EVALUACIN DE LOS COLECTORES PRIMARIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA HIDRULICOEquipo de recoleccin primario-La AtarjeaAutores:Barra Hinojosa, Julio Alexis; Cruz Marcelo, Denis Diego; Rodrguez Manrique, Fernando Jess; Santiago Cano, Paola Georgina; Velsquez Vila, Julio Csar, estudiantes del IV ciclo de la facultad de Ingeniera Ambiental de la Universidad Nacional de Ingeniera.SINOPSIS

PALABRAS CLAVE: Colector primario, red de alcantarillado, hay que seguir haciendo busauria.

INTRODUCCINLa mayora de nosotros estamos acostumbrados a vivir en ciudades con una serie de servicios ya creados, que nos hemos encontrado y de los que disfrutamos, muchas veces, sin ser conscientes de ello.Gracias a que nuestros sistemas de alcantarillado nos permiten evacuar las aguas negras, es decir, los desechos originados por la actividad de la poblacin del lugar adems de las aguas de lluvia de una manera limpia y rpida. En la composicin de estas aguas se encuentran slidos orgnicos disueltos y suspendidos, como tambin microorganismos y bacterias que aceleran el proceso de descomposicin, debido a esto pueden producir enfermedades infecciosas y afectar a la salud y al medio ambiente. Por esta razn deben ser tratadas antes de descargarlas en ros, lagos, etc., o de ser reutilizadas para la agricultura, el riego de jardines u otras actividades.Segn aumenta la poblacin que habita en un espacio y las actividades industriales, tambin aumentan los desechos que son necesarios evacuar. Por esta razn, las redes de saneamiento deben estar bien diseadas con los materiales adecuados, los estudios previos, anlisis sobre la rugosidad del material, previendo el cambio de caudal por temporada y el desgaste que se da a travs de los aos, por eso resulta fundamental su correcto mantenimiento, para as evitar inconvenientes.En Lima el sistema de alcantarillado de SEDAPAL conduce las aguas residuales a travs de colectores y estos son llevados por gravedad al receptor.

Objetivos: Comparar el rendimiento de las tuberas y de los colectores primarios de acuerdo a las caractersticas de los materiales utilizados en su construccin. Identificar las zonas de mayor recurrencia de problemas en los colectores y el porqu de las mismas. Evaluar los procesos existentes para la captacin de las aguas servidas en los colectores primarios. Identificar como ha ido evolucionando la hidrulica de los colectores primarios a travs de los aos.DESARROLLO DE LA INVESTIGACINSistema de alcantarillado Sanitario (SAS)El SAS incluye todas las estructuras fsicas requeridas para la recoleccin, tratamiento y disposicin final de las aguas residuales. El agua residual puede incluir descargas domsticas e industriales.Las redes de alcantarillado sanitario (RAS) son tuberas o conductos, en general cerradas, que normalmente fluyen a medio llenar, transportando aguas residuales. Las RAS para un rea urbana requiere un diseo cuidadoso, adecuadas en tamao y pendiente de modo que contengan el flujo mximo sin ser sobrecargados y mantengan velocidades que impidan la deposicin de slidos. Antes de iniciar el diseo se debe estimar el caudal y sus variaciones y se debe localizar cualquier estructura subterrnea que pueda interferir con la construccin.

Caudales de diseo:

Pob: Poblacin de diseo (habitantes)Dot: Dotacin (litros/ (habitantes x da)) o (l/hab/d)=Coeficiente de variacin diaria (1.3)=Coeficiente de variacin horaria (1.8-2.5)DotacinLa dotacin promedio diaria anual por habitante, se fijar en base a un estudio de consumos tcnicamente justificado, sustentado en informaciones estadsticas comprobadas.Recoleccin de aguas residuales:Para cuestiones de diseo se debe considerar:

