Amilkar Ernesto ILAYA AYZAALCANTARILLADO SANITARIO b) Colectores troncales a) Vida til de las estructuras y equipos tomando en cuenta b) Ampliaciones futuras y planeacin de las etapas de c) Cambios en el desarrollo social y econmico de la d) Comportamiento hidrulico de las obras cuando stas noaquella que contar con el servicio de1PARMETROS DE DISEO AREA DE PROYECTO Se considera rea de proyecto, aalcantarillado sanitario, para el perodo de diseo del proyecto.PARMETROS DE DISEO POBLACION DE PROYECTO Es el nmero de habitantes servidos por el proyecto para el perodo de diseo, el cual debe ser establecido con base en la poblacin inicial.PERIODOS DE DISEO EN AOSPARMETROS DE DISEO PERIODO DE DISEO El perodo de diseo es el tiempo durante el cual servirn eficientemente las obras del sistema. Los factores que intervienen en la seleccin del perodo de diseo son:la obsolescencia, desgaste y daos construccin del proyectopoblacinestn funcionando a su plena capacidadCOMPONENTES DE UN SISTEMA DE a) Redes pblicas c) Interceptores d) Bombeo e) Emisarios f) Tratamiento, incluyendo bombeo, estaciones de tratamiento y disposicin finalDISEO DE REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIOINGENIERA SANITARIA II CIV 3239 BMSc.Ing. Amilkar Ernesto ILAYA AYZAAmilkar Ernesto ILAYA AYZA2. La cantidad de micro medicin de los sistemas de abastecimiento de3. Las instalaciones y equipamientos hidrulico - sanitario de los4. Los controles ejercidos sobre el consumopolticos7. La intermitencia o regularidad del abastecimiento de agua10. La disponibilidad de equipamientos domsticos que utilizan agua en11. La intensidad de la actividad comercialacuerdo a los factores que afectan el consumo y sedisponibilidad de la misma.2%aportes por infiltraciones lineales QINF ycaudales de descarga concentrada QDC.2AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CAUDAL DE DISEO (QDT) El caudal de diseo (QDT) de cada tramo de la red de colectores se obtiene sumando al caudal mximo horario domstico del da mximo, QMH, losconexiones erradas QCE y de losPARMETROS DE DISEO CONTRIBUCIONES DE AGUAS RESIDUALES El volumen de aguas residuales aportadas a un sistema de recoleccin y evacuacin, est integrado por: aguas residuales domsticas aguas residuales industriales aguas residuales comerciales aguas residuales institucionalesDOTACION FUTURA La dotacin media diaria puede incrementarse de justifica por el mayor hbito en el uso de agua y por la donde: Df = Dotacin futura, en L/hab/d D0 = Dotacin inicial, en L/hab/d d = Variacin anual de la dotacin, en porcentaje 0.5% a t = Nmero de aos de estudio, en aosPARMETROS DE DISEO DOTACION MEDIA DIARIA (l/hab-da) En proyectos nuevos puede utilizarse:FACTORES DE LOS CUALES DEPENDE LA DOTACION1. Los hbitos higinicos y culturales de la comunidad aguainmuebles5. El valor de la tarifa y la existencia o no de subsidios sociales o6. La abundancia o escasez de los puntos de captacin de agua8. La temperatura media de la regin9. La renta familiar cantidad apreciablePARMETROS DE DISEO DOTACION MEDIA DIARIA (l/hab-da) La contribucin de las aguas residuales depende principalmente del abastecimiento de agua. Para el dimensionamiento del sistema de alcantarillado sanitario debe ser utilizado el consumo de agua efectivo per cpita, sin tomar en cuenta las prdidas de agua.Amilkar Ernesto ILAYA AYZAcalculado utilizando la expresin:industrias, establecimientos comerciales eexpansin previstas en el proyecto. QMD = Caudal medio diario domstico, en L/s P = Poblacin, en hab Dot = Consumo de agua per capita, en L/hab/dcomportamiento hidrulico del sistema en susde operacin del sistema.CAUDAL MXIMO HORARIOestablecer el caudal de diseo de una red demedio de agua que consume la poblacin.evacuacin de aguas residuales.debe estimar a partir del caudal medio diario,irrigacin de parques pblicos, terrazas dey para las condiciones inicial y final delmximo horario y el caudal medio diario. M = Coeficiente de Harmon adimensional QMD = Caudal medio diario domstico, en L/s3AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M) El coeficiente de punta M es la relacin entre el caudal Las ecuaciones utilizadas son: COEFICIENTE DE HARMON: donde: P = Poblacin, en miles de habitantes Su alcance est recomendado en el rango: 2 M 3,8AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CAUDAL MXIMO HORARIO DOMSTICO (QMH) El caudal mximo horario est dado por: donde: QMH = Caudal mximo horario domstico, en L/s M = Coeficiente de punta adimensionalAGUAS RESIDUALES DOMESTICASDOMSTICO (QMH) El caudal mximo horario es la base para colectores de un sistema de recoleccin y El caudal mximo horario del da mximo, se mediante el uso del coeficiente de punta M proyecto.PARMETROS DE DISEO COEFICIENTE DE RETORNO (C) Es la relacin que existe entre el caudal medio de aguas residuales domsticas y el caudal Del total de agua consumida, solo una parte