DISEÑO DE UNA RED DE ALCANTARILLADO POR METODO DE AREAS TRIBUTARIAS

CONSORCIO SAN MIGUEL PROYECTO: “MEJORAMIENTO DEL COLECTOR SAN MIGUEL DESDE LA CALLE FELIX JARAMILLO HASTA LA CAMARA DE BOMBEO DEL DISTRITO

DE SULLANA, PROVINCIA DE SULLANA – PIURA”. Nº 034-2011/MPS-CEPADYMC

CONTENIDO

1.0 DISEÑO DEL SISTEMA

2.0 PARAMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

3.0 CRITERIOS ESPECIFICOS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO - SANITARIO DEL ALCANTARILLADO

4.0 ÁREAS DE DRENAJE

1. DISEÑO DEL SISTEMA

CONSORCIO SAN MIGUEL Oficina: Calle Los Ceibos Nº 220 Urb. Santa Isabel – Piura

Celular: 999780096 RPM: #999780096 Nextel: 103*8790 / 149*9712



El diseño de un sistema del alcantarillado por gravedad se realiza considerando que durante su funcionamiento, se debe

cumplir la condición de auto limpieza para limitar la sedimentación de arena y otras sustancias sedimentables (heces y otros

productos de desecho) en los colectores. La eliminación continua de sedimentos es costosa y en caso de falta de

mantenimiento se pueden generar problemas de obstrucción y taponamiento. En el caso de flujo en canales abiertos la

condición de auto limpieza está determinada por la pendiente del conducto. Para tuberías de alcantarillado, la pendiente

mínima puede ser calculada utilizando el criterio de velocidad mínima o el criterio de la tensión tractiva. La metodología de

diseño empleada para el proyecto ha sido bajo el criterio genérico de tensión tractiva media, pasando a segundo plano el

control de la velocidad en la tubería.

Para el dimensionamiento de las tuberías se ha empleado la formula de Manning y las relaciones de variaciones de elementos

hidráulicos en alcantarillas de sección circular. El cálculo se realizo mediante el software interactivo del “Sewercad V5.6” que

muestra los parámetros de diseño. Las relaciones empleadas fueron las siguientes:

Fórmula de Manning

Donde:

V = Velocidad (m/s).

n = Coeficiente de rugosidad (adimensional).

R = Radio hidráulico (m).

S = Pendiente (m/m).

Para tuberías con sección llena:

Continuidad: Q = V A

Para tuberías con sección parcialmente llena:

El grado central θ en grado sexagesimal:

Radio hidráulico:





Velocidad:

Caudal:

Para el diseño de alcantarillas nuevas y en la comprobación de la capacidad de alcantarillas existentes bien construidas, se

recomienda emplear un coeficiente de rugosidad de Manning y Kutter-Ganguillet (n) de 0,013.

El valor de n de 0,013, se deberá emplear incluso con tuberías de materiales relativamente lisos como PVC o arcilla

vitrificada, la resistencia al flujo de una tubería no depende principalmente de su tipo de material, más bien de un conjunto de

factores tales como: la capa de película biológica que se desarrolla en las paredes de las tuberías, el número de conexiones

domiciliarías, pozos de registro y otras instalaciones complementarias que perturban el flujo permaneciendo invariables,

independientemente del material del conducto.

Por ello, teniendo en cuenta el grado de incertidumbre inherente al proyecto y construcción de alcantarillas, el valor de n a

adoptar para el diseño de todos los sistemas de alcantarillado no debe de ser inferior de 0,013.

Caudal por tramos en la red, se evalúa el caudal unitario con la siguiente expresión:

Donde:

L: Longitud total de la red.

Para el cálculo de la contribución de desagües en cada tramo, se multiplica el tamaño de la red aguas arriba, incluyendo el

tramo en cálculo, por el caudal unitario (Qu), sumando a continuación los caudales concentrados que han sido descargados

en la red:

Q =Qu Lm Qc

Donde:

Lm= tamaño de la red aguas arriba, que incluye el tramo en calculo.

2. PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

Para el diseño de las estructuras que componen el sistema de Alcantarillado Sanitario, se ha tomado como referencia lo que

estipulado en las siguientes normas:

OS.100: Consideraciones Básicas de Diseño de Infraestructura Sanitaria.

OS.080: Estaciones de Bombeo de Aguas Residuales.





OS.070: Redes de Aguas Residuales.

0S.090: Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales.

A continuación se hace una breve descripción de los parámetros y criterios adoptados:

Periodo de diseño, permite definir el tamaño del proyecto en base a la población a ser atendida al final del mismo, este

parámetro está definido desde la factibilidad del proyecto y es de 20 años.

Población del proyecto, está compuesta por:

Población actual, es la población existente en el momento de la elaboración de los diseños de ingeniería.

Población al inicio del proyecto, es la población que va a existir en el área estudiada al inicio del funcionamiento de las

redes. Cabe observar que entre la población actual y esta población puede haber una diferencia significativa, en función

del tiempo de implantación de las obras.

Población al fin del proyecto, es la población que va a contribuir para el sistema de alcantarillado, al final del período del

proyecto.

Dotación, para el proyecto se considero la dotación de 200 Lt/seg, puesto que existe en la ciudad una Empresa

prestadora de Servicios y cuentan con mediciones oficiales de caudales de aguas residuales.

Tensión tractiva media debe ser como mínimo 1KPa, calculado para un coeficiente de Manning de 0.013.

El Caudal mínimo de diseño para cada tramo es 1.50 Lt/seg.

El valor de la pendiente mínima que garantiza la condición anterior es una función del caudal en el tramo y esta

expresado mediante la siguiente expresión:

Donde: Qi= caudal en el tramo.

La pendiente máxima será aquella que genere una velocidad de 5 m/seg.

El máximo tirante de agua en la tubería es el que corresponda al 75% del diámetro del colector, salvo que la velocidad

crítica del tramo sea superior a la velocidad del tramo, para este caso el máximo tirante permitido es 50% del diámetro

asegurando de esta forma que la tubería nunca se presurice y de acuerdo al reglamento para emisores o colectores

principales se considera la mitad del diámetro.

Para los primeros 300 m, únicamente se puede tomar el criterio de cumplir el valor mínimo de la tensión tractiva de 1

KPa.

El reglamento no menciona ninguna consideración respecto a la Velocidad mínima en la tubería, sin embargo es buena

práctica adoptar el siguiente criterio. La velocidad mínima corresponde a dos consideraciones básicas: a) La que genere





una velocidad mínima de 0.60 m/s cuando la tubería funcione a sección llena y b) la velocidad mínima será aquella que

genere una tensión tractiva media de 1 KPa. Adicionalmente como regla practica y de verificación las velocidades en la

tubería funcionando parcialmente llenas no deben ser inferiores a 0.30 m/s.

El diámetro mínimo para la red colectora es 200 mm.

A continuación se hace un resumen de los parámetros y criterios mencionados:

Coeficiente de variación de consumo de agua

Coeficiente de variación de demanda diario (k1) de agua

Se ha adoptado el recomendado en el reglamento Nacional de Construcciones (S100), que da un valor de K1=1,3.

Coeficiente De Variación De Consumo Horario (K2) De Agua

Se ha adoptado el parámetro K2=1,8 basado en la misma Norma Técnica Peruana S-100, correspondiente a

poblaciones mayores a 10,000 habitantes.

Coeficiente de variación de contribución de agua residual

Coeficiente de variación de caudal pico (k2)

Se ha adoptado el recomendado en el “Forescasting Sewage Discharge al Toledo” de W. G. Harmon K2 =

(18+P0.5)/(4+ P0.5).

Coeficiente De Retorno De Agua / Alcantarillado

Se ha adoptado el valor recomendado en las “Normas y Requisitos para los Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado

para Localidades Urbanas”, es decir C=0,8.

Tasa De Infiltración

La tasa de infiltración adoptada para el sistema de alcantarillado es de 0,15 lts/s x km.

