el municipio ejecute en su territorio.
El Reglamento de Ecología Municipal, hace referencia a la regulación,
mejoramiento, conservación y restauración de las condiciones ambientales y
naturales del territorio municipal, entre las que puede citarse el agua potable
como elemento vital de supervivencia que pueda estar purificado y sin que
pueda ser vehículo de deterioro ecológico e insalubridad.
El Reglamento de Construcciones, en su Título Quinto, Capítulo III,
Requerimientos de Higiene, Servicios y Acondicionamiento Ambiental, hace
referencia a que las edificaciones para uso habitacional, deberán estar
provistas de servicios de agua potable capaces de cubrir las demandas
mínimas de acuerdo con las normas técnicas complementarias, así mismo
deberán estar provistos de servicios mínimos sanitarios según las
características y tipo de edificaciones de las que se trate. [7]
[7] Gobierno del Distrito Federal, México 2004, REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL
DISTRITO FEDERAL
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MARCO TEORICO
En la actualidad la explosión demográfica, la falta de conocimiento, el relieve
del territorio, la lejanía de los polos de desarrollo, así como los asentamientos
irregulares, han motivado un alto porcentaje de comunidades con un malo o
nulo sistema de saneamiento de aguas residuales, esto lleva consigo una gran
cantidad de problemas de salud pública así como un atraso y deterioro de
estas comunidades.
Con el propósito de que se conozcan brevemente algunos organismos vivos
que pueden provocar enfermedades mortales si no son tratadas a tiempo, en
este capítulo se muestra la relación existente entre las enfermedades y la falta
o inadecuado sistema de saneamiento.
EL AGUA Y LAS ENFERMEDADES
PRINCIPALES ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL AGUA
Las enfermedades transmitidas por el agua son enfermedades producidas por
el "agua sucia" -las causadas por el agua que se ha contaminado con desechos
humanos, animales o químicos. Mundialmente, la falta de servicios de
evacuación sanitaria de desechos y de agua limpia para beber, cocinar y lavar
es la causa de millones de defunciones por año, en diferentes países, siendo
los más afectados aquellos que tienen poco desarrollo y bajo nivel económico.
Son enfermedades transmitidas por el agua el cólera, fiebre tifoidea,
disentería amibiana, poliomielitis, meningitis y hepatitis A y E. Los seres
humanos y los animales pueden actuar de huéspedes de bacterias, virus o
protozoos que causan estas enfermedades. Millones de personas tienen poco
acceso a servicios sanitarios de evacuación de desechos o a agua limpia para
la higiene personal. Se estima que millones de personas carecen, por ejemplo,
de servicios higiénicos. Y más millones de personas están en riesgo porque
carecen de acceso a agua dulce salubre.
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Las enfermedades diarreicas , las principales enfermedades transmitidas
por el agua, prevalecen en numerosos países en los que el tratamiento de
las aguas servidas es inadecuado. Los desechos humanos se evacúan en
letrinas abiertas, canales y corrientes de agua, o se esparcen en las tierras de
labranza. Según las estimaciones, todos los años se registran millones de
casos de enfermedades diarreicas, que causan a su vez millones de
defunciones, sobre todo entre los niños.
El agua es sumamente importante para el organismo, es un elemento
esencial para la subsistencia de los seres vivos. Pero no siempre el agua tiene
las condiciones ideales para ser consumida. El agua potable debe tener las
siguientes características: carecer de sustancias orgánicas en suspensión, ser
clara, incolora, inodora e insípida y debe tener un residuo salino inferior al
5%.
Aún así el agua puede contener microorganismos que producen enfermedades
y que no se detectan a simple vista o por el olor o sabor. El agua, en este
aspecto, se contamina fácilmente y por tanto es importantísimo tomar
medidas de saneamiento, higiene y adecuada disposición de las excretas. El
agua contaminada o que se presume contaminada, es sometida a una serie
de análisis de control de calidad. En estos análisis se buscan aquellos
microorganismos que se encuentran en las heces de los seres humanos o de
los animales. La presencia de estos microorganismos indica la contaminación
de esa agua. Por ello se les denomina microorganismos indicadores de
contaminación fecal. Estos microorganismos pertenecen a un grupo
denominado coliformes y se caracterizan por que tienen forma de bastoncillo.
Cólera
Es producida por la bacteria Vibrio Comma , de 1 a 4 micrones de largo y 0.2 a
0.4 micrones de diámetro, Gram-negativa, no esporosa. Posee una gran
resistencia a los agentes desinfectantes o al secado. Su periodo de vida en
aguas residuales es muy corto, pero en aguas naturales, no contaminadas, es
de 1 a 2 semanas y puede llegar hasta 1 mes según sea la calidad del agua.
Esta es una enfermedad infecto-contagiosa, por lo común endémica, y es
adquirida por la ingestión del Vibrio Comma a través de la comida o el agua;
tiene un periodo de vida de incubación típico de 3 días.
Disentería amibiana
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También llamada amibiasis o colitis amibiana, es causada por el protozoo
unicelular Entamoeba Histolytica, el cual agrupado en quistes es muy
resistente. Se adquiere al ingerir agua o alimentos contaminados y su periodo
de incubación es de 2 a 3 días pero puede llegar hasta 4 semanas.
Cuando estos diminutos animales se encuentran en bajas proporciones, el
tratamiento convencional (coagulación, filtración y cloración) ha
proporcionado ser efectivo en la mayoría de los casos. Si se encuentran en
proporciones abundantes (situación endémica), se recomienda la
supercloracion y posteriormente la decloracion seguida de la poscloración
Parálisis infantil
Llamada también poliomielitis, es causada por el virus de la poliomielitis, del
cual se han identificado tres tipos diferentes. Este tipo de virus es bastante
resistente pero puede ser inactivado con una dosis de 0.05 mg/L de cloro libre
(en ausencia de materia orgánica).
El virus ataca el sistema nervioso central y causa la parálisis de las
extremidades inferiores. Generalmente ataca a la población infantil (de 1 a 16
años) aunque en ocasiones puede afectar a adultos jóvenes. El periodo de
incubación es de 1 a 2 semanas, pero la persona afectada puede ser portadora
del virus por varios meses.
Otras enfermedades son transmitidas por otros organismos que se reproducen
en el agua (por lo general aguas sin movimiento, como las de los pipotes o las
aguas estancadas) y que transportan estas bacterias. Algunos ejemplos de estas
enfermedades son el paludismo o malaria, la enfermedad del sueño y la fiebre
amarilla. [1]
[1] Ing. Ricardo Alfredo López Cualla, Colombia 1995, Elementos de diseñó para acueductos y
alcantarillados, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería
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METODOLOGÍA
La metodología utilizada para el diseño hidráulico del alcantarillado
pluvial y sanitario, se integra de las siguientes actividades:
1. El primer paso es la recopilación de la información más importante, como son
planos en general, topográficos, de calles, pavimentos y banquetas, de agua
potable, plano de uso de suelo y predios, de otra infraestructura existente y plano
actualizado de la red si existe,
2.- Con los planos topográficos, de uso del suelo y de agua potable, se procede a
definir las áreas de la población que requieren proyecto y las etapas de
construcción, inmediata y futura, basándose en el proyecto de la red de
distribución de agua potable y los requerimientos propios del proyecto de la red de
alcantarillado, además de definir las mejores rutas de trazo de los colectores,
interceptores y emisores, considerando el sitio o sitios de vertido final previo
tratamiento, a través de una planta de tratamiento, Se deberán considerar, si es
posibles alternativas de proyecto, que se deberán evaluar según el nivel de
rentabilidad de cada una de ellas, seleccionando la alternativa que resulte técnica
y económicamente más rentable.
3.- En los casos en que se cuente con tubería existente, se hace una revisión
detallada eligiendo los tramos aprovechables por su buen estado de conservación
y capacidad necesaria, los que se toman en cuenta en el proyecto total como parte
de él, modificando ó reforzando la tubería que lo requiera. Los resultados
anteriores se utilizan para analizar la red de atarjeas y en caso necesario se
modifica o adiciona otra alternativa hasta que el conjunto red de atarjeas -
colectores, interceptores y emisores - tratamiento presente la mejor solución
técnica y económica.
4.- Una vez definido el trazo más conveniente, se localizan los pozos de visita de
proyecto, respetando la separación entre pozos.
Deben colocarse pozos de visita en todos los entronques y en donde haya
cambio de dirección o de pendiente de la tubería, en el caso de tramos con
longitudes muy grandes, se colocan pozos intermedios. [2]
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y
saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A.
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1.-ESTADO DEL ARTE
1.1.- ALCANTARILLADO SANITARIO
1.1.1.-CARACTERISTICAS
1.1.1.1.- CLASIFICACIÓN:
Los sistemas de alcantarillado pueden ser de dos tipos:
Convencionales o no convencionales. Los convencionales son sistemas con
tuberías de grandes diámetros que permiten una gran flexibilidad en la operación
del sistema, debida en muchos casos a la incertidumbre en los parámetros que
definen el caudal: densidad poblacional y su estimación futura, mantenimiento
inadecuado o nulo.
Los sistemas de alcantarillado no convencionales surgen como una respuesta de
saneamiento básico de poblaciones de bajos recursos económicos, son sistemas
poco flexibles, que requieren de mayor definición y control de en los parámetros
de diseño, en especial del caudal, mantenimiento intensivo y, en gran medida, de
la cultura en la comunidad que acepte y controle el sistema dentro de las
limitaciones que éstos pueden tener.
1. Los sistemas convencionales de alcantarillado se clasifican en:
Alcantarillado separado: es aquel en el cual se independiza la evacuación de
aguas residuales y lluvia.
a) Alcantarillado sanitario: sistema diseñado para recolectar exclusivamente las
aguas residuales domésticas e industriales.
b) Alcantarillado pluvial: sistema de evacuación de la escorrentía superficial
producida por la precipitación.
Alcantarillado combinado: conduce simultáneamente las aguas residuales,
domesticas e industriales, y las aguas de lluvia.
2. Los sistemas de alcantarillado no convencionales se clasifican según el tipo de
tecnología aplicada y en general se limita a la evacuación de las aguas residuales.
a) Alcantarillado simplificado: un sistema de alcantarillado sanitario simplificado se
diseña con los mismos lineamientos de un alcantarillado convencional, pero
teniendo en cuenta la posibilidad de reducir diámetros y disminuir distancias entre
pozos al disponer de mejores equipos de mantenimiento.
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b) Alcantarillado condominiales: Son los alcantarillados que recogen las aguas
residuales de un pequeño grupo de viviendas, menor a una hectárea, y las
conduce a un sistema de alcantarillado convencional.
c) Alcantarillado sin arrastre de sólidos. Conocidos también como alcantarillados a
presión, son sistemas en los cuales se eliminan los sólidos de los efluentes de la
vivienda por medio de un tanque interceptor. El agua es transportada luego a una
planta de tratamiento o sistema de alcantarillado convencional a través de tuberías
de diámetro de energía uniforme y que, por tanto, pueden trabajar a presión en
algunas secciones.
El tipo de alcantarillado que se use depende de las características de tamaño,
topografía y condiciones económicas del proyecto. Por ejemplo, en algunas
localidades pequeñas, con determinadas condiciones topográficas, se podría
pensar en un sistema de alcantarillado sanitario inicial, dejando correr las aguas
de lluvia por las calles, lo que permite aplazar la construcción de un sistema de
alcantarillado pluvial hasta que sea una necesidad.
Unir las aguas residuales con las aguas de lluvia, alcantarillado combinado, es una
solución económica inicial desde el punto de vista de la recolección, pero no lo
será, tanto cuando se piense en la solución global de saneamiento que incluye la
planta de tratamiento de aguas. Por tanto hasta donde sea posible se recomienda
la separación de los sistemas de alcantarillado de aguas residuales y pluviales. [2]
1.1.1.2 RED DE ATARJEAS
La red de atarjeas tiene por objeto recolectar y transportar las aportaciones de las
descargas de aguas residuales domésticas, comerciales e industriales, hacia los
colectores e interceptores.
La red está constituida por un conjunto de tuberías por las que son conducidas las
aguas residuales captadas.
No se debe diseñar reducciones en los diámetros en el sentido del flujo cuando se
mantiene la pendiente de la tubería siendo caso contrario cuando la pendiente se
incrementa podrá diseñarse un diámetro menor siempre cubriendo el gasto de
diseño y los límites de velocidad.
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A
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La conexión entre albañal, que es la descarga domiciliaria y la atarjea debe ser
hermética y la tubería de interconexión debe de tener una pendiente mínima del
1%, el diámetro mínimo recomendable del albañal se de 15 centímetros.
El diámetro mínimo que se utiliza en la red de atarjeas de un sistema de drenaje
separado es de 20 cm, y su diseño, en general debe seguir la pendiente natural
del terreno, siempre y cuando cumpla con los límites máximos y mínimos de
velocidad y la condición mínima de tirante.
Los pozos de visita deben localizarse en todos los cruceros, cambios de dirección,
pendiente y diámetro y para dividir tramos que exceden la máxima longitud
Con objeto de aprovechar al máximo la capacidad de los tubos, en el diseño de las
atarjeas se debe dimensionar cada tramo con el diámetro mínimo, que cumpla las
condiciones hidráulicas definidas por el proyecto.
El trazo de atarjeas generalmente se realiza coincidiendo con el eje longitudinal de
cada calle y de la ubicación de los frentes de los lotes. Los trazos más usuales se
pueden agrupar en forma general en los siguientes tipos:
a) Trazo en bayoneta
Se denomina así al trazo que iniciando en una cabeza de atarjea tiene un
desarrollo en zigzag o en escalera y su finalidad es reducir el número de cabezas
de atarjeas y permite un mayor desarrollo de las mismas, con lo que los conductos
adquieren un régimen hidráulico establecido, logrando con ello aprovechar
adecuadamente la capacidad de cada uno de los conductos, para utilizar este tipo
de trazo, se requiere de terrenos con pendientes suaves más o menos estables y
definidas.
Para este tipo de trazo, en las plantillas de los pozos de visita, las medias cañas
usadas para el cambio de dirección de las tuberías que confluyen, son
independientes y con curvatura opuesta, no debiendo tener una diferencia mayor
de 0.50 m entre las dos medias cañas.
b) Trazo en peine
Se forma cuando existen varias atarjeas con tendencia al paralelismo, empiezan
su desarrollo en una cabeza de atarjea, descargando su contenido en una tubería
común de mayor diámetro, perpendicular a ellas.
Garantiza aportaciones rápidas y directas de las cabezas de atarjeas a la tubería
común de cada peine, y de éstas a los colectores, propiciando rápidamente un
régimen hidráulico establecido.
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Tiene una amplia gama de valores para las pendientes de las cabezas de atarjeas,
lo cual resulta útil en el diseño cuando la topografía es muy irregular.
c) Trazo combinado
Corresponde a una combinación de los dos trazos anteriores y a trazos
particulares obligados por los accidentes topográficos de la zona.
Aunque cada tipo de trazo tiene características particulares respecto a su uso, el
modelo de bayoneta tiene cierta ventaja sobre otros modelos, en lo que se refiere
al aprovechamiento de la capacidad de las tuberías. Sin embargo este no es el
único punto que se considera en la elección del tipo trazo, pues depende
fundamentalmente de las condiciones topográficas del sitio en estudio.
1.1.1.3 COLECTORES E INTERCEPTORES
Son las tuberías que tienen aportación de los colectores y terminan en un emisor,
en la planta de tratamiento o en un sistema de reúso.
Por razones de economía, los colectores e interceptores deben ser en lo posible
una réplica subterránea del drenaje superficial natural.
1.1.1.4 EMISORES
Son el conducto que recibe las aguas de uno o varios colectores o interceptores.
No recibe ninguna aportación adicional (atarjeas o descargas domiciliarias) en su
trayecto y su función es conducir las aguas residuales a la planta de tratamiento o
a un sistema de rehusó. También se le denomina emisor al conducto que lleva las
aguas tratadas (efluente) de la planta de tratamiento al sitio de descarga.
1.1.2.- COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO
Una red de alcantarillado sanitario se compone de varios elementos certificados,
tales como de tuberías, conexiones, anillos y obras accesorias: descargas
domiciliarias, pozos de visita, estructuras de caída, sifones y cruzamientos
especiales. Por otra parte en los sistemas a presión se utilizan estaciones de
bombeo para el desalojo de las aguas residuales.
1.1.2.1. TUBERÍAS
La tubería de alcantarillado se compone de tubos y conexiones acoplados
mediante un sistema de unión hermético, el cual permite la conducción de las
aguas residuales.
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16
En la selección del material de la tubería de alcantarillado, intervienen diversas
características tales como: resistencia mecánica, resistencia estructural del
material, durabilidad, capacidad de conducción, características de los suelos y
agua, economía, facilidad de manejo, colocación e instalación, flexibilidad en su
diseño y facilidad de mantenimiento y reparación.
Las tuberías para alcantarillado sanitario se fabrican de diversos materiales, tales
como:
a) Acero
b) Concreto simple
c) Concreto reforzado
d) Poliéster reforzado
e) Poli cloruro de vinilo
f) Fibrocemento
g) Polietileno de alta densidad
1.1.2.2 OBRAS DE APOYO
1.- Descarga domiciliaria
La descarga domiciliaria o ―albañal exterior‖, es una tubería que permite el
desalojo de las aguas servidas, del registro domiciliario a la atarjea. [2]
2.-Pozos de visita
Los pozos de visita son estructuras que permiten la inspección, ventilación y
limpieza de la red de Alcantarillado, se utilizan para la unión de dos o más tuberías
y en todos los cambios de diámetro, dirección y pendiente, así como para las
ampliaciones o reparaciones de las tuberías incidentes (de diferente material o
tecnología.)
Los pozos de visita pueden ser prefabricados o construidos en sitio de la obra, los
pozos construidos en sitio de la obra se clasifican en:
a) Pozos de visita tipo común.
b) Pozos de visita tipo especial.
c) Pozos tipo caja.
d) Pozos comunes.
e) Pozos tipo caja de flexión.
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,
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17
f) Pozos con caída.
g) Pozos con caída libre.
h) Pozos con caída adosada
i) Pozos con caída escalonada
Los componentes esenciales de los pozos de visita pueden ser:
a) Base, que incluye campanas de entrada de tubería, espigas de salida de
tubería, medias cañas, y banqueta;
b) Cuerpo, el cual puede ser monolítico o contar con extensiones para alcanzar la
profundidad deseada mediante escalones,
c) Cono de acceso (concéntrico o excéntrico),
d) Brocal
e) Tapa
Pozos de visita prefabricados
Los materiales utilizados en la construcción de los pozos de visita prefabricados
son varios, se encuentran los prefabricados de polietileno, concreto, poliéster
reforzado con fibra de vidrio, concreto polimérico (polyconcreto), etc.; sin embargo
e independiente del material de fabricación de éstos, se debe asegurar la
hermeticidad de la estructura y de la(s) uniones con la tubería. Estos pozos se
entregan en obra como una unidad completa o en secciones (para ser
ensamblados en obra), pero deben quedar instalados como una sola unidad (por
las características de los materiales con los que se fabrican los pozos
prefabricados, se asegura una fácil maniobra e instalación).
Pozos construidos en sitio
Los pozos que se construyen en el lugar de la obra, comúnmente utilizan tabique,
concreto reforzado o mampostería de piedra. Cuando se usa tabique de concreto
o ladrillo, el espesor mínimo debe ser de 28 cm a cualquier profundidad. La base
de los pozos de visita hechos en obra debe ser de concreto monolítico (F´c= 250
kg/cm2), con espesor mínimo de 15 cm hasta una altura mínima a 50 cm sobre el
lomo de los tubos incidentes, armado con acero de refuerzo. Este tipo de pozos de
visita se deben aplanar y pulir exterior e interiormente con mezcla cemento-arena
mezclado con aditivos epóxicos que garantizan la estanqueidad y así garantizar la
hermeticidad de los agentes externos. El cemento utilizado debe ser resistente a
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18
sulfatos (Tipo CP030 RSBRA); el espesor del aplanado debe ser como mínimo de
1 cm.
3.- Estructuras de caída
Por razones de carácter topográfico o por tenerse elevaciones obligadas para las
plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir
estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel.
Las estructuras de caída que se utilizan son:
• Caídas libres.- Se permiten caídas hasta de 0.50 m dentro del pozo sin la
necesidad de utilizar alguna estructura especial.
• Pozos con caída adosada.- Son pozos de visita comunes, a los cuales
• Lateralmente se les construye una estructura que permite la caída en tuberías de
0.20 y 0.25 m de diámetro con un desnivel hasta de 2 m.
• Pozos con caída.- Son pozos constituidos también por una caja y una chimenea,
a los cuales en su interior se les construye una pantalla que funciona como
deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberías de 0.30 a 0.76 m de
diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m.
• Estructuras de caída escalonada.- Son estructuras con caída escalonada cuya
variación es de 0.50 en 0.50 m hasta llegar a 2.50 m (cinco tramos) como máximo,
que están provistas de dos pozos de visita en los extremos, entre los cuales se
construye la caída escalonada; en el primer pozo, se localiza la plantilla de entrada
de la tubería, mientras que en el segundo pozo se ubica su plantilla de salida. Este
tipo de estructuras se emplean en tuberías con diámetros desde 0.90 hasta de
2.50 m.
4.- Sifones invertidos
Cuando se tienen cruces con alguna corriente de agua, depresión del terreno,
estructura, tubería o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en
que debe instalarse la tubería, generalmente se utilizan sifones invertidos.
La topografía local puede exigir la ejecución de obras especiales dada la
necesidad de superar obstáculos como, quebradas, ríos, canalizaciones de aguas
pluviales, aductoras, cruce de túneles subterráneos , cruces con alguna corriente
de agua, depresión del terreno, estructura, tubería o viaductos subterráneos, que
se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, generalmente se
utilizan sifones invertidos
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19
Los principales tipos de sifones son los que se indican a continuación.
a) Ramas oblicuas
b) Pozo vertical
c) Ramas verticales
d) Con cámara de limpieza
5.- Cruces elevados
Cuando por necesidad del trazo, se tiene que cruzar una depresión profunda como
es el caso de algunas cañadas o barrancas de poca longitud, generalmente se
logra por medio de una estructura que soporte la tubería. La tubería puede ser de
acero o polietileno, la estructura por construir puede ser un puente ligero de acero,
de concreto o de madera, según el caso.
La tubería para el paso por un puente vial, ferroviario o peatonal, debe ser de
acero y estar suspendida del piso del puente por medio de soportes que eviten la
transmisión de las vibraciones a la tubería, la que debe colocarse en un sitio que
permita su protección y su fácil inspección o reparación. A la entrada y a la salida
del puente, se deben construir cajas de inspección o pozos de visita.
6.- Cruces subterráneos con carreteras y vías de ferrocarril
Para este tipo de estos cruces, la práctica común es usar tubería de concreto o
tubería de acero con un revestimiento de concreto. En algunos casos el
revestimiento se coloca únicamente para proteger a la tubería de acero del medio
que la rodea; en otros casos, se presenta la solución en que la tubería de acero es
solo una camisa de espesor mínimo y la carga exterior la absorbe el revestimiento
de concreto reforzado, en forma de conducto rectangular. Para la tubería de
concreto, lo más recomendable para su instalación es a través del método
hincado, ya que permite su instalación sin abrir zanja. El tipo de cruce elegido
debe contar con la aprobación de la SCT.
En cruces ferroviarios, una solución factible cuando el diámetro de la tubería de
alcantarillado es menor o igual a 30 cm, es introducir la tubería dentro de una
camisa formada por un tubo de acero hincado previamente en el terreno, el cual
se diseña para absorber las cargas exteriores. Este tipo de cruces deben de
construirse de acuerdo a las especificaciones de los FFCC, quienes deben de
aprobar el proyecto.
7.- Cruces subterráneos con ríos, arroyos o canales
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20
Se debe de tener especial cuidado en desplantar el cruzamiento a una
profundidad tal que la erosión de la corriente no afecte a la estabilidad de éste.