contribuye al alcantarillado, pues el saldo es utilizado para lavado de vehculos, lavado de aceras y calles, riego de jardines y huertas,residencias y otros. Se deben utilizar valores entre el 60 % al 80 %de la dotacin de agua potable.AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CAUDAL MEDIO DIARIODOMSTICO (QMD) El caudal medio diario domstico (QMD), debe ser donde: C = Coeficiente de retorno, adimensional (0.6 a 0.8) Debe ser estimado para las condiciones iniciales y finalesAGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CAUDAL DE DISEO (QDT) La contribucin del caudal de descarga concentrada generalmente proviene deinstituciones pblicas y tambin de reas de Adems de los valores que corresponden a los valores finales previstos, deben estimarse los valores iniciales de caudal de operacin de cada tramo para propsitos de verificacin deletapas iniciales de servicio.Amilkar Ernesto ILAYA AYZAvariacin de caudal k1 y k2. K1 = Coeficiente de mximo caudal diario, varia entre 1,2 amayores de k1, corresponden a poblaciones menores,menores.entre el mayor caudal observado en una hora del da decoeficiente de mximo caudal horario k2, vara segn el4F actor d e punta MAGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M) Coeficiente k2:AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M) COEFICIENTES DE VARIACIN DE CAUDAL k1 Y k2: El coeficiente de punta est dado por los coeficientes de donde:1,5, segn las caractersticas de la poblacin. Los valores donde los hbitos y costumbres de la poblacin son k2 = Coeficiente de mximo caudal horario, es la relacinmayor consumo y el caudal medio del mismo da. El nmero de habitantesAGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M) COEFICIENTE DE PPEL:AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M) COEFICIENTE DE FLORES: donde: P = nmero total de habitantesAGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M) COEFICIENTE DE BABBIT: donde: P = poblacin en miles de habitantesAGUAS RESIDUALES DOMESTICAS COEFICIENTE DE PUNTA (M)FAC TOR DE PUNTA (HARMON)432100.01 0.1 1 10 100Nm ero de h abitan tes en m ilesAmilkar Ernesto ILAYA AYZAtuberas - qinf (L/s/m) Por las juntas de las tuberas En las estructuras de las cmaras de inspeccin o(L) del tramo del colector (m).CONCENTRADAagua residual que proviene de una determinada industria.base a lo especificado en el Reglamento Nacional de Este caudal se debe evaluar en forma puntual y comoprdidas de cada industria en sus diferentes operacionesiniciales y finales de operacin del sistema.en particular, con base en informacin de censos,ampliaciones y consumos futuros.se debe evaluar en forma puntual y como descarga5CAUDALES DE DESCARGA CONCENTRADAINSTITUCIONES PBLICAS (QIP) Es la cantidad de agua residual que proviene de instituciones pblicas. Los consumos de instituciones pblicas deben ser establecidos en base a lo especificado en el Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias. El caudal de contribucin de instituciones pblicas (QIP)concentrada, de acuerdo a las caractersticas de instituciones pblicas como: Hospitales, hoteles, colegios, cuarteles y otros y debe estimarse para las condiciones iniciales y finales de operacin del sistema.CAUDALES DE DESCARGA CONCENTRADACOMERCIALES (QC) El caudal de contribucin comercial es la cantidad de agua residual que proviene de sectores comerciales. Los consumos comerciales deben ser establecidos en base a lo especificado en el Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias. El caudal de contribucin comercial (QC) se debe evaluar en forma puntual y como descarga concentrada, de acuerdo a las caractersticas de cada zona comercial y debe estimarse para las condiciones iniciales y finales de operacin del sistema.CAUDALES DE DESCARGAINDUSTRIALES (QI) El caudal de contribucin industrial es la cantidad de Los consumos industriales deben ser establecidos enInstalaciones Sanitarias Domiciliarias.descarga concentrada, de acuerdo al consumo yde produccin y debe estimarse para las condiciones Estos caudales deben ser determinados para cada caso encuestas y consumos industriales y estimaciones deCAUDAL DE CONEXIONES ERRADAS (QCE) Son aportes de aguas pluviales al sistema de alcantarillado sanitario, provenientes de malasconexiones (QCE) (de bajantes de tejados y patios). Estos aportes son funcin de la efectividad de las medidas de control sobre la calidad de las conexiones domiciliarias y de la disponibilidad de sistemas de recoleccin y evacuacin de aguas pluviales. El caudal por conexiones erradas debe ser del 5% al10% del caudal mximo horario de aguas residuales domsticas. QCE debe ser estimado para las condiciones iniciales y finales de operacin del sistema.CAUDAL DE INFILTRACIN LINEAL (QINF) Coeficientes de infiltracin enCAUDAL DE INFILTRACIN LINEAL (QINF) Las aguas del suelo penetran a travs de los siguientes puntos: Por las paredes de las