TEORIA INSTALACION SANITARIA

PROYECTO ACADEMICO ING. SANITARIA II

Diseño y Cálculo del alcantarillado sanitario, pluvial, prueba de carga en las tuberías y estaciones de bombeo para la ciudad de El Alto (Ciudad Satélite)

5 DE ENERO DE 2015 FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA – INGENIERIA CIVIL

Univ. Jaime Choque Cuellar

UNIV. JAIME CHOQUE CUELLAR 5-1-15


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Contenido CARACTERISTICAS ECONOMICAS Y CULTURALES .................................................................................................. 6

DE LA CIUDAD DE EL ALTO ................................................................................................................................... 6

1. OBJETIVO GENERAL. ..................................................................................................................................... 8

2. OBJETICO ESPECÍFICO .................................................................................................................................. 8

3. RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO .......................................................................................................... 9

3.1. MARCO TEORICO. ................................................................................................................................. 9

3.2. TIPOS DE SISTEMAS. ............................................................................................................................. 9

3.3. IMPORTANCIA DEL SISTEMA SEPARADO. ............................................................................................ 10

3.4. DESARROLLO GENERAL DEL DISEÑO DE UNA RED DE ALCANTARILLADO. ............................................ 10

3.5. DELIMITACION DEL AREA ACTUAL Y FUTURA (PLANO). ....................................................................... 11

3.6. DELIMITACIONES DE AREAS TRIBUTARIAS (PLANO) ............................................................................ 11

3.7. TRAZADO DE COLECTORES (PLANO). .................................................................................................. 11

3.8. UBICACIÓN DE POZOS DE VISITA (PLANO). ......................................................................................... 11

3.9. NUMERACION DE POZOS DE VISITA (PLANO). ..................................................................................... 11

3.10. DETERMINACION DE AREAS DE APORTE (PLANO) Y PLANILLA DE CÁLCULO. .................................... 11

3.11. ANOTACIONES EN DEL PLANO DE DISEÑO (PLANO). ....................................................................... 11

3.12. SIMBOLOGIA EN EL DISEÑO DE REDES. ........................................................................................... 11

4. NORMAS BASICAS EN EL DISEÑO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO ....................................................... 12

4.1. PERIODO DE DISEÑO.- ........................................................................................................................ 12

4.2. DOTACION.- ....................................................................................................................................... 12

4.3. DIAMETROS MINIMOS.- La NB 688 recomienda: ................................................................................. 12

4.4. VELOCIDADES MINIMAS.- ................................................................................................................... 13

4.5. VELOCIDADES MAXIMAS.- .................................................................................................................. 13

4.6. PENDIENTES MAXIMAS Y MINIMAS.- .................................................................................................. 13

4.7. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD.- ........................................................................................................... 14

4.8. SECCIONES DE ESCURRIMIENTO EN ALCANTARILLADO SANITARIO.- ................................................... 14

4.9. PROFUNDIDAD DE LAS ALCANTARILLAS.- ............................................................................................ 14

4.10. LOCALIZACION DE LAS ALCANTARILLAS.- ........................................................................................ 15

4.11. OPTIMIZACION DEL TRAZADO DE REDES DE ALCANTARILLADO.- ..................................................... 15

5. PARAMETROS DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO. .......................................... 15



2

5.1. COEFICIENTES DE APORTE.- ................................................................................................................ 15

5.2. COEFICIENTES DE DISEÑO.-................................................................................................................. 15

5.3. COEFICIENTE DE MALAS CONEXIONES.- .............................................................................................. 16

5.4. AGUAS DE INFILTRACION.- ................................................................................................................. 17

5.5. CAUDALES DE APORTE.- ..................................................................................................................... 17

5.6. CAUDAL DE DISEÑO.- ......................................................................................................................... 18

5.7. CRITERIOS PARA DETERMINAR LOS CAUDALES MEDIO Y MAXIMO EN LAS REDES DE ALCANTARILLADO

SANITARIO.- ................................................................................................................................................... 18

6. RUTINA PARA EL CÁLCULO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO. .............................................. 18

6.1. GENERALIDADES.- .............................................................................................................................. 18

6.2. METODOLOGIA.- ................................................................................................................................ 18

7. PARAMETROS DE DISEÑO EN SISTEMAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL. .................................................... 19

7.1. MARCO TEORICO ................................................................................................................................ 19

7.2. INTENSIDAD DE PRECIPITACIONES ...................................................................................................... 20

7.3. TIMEPO DE DURACION DE LAS PRECIPITACIONES EN AREAS CODIFICADAS ......................................... 20

7.4. TIEMPO DE DURACION DE LAS PRECIPITACIONES EN AREAS NO EDIFICADAS ...................................... 21

7.5. FRECUENCIA DE LAS PRECIPITACIONES ............................................................................................... 21

7.6. AREAS DE APORTE (PLANO) ................................................................................................................ 22

7.7. COEFICIENTE ESCURRIMIENTO ........................................................................................................... 22

7.7.1. COEFICIENTE DE DISTRIBUCION .................................................................................................. 22

7.7.2. COEFICIENTE DE RETARDO .......................................................................................................... 23

7.7.3. COEFICCIENTE DE IMPERMEABILIDAD ......................................................................................... 23

7.8. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO EN FUNCION DE LA DURACION DE LA PRECIPITACION ................... 24

8. METODOS DE CALCULO PARA CAUDALES DE APORTE EN SISTEMAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL ........... 25