Este tipo de cruzamiento subterráneo se recomienda hacerlo con tubería de acero,
revestida de concreto simple o reforzado según lo marque el diseño
correspondiente. Se considera una buena práctica colocar sobre el revestimiento
en forma integral un lavadero de concreto que siga las curvas de nivel del cauce,
para no alterar el régimen de la corriente. Este revestimiento que se menciona
servirá para atracar a la tubería, tanto en columpios como en crestas. En algunas
ocasiones cuando no existe el peligro muy marcado de lo que pueda representar
la erosión de la corriente, el lavadero de concreto puede sustituirse por otro,
construido con material de la región como mampostería de piedra o zampeado de
piedra, o bien únicamente esta última, pero colocada en forma suelta con
dimensión promedio de 60 cm, pero conservando el diseño de colocar a la tubería
dentro del revestimiento de concreto simple o reforzado. La tubería debe ser
debidamente anclada por medio de atraques de concreto, para impedir su
deslizamiento por socavación del fondo del río o arroyo.
1.1.2.3 Estaciones de bombeo
Son instalaciones integradas por infraestructura civil y electromecánica,
destinadas a transferir volúmenes de aguas residuales crudas o tratadas de un
determinado punto a otro ubicado a mayor elevación, para satisfacer ciertas
necesidades. [2]
Las instalaciones civiles y electromecánicas básicas de una estación típica de
bombeo son las siguientes:
a) Cárcamo de bombeo
b) Subestación eléctrica
c) Controles bomba–motor
d) Controles eléctricos
e) Arreglo de la descarga (fontanería)
f) Equipo de maniobras
g) Patio de maniobras
1.1.3 – DISEÑO HIDRAULICO
Para el cálculo de una red de alcantarillado sanitario de una comunidad es
necesario obtener o investigar los siguientes datos:
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,
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21
1.- Antecedentes
2.- Infraestructura sanitaria existente (si existe)
3.- Periodo de diseño de proyecto
4.-Poblacion de proyecto
5.-Aportacion de aguas negras
6.-Coeficiente de variación
7.-Gastos de diseño
8.-Pendientes
9.- Velocidades
10.-Diametro de tubería y tirantes
11.-Trabajos y otras consideraciones previas al Cálculo hidráulico.
1.1.3.1.- Antecedentes.
a) Conocer la causa o necesidad que genera la demanda del servicio.
Algunas de las causas para elaborar el proyecto son:
Necesidad de mayor abastecimiento del servicio
Decisión política
Desarrollo de la zona, creación de un centro de desarrollo
Desarrollo industrial
Desarrollo turístico
b) Estudio Socioeconómico:
Es necesario realizar un análisis de la población, de los sectores productivos, de
los ingresos de sus habitantes para conocer la situación socioeconómica de la
población.
Características Políticas.-Forma existente en la localidad y un análisis general.
Características Geográficas.- tipo de terreno, topografía, vegetación, etc.
Características Climatológicas.- clima existente, cambios bruscos, etc.
Vías de comunicación.- características de las vías, tipo de material, capacidad.
Características Económicas.-Capacidad de compra, producción local, etc.
Otras a consideración, (turística, etc.).
c) Información Básica.
Distribución Socioeconómica (Uso de suelo): comercial, industrial, residencial,
popular, fraccionamientos, turísticos, etc.
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22
Información Estadística de la Población: Datos de censos de población, población
actual servida y por descarga.
Escolaridad y servicios de enseñanza: Primaria, Secundaria, Preparatoria o
Vocacional, Profesional, Posgrado y Capacitación.
Población económicamente activa: Distribución de la población por sectores
productivos.
Tipos de familias y vivienda
Incidencia de enfermedades, vida promedio y mortalidad en general.
Distribución de los servicios en la población: Agua potable, alcantarillado,
electricidad, atención médica.
Servicios en general: teléfono, telégrafo, correo, hospitales, clínicas, mercados,
centros comerciales, oficinas de gobierno, de limpieza, de vigilancia, de transporte
y bancarios.
Sectores de la Economía: concentración de riqueza, nivel de empleo, sectores,
volumen y tipo de industrialización.
d) Perspectivas de Desarrollo, Proyecciones de Población y Demanda:
Las características económicas, sociales y políticas de la región donde se
desarrolla el proyecto, deben ser bien explicadas, en rasgos generales y en
relación al desarrollo social.
Las proyecciones de la demanda de servicios son un aspecto esencial, en los
estudios de factibilidad, por lo que se debe tener mucha responsabilidad en la
preparación del proyecto, un factor importante es la disponibilidad de la tierra, la
tasa de crecimiento prevista y demanda de servicio, deben ser tomados en cuenta
las diferentes categorías de usuarios, es decir desechos doméstico, industrial y
comercial, además se debe tomar en cuenta la variación de la demanda según las
temporadas.
1.1.3.2.- Infraestructura sanitaria existente
Si es el caso, se describe a detalle la infraestructura existente en la comunidad y
así mismo se realiza un estudio de su capacidad, funcionalidad y estado físico del
mismo, así como del sistema receptor operante.
La revisión debe ser profunda con la finalidad de encontrar en su caso, fallas
críticas, que pudieran influir en el proyecto nuevo de continuidad o ampliación.
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23
Además de la revisión y funcionalidad tanto Geométrica como Hidráulica, es
necesario también saber el tipo y periodo de mantenimiento que tiene el sistema
actual.
1.1.3.3.- Periodo de diseño de proyecto
Para obtener este dato será necesario tomar en cuenta el tipo de población,
factores técnicos, económicos y de desarrollo de la comunidad; aunque
generalmente se toman los datos de la tabla 1. [3]
TABLA 1. PERIODOS DE DISEÑO. (CNA, 1999)
Población (habitantes) Periodo de diseño
menos de 4,000 5 años
De 4,000 a 15,000 10 años
De 15,000 a 70,000 15 años
Más de 70,000 20 años
1.1.3.4.- Población de proyecto
Para determinar la población de proyecto se tendrán en cuenta datos obtenidos de
los censos de población más actualizados, generalmente realizados por el Instituto
Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI), y que se toman como
base para que a través de cálculos matemáticos ya establecidos, tales como el
de Malthus, Extensión gráfica, Geométrico y Aritmético, etc; se determine la
población de proyecto final.
Finalmente para definir la población de proyecto final, se realiza un promedio de
todos los resultados de los métodos descritos anteriormente, para el año 2020.
[3]Comisión Nacional del Agua, México 1999, Manual de diseño de agua potable, alcantarillado y Saneamiento,
libro datos básicos.
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24
1.1.3.5.- Aportación de aguas negras Para determinar la aportación de agua negra al sistema en proyecto, es necesario saber la DOTACION estimada, (o que ya se maneja, si es ampliación), esta dotación se determina en base a la tabla 2.
TABLA No. 2 Dotación de agua según población. (CNA, 1999) Poblacion de
proyecto(habitantes)Dotacion
(L/hab/dia)
De 2,500 a 15,000 100
De 15,000 a 30,000 125
De 30,000 a 70,000 150
De 70,000 a 150,000 200
Mayor a 150,000 250
La aportación en zonas urbanas deberá estimarse según datos del organismo operador, si estos no se tienen, las aportaciones se tomaran de entre el 70% y el 80%, siempre tomando en cuenta el nivel socioeconómico de la población. En zonas industriales, se considerara la posibilidad de dar un tratamiento de agua para reutilizarse antes de la descarga a la red.
1.1.3.6.- Coeficientes de variación
Para aportaciones de agua negra se manejan dos tipos de variación:
a) Coeficiente de seguridad CS, y se aplica al gasto máximo instantáneo y este
puede variar desde 1.00 hasta 2.00, dependiendo del tipo de sistema de
eliminación y de la zona de ubicación del proyecto, y es un margen de seguridad
para prevenir aportaciones en exceso en las descargas, producto de crecimientos
demográficos explosivos en la población. Se debe tomar el de 1.5 cuando las
aguas pluviales se consideren en un sistema separado.
b) Coeficiente de variación M (coeficiente de Harmon), que afecta al gasto
máximo instantáneo, este coeficiente de seguridad se determina de acuerdo a la
tabla 3:
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25
TABLA No. 3 Coeficientes de variación. (CNA, 1999)
P menor a 1,000 3.8
14
P entre 1,000 y 63,450 P
1000
P mayor a 63,450 2.17
Poblacion ( P )
No. Habitantes
1 +
4 +
Coeficiente M
( Harmon)
P es la población servida según proyecto, en miles de usuarios.
1.1.3.7.- Gastos de diseño
Los gastos de diseño que se consideran para el proyecto de alcantarillado son los
siguientes: gasto medio, gasto mínimo, gasto máximo instantáneo y gasto máximo
extraordinario.
a) Gasto medio
Es el volumen de aportación de aguas negras en un día promedio, e incluye usos
domésticos, comerciales e industriales, y se calcula para cada tramo de la red, en
función de la población y aportaciones residuales, según la siguiente fórmula:
A P86,400
Q MED = ……………………………(1)
Dónde: QMED = Gasto medio diario de aguas, en L/s.
A = Aportación de aguas en L/hab/día
P = Población de proyecto, en habitantes
86,400 = Segundos del día
b) Gasto Mínimo
Es el gasto menor de los que normalmente escurren por la tubería, y se tomara
como la mitad del Gasto medio diario, pero nunca deberá ser menor de 1.50 l/s,
es decir que cuando resulten en la red cálculos menores a 1.5 l/s , se deberá
tomar este valor para el diseño.
QMIN = 0.5 x QMED …………………………….. (2)
Dónde: QMIN= Gasto mínimo diario de aguas, en l/s
QMED = Gasto medio diario de aguas, en l/s.
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26
c) Gasto máximo instantáneo
Es el volumen máximo de escurrimiento que se pude presentar en determinado
instante dentro de la tubería, para este cálculo se aplica el coeficiente ―M‖ o de
Harmon al valor del Gasto medio, según la siguiente expresión:
QM.INST.= M x QMED ……………………………..( 3 )
Dónde: QM. INST. = Gasto máximo instantáneo
QMED = Gasto medio diario de aguas, en L/s.
M = Coeficiente de variación instantánea
d) Gasto máximo extraordinario
Es el valor del gasto o volumen que se toma para el cálculo de las tuberías o
conductores, y se calcula a partir del gasto máximo instantáneo, el cual se afecta
con un coeficiente de seguridad, por lo general de 1.5, según la expresión:
QM. EXT. = C.S. x QM. INST. ………………………....(4)
Dónde: QM. EXT. = Gasto máximo extraordinario
C.S. = Coeficiente Seguridad
1.1.3.8.- Pendientes
Las pendientes sugeridas en el proyecto serán preferentemente las obtenidas
siguiendo el perfil natural del terreno, hasta donde sea posible, con la finalidad de
tener la menor excavación y la menor construcción de estructuras con caída libre,
pero siempre tomando en cuenta las restricciones siguientes:
Se aceptará como pendiente mínima aquella que produzca una velocidad de 0.3
m/s a gasto mínimo.
Se aceptara como pendiente máxima aquella que produzca una velocidad
máxima de 3.0 m/s
En casos especiales cuando las pendientes del terreno sean muy grandes, se
instalaran conductos que permitan estas velocidades.
Siguiendo estas recomendaciones se evitara también tener azolves y malos
olores, así como evitar la contaminación ambiental. [3]
[3]Comisión Nacional del Agua, México 1999, Manual de diseño de agua potable, alcantarillado y Saneamiento,
libro datos básicos.
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27
1.1.3.9.- Velocidades
Los conductos que integren el sistema deberán ser revisados en su
funcionamiento hidráulico de acuerdo al tirante y a su velocidad tanto máxima
como mínima debiendo apoyarse en la fórmula de R. Maninng (ecuación 5).
v= 1
R 2/3 S
1/2
n ……………….. (5)
Dónde: v = Velocidad media de escurrimiento en m/seg
R = Radio hidráulico en m.
S = Pendiente geométrica de la tubería
n = Coeficiente de rugosidad de Maninng
En la tabla 4 se presentan valores de las velocidades máxima y mínima para
diferentes materiales de conductos.
1.1.3.10.- Diámetro de tubería y Tirantes
El diámetro de los conductos deberá seleccionarse, de manera que su capacidad
sea tal que a gasto máximo extraordinario, el agua escurra sin presión a tubo
parcialmente lleno, y con un tirante a gasto mínimo, que permita arrastrar las
partículas sólidas, por normatividad el diámetro mínimo que deben tener las
tuberías es de 20 cms.
TABLA No. 4 Velocidad máxima y mínima del agua para proyecto
de alcantarillado sanitario, (CNA, 1999)
Material de fabricacion
del conducto
Velocidad
maxima (m/s)
Velocidad
minima (m/s)
Concreto simple 3.00 0.30
Concreto reforzado 3.50 0.30
Concreto presforzado 3.50 0.30
Acero 5.00 0.30
Acero galvanizado 5.00 0.30
Asbesto cemento 5.00 0.30
Fierro fundido 5.00 0.30
Hierro ductil 5.00 0.30
Polietileno alta densidad 5.00 0.30
PVC(Policloruro de vinilo 5.00 0.30
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28
El tirante mínimo cuando la velocidad mínima permitida es decir 0.3 m/seg., será
igual o mayor a 1.50 cms. dentro del tubo, para que pueda arrastrar las partículas
en suspensión.
Cuando la velocidad sea la máxima permitida o sea 3.0 m/seg., el tirante mínimo
deberá ser igual o mayor a 1.0 cm. dentro de la tubería.
1.1.3.11.- Trabajos y otras consideraciones previas al cálculo hidráulico
a) Trabajos previos al cálculo hidráulico
Para ayudar a un cálculo hidráulico correcto del sistema, es necesario apoyarse
en algunos trabajos previos los cuales se describen:
1.- Trazo de ejes: para desarrollar este es necesario contar con los planos tanto
planimétricos como topográficos de la localidad o desarrollo, y es importante
determinar el inicio, terminación y descarga final del sistema, el trazo de ejes se
realizara colocando una línea fina al centro de cada calle de tal manera que
existan cruces de línea en cada esquina.
2.- Medición de distancias: se tomaran las longitudes entre cruce y cruce de
calle, llevando un registro exacto de los trabajos, esta medición será en todas las
calles de la comunidad y en ambos sentidos.
3.- Colocación de pozos de visita: estas estructuras o pozos se colocaran en
cada cruce de calle, en donde exista cambio de pendiente, de diámetro o
dirección, verificando siempre la distancia entre pozo y pozo, para no rebasar la
distancia por especificación que será de 125 m, y hasta 200 m según el diámetro
de las tuberías, por lo que de ser necesario se aumentara el número de pozos
para cumplir con esta especificación.
4.- Determinación de las cotas del terreno: en base a los planos topográficos
del terreno, en donde se encuentra ubicada la Población o comunidad a la que se
le dará el servicio, y de acuerdo a las curvas de nivel o bancos de nivel ubicados
en la zona, se determinara cada uno de los valores de nivel del terreno (cotas)
correspondiente a cada pozo de visita.
5.- Planeación y trazo de red: en función de la topografía del terreno se
determinara el sistema de eliminación (generalmente por gravedad), se
identificaran las tuberías principales (colector, sub colector y emisor) que se
ubicaran en la parte más baja de la población y en base a las cuales se
desarrollara el proyecto, ya que las atarjeas se proyectaran por especificación con
un diámetro mínimo de 20 cm.
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29
b) Consideraciones previas
Es importante contar o tener a la mano alguna información de apoyo al proyecto
como son:
1.- Características de los conductos:
Deberá tenerse en cuenta las especificaciones de tuberías y materiales de las
que están construidas, con la finalidad de determinar la mejor opción en el cálculo
de la red.
2.-Profundidades y anchos de cepas para instalación de tuberías:
Todas las tuberías deberán instalarse en ―condición de zanja‖, debiendo ser esta
de paredes verticales y como mínimo hasta el lomo del tubo, con un ancho de
acuerdo a la tabla 5.
3.-Características de estructuras o pozos de visita:
Los pozos de visita son estructuras que sirven para diferentes propósitos, como
unión entre tramos, cambio de dirección, cambio de diámetro o pendiente, así
como para revisión y limpieza del sistema de alcantarillado, pueden ser de
diferentes materiales como los siguientes: concreto armado, tabique o concreto
polimérico (prefabricados) de cualquier material que sean deberán ser totalmente
herméticos, se clasifican de la siguiente manera:
Pozos comunes que pueden ser: 1.- comunes
2.- con caída
3.- con caída adosada
TABLA No. 5 ANCHOS DE ZANJAS PARA TUBERIA. (CNA, 1999)
DIAMETRO DEL TUBO EN
CMS.
ANCHO DE ZANJA EN
CMS.
20 65
25 70
30 80
38 90
45 100
61 120
76 140
91 175
107 195
122 215
152 250
183 285
213 320
244 355
TABLA DE ANCHOS DE ZANJAS PARA TUBOS
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30
Pozos especiales que pueden ser: 1.- especiales
2.- con caída
. 3.- con caída adosada
Cajas de visita: 1.- caja unión o de deflexión
2.- con caída
3.- con caída escalonada
4.- con caída adosada
Los pozos deben tener las siguientes dimensiones:
Pozos comunes serán de 1.20 m. de diámetro en fondo y 0.60 m. en la boca y se
utilizan para tuberías de diámetros menores.
Pozos especiales serán de 1.50 a 2.00 de diám. en fondo, según diámetro de
tubería mayor 0.70 m. y el diámetro en la terminación o boca, será de 0.60 m.
Cajas de visita serán de sección irregular, según requerimientos y se usaran para
diámetros mayores a 0.76 m. para unir varios conductos, o cambios de dirección
fuertes.
Las tapas o brocales serán de fo.fo. , concreto armado o concreto polimérico,
según proyecto y uso. [4]
[4] SAHOP Manual de Alcantarillado México 1979. Reproducido por el departamento de Ingeniería Sanitaria,
división Ingeniería Civil de la facultad de Ingeniería de la U.N.A.M.
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31
1.2 –ALCANTARILLADO PLUVIAL
1.2.1 CARACTERISTICAS
1.2.1.1.- CLASIFICACION
El alcantarillado pluvial, tiene la función de conducir las aguas pluviales, es decir
evacuar las aguas producto de las lluvias que escurren sobre calles y avenidas,
hasta lugares donde no provoquen problemas e inconvenientes para la población,
y de ese modo impedir la generación y propagación de enfermedades
relacionadas con aguas contaminadas.
Los sistemas de alcantarillado pluvial se clasifican en:
1.- Sistema por escurrimiento superficial.
En este sistema el agua de lluvia escurre superficialmente por las calles, y solo se
encausara con tubería el tramo más cercano a la llegada a la estructura de
captación y vertido final, este sistema se propone en zonas donde el terreno tenga
pendientes pronunciadas y además los tramos entre calles sean cortos.
2.- Sistema de escurrimiento por conducto cerrado o tubería.
Este sistema se proyecta para que el agua de lluvia escurra por tuberías, según
los gastos generados en cada tramo, y se puede usar en terrenos planos o tramos
largos entre puntos de proyecto.
1.2.1.2.- USO DEL AGUA PROVENIENTE DEL ALCANTARILLADO PLUVIAL
Una de las razones para utilizar el sistema separado de alcantarillado pluvial, se
debe a que la demanda de agua en las poblaciones, producto de su crecimiento, y
a la escasez de la misma cerca de ellas, ha llevado a tomar medidas necesarias
para que los habitantes dispongan del agua indispensable para cubrir sus
necesidades y desempeñen sus actividades. Tales medidas abarcan desde un
mayor abastecimiento hasta un uso racional del agua, y en este aspecto se
desarrollan acciones encaminadas al rehusó del agua de lluvia.
Para cuidar el agua se pueden emprender diversas acciones, entre las que se
encuentran el empleo de agua tratada en usos que se han dado con agua potable,
pero admiten una calidad de agua como la que se obtiene con el tratamiento (por
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32
ejemplo, en el enfriamiento de maquinarias industriales) y el rehusó del agua. Se
le llama aguas tratadas a aquellas provenientes del alcantarillado (sanitario,
pluvial o combinado), que son procesadas en una planta para mejorar su calidad
que puede ser ―no potable‖; pero que, permite la utilización de ella en industrias,
riego de jardines, cultivos, y para fines estéticos en fuentes, lagos, etc. El agua de
lluvia puede ser utilizada, con un tratamiento ligero o incluso sin tratamiento,
cuando se cuenta con las estructuras necesarias de conducción y
almacenamiento sin alterar lo más mínimo su calidad. El empleo del agua pluvial
puede ser muy provechoso en las poblaciones, sin embargo, requiere de obras y
el establecimiento de normas adicionales de operación. Es importante que el
profesional encargado de diseñar los sistemas de alcantarillado modernos
considere en sus proyectos el empleo del agua de lluvia residual tratada.
Un aspecto importante, que no se puede pasar por alto, se refiere a la recarga
artificial de acuíferos. Lo cual es fundamental en los lugares donde la escasez del
líquido ha provocado la sobreexplotación de los mantos acuíferos, lo que está
agotando la fuente subterránea, deteriorando la calidad de agua o produciendo
hundimientos del terreno.
1.2.2 COMPONENTES
1.2.2.1.- Estructuras de captación. Consisten en bocas de tormenta, que son las
estructuras que recolectan el agua que escurre sobre la superficie del terreno y la
conducen al sistema de atarjeas. Se ubican a cierta distancia en las calles con el
fin de interceptar el flujo superficial, especialmente aguas arriba del cruce de calles
y avenidas de importancia; también se les coloca en los puntos bajos del terreno,
donde pudiera acumularse el agua.
Están constituidas por una caja que funciona como desarenador donde se
depositan las materias pesadas que arrastra el agua y por una coladera con su
estructura de soporte que permite la entrada del agua de la superficie del terreno
al sistema de la red de atarjeas mediante una tubería de concreto a la que se le
denomina albañal pluvial. La coladera evita el paso de basura, ramas y otros
objetos que pudieran taponar los conductos de la red. Existen varios tipos de
bocas de tormenta, a los cuales se acostumbra llamarles coladeras pluviales: las
de piso, de banqueta, combinadas, longitudinales y transversales.
Las coladeras de piso se instalan formando parte del pavimento al mismo nivel de
su superficie y las de banqueta se construyen formando parte de la guarnición.
Cuando se requiere captar mayores gastos, puede hacerse una combinación de
ambas. Las coladeras longitudinales son un tipo especial de las de banqueta.
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33
La selección de alguna de ellas o de alguna de sus combinaciones depende
exclusivamente de la pendiente longitudinal de las calles y del caudal por
recolectar.
En ocasiones, se les combina con una depresión del espesor del pavimento para
hacerlas más eficientes.
1.2.2.2.-Estructuras de conducción. Son todas aquellas estructuras que
transportan las aguas recolectadas por las bocas de tormenta hasta el sitio de
vertido. Se pueden clasificar ya sea de acuerdo a la importancia del conducto
dentro del sistema de drenaje o según el material y método de construcción del
conducto que se utilice.
Existen varios tipos de sumideros o coladeras pluviales, se utilizaran dependiendo
del terreno, materiales de la zona y aún del criterio del proyectista.
Según la importancia del conducto dentro de la red, los conductos pueden ser
clasificados como atarjeas, subcolectores, colectores y emisores. Se le llama
atarjeas o red de atarjeas a los conductos de menor diámetro en la red, a los
cuales descargan la mayor parte de las estructuras de captación. Los
subcolectores son conductos de mayor diámetro que las atarjeas, que reciben
directamente las aportaciones de dos o más atarjeas y las conducen hacia los
colectores. Los colectores son los conductos de mayor tamaño en la red y
representan la parte medular del sistema de alcantarillado. También se les llama
interceptores, dependiendo de su acomodo en la red. Su función es reunir el agua
recolectada por los subcolectores y llevarla hasta el punto de salida de la red e
inicio del emisor.
El emisor conduce las aguas hasta el punto de vertido o tratamiento. Una red
puede tener más de un emisor dependiendo del tamaño de la localidad. Se le
distingue de los colectores porque no recibe conexiones adicionales en su
recorrido.
Por otra parte, los conductos pueden clasificarse de acuerdo al material que los
forma y al método de construcción o fabricación de los mismos. Desde el punto de
vista de su construcción, existen dos tipos de conductos: los prefabricados y los
que son hechos en el lugar.
Los conductos prefabricados son a los que comúnmente se les denomina como
―tuberías‖, con varios sistemas de unión o ensamble, y generalmente de sección
circular, y se fabrican de los materiales siguientes: concreto simple, concreto
reforzado, fibrocemento, policloruro de vinilo o PVC, y polietileno.