tuberaspozos de visita, cajas de inspeccin, cajas de paso, tubos de inspeccin y limpieza y terminales de limpieza El caudal de infiltracin lineal es igual Alcaudal unitario (qinf) multiplicado por la longitudAmilkar Ernesto ILAYA AYZAcriterio de la tensin tractiva media dede la tensin tractiva mnima no debeaproximadamente dos o tres veces menores que ely otras sustancias sedimentables (carga de residuos).lluvia por conexiones erradas que alcanzan a no ms del Caudal mximo futuro igual a dos veces el caudalagua potable.6VARIACIN DE CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES Caudales mnimos que se producen por la noche y son caudal medio y que ocasionan la sedimentacin de arena Caudales mximos incluyendo el ingreso de agua de50% 60% de la capacidad de la tubera. mximo presente, en reas residenciales condensificacin y/o incremento del consumo especfico deVARIACIN DE CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES Observaciones de sistemas construidos en nuestro pas y otros pases, permiten afirmar que generalmente, los colectores no funcionan a seccin llena. El volumen de aguas residuales sufre variaciones horarias, diarias y anuales, presentndose las siguientescondiciones de flujo:CRITERIOS DE DISEO (NB688) DIAMETRO MINIMO Cada tramo debe ser verificado por elvalor mnimo 1 Pa. En los tramos iniciales la verificacin ser inferior a 0,60 Pa.CRITERIOS DE DISEO (NB688) DIAMETRO MINIMO En las redes de recoleccin y evacuacin de aguas residuales, la seccin circular es la ms usual para los colectores, principalmente enlos tramos iniciales. El dimetro mnimo permitido en redes de sistemas de recoleccin y evacuacin de aguas residuales tipo alcantarillado sanitario convencional y/o no convencional (alcantarillados condominial, simplificado y modular 100 % plstico) es 100 mm (4 plg)COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING n La causa que determina un valor constante para el coeficiente de rugosidad independiente del material de la alcantarilla, es la presencia sobre la superficie internade la misma de una capa grasienta, lisa, pegajosa y viscosa denominada manto biolgico, originada por las aguas residuales. El valor de n ser de 0.013COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING n En las alcantarillas, el coeficiente de rugosidad debe considerarse constante cualquiera sea el material empleado para su fabricacin, cuando el agua fluya a ms de la mitad de la seccin y para los dimetros pequeos. en alcantarillas sanitarias, para cualquier tipo de material de tuberaAmilkar Ernesto ILAYA AYZAcaudal medio presente es del 10% al 15% de la capacidad del Caudal medio diario = 50% del caudal mximo diario Caudal mximo futuro = 60% de capacidad de la tuberarelacin: min = Tensin tractiva mnima, en Pa3 g = Aceleracin de la gravedad, 9,81 m/s2H7PENDIENTE MXIMA ADMISIBLE La mxima pendiente debe ser considerada para una velocidad final en la tubera de 5,0 m/s.PENDIENTE MNIMA ADMISIBLE PARA DIFERENTES RELACIONES DE CAUDALCRITERIOS DE DISEO (NB688) PENDIENTE MINIMA La pendiente del colector debe ser calculada con el criterio de la tensin tractiva: Smin = Pendiente mnima del tramo de tubera, en m/m = Densidad del agua, 1 000 kg/m R = Radio hidrulico, en mVARIACIN DE CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES Conjugando las condiciones de flujo, se puede asumir que el colector, segn las siguientes relaciones: Caudal mximo presente = 50% del caudal mximo futuro Conjugando las relaciones de caudal, obtenemos la siguiente Qp = Caudal medio diario en la etapa inicial (seccin parcialmente llena). Qf = Caudal de diseo, la tubera deber tener capacidad para conducir este caudal futuro (seccin llena).Amilkar Ernesto ILAYA AYZAiguales o superiores a 0.30 m/s evitan elvelocidad a tubo lleno mnima de 0.60 m/sresiduales o pluviales, ocasionando abrasin enestablece una velocidad mxima de 5m/s. para8CAUDAL MINIMO El caudal mnimo que escurre en un tramo no debe ser menor a 1.5 l/sVELOCIDAD MXIMA Cuando la topografa presenta pendientes fuertes, las alcantarillas, presentan altas velocidades de escurrimiento de las aguaslas mismas al contener sustancias tales como arena fina, grava y gravilla. Por esta razn sealcantarillado sanitario y 8 m/s para alcantarillado pluvial.VELOCIDAD MNIMADBO5 Velocidad mnima(mg/lt) (m/s)< 255 0.60225 350 0.75351 500 0.90501 690 1.05691 900 1.20VELOCIDAD MNIMA Experiencias sobre la capacidad de arrastre del agua han demostrado que velocidadesdeposito de arena. Lo que implica una Cuando las aguas residuales sean tpicamente industriales, se debe aumentar la velocidad mnima para evitar la formacin de sulfuros yla consiguiente corrosin de la tubera.TIRANTE MXIMO DE AGUA Los tirantes de agua deben ser siempre calculados admitiendo un escurrimiento en rgimen uniforme y permanente, siendo su valor mximo igual o inferior a75 % del dimetro del colector.