8.1. METODO RACIONAL ........................................................................................................................... 25

8.2. ANALISIS DE LOS PARAMETROS DEL METODO RACIONAL ................................................................... 25

8.2.1. AREA DE LA CUENCA TRUBUTARIA (PLANO) Y DEFINICION .......................................................... 25

8.2.2. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (c) .......................................................................................... 26

8.2.3. INTENSIDAD DE LLUVIA ............................................................................................................... 26

8.3. ESTABLECIMIENTO DE ECUACIONES DE INTENSIDAD PARA LA CIUDAD DE LA PAZ .............................. 26

8.3.1. GENERALIDADES ......................................................................................................................... 26



3

8.3.2. METODOLOGIA DE CÁLCULO ...................................................................................................... 26

9. RUTINA DE CÁLCULO DE REDES DE ALCANTARILLADO PLUVIAL .................................................................. 27

9.1. GENERALIDADES ................................................................................................................................ 27

9.2. METODOLOGIA PARA EL CÁLCULO DE LA PLANILLA ............................................................................ 27

10. POZOS DE VISITA O CAMARAS DE VISITA ................................................................................................ 27

10.1. GENERALIDADES. ............................................................................................................................ 27

10.2. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LOS POZOS DE VISITA .................................................................... 28

10.3. POZOS CON CAIDA .......................................................................................................................... 29

11. SUMIDEROS ........................................................................................................................................... 30

11.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................. 30

11.2. UBICACIÓN Y SEPARACION ............................................................................................................. 30

11.3. CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS DE CUNETA O CALZADA ...................................................... 31

11.4. CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS DE ACERA O BANQUETA ..................................................... 31

11.5. ESCURRIMIENTO EN LAS CUNETAS ................................................................................................. 32

11.6. TUBERIA DE CONEXIÓN .................................................................................................................. 32

12. TUBERIAS EN LAS REDES DE ALCANTARILLADO ....................................................................................... 33

12.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................. 33

12.2. TUBERIAS DE CONCRETO ................................................................................................................ 33

12.3. JUNTAS ........................................................................................................................................... 34

12.4. CARACTERISTICAS DE LAS TUBERIAS DE CONCRETO ........................................................................ 34

12.5. TUBERIAS DE ACERA VITRIFICADA ................................................................................................... 34

12.6. JUNTAS ........................................................................................................................................... 35

12.7. CARACTERISTICAS DE LAS TUBERIAS DE ARCILLAS ........................................................................... 35

12.8. TUBERIA DE FIERRO FUNDIDO ........................................................................................................ 35

12.9. TUBERIA DE ASBESTO CEMENTO .................................................................................................... 35

12.10. TUBERIA DE PLASTICO .................................................................................................................... 36

12.11. ENSAYOS EN LAS TUBERIAS ............................................................................................................ 36

12.11.1. ENSAYO DE RESISTENCIA ......................................................................................................... 36

12.11.2. ENSAYO DE ABSORCION .......................................................................................................... 36

12.11.3. ENSAYO HIDROSTATICO .......................................................................................................... 37

13. CARGA EN LAS ALCANTARILLAS .............................................................................................................. 37



4

13.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................. 37

13.2. GRUPOS DE CARGA EN LOS CONDUCTOS SUBTERRANEOS .............................................................. 37

13.3. CALCULO DE CARGAS MUERTAS ..................................................................................................... 38

13.4. CALCULO DE CARGAS VIVAS ........................................................................................................... 39

13.5. RESISTENCIA DE SOPORTE DE LOS CONDUCTOS .............................................................................. 39

13.6. FACTOR DE SEGURIDAD .................................................................................................................. 40

13.7. FACTOR DE CARGA ......................................................................................................................... 40

13.8. TIPO DE APOYO .............................................................................................................................. 40

14. ALIVIADEROS O VERTEDORES ................................................................................................................. 41

14.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................. 41

14.2. ALIVIADEROS ORDINARIOS ............................................................................................................. 41

14.3. ALIVIADEROS LATERALES ................................................................................................................ 42

14.4. ALIVIADEROS TRANSVERSALES ....................................................................................................... 42

14.5. ALIVIADEROS DE FONDO ................................................................................................................ 43

15. SIFONES ................................................................................................................................................. 43

15.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................. 43

15.2. CONDICIONES DE CÁLCULO ............................................................................................................ 43

16. INSTALACION DE LAS ALCANTARILLAS .................................................................................................... 44

16.1. DISPOSICIONES GENERALES ............................................................................................................ 44

16.2. DESCARGA DE TUBERIAS ................................................................................................................. 44

16.3. TRAZO ............................................................................................................................................ 44

16.4. NIVELES .......................................................................................................................................... 44

16.5. EXCAVACION .................................................................................................................................. 45

16.6. PLANTILLA ...................................................................................................................................... 45

16.7. ADEME ........................................................................................................................................... 45

16.8. JUNTEO DE LAS TUBERIAS ............................................................................................................... 45

16.9. LIMPIEZA ........................................................................................................................................ 46

17. ESTACIONES DE BOMBEO ....................................................................................................................... 46

17.1. GENERALIDADES ............................................................................................................................. 46

17.2. LOCALIZACION ................................................................................................................................ 46

17.3. UNIDADES DE BOMBEO EN LAS ESTACIONES .................................................................................. 47



5

17.4. CLASES DE UNIDADES DE BOMBEO ................................................................................................. 47

17.5. EYECTORES NEUMATICOS ............................................................................................................... 48