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34
Los conductos construidos en el lugar o in situ son usualmente de concreto
reforzado y pueden ser estructuras cerradas o a cielo abierto. A las primeras se
les llama cerradas porque se construyen con secciones transversales de forma
semielíptica, herradura, circular, rectangular o en bóveda. Las estructuras a cielo
abierto corresponden a canales de sección rectangular, trapezoidal o triangular.
1.2.2.3.-Estructuras de conexión y mantenimiento. Son estructuras subterráneas
construidas hasta el nivel del suelo o pavimento, donde se les coloca una tapa. Su
forma es cilíndrica en la parte inferior y tronco cónico en la parte superior, y son lo
suficientemente amplias como para que un hombre baje a ellas y realice
maniobras en su interior, ya sea para mantenimiento o inspección de los
conductos. El piso es una plataforma con canales que encauzan la corriente de
una tubería a otra, y una escalera marina que permite el descenso y ascenso en el
interior. Un brocal de hierro fundido o de concreto armado protege su
desembocadura a la superficie y una tapa perforada, ya sea de hierro fundido o de
concreto armado cubre la boca.
Se les conoce como pozos de visita o cajas de visita según sus dimensiones. Este
tipo de estructuras facilitan la inspección y limpieza de los conductos de una red
de alcantarillado, y también permite la ventilación de los mismos. Su existencia en
las redes de alcantarillado es vital para el sistema, pues sin ellas, estos se
taponarían y su reparación podría ser complicada y costosa.
Para dar mantenimiento a la red, los pozos de visita se ubican al inicio de las
atarjeas, en puntos donde la tubería cambia de diámetro, dirección o de pendiente
y también donde se requiere la conexión con otras atarjeas, subcolectores o
colectores. Por regla los pozos de visita en una sola tubería no se colocan a
intervalos mayores de 125 a 175 m dependiendo de los diámetros de las tuberías
a unir.
Existen varios tipos de pozos de visita que se clasifican según la función y
dimensiones de las tuberías que confluyen en los mismos e incluso del material de
que están hechos. Así se tienen: pozos comunes de visita, pozos especiales de
visita, pozos para conexiones oblicuas, pozos caja, pozos caja unión, pozos caja
de deflexión, pozos con caída (adosada, normal y escalonada). Las
especificaciones para su construcción se indican en el capítulo correspondiente.
Además, en el tema referente al diseño de redes se señala cuando se debe
instalar cada uno de ellos.
Los pozos de visita usuales se fabrican con ladrillo y concreto. También existen
pozos de visita prefabricados de concreto reforzado, fibrocemento y de polietileno.
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Los pozos permiten la conexión de tuberías de diferentes diámetros o materiales,
siendo los pozos comunes para diámetros pequeños y los pozos caja para
diámetros grandes. Las uniones entre tuberías se resuelven en el pozo de varias
formas, las cuales se especifican en el capítulo correspondiente a diseño.
1.2.2.4.- Estructuras de vertido. Se le denomina estructura de vertido a aquella
obra final del sistema de alcantarillado que asegura una descarga continua a una
corriente receptora. Tales estructuras pueden verter las aguas de emisores
consistentes en conductos cerrados o de canales, por lo cual se consideran dos
tipos de estructuras para las descargas. [5]
a) Estructura de vertido en conducto cerrado
Cuando la conducción por el emisor de una red de alcantarillado es entubada y se
requiere verter las aguas a una corriente receptora que posea cierta velocidad y
dirección, se utiliza una estructura que encauce la descarga directa a la corriente
receptora y proteja al emisor de deslaves y taponamientos.
Este tipo de estructuras de descarga se construyen con mampostería y su trazo
puede ser normal a la corriente o esviajado.
b) Estructura de vertido en canal a cielo abierto
En este caso, la estructura de descarga consiste en un canal a cielo abierto hecho
con base en un zampeado de mampostería, cuyo ancho se incrementa
gradualmente hasta la corriente receptora. De esta forma se evita la socavación
del terreno natural y se permite que la velocidad disminuya. Son estructuras
terminales que protegen y mantienen libre de obstáculos la descarga final del
sistema de alcantarillado, pues evitan posibles daños al último tramo de tubería
que pueden ser causados por la corriente a donde descarga el sistema o por el
propio flujo de salida de la tubería.
[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.
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36
1.2.2.5.- Instalaciones complementarias. Las obras o estructuras complementarias
en una red de alcantarillado son estructuras que no siempre forman parte de una
red, pero que permiten un funcionamiento adecuado de la misma. Entre ellas se
encuentran las plantas de bombeo, vertedores, sifones invertidos, cruces
elevados, alcantarillas pluviales y puentes.
a).- Estaciones de bombeo
Una estación de bombeo se compone de un cárcamo de bombeo o tanque donde
las aguas son descargadas por el sistema de alcantarillado y a su vez son
extraídas por un conjunto de bombas cuya función es elevar el agua hasta cierto
punto para vencer desniveles y continuar la conducción hasta el vertido final. Se
utilizan cuando:
• La elevación donde se concentra el agua está por debajo de la corriente natural
de drenaje o del colector existente.
• Por condiciones topográficas no es posible drenar por gravedad el área por servir
hacia el colector principal, debido a que ella se encuentra fuera del parte aguas de
la zona a la que sirve el colector.
• Los costos de construcción son muy elevados debido a la profundidad a la que
se instalarán los colectores o el emisor a fin de que funcionen por gravedad.
Las plantas de bombeo son instalaciones especializadas de ingeniería, cuyo
diseño es un proyecto en sí.
b).- Vertedores
Un vertedor es una estructura hidráulica que tiene como función la derivación
hacia otro cauce del agua que rebasa la capacidad de una estructura de
conducción o de almacenamiento.
Su uso en los sistemas de alcantarillado se combina con otras estructuras tales
como canales o cajas de conexión, y es propiamente lo que se denomina como
una estructura de control. Por ejemplo, cuando se conduce cierto gasto de aguas
pluviales o residuales hacia una planta de tratamiento con cierta capacidad y ésta
es rebasada debido a la magnitud de una tormenta, el exceso es controlado por
medio de un vertedor que descarga hacia un conducto especial (usado solamente
en estos casos), que lleva el agua en exceso hacia su descarga a una corriente.
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37
c).- Estructuras de cruce
Una estructura de cruce permite el paso de la tubería por debajo o sobre
obstáculos que de otra forma impedirían la construcción de una red de
alcantarillado. Entre estas se tienen:
1) Sifones invertidos. Es una estructura de cruce que permite durante la
construcción de un colector o emisor salvar obstrucciones tales como arroyos,
ríos, otras tuberías, túneles, vías de comunicación (pasos vehiculares a desnivel),
etc., por debajo del obstáculo. Se basa en conducir el agua a presión por debajo
de los obstáculos por medio de dos pozos, uno de caída y otro de ascenso, los
cuales están conectados en su parte inferior por una tubería que pasa por debajo
del obstáculo. Así, cuando el agua alcanza el pozo de caída es conducida a
presión por la tubería hacia el pozo de ascenso donde puede prácticamente
recuperar el nivel que tenía antes de la estructura y continuar con la dirección
original del colector.
2) Cruces elevados. Cuando un trazo tiene que cruzar una depresión profunda, se
utilizan estructuras ligeras como son puentes de acero, concreto o madera, los
cuales soportan la tubería que conduce el agua pluvial. En ocasiones, se utilizan
puentes carreteros existentes donde se coloca la tubería anclándola por debajo o
a un lado de la estructura.
d).- Alcantarillas pluviales y puentes. Este tipo de estructuras de cruce son
regularmente empleadas en carreteras, caminos e incluso en ciertas calles en
localidades donde se ha respetado el paso de las corrientes naturales.
Son tramos de tubería o conductos que se incorporan en el cuerpo del terraplén
de un camino para facilitar el paso de las aguas de las corrientes naturales, o de
aquellas conducidas por canales o cunetas, a través del terraplén. Cuando las
dimensiones de los conductos son excesivas, es más conveniente el diseño de un
puente.
1.2.2.6.- Disposición final. Se le llama disposición final al destino que se le dará al
agua captada por un sistema de alcantarillado. En la mayoría de los casos, las
aguas se vierten a una corriente natural que pueda conducir y degradar los
contaminantes del agua. En este sentido, se cuenta con la tecnología y los
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38
conocimientos necesarios para determinar el grado en que una corriente puede
degradar los contaminantes e incluso, se puede determinar el número,
espaciamiento y magnitud de las descargas que es capaz de soportar.
Por otra parte, la tendencia actual es tratar las aguas residuales y emplearlas
como aguas tratadas o verterlas a las corrientes. También se desarrollan acciones
encaminadas al uso del agua pluvial, pues pueden ser utilizadas en el riego de
áreas verdes en zonas urbanas, tales como jardines, parques y camellones; o en
zonas rurales en el riego de cultivos.
Así, un proyecto moderno de alcantarillado pluvial puede ser compatible con el
medio ambiente y ser agradable a la población según el uso que se le dé al agua
pluvial. Al respecto, cabe mencionar los pequeños lagos artificiales que son
construidos en parques públicos con fines ornamentales. [5]
1.2.3– DISEÑO HIDRAULICO
Para el cálculo de una red de alcantarillado pluvial de una comunidad, es
necesario obtener o investigar los siguientes datos:
1.- Consideraciones Básicas
2.- Área de aportación de acuerdo con el uso del suelo
3.- Coeficiente de escurrimiento en función de la permeabilidad y vegetación
4.-Periodo de retorno de lluvias
5.-Longitud y pendiente del cauce principal
6.-Tiempo de concentración exterior e interior
7.-Intensidad de lluvia
8.-Gasto máximo pluvial
9.-Velocidades permitidas, pendientes y diámetro de proyecto
10.-Sistema de drenaje a utilizar, separado, combinado o mixto
11.-Disposición final de las aguas pluviales
12.-Metodo de cálculo utilizado
13.-Fórmulas empleadas
14.- Cálculo hidráulico
[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.
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1.2.3.1.-Consideraciones básicas
Se llama precipitación a aquellos procesos mediante los cuales el agua cae de la atmósfera a la superficie de la tierra, en forma de lluvia (precipitación pluvial), nieve o granizo. En nuestro país la lluvia es la que genera los escurrimientos pluviales. La magnitud de los escurrimientos superficiales está ligada proporcionalmente a la magnitud de la precipitación pluvial. Por este motivo, los estudios de drenaje parten del estudio de la precipitación para estimar los gastos de diseño que permiten dimensionar las obras de drenaje pluvial. La medición de la precipitación se ha llevado a cabo principalmente con aparatos climatológicos conocidos como pluviómetros y pluviógrafos. Ambos se basan en la medición de una lámina de lluvia (mm), la cual se interpreta como la altura del nivel del agua que se acumularía sobre el terreno sin infiltrarse o evaporarse sobre un área unitaria. La diferencia entre los dispositivos de medición consiste en que el primero mide la precipitación acumulada entre un cierto intervalo de tiempo de lectura (usualmente 24 hrs.) y el segundo registra en una gráfica (pluviograma) la altura de la lluvia acumulada de acuerdo al tiempo, lo que es más útil para el diseño de obras de drenaje. La ventaja de usar los registros de los pluviógrafos con respecto a los pluviómetros radica en que se pueden calcular intensidades máximas de lluvia para duraciones predeterminadas, que posteriormente pueden ser transformadas a gastos de diseño para estructuras de drenaje. La lluvia o precipitación que cae al suelo se distribuye de diferentes formas: una de ellas es el escurrimiento superficial, que corre a través de la superficie. El escurrimiento superficial se puede describir de la siguiente manera: Despreciando la intercepción por vegetación, el escurrimiento superficial es aquella parte de la lluvia que no es absorbida por el suelo mediante infiltración. Si el suelo tiene una capacidad de infiltración f que se expresa en cms. absorbidos por hora, entonces cuando la intensidad de la lluvia i <f,la lluvia es absorbida completamente y no existe escurrimiento superficial. Se puede decir como una primera aproximación que sí i >f, el escurrimiento superficial ocurrirá con un valor de (i - f). A la diferencia (i – f) se le denomina ―exceso de lluvia‖ y es la que forma el escurrimiento superficial. Se denomina ―lluvia efectiva‖ la que incluye el escurrimiento subsuperficial más el escurrimiento superficial. Se considera que el escurrimiento superficial toma la forma de escurrimiento laminar que se puede medir en cm. A medida que el flujo se mueve por una pendiente y se va acumulando, su profundidad aumenta y deberá descargar en un canal natural o artificia
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Con el escurrimiento superficial se forman almacenamientos en las depresiones y almacenamiento por detención superficial proporcional a la profundidad del mismo flujo superficial. El suelo almacena el agua infiltrada y luego la libera lentamente como flujo subsuperficial en los periodos de sequía. El flujo subsuperficial puede ser la porción de mayor escurrimiento total para lluvias moderadas o ligeras en zonas áridas, porque el flujo superficial en estas condiciones se reduce por la evaporación e infiltración sumamente elevadas. Características que afectan el escurrimiento. Los dos principales grupos que afectan el escurrimiento son las características climatológicas y las características de la cuenca hidrológica. Características, climatológicas y geológicas. • Precipitación y su forma (lluvia, granizo, rocío, nieve, helada), intensidad, duración, distribución por tiempo, distribución estacional, distribución por área, intervalo de recurrencia, precipitación antecedente, humedad del suelo, dirección de movimiento de la tormenta. • Temperatura • Viento: velocidad, dirección, duración. • Humedad • Presión atmosférica • Radiación Solar Características de la cuenca hidrológica. • Topográficas: tamaño, forma, pendiente, elevación, red de drenaje, ubicación general, uso y cubiertas de la tierra, lagos y otros cuerpos de agua, drenaje artificial, orientación, canales (tamaño, sección transversal, pendiente, rugosidad, longitud). • Geológicas: tipo de suelo, permeabilidad, formación de aguas freáticas, estratificación, etcétera.
1.2.3.2.- Área de aportación.
También denominada Cuenca Hidrológica, y es el área de terreno donde la precipitación cae en sus diferentes formas, lluvia, nieve o granizo y de donde se drena el escurrimiento superficial hacia un canal natural o artificial Los fraccionamientos o poblados en estudio se consideraran en forma general como parte de una microcuenca, la cual a su vez formará parte de alguna cuenca hidrológica definida. En comunidades que por su posición topográfica reciban aportaciones de aguas arriba deberán considerar el gasto acumulado en las obras pluviales internas y externas.
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41
1.2.3.3.- Coeficiente de escurrimiento
No toda el agua que cae en una lluvia escurre por la superficie, primeramente es
detenida por las hojas de la vegetación, y después se evapora, después se satura
el suelo, y por ultimo escurrirá por la superficie, a esta parte de la lluvia se le llama
lluvia en exceso, y representa solamente una parte del total de la lluvia que cae.
[5]
Este coeficiente de escurrimiento es la relación que hay, entre el volumen de agua
que escurre por la superficie (VAE), y el volumen que llueve (VALL) y se
representa por la letra (C).
-------------------- (6)
Los principales factores que determinan el coeficiente de escurrimiento son: la
permeabilidad del terreno, la temperatura (por la evaporación) y la vegetación.
El coeficiente de escurrimiento, es un valor promedio o ponderado de los coeficientes de escurrimiento de las diferentes superficies de contacto del agua de lluvia del área en estudio, estos valores serán tomados de acuerdo a la (TABLA No
6).
Al seleccionar el coeficiente de escurrimiento debe tomarse en cuenta también que depende de las características y condiciones del suelo, como la humedad antecedente, el grado de compactación, la porosidad, la vegetación, la pendiente y el almacenamiento por alguna depresión, así como la intensidad de la lluvia. 1.2.3.4.- Periodo de retorno de lluvias
Es el intervalo o tiempo en años en que una lluvia con cierta intensidad y duración
se repite con las mismas características, este se obtiene en base a estudios
estadísticos de las intensidades de lluvias, y se calcula como:
T = 1/ P(x) …………………… (7)
Dónde: T Periodo de retorno en años. P(x) Es la probabilidad de ocurrencia de un evento mayor o igual a x. El periodo de retorno no es un intervalo fijo de ocurrencia de un evento, sino el promedio de los intervalos de recurrencia. De la fórmula 7 podemos definir las siguientes expresiones básicas de probabilidad:
[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.
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42
1.- La probabilidad de que un evento X >= ocurra en algún año es:
P(x) = 1 / T ……………………… (8)
2.- La probabilidad de que un evento X no ocurra en algún año es:
Q(x) = 1 - P(x) = 1 - 1 / T……………………… (9) 3.- La probabilidad de que X no ocurra durante n años consecutivos es:
Q1(x) x Q2(x) x ……. Qn(x) = [Q(x)] n= (1 - 1 / T) n ………………. (10)
TABLA No. 6 Coeficientes de escurrimiento según la zona drenada. (CNA, 2007)
MIN MAX
ZONAS COMERCIALESZONA COMERCIAL 0.75 0.95
VECINDARIOS 0.50 0.70
ZONAS RESIDENCIALESUNIFAMILIARES 0.30 0.50
MULTIFAMILIARES ESPACIADOS 0.40 0.50
MULTIFAMILIARES COMPACTOS 0.60 0.75
SEMIURBANAS 0.25 0.40
CASAS HABITACION 0.50 0.70
ZONAS INDUSTRIALESESPACIADO 0.50 0.80
COMPACTO 0.60 0.90
CEMENTERIOS Y PARQUES 0.10 0.25
CAMPOS DE JUEGO 0.20 0.35
PATIOS DE FERROCARRIL 0.20 0.40
ZONAS SUBURBANAS 0.10 0.30
ASFALTADAS 0.70 0.95
DE CONCRETO HIDRAULICO 0.80 0.95
ADOQUINADOS 0.70 0.85
ESTACIONAMIENTOS 0.75 0.85
TECHADOS 0.75 0.95
PRADERASSUELO ARENOSO PLANO 0.05 0.10
(PENDIENTES 0.2)SUELO ARENOSO CON PENDIENTE 0.10 0.15
MEDIA (0.02 - 0.07)SUELO ARENOSO ESCARPADO 0.15 0.20
(0.07 O MAS)SUELO ARCILLOSO PLANO 0.13 0.17
(0.02 O MENOS)SUELO ARCILLOSO C/ PENDIENTE 0.18 0.22
MEDIA (0.02 - 0.07)SUELO ARCILLOSO ESCARPADO 0.25 0.35
(0.07 O MAS)
TIPO DEL AREA DRENADAC
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43
4.- La probabilidad R, llamada riesgo, de que X ocurra al menos una vez durante n años sucesivos o vida útil es: R = 1- [Q(x)]n = 1 - (1 - 1 / T)n…………………….. (11) Por otra parte, cuando se analizan registros históricos de un fenómeno, se les asigna un periodo de retorno de acuerdo a la frecuencia de cada evento. Para calcularlo, es común suponer que la frecuencia o intervalo de recurrencia de cada evento del grupo es similar a la observada, por ello se han propuesto varias fórmulas que permiten asignar un periodo de retorno a cada dato de la muestra en función de su frecuencia. La más usada es la de Weiubull.
T = (n + 1) / m…………………… (12) Dónde: T Periodo de retorno en años. n Es el número de datos de la muestra. m Es el número de orden de la lista de datos ordenada de mayor a menor (para el caso de máximos anuales) La probabilidad de no excedencia de un evento será: Q(x) = 1- P(x) = 1 – m / (n+1)……………………… (13)
En la (TABLA No. 7) se indican algunos valores de periodo de diseño que pueden
ser utilizados como guías para los proyectos de sistemas de alcantarillado.
1.2.3.5.- Longitudes y pendientes del cauce principal La longitud del cauce principal dependerá en gran medida de la topografía del terreno en estudio, si el terreno es de poca pendiente, es probable que parte del escurrimiento se proyecte en forma superficial, siempre y cuando el caudal de arrastre no sea tan grande, porque puede causar problemas de disgregación del volumen y efectos de erosión del pavimento o fondo del conducto superficial , cuando ya sea necesario por el volumen se procederá al entubado del caudal, por lo que se puede considerar como longitud del cauce principal a la medida existente desde el inicio del tramo entubado hasta su disposición final.
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TABLA No. 7 Periodo de diseño en función del tipo de zona, (CNA, 2007)
Descripción de la zona Frecuencia ( años )
Zonas urbanas y suburbanas. Zonas urbanas, residenciales y comerciales
1 – 2 2 – 5
Tipo de obra
Para colectores de 2º orden como canalizaciones. Diseño de obras especiales como emisores (canalizaciones de 1º orden). Para ríos principales que constituyen el sistema de drenaje global de la cuenca
10
20 – 50
100
1.2.3.6.- Tiempo de concentración exterior e interior
La duración del proyecto es igual al tiempo de concentración para el área de drenaje en consideración. Se supone que el máximo escurrimiento se presenta en el tiempo de concentración tc, cuando toda la cuenca está contribuyendo al flujo en su salida. El tiempo de concentración tc,es el tiempo requerido por una gota de agua para fluir desde el punto más remoto de la cuenca hasta el punto de estudio, se calcula mediante:
tc= tcs + tt _________________________________________(14)
dónde: tc Tiempo de concentración. tcs Tiempo de concentración sobre la superficie. ttTiempo de traslado a través de los colectores. Tiempo de concentración sobre la superficie tcs
Para estimar el tiempo de concentración sobre la superficie, se pueden utilizar las fórmulas 15, 16 y 17.
tcs= [(0.87 L3) / D]0.385(Rowe) ____________(15) dónde: tcsTiempo de concentración en hrs. L Longitud del cauce en kilómetros D Desnivel total del cauce en metros.
tcs= 0.0003245 ( L / S1/2)0.77(Kirpich) ________(16)
dónde: tcsTiempo de concentración en hrs. L Longitud del cauce en metros S Pendiente media del colector principal (h/L)
tcs= L1.15/ 3085 D0.38(SCS) ______________(17) dónde:
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45
tcsTiempo de concentración en hrs. L Longitud del cauce en metros D Desnivel total del cauce en metros. Las fórmulas de Kirpich y la de SCS (Soil Conservation Service) son las más usadas. Para determinar el tiempo de traslado en los colectores (tubería, canales, vialidad, etc.), se emplean las siguientes fórmulas: El tiempo de traslado resulta
t = l / V ________________________(18)
Dónde: t =Tiempo de traslado en seg. l =Longitud del tramo en el cual escurre el agua en m. V =Velocidad media de traslado en m/s.
Para el método Racional se considera que la duración de la lluvia es igual al tiempo de concentración:
d = tc ________________________(19)
Dónde: d =Duración de la lluvia en minutos. tc=Tiempo de concentración en toda la cuenca en minutos.
1.2.3.7.- Intensidad de lluvia
La intensidad de lluvia y la duración son dos conceptos asociados entre sí. Intensidad. Se define como la altura de lluvia acumulada por unidad de tiempo usualmente se especifica en mm/h. Duración. Es el intervalo de tiempo que dura la lluvia, definiéndose en minutos. La cantidad promedio de lluvia que cae en una tormenta, se mide al dividir el volumen total de lluvia precipitada entre el tiempo de duración de la tormenta, pero no proporciona la información necesaria para proyectar el sistema, para esto se requiere la rapidez de la variación de la altura de la lluvia con respecto al tiempo de intensidad de lluvia ,es decir que la intensidad de lluvia es igual a la relación entre la altura total de la precipitación ocurrida y el tiempo de duración de la tormenta. Deberá obtenerse el dato de la intensidad de la estación climatológica con pluviografo, más cercana a la zona donde se ubica el sistema en proyecto, con
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46
base en el periodo de retorno y la duración establecidos, de no existir dicha estación la intensidad de lluvia se podrá calcular partir de la siguiente fórmula:
I = h/t _________________ (20)
Dónde: I = intensidad de lluvia en mm/hora h = altura media de lluvia en cm. t = tiempo de duración o concentración en min. El periodo de retorno y la duración de la tormenta, se determinaran de acuerdo a la zona en donde se ubique el proyecto. Para la determinación de la altura de precipitación base, se deberán consultar las tablas correspondientes, en general todas las regiones cuentan con estas gráficas de intensidad-duración-periodo de retorno, generadas de los datos obtenidos por estaciones climatológicas y estudios de campo. 1.2.3.8.- Gasto máximo pluvial
Para el cálculo del gasto de diseño o máximo pluvial existen varios métodos los
más comunes son los siguientes:
Método Racional Americano, Método de BurklieZiegler y Metodo de Chow, los
cuales de determinan según las expresiones 21, 22 y 23
METODO RACIONAL AMERICANO Q= 2.778 C i A ______________ (21)
En donde: 2.778 = constante
C = Constante de escurrimiento
i = intensidad de lluvia, en mm/h.
