Uno de los parámetros más importantes, si no el principal, a la hora tanto de elegir el sistema de depuración a adoptar, como su dimensionamiento es el conocimiento del caudal a tratar, es decir, el volumen de agua residual por unidad de tiempo que va a entrar en la estación depuradora.

En el cálculo de los caudales tiene gran importancia el tipo de agua a evacuar y el tipo de infraestructuras de saneamiento existentes. Como hemos visto en secciones anteriores, existen fundamentalmente dos tipos de redes de alcantarillado: el sistema separativo si se transportan independientemente las aguas residuales negras y pluviales, y el unitario se se transportan conjuntamente.

Dentro de las aguas residuales conocidas como negras, distinguimos dos tipos de aguas: de tipo urbano (domésticas y de limpieza urbana), y aguas industriales (industrias y ganadería), que en muchos casos son recogidas en el sistema separativo mediante dos redes independientes

Los sistemas de depuración se dimensionan para que sean eficaces durante los años previstos de funcionamiento, normalmente 25 años. Por ello, es necesario conocer la tasa de crecimiento de la población para calcular el caudal medio diario para el año horizonte de cálculo.

Por otro lado, se comprueba que el caudal de aguas residuales domésticas es aproximadamente igual al caudal de abastecimiento para estos usos, y en muchos casos presenta leyes horarias muy similares. Generalmente, el servicio de abastecimiento es un servicio financiado por los usuarios y, por tanto, un servicio cuyo consumo se mide mediante contadores. Por lo tanto, resulta relativamente sencilla la obtención actual de los datos reales de consumo, así como su distribución horaria a lo largo del día sin embargo en algunos casos, no es posible conocer la dotación real del núcleo cuyas aguas se van a tratar. Hay que tener en cuenta que al aumentar el nivel de vida, ha aumentado progresivamente el consumo de agua.

En el caso de no conocer la dotación actual real del sistema de abastecimiento de aguas, se adoptarán los consumos urbanos según usos expuestos en la figura.

Una vez calculado el coeficiente y la estimación de la población futura en un periodo de 15 y 25 años, se calculará la dotación futura para dichos años y como caudales de diseño se adoptarán los de la figura. En función de estos resultados se decidirá si se

construye la planta en una única fase (Q25) o una inicial a Q15 y ampliación posterior a Q25.

Las aguas negras recogidas en las redes de alcantarillado separativo pueden ser también de origen industrial y normalmente en pequeños y medianos municipios de origen ganadero.

El caudal de aguas residuales industriales generado por las industrias existentes en el sector, es del mismo orden que el caudal de abastecimiento de las mismas.

Valores típicos en industrias:

30-70 m3/ha.dia 30-100 l/trabajdor,dia

En el caso de no disponer de datos reales de la industria o ser de nueva instalación, hay que estimar la dotación. A priori, esto resulta muy difícil debido a la gran tipología de industrias, pero a falta de datos más precisos puede indicarse que los valores medios de consumo más frecuentes oscilan entre 30-70 m3/ha.día.

El caudal de aguas residuales oscila entre un valor mínimo y máximo a lo largo del día. El coeficiente por el cual se debe multiplicar el caudal medio diario para obtener el caudal máximo diario se denomina coeficiente punta. Este valor varía de ciudad en ciudad, e incluso dentro de la misma ciudad de unas zonas a otras. El valor máximo de caudal diario, denominado caudal punta, para el año horizonte es quien definirá el dimensionamiento hidráulico de las unidades de proceso del sistema de depuración elegido, si el sistema de alcantarillado es separativo.

El valor del caudal de aguas negras (urbanas e industriales) para el cálculo del dimensionamiento del sistema de depuración, vendrá dado por una expresión que englobe la suma de cada uno de los caudales (urbano, industrias y ganado), multiplicado por su respectivo coeficiente punta.

Por último, cabe destacar que aquellos núcleos urbanos que experimentan variaciones estacionales, fuertes de población, debido generalmente al turismo, se calculará el tanto por ciento de aumento de caudal en épocas de máxima afluencia, permitiendo así estimar un valor máximo de consumo que se tomará como valor para el dimensionado de la planta.

Aguas residuales pluviales y de escorrentía

Estas son recogidas por el sistema de alcantarillado unitario. Estas redes suelen estar previstas de aliviaderos que permiten, bajo ciertas condiciones, verter parte del vertido directamente sobre el medio receptor.

Los aliviaderos de la red unitaria se suelen dimensionar para evacuar las aguas residuales después de los 20 primeros minutos de lluvia, ya que inicialmente el agua pluvial esta fuertemente contaminada, porque arrastra la suciedad existente tanto en las calles como dentro de la red. Después de esos 20 minutos se considera que está suficientemente diluida la suciedad como para ser vertida directamente al cauce receptor.

Los caudales de aguas de lluvias dependen de la intensidad de las lluvias, del coeficiente de escorrentía medio y de la superficie total del cauce. Como hemos indicado anteriormente no se deben considerar el caudal de grandes tormentas o chubascos extraordinarios (mayores costes) por lo que la intensidad de las lluvias a considerar dependerá del tiempo de concentración y un periodo de retorno dado.

Parte del agua de lluvia se evapora, otra discurre por la superficie (escorrentía) y otra penetra al terreno (infiltración). En primer lugar se determina la cuenca afluente al punto considerado, midiéndolas directamente sobre plano, y se calcula la superficie total de la cuenca del afluente, así como las superficies parciales (de esa superficie total) que tienen diferentes coeficientes de escorrentía en función de la naturaleza de la superficie.

El coeficiente de escorrentía se define como la relación existente entre el caudal que discurre en la superficie y el caudal total precipitado. La escorrentía dependerá de la zona y los materiales constituyentes de la superficie, para calcular el coeficiente de escorrentía medio se utilizara la expresión de la figura, siendo la superficie total igual a la suma de las superficies parciales.