17.6. PARAFUSO HIDRAULICO DE ARQUIMIDES ....................................................................................... 48

17.7. BOMBAS CENTRIFUGAS .................................................................................................................. 49

17.7.1. TIPOS DE BOMBEO ..................................................................................................................... 49

17.8. CAUDALES DE ELEVACION ............................................................................................................... 50

17.9. POTENCIA DE LA ESTACION DE BOMBEO ........................................................................................ 50

17.10. DETERMINACION DE LA CARGA DE IMPULSION .............................................................................. 50

17.11. RENDIMIENTO DEL CONJUNTO DE ELEVACION ............................................................................... 51

17.12. VELOCIDAD ESPECÍFICA .................................................................................................................. 51

17.13. LA CAVITACION ............................................................................................................................... 51

17.14. DETERMINACION DEL VOLUMEN DE POZO DE SUCCION O CAMARA ............................................... 52

18. DISEÑO EMISARIO .................................................................................................................................. 53

19. PERFIL LONGITUDINAL DE TODO EL SISTEMA ......................................................................................... 53

20. ANEXOS.................................................................................................................................................. 53



6

CARACTERISTICAS ECONOMICAS Y CULTURALES

DE LA CIUDAD DE EL ALTO

El Alto es una ciudad y municipio de Bolivia, ubicado en el departamento de La Paz, (Provincia de Murillo)

situada al oeste de Bolivia en la meseta altiplánica. Forma parte del Área metropolitana de La Paz, con la que

forma la aglomeración urbana más grande del país. Se encuentra a una altitud de 4.070 msnm lo que la hace la

segunda ciudad más alta del mundo. Tiene una población de 848.840 habitantes (2012). En la ciudad se

encuentra el Aeropuerto Internacional El Alto y el

Comando de la Fuerza Aérea Boliviana. Posee una gran actividad comercial minorista. En la ciudad hay 5600

pymes, fábricas y plantas de procesamiento de hidrocarburos, es lugar de exportación de los recursos minerales

del país y materia prima procesada, es sede de la Universidad Pública de El Alto y cuenta con una orquesta

sinfónica además de museos y otras instituciones culturales menores.

El Alto ha sido el lugar establecimiento para inmigrantes del resto del país, en especial recién llegados de las

áreas rurales. La mayoría de los inmigrantes que viven en esta ciudad provienen de los sectores rurales de los

departamentos de La Paz, Oruro y Potosí.

Las zonas más importantes son:

• 1.º de Mayo (habitada originalmente por trabajadores fabriles),

• 16 de julio (zona comercial de El Alto)

• Alto Lima,

• Ballivian

• Complejo

• Convifag

• Ciudad Satélite (habitada originalmente por empleados públicos),

• El Kenko,

• German Bush

• Kollpani

• Mercedario

• Nuevos Horizontes,

• Río Seco

• Senkata,



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• Santiago I

• Santiago II

• Villa Adela (habitada originalmente por empleados de las FF.AA.),

• Villa Alemania,

• Villa Exaltación,

• Villa Dolores,

• Villa Ingavi

• Villa Bolivar "E"

• Villa Bolivar "B"

El 6 de marzo de 1985 en el marco de la Ley N° 628, el Congreso de la República creó la Cuarta Sección Municipal

de la Provincia Murillo con su capital El Alto. El 26 de septiembre de 1988 el Congreso promulgó la Ley N°1014

que eleva a El Alto a rango de ciudad. El municipio de El Alto, se encuentra en la cuarta sección de la provincia

Murillo del Departamento de La Paz, con una superficie de 387,56 Km2 que representa el 7,58% de la superficie

total de la Provincia Murillo. Cuenta con 14 distritos, 9 urbanos y 5 rurales, el 40,24%de la superficie territorial

es área urbana y el 59,76% rural.

La población de El Alto está constituida por migrantes que vinieron a poblar sus tierras principalmente durante

los años 1976 y 1986. Una importante población de campesinos del Altiplano norte migraron a éste municipio

debido a las condiciones agrícolas que imperaban en sus tierras, otro fuerte flujo provino de las minas producto

de la relocalización de trabajadores mineros por la caída de precio del estaño en 1982 y 1985. Esta población

migrante, mayoritariamente provenía del campo, de territorios de predominio aymara del departamento de La

Paz, también de los Yungas y de las poblaciones aledañas al lago Titicaca. También s epresenta una importante

migración que proviene de la ciudad de La Paz, se calcula que aproximadamente 2.500 habitantes migran de la

ciudad de La Paz a El Alto por año (Garfias y Mazurek, 2005).La población migrante se caracteriza por

encontrarse en edad de trabajar, por tener pocos hijos y ser joven.

El Alto actualmente cuenta con una población intercultural que se expresa en el origen de múltiples

procedencias de sus vecinos y vecinas. De esta manera, en la cotidianidad alteña se encuentran expresiones

culturales andinas que expresan el sincretismo entre la religiosidad católica y la religiosidad ancestral formando

la religiosidad católica popular. Las entradas festivas patronales que existen prácticamente en todas las zonas

son expresión clara de ello. Otra modalidad de encuentro y simbiosis cultural son las ch´allas, los mercados

populares y las ferias callejeras, donde coexisten en un solo territorio la tradición con la modernidad y la



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posmodernidad occidental. Se añade que en las costumbres referidas a la culinaria y la música, son expresiones

donde se hacen más visibles estos sincretismos culturales.