A= área de aportación, en ha.
METODO DE BURKLIE ZIEGLER Q= 27.78 C i S1/4
A3/4___________ (22)
En donde: 27.78 = constante
C = coeficiente de escurrimiento
i = intensidad de lluvia, en cm/h
S = pendiente en milésimas
A = área por drenar, en ha.
METODO DE CHOW Q= A X Y Z __________________ (23)
En donde: A= área de la cuenca tributaria
X = factor de escurrimiento
Y = factor climático
Z = factor de reducción del pico
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47
Para el cálculo de áreas de drenado pequeñas, se recomienda el uso del Método
Racional Americano ya que no se requieren datos de factores climáticos. [5]
1.2.3.9.- Velocidades permitidas, pendientes y diámetro de proyecto
Se recomienda una velocidad mínima de 0.6 m/seg. Y una velocidad máxima de 5
m/seg., aunque la Topografía será importante en la definición de las mismas.
Tomando en cuenta que el diámetro de tubería mínimo permitido para drenaje
pluvial, es de 30 cms.,y en base a la velocidad mínima y máxima que generan las
pendientes mínimas y máximas, para diferentes diámetros de tubería, según la
siguiente tabla, (TABLA No. 8).
TABLA NO. 8 Pendientes mínimas y máximas según el diámetro de la tubería. (CNA, 2007)
DIAMETRO EN CMS. PENDIENTE MINIMA
EN MILESIMAS
PENDIENTE MAXIMA
EN MILESIMAS
30 2 133
38 1.5 97
45 1.2 78
61 0.8 52
76 0.6 38
91 0.44 30
107 0.4 25
122 0.44 30
1.2.3.10.- Tipo de sistema de drenaje a utilizar
Se utilizara el sistema de drenaje separado, es decir un sistema solo para aguas
pluviales y otro para las aguas residuales.
1.2.3.11.- Disposición final de las aguas pluviales
La disposición final de las aguas producto del sistema pluvial, es el destino que se
le dará al agua captada por el sistema de alcantarillado dependerá de la ubicación
y posición geográfica, necesidades de la comunidad y capacidad del sistema
[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.
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48
regulador oficial existente, si se encuentra un cauce natural cercano, se
aprovechara para verter las aguas al mismo, teniendo siempre en cuenta su
capacidad de volumen, se puede emplear en el riego de áreas verdes dentro de
las zonas urbanas, o aprovechar para riego, en los campos cercanos, a través de
alguna estructura especial, pero por lo general se vierte al subsuelo por medio de
un pozo de absorción, para recarga de mantos acuíferos, es importante tener en
cuenta los costos finales.
1.2.3.12.- Método de cálculo utilizado
Como se muestra en el apartado 1.3.3.8, existen varios métodos para calcular el
gasto de proyecto: Método Racional Americano, Método de BurklieZiegler y
Metodo de Chow, es posible calcular el gasto máximo pluvial, por todos los
métodos, y obtener un promedio del mismo, aquí mostraremos el desarrollo del
Método Racional Americano (ecuación 21) que además es el recomendado por las
Normas Técnicas Complementarias.
METODO RACIONAL AMERICANO Q= 2.778 C i A, en donde:
2.778 = constante
C = Constante de escurrimiento
i = intensidad de lluvia, en mm/h.
A= área de aportación, en ha.
EJEMPLO:
Para un área de aportación de 2.283 hectáreas en un terreno con mucha área
verde, arboladas y una pendiente pronunciada, ubicado muy cerca de la Ciudad
de México, se toman los siguientes datos:
Área de aportación A = 2.283 Ha.
Tomaremos un coeficiente de escurrimiento C de las tabla 6, ya existentes para
una superficie de escurrimiento en zona casa habitación semiurbana C=0.25 hasta
C=0.70, tomando en cuenta la pendiente y características del suelo, al tener una
pendiente pronunciada, se toma un C= 0.50
En base datos estadísticos de las intensidades de lluvia se elige un periodo de
retorno de 5 años, existen tablas de intensidad para diversas ciudades
importantes, como la Ciudad de México:
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49
Lluvias ordinarias
i = 4.48 cm/ hora y duración de 22 min. i=44.8/t + 22 (mm/h) ________ (24)
Entonces aplicando la ecuación 21 tenemos
Q = 2.778 x C x i x A
Coeficiente de escurrimiento C = 0.5
intensidad de lluvia i = 44.8 mm/h
Area de aportacion A = 2.28 ha.
Q = 2.778 0.5 44.8 2.28
Q = 142.06 l/seg.
1.2.3.13.- Fórmulas empleadas
Para el proyecto de alcantarillado pluvial se emplearan además las fórmulas
siguientes: de la intensidad de lluvia (20), tiempo de escurrimiento (25), de
continuidad (26) y la de Manning para cálculo de la velocidad (5).
Intensidad
Dónde:
i =Intensidad de lluvia en mm/hr.
h = altura de lluvia acumulada
t = tiempo de duración
Tiempo de escurrimiento
Dónde:
te = tiempo de escurrimiento en min.
Lt.= Longitud del tramo de escurrimiento
Vel.real = velocidad real de traslado
i h/t _________________(20) =
Lt/Vel. Real __________________(25) = te
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50
Dónde:
Q = Continuidad de flujo a través de un conducto en l/s.
A= área transversal del conducto
V = velocidad dentro del conducto
Manning v = 1/n x R2/3xS1/2
------------------------------------ (5)
Dónde:
v = Velocidad media del escurrimiento
R= Radio hidráulico
S = Pendiente geométrica del conducto
n = Coeficiente de rugosidad de Manning
Continuidad A x V _______________________(26) Q =
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51
2.- DESARROLLO DEL PROYECTO
(PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO SE ESCOGIO UN FRACCIONAMIENTO EN
PROYECTO, EXISTENTE EN EL MUNICIPIO DE NAUCALPAN ESTADO DE MEXICO, QUE SE
DENOMINA RINCONES DEL BOSQUE, DEL CUAL SE TIENE INFORMACION DETALLADA)
2.1 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO
DATOS BASICOS DEL PROYECTO:
Población actual SE CALCULA
Población de proyecto SE CALCULA
Dotación 200 l/hab/dia
Aportación 75%
Gasto medio SE CALCULA
Gasto mínimo SE CALCULA
Gasto max. Inst. SE CALCULA
Gasto max. Extraor. SE CALCULA
Sistema Separado (aguas negras)
Longitud de red 1932.00 MTS.
Coeficientes de seguridad 1.5 y ― M ―
Fórmulas y nomograma Harmon y Manning
Sistema de eliminación Gravedad
Cotas (niveles) [4] De terreno en cruces y línea
Consideraciones básicas.
El sistema de alcantarillado proyectado fue de tipo separado tomando en cuenta
que las aguas residuales serán depuradas en una planta de tratamiento antes de
verterlas al cuerpo receptor, el cual consiste en una caja de caída de 6.66 m de
profundidad perteneciente al sistema de alcantarillado municipal localizada en el
extremo norte del terreno, prácticamente en su colindancia, y cuya descarga cruza
la Av. Río Lerma hacia el pueblo San José Río Hondo.
La red de alcantarillado sanitario recolectará las aportaciones de 172 viviendas,
además de la aportación escolar proveniente de dos escuelas que darán servicio a
la población exterior a este conjunto residencial. Una de dichas escuelas tiene
capacidad de 2,150 alumnos operando actualmente sólo en turno matutino,
localizada en un área colindante hacia el sur de este Conjunto
[4] SAHOP Manual de Alcantarillado México 1979. Reproducido por el departamento de Ingeniería Sanitaria,
división Ingeniería Civil de la facultad de Ingeniería de la U.N.A.M.
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52
La otra escuela tendrá una capacidad de 820 alumnos y se construirá en un área
escolar dentro del conjunto residencial y funcionará exclusivamente en turno
vespertino con alumnos provenientes de la población exterior a este Conjunto.
Trazo de la red.
El trazo de la red de alcantarillado sanitario se efectuó por el centro de las
vialidades y sólo en los tramos que, por topografía, puedan recibir aportaciones
por gravedad de la lotificación.
Cabe mencionar que un buen porcentaje de la lotificación no podrá efectuar su
descarga a la red ubicada en las vialidades por razones topográficas, y que se
hace necesario proyectar dos colectores marginales a las barrancas laterales
existentes. Dichos colectores finalmente se unirán en la zona norte de este
conjunto donde se ubicará la planta de tratamiento.
La red así proyectada funcionará en todo su conjunto por gravedad hasta la planta
de tratamiento, (VER PLANO DS-01) no obstante que el área del conjunto
residencial está dividida por una batería de tuberías del acueducto Cutzamala,
orientadas en la dirección Sur-Norte.
Información de partida.
Para la elaboración de este proyecto, se contó con la siguiente información.
Plano de lotificación y vialidades, Esc. 1:500.
Plano de configuración topográfica, Esc. 1:500.
Planos en planta y perfil de levantamiento en el sitio.
Datos escolares proporcionados por el cliente.
Proyecto de rasantes de vialidades.
Planos de proyecto.
Con la información disponible y el trazo de la red, se elaboró el proyecto ejecutivo
de la red de alcantarillado (VER PLANO DS-01), en el cual se consignan el trazo
de la red, ubicación de pozos, longitud, diámetro y pendiente por tramos, así como
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53
las elevaciones de brocal y plantilla en cada pozo, así como la descarga final hacia
el drenaje municipal a partir de la salida de la planta de tratamiento.
Los planos de proyecto descritos se denominan ―Red de Alcantarillado Sanitario‖,
(DS-01) y ―Línea de descarga de alcantarillado sanitario (Agua Tratada)‖, (DS-02)
respectivamente. (VER ANEXOS)
El cálculo en detalle, de los gastos y de los datos de proyecto, aparecen en la
memoria de cálculo correspondiente, los cuales se presentan en la página no. 71
tabla no. 12 y, donde se observa que el gasto máximo sanitario es de 9.47 l.p.s. y
el máximo previsto es de 14.2 l.p.s. considerando un coeficiente de previsión de
1.5, y resultando en el cálculo una tubería con diámetro de 20 cm.
Una vez terminados los trabajos de apoyo al proyecto, y apoyándose en los datos
anteriores se procederá al cálculo hidráulico de la red, mediante el uso de una
tabla de cálculo para un sistema de alcantarillado de aguas negras, a continuación
se detallan paso a paso los cálculos por columnas, tomando como ejemplo los 3
primeros tramos ver tabla 11 (pág. No. 67 y 68)
1.- TRAMO (columna 1 de la tabla de cálculo)
Es la numeración de cada tramo entre pozos de visita del colector a partir del inicio de
aguas arriba hacia aguas abajo, y se colocara en cada renglón, tabla no. 11.
2.- LONGITUDES (columnas 2 ,3 y 4)
a) PROPIA (columna 2)
Es la distancia entre pozos del tramo en estudio.
b) TRIBUTARIA (columna 3)
Es la sumatoria de todas las longitudes de tramos que descargan al inicio de cada tramo en estudio según la red propuesta. c) ACUMULADA (columna 4)
Es la suma de la longitud propia y la tributaria en cada tramo calculado.
3.- POBLACION SERVIDA (Columna 5)
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54
Existen varios métodos para calcular la población de proyecto, para este caso no es
necesario utilizar alguno, puesto que este es un fraccionamiento cerrado que no crecerá
en forma desordenada, sino que se conocen los datos finales de la población; como
información se mencionan algunos de los métodos existentes:
a) Método de Malthus
b) Método de extensión
c) Método Aritmético
d) Método Geométrico.- Se divide en:
I.- Por porcentajes
II .- Incremento medio total.
Por lo general se desarrollan los métodos anteriores en base a los datos de la comunidad
en estudio y se obtiene un promedio de población servida, el cual se toma para el cálculo
del proyecto de alcantarillado.
La población servida es la población a la que se da servicio en cada tramo (p), y se
calcula a partir de la densidad de población (Dp) por distancia acumulada (La) en ese
tramo; es decir
4.- GASTOS (Columnas 6, 7 ,8 y 9)
P = (Dp) (La) = No. Hab. ……………………………. (27)
La Densidad de Población será igual: a
Población de proyecto
Long. Total de la red
946 hab. + 2150 alum
1,932.00
Ejemplo: De la ecuación 27 se tiene :
TRAMO Población servida
1 P = 2.00 x 11 m. = 22 hab.
2 P = 2.00 x 21 m. = 42
hab.
3 P = 2.00 x 33 m.
= 66 hab.
Dp = = Hab/m. …………….. (28)
Dp = = 3096 hab.
= 2.00 hab./m.
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55
En estas columnas se calcularan los gastos de aguas negras, en función de la población
servida en cada tramo en estudio, tomando en cuenta la cantidad de aportación del 75%
de la dotación considerada para este proyecto.
Aportación considerada = 0.75 x Dotación -------------------- (29)
Aportación = 0.75 x 200 l/hab/dia = 150 l/hab/dia
a) GASTO MEDIO (Columna 7)
Según la fórmula: no. (1)
1.- El gasto medio aportado por la población del fraccionamiento Rincones del bosque es:
946 x 150lts./seg. = 1.642Q MED.
86,400
2.- El gasto medio producto de aguas residuales de las escuelas que quedan dentro del
fraccionamiento es el siguiente:
Capacidad escuela existente: 2150 alumnos con un turno matutino (6.5 hrs)
Capacidad escuela proyecto: 820 alumnos con un turno vespertino (5.0 hrs.)
a) Gasto medio escuela de proyecto:
por ser un turno de 5 hrs se considera una dotación de 25 lt./alum./turno
820 x 25
5 x 3600Q MED.
= 1.14 lts./seg.
b) Gasto medio escuela existente:
Por ser un turno de 6.5 hrs. Se considera una dotación de 25 lt./alum./turno
2150 x 25
6.5 x 3600Q MED.
= 2.30 lts./seg.
Gasto de aportación total:
El gasto con unidades mueble considera la posibilidad de uso simultáneo y es muy
elevado.
Dado que las escuelas funcionan en turnos diferentes, tomaremos por seguridad el gasto
mayor obtenido.
Gasto aportado por el fraccionamiento = 1.64 lps
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56
Gasto aportado por el colegio actual = 2.30 lps
Gasto total = 3.94 lps
Gasto total medio 3.94 lps
Gasto medio en los primeros 3 tramos:
TRAMO Gasto medio22 x 150
43 x 150
67 x 150
0.07
0.12
lts./seg.
lts./seg.
lts./seg.3 Q MED. 86,400
=
=
=
0.041 Q MED.86,400
2 Q MED. 86,400
b) GASTO MINIMO (Columna 6)
Se considera como gasto mínimo 0.50 del gasto medio, según fórmula:
Según formula no: (2)
Q MIN. = 0.5 x Q MED. = lt/seg.
Ejemplo:
TRAMO Gasto minimo
1 Q MIN. = 0.50 0.040 = 0.020 lt/seg.2 Q MIN. = 0.50 0.070 = 0.035 lt/seg.3 Q MIN. = 0.50 0.120 = 0.060 lt/seg.
En este caso se toma el gasto mínimo que corresponde a la descarga de un excusado de 6 litros., dando un gasto de descarga de 1.5 lts, este será el gasto
mínimo al inicio de una atarjea. [2]
c) GASTO MAXIMO INSTANTANEO (Columna 8)
El cálculo de gasto máximo se determina cuando al gasto medio se le afecta con el
coeficiente ―M ―(Harmon) que se toma de la siguiente forma:
Cuando la población servida en el tramo es menor de 1,000 habitantes será M = 3.8 ver
tabla no.3 (pág. 25)
Cuando la población servida este entre 1,000, pero menor de 63,450 habitantes se
aplicará la fórmula (ver tabla 3):
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,
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57
14
P
1000
1 +
4 +
Cuando la población servida en el tramo en estudio es igual o mayor a 63,450 habitantes
el coeficiente será M = 2.17 (ver tabla 3)
Según formula no: (3) Q MAX.INST. = M x Q MED. = lt/seg.
TRAMO Poblacion habitantes
Coeficiente M ( Harmon)
Q MED. lt/seg.
Q MAX. INST.
1 22 3.80 0.04 = 0.17 lt/seg.
2 43 3.80 0.07 = 0.28 lt/seg.
3 67 3.80 0.124 = 0.47 lt/seg.
d) GASTO MAXIMO EXTRAORDINARIO (Columna 9)
El gasto máximo extraordinario es el resultado de afectar al gasto máximo instantáneo por
un coeficiente de seguridad, generalmente 1.5, además de que éste es el valor del gasto
que se tomará para determinar los diámetros de las tuberías.
Según fórmula:
Q MAX. EXTRAO. = Coeficiente de seguridad ( QMAX. INST. )
Q MAX. EXTRAO. = 1.5 QMAX. INST. (en lt/seg.) ----------------------------(4)
TRAMOQ MAX. INST.
Coef. de
seguridad QMAX. EXTRAO. =
1 0.170 1.5 = 0.26 lt/seg.
2 0.300 1.5 = 0.45 lt/seg.
3 0.510 1.5 = 0.77 lt/seg.
e) PENDIENTES (Columna 10)
Con la finalidad de realizar la menor excavación posible, los conductos de agua
residual, seguirán con una pendiente similar o igual a la del terreno, en cada tramo
se realiza el cálculo, para después verificar con el Nomograma de Manning
(anexos figura no. 2) y con las pendientes máximas y mínimas permitidas. La
pendiente se calcula con la siguiente expresión:
-------------------------- (30)
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58
H 1000milesimas
longitudS = =
Dónde:
S = Pendiente del conducto en el tramo en milésimas
H = Diferencia de cotas en el tramo(cota inicial-cota final en mm.
Longitud = de tramo en estudio en m.
TRAMO
1575.9 - 1573.3
1573.3 - 1570.6
1570.6 - 1567.4
PENDIENTE
S =10.5
= 0.2476191
= 0.273504311.7
2
3
248
257
274
x
x
x
1000
1000
1000
S = = 0.257142910.5
S =
milesimas
milesimas
milesimas
=
=
=
Con esta expresión el cálculo de las pendientes por la inclinación excesiva del
terreno resulta muy alto, fuera de lo permitido, por lo que se toma una pendiente
de 100 milésimas, que genera una velocidad permitida para este diámetro.
f) CALCULO DEL DIAMETRO (Columna 11)
Los diámetros deberán seleccionarse según corresponda en el Nomograma de
Manning en base al gasto máximo que escurra sin presión y con un tirante mínimo
permitido, y la pendiente del tramo en cuestión.
Los diámetros se determinan en la cuarta columna del Nomograma de Manning,
anexo (ANEXOS, Figura No.2) uniendo con una línea recta gasto y pendiente
correspondiente, hay que recordar que el diámetro mínimo permitido es de 20
cms.
diferencia de cotas X 1000 S =
longitud = milesimas …………………………… (31)
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59
Descripción de la tabla 9: Al unir con una línea recta, en el nomograma de manning los
valores de pendiente y gasto se determina el diámetro, si el valor resultante es menor de
20, se toma el valor de 20 cms.
TABLA No. 9 Determinación del diámetro de la tubería
TRAMO PENDIENTE Qmax DIAM. CALC. DIAM. COMPEN.
1 100 0.260 3 CMS. 20
2 100 0.450 4 CMS. 20
3 100 0.770 5 CMS. 20
g) CALCULO DE GASTO Y VELOCIDAD A TUBO LLENO (Columna 12 y 13)
Utilizando el Nomograma de Manning, (anexos figura no.3) y teniendo los datos
de pendiente y diámetro, se traza una línea recta uniendo estos para obtener en
las escalas centrales el gasto y la velocidad a tubo lleno.
Las lecturas del Nomograma se vaciaron en la tabla 10, donde al unir con una
línea recta en el nomograma, los valores de pendiente y diámetro conocidos, dan
los valores en el cruce de la recta en las escalas centrales de gasto y velocidad a
tubo lleno.
TABLA No. 10 Determinación del valor de gasto y velocidad
TRAMO
PENDIENTE
EN MMS.
DIAMETRO
EN CMS.
Q gasto en
lt/segVELOCIDAD EN
M/SEG
1 100 20 149.81 4.77
2 100 20 149.81 4.77
3 100 20 149.81 4.77
h) DETERMINACION DE VELOCIDADES REALES A GASTO MAXIMO Y MINIMO
(Columnas 14 y 15)
Para conocer la velocidad real a gasto mínimo (Qmin) y a gasto máximo
extraordinario (Qmax prev.), se utiliza la última escala del Nomograma de
Manning, en esta aparecen dos escalas una de relación de velocidad y otra de
gastos, al intercalar los datos entre ambas se obtiene la velocidad. (Ver anexo,
figura 4) [2]
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,
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60
Para calcular la relación de velocidad (RV) y la relación de gasto, se utilizan las
fórmulas siguientes:
Dónde: RV= Relacion de velocidad
Vtpll= Velocidad a tubo parcialmente lleno
Vtll= Velocidad a tubo lleno
Dónde: RQ= Relacion de gasto
Qtpll= Gasto a tubo parcialmente lleno
Qtll= Gasto a tubo lleno
De la Ecuación 32 se despeja la velocidad a tubo parcialmente lleno:
Vtpll = RV Vtll ------------------------------ (34)
Cálculos tramo 1
Velocidad real a gasto mínimo:
DATOS CONOCIDOS
Qmin. = 1.5 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
vtll = 4.77 m/seg
Relacion de gasto es
Qtpll 1.5 0.010
Qtll 149.8
con el valor de 0.010 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en
la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una
y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.317
la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll)
Vtpll = RV Vtll
Vtpll = 0.32 4.77 = 1.512 m/seg
RQ = = =
Qtpll ------------------------------ (33)
Qtll RQ =
Vtpll ------------------------------ (32)
Vtll RV =
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61
Velocidad real a gasto máximo:
DATOS CONOCIDOS
Qmax extra. = 0.26 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
vtll = 4.77 m/seg
Relacion de gasto es
Qtpll 0.26 0.002
Qtll 149.8
con el valor de 0.002 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en
la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una
y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.184
la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll)
Vtpll = RV Vtll
Vtpll = 0.18 4.77 = 0.875 m/seg
RQ = = =
Cálculos tramo 2
Velocidad real a gasto mínimo:
DATOS CONOCIDOS
Qmin. = 1.5 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
vtll = 4.77 m/seg
Relacion de gasto es
Qtpll 1.5 0.010
Qtll 149.8
con el valor de 0.010 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en
la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una
y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.317
la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll)
Vtpll = RV Vtll
Vtpll = 0.317 4.77 = 1.512 m/seg
RQ = = =
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62
Velocidad real a gasto máximo:
DATOS CONOCIDOS
Qmax extra. = 0.45 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
vtll = 4.77 m/seg
Relacion de gasto es
Qtpll 0.45 0.003
Qtll 149.8
con el valor de 0.003 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en
la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una
y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.219
la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll)
Vtpll = RV Vtll
Vtpll = 0.219 4.77 = 1.045 m/seg
RQ = = =
Cálculos tramo 3
Velocidad real a gasto mínimo:
DATOS CONOCIDOS
Qmin. = 1.5 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
vtll = 4.77 m/seg
Relacion de gasto es
Qtpll 1.5 0.010
Qtll 149.8
con el valor de 0.010 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en
la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una
y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.317
la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll)
Vtpll = RV Vtll
Vtpll = 0.317 4.77 = 1.512 m/seg
RQ = = =
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO
63
Velocidad real a gasto máximo:
DATOS CONOCIDOS
Qmax extra. = 0.77 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
vtll = 4.77 m/seg
Relacion de gasto es
Qtpll 0.77 0.005
Qtll 149.8
con el valor de 0.005 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en
la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una
y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.257
la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll)
Vtpll = RV Vtll
Vtpll = 0.257 4.77 = 1.226 m/seg
RQ = = =
[6] i) DETERMINACION DE TIRANTE A GASTO MAXIMO Y MINIMO (Columnas 16 y 17)
Para determinar el tirante a gasto mínimo (Qmin) y a gasto máximo previsto (Qmax prev.),
se utiliza la última escala del Nomograma de Manning, (FIGURA No. 4) donde aparece la
escala de relación de gasto, al intercalar estos datos con la penúltima escala, de tirantes
se obtiene el dato de relación de tirante a tubo lleno y a tubo parcialmente lleno, este dato
al multiplicarlo por el diámetro del conducto del tramo se obtiene el tirante a gasto mínimo
y máximo.
