Sistemas de Alcantarillado Público

DESCRIPCIÓN GENERICA

Las obras de alcantarillado tienen como finalidad esencial el saneamiento ambiental,

evacuando racionalmente las aguas residuales.

DEFINICIONES

Aguas grises: aguas residuales provenientes de las tinas y duchas, lavatorios, lavaplatos y otros similares, excluyendo las aguas negras.

Aguas negras: aguas residuales que contienen excretas.

Aguas residuales: aguas que se descargan después de haber sido usadas en un proceso, o producidas por éste, y que no tienen ningún valor inmediato para ese proceso.

Aguas servidas; aguas servidas domésticas: aguas residuales que sólo contienen los desechos de una comunidad, compuestas por aguas grises y aguas negras.

Residuo industrial líquido, RIL: efluente residual evacuado de las instalaciones de un establecimiento industrial, usadas en su proceso industrial.

DEFINICIONES

Red de alcantarillado separado: sistema en el cual las aguas residuales y las aguas lluvias u otros tipos de agua son conducidas en alcantarillas separadas.

Red de alcantarillado unitario; red de alcantarillado combinado: sistema en el cual las aguas residuales y las aguas lluvias u otros tipos de agua son conducidas en una misma alcantarilla.

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RED PUBLICA DE ALCANTARILLADOA

LCA

NTA

RIL

LAD

O D

E U

RB

AN

IZA

CIO

N

Áreas tributarias y localización de tuberías

La población o zona estudiada se debe considerar como formando un todo indivisible con las áreas adyacentes, de acuerdo con los diferentes factores topográficos, demográficos y urbanísticos que pueden influir en el proyecto.

En la capacidad de las tuberías, se debe considerar las posibles variacionesurbanísticas y de densidad demográfica dentro de la parte urbanizada actualmente y posibles áreas de expansión del lugar, fijando dotaciones de consumo adecuadas.

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C.I. Existente,H=1,85[m]

PV

C, D

=2

00

[m]

TRA

ZAD

O D

E C

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ERIA

S Y

C

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AR

AS

Las tuberías se deben proyectar para ser construidas en tramos rectos, de acuerdo con la constitución topográfica del terreno donde se emplazarán las obras y con un trazado que permita el escurrimiento gravitacional desde el inicio de la unión domiciliaria.

Las tuberías en general, deben seguir las pendientes del terreno natural y formar las mismas hoyas primarias y secundarias que aquél, en los casos que sea posible.

TRAZADO DE TUBERIAS

El sistema de alcantarillado se debe proyectar de manera que sus tuberías pasen pordebajo de las tuberías de distribución de agua potable.En los trazados paralelos a redes de agua potable se debe mantener, entre las tuberías deambos sistemas, una distancia libre mínima en planta de 2 m.En los cruces de ambos sistemas, se debe dejar una distancia libre mínima de 0,3 m.

No debe existir conexión física entre un sistema de recolección de aguas residuales yun sistema de agua potable, que permita el paso de aguas residuales a este último.

TRAZADO DE TUBERIAS

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C.I. Existente,H=1,85[m]

PV

C, D

=2

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[m]

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IAS

Y

CA

MA

RA

S

Se deben instalar cámaras de inspección en los casos siguientes:- al comienzo de los nacientes;- cambios de dirección;- cambios de pendientes;- cambios de diámetro;- cambios de material;- confluencia de dos o más tuberías, exceptuando los empalmes directos de uniones domiciliarias;- y a una distancia máxima de:a) 120 m para diámetros nominales de tuberías ≤ que 500 mm;b) 150 m para diámetros nominales de tuberías > que 500 mm.

CAMARAS O CHIMENEAS DE INSPECCION

La cámara tipo “a” se aplica a profundidades mayores o iguales a

1,75[m]

La cámara tipo “b” se aplica a profundidades menores a

1,75[m]

Características de las cámaras y chimeneas de inspección

En las cámaras de inspección debe existir un desnivel entre la cota de radier de cada tubería de llegada y la cota de radier de la tubería de salida. Este desnivel se debe absorber en la canaleta de radier de la cámara.

El desnivel se debe calcular como sigue:a) Si la pendiente de una tubería de llegada es mayor que la pendiente de la tubería de salida, el desnivel debe ser igual a la mayor pendiente por el diámetro del cuerpo de la cámara.b) Si la pendiente de una tubería de llegada es menor que la pendiente de la tubería de salida, el desnivel debe ser igual al promedio de las pendientes por el diámetro del cuerpo de la cámara.c) Si el diámetro de la tubería de salida es mayor que el diámetro de la tubería de llegada, el desnivel debe ser igual a la diferencia de los diámetros.

El desnivel que se debe adoptar es el mayor valor de los determinados. En el caso de que este desnivel sea menor que 2 cm se debe usar como mínimo este valor.

En el interior de la cámara, el desnivel máximo entre las tuberías de llegada y la tubería de salida no debe ser mayor que 0,50 m; en caso contrario, se deben usar cámaras de inspección con caída exterior o con un diseño especial.