Población según sexo 2001-2010

Año Total Hombres Mujeres

2001 677,412 334,675 342,737

2008 896,773 437,26 459,513

2009 928.851 452.036 476.815

2010 960,767 466,724 494,043

El Alto se ha convertido en una de las ciudades de mayor crecimiento poblacional, de acuerdo al INE su tasa de

crecimiento poblacional intercensal 1992-2001 fue de 5,1% siendo la más alta del país. Para el 2012 se estima

que la población alteña supere el millón de habitantes.

La población según origen migratorio, para el año 2000 provenía de áreas rurales un 56% y un 44% de ciudades,

sobre todo de La Paz. En el año 2002, las condiciones de la población alteña habían variado significativamente

encontrando que 59% de la población estaba compuesta por personas nacidas en El Alto y 41% por inmigrantes,

de los cuales 33% eran antiguos y 8% recientes.

La mayor parte de la población se caracteriza por ser joven representando el 59% la menor a 24 años, y la

población menor a 14 años representa el 39%. Por tanto la niñez y la juventud son dos estratos de la población a

los cuales se debe considerar en las políticas públicas y generar oportunidades para su adecuado desarrollo.

Otro aspecto relevante de El Alto, es la relación productivo - social que tiene con la ciudad de La Paz; debido a

que muchos alteños trabajan en ciudad de La Paz vendiendo sus productos en las ferias paceñas, y que una gran

cantidad de empresas paceñas tienen sus fabricas ubicadas en El Alto, contratando empleados y mano de obra

alteña; este tramado social denota una interdependencia entre ambas ciudades.

1. OBJETIVO GENERAL.

Diseñar y calcular el alcantarillado sanitario, pluvial, prueba de carga en las tuberías y estaciones de

bombeo para la ciudad de El Alto (Ciudad Satélite)

2. OBJETICO ESPECÍFICO

• Determinar las Áreas Actuales y Futuras del Área de emplazamiento.

• Cumplir con las Normas de la NB688 para el diseño de alcantarillad sanitario y pluvial.



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• Determinar la Población inicial y Futura

• Determinar el caudal de Diseño

• Determinar los diámetros de alcantarillado.

3. RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO 3.1. MARCO TEORICO.

Se denomina redes de alcantarillado a un conjunto adecuado de obras que captan y transportan las

aguas residuales y/o pluviales mediante conductos subterráneos denominados alcantarillas o

colectores.

Aguas residuales, son las provenientes de industrias y habitaciones que contienen sustancias y

residuos potencialmente peligrosos, desagradables a la vista y putrescibles, se incluyen las aguas

negras y las servidas.

Aguas negras, son parte de las aguas residuales que no han sufrido un proceso industrial y pueden

ser o no combinación de aguas servidas y aguas fecales.

Aguas servidas, son las originadas por las acciones de lavado y limpieza, son parte de las aguas

residuales.

Aguas fecales, son las que contienen desechos humanos, son aguas típicas de las zonas

habitacionales.

Aguas pluviales, son las provenientes de precipitaciones, nevadas y deshielos.

3.2. TIPOS DE SISTEMAS.

a) Sistema separado.- Utiliza un sistema exclusivo de red de alcantarillado para aguas residuales y,

un sistema exclusivo de red de alcantarillado para aguas pluviales.

b) Sistema combinado o unitario.- Transporta en el mismo sistema de red de alcantarillado las

aguas residuales y pluviales.

c) Sistema Seudoseparativo.- Consiste en una variante del sistema unitario, donde un sistema

exclusivo de red de alcantarillas recibe las aguas residuales y las pluviales provenientes de

habitaciones, mientras las aguas pluviales de áreas de equipamiento, plazas y vías escurren por

las cunetas a otro sistema de red.



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3.3. IMPORTANCIA DEL SISTEMA SEPARADO.

Los aspectos que se anota, determinan la importancia del sistema separado en relación a los otros

sistemas de red.

• La topografía de las ciudades con diferentes cuencas y en zonas de pendiente pronunciadas,

permiten la concentración rápida de las aguas de lluvia. Por tanto se puede botar

directamente las aguas de lluvia en los cauces de ríos y quebradas, reduciendo

considerablemente la extensión de colectores o la necesidad de colectores de dimensiones

importantes.

• La posibilidad de construir un sistema de alcantarillado sanitario prioritariamente y

posteriormente el sistema de alcantarillado pluvial, disminuyendo montos de inversión

inicial.

• Facilidad del tratamiento de aguas residuales y la posibilidad de utilizar equipos de

elevación.

3.4. DESARROLLO GENERAL DEL DISEÑO DE UNA RED DE ALCANTARILLADO.

Delimitación del área actual y futura.- En el plano topográfico se marca con un trazo el límite de

área edificada y existente y con otro los límites de expansión o área de futuro asentamiento

poblacional, de acuerdo a las tendencias de crecimiento, de esta manera se establece: densidades

poblacionales existentes y futuras, así como las diferentes etapas de construcción.

Delimitación de áreas tributarias.- En los sistemas de alcantarillado sanitario, la delimitación de

áreas tributarias sigue las características de los límites de propiedad, las líneas centrales de vías y

calles y las curvas de nivel de manera que incluya toda el área que drena hacia un colector y excluya

áreas que drenan a otro colector.

Trazo de colectores.- El trazo de colectores de una red de alcantarillado debe comprender como

condición natural y económica, seguir estrictamente la pendiente natural de la superficie del suelo a

fin de evitar excavaciones costosas.