Se utilizan las formulas siguientes:
Velocidad a tubo parcialmente lleno 1
Velocidad a tubo lleno
Vtpll
vtll
Gasto a tubo parcialmente lleno 2
Gasto a tubo lleno
Qtpll
Qtll
Relación de velocidad =
Relación de gasto =
RV =
RQ =----------------------- (33)
[6] TESIS- Rodolfo Edén Flores Benítez, Universidad La Salle, Cuernavaca Morelos, Febrero 2005 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN TLAYACAPAN, MORELOS MEXICO.
Tr min = Tr x Diam -----------------------------(35)
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64
Dónde: Tr min = Tirante mínimo en tubería
Tr = Tirante a tubo parcialmente
Diam. = Diámetro de la tubería en el tramo
Cálculos tramo 1
Tirante a gasto mínimo:
DATOS CONOCIDOS
Qmin. = 1.5 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
Diametro tubo 20 cm
Relacion de gasto es
Qtpll 1.5 0.010
Qtll 149.8
0.010 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en
la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una
y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.069
el tirante a gasto minimo (Tr min)
Tr min = Tr x Diam
Tr min = 0.07 20 = 1.38 cm
RQ = = =
Tirante a gasto máximo:
DATOS CONOCIDOS
Qmax extra. = 0.26 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
Diametro tubo 20 cm
Relacion de gasto es
RQ = Qtpll = 0.26 = 0.002
Qtll 149.8
0.002 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en
la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una
y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.03
el tirante a gasto maximo (Tr max)
Tr min = Tr x Diam
Tr min = 0.030 20 = 0.6 cm
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65
Cálculos tramo 2
Tirante a gasto mínimo:
DATOS CONOCIDOS
Qmin. = 1.5 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
Diametro tubo 20 cm
Relacion de gasto es
Qtpll 1.5 0.010
Qtll 149.8
0.010 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en
la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una
y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.069
el tirante a gasto minimo (Tr min)
Tr min = Tr x Diam
Tr min = 0.069 20 = 1.38 cm
RQ = = =
Tirante a gasto máximo:
DATOS CONOCIDOS
Qmax extra. = 0.45 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
Diametro tubo 20 cm
Relacion de gasto es
Qtpll 0.45 0.003
Qtll 149.8
0.003 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en
la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una
y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.040
el tirante a gasto maximo (Tr max)
Tr min = Tr x Diam
Tr min = 0.040 20 = 0.790 cm
RQ = = =
Cálculos tramo 3
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66
Tirante a gasto mínimo:
DATOS CONOCIDOS
Qmin. = 1.5 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
Diametro tubo 20 cm
Relacion de gasto es
Qtpll 1.5 0.010
Qtll 150
0.010 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en
la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una
y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.069
el tirante a gasto minimo (Tr min)
Tr min = Tr x Diam
Tr min = 0.069 20 = 1.38 cm
RQ = = =
Tirante a gasto máximo:
DATOS CONOCIDOS
Qmax extra. = 0.77 lt/seg
Qtll = 149.8 lt/seg
Diametro tubo 20 cm
Relacion de gasto es
Qtpll 0.77 0.005
Qtll 149.8
0.005 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en
la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una
y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.051
el tirante a gasto maximo (Tr max)
Tr min = Tr x Diam
Tr min = 0.051 20 = 1.01 cm
RQ = = =
[6]
Todos los resultados anteriores se vacían en la (TABLA No. 11), en la que
podremos determinar si los datos obtenidos, cumplen o no con las
especificaciones generales para el cálculo de una red de alcantarillado sanitario.
[6] TESIS- Rodolfo Eden Flores Benítez, Universidad La Salle, Cuernavaca Morelos, Febrero 2005 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN TLAYACAPAN, MORELOS MEXICO.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO
67
LO
NG
ITU
DP
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NG
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FU
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mm
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ile
sim
as
cm
Q
l/s
V
m/s
MIN
.M
AX
.M
IN.
MA
X.
12
11
011
22
1.5
00.0
40.1
70.2
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
10.8
81.3
80.6
0
23
11
021
43
1.5
00.0
70.3
00.4
5100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.0
51.3
80.7
9
34
12
033
67
1.5
00.1
20.5
10.7
7100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.2
31.3
81.0
1
45
12
045
91
1.5
00.1
60.6
81.0
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.3
61.3
81.1
7
56
10
054
111
1.5
00.1
90.8
01.2
0100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.4
21.3
81.2
5
67
10
064
130
1.5
00.2
30.9
71.4
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.5
11.3
81.3
8
78
10
073
150
1.5
00.2
61.0
91.6
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.5
41.3
81.4
3
89
10
083
169
1.5
00.2
91.2
11.8
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
11.3
81.5
2
910
10
092
189
1.5
00.3
31.3
72.0
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
71.3
81.6
1
10
11
11
0103
211
1.5
00.3
71.5
32.3
0100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
31.3
81.7
1
11
12
14
0117
240
1.5
00.4
21.7
32.6
0100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
91.3
81.8
1
12
13
15
0132
271
1.5
00.4
71.9
32.9
0100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.8
61.3
81.9
1
13
14
11
0143
294
1.5
00.5
12.0
83.1
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.8
91.3
81.9
6
14
15
11
0154
316
1.5
00.5
52.2
43.3
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.9
51.3
82.0
7
15
16
15
0169
347
1.5
00.6
02.4
33.6
5100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.9
81.3
82.1
2
16
17
15
0184
378
1.5
00.6
62.6
63.9
9100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.0
51.3
82.2
3
17
18
24
0184
378
1.5
00.6
62.6
63.9
982.9
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
18
18'
30
184
378
1.5
00.6
62.6
63.9
983.3
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
18'
18''
40
184
378
1.5
00.6
62.6
63.9
982.5
20
91.7
62.9
61.0
21.4
52.2
04.0
0
18''
19
40
184
378
1.5
00.6
62.6
63.9
982.5
20
91.7
62.9
61.0
21.4
52.2
04.0
0
20
21
18
018
36
1.5
00.0
60.2
60.3
971.0
20
126.2
44.0
21.3
50.8
91.5
20.7
9
21
22
18
035
72
1.5
00.1
30.5
60.8
455.0
20
111.1
13.5
41.2
41.0
31.6
11.2
1
22
23
18
053
108
1.5
00.1
90.8
01.2
040.0
20
94.7
53.0
21.1
01.0
41.7
11.5
7
23
24
16
068
140
1.5
00.2
41.0
11.5
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.5
11.3
81.3
8
24
25
16
084
171
1.5
00.3
01.2
51.8
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
41.3
81.5
7
25
26
16
099
203
1.5
00.3
51.4
52.1
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
01.3
81.6
6
26
27
16
0115
235
1.5
00.4
11.6
92.5
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
91.3
81.8
1
27
28
16
0130
267
1.5
00.4
61.8
92.8
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.8
61.3
81.9
1
28
29
17
0147
301
1.5
00.5
22.1
23.1
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.9
21.3
82.0
1
29
30
61
0208
426
1.5
00.7
42.9
74.4
643.0
20
98.2
43.1
31.1
41.5
71.7
12.8
7
30
31
16
0224
459
1.5
00.8
03.1
94.7
950.0
20
105.9
33.3
71.2
01.6
91.6
62.8
7
31
32
16
0240
492
1.5
00.8
53.3
85.0
7100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.2
11.3
82.5
1
32
33
16
0256
524
1.5
00.9
13.6
15.4
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.2
41.3
82.5
7
33
34
16
0272
557
1.5
00.9
73.8
35.7
5100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.2
71.3
82.6
3
34
35
16
0288
590
1.5
01.0
24.0
16.0
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.3
01.3
82.6
9
35
36
16
0304
623
1.5
01.0
84.2
46.3
683.1
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
36
37
29
4304
623
1.5
01.0
84.2
46.3
683.1
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
37
37'
90
304
623
1.5
01.0
84.2
46.3
683.3
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
37'
37''
10
4304
623
1.5
01.0
84.2
46.3
683.0
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
37''
37'''
10
11
304
623
1.5
01.0
84.2
46.3
683.0
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
37'''
62
10
17
304
623
1.5
01.0
84.2
46.3
683.0
20
92.0
72.9
71.0
21.4
52.2
04.0
0
20
38
28
028
56
1.5
00.1
00.4
30.6
587.0
20
139.7
44.4
51.4
41.1
21.4
30.9
7
38
39
23
050
103
1.5
00.1
80.7
61.1
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.3
91.3
81.2
1
39
40
24
074
151
1.5
00.2
61.0
91.6
420.0
20
67.0
02.1
30.8
70.8
92.0
72.1
2
40
41
60
80
163
1.5
00.2
81.1
71.7
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
11.3
81.5
2
41
42
50
85
173
1.5
00.3
01.2
51.8
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
41.3
81.5
7
42
43
50
90
184
1.5
00.3
21.3
32.0
0100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
71.3
81.6
1
43
44
40
94
192
1.5
00.3
31.3
72.0
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
71.3
81.6
1
44
45
40
97
199
1.5
00.3
51.4
52.1
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
01.3
81.6
6
45
46
40
101
206
1.5
00.3
61.4
92.2
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
01.3
81.6
6
46
47
42
0142
291
1.5
00.5
12.0
83.1
277.0
20
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28
028
56
1.5
00.1
00.4
30.6
587.0
20
139.7
44.4
51.4
41.1
21.4
30.9
7
38
39
23
050
103
1.5
00.1
80.7
61.1
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.3
91.3
81.2
1
39
40
24
074
151
1.5
00.2
61.0
91.6
420.0
20
67.0
02.1
30.8
70.8
92.0
72.1
2
40
41
60
80
163
1.5
00.2
81.1
71.7
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
11.3
81.5
2
41
42
50
85
173
1.5
00.3
01.2
51.8
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
41.3
81.5
7
42
43
50
90
184
1.5
00.3
21.3
32.0
0100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
71.3
81.6
1
43
44
40
94
192
1.5
00.3
31.3
72.0
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.6
71.3
81.6
1
44
45
40
97
199
1.5
00.3
51.4
52.1
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
01.3
81.6
6
45
46
40
101
206
1.5
00.3
61.4
92.2
4100.0
20
149.8
14.7
71.5
11.7
01.3
81.6
6
46
47
42
0142
291
1.5
00.5
12.0
83.1
277.0
20
131.4
64.1
81.3
81.7
41.4
72.1
2
47
48
43
0185
379
1.5
00.6
62.6
63.9
912.0
20
51.9
01.6
50.7
20.9
72.2
83.7
1
48
49
70
192
393
1.5
00.6
82.7
44.1
197.0
20
147.5
54.7
01.4
92.0
51.3
82.2
8
49
50
70
199
407
1.5
00.7
12.8
54.2
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.0
81.3
82.2
8
50
51
25
0223
458
1.5
00.8
03.1
94.7
9100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.1
41.3
82.4
0
51
52
70
230
471
1.5
00.8
23.2
74.9
1100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.1
81.3
82.4
5
52
53
24
0254
520
1.5
00.9
03.5
75.3
6100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.2
41.3
82.5
7
53
54
24
0278
570
1.5
00.9
93.9
05.8
548.0
20
103.7
93.3
01.1
81.7
71.6
63.1
8
54
55
37
0314
645
1.5
01.1
24.3
86.5
775.0
20
129.7
44.1
31.3
62.1
61.4
73.0
5
55
56
15
0329
674
1.5
01.1
74.5
76.8
610.0
20
47.3
81.5
10.6
81.0
72.4
05.0
8
56
57
37
0365
749
1.5
01.3
05.0
47.5
610.0
20
47.3
81.5
10.6
81.1
02.4
05.3
8
57
58
48
0413
848
1.5
01.4
75.6
58.4
810.0
20
47.3
81.5
10.6
81.1
42.4
05.6
9
58
59
18
0431
885
1.5
01.5
45.9
08.8
587.0
20
139.7
44.4
51.4
42.4
71.4
33.3
7
59
60
90
440
903
1.5
01.5
76.0
19.0
2100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.6
21.3
83.3
1
60
61
90
449
922
1.5
01.6
06.1
29.1
8100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.6
21.3
83.3
1
61
62
75
0524
1,0
76
1.5
01.8
77.0
710.6
115.0
20
58.0
21.8
50.7
81.4
02.1
75.7
7
62
63
37
0561
1,1
51
1.5
02.0
07.5
211.2
823.0
20
71.8
52.2
90.9
11.6
61.9
65.3
1
63
64
50
566
1,1
61
1.5
02.0
27.5
911.3
9100.0
20
149.8
14.7
71.5
12.8
01.3
83.7
1
64
65
33
0599
1,2
29
1.5
02.1
37.9
711.9
610.0
20
47.3
81.5
10.6
81.2
52.4
06.8
3
65
66
34
0632
1,2
97
1.5
02.2
58.3
812.5
710.0
20
47.3
81.5
10.6
81.2
72.4
06.9
9
66
67
30
30
632
1,2
97
1.5
02.2
58.3
812.6
4.0
20
20.1
50.6
50.3
20.5
94.0
012.7
0
67
68
54
54
632
1,2
97
1.5
02.2
58.3
812.6
37.8
20
62.0
02.0
00.6
91.2
92.2
06.7
0
68
19
14
14
632
1,2
97
1.5
02.2
58.3
812.6
4.3
20
21.0
80.6
80.3
30.6
14.0
012.4
0
19
69
80
632
1,2
97
1.9
73.9
49.4
714.2
082.5
20
91.7
62.9
61.0
21.7
82.2
05.9
0
AB
1.0
05.0
010.0
20
31.9
31.0
30.3
51.2
54.5
04.5
0
BC
103.5
75.0
062.7
20
79.9
82.5
80.3
51.2
53.5
03.5
0
FR
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RIO
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69
Finalmente y de la tabla No. 11, se toman los datos de las pendientes y las
longitudes de cada tramo de la línea de alcantarillado, y en función de estas se
obtienen cotas de nivel del arrastre hidráulico, mismas que se vaciaran en planos
de proyecto final, estas cotas se calculan en los siguientes tramos:
DATOS CONTENIDOS EN LA TABLA
TRAMO COTA DE TERRENO LONG. TRAMO PENDIENTE
1 1575.9
2 1573.3 10.50 100
3 1570.6 10.50 100
4 1567.4 11.70 100
5 1563.9 11.80 100
TRAMO 1-2
SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA
longitud = 10.50 m
1
cota 1575.9
cota 1573.3
h= 1.00 m 2
S = 100
H= -.055 m
cota = 1574.9 D= 20 CMS.
cota = 1573.85
prof. min. de tubo h = 1.00 m.
cota terr. Menos prof. minimacota de plantilla inicial = 1575.9 - 1.00 = 1574.90cota de plantilla final = 1574.9 - (10.50 x 0.100) = 1573.85
H = 1573.30 - 1573.85 = -0.55
Calculando las cotas desde el punto 1, nos arroja una cota final fuera del
terreno, por lo que iniciaremos el cálculo de la cota, desde el punto final del
tramo, proponiendo si es necesario una caída adosada al punto inicial, para
evitar sobrexcavacion.
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70
TRAMO 1-2
cota 1575.9cota 1573.3
h= 2.95 mS = 100
cota = 1572.95 D= 20 CMS. H= 1.40 m
cota = 1571.9
en el punto 2 se propone una prof. De plantilla de 1.20 mas 0.20 de tubo es igual a 1.40 mcota terreno en punto 2 Menos prof. minimacota de plantilla final = 1573.30 - 1.40 = 1571.90cota de plantilla inicial = 1571.90 + (10.5 x 0.1) = 1572.95
1575.90 - 1572.95 = 2.95h inicial = 2.95
1
2
TRAMO 2-3
SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL
longitud = 10.5 m
2
cota 1573.3
cota 1570.6
h= 3.05 m 3
S = 100
cota = 1571.9 H= 1.4 m
caida= 1.65 D= 20 CMS.
cot final = 1570.25
cota = 1569.2
en el punto 3 se propone una prof. De plantilla de 1.20 mas 0.20 de tubo es igual a 1.40 m
cota de plantilla final = 1570.60 - 1.40 = 1569.20cota de plantilla inicial = 1569.20 + (10.5 x 0.1) = 1570.25
se obtiene una caida adosada de 1571.9 - 1570.25 = 1.65
TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 2 1.4 + 1.65 = 3.05
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71
TRAMO 3-4
SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL
longitud = 11.7 m
3
cota 1570.6
cota 1567.4
h= 3.43 m 4
S = 100
cota = 1569.2 H= 1.4 m
caida= 2.03 D= 20 CMS.
cot final = 1567.17
cota = 1566
en el punto 4 se propone una prof. De plantilla de 1.20 mas 0.20 de tubo es igual a 1.40 mcota de plantilla final = 1567.40 - 1.40 = 1566.00cota de plantilla inicial = 1566.00 + (11.7 x 0.1) = 1567.17
se obtiene una caida adosada de 1569.2 - 1567.17 = 2.03TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 3 1.4 + 2.03 = 3.43
A continuación en la tabla 12 se presentan los datos más importantes del proyecto aquí desarrollado
TABLA No. 12 Datos de proyecto.
Parámetro Cantidad Unidad
Número de viviendas 172 Viv.
Habitantes por viviendas 5.5 Hab/Viv.
Habitantes en viviendas 946 Hab.
Capacidad escuela existente (matutino) 2,150 Alumnos
Capacidad escuela proyecto (vespertino) 820 Alumnos
Aportación (75% dotación) 150 L/H/D
Coeficiente de variación Harmon=2.40
Gasto medio diario 3.94 Lps
Gasto máximo 9.47 Lps
Gasto máximo extraordinario Longitud de la red
14.20 1,932.00
Lps M
Cuerpo receptor Drenaje municipal
Tratamiento Lodos activados
Aereación Extendida
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72
2.2 PROYECTO DE ALCANTARILLADO PLUVIAL.
2.2.1.- DATOS BASICOS DEL PROYECTO
Área por drenar 2.28 ha.
Coeficiente de escurrimiento 0.5 Adimensional
Periodo de Retorno 5 años
Intensidad de lluvia 75 mm/hr
Gasto de diseño SE CALCULA ,en m3/seg
Velocidad Mínima permitida 0.6 m/seg
Velocidad Máxima permitida 5.0 m/seg
Método de Diseño METODO RACIONAL AMERICANO
Sistema Separado ( aguas pluviales )
Sitio de descarga Rio hondo ,Naucalpan Edo.Mex.
Material y Tipo de tubería CONCRETO , n .013
Fórmulas y nomograma Manning, Continuidad, intensidad, Velocidad
Sistema de eliminación Gravedad
Cotas (niveles) [4] De terreno en cruces y línea
2.2.2.- CONSIDERACIONES BÁSICAS.
Debido a las pendientes favorables en las vialidades y a su corta longitud, en general el drenaje pluvial será por escurrimiento superficial, con excepción hecha en las vialidades en sus ramales oriente y poniente al norte del conjunto donde se proyectó tubería para el encauzamiento final del caudal hacia un tanque de tormentas en donde se retendrá el volumen escurrido el tiempo necesario en que pasa la precipitación, vertiendo posteriormente a un pozo de absorción para infiltrar el agua pluvial hacia el acuífero; se propone también una salida hacia una estructura de caída localizada en el extremo norte del predio, casi en sus límites, perteneciente a la red municipal como una prevención en caso de taparse el pozo de absorción. En ambos casos la descarga del tanque a cualquiera de las dos estructuras de vertido final se hará por medio de bombeo.
Para el cálculo de gastos, se consideró una intensidad de lluvia de 7.5 cm/hr correspondiente a una duración de 30 min para un periodo de retorno de 10 años de acuerdo a gráfica intensidad-duración-periodo de retorno generada por el Gobierno del Distrito Federal.
[4] SAHOP Manual de Alcantarillado México 1979. Reproducido por el departamento de Ingeniería Sanitaria,
división Ingeniería Civil de la facultad de Ingeniería de la U.N.A.M.
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73
Se consideró para cada vialidad y tramo, el coeficiente de escurrimiento promedio pesado, tomando en cuenta la magnitud de las áreas de aportación y sus características, de acuerdo a los siguientes coeficientes de escurrimiento particulares.
Área de vialidad pavimentada C=0.90 0.80
Área verde C=0.10 0.15
Área construida dentro de lotes C=0.70 0.95
Área sin construir en lotes C=0.35 0.15
Se efectuó el cálculo de los tirantes máximos que se originarán por tramos de vialidad para justificar el no requerimiento de drenaje pluvial entubado en la mayor parte de la vialidad, encontrando que los tirantes máximos esperados en cada acera del arroyo de vialidades no sobrepasan los 6 cm.
Los cálculos en detalle de gastos y tirantes se presentan en la memoria de cálculo correspondiente, misma que a continuación es presentada.
Considerando el perfil de las rasantes de proyecto de los ramales oriente y poniente, se procedió al cálculo geométrico de las elevaciones en plantillas en los pozos de visita.
El trazo y características hidráulicas del drenaje pluvial se observa en el plano denominado ―Red de Drenaje Pluvial‖ (DP-01), y la línea de descarga hacia el drenaje municipal, en caso de excedencias o descargas reguladas por el tanque de tormenta, se muestra en el plano ―Línea de descarga del Alcantarillado Pluvial‖ (DP-02) (VER ANEXOS)
Una vez terminados los trabajos de apoyo al proyecto, y tomando los datos anteriores se procede al cálculo hidráulico de la red, mediante el uso de una tabla de cálculo (Tabla no. 17 página 88) para un sistema de alcantarillado de aguas pluviales, a continuación se detallan paso a paso los cálculos, tomando como ejemplo los 3 primeros tramos:
2.2.3.- CALCULO DEL PROYECTO
1.- TRAMO (columna 1)
Es la numeración de cada tramo entre pozo de visita del colector a partir de inicio aguas
arriba hacia aguas abajo, y se coloca en cada renglón. (VER TABLA No. 17)
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74
2.- ELEVACION DE BROCAL (columnas 2 Y 3)
Es la cota de elevación del terreno natural existente al inicio del tramo (aguas
arriba), y al final del tramo en estudio (aguas abajo)
3.- ELEVACION DE PLANTILLA (columnas 4 Y 5)
Es la cota de elevación de la plantilla o arrastre en el fondo del pozo de visita al
inicio del tramo en estudio, y al final del mismo; El cálculo de estos datos se puede
ver en la página no. 89. (Cálculo de cotas de proyecto.)
4.- LONGITUD DEL TRAMO (columna 6)
Es la longitud del tramo de tubería en estudio la cual se toma del plano respectivo.
5.- AREAS POR DRENAR (columna 7,8 Y 9)
a) PROPIA (columna 7)
Es el área drenada que se va a encausar en el tramo en estudio.
b) TRIBUTARIA (columna 8)
Es la sumatoria de todas las áreas de tramos que descargan al inicio de cada
tramo en estudio según la red propuesta.
c) ACUMULADA (columna 9)
Es la suma del área propia y la tributaria en cada tramo calculado.
6.- COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (Columna 10)
El coeficiente de escurrimiento es la relación que hay entre el volumen de agua
que escurre por la superficie y el volumen que llueve.
7.- INTENSIDAD DE LLUVIA (columna 11)
Es el volumen de agua de lluvia que se precipita en cierto tiempo, y que se
representa en graficas de intensidad-duración-periodo, en cm. /hr.
8.- COEFICIENTE DE FRICCION (columna 16)
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75
Es el coeficiente de fricción que se genera, entre el material de que está fabricado
el conducto y el flujo de agua pluvial conducido a través de este. En la (TABLA 13)
se presentan valores del coeficiente de rugosidad según el material del conducto.