Las caídas exteriores a una cámara de inspección deben quedar siempre ubicadas en el cuerpo de ésta.

DESCRIPCION CAMARA ALCANTARILLADO, TIPO “a”,PREFABRICADA

Fuente: NCh1623

Fuente: NCh1623

DESCRIPCION CAMARA ALCANTARILLADO, TIPO “b”,PREFABRICADA

INSTALACION DE REFUERZO (SATELITE) PARA MARCO Y TAPA CAMARA TIPO a

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C.I. Existente,H=1,85[m]

PV

C, D

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PV

C, D

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[m]

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MA

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S

Lateral: tubería secundaria que recibe descargas domiciliarias y no recibe efluentes de ninguna otra tubería.

Cañería: tubería secundaria que recibe descargas domiciliarias y una o más laterales.

Colector: tubería o canalización que forma parte de un sistema de alcantarillado que recibe una o más cañerías y que está destinado a recolectar y conducir aguas residuales u otras aguas.

Emisario: tubería, ducto o canalización que recibe el agua efluente de toda una red de alcantarillado y la conduce hasta una planta de tratamiento o hasta el punto de descarga final; en general no recibe directamente uniones domiciliarias.

ESTRUCTURACION DE TUBERIAS

Interceptor: canalización cerrada destinada a recolectar y conducir hacia un punto común las aguas residuales, provenientes de dos o más colectores.

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C.I. Existente,H=1,85[m]

PV

C, D

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[m]

Cámara naciente

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Lateral 6

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C.I. Nº1C.T.=133,35[m]

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C.I. Nº18C.T.=128,00[m]

Diámetros de tuberías

El diámetro nominal mínimo a utilizar en tuberías laterales y cañerías debe ser 200 mm, salvo en casos especiales de pasajes o calles sin posibilidades de conexión de futuras extensiones de red, con tramos que sumados no superen los 200 m, en cuyo caso se podrá utilizar el diámetro nominal de 175 mm para tuberías de hormigón simple y 180 mm para tuberías de materiales plásticos.

El diámetro nominal mínimo de las tuberías en uniones domiciliarias debe ser 100 mm para tuberías de hormigón simple y 110 mm para tuberías de materiales plásticos.

No se podrán considerar reducciones de diámetro en el sentido de escurrimiento, aun cuando la tubería de menor diámetro tenga capacidad suficiente; la Autoridad Competente podrá aceptar el empalme a tuberías de menor diámetro en casos debidamente justificados.

x

y

i

Superficie

libre

Q

ESCURRIMIENTO DE LAS AGUAS SERVIDAS

x

yi

La pendiente se denomina “i”, en español, por “inclinación” y “s”, en inglés, por “slope”.

Q

H

v

x

y

i

EFECTO DE LA PENDIENTE

Ejemplo: i = 3%, significa que por cada 100 cm. de avance horizontal de la tubería, ésta desciende 3 cm.

Q

H

v

x

y

i

EFECTO DE LA PENDIENTE

xy

i1

Q

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v1

i1 < i

v1 < v

H1 > H

Q, D = ctes.

x

y

i

Q

H

v

Q

H2

v2

x

y

i2

EFECTO DE LA PENDIENTE Q, D = ctes.

i2 > i

v2 > v

H2 < H

Bases de cálculo de caudales

PoblaciónSe deben analizar los planes de desarrollo de la empresa sanitaria, las estadísticas censales, el crecimiento de la población a servir, el plano regulador vigente y los estudios de población efectuados en la misma área, para el agua potable y fuentes propias. Se deben considerar posibles áreas de expansión del lugar, de modo de poder proyectar la población total y por servir, incluyendo áreas industriales.

ConsumosSe debe considerar la dotación de consumo de agua potable y de fuentes propias, para uso doméstico e industrial, de acuerdo con el nivel socio-económico de la población o tipo de industria a servir y su variación durante el período de previsión.

InfiltraciónCuando corresponda, se debe determinar el caudal de infiltración de las aguas subterráneas a las redes de alcantarillado. La infiltración representa el 5% de flujo máximo horario de aguas servidas y el 10% de flujo promedio de aguas servidas.

Coeficientes y factores

Coeficiente de recuperación

a) El coeficiente de recuperación refleja el porcentaje de agua consumida (potable y de fuentes propias), que se descarga al alcantarillado y depende entre otros factores, de la estructura urbana del sector, del nivel socio-económico de la población y del uso que se le dé al agua.

b) En general, el coeficiente de recuperación está comprendido entre 0,7 y 1,0; encualquier caso el valor aplicado debe estar debidamente justificado por el proyectista.

Corresponde a la suma de los caudales medios diarios de las aguas servidas y de los RILES.