Ubicación de pozos de visita.- Estos se obligan en los siguientes lugares:

a) En todos los cruceros o esquinas de vía

b) En todo cambio de dirección o de pendiente



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c) En todo cambio de diámetro

d) En toda unión de colectores

e) En todos los puntos intermedios que no mantengan un espaciamiento permitido no mayor a

los 100 metros (En nuestro país espaciamiento entre cámaras de visita de 60 metros para

diámetros iguales y menores a 61 cm y 80 m para diámetros mayores)

3.5. DELIMITACION DEL AREA ACTUAL Y FUTURA (PLANO).

3.6. DELIMITACIONES DE AREAS TRIBUTARIAS (PLANO)

3.7. TRAZADO DE COLECTORES (PLANO).

3.8. UBICACIÓN DE POZOS DE VISITA (PLANO).

3.9. NUMERACION DE POZOS DE VISITA (PLANO).

3.10. DETERMINACION DE AREAS DE APORTE (PLANO) Y PLANILLA DE CÁLCULO.

3.11. ANOTACIONES EN DEL PLANO DE DISEÑO (PLANO).

3.12. SIMBOLOGIA EN EL DISEÑO DE REDES.

Alcantarillado hasta 61 cm (24” Ø)

Alcantarillado mayor a 61 cm (24” Ø)

Alcantarillado no circular

Dirección del escurrimiento

Pozo de visita

Alcantarilla de arranque

Pozo de visita especial

Longitud–pendiente–diámetro (m - % - cm)

Alcantarilla futura hasta 61 cm (24” Ø)



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4. NORMAS BASICAS EN EL DISEÑO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO

4.1. PERIODO DE DISEÑO.- Tiene que ver con el ciclo de vida del sistema. El periodo de diseño

indica la magnitud del proyecto, es decir del tamaño.

Estructura Vida útil [años]

Alcantarillados secundarios 20 a 25 años

Alcantarillados principales 25 a 30 años

Emisarios 30 a 50 años

Estructuras (Sifón, aliviaderos, etc.) 25 a 30 años

Equipos (Sistema de Bombeo, etc.) 8 a 10 años

4.2. DOTACION.- Es la cantidad de agua que requiere una persona en un día para satisfacer sus

necesidades de alimentación, de vida, aseo, limpieza, etc. Su valor depende del clima, costumbres,

etc. La Norma Boliviana indica:

t

f od

D D 1100

= +

Df = Dotación futura [lt/hab/día]

Do = Dotación inicial

d = Tasa de crecimiento de la dotación (0,5% a 2 %)

t = Número de años o periodo de diseño

4.3. DIAMETROS MINIMOS.- La NB 688 recomienda:

Corresponde a min 4"∅ = (antes 6”) para tramos de arranque

min 6"∅ = Para tramos intermedios.

Se tienen que garantizar el mantenimiento, es decir la limpieza de la alcantarilla.



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4.4. VELOCIDADES MINIMAS.-

Para sección llena mmin segV 0,6 =

Para sección poco llena mmin segV 0,3 =

4.5. VELOCIDADES MAXIMAS.-

mMax segV 4 a 5 = Para evitar la erosión

mMax segV 3 = Para evitar la generación del 2H S en tubos de Hormigón

4.6. PENDIENTES MAXIMAS Y MINIMAS.-

Velocidad como criterio

Diámetro minS

[ ]00

secc. llenaQ

[ ]lt / seg

MaxS

[ ]00 [plg] [mm]

4 100 0,832 4,7 57,8

6 150 0,485 10,6 33,65

8 200 0,330 18,8 22,93

10 250 0,245 29,5 17,03

12 300 0,192 42,4 13,35

14 350 0,157 57,7 10,9

16 400 0,131 75,4 9,1

18 450 0,112 95,4 7,78

20 500 0,097 117,8 6,76

Tensión Tractiva como criterio



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Diámetro minS

[ ]00

secc. llenaQ

[ ]lt / seg [plg] [mm]

4 100 0,668 4,22

6 150 0,446 10,17

8 200 0,334 18,96

10 250 0,267 30,75

12 300 0,223 45,65

14 350 0,191 63,75

16 400 0,167 85,13

18 450 0,149 109,88

20 500 0,134 136,06

4.7. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD.- En el interior de la alcantarilla se forma una capa biológica y

además las acometidas provocan perturbaciones en el flujo del agua, por ello se emplea el valor de

n = 0,013 para cualquier material de la tubería.

4.8. SECCIONES DE ESCURRIMIENTO EN ALCANTARILLADO SANITARIO.- La posibilidad

de determinar con mayor precisión los caudales máximos futuros y considerando que una sección

inferior a la mitad es suficiente para asegurar la ventilación de las alcantarillas, estas se proyectan

para funcionar a 2/3 o ¾ de la sección lo que permite obtener mejores rendimientos.

4.9. PROFUNDIDAD DE LAS ALCANTARILLAS.- El costo de las redes de alcantarillado varía con

la profundidad de su instalación, a mayor excavación se incrementan los costos de excavación y

relleno, transporte de tierra, entubamiento y de instalación.

Para asegurar un drenaje adecuado de los artefactos provenientes de las industrias y habitaciones

se aconseja profundidades de 1,5 a 2 metros para las alcantarilla sanitarias. No es conveniente la



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instalación de alcantarillas a profundidades mayores de 4 metros por los problemas que

presentarían con las conexiones domiciliarias.