TABLA No. 13 coeficientes de rugosidad (CNA, 1999)
COEFICIENTES DE FRICCION PARA DIFERENTES MATERIALES
MATERIAL n
PVC y Polietileno alta Densidad 0.009Asbesto-Cemento 0.01
Fierro fundido nuevo 0.013
Fierro fundido usado 0.017Concreto aspero 0.012
Concreto liso 0.016Concreto presforzado 0.012
Concreto con buen acabado 0.014Acero soldable revestido c/epoxy 0.011
Acero sin revestimiento 0.014Acero galvanizado 0.014
8.- Para las columnas (12, 13, 14, 15, 17, 18,19, 20, 21 y 22) se presentan los
cálculos de los tramos 1-2, 2-3, 3-4, para calcular sus datos y ejemplificar cada
columna:
Método de cálculo a utilizar (col.12)
Gasto de diseño (col. 13)
Diámetro de tubería (col.14)
Pendiente en el tramo (col.15)
Gasto a tubo lleno (col. 17)
Velocidad a tubo lleno (col. 18)
Velocidad real (col. 19)
Tirante de agua dentro de tubería (col. 20)
Velocidad real (col. 21)
Tirante a tubo parcialmente lleno (col. 22)
Determinación del Gasto Pluvial de diseño
Para la determinación del gasto de proyecto se analizó el cálculo por tres métodos
diferentes (Racional Americano, Bürklie Ziegler y Chow), habiéndose seleccionado los
valores arrojados por el Método Racional Americano, primero por tratarse de una cuenca
relativamente pequeña y segundo, porque en los otros dos métodos intervienen más
factores climáticos y fisiográficos de los cuales no hay información tangible y cuya
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76
deducción nos puede arrojar resultados no confiables y demasiado exagerados para el
tamaño de cuenca.
Las expresiones generales de cada método son las siguientes:
Método Racional Americano Q = 2.778 C i A, --------------------- (21), en donde:
2.778 = constante para obtención de gasto en lps
C = coeficiente de escurrimiento, adimensional
i = intensidad de lluvia, en mm/h
A = área de aportación, en ha
Método de Burklie Ziegler Q = 27.78 C i S1/4 A 3/4 --------------- (22), en donde:
27.78 = constante para obtención del gasto en lps
C = coeficiente de escurrimiento, adimensional
I = intensidad de lluvia, en cm/h
S = pendiente en milésimas
A = área por drenar, en ha
Método de Chow Q = A X Y Z --------------- (23), en donde:
A = área de la cuenca tributaria, en km2
X = factor de escurrimiento, en cm3/h
Y = factor climático
Z = factor de reducción del pico
Como se indicó anteriormente este método, está basado en el concepto de hidrogramas
unitarios, involucra una gran cantidad de parámetros tanto de la precipitación como de las
características topográficas y físicas de la cuenca, por lo que sólo se recomienda para
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77
cuencas de gran tamaño que dispongan de la información requerida, sin embargo se hizo
el análisis correspondiente a manera de comparación.
A continuación se presenta en forma analítica a manera de ejemplo el procedimiento de
cálculo del drenaje pluvial para la vialidad principal en el lado poniente.
Condiciones generales de aportación
Tipo de área de aportación Porcentaje de aportación
Vialidades pavimentadas 100%
Superficie construida por lote 70%
Superficie sin construir por lote 30%
Lado Poniente
Superficie estimada Coef.de escurr.part.(Ce)
Vialidad pavimentada 4,140.00 m2 0.90 0.80
Área vendible (lotes) 9,587.45 m2 0.70 0.95 0.35 0.15
TOTAL 13,727.45 m2
Coeficiente de escurrimiento ponderado (Cp)
Area tributaria Área
parcial (Ce) Producto
(m2) (-) (-)
Vialidad pavimentada 4,140.00 0.90 0.80
3,726.00 3,312.00
Superficie construida en lotes 6,711.22 0.70 0.95
4,697.85 6,375.66
Superficie sin construir en lotes 2,876.24 0.30 0.15
1,006.68
SUMAS 13,727.45
431.44 9,430.53 10,119.10
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78
Q = 2.778 x 0.69 x 75 x 1.3727 = 197.34 lps (Racional Americano)
Q = 2.778 x 0.74 x 75 x 1.3727 = 211.64 lps (Racional Americano)
Para aplicar Burklie Ziegler se calcula la pendiente media:
Pendiente promedio:
Li Si Li Si
80 20.0 160.0
45 25.0 1,125
70 12.0 840.0
35 3.0 105.0
30 25.0 750.0
Sumas 260 - - 2,980
Sm = 2,980 / 260 = 11.5% S = 115 milésimas
Q = 27.78 x 0.69 x 7.5 x x = 597.04 lps.
Q = 27.78 x 0.74 x 7.5 x x = 640.06 lps.
En seguida se presenta el análisis para el lado oriente:
Lado Oriente
Tramo 1 (Km 0+000.00 a km 0+238.18)
Superficie estimada Coef.de escurr.part.(Ce)
Área lateral acueducto 1,400.00 m2 0.10 0.15
Vialidad pavimentada 2,856.00 m2 0.90 0.80
Área vendible (lotes) 4,483.79 m2 0.70 0.95 0.35 0.15
TOTAL 8,739.79 m2
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79
Q = 2.778 x 0.60 x 75 x 2.4962 = 312.05 lps (Racional Americano)
Q = 2.778 x 0.62 x 75 x 2.4962 = 322.45 lps (Racional Americano)
Qtotal = Qpte + Qote = 197.34 + 312.05 = 509.39 lps
Qtotal = Qpte + Qote = 211.64 + 322.45 = 534.09 lps
En las tablas 14, 15 y 16 se presentan los resultados para estos tres métodos
(Racional Americano, Burkli-ziegler y el de Chow) respectivamente.
Coeficiente de escurrimiento ponderado (Cp)
Tipo de superficie Área
parcial (Ce) Producto
(m2) (-) (-)
Área verde derecho de vía acueducto 1,400.00 0.10 0.15
140.00 210.00
Vialidad pavimentada
2,856.00 0.90 0.80
2,570.40 2,284.80
Superficie construida en lotes 3,138.65 0.70 0.95
2,197.06 2,981.72
Superficie sin construir en lotes 1,345.14 0.35 0.15
470.80 201.77
SUMAS
8,739.79
5,378.26 5,678.29
Cp = 0.62 0.65
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80
TABLA NO. 14
TABLA No. 15
TABLA NO. 16
Resumen de gastos máximos (lps)
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81
Método Lado Oriente Lado Poniente Total
Racional Americano 312 197 509
Burklie Ziegler 525 386 911
Chow 453 290 743
GASTO DE DISEÑO POR TRAMO:
Tramo 1-2
GASTO PLUVIAL
Qp=KCiA
Qp= 2.778 0.6 75 0.87398 = 109.256 l/seg
Qp= 109.256 l/seg 0.1093 m3/seg.
Tramo 2 – 3
GASTO PLUVIAL
Qp=KCiA
Qp= 2.778 0.6 75 0.87398 = 109.256 l/seg
Qp= 109.256 l/seg 0.1093 m3/seg.
Tramo 3 - 4
GASTO PLUVIAL
Qp=KCiA
Qp= 2.778 0.6 75 0.13892 = 17.3667 l/seg
Qp= 17.36665172 l/seg 0.01737 m3/seg.
Tramo 4 – 5
GASTO PLUVIAL
Qp=KCiA
Qp= 2.778 0.6 75 0.15436 = 19.2968 l/seg
Qp= 19.296806 l/seg 0.0193 m3/seg.
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82
DIÁMETRO DE TUBERÍA
Por el caudal tan pequeño que se maneja como gasto, se propone el diámetro de
tubería mínimo requerido para este sistema, que es de 30 cms. de diámetro
interior. [5]
CALCULO DE PENDIENTES EN CADA TRAMO
Con la finalidad de realizar la menor excavación posible, los conductos de agua
residual, seguirán con una pendiente similar o igual a la del terreno, en cada tramo
se realiza el cálculo, para después verificar con el Nomograma de Manning
(ANEXO FIGURA 2) y con las pendientes máximas y mínimas permitidas. La
pendiente se calcula con la siguiente expresión: [5]
H 1000milesimas
longitudS = =
Dónde:
S = Pendiente del conducto en el tramo en milésimas
H = Diferencia de cotas en el tramo (cota inicial-cota final en mm.
Longitud = de tramo en estudio en m.
DATOS OBTENIDOS DE LA ECUACION NO. 5
TRAMO COTA DE TERRENO LONG. TRAMO PENDIENTE
1 47.2
2 47.2 3.44 0
3 45 12.31 178.7
4 42 12.97 231
5 38.8 11.99 266.89
[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento,
Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.
diferencia de cotas X 1000 S =
longitud = milesimas ……………………………(31)
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83
Con esta expresión el cálculo de las pendientes por la inclinación excesiva del
terreno resulta muy alto, fuera de lo permitido, por lo que se toma una pendiente
de 35 milésimas, que genera una velocidad permitida para este diámetro.
GASTO Y VELOCIDAD A TUBO LLENO
La velocidad a tubo lleno se calcula con la expresión no. (5):
VELOCIDAD A TUBO LLENO
VT.LL .= 1/n (R) (S).2/3 .1/2
Habiendo calculado la velocidad, se obtiene el gasto a tubo lleno con la expresión no.
(26):
Q = A x V
CALCULO TRAMO 1 – 2
1 0.30.013 4 X
76.92 X ( 0.075 ) X ( 0.0349 )
76.9231 X ( 0.178 ) X ( 0.1871 ) = 2.56 m/s.
SE CALCULA:
GASTO A TUBO LLENO
QTLL. = x (D) 2X ( v ) X ( 1000 )
4
QTLL. = 3.1416 x 0.30 2X ( 2.563 ) X ( 1000 )
4
QTLL. = ( 0.07069 ) X ( 2.563 ) X ( 1000 )
QTLL. = 181.17 l/seg = 0.1812 m3/s.
VT.LL. =
( )
( )
0.0349 ) 2/3 1/2
VT.LL. =
2/3 1/2VT.LL. = X( ) (
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84
CALCULO TRAMO 2 – 3
1 0.30.013 4 X
76.92 X ( 0.075 ) X ( 0.0349 )
76.9231 X ( 0.178 ) X ( 0.1871 ) = 2.56 m/s.
SE CALCULA:
GASTO A TUBO LLENO
QTLL. = x (D) 2X ( v ) X ( 1000 )
4
QTLL. = 3.1416 x 0.30 2X ( 2.563 ) X ( 1000 )
4
QTLL. = ( 0.07069 ) X ( 2.563 ) X ( 1000 )
QTLL. = 181.17 l/seg = 0.1812 m3/s.
VT.LL. =
( )
( )
0.0349 ) 2/3 1/2
VT.LL. =
2/3 1/2VT.LL. = X( ) (
CALCULO TRAMO 3 – 4
1 0.30.013 4 X
76.923 X ( 0.075 ) X ( 0.035 )
76.923 X ( 0.178 ) X ( 0.1871 ) = 2.56 m/s.
SE CALCULA:
GASTO A TUBO LLENO
QTLL. = x (D) 2X ( v ) X ( 1000 )
4
QTLL. = 3.1416 x 0.30 2X ( 2.56 ) X ( 1000 )
4
QTLL. = ( 0.0707 ) X( 2.56 ) X ( 1000 )
QTLL. = 181.17 l/seg = 0.1812 m3/s.
2/3 1/2VT.LL. = X( ) ( 0.035 )
2/3 1/2
VT.LL. =
VT.LL. =
( )
( )
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85
VELOCIDADES Y TIRANTES A TUBO PARCIALMENTE LLENO
Para conocer la velocidad real a gasto mínimo y a gasto máximo se utiliza la última
escala del nomograma de Manning, en esta aparecen dos escalas una de relación de
velocidad y otra de gastos, al intercalar los datos entre ambas se obtiene la velocidad y el
tirante reales.
Para calcular la relación de velocidad (RV), el tirante real y la relación de gasto, se utilizan
las siguientes formulas:
Q tpllQtll
RQ = ------------------------------------ (33)
DONDE: RQ= Relación de gasto
Q tpll = Gasto a tubo parcialmente lleno
Qtll = Gasto a tubo lleno
V tpllV tll
RV =-------------------------------------(32)
DONDE: RV= Relación de velocidad
V tpll = Velocidad a tubo parcialmente lleno
Vtll = Velocidad a tubo lleno
De (32) se despeja la velocidad a tubo parcialmente Lleno: V tpll = RV x Vtll
Tr min = Tr x Diam ----------------------------(35)
DONDE: Tr min = Tirante mínimo en tubería
Tr = Tirante a tubo parcialmente lleno
Diam = Diámetro de tuberia
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86
En base a las fórmulas anteriores y a los datos obtenidos en nomograma de
Manning anexo, (FIGURA NO. 5) se procede a calcular cada tramo:
CALCULO TRAMO 1 – 2
VELOCIDAD REAL DE TUBERIA
Qp= 109.256 l/seg = 0.6031
QTLL. = 181.167 l/seg
PARA 0.60307 LA RELACION DE VELOCIDAD SERA 1.05
(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)
VREAL = 1.05 X 2.563 = 2.6783 m/s.
TIRANTE A TUBO PARCIALMENTE LLENO
Qp= 109.256 l/seg = 0.6031
QTLL. = 181.167 l/seg
PARA 0.60307 LA RELACION DE TIRANTE A TUBO PARC. LLENO 0.560
(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)
TIRANTE = DIAMETRO x RELACION OBTENIDA
TIRANTE = 30.00 X 0.560 = 16.8 CM.
CALCULO TRAMO 2 – 3
VELOCIDAD REAL DE TUBERIA
Qp= 109.256 l/seg = 0.6031
QTLL. = 181.167 l/seg
PARA 0.60307 LA RELACION DE VELOCIDAD SERA 1.05
(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)
VREAL = 1.05 X 2.563 = 2.6783 m/s.
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87
TIRANTE A TUBO PARCIALMENTE LLENO
Qp= 109.256 l/seg = 0.6031
QTLL. = 181.167 l/seg
PARA 0.60307 LA RELACION DE TIRANTE A TUBO PARC. LLENO 0.560
(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)
TIRANTE = DIAMETRO x RELACION OBTENIDA
TIRANTE = 30.00 X 0.560 = 16.8 CM.
CALCULO TRAMO 3 – 4
VELOCIDAD REAL DE TUBERIA
Qp= 173.67 l/seg = 0.9586
QTLL. = 181.17 l/seg
PARA 0.9586 LA RELACION DE VELOCIDAD SERA 1.14
(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)
VREAL = 1.14 X 2.56 = 2.922 m/s.
TIRANTE A TUBO PARCIALMENTE LLENO
Qp= 173.67 = 0.9586
QTLL. = 181.17 l/seg
PARA 0.9586 LA RELACION DE TIRANTE A TUBO PARC. LLENO 0.780
(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)
TIRANTE = 30.00 X 0.780 = 23.4 CM.
A continuación se muestra (EN LA TABLA 17), la planilla de cálculo de la red
de alcantarillado pluvial aplicando el método seleccionado (Racional
Americano), con las características hidráulicas y topográficas del sistema.
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88
TABLA NO. 17
M
EMO
RIA
DE
CA
LCU
LO H
IDR
AU
LIC
O D
E LA
RED
PLU
VIA
L D
EL F
RA
CC
ION
AM
IEN
TO R
INC
ON
ES D
EL B
OSQ
UE
MU
NIC
IPIO
DE
NA
UC
ALP
AN
, EST
AD
O D
E M
EXIC
O
LON
G.
INT.
DE
LLU
VIA
GA
STO
DE
DIS
EÑO
DIA
M.
PEN
D.
DE
AIN
ICIO
m.
FIN
AL
m.
INIC
IO
m.
FIN
AL
m.
m.
PR
OP
IA
km2
TRIB
.
km2
AC
UM
.
km2
mm
/hr
m3
/se
gcm
mil
lG
AST
O
m3
/se
g
VEL
.
m/s
eg
VEL
.
m/s
eg
TIR
AN
TE
cm
12
47.2
047
.20
45.9
045
.78
3.44
0.00
8739
80.
0000
000
0.00
8739
80.
6075
.00
0.10
933
0.23
896
0.38
600.
1093
330
34.9
00.
013
0.18
176
2.56
2.68
16.8
0
23
47.2
045
.00
44.1
343
.70
12.3
10.
0000
000
0.00
8739
80.
0087
398
0.60
75.0
00.
1093
30.
2389
60.
3860
0.10
933
3034
.90
0.01
30.
1817
62.
562.
6816
.80
34
45.0
042
.00
41.1
540
.70
12.9
70.
0051
524
0.00
8739
80.
0138
922
0.60
75.0
00.
1737
90.
3382
80.
4330
0.17
379
3034
.70
0.01
30.
1810
52.
552.
9223
.40
45
42.0
038
.80
37.9
237
.50
11.9
90.
0015
440
0.01
3892
20.
0154
362
0.60
75.0
00.
1931
10.
3661
10.
4530
0.19
311
3035
.00
0.01
30.
1817
62.
562.
9626
.90
56
38.8
034
.80
34.0
033
.50
14.3
70.
0000
000
0.01
5436
20.
0154
362
0.60
75.0
00.
1931
10.
3661
10.
4530
0.19
311
3034
.80
0.01
30.
1810
52.
552.
9626
.90
67
34.8
030
.90
30.1
729
.60
16.3
50.
0095
262
0.01
5436
20.
0249
624
0.60
75.0
00.
3122
80.
5250
10.
4530
0.31
228
3834
.90
0.01
30.
3378
72.
992.
9631
.60
77
`30
.90
28.1
327
.06
26.7
810
.00
0.00
0000
00.
0249
624
0.02
4962
40.
6075
.00
0.31
228
0.52
501
0.45
300.
3122
838
28.0
00.
013
0.30
284
2.68
2.83
34.1
0
7`
14
28.1
325
.44
24.3
824
.38
10.3
30.
0000
000
0.02
4962
40.
0249
624
0.60
75.0
00.
3122
80.
5250
10.
4530
0.31
228
3828
.10
0.01
30.
3028
42.
682.
8334
.10
89
43.2
041
.10
40.4
240
.20
4.67
0.00
0000
00.
0137
275
0.01
3727
50.
6075
.00
0.19
749
0.38
556
0.29
000.
1974
930
47.1
00.
013
0.21
087
2.97
2.99
25.4
0
91
041
.10
38.4
037
.92
37.2
014
.99
0.00
0000
00.
0137
275
0.01
3727
50.
6075
.00
0.19
749
0.38
556
0.29
000.
1974
930
48.0
00.
013
0.21
300
3.00
2.99
25.1
0
10
10
`38
.40
35.6
334
.71
34.4
35.
810.
0000
000
0.01
3727
50.
0137
275
0.60
75.0
00.
1974
90.
3855
60.
2900
0.19
749
3048
.20
0.01
30.
2130
03.
002.
9925
.10
10
`1
135
.63
32.8
631
.94
31.6
65.
800.
0000
000
0.01
3727
50.
0137
275
0.60
75.0
00.
1974
90.
3855
60.
2900
0.19
749
3048
.30
0.01
30.
2137
13.
002.
9924
.90
11
12
32.8
627
.03
26.4
025
.83
11.9
60.
0000
000
0.01
3727
50.
0137
275
0.60
75.0
00.
1974
90.
3855
60.
2900
0.19
749
3047
.70
0.01
30.
2122
92.
992.
9925
.10
12
13
27.0
327
.03
25.8
325
.27
11.5
90.
0000
000
0.01
3727
50.
0137
275
0.60
75.0
00.
1974
90.
3855
60.
2900
0.19
749
3048
.30
0.01
30.
2137
13.
002.
9924
.90
13
14
27.0
325
.44
24.7
424
.24
10.4
80.
0000
000
0.01
3727
50.
0137
275
0.60
75.0
00.
1974
90.
3855
60.
2900
0.19
749
3047
.70
0.01
30.
2122
92.
992.
9825
.10
14
TAN
Q. 2
5.44
22.8
022
.03
21.8
012
.17
0.50
977
6118
.90
0.01
30.
8789
23.
002.
6937
.10
TAN
Q.1
522
.80
21.7
521
.09
21.0
015
.42
0.02
000
305.
800.
013
0.07
384
1.04
0.74
11.9
0
15
16
21.7
518
.26
16.7
716
.65
6.33
0.02
000
3019
.00
0.01
30.
1341
91.
891.
148.
90
16
17
18.2
614
.77
13.2
813
.16
6.34
0.02
000
3018
.90
0.01
30.
1334
81.
881.
138.
90
17
18
14.7
711
.27
9.78
9.66
6.34
0.02
000
3018
.90
0.01
30.
1348
01.
881.
138.
90
18
19
22.1
77.
867.
126.
2545
.81
0.02
000
3019
.00
0.01
30.
1341
91.
891.
148.
90
19
20
7.86
4.25
3.71
2.84
45.8
10.
0200
030
19.0
00.
013
0.13
419
1.89
1.14
8.90
20
21
4.45
1.04
0.30
-0.5
745
.81
0.02
000
3019
.00
0.01
30.
1341
91.
891.
148.
90
TAN
Q.
PO
ZO22
.80
20.9
520
.47
19.9
56.
350.
0200
020
81.9
00.
013
0.09
145
2.95
1.96
7.10
FUN
C. A
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89
CÁLCULO DE COTAS DE PROYECTO:
Finalmente y de la tabla No. 17, se toman los datos de las pendientes y las
longitudes de cada tramo de la línea de alcantarillado pluvial, y en función de
éstas se obtienen cotas de nivel del arrastre hidráulico, mismas que se vaciaran
en planos de proyecto final, estas cotas se calculan en los siguientes tramos:
TRAMO 1-2
SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA
longitud = 3.44 m
1
cota 47.20
cota 47.20
h= 1.30 m 2
S = 35
H= 1.42 m
cota = 45.90 D= 30 CMS.
cota = 45.78
en el punto 1 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m
cota terr. Menos prof. minima
cota de plantilla inicial = 47.2 - 1.30 = 45.90cota de plantilla final = 45.9 - (3.44 x 0.035) = 45.78
H = 47.20 - 45.78 = 1.42
TRAMO 2-3
longitud = 12.31 m
cota 47.20
cota 45.00
h= 1.42
S = 35
cota = 45.78
caida= 1.65 D= 30 CMS. H= 1.30 m
cota = 44.13
cota = 43.7
en el punto 3 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m
cota terreno en punto 2 Menos prof. minima
cota de plantilla final = 45.00 - 1.30 = 43.70cota de plantilla inicial = 43.70 + (12.31 x 0.035) = 44.13
se obtiene una caida adosada de 45.78 - 44.13 = 1.65
TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 2 47.20 44.13 = 3.07
2
3
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90
TRAMO 3-4
SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL
longitud = 12.97 m
3
cota 45.00
cota 42.00
h=1.30 m 4
S = 35
cota = 43.70 H= 1.30 m
caida= 2.55 D= 30 CMS.
cot final = 41.15
cota = 40.70
en el punto 3 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m
cota de plantilla final = 42.00 - 1.30 = 40.70cota de plantilla inicial = 40.70 + (12.97x 0.035) = 41.15
se obtiene una caida adosada de 43.7 - 41.15 = 2.55
TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 3 1.4 + 1.65 = 3.05
TRAMO 4-5
SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL
longitud = 11.99 m
4
cota 42.00
cota 38.80
h= 1.30 m 5
S = 35
cota = 40.70 H= 1.3 m
caida= 2.03 D= 30 CMS.
cot final = 37.92
cota = 37.50
en el punto 4 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m
cota de plantilla final = 38.80 - 1.30 = 37.50cota de plantilla inicial = 37.50 + (11.99 x 0.035) = 37.92
se obtiene una caida adosada de 40.70 - 37.92 = 2.78
TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 4 1.4 + 2.03 = 3.43
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91
3.- RESULTADOS El proceso descrito en el inciso 2.1.1 alcantarillado sanitario, y 2.2.1 alcantarillado pluvial, nos ilustran detalladamente todos los cálculos y análisis necesarios, para el desarrollo paso a paso de un proyecto de alcantarillado tanto sanitario como pluvial, y se utilizan en el desarrollo de los planos correspondientes a ambos proyectos, plasmando en estos planos los trabajos a desarrollar en campo, el resultado de estos trabajos basados en el cálculo desarrollado en este proyecto, serán los óptimos para la construcción y el buen funcionamiento del sistema sanitario de la comunidad en donde se aplican, logrando con esto la satisfacción de la población servida, además facilidad y orden al ejecutar los mismos, y obtener también reducción en los gastos de construcción del sistema, así mismo en el futuro se reflejara en la reducción del mantenimiento de la red en general, sobre todo por la irregularidad del terreno donde se desarrolla el trabajo. Los planos resultado del cálculo son los siguientes: plano de red de alcantarillado sanitario (DS-01), plano línea de descarga sanitaria (DS-02) y plano de caja de descarga sanitaria, y los planos de red de alcantarillado pluvial (DP-01), plano de línea de descarga de red pluvial (DP-02) y plano de pozo de absorción de red pluvial (PAB-01) VER ANEXOS. Los resultados obtenidos en el análisis anterior, son en general satisfactorios, y dejan claro la importancia económica, social y sanitaria, de estos proyectos que se requieren en una comunidad creciente y en desarrollo, y es muy importante tomar en cuenta también, los procesos para el tratamiento del agua, que está muy ligado a las obras y proyectos de alcantarillado, con la finalidad de siempre y hasta donde sea posible, operar con la menor contaminación posible del agua desechada, apoyando de esta manera a conservar sano el medio ambiente, en que nos desarrollamos.