Las precipitaciones se caracterizan por su intensidad, por su duración y por su frecuencia o periodo de retorno. La intensidad del agua de lluvia dependerá del tiempo de concentración y el periodo de retorno

El tiempo de concentración, por su parte es el tiempo que tarda en llegar el agua desde el punto de alcantarillado más lejano a la depuradora. Este será igual al tiempo escorrentía más el tiempo recorrido, siendo el tiempo de escorrentía el tiempo que tarda el agua en llegar a la alcantarilla (tablas dependiendo del suelo, longitud, pendiente...). El tiempo de recorrido es el tiempo que tarda por la red de alcantarilla en llegar a la depuradora, depende de las condiciones hidráulicas.

Se entiende por intensidad de lluvia al caudal caído por unidad de superficie (o lo que es equivalente, la altura de la precipitación por unidad de tiempo). Una manera de calcular la intensidad de lluvias (l/s.ha) es mediante mapas y gráficas meteorológicas IDF (Intensidad, duración y frecuencia) donde a partir de un tiempo de concentración dado y un periodo de retorno, entramos en la gráfica o mapa por duración y obtenemos la intensidad.

CÁLCULO DE CAUDALES

La estimación de los caudales que determinan las distintas condiciones de funcionamiento hidráulico de los conductos de saneamiento. Estos caudales son: “caudal medio de aguas residuales” (Qmr), “caudal punta de aguas residuales” (Qpr), “caudal de aguas pluviales” (Qll) y “caudal máximo” (Qmax). El caudal máximo incluye el “caudal punta de aguas residuales” (Qpr) más “caudal de aguas pluviales” (Qll):

Qmax=Q pr+Qs

Se considera una lluvia de intensidad media máxima (Im) de 99,29 l/seg/Ha, que corresponde a un período de retorno de 5 años e intervalo de referencia de una hora. Se estima un coeficiente de escorrentía y admisión (Ce) de 0,4 y una superficie de aportación (SA) de 150 m2 por vivienda ( 0,015 Ha), esto para terreno fuera de casco urbano, para cascourbano tenemos los siguientes condicionantes: lluvia de intensidad media máxima (Im) de 326 l/seg/Ha, que corresponde a un período de retorno de 10 años e intervalo de referencia de diez minutos. Se estima un coeficiente de escorrentía y admisión (Ce) de 0,6 y una superficie de aportación (SA) de 150 m2 por vivienda ( 0,015 Ha). Se considera una dotación media de abastecimiento de 300 l/hab/día y 4 habitantes por vivienda. Al tratarse de núcleos muy pequeños de población el caudal de aguas residuales se considera igual al de abastecimiento.Los Coeficientes de Punta (Kp) aplicables para el cálculo del caudal punta de aguas residuales serán (en función del número de viviendas al final del período de diseño de la obra):

El sistema de saneamiento se diseña para la máxima aportación prevista dentro de un período de diseño de 25 años. Las calles afectadas por el presente Proyecto tienen la misma clasificación según el P.G.O.U. de Beniel.

CÁLCULO DEL CAUDAL MEDIO DE AGUAS RESIDUALES.

Las fórmulas a aplicar son:

Qmr( lseg )=Nact∗1.01

25∗habviv

∗dotacion

3600∗24

CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS PLUVIALES.

Las fórmulas a aplicar son:

Q¿( lseg )=1.00725∗S A∗Im∗C e

En el caso de que la red de saneamiento pueda recoger también la escorrentía superficial que se produzca en alguna zona urbana próxima (de superficie SU y coeficiente de escorrentía Cu), se deberá añadir el término:

SU∗Im∗Cu

a las expresiones anteriores.

Universidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de Ingeniería

E.R.I.S

Ingeniería Sanitaria II

Sección P

Instalaciones sanitarias en edificios

200714352

Mario Alberto

Pineda Arriola

08-02-11

Introducción

Es de suma importancia el cálculo y estimación de caudales de aguas residuales para la correcta implementación de redes de servicios de aguas residuales, de tal manera es importante determinar el tipo de agua residual que se tomara en cuestión ya que de acuerdo al tipo de esta el cálculo de su caudal es diferente, como más adelante veremos. Asi mismo, donde convenga deberemos tomar en cuenta el crecimiento poblacional ya que ello incidirá de manera abismal en el caudal de aguas residuales.

Objetivos

General

o Determinar los tipos de aguas residuales, sus caudales y el crecimiento poblacional para implementar redes de servicios de aguas residuales donde así se requiera.

Específicos

Diferenciar el tipo de aguas residuales Determinar caudales mediante modelos matemáticos y tomando en cuenta

factores asociados. Prever crecimiento poblacional para hacer funcional la red de aguas residuales

mediante un tiempo considerado idóneo

Conclusiones

Para el diseño de la red de aguas residuales sugiere q se conozcan los caudales que por ella pasaran, es por ello que el estudio de los caudales residuales es de suma importancia para el diseño de tal red.

Debemos diferenciar los tipos de aguas residuales ya que cada uno de ellos sugiere una manera distinta de calcular el caudal máximo.

Asi mismo deberemos, en el caso de aguas negras y/o grises preveer el crecimiento poblacional del área o región a al cual se implementara tal servicio, ello con el fin de que se de a basto para cubrir la demanda requerida.

Bibliografía

http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/simulacion/modulos/curso/

uni_03/U3C5S3.htm

http://biblioteca.universia.net/html_bura/ficha/params/id/37785682.html http://www.fic.umich.mx/~bperez/APUNTES INST-HID-SAN.pdf articles-5853_Nch3205