4.10. LOCALIZACION DE LAS ALCANTARILLAS.- La localización está gobernada por razones de

un servicio económico a los usuarios de ambos frentes de un manzano, lo que obliga a que las

distancias de conexión sean equidistantes. Por razones anotadas las alcantarillas sanitarias se

localizan en la parte central de las vías. En vías mayores a 16 metros se utilizan dos colectores y en

avenidas con jardineras o camellones se optará por colocar la alcantarilla en los mismos.

4.11. OPTIMIZACION DEL TRAZADO DE REDES DE ALCANTARILLADO.- Los factores que

gobiernan la optimización del trazado de una red de alcantarillado son: a) tipo de sistema elegido, b)

topografía de la zona, c) disposición de las aguas.

Los trazados más utilizados en la redes son: el de bayonetas, perpendicular y el de peine. El trazado

de bayonetas se emplea generalmente en el sistema separado, en zonas relativamente planas y para

una disposición final de las aguas en lo posible en un solo cuerpo receptor.

El trazado en peine y el perpendicular, se utilizan indistintamente en sistemas separado o unitario y

para descargas en uno o varios puntos.

5. PARAMETROS DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO.

5.1. COEFICIENTES DE APORTE.- La cantidad de agua residual que llega a los colectores de una

red de alcantarillado sanitario, es menor que la cantidad de agua con que se abastece a una

población. Del total de agua abastecida, parte se emplea en riego de jardines, lavado de calles,

extinción de incendios, generación de vapor, lavado de autos y fuga en la red de distribución. La otra

parte se convierte en agua residual que llega al sistema de alcantarillado. Estudios estadísticos han

estimado el porcentaje de agua abastecida que llega a la red de alcantarillado, lo que genera un

coeficiente de aporte que es la relación entre el volumen de agua abastecida y el volumen de agua

que llega a las alcantarillas o colectores, este coeficiente se estima equivalente entre el 60 y 80 por

ciento de la dotación.

5.2. COEFICIENTES DE DISEÑO.- Estas son:

a) Coeficiente de aporte o de retorno “K”.- Es la relación entre el volumen de agua residual en

el alcantarillado y el agua potable



16

agua residual

agua potable

VK

V=

K varía de 60 a 80%

b) Coeficiente de Punta “M”.- Es el factor de mayoración que se emplea para determinar el

caudal máximo.

Harwon ( )14M 1 1000 P 100000hab

4 P= + ≤ ≤

+

Babbit ( )0,2

5M 1 P 1000hab

P= ≤ ≤

Gifft ( )0,167

5M 1 P 1000hab

P= ≤ ≤

Flores 0,1

7M

P=

NB688 ( )M K1*K2 K1 1,2 K2 1,5= = − =

Donde P está en miles de habitantes

c) Tasa de Infiltración “Ti”.- Se refiere al valor numérico de agua subterránea que ingresa a las

alcantarillas y cámaras de inspección, es decir la influencia del nivel freático.

Tubo de cemento Tubo de arcilla Tubo PVC

NF bajo 0,5 0,2 0,5 0,1 0,1 0,05

NF alto 0,8 0,2 0,7 0,1 0,15 0,5

Unión cemento goma cemento goma cemento goma

Ti [lt/seg-Km]

5.3. COEFICIENTE DE MALAS CONEXIONES.- En los caudales de aporte de las redes de

alcantarillado sanitario, se deben considerar los caudales pluviales provenientes de malas



17

conexiones o conexiones clandestinas, lo que determina fijar un coeficiente de seguridad

equivalente al 5 0 10 por ciento del caudal máximo previsto de las aguas residuales.

5.4. AGUAS DE INFILTRACION.- Las redes de alcantarillado permiten la infiltración de aguas

subterráneas principalmente aguas vadosas y freáticas a través de las fisuras en los conductos,

juntas mal realizadas o por los posos de visita no estancos. El potencial de la infiltración varía en

relación a los factores siguientes: a) altura del nivel freático sobre el fondo del colector, b)

Permeabilidad del suelo y cantidad de precipitación anual, c) Dimensiones, estado y tipo de

alcantarillas y construcción de pozos de visita.

Es usual adoptar valores equivalentes o iguales de 0,5 lt/seg/Km a 1,01 lt/seg/Km. Los valores

mayores se aceptan en redes instaladas bajo el nivel freático y de materiales no muy estancos. Los

valores bajos se adoptan en alcantarillas instaladas por encima del nivel freático y en zanjas secas.

5.5. CAUDALES DE APORTE.-

El caudal de las aguas residuales varía de hora en hora, cada día y cada año. En la noche llega a su

caudal mínimo y en la mañana crece hasta llegar al máximo. En la tarde llega a descender.

� Caudal Medio:

( )mPob*Dot

Q *K K 80 60%86400

= ≅ −

� Caudal Máximo:

Max mQ Q *M=

� Caudal mínimo:

mmin

QQ

M=

� Caudal de malos empotramientos: Conexiones ilícitas de las agua de lluvia en el

alcantarillado sanitario.

me MaxQ 10 a 20% Q=

� Caudal por Infiltración:



18

i iQ T *L=

L = Longitud de La tubería

� Caudal concentrado: Aportes de las industrias comerciales y locales públicos.