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92
CONCLUSIONES:
El cálculo hidráulico de los proyectos de alcantarillado sanitario y pluvial,
son tan importantes que de ellos depende el costo final de la construcción
del sistema, un cálculo inexacto repercutirá en determinar un diámetro
inadecuado, lo que a su vez se reflejara en mayores dimensiones de
excavación, relleno, etc., esta situación encarecería el monto de la obra, y
una de las finalidades del cálculo es precisamente hacer eficiente el
sistema, pero sobre todo económico. Por lo que es muy importante tomar
en cuenta todos los puntos indicados en el análisis anterior, tomar
decisiones positivas y poner mucha atención en el resultado final.
Es muy importante mencionar que el ingeniero proyectista, debe
responsabilizarse de asegurar en forma profesional, la recopilación de
información confiable, de realizar los análisis y conclusiones con criterio
para cada caso particular, aplicar los lineamientos correctos para obtener
datos básicos razonables, para la elaboración de los proyectos ejecutivos
de saneamiento.
Por último, es importante que la población tome el verdadero valor de contar
con un buen sistema de saneamiento, en todas y cada una de las
comunidades, y de ser necesario actualizar conforme a los requerimientos
de crecimiento, ya que de esta manera se obtendrá una mayor salud dentro
de la población existente.
Como se puede observar a través del desarrollo de la presente tesis, se
cumple en una forma aceptable con el objetivo propuesto de la misma, el
cual fue mostrar el desarrollo de los cálculos y criterios necesarios para
proyectar un sistema de drenaje.
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93
RECOMENDACIONES
Para la elaboración de un proyecto de saneamiento es necesario tener
especial cuidado en la definición de los datos básicos, tomar datos
exagerados provocaran la construcción de sistemas sobredimensionados,
mientras que datos escasos resultaran en sistemas deficientes o
sobresaturados en poco tiempo, ambas situaciones representan inversiones
inadecuadas que dificultan la recuperación de las mismas, además la
inconformidad de la población servida.
En la planeación del sistema de alcantarillado separado, es necesario tomar
en cuenta además de la captación y conducción, el proyecto de obras
complementarias, como pueden ser desviación de corrientes, cunetas o
contracunetas interceptoras en terreno natural, control de azolves y otras
estructuras que permitan el buen manejo de precipitación pluvial y sanitario.
Con toda la información disponible de los sistemas de alcantarillado en
funcionamiento (en su caso), habrá que realizar un análisis que dictamine
un diagnóstico de los mismos, señalando sus características más
importantes, sus deficiencias y los posibles requerimientos de rehabilitación,
sustitución o expansión. Con lo anterior se deben plantear alternativas de
desarrollo para las posibles áreas de crecimiento inmediato y programar a
futuro.
También es de suma importancia, actualizar las normas y procedimientos
de cálculo de los sistemas de saneamiento, conforme a la renovación
actualizada de los materiales que surgen en el mercado, tomando
finalmente los que mejoren la capacidad y funcionamiento del mismo.
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94
BIBLIOGRAFIA: [1] ING. RICARDO ALFREDO LOPÈZ CUALLA ELEMENTOS DE DISEÑÓ PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS
EDITORIAL ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA
COLOMBIA 1995
[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO. ALCANTARILLADO SANITARIO
C.N.A. MEXICO, 2009
[3] COMISION NACIONAL DEL AGUA MANUAL DE DISEÑO DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO
LIBRO DATOS BASICOS
C.N.A. MEXICO 1999
[4] S.A.H.O.P. MANUAL DE ALCANTARILLADO
REPRODUCIDO POR EL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA SANITARIA DIVISION INGENIERIA CIVIL DE LA FACULTAD DE INGENIERIA DE LA U.N.A.M.
MEXICO 1979
[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO, ALCANTARILLADO PLUVIAL
C.N.A. MEXICO, 2007
[6] TESIS: Rodolfo Edén Flores Benítez, UNIVERSIDAD LA SALLE, Cuernavaca Morelos, PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN EL MUNICIPÌO DE TLAYACAPAN, MORELOS
MEXICO, 2005
[7] GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERAL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DISTRITO FEDERAL
MEXICO 2004
[8] GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERAL MORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS PARA EL DISEÑO Y EJECUCION DE OBRAS E INSTALACIONES HIDRAULICAS
G.D.F. MEXICO 2009
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95
GLOSARIO
GLOSARIO DE TERMINOS UTILIZADOS.
Agua potable.- Agua que cumple con las características físicas de color, olor
y sabor, así como de contenido de minerales y materia biológica, para
consumo humano.
Aguas negras.- Agua de desecho producida por el consumo humano.
Aguas residuales.- Agua de desecho producto de las actividades industriales
Altura de precipitación.- Cantidad de agua producto de la lluvia, refiriéndose
a la altura de la lámina de agua que se acumula en una superficie horizontal.
Aportación.- Cantidad de agua, negra y residual, que se vierte a los sistemas
de alcantarillado.
Avenida.- Crecida impetuosa de un río, generalmente debida a la lluvia o al
deshielo.
Avenida de diseño.- Avenida que sirve como parámetro para el diseño de
obras hidráulicas sobre el cauce de los ríos, basada en consideraciones de
carácter técnico, de probabilidad de ocurrencia y de riesgo de daños.
Afluente. Escurrimiento menor que descarga en una corriente principal.
Aguas abajo. Dirección o sentido en el que escurre el agua.
Aguas arriba. Dirección o sentido contrario al flujo del agua.
Alcantarilla. Conducto cubierto que cruza una corriente de agua, canal,
camino, vía del ferrocarril u otro conducto.
Anteproyecto. Proyecto de una obra basado en trabajos anteriores y estudios
preliminares.
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96
Área hidráulica. Superficie de la sección transversal de un conducto a través
de la cual fluye el agua.
Arrastre. Material sólido que transporta un río y que puede ser fondo o en
suspensión.
Asbesto. Mineral de composición y características semejantes a los del
amianto, con fibras duras y rígidas que pueden compararse con el cristal
hilado.
Asentamiento. Hundimiento de un suelo bajo su propio peso y por efecto de
cargas que soporta. Proceso de ocupación de área por seres humanos.
Atarjea. Conjunto de tuberías que recolectan y transportan las aportaciones de
las descargas de aguas negras domésticas, comerciales e industriales, hacia los
colectores, interceptores o emisores.
Avenida. Crecida de una corriente natural. Calle ancha, generalmente
arbolada en las aceras.
Azolve. Sedimentación de sólidos en ríos, embalses y conductos, que produce
una reducción de su capacidad hidráulica. Sólidos transportados por una
corriente de agua.
Banco de nivel. Punto fijo con una cota definida que sirve como referencia
topográfica.
Canal.- Estructura abierta al aire libre, natural o artificial, que sirve para la
conducción o desalojo del agua.
Canal de descarga. Cauce excavado o en postizo para conducir el agua hasta
el punto de descarga.
Canal principal. Canal que alimentado por la fuente principal, domina toda el
área de riego. Parte integrante de un vendedor con descarga lateral.
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97
Capacidad de almacenamiento.- En las presas, o embalses es la cantidad de
agua que pueden contener entre las elevaciones correspondientes a los niveles
mínimo y máximo de operación.
Cárcamo.- Depósito excavado en el suelo para captar escurrimientos que
después serán bombeados.
Caída. Diferencia de nivel entre dos puntos de la rasante de un canal.
Trayectoria curva del flujo o al principio de un tanque amortiguador. Desnivel
brusco en un curso de agua. De tensión, en electricidad, diferencia de voltaje
entre extremos de un línea o circuito.
Cauce. Canal natural o artificial por donde escurre el agua
Clima. Conjunto de condiciones meteorológicas como la temperatura, la
precipitación, la evaporación, el viento y otros factores que caracteriza a una
región.
Cisterna.- Tanque para almacenamiento de agua potable construido bajo el
nivel del suelo.
Coeficiente de escurrimiento.- Cociente del volumen o gasto de agua que
escurre entre el volumen o gasto de agua que llueve, en una superficie
determinada.
Coeficiente de variación diaria.- Coeficiente que representa el incremento en
la demanda de agua potable en el día de mayor consumo a lo largo del
año, en relación con la demanda media anual.
Coeficiente de variación horaria.- Coeficiente que representa el incremento
en la demanda de agua potable en la hora de mayor consumo a lo largo del
día, en relación con la demanda media del día.
Coeficiente de variación instantánea.- Coeficiente para determinar el
escurrimiento máximo que se puede presentar en un instante dado en una red
de alcantarillado.
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98
Coeficiente de rugosidad. Valor asignado a la superficie de un material que
da el grado de resistencia que se opone al escurrimiento del agua. Coeficiente
de fricción.
Colector. Conducto cerrado que recibe las aguas negras de las atarjeas, puede
terminar en un interceptor, en un emisor o en una planta de tratamiento.
Compuerta.- Barrera móvil utilizada en presas y canales para regular el paso
del agua a través de una sección dada.
Conducto a presión.- Conducto cerrado que lleva el agua a una presión
mayor que la atmosférica, generada por carga hidráulica o de bombeo.
Conducto cerrado.- Tubo o túnel por el que circula el agua. Puede funcionar
a superficie libre o a presión.
Corona.- Parte superior de la cortina, cuando sea posible y conveniente, se
utilizará como tramo de un camino.
Cota. Elevación sobre un plano horizontal de comparación.
Cresta.- Punto más alto de un vertedor.
Cuenca.- Extensión de terreno delimitada por el lugar geométrico de los
puntos más altos del mismo (“parteaguas”), que define la zona de captación de
las aguas pluviales.
Curva de nivel. Línea que une los puntos que tienen la misma cota o altura
Demandas. Régimen de las extracciones de agua que se harán a lo largo de un
año.
Derivadora. Estructura provisional o definitiva construida sobre una corriente
de agua con el fin de desviarla hacia un aprovechamiento.
Desazolve. Remoción de sedimentos acumulados en una obra o instalación.
Descarga. Lugar o estructura por donde desemboca una corriente de agua.
Estructura en la que se conecta la instalación hidráulica de una vivienda o
nave industrial para conectarse con el sistema de recolección de la ciudad.
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99
Desagüe.- Estructura de una presa que permite la salida de agua del vaso para
vaciar el embalse en forma programada.
Dotación.- En agua potable, es la cantidad de agua asignada a cada habitante,
considerando todos los consumos de los servicios municipales, industriales y
comerciales y las pérdidas físicas en el sistema, en un día medio anual.
Drenaje combinado.- Red de alcantarillado por la que se desalojan
simultáneamente las aguas negras y residuales y las pluviales.
Drenaje separado.- Red de alcantarillado diseñado para desalojar
exclusivamente las aguas negras y residuales o las aguas pluviales.
Dren. Dispositivo para extraer agua, producto de filtraciones en estructuras.
Conducto abierto o cerrado para controlar niveles freáticos.
Emisor. Conducto cerrado que recibe y conduce a gravedad o a presión las
aguas negras de los colectores o interceptores, el cual termina en las plantas de
tratamiento.
Encauzamiento. Obras que se ejecutan en el cauce de un río o corriente de
agua que sirve para modificar su curso.
Embalse.- Retención artificial de las aguas de un río, mediante la
construcción de una presa, para su utilización en diferentes fines.
Empuje.- Fuerza debida a la acción del agua o de materiales sueltos que actúa
sobre las superficies de las estructuras de retención.
Erosión. Desgaste del terreno natural, producido por la acción del agua y del
viento.
Estructuras de mampostería.- Estructuras construidas a base de pedacería de
roca o de ladrillo, junteada con un elemento aglutinante como mortero de
cemento y arena.
Estructura. Parte de una obra con una función específica. Disposición en el
espacio de las unidades geológicas en un área definida.
Estructura del suelo. La disposición y arreglo de partículas del suelo.
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100
Escurrimiento. Cantidad de agua que fluye por un cauce natural. Puede ser
intermitente o perenne.
Estación. Valor asignado a una sección topográfica referida a un origen
definido .
Estudio. Recopilación y análisis de los datos topográficos, hidrológicos, etc.
con el fin de ver la factibilidad de llevar a cabo un proyecto.
Evaluación. Apreciación comparativa para aplicación de recursos.
Evaporación. Proceso natural de pérdida de agua en una superficie libre de
transformarse en vapor.
Fuerza de filtración. Fuerza de arrastre que se transmite a la masa de un
suelo debido al flujo de agua a través de ella.
Funcionamiento hidráulico. Estudio de un río, canal o conducto cerrado con
caudales asociados a diferentes periodos de retorno, con el objeto de
determinar su comportamiento y los niveles del agua. Comportamiento
hidráulico de una estructura mediante un modelo a escala reducido.
Galería. Pasillo cerrado a través de una estructura o el terreno, usado para
explotación, inspección, drenaje o inyectado. Gasto.- Volumen de agua que pasa por una sección en una unidad de tiempo.
Gasto de diseño.- El que se prevé que circulará en condiciones críticas en un
sistema, conducto o estructura, y con base en el cual se realiza el diseño de
éste.
Gasto máximo diario.- Cantidad de agua potable que se debe surtir el día de
mayor consumo a lo largo del año.
Gasto máximo extraordinario.- Para el drenaje, caudal de agua de desecho
que considera aportaciones de agua que no forman parte de las descargas
normales, como por ejemplo bajadas de aguas pluviales de las azoteas. Para un
río, gasto de pico de una avenida extraordinaria.
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101
Gasto máximo horario.- Cantidad de agua potable que se debe surtir a la
hora de mayor consumo a lo largo del día de mayor consumo.
Gasto máximo instantáneo.- Valor máximo del escurrimiento que se puede
presentar en un momento dado en algún sistema, cauce o conducto.
Gasto medio diario.- Cantidad de agua potable requerida para satisfacer las
necesidades de una población en un día de consumo promedio.
Golpe de ariete.- Fenómeno transitorio que se presenta en los conductos a
presión ante un cierre abrupto de válvulas, presentándose aumentos y
reducciones bruscas de presión en el agua que pueden llevar a la falla del
sistema.
Hidrograma.- Representación gráfica que describe el comportamiento del
agua, con respecto al tiempo, al entrar o salir de algún almacenamiento.
Intensidad de precipitación.- Cantidad de agua que llueve, medida en altura
de precipitación, en una unidad de tiempo.
Levantamiento topográfico. Conjunto de operaciones que tienen por objeto
determinar posición en un plano
Ley de demandas.- Relación de la variación de la demanda de agua en un
período determinado.
Obra de toma.- Estructura que permite enviar a voluntad el agua del embalse
hacia canales de riego, conducciones para abastecimiento a plantas
generadoras de energía eléctrica o potabilizadoras.
Nivel de aguas mínimo NAMín.- En las presas, es el nivel que se estima
alcanzarán los azolves que se espera lleguen al vaso durante la vida útil de la
presa.
Parteaguas. Línea imaginaria que divide las cuencas adyacentes y distribuye
el escurrimiento del agua.
Período de diseño.- Tiempo en el que se estima que las estructuras alcanzarán
su máxima capacidad de uso prevista; “vida útil” de diseño.
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102
Período de retorno.- Término que se refiera al recíproco de la probabilidad
de que un evento sea igualado o superado en un año cualquier
Plano. Representación gráfica de las diversas partes que constituyen un
estudio o un proyecto.
Planta. Proyección horizontal de una estructura o parte de ella.
Plantilla. Ancho del fondo de una excavación. Parte generalmente horizontal,
formada por el fondo de la sección de un canal o dren. Capa que se construye
sobre un terreno para desplantar cimientos o asentar tuberías. Patrón para
recortar piezas en taller. Distribución de barrenos.
Pluviógrafo. Instrumento que mide la intensidad de la lluvia que cae en un
lugar.
Pluviómetro. Instrumento que mide la intensidad de la lluvia que cae en un
tiempo determinado.
Población rural. Es la que integra un poblado con menos de 15,000
habitantes.
Potencial hidrológico. Disponibilidad del recurso agua, tanto superficial
como subterráneo.
Pozo de visita. Estructura de acceso a un conducto cerrado.
Planeación. Proceso de elaboración de planes para resolver necesidades,
utilizando los recursos disponibles. Planificación.
Precipitación. Agua en cualquier estado físico que recibe la superficie
terrestre proveniente de la atmósfera.
Población.- Conjunto de los habitantes de un país, región o ciudad.
Población de diseño.- Población que se estima para un período de diseño
determinado, con base en la cual se realizarán los diseños.
Potabilización de agua.- Procedimiento por medio del cual se logra que el
agua obtenga las características necesarias para el consumo humano.
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103
Pozo de absorción.- Excavación en la que se retiene el agua de lluvia para
que se infiltre lentamente al subsuelo.
Precipitación.- Caída del agua atmosférica, en forma de lluvia.
Presión.- Cociente de la fuerza aplicada a una superficie entre el área de ella.
Proyecto. Conjunto de planos, datos, normas, especificaciones y otras
indicaciones, conforme a los cuales debe ejecutarse una obra.
Recubrimiento. Distancia mínima entre la cara del refuerzo y la cara de
concreto. Material que cubre o protege a otro elemento.
Régimen. Variación del caudal de una corriente con respecto al tiempo.
Rehabilitación. Acción de restituir una obra a su estado original de
funcionamiento.
Rejilla. Armazón de elementos metálicos para evitar el paso de cuerpos
flotantes.
Revestimiento. Material artificial que se coloca sobre una superficie para
estabilizarla o impermeabilizarla.
Sección critica. Sección de una estructura hidráulica donde se pasa del flujo
tranquilo al rápido.
Tanque de tormentas.- Tanque que se dispone para captar el agua de lluvia
para después desalojarla lentamente al sistema de alcantarillado.
Tiempo de concentración.- Tiempo que tarda el escurrimiento de una gota de
agua desde el punto más alejado de la zona de estudio hasta el punto
considerado de una red de alcantarillado u otra estructura o sistema.
Tiempo de ingreso.- El que tarda en entrar el agua producto de la lluvia a las
coladeras.
Tratamiento de agua.- Conjunto de procedimientos por medio de los cuales
se mejora, en diferentes grados, la calidad de las aguas negras o residuales.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO
104
Tubería.- Conducto fabricado de diferentes materiales, generalmente de
sección circular; puede trabajar a presión o como canal.
Túnel.- Estructura excavada en el terreno, de sección cerrada, por la que se
puede conducir agua, o alojar un camino, ferrocarril u otro conducto.
Tirante. Elemento estructural que trabaja a la tensión. Distancia vertical entre
la plantilla de un canal o río y la superficie libre del agua.
Tirante crítico. Profundidad del agua en un conducto abierto con flujo crítico.
Transición. Cambio que se realiza en la geometría de un encauzamiento o
rectificación. Cambio de forma en al sección transversal de un canal o
conducto.
Trazo. Técnica topográfica consistente en seguir una ruta en forma de línea
quebrada o de polígono.
Vida útil.- Tiempo esperado en que la obra sirva para los propósitos de diseño
sin tener que erogar gastos de mantenimiento elevados que hagan
antieconómico su uso.
Volumen de escurrimiento.- Cantidad total de agua que escurre sobre una
superficie determinada.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO
105
ANEXOS I.- ESTADO DEL ARTE 1.- ALCANTARILLADO SANITARIO: Nomograma de Manning para calcular diámetros Nomograma de Manning para calcular velocidad--gasto
Nomograma de Manning para calcular velocidad—tirante—gasto
2.- ALCANTARILLADO PLUVIAL: Nomograma de Manning para calcular velocidad--- tirante---gasto
II.- DESARROLLO DEL PROYECTO 1.- ALCANTARILLADO SANITARIO: Croquis de localización del desarrollo
Plano de la red de alcantarillado Plano de la línea de descarga
2.- ALCANTARILLADO PLUVIAL:
Plano de la red pluvial
Plano de la línea de descarga Pozo de absorción pluvial
FIG. NO. 2
NOMOGRAMA PARA DETERMINAR EL DIAMETRO DE TUBERIAS DE ALCANTARILLADO
TRAMOS 1, 2, 3 ,
CALCULO DE DIAM.
FIG. No. 2
CALCULO DEL DIAMETRO
NOMOGRAMA DE MANNING ALCANTARILLADO n= 0.009
TRAMOS 1, 2 y 3
CALCULO DE DIAMETRO
FIG. NO. 3
NOMAGRAMA PARA DETERMINAR GASTO A T. LLENO Y VELOCIDAD REAL EN LA TUBERIA
TRAMOS 1,2 Y 3, CALCULO
DE GASTO Y VELOCIDAD
NOMOGRAMA DE MANNING ALCANTARILLADO n=0.009
FIG. No. 3 CALCULO DE GASTO Y VELOCIDAD
TRAMOS 1, 2 y 3
CALCULO DE GASTO Y VEL.
1, 3, 5
2, 3, 4
33333
FIGURA NO. 4
NOMOGRAMA PARA DETERMINAR LARELACION DE TIRANTE Y RELACION DE VELOCIDAD
NOMOGRAMA DE MANNING ALCANTARILLADO
FIG. No. 4 CALCULO DE RELACION GASTO- VELOC.
v = 1/n x R2/3xS1/2
1, 3, 5
2, 3, 4
33333
FIGURA NO. 4
NOMOGRAMA PARA DETERMINAR LARELACION DE TIRANTE Y RELACION DE VELOCIDAD
NOMOGRAMA DE MANNING ALCANTARILLADO
FIG. No. 5 CALCULO DE RELACION GASTO- TIRANTE
v = 1/n x R2/3xS1/2
LOCALIZACIÓN FRACCIONAMIENTO“RINCONES DEL BOSQUE”, NAUCÁLPAN DE JUÁREZ, MÉX.