= Caudal mximo horario de desage (lps)= Caudal mximo horario de agua (lps)Durante el funcionamiento del sistema de alcantarillado, se debe cumplir la condicin de auto limpieza para limitar la sedimentacin de arena y otras sustancias sedimentables (heces y otros productos de desecho) en los colectores. La eliminacin contnua de sedimentos es costosa y en caso de falta de mantenimiento se pueden generar problemas de obstruccin y taponamiento.En el caso de flujo de canales abiertos la condicin de auto limpieza est determinada por la pendiente del conducto. Para tuberas de alcantarillado, la pendiente mnima puede ser calculada utilizando el criterio de velocidad mnima o el criterio de la tensin tractiva.Dimensionamiento HidrulicoEn todos los tramos de la red deben calcularse los caudales inicial y final (Qi y Qf). El valor mnimo del caudal a considerar ser de 1.5lps. Las pendientes de las tuberas deben cumplir con la condicin de auto limpieza aplicando el criterio de tensin tractiva. Cada tramo debe ser verificado por el criterio de Tensin Tractiva Media (f) con un valor mnimo f=1,0 Pa, calculada para el caudal inicial (Qi), valor correspondiente para un coeficiente de Manning n=0.013.La pendiente mnima que satisface esta condicin puede ser determinada por la siguiente expresin aproximada:

= Pendiente expresada en %. (Por mil)Qi= Caudal inicial en lps.Para coeficientes de Manning diferentes de 0.013, los valores de tensin tractiva media y pendiente mnima a adoptar deben ser justificados.Los valores de dimetros y velocidad mnima podrn ser calculados con las frmulas de Ganquillet-Kutler.

N=Coef. De Manning (0.0013 y 0.001 para concreto y PVC respectivamente).La mxima pendiente admisible es la que corresponde a una velocidad final Vf=5m/s, las situaciones especiales sern sustentadas por el proyectista. Cuando la velocidad final (Vf) es superior a la velocidad crtica (Vc), la mayor altura de lmina de agua admisible debe ser 50% del dimetro del colector, asegurando la ventilacin del tramo. La velocidad crtica es definida por la siguiente expresin:

Vc= Velocidad crtica (m/s)g= Aceleracin de la gravedad (m/s)La altura mnima de agua debe ser siempre calculada admitiendo un rgimen de flujo uniforme y permanente, siendo el valor mximo para el caudal final (Qf), igual o inferior a 75% del dimetro del colector.Los dimetros nominales de las tuberas no deben ser menores de 100 mm.Las tuberas principales que recolectan aguas residuales de un ramal colector tendrn como dimetro mnimo 160 mm.Clculo de cotas de fondo (CF) y pendiente (S)Asumiendo que el sgte. tramo es de inicio, el buzn 1 es de arranque, conforme a la grfica siguiente se puede formular.

SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO SEDAPAL: RECOLECCION PRIMARIAEn la empresa de saneamiento ms grande del pas, SEDAPAL, existe el Equipo de Recoleccin Primaria (ERPrim), encargado de la operacin y mantenimiento de las redes de alcantarillado sanitario de dimetros mayores en todo el mbito de Lima Metropolitana y la Provincia Constitucional del Callao, desde el distrito de Ancn hasta el de Pucusana, estimndose un rea de drenaje de 43,250 Ha. As mismo, es responsable de la operacin y mantenimiento de la Lnea de Conduccin a San Bartolo, cuya longitud promedio es de 32Km y de dimetros 1200 y 1400 mm, tuberas totalmente de HD, cuya capacidad de conduccin es de aprox. 1200 lps de aguas residuales, infraestructuras como esta slo existen 2 en el mundo, una de ellas en el Per.En el ao 2014, el caudal promedio de aguas residuales recolectados por el sistema de recoleccin primaria fue de aproximadamente 19.00m3/s.El sistema de recoleccin primaria se orienta en funcin a la topografa del terreno y a los puntos de descarga final de las aguas residuales, que son las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales y el Ocano Pacfico.Longitud, material y dimetro del sistema de alcantarillado primarioEl sistema est conformado con tuberas de diversos materiales cuyos dimetros varan desde: 350mm (14) hasta 2400mm (72), con una longitud total de aproximadamente 869.1km.As, el material predominante es el concreto reforzado con y sin revestimiento, representando alrededor del 71% del total de los colectores primarios. Existen otros tipos de materiales como PVC, HDPE, HD, AC, albaales, etc.Los dimetros del mayor incidencia son de 350 mm (14) con 167.13km; 400 mm (16) 109.58km; 450mm (18) con 114km; 500mm (20) con 74.44km y 600 (24) con 97.72km; equivalen al 52% del total de colectores primarios (869.1km).RECOMENDACIONES TCNICAS PARA EL DISEO DE COLECTORES PRIMARIOSPara dimetros mayores o iguales a 355mm y menores a 630 mm, utilizar el PVC o HDPE, depender bsicamente de las caractersticas fsicas y qumicas de las aguas residuales. Del tipo de terreno donde se instalarn las tuberas, de la profundidad y de la condicin de velocidad en su operacin.Para dimetros mayores o iguales a 630 mm, utilizar el HDPE como material de las tuberas, preferentemente, tuberas lisas, fabricadas bajo la Norma NTP-ISO 8772:2009, y cuyo lote suministrado a obra deber contar con el CERTIDICADO DE CALIDAD por tipo de tubera emitido por una empresa acreditada ante el INDECOPI, con el complimiento, mnimo de las siguientes pruebas:a) OIT (tiempo de induccin a la oxidacin) medido de acuerdo a la norma ISO 11357-6:2002. El cual garantiza la durabilidad de la tubera HDPE expuesta a la intemperie por efecto de la oxidacin.b) Contenido de negro de humo, medida de acuerdo a la norma ISO 6964:1986(NTP ISO 6964:2009). El contenido de negro de humo debe ser 2.00.5%. El cual garantizar que la tubera sea resistente a los rayos UV.c) Dispersin del negro de humo, medida de acuerdo a la norma ISO 18553:2002(NTP ISO 18553:2009). Las partculas del negro de humo deben estar uniformes y finamente dispersados dentro del material, de lo contrario pueden ser atacados por los rayos UV.d) ndice de Fluidez, medida de acuerdo ISO 1133. Esta prueba verifica la calidad de material usado en el procesamiento de la tubera, conforme a la norma NTP ISO 4427. Se debe cumplir que la variacin del ndice de fluidez de la resina virgen con respecto al ndice de fluidez obtenido en el tubo no debe variar ms del 20%.Los sustentos para el uso del HDPE son los sgtes:a) Para el mantenimiento, el material ofrece mayor resistencia al paso dela mquina de balde.b) Mayor periodo de vida til.c) Mayor rentabilidad en el tiempo.As mismo, se deber tener en cuenta lo siguiente:a) No deber planearse curvas menores o iguales a 90 cuando se requiera cambiar la direccin del flujo en un colector primario. El ngulo debe asegurar que los nuevos empalmes, en lo posible, no afecten o mejor an, mejoren las condiciones hidrulicas de operacin.b) Se deber verificar el clculo hidrulico del colector proyectado, que garanticen las condiciones de velocidades mnimas que aseguren la escorrenta ptima del flujo.CONCLUSIONESRECOMENDACIONES1) Sensibilizar a la poblacin para que hagan un buen uso del sistema de alcantarillado sanitario. Las actuales redes de colectores conducen un alto grado de basura, una de las causas principales de los aniegos que se presentan en la ciudad. 2) El crecimiento poblacional y la falta de una planificacin urbana han ocasionado que la capacidad de los colectores primarios se vean seriamente comprometidas, no teniendo mayor cabida para la conduccin de las aguas residuales. Por ellos, se requiere que el periodo de diseo de los colectores primarios, mnimamente sea de 50 aos. Los sustentos son los siguientes:a)Colectores Primarios con 10 aos de instalados ya operan al 90% de su capacidad.b)Cada da se instalan en las calles nuevos servicios (energa elctrica, gas, telefona, fibra ptica, etc) complicando seriamente la instalacin de un colector de alivio.GLOSARIO DE TRMINOSAniego: inundacinLa recopilacin de informacin se realiz a travs de una entrevista al Jefe de Equipo de Recoleccin Primaria de la Gerencia de Gestin de Aguas Residuales-La Atarjea.

REFERENCIAS1) Memorial Anual 2013 (s.f). Recuperado el 20 de junio 2015, de http://www.sedapal.com.pe/c/document_library/get_file?uuid=7400a3d6-c497-4951-8595-3534045145f5&groupId=1593749.

2) Sistema de Alcantarillado (SAS), Febrero 2014.En http://www.gisperu.com/edu/mvcs/SAS-Primario.pdf. Eleazar Enrique Lozano

3) Coeficientes de seguridad.Recuperado el 20 de junio 2015, de http://es.slideshare.net/cosmeacr/coeficientes-de-rugosidad-haestad