Coeficiente De Fricción

En los cálculos hidráulicos de la red de distribución de agua potable y líneas de impulsión de agua potable y

alcantarillado, se utiliza los coeficientes de fricción “C” de la fórmula de Hanzen y Williams, de acuerdo al Reglamento

Nacional de Construcciones e Infraestructura Sanitaria Norma S-100 para poblaciones urbanas, conforme al cuadro.

Cuadro Nº 01Coeficiente de Hazen y Williams

Tipo de Tubería “C” Hazen Y Williams

Asbesto Cemento 140

Policloruro de Vinilo 140

Acero sin Costura 120

Acero Soldado en Espiral 100

Fierro Fundido Revestido* 130

Fierro Galvanizado 100

Concreto 110

Polietileno 140





El cálculo hidráulico de las tuberías de alcantarillado se hará utilizando el coeficiente de Manning (n), independiente del

tipo de tubería será utilizado el valor de N=0,013.

3. CRITERIOS ESPECÍFICOS PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO-SANITARIO DE ALCANTARILLADO

Máxima: 5,00 mt/s.

Cuando la velocidad final es superior a la velocidad crítica, el mayor tirante admisible debe ser de 50%.

TENSIÓN TRACTIVA

Es la verificación del dimensionamiento por la fuerza tractiva media, adoptándose como mínimo a ser atendido por lo

menos una vez por día. El valor será de 0,10 Kg f/m² para redes y de 0,15 Kg f/m² para colectores troncales,

interceptores y emisores.

TIRANTE DE AGUA

Las tuberías serán siempre calculadas en tirante libre, siendo Yi un tirante correspondiente al caudal inicial de

dimensionamiento e Yf el tirante correspondiente al caudal final de dimensionamiento que deberán satisfacer los

siguientes criterios:

Yido > 0,20% de tirante mínimo (recomendable) Yf/do 0,75% de tirante máximo

CAUDAL MÍNIMO

El caudal mínimo de dimensionamiento será de 1,5 lps, con el cual se verificarán las tensiones tractivas.

PROFUNDIDADES

La profundidad mínima de excavación para la colocación de las tuberías será tal que se tenga un enterramiento mínimo

de 1 m sobre la generatriz superior de las tuberías.

Teniendo en consideración que el diámetro mínimo de acuerdo con los reglamentos nacionales vigentes es de 200 mm.,

se considera que la profundidad mínima sobre el fondo de las tuberías será 1,20 m.

La profundidad máxima estimada es de 6 m; profundidades mayores serán permitidas con justificación técnico

económica. Para colectores situados bajo los 4,5 m de profundidad, serán proyectados los colectores auxiliares con

profundidades menores, de modo que reduzcan los empalmes a los buzones.

TIPO DE LA TUBERÍA

Se recomienda utilizar tubería PVC para diámetros que van desde 150 mm a 400 mm y a partir de 450 mm y mayores, de concreto reforzado con uniones flexibles.

BUZONES

El diámetro interior de los buzones será de 1,20 m. para tuberías hasta de 800 mm. y de 1,50 m para tuberías hasta

1200 mm de diámetro.

Las longitudes máximas entre buzones serán:





80 m : Para tuberías de 150 mm de diámetro. 100 m : Para tuberías de 200 mm a 250 mm de diámetro. 150 m : Para tuberías de 300 mm a 600 mm de diámetro. 250 m : Para tuberías de diámetro mayor.

A continuación se presenta los resultados del cálculo hidráulico, para caudales actuales y futuros:

r



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Tasa de crecimiento 0.019Dotacion 200 / /Lit hab dia