PUEBLO S
AN JO
SE RIO
HO
NDO
CO
LO
NIA
IN
DE
PE
ND
EN
CIA
CO
LO
NIA
IND
EP
EN
DE
NC
IA
PUEBLO S
AN JO
SE RIO
HO
NDO
CO
LO
NIA
IN
DE
PE
ND
EN
CIA
CO
LO
NIA
IND
EP
EN
DE
NC
IA
ZONA FEDERAL
ACUEDUCTO 4
TUBERIAS DE
24" Ø (SUPERFICIALES)
VIALIDAD PRINCIPAL
ZONA FEDERAL
Z O N A F E D E R A L
ZONA FEDERALZONA FEDERAL
11.64 10.00 10.00 9.25 10.01 10.01 12.0212.02
12.0212.02
12.0212.35 8.57
12.03
12.03
12.03
15.13
10.54
10.54
9.586.41 10.00
10.76
12.60
12.0012.00
12.02 12.319.10
12.07
12.22
12.22
19.90
11.69
19 18 17 16 15 14 1312
1110 9 8
7
6
5
4
3
21
20.13
11.3911.39
10.74 7.0011.23
12.47
15.13
21.28
26.58
12.4
8
12.00
10.0010.00
10.00
15.5514.89
10.0010.00
12.00
42.04
21.5
1
25.8
2
28.8
9
31.9
5
38.1
9 35.3
5
30.8
4 26.3
5 25.5
2 24.8
7
24.8
2
28.9
2
28.1
2
28.8
6
30.6
9
32.5
0
41.4
5
53.0
0
46.1
8
34.65
12.90 35.66
7.4227.63
35.00
38.6
4
34.0
9
39.5
3
43.4
6
43.30
38.19
30.74
21.52
98
76
5 4 32
120.00
20.00
17.00
20.00
20.00
21.41
12.00
20.00
10.00
20.00
20.00
20.00
20.00
10.00
20.00
18.0
0
12.0
0
30.0
0
30.0
0
12.0
0
12.0
0
20.0
0
20.0
0
20.0
0
20.0
0
20.0
0
23.5
3
10.02
3.00
14.00
25.0
0
5.38
2.32
18
19
20
15
14
13
12
14.00
14.00
14.00
6.90
14.00
14.00
14.00
14.61
30.0
0
30.0
0
30.0
0
30.0
0
30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
8 32.0
0
10.0010.00
10.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.00 10.18
17.89
17
23
22
21
20
19 1817
1615
1413
1211
109
87
65
43
2
1
52.53
41.91
20.00
20.0
0
20.0
0
20.00
20.00
20.0020
.00
20.0
0
20.00
20.00
10.007.00 10.15
20.00
34.50
32.36
40.06
31.50
12.90 15.66
20.00
23.83
20.0
0
20.0
0
20.0
0
Z O N A F
E D E R A L
20.03
29.45
61.5
0
63.3
5
56.8
0
47.0
9
6.16 6.105.03
12.9012.02
14.55
15.44
26.81
27.83
29.44
32.62
36.64
48.4
8
37.9131.51
74.0
2
2.65
10
9
8
65
4
3
2
1
11
7
16
AREA DE DONACION
ZONA FEDERAL
ZON
A FE
DER
AL
23.2
3
16.74
18.70
12.6
0
47.22
65.4
8
49.8
0
25.9632.50
36.20
12.69
25.19
17.19
13.00
19.96
20.9
1
18.52
5.07
5.54
18.1
1
11.3
411
.83
102.82
ISLETA
GLORIETA
ISLETA
AREA DE DONACION
C=1.6571.90
C=2.0369.20
C=2.3366.00
C=1.7562.50
C=1.8559.80
C=1.8557.0054.2051.4048.35
46.6044.20
40.70
37.50
34.10
30.40
72.9575.90
70.2573.30
67.1770.60
63.6767.40
60.7563.90
57.9561.2055.15
58.4052.3555.60
49.3052.80
47.7049.75
45.6048.00
42.2046.60
38.6042.10
35.2038.9031.90
35.9028.2032.00
32.6028.10
79.80
76.7779.20
75.8178.2074.35
76.70
71.5574.20
68.5571.40
65.5568.40
62.5565.40
59.8562.40
56.6059.60
53.9856.20
49.6052.40
46.6049.40
43.6046.40
43.40
39.40
75.3577.40
73.1074.40
72.6375.30
69.3571.10
65.8567.20
62.6564.00
59.4061.20
56.0557.40
52.9954.34
49.7951.16
48.3350.76
47.6549.00
44.7046.05
39.9041.25
37.9639.31
34.0035.50
32.8534.21
27.5231.0025.95
27.30
18.1819.52
17.3418.69
18.30
16.5118.66
16.1817.77
19.95
C=1.85C=2.10C=0.65C=1.00
C=3.00
C=2.10
C=2.30
C=2.20
C=2.20
78.01
79.8078.30
C=0.2075.90
69.95
66.35
63.1559.80
53.34 56.40
45.40
42.35
38.61
36.40
31.25
23.1524.50
24.0520.92
42.00
C=1.40
C=1.40
45.00
48.00
C=1.4051.00
C=0.5853.18
C=1.6058.20
C=1.1561.00
C=2.2564.00
C=1.4567.00
C=1.4570.00
C=1.2572.80
C=0.6575.00
16.84
36.70
75-15
9-10018-87 48-10
36.5-10
14.5-10
36.5-75
24-48
24-100
6.5-100
24.5-100
7-100
7-97
42.5-12
41.5-77
3.5-100
3.5-100
4-100
5-100
5-100
6-100
23.5-20
22.5-10027.5-87
33.5
-10
33-10
5-100
36.5-23
16-83.1
16-100
16-100
16-100
16-100
16-50
61-43
16.5-10015.5-100
15.5-10015.5-100
15.5-10015.5-100
17.5-40
17.5-55
17.5-71
15-100
15-100
11-100 11-100
15-100
14-10011-100 9.5-100 9.5-100 9.5-100 9.5-100
9.5-100
11.8-100
11.7-100
10.5-100
10.5-100
9-100
12.30
34.40
42.50
61.30
63.5078.20
95.90
107.20
33.10
0.30
0.28
El pozo tipo "A" se usará para profundidades mayores a 2.50 M.El pozo tipo "B" se usará para profundidades menores de 2.50 M y mayores e iguales a 1.10 M.
P O Z O "A"
0.30
P L A N T A
A
A
26.70
52.6054.30
C=2.47
39.53
48.84
8.00
103.57-62.7-20
6.49
DESCARGA A LA RED MUNICIPAL
1.040.00
1.00-10.0-20
LINEA DE DESCARGAh=1.04
AREA DEDONACIONPOLIGONAL DE APOYO
L=49.07
L=57.88
L=31.11L=42.90
L=14
.54
L=46.28
L=49.51
L=32.42
L=48.34
11.30
8-82
.5
1
2
3
4
5
678
91011
12
13
1415
16
1718
19
20
21
22
23
25
2627
28
69
29
30
31
32
33
34
35
36
37
62
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57585960
61
6364
65
66
67
68
24
16.50
31.9532.4027.73
28.1023.43
23.8019.01
31.20C=3.47
26.90C=3.47
22.60C=3.59
C=3.4735.50
9-8.3
10-83
10-83
10-83
37'
37''
37'''
37.91
29-8
3.1
38.20C=0.29
19
16.5011.96
20.3615.63
24.2319.49
23.2828.10
23.03C=3.54
19.16C=3.53
15.30C=3.34
18
18'
18''
15.22
11.96
16.06
14.02
30-4.0
54-37.8
33.5
-10
14-4.3
C=3.3415.3013.96
C=2.00
23.28
C=1.4324.71
DETALLE "A"
4-82.5
4-82.5
3-83.3
CROQUIS DE LOCALIZACION
C
A
M
I
N
O
N
U
E
V
O
A
H
U
I
X
Q
U
I
L
U
C
A
N
PUEBLO
SAN JOSE
RIO HONDO}
R
I
O
H
O
N
D
O
A
V
.
R
I
O
L
E
R
M
A
PANTEON
MUNICIPAL
SITIO DEL
PROYECTO
P
A
N
T
E
O
N
D
E
L
A
S
L
O
M
A
S
COLONIA
INDEPENDENCIA
C
A
M
IN
O
A
R
E
N
E
R
O
A
V
.
L
O
P
E
Z
M
A
T
E
O
S
G
R
A
L
.
J
E
S
U
S
C
A
R
R
A
N
Z
A
CLUB DE GOLF
"CHAPULTEPEC"
M
P
I
O
.
D
E
N
A
U
C
A
L
P
A
N
P
.
D
E
L
A
H
E
R
R
A
D
U
R
A
E
M
I
L
I
O
G
.
B
A
Z
M
P
I
O
.
D
E
H
U
I
X
Q
U
I
L
U
C
A
N
172 viv
5.5 hab/viv
946 hab
DATOS BASICOS DE PROYECTO
Harmon - Mannig
Gravedad
1.5
Separado
0.6 m/s
5.0 m/s
P.E.A.D.
Número de viviendas
Habitantes por vivienda
Habitantes en viviendas
Sistema de eliminacion
Coeficiente de prevision de seguridad
Sistema
Formulas
Velocidades:
Material de la tubería
Aportacion (75 % de la Dotación)
Gastos:
Medio
Maximo intantaneo
Maximo extraordinario
3.94
Planta de tratamientoNaturaleza del sitio de vertido
Dotación: 200 lts/hab/día
150 lts/hab/día
Maxima (Para tubería de PEAD)
Minima
9.47
14.20
268.00
2.00
214.00
127.00
2366.00
16.00
5.00
1.00
10.00
4.00
1.00Pza
Pza
Pza
Pza
3.50 mts de profundidad
2.50 mts de profundidad
1.75 mts de profundidad
2.00 mts de profundidad
Pza1.50 mts de profundidad
1.00 mts de profundidad
Pza
Pozo de visita tipo común hasta de:
CANT.UNID.C O N C E P T O
CANTIDADES DE OBRA
M3
M3
M3
Pza
Acarreos a primer estacion
Relleno
Plantilla apisonada
Excavación en zanja, en cualquier material M3
1.25 mts de profundidad
1.00Pza4.00 mts de profundidad
2.00
16.00
5.00
10.00
4.00Pza
Pza
1.75 mts de profundidad
2.00 mts de profundidad
Pza1.50 mts de profundidad
1.00 mts de profundidad
Pza
Pozo de visita con caida adozada hasta de:
Pza
1.25 mts de profundidad
20 cms de diámetro
Tubería de PEAD.
M
CANTIDADES DE TUBERIA
1,328.50
A t a r j e aC a b e z a d e a t a r j e aP o z o d e v i s i t a c o m ú n
E l e v a c i ó n d e t e r r e n oE l e v a c i ó n d e p l a n t i l l aLongitud - Pendiente - Diámetro (m - miles - cm)
S I M B O L O G I A
100.05-2-20
1,050.001,048.00
Pozo de visita con caída adosada
Colector
20.0221.37
19.3028.0030.95
28.3730.00
28.5130.02
0.20
0.90
0.60
1.20
0.90
V a
r i a
b l
e
Brocal de concretoo fierro fundido
var. 1" de diám.Escalones con
C O R T E A - A
1.20
C O R T E B - B
C O R T E C - C
Mampostería de piedra conmortero cemento-arena 1:5
mortero cemento-arena 1:4Tabique junteado con
1.76
0.60
Aplanado con mortero
Losa de 10 x 20 cms.
V a
r i a
b l
e
P O Z O "A"
P O Z O "B"
POZO DE VISITA COMUN
cemento-arena 1:2
1.20
0.30
1.76
0.30
0.30
P O Z O "B"
0.30
B
C
C
B
P L A N T AMampostería de piedra conmortero cemento-arena 1:5
mortero cemento-arena 1:4Tabique junteado con
Aplanado con mortero cemento-arena 1:2
Para "d" de 0.20 m a 0.60 m: D = 1.20 m.Para "d" de 0.76 m a 1.07 m: D = 1.50 m.Las acotaciones están en centímetros,excepto las indicadas en otras unidades.
TRAMO CABECERO O DEARRANQUE DEL SISTEMA
V a
r i a
b l
e20
020
"d"
90
60
Aplanado con mortero cem-arena 1:2
Brocal de concretoo fierro fundido
var. 1" de diám.Escalones con
C O R T E A - A
POZO DE VISITA CON CAIDA ADOSADA
"D"
"d"
V a
r i a
b l
e
V a
r i a
b l
eV
a r
i a b
l e
2010
1019
.525
200
28
30
20
20
28
27
40
15
40
40 2520
cemento-arena 1:4Tabique junteado con mortero
Pedacería de tabiqueapisonado
Bajada de asbesto-cemento,concreto o tubo vitrificado
Concreto simplePiedra junteada con morterocemento-arena 1:4
De 20 a 25 diám.
B B
390
V a
r i a
b l
e
ZANJA TIPO
0.90
0.14
0.30
var.
Relleno compactado al 95% Proctor
Plantilla apisonada
Relleno a volteo con materialproducto de la excavación
NOTA:En el caso de zanjas bajo vialidades y glorietas el relleno seracompactado con equipo mecanico al 90% proctor.
110.94
1.00
55.00
16.99
57.77
De 1.50 a 1.75 m de profundidad
Pozo de visita tipo común hasta de:
CANT.UNID.C O N C E P T O
CANTIDADES DE OBRA LINEA DE DESCARGA
M3
M3
M3
Pza
Acarreos a primer estacion
Relleno
Plantilla apisonada
Excavación en zanja, en cualquier material M3
CANTIDADES DE TUBERIA
20 cms de diámetro
Tubería de PEAD.
M 104.57
PROYECTO: DIBUJO:
REVISO: APROBO:
24-82.9
A
B
C
Ø
EJE
DE
VIA
LID
AD
PA
RA
ME
NTO
PA
RA
ME
NTO
JUNTEADO CON CEMENTOPAVIMENTO DE ADOQUÍN
BANQUETA BANQUETA
DRENAJELÍNEA DE
SANITARIODRENAJELÍNEA DE
PLUVIAL
S=2.0% S=2.0%
LOCALIZACIÓN DE TUBERÍAS
ING. SAUL PEREZ M.
TESIS :IMPORTANCIADE LOS PROYECTOSDE INFRAESTRUCTURAHIDRAULICA
E.S.I.A.INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL M. en C. LUCIO FRAGOSO S.
CROQUIS DE LOCALIZACION
C
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PANTEON
MUNICIPAL
SITIO DEL
PROYECTO
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S
COLONIA
INDEPENDENCIA
C
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CLUB DE GOLF
"CHAPULTEPEC"
M
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G
.
B
A
Z
Z O N A F
E D E R A L
AREA DE DONACION
AREA DE DONACION
8.00
103.57-62.7-20
6.49
6.508.00
DESCARGA A LA RED MUNICIPAL
1.040.00
1.00-10.0-20
LINEA DE DESCARGA
PLANTA ESCALA 1:250
Z O N A F E D E R A L
0123456789
101112
-1-2-3-4-5-6-6
0.00
-5.62 = 85.85
1.04 = 92.511.04
8.00
8.00
6.49
6.50103.57-62.7-20
19
19
19
PERFIL DEL TERRENO NATURAL
1.00-10.0-20
ELE
VA
CIO
NE
S E
N M
ETR
OS
PERFIL Escala horizontal 1:250 Vertical 1:100
PROYECTO: DIBUJO:
REVISO: APROBO:
ING. SAUL PEREZ M.
TESIS :IMPORTANCIADE LOS PROYECTOSDE INFRAESTRUCTURAHIDRAULICA
E.S.I.A.INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL M. en C. LUCIO FRAGOSO S.
ZONA FEDERAL
ACUEDUCTO 4
TUBERIAS DE
24" Ø (SUPERFICIALES)
VIALIDAD PRINCIPAL
ZONA FEDERAL
VIALIDAD PRINCIPAL
VIALIDAD PONIENTE
Z O N A F E D E R A L
ZONA FEDERAL
ZONA FEDERAL
11.64 10.00 10.00 9.25 10.01 10.01 12.0212.02
12.0212.02
12.0212.35 8.57
12.03
12.03
12.03
15.13
10.54
10.54
9.586.41 10.00
10.76
12.60
12.0012.00
12.02 12.319.10
12.07
12.22
12.22
19.90
11.69
19 18 17 16 15 14 1312
1110 9 8
7
6
5
4
3
21
20.13
11.3911.39
10.74 7.0011.23
12.47
15.13
21.28
26.58
12.4
8
12.00
10.0010.00
10.00
15.5514.89
10.0010.00
12.00
42.0421
.51
25.8
2
28.8
9
31.9
5
38.1
9 35.3
5
30.8
4 26.3
5 25.5
2 24.8
7
24.8
2
28.9
2
28.1
2
28.8
6
30.6
9
32.5
0
41.4
5
53.0
0
46.1
8
34.65
12.90 35.66
7.4227.63
35.00
38.6
4
34.0
9
39.5
3
43.4
6
43.30
38.19
30.74
21.52
98
76
5 4 32
120.00
20.00
17.00
20.00
20.00
21.41
12.00
20.00
10.00
20.00
20.00
20.00
20.00
10.00
20.00
18.0
0
12.0
0
30.0
0
30.0
0
12.0
0
12.0
0
20.0
0
20.0
0
20.0
0
20.0
0
20.0
0
23.5
3
10.02
3.00
14.00
25.0
0
5.38
2.32
18
19
20
15
14
13
12
14.00
14.00
14.00
6.90
14.00
14.00
14.00
14.61
30.0
0
30.0
0
30.0
0
30.0
0
30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
0 30.0
8 32.0
0
10.0010.00
10.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.0010.00
10.00 10.18
17.89
17
23
22
21
20
19 1817
1615
1413
1211
109
87
65
43
2
1
52.53
41.91
20.00
20.0
0
20.0
0
20.00
20.00
20.00
20.0
0
20.0
0
20.00
20.00
10.007.00 10.15
20.00
34.50
32.36
40.06
31.50
12.90 15.66
20.00
23.83
20.0
0
20.0
0
20.0
0
Z O N A F
E D E R A L
20.03
29.45
61.5
0
63.3
5
56.8
0
47.0
9
6.16 6.105.03
15.61
12.9012.02
14.55
15.44
26.81
27.83
29.44
32.62
36.64
48.4
8
37.916.7131.51
74.0
2
2.65
10
9
8
65
4
3
2
1
11
7
16
AREA DE DONACION
AREA DE DONACION
ZONA FEDERAL
ZON
A FE
DER
AL
23.2
3
16.74
18.70
12.6
0
47.22
65.4
8
49.8
0
25.9632.50
36.20
32.00
12.69
25.19
17.19
13.00
19.96
20.9
1
18.52
5.07
5.54
18.1
1
11.3
411
.83
102.82
ISLETA
GLORIETA
ISLETA
AREA DE DONACION
12.31-34.9-38
12.97-34.7-38
11.99-35.0-38
14.37-34.8-38
16.35-34.9-38
10.00-15.0-45
14.9
9-48
.0-3
0
47.2044.13
43.70
45.0041.15
40.7042.0037.92
37.5038.8034.00
43.2040.42
30.9027.06
25.4422.23
24.09
29.60
33.50
38.4034.71
37.20
41.4037.92
40.20
45.78
47.2045.90
34.8030.17
21
3
4
5
6
7
14
13
12
11
10
9
8
11.277.12
3.44-34.9-38
27.0325.83
27.0324.74
5.80-48.20-30
11.9
6-47
.7-3
0
11.5
9-48
.3-3
010
.48-
47.7
-30
32.8626.40
14.779.78
21.7520.75
18.2613.28
13.16
16.65
35.6331.94
10'
24.24
25.27
31.66
34.43
5.81-48.3-30
7'28.1324.38
26.91
10.33-14.5-45
6.34-18.9-30
6.34-18.9-30
6.33-19.0-30
7.863.71
4.450.30
1.04-0.57
45.81-19.0-30
45.81-19.0-30
45.81-19.0-30
6.25
2.84
9.66
15
16
17
1819
20
21
DESCARGA A LA RED MUNICIPAL
C=1.65
C=2.55
C=2.78C=3.50C=3.33
C=2.54
C=2.40
C=3.37
C=3.38
C=2.54
C=2.06
22.21
C=2.49
C=2.28
C=2.49
C=5.26
C=0.53
C=2.54
C=2.54
TANQUE DETORMENTAS
22.8021.80
20.9519.95
12.17-23.0-45
22.8020.95
6.35-81.9-20
22.8021.09
15.42-5.8-30
CROQUIS DE LOCALIZACION
C
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M
I
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PUEBLO
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PANTEON
MUNICIPAL
SITIO DEL
PROYECTO
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S
COLONIA
INDEPENDENCIA
C
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A
CLUB DE GOLF
"CHAPULTEPEC"
M
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X
Q
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C
A
N
DATOS BASICOS DE PROYECTO
CANT.C O N C E P T O UNID.
20 cms de diámetroTubería de concreto:
M
CANTIDADES DE TUBERIA
6.35
30 cms de diámetro M 294.24
38 cms de diámetro M 36.68
61 cms de diámetro M 12.17
Cída en pozo
Pozo de visita
Coladera pluvial piso
E l e v a c i ó n d e rasante
Elevacion de entrada
Longitud - Pendiente - Diámetro (m - miles - cm)
S I M B O L O G I A
Canal de descarga
Colector pluvial
Coladera transversal
15-193-38
45.0042.60
42.10
PROYECTO: DIBUJO:
REVISO: APROBO:
ING. SAUL PEREZ M.
854.73
1.00
650.89
71.37
203.84
1.00
1.00
2.00
1.00
1.00
3.00Pza
Pza
Pza
Pza
De 3.50 a 3.75 m de profundidad
De 3.25 a 3.50 m de profundidad
De 2.75 a 3.00 m de profundidad
De 3.00 a 3.25 m de profundidad
PzaDe 2.25 a 2.50 m de profundidad
De 1.00 a 1.25 m de profundidad
Pza
Pozo de visita tipo común hasta de:
CANT.UNID.C O N C E P T O
CANTIDADES DE OBRA
M3
M3
M3
Pza
Acarreos a primer estacion
Relleno
Plantilla apisonada
Excavación en zanja, en cualquier material M3
De 1.25 a 1.50 m de profundidad
2.00PzaDe 3.75 a 4.00 m de profundidad
6.00
7.00
2.00PzaColadera transversal
Incrementos de 25 cm en pozos mayores de 5.00 m
Pza
De 4.00 a 4.25 m de profundidad
Inc
Coladera piso banqueta
4.00Pza
De 4.50 a 4.75 m de profundidadDe 4.75 a 5.00 m de profundidad
1.00Pza5.00Pza
CONEXION DE COLADERA A COLECTOR
BOCA DETORMENTA
EJE
DE
VIA
LID
AD
PA
RA
ME
NTO
PA
RA
ME
NTO
JUNTEADO CON CEMENTOPAVIMENTO DE ADOQUÍN
BANQUETA BANQUETA
DRENAJELÍNEA DE
SANITARIODRENAJELÍNEA DE
PLUVIAL
S=2.0% S=2.0%
LOCALIZACIÓN DE TUBERÍAS
P.AB
TESIS :IMPORTANCIADE LOS PROYECTOSDE INFRAESTRUCTURAHIDRAULICA
E.S.I.A.INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL M. en C. LUCIO FRAGOSO S.
11.64
Z O N A F E D E R A L
AREA DE DONACION
AREA DE DONACION
11.276.43
14.779.55
13.01
7.863.02
4.450.33
1.040.00
45.81-7.2-76
45.81-7.2-76
45.81-7.2-76
6.10
2.69
9.5117
1819
20
21
DESCARGA A LA RED MUNICIPAL
Z O N A F E D E R A L
PLANTA ESCALA 1:250CROQUIS DE LOCALIZACION
C
A
M
I
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O
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V
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H
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X
Q
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PUEBLO
SAN JOSE
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A
PANTEON
MUNICIPAL
SITIO DEL
PROYECTO
P
A
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A
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M
A
S
COLONIA
INDEPENDENCIA
C
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CLUB DE GOLF
"CHAPULTEPEC"
M
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19
20
21
7.86
4.45
6.43
3.02
0.33
0.00
6.10
2.691.04 1.04 = 92.51
0123456789
101112
-1-2
PERFIL DEL TERRENO NATURAL
45.81-19.0-30
45.81-19.0-30
45.81-19.0-30
PERFIL Escala horizontal 1:250 Vertical 1:100
1314151617181920212223
15
16
17
14.77
18.26
16.77
13.28
9.786.43
13.16
16.65
21.7522.80
21.0921.00
21.7520.75
18.2613.28
15.42-5.8-30
6.33-19.0-30
6.34-18.9-30
6.34-18.9-30
16
6.34-18.9-30
6.34-18.9-30
6.33-19.0-30
22.8021.09
15.42-5.8-30C=3.37
C=3.38
C=2.54
16.65
PROYECTO: DIBUJO:
REVISO: APROBO:
ING. SAUL PEREZ M.
TESIS :IMPORTANCIADE LOS PROYECTOSDE INFRAESTRUCTURAHIDRAULICA
E.S.I.A.INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL M. en C. LUCIO FRAGOSO S.
CROQUIS DE LOCALIZACION
C
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SAN JOSE
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PANTEON
MUNICIPAL
SITIO DEL
PROYECTO
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COLONIA
INDEPENDENCIA
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CLUB DE GOLF
"CHAPULTEPEC"
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B
A
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PROYECTO: DIBUJO:
REVISO: APROBO:E.S.I.A.INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
TESIS :IMPORTANCIADE LOS PROYECTOSDE INFRAESTRUCTURAHIDRAULICA
ING. SAUL PEREZ MONDRAGON
M. en C. LUCIO FRAGOSO S.