3

cmQ su unidad es dia =

5.6. CAUDAL DE DISEÑO.- En general las alcantarillas se diseñan con el caudal máximo, aunque en

la mayor parte de los sistemas se presentan caudales adicionales como son: el caudal por infiltración

y el de malas conexiones entre otras.

d Max me i cQ Q Q Q Q= + + +

5.7. CRITERIOS PARA DETERMINAR LOS CAUDALES MEDIO Y MAXIMO EN LAS

REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO.- En el cálculo de las redes de alcantarillado, la

determinación de los caudales de aporte se realiza en base a la densidad poblacional, como función

de la población asentada en relación al área servida. Sin embargo, es práctico establecer como

criterio en la determinación de los caudales de aporte, la densidad poblacional como función de la

población asentada en relación a la longitud de las alcantarillas en lugar del área servida, ello podrá

permitir una estimación mejor del aporte de aguas residuales.

6. RUTINA PARA EL CÁLCULO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO

SANITARIO.

6.1. GENERALIDADES.- La planilla de cálculo para la red de alcantarillado se basará en la aplicación

de la densidad poblacional para las áreas de asentamiento.

6.2. METODOLOGIA.-

a) Se elige una planilla de calculo que identifique los datos básicos obtenidos e incorpore los

cálculos de los caudales de aporte, los regímenes hidráulicos de funcionamiento de las

alcantarillas y las características geométricas de las mismas, finalmente la planilla contendrá

aspectos relativos al terreno y rasante.



19

b) Los cálculos se inician desde el extremo superior, aguas arriba de la red, hacia el extremo

inferior, aguas abajo y así sucesivamente hasta cubrir toda la red de alcantarillado.

c) Se incluirán en la planilla también los datos obtenidos del diseño geométrico, los datos de la

densidad poblacional relacionada con el área de asentamiento.

d) El caudal promedio, los caudales de aporte máximo y mínimo, además de coeficiente de punta

adoptado.

e) El caudal de infiltración adoptado para la zona.

f) Los caudales totales de aporte.

g) La pendiente que tendrá la alcantarilla, el caudal que conducirá ésta y su profundidad.

h) Se elige el diámetro que tendrá la alcantarilla para permitir conducir el caudal máximo total con

la velocidad adecuada.

i) Se determina el funcionamiento de la alcantarilla a sección parcialmente llena, se obtiene la

relación del caudal máximo con el caudal a sección llena, la relación de la velocidad a sección

llena con la velocidad a sección parcialmente llena.

j) Se controlará la validez del cálculo, se determina la velocidad real del flujo, se obtiene el tirante

de escurrimiento.

k) Se anotará la caída de la carga de energía disponible y se anotará la cota de la plantilla en la que

se ubicará la alcantarilla.

7. PARAMETROS DE DISEÑO EN SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

PLUVIAL. 7.1. MARCO TEORICO

Los parámetros determinantes en el diseño de los sistemas de alcantarillado pluvial son.

a) Intensidad, tiempo de duración y frecuencia de las precipitaciones.

b) Tamaño y características de la cuenca o cuencas tributarias, coeficiente de escorrentía.



20

7.2. INTENSIDAD DE PRECIPITACIONES

En las precipitaciones, la intensidad de lluvia en general no permanece constante durante un

periodo considerable de tiempo. Al contrario la precipitación puede variar desde una luvia ligera

hasta una tormenta.

En general la intensidad de lluvia medida en mm/hr ó cm/hr, se determina dividiendo la altura de

precipitación por la duración de la misma, es decir, la intensidad varía inversamente a la duración de

la precipitación. De lo anterior, se obtiene una intensidad media resultante de la relación entre la

altura total de precipitación H ocurrida en un tiempo T, y una intensidad máxima en un periodo

corto de tiempo, en el cual se acumula una altura de precipitación, que es la intensidad utilizada en

los cálculos de los sistemas de alcantarillado pluvial.

7.3. TIMEPO DE DURACION DE LAS PRECIPITACIONES EN AREAS CODIFICADAS

Cuando se estudia un área tributaria que contribuye con un caudal a una sección considerada,

siempre transcurre un cierto tiempo a contar desde la iniciación de la lluvia hasta que toda el área

esté contribuyendo. Este intervalo de tiempo se denomina tiempo de duración de la lluvia y se

compone de dos partes, un tiempo de entrada (te) o de recorrido y un tiempo de trayecto en la

alcantarilla (tp)

td te tp= +

El tiempo de entrada te es el tiempo empleado para que las aguas precipitadas en el punto más

alejado del área lleguen a una sección considerada. Entonces, en los sistemas de alcantarillado

pluvial para áreas edificadas, se considera el tiempo de entrada empleado para que las aguas

recorran sobre el tejado, las canaletas y calzadas hasta sumideros. De acuerdo a muchos autores,

este tiempo varía entre 3 a 209 minutos, siendo recomendable 5 minutos para zonas con pendientes

pronunciadas y/o donde las alcantarillas se conectan directamente del sistema domiciliario al

público y 10 minutos para zonas planas y/o donde los colectores domiciliarios descargan a las

cunetas antes de ingresar al sistema público.

El tiempo de trayecto en la alcantarilla tp es el tiempo transcurrido desde la entrada del agua pluvial

en una sección considerada hasta otra sección, este tiempo es rigurosamente calculado tomando la

velocidad media de flujo en la alcantarilla.



21

Ltp

v x 60=

Donde L es la longitud de la alcantarilla en metros, v es la velocidad media de flujo en m/s y tp es el

tiempo de trayecto en minutos.