Caudal medio diario de aguas servidasEl caudal medio diario de aguas servidas se calcula a base del caudal medio diarioconsumido de agua (potable y fuentes propias). Se utiliza la dotación de consumo, lapoblación a servir por el sistema de alcantarillado y el coeficiente de recuperación, deacuerdo con la relación siguiente:

Caudal medio diario de aguas residuales

Caudal medio diario de residuos industriales líquidosEl caudal medio diario de RILES se calcula a base del caudal medio diario consumido de agua (potable y fuentes propias), real o esperado, y de las características propias del sector industrial.

El decreto que se muestra establece los volúmenes medios de agua (m3) que se emplean en diversas actividades productivas e industriales.

Se utilizan para el dimensionamiento de las tuberías del sistema de alcantarillado. Incluyen el caudal máximo horario de aguas servidas, el caudal de RILES y el de infiltración.

Caudales de diseño

Caudales máximosCaudal máximo horario de aguas servidasEs el mayor caudal que puede escurrir en un determinado período del día.Este caudal se utiliza para determinar la capacidad del sistema de alcantarillado, calculado para el final del período de previsión.a) Para determinar este caudal en áreas con 1 000 o más habitantes se utiliza el coeficiente de Harmon:

b) Para poblaciones de menos de 100 habitantes (20 casas), se podrá utilizar la tabla de caudales máximos instantáneos de la Boston Society of Civil Engineering(B.S.C.E.).

c) Para poblaciones comprendidas entre 100 y 1 000 habitantes, se interpola entre el valor entregado por la B.S.C.E. para 20 casas, que es 3,6 L/s, y el caudal máximo horario calculado para 1 000 habitantes con el coeficiente de Harmon.

Caudal de RILESSe debe considerar el caudal máximo horario de RILES, real o esperado, debidamente justificado, dependiendo del tipo de industria.

Caudal de infiltraciónEl caudal aportado por agua de infiltración tendrá en cuenta, entre otros, la permeabilidad del terreno, la altura del nivel freático, si es que llega a alcanzar a las tuberías, el tipo de tubería y juntas empleadas, la forma de unión de las conexiones domiciliarias y las paredes, radieres y conexiones de las cámaras de inspección, tomándose en consideración la posibilidad de fisuras y roturas de juntas debida a temblores de tierra.

Caudales mínimos

Este caudal se utiliza para verificar si se produce autolavado en las tuberías del sistema de alcantarillado.

Tuberías nacientes y lateralesCuando corresponda, se debe utilizar el valor del caudal máximo instantáneo entregado por la Boston Society of Civil Engineering u otro aceptado por la Autoridad Competente (Empresa Sanitaria).

CañeríasCuando corresponda, se debe utilizar el caudal medio diario.

Colectores, interceptores y emisariosSe debe utilizar el caudal correspondiente a un 60% del caudal medio diario.

Capacidad de las tuberías

El diámetro nominal de las tuberías (D) , se debe calcular de modo que la altura del agua (h) dentro de la tubería quede entre los límites que se indican:

a) Para el caudal máximo de diseño, h :- ≤ 0,70;- ≤ 0,80 para casos debidamente justificados.

b) Para el caudal mínimo, h ≥ 0,30 D o el valor equivalente en altura al caudalentregado por la Boston Society of Civil Engineering.

h

Velocidades

Las velocidades del agua en la tubería quedarán dentro de los límites:a) máxima: 3 m/s o el valor aceptado por la Autoridad Competente (Empresa Sanitaria) para casosespecíficos;b) mínima para boca llena (h = D) : 0,60 m/s.

Pendientes

Para caudales reales que produzcan autolavado, en Tabla 1 se indican laspendientes mínimas a considerar en el diseño.

Se deben considerar pendientes mayores que las pendientes mínimas, si ello estécnicamente posible.

Las pendientes deben ser calculadas entre los centros respectivos de las cámaras de inspección de cada tramo.

Dimensionamiento hidráulico de las tuberías

Para el dimensionamiento hidráulico de las tuberías se deben utilizar fórmulas que hayan sido obtenidas experimental o teóricamente, de uso generalizado y aceptadas por la Autoridad Competente (Empresa Sanitaria).

El coeficiente de rugosidad que se adopte debe estar de acuerdo con el tipo dematerial, número de uniones domiciliarias y otras singularidades; el valor recomendado es el equivalente al n=0,013, (Manning), u otro valor aceptado por la Autoridad Competente en casos debidamente justificados.

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PV

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C.I. Nº1C.T.=133,35[m]

C.I. Nº2C.T.=132,12[m]

C.I. Nº3C.T.=131,55[m]

C.I. Nº7C.T.=132,65[m]

C.I. Nº8C.T.=132,12[m]

C.I. Nº4C.T.=131,03[m]

C.I. Nº5C.T.=129,08[m]

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C.I. Nº10C.T.=130,18[m] C.I. Nº11

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L=44,2[m]L=63,6[m]

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C.I. Nº16C.T.=128,48[m]

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L=78,3[m]

C.I. Nº17C.T.=130,75[m]

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C.I. Nº18C.T.=128,00[m]

Late

ral 1

Cañería 1 Cañería 1

Co

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Lateral 3