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RESUMEN DE SISTEMAS DE REDES DE ALCANTARILLADO
PRESENTADO POR:
JENNY LIZETTE ARTHUZ 20072150006
SONIA CATALINA FRACICA 20082180020
ELIANA TORRES PERALTA 20082180076
KAREN JACQUELINE LEON 20082180034
MARLON S. HERRERA MARTINEZ 20092085023DIANA PATRICIA GALINDO R
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDASFACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA AMBIENTALBOGOTA 13 DE DICIEMBRE DE 2012
RED DE ALCANTARILLADO
red de alcantarillado, red de saneamiento o red de drenaje al sistema de estructuras y tuberías usado para la recogida y transporte de las aguas residuales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan.
Las aguas residuales pueden ser:
Aguas residuales domesticas: esta son provenientes de las actividades diarias de las viviendas domesticas las cuales emiten vertimientos netamente orgánicos, y altos contenidos de fosforó nitrógeno y material solido sedimentable y suspendido provenientes de los sanitarios de los baños, lavaplatos, sifones, etc..
Aguas residuales industriales: son todas aquellas que provienen del sector industrial y comercial, su contenido es muy variado de acuerdo a la actividad económica de las empresas son en su mayoría de composición inorgánica o orgánica altamente perjudicial para la salud variando su composición de hidrocarburos monoaromatico, poli-cíclicos, hasta metales pesados como mercurio, plomo y cadmio.
Aguas lluvias: son las aguas que por precipitación llegan a los colectores de aguas pluviales su composición es microbiológica y de material suspendido ya sea en la misma atmosfera o por lavado de tejados y techos.
Sistema de la red de alcantarillado:
Los sistemas de alcantarillados se clasifican en convencionales y en no convencionales. Los primeros son de uso amplio ya que son los de mejor forma de operación para grandes comunidades se pueden ampliar tuberías y recoger variocines de caudales de agus residuales, los no convencionales son una respuesta a cmunidades pequeñas y de escasos recursos estos son pocos flexibles lo cual requiere mayor cuidado para los volúmenes y caudales de recolección.
Sistemas convencionales:
1) Alcantarillado separado: el cual independica las aguas residuales de las aguas lluvias.
Alcantarillado sanitario: para recolección y evacuación de aguas residuales Alcantarillado pluvial: sistema de recolección de aguas lluvias por escorrentía
superficial.2) Alcantarillado combiando: el que recolecta y evacua las agus residuales y aguas
lluvias atraves de un mismo emisor final.
Sistemas no convencionales:
1) alcantarillado simplificado: tiene el mismo principio que el convencional, difiere en la reducción de diámetros y distancias entre pozos
2) alcantarillados condominiales: son alcantarillados que recojen las aguas residuales de un pequeño grupo de viviendas (< 1 hectarea) y las conduce a un sistema de alcantarillado convencional
Clasificación de tuberías
Laterales o iníciales: reciben únicamente los desagües de los domicilios Secundarios: reciben el caudal de dos o mas tuberías Colector secundario: recibe el desagüe de dos o más tuberías secundarias Colector principal: capta el caudal de dos o mas colectores secundarios Emisor final: conduce todo el caudal de aguas residuales a su punto de entrega
ya sea un planta de tratamiento o un cuerpo receptor.
Disposición de la red de alcantarillado:
No existe regla general para la disposición y diseño ya que depende de las condiciones físicas del terreno de la población. Pero se tiene unos esquemas de evacuación de las aguas residuales como los de:
Sistema perpendicular sin interceptor: es un sistema de evacuación de aguas lluvias , ya que estas pueden ser vertidas directamente a un cuerpo receptor hídrico sin perjudicar la salud publica de la poblacion
Sistema perpendicular con interceptor: es para sistemas de alcantarillados sanitarios donde se recojen las aguas residuales de la comunidad y son evacuadas hasta la planta de tratamiento o al vertimiento en el cuerpo receptor.
Sistema perpendicular con interceptor y aliviadero: es idóneo para sistemas de alcantarillado combinados, ya que el aliviadero reduce la carga hidráulica pico generado por aguas lluvias de una precipitación, además el caudal de excesos que se presente es descargado al cuerpo receptor.
OTROS ELEMENTOS DEL ALCANTARILLADO
La red de alcantarillado, además de los colectores o tuberías, esta cpnstituida por
otras estructuras hidráulicas diseñadas para permitir el correcto funcionamiento
del sistema. Entre otras se pueden las siguientes:
Pozos de inspección
Cámaras de caída
Aliviaderos frontales o laterales
Sifones invertidos
Sumideros y rejillas
Conexiones domiciliarias
Unión de colectores
La unión de tramos de la red de alcantarillado se realiza mediante
estructuras denominadas pozos de unión o pozos de inspección, que
permiten el cambio de dirección en el alineamiento horizontal o vertical, el
cambio de diámetro o sección, y las labores de inspección, limpieza y
mantenimiento general del sistema.