. . 1=Coef Var Diaria K 1.3

. . 2=Coef Var Diaria K 1.8

Maximo Diario Maximo

HorarioInfil t racion

/l t seg /l t seg /l t seg

2012 81210 12993600.00 187.99 150.39 195.51 270.70 1.50 13.54 285.74

2013 82753 13240480.00 191.56 153.25 199 .22 275.84 1.50 13.79 291.14

2014 84325 13492000.00 195.20 156 .16 203.00 281.08 1.50 14.05 296 .64

2015 85927 13748320.00 198.91 159 .12 206 .86 286 .42 1.50 14.32 302.24

2016 87560 14009600.00 202.69 162.15 210.79 291.87 1.50 14.59 307.96

2017 89224 14275840.00 206 .54 165.23 214.80 297.41 1.50 14.87 313.78

2018 90919 14547040.00 210.46 168.37 218.88 303.06 1.50 15.15 319 .72

2019 92646 14823360.00 214.46 171.57 223.04 308.82 1.50 15.44 325.76

2020 94406 15104960.00 218.53 174.83 227.27 314.69 1.50 15.73 331.92

2021 96200 15392000.00 222.69 178.15 231.59 320.67 1.50 16 .03 338.20

2022 98028 15684480.00 226 .92 181.53 235.99 326 .76 1.50 16 .34 344.60

2023 99891 15982560.00 231.23 184.98 240.48 332.97 1.50 16 .65 351.12

2024 101789 16286240.00 235.62 188.50 245.05 339 .30 1.50 16 .96 357.76

2025 103723 16595680.00 240.10 192.08 249 .70 345.74 1.50 17.29 364.53

2026 105694 16911040.00 244.66 195.73 254.45 352.31 1.50 17.62 371.43

2027 107702 17232320.00 249 .31 199 .45 259 .28 359 .01 1.50 17.95 378.46

2028 109748 17559680.00 254.05 203.24 264.21 365.83 1.50 18.29 385.62

2029 111833 17893280.00 258.87 207.10 269 .23 372.78 1.50 18.64 392.92

2030 113958 18233280.00 263.79 211.03 274.34 379 .86 1.50 18.99 400.35

2031 116123 18579680.00 268.80 215.04 279 .56 387.08 1.50 19 .35 407.93

2032 118329 18932640.00 273.91 219 .13 284.87 394.43 1.50 19 .72 415.65

CONSORCIO SAN MIGUEL

proyecto

Pobl acion Demanda de Agua

Promedio Caudal de

MEJ ORAMIENTO DEL COLECTOR SAN MIGUEL DESDE LA CALLE FELIX J ARAMILLO HASTA LA CAMARA DE, - - BOMBEODISTRITO DE SULLANA PROVINCIA DE SULLANA PIURA

ConexionesErradas

Proyectada(2032)

( / )Diaria l t dia ( / )Diaria l t seg

Caudal es de aguas residual es



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4. ÁREAS DE DRENAJE

Donde, el área de influencia directa está conformada por 8,820 habitantes que habitan por el trazo del colector, el área que abarca la cuenca de drenaje del Colector San Miguel es 502.99 Ha para el número de habitantes que se menciona; además se tienen sub cuencas o sub colectores que vierten sus aguas residuales al colector o cuenca san miguel que son las sub cuencas Canchaque con área de 184.23 Ha y la sub cuenca o sub colector Buenos Aires con un área de 272.12 ha que son parte de total de 502.99 Ha. los mismos que serán afectados provisionalmente con el proyecto, además se tienen instituciones públicas y privadas.

El Área de Influencia Indirecta (AlI) del proyecto es el entorno como los Asentamientos humanos y casco urbano que alberga una población de 156,734 habitantes (Se adjunta Plano, código CDC-01 y mapa que visualiza las AID y AII).

Trazo del Colector Vecinos Observaciones

Calle Félix Jaramillo-Calle Pichincha 210 Puente Santa Cruz

Calle Pichincha-Calle Siete 210 Puente Canal Vía Calle Siete -Transversal Piura 840 Existe un Parque y el Colegio Salaverry

Transversal Piura-Calle Uno. 840 Existe la Iglesia Buenos Aires y el Hospital de la Solidaridad

Calle Uno-Seis de Agosto 210 Zona comercial

Seis de Agosto- Prolongación Buenos Aires 210 Zona Comercial

Buenos Aires- Canchaque 2520 Zona urbana

Canchaque –Morropón 210 Distrito de Bellavista

Morropon-Arequipa 1680 Distrito de Bellavista

Arequipa-Cóndor 1680 Distrito de Bellavista

Cóndor-Cámara de Bombeo 210 Distrito de Bellavista

Total 8,820 Personas



DISEÑO DE UNA RED DE ALCANTARILLADO POR METODO DE AREAS TRIBUTARIAS

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