La distancia máxima permitida entre pozos depende del tipo de maquinaria
para el mantenimiento del alcantarillado. Si el mantenimiento es manual, la
distancia máxima se limita a 100 m o 120 m, mientras que si e
mantenimiento se realiza por medios mecánicos o hidráulicas, la distancia
máxima permitida es del orden de 200 m. Para el emisario final, debido al
hecho que en el trayecto no puede existir caudales, la distancia máxima
entre pozos es de 300 m.
Es posible realizar cambios de dirección mediante curvas de gran radio,
aprovechando la deflexión máxima permitida entre la campana y el espigo
de la tubería. En estos casos deberá existir un pozo a la entrada y salida de
la curva y los pozos intermedios necesarios, según la distancia máxima
permitida entre ellos y el radio de la curva.
El pozo puede construirse en mampostería o concreto, en el sitio o
prefabricado, y sus dimensiones están ya estandarizadas, por lo general.
Tiene diversas formas geométricas, como se indica en la figura:
Figura : Formas típicas de un pozo de inspección: Fuente: Acueductos y
Alcantarillados
El pozo de la inspección consta de los siguientes elementos:
Tapas de acceso: Tiene como fin permitir el acceso para la realización de
las labores de limpieza y mantenimiento general de las tuberías, así como
proveer de una adecuada ventilación para lo cual tiene varios orificios. Su
diámetro es generalmente de 60 cm y puede ser de hierro fundido o
concreto.
Cilindro: Es el cuerpo principal del pozo de una altura variable, según la
profundidad de las tuberías concurrentes. Las paredes tienen típicamente
un espesos de 20 cm y puede alcanzar profundidades normales de hasta 4
m. El diámetro del cilindro ha de ser mínimo de 1,20 m y depende del
diámetro de la tubería de salida.
Reducción cónica: Elemento ubicado entre la tapa y el cilindro, que permite
la conexión estructural de estos elementos de diámetro diferente.
Cañuela: En la base del cilindro se localiza la cañuela, la cual es un canal
semicircular en concreto de 3000 psi, encargado de hacer la transición de
flujo entre las tuberías entrantes y el colector saliente, de acuerdo con el
régimen de flujo en ellas y las pérdidas de energía ocasionadas por la
unión.
Ejemplos de pozos de inspección para unión de tuberías con diámetro de
salida inferior o igual a 36” (900nm)
Pozo de inspección y cañuela para un diámetro < 36”
La unión de tuberías en el pozo de inspección tiene criterios de tipo hidraulico y
geométrico, a continuación se presentan diámetros de tuberías que pueden
unirse en un pozo sin que haya riesgo de interferencia física de una tubería con
la otra
En la siguiente figura se indica la unión entre una tubería entrante y saliente del
mismo diámetro
En términos del diámetro del pozo:
Es decir q el diámetro del pozo debe ser superior o igual al termino indicando
anteriormente de manera que no se presente interferencia en el cambio de
dirección
Cuando del diámetro de la tubería es mayor de 36” se debe empler otro tipo de
estructura que minimice las pedidas de energía.
Imagen 1. Estructura de union para diametros de salida superiores a 36"
Camaras de caida
Son estructuras usadas para realizar la unión de colectores de alcantarillados
de alta pendiente para evitar velocidades más altas a las permitidas y la
erosion de la tubería
Imagen 2. Localizacion de las camaras de caída
El requerimiento minimo para el empleo de la cámara de caída es que exista una
diferenvia mayor de 0,75m entre las cotas de batea de las tuberías entrante y
saliente. En este caso, ;a unión se realiza a traves de una bajante ubicada antes
de la llegada del cilindro.
A dicha cámara pueden concurrir uno o varios colectores y en ella se puede hacer
un cambio de dirección
Imagen 3. Planta de pozo con cámara de caída
Imagen 4. Cámara de caída.
La estructura especial utilizada para los diámetros superiores a 900m mm puede
ser una estructura escalonada o en rampa como se muestra en la siguiente figura.
Imagen 5. Cámara de caída escalonada.
Localización de los colectores
Las tuberías de alcantarillado de aguas lluvias deben extenderse por el eje
de las calzadas y las del alcantarillado sanitario por el centro medo de la
calzada
La tubería del acueducto deberá estar siempre por encima de la del
alcantarillado y a una distancia vertical mínima de 0,20 m entre la batea de
la batería del acueducto y la clave del alcantarillado.
La profundidad mínima entre rasante y clave de la tubería del alcantarillado
es de 1 m.
Convenciones
Para la elaboración de los planos correspondientes se emplean:
Ilustración 1.Convenciones para rasantes y clave en los pozos. Fuente:Cuallas ,R, Elementos de
Diseño de Acueductos y Alcantarillados,2011
De igual modo la lectura de las cotas se hace en sentido horario y serán todas
iguales al último valor anotado hasta que se indique un nuevo valor.
Profundidad Mínima a la clave de los colectores
La red de colectores debe estar diseñada de tal manera que las aguas residuales
provenientes de las conexiones domiciliarias puedan drenar por gravedad. En
general la profundidad mínima a la clave de la tubería en sistemas urbanos es de
1 m y en rurales de 0,80 m.
Cálculo hidráulico de los colectores
Los colectores de cualquier tipo de alcantarilladosse diseñan para trabajos bajo
gravedad. Tradicionalmente se diseñan bajo condiciones de flujo uniforme,
tomando como base de cálculo la ecuación de Manning que en términos de caudal
es:
D = 3/4
Q=caudal
S=pendiente de la línea de energía
N=coeficiente de rugosidad de Manning
En el alcantarillado el flujo siempre deberá ser estable para lo que se debe tener
en cuenta el número de Froude que está entre 0,90 y 1,10.Finalmente, las
condiciones reales de funcionamiento se determinan a partir de la profundidad
hidráulica en función de la relación de caudales.
Unión de los colectores
Para realizar el empate de los colectores en el pozo existen varios criterios. 1)
Empate por la cota clave (cota superior de la tubería); 2) empate por la cota de
batea (cota inferior de la tubería); 3) empate por el 80% de los diámetros, y 4)
empate por la línea de energía. De estos métodos, los más utilizados son el
empate por cota clave y el empate por línea de energía, siendo el más acertado
desde el punto de vista hidráulico el empate por la línea de energía.
Empate por cota clave
Este tipo de empate se emplea para colectores son diámetro inferior a 36
pulgadas, con régimen de flujo subcrítico. En este se igualan las cotas claves de
las tuberías de entrada y de salida; de manera que la caída en el pozo es la
diferencia de los diámetros de los colectores.
Ilustración 2. Empate de los colectores por la cota clave. Fuente: Ingeniería Civil. 2012
Para tener en cuenta la pérdida de energía producida en el pozo debido al cambio
de sección, se puede dejar una caída en la clave, según el diámetro del colector
de salida.
Empate por la línea de energía para flujo subcrítico
Este tipo de empate es empleado para cualquier diámetro y para régimen de flujo
subcrítico o supercrítico. La consideración de las pérdidas en el pozo, implica una
diferencia de alturas entre la línea de energía saliente y la línea de energía del
colector principal que llega al pozo.
Donde:
- Pérdida de energía por cambio de dirección: Esta pérdida para flujo subcrítico es
calculada en función de la relación entre el radio de curvatura del pozo y el
diámetro del colector.
- Pérdida de energía por la transición: Estas obedecen al aumento o a la
disminución de la velocidad debido a un cambio de diámetro.
Donde:
Si el término resulta negativo, no se debe tener en cuenta para el cálculo de
, ya que tenerlo en cuenta equivaldría a elevar la cota de batea del colector
saliente, lo cual no debe hacerse bajo ninguna circunstancia.
Empate por la línea de energía para flujo supercrítico
Con flujo supercrítico, en general, se establece la sección de control a la entrada
de la tubería saliente, es decir que la capacidad de transporte de la tubería es
mayor que la capacidad de entrada a ésta.
Ilustración 3. Empate por la línea de energía para flujo supercrítico. Fuente: Ingeniería Civil. 2012
Se busca para este caso determinar la caída en el pozo, de manera que la
elevación del agua en el pozo no sea mayor que la elevación de la lámina de agua
en las tuberías que llegan al mismo.
- Entrada no sumergida:
Donde:
Para este caso la caída en el pozo está determinada por:
Donde:
- Entrada sumergida:
Para este caso la caída en el pozo está determinada por:
Normatividad Colombiana
Dentro de la normatividad Colombiana vigente se tienen en cuenta:
Decreto 3930 de 2010, por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de
la Ley 9 de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del
Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y
se dictan otras disposiciones.
Ley 9 de 1979, por la cual se dictan Medidas Sanitarias
Decreto 302 :Por el cual se reglamenta la Ley 142 de 1994, en materia de
prestación de los servicios públicos domiciliarios de acueducto y
alcantarillado
Ley 1450 de 2011, por la cual se expide el Plan Nacional de Desarrollo,
2010-2014.
Decreto 302 De 2000 (febrero 25) Por el cual se reglamenta la Ley 142 de
1994, en materia de prestación de los servicios públicos domiciliarios de
acueducto y alcantarillado. El Presidente de la República de Colombia, en
ejercicio de sus facultades constitucionales y legales, en especial de las
conferidas en el numeral 11 del artículo 189 de la Constitución Política,