7.4. TIEMPO DE DURACION DE LAS PRECIPITACIONES EN AREAS NO EDIFICADAS

Existe formulas empíricas para el cálculo del tiempo de duración en áreas no edificadas, de las

cuales las más importantes son: la de California highway and Public Woks, donde el tiempo de

duración t en horas es dado en función de la distancia de recorrido del curso principal desde el

punto más alejado L en Km y el desnivel existente del punto más alejado a la sección considerada H

en metros.

0,38530,87Lt

H

=

El tiempo de duración t en horas según Ventura, se define en función del área A en Km2 y la

pendiente media del curso principal S en porcentaje.

At 0,0127

S=

Según Kerby el tiempo de concentración en minutos, comprende la longitud del curso principal L en

metros, la pendiente media del curso principal S adimensional, la aceleración de la gravedad g en

m/seg2 y el coeficiente de rugosidad del terreno n

0,5Ln

t 4,3g S

=

7.5. FRECUENCIA DE LAS PRECIPITACIONES

Cuando más intensa es una precipitación, menor es su frecuencia y mayor su periodo de retorno. En

general la frecuencia se definirá como el tiempo en años en que una lluvia de cierta intensidad y

duración se repite con las mismas características. Es decir, si una precipitación se presenta una sola

vez cada año tiene una frecuencia 1, en un registro de 20 años la precipitación que se presenta 10

veces tendrá una frecuencia de 2 años.



22

Siendo la frecuencia un factor determinante de la capacidad de las redes de alcantarillado en su

relación con la prevención de inundaciones en vías, áreas, plazas y por tanto de riesgos y daños con

la propiedad, personales y de interrupción de función de las características de las áreas de estudio.

Frecuencias de 1 a 2 años se utilizan para áreas suburbanas, frecuencias de 2 a 5 años para áreas

urbanas (residenciales) y de 5 años o más para áreas comerciales. Frecuencias mayores, o sea de 15,

20, 50 años se adoptan para el diseño de obras especiales como son: emisarios principales, presas,

sifones.

En general, la elección de la frecuencia de las precipitaciones se balancea entre inversión y riesgo.

Por tanto, los sistemas de alcantarillado pluvial se construyen para frecuencias normales dejando

que los mismos se sobrecarguen en las precipitaciones excepcionales.

7.6. AREAS DE APORTE (PLANO)

Las áreas de aporte son determinadas por mediciones directas y su delimitación debe seguir

verdaderas líneas de drenaje, definidas por los puntos de máxima pendiente correspondientes a las

líneas de la divorsia aquarum, cuidando que el agua proveniente de la precipitación pueda llegar al

mismo punto de captación. Los límites también están fijos por las pendientes de los prados,

jardines, vías y otras alteraciones de drenaje natural.

7.7. COEFICIENTE ESCURRIMIENTO

La relación entre el volumen del agua que llega a captarse en un sistema de alcantarillado pluvial y

el volumen de agua que se precipita en el área tributaria se denomina coeficiente de escurrimiento,

siendo su valor menor que la unidad, porque del volumen de agua se precipita, una parte se infiltra,

otra es retenida en la superficie y otra se evapora.

El coeficiente de escurrimiento se compone de tres factores: un coeficiente de distribución, un

coeficiente de retardo y un coeficiente de impermeabilidad. La expresión matemática que reúne a

los tres coeficientes se muestra en la siguiente forma.

C ϕψγ=

7.7.1. COEFICIENTE DE DISTRIBUCION

Considera la desigualdad de distribución de una precipitación en el área de aporte, donde la

intensidades máximas abarcan zonas limitadas y en el área no existe uniformidad.



23

Los estudios de Marton indican que el coeficiente de distribución es prácticamente la

unidad para áreas del orden de 400 hectáreas, tiene el valor de 0,95 para áreas del orden de

1000 hectáreas, un valor de 0,9 para áreas de 2000 hectáreas y 0,85 para precipitaciones

con duración de 60 minutos. En general se asume para los sistemas de alcantarillado pluvial

un coeficiente de distribución igual a la unidad.

7.7.2. COEFICIENTE DE RETARDO

No todos los sectores de un área de aporte tributan al mismo tiempo a una sección dada,

habrá sectores donde las aguas precipitadas tomarán más tiempo en llegar a la sección, y en

áreas irregulares el aporte máximo se producirá cuando una fracción de dicha área esté

contribuyendo.

La relación que existe entre el área que proporciona el mayor escurrimiento, respecto al

área total de aporte, para una determinada lluvia, se denomina coeficiente de retardo.

El coeficiente de retardo para áreas de drenaje tiene la expresión siguiente:

n

1

Aψ =

A es el área en Hectáreas

n=4 para áreas con pendientes menores de 5/1000

n=5 para áreas con pendientes hasta 1/100

n=6 para áreas con pendientes superior a 1/100

En los sistemas de alcantarillado pluvial, la descarga máxima procede de precipitaciones que tienen la suficiente duración para que toda el área de aporte esté contribuyendo, en otras palabras no se toma en cuenta el coeficiente de retardo.

7.7.3. COEFICCIENTE DE IMPERMEABILIDAD

Es el factor determinante en el coeficiente de escurrimiento, es decir, en los sistemas de

alcantarillado pluvial. Este coeficiente está relacionado con las características de la

naturaleza de la superficie del flujo.

La determinación del coeficiente es compleja, por una parte, por la composición diversa de

las superficies de flujo en un área de aporte y, por otra, por la carencia de información de las

condiciones que prevalecerán en el área de aporte al final del periodo de diseño. Para su

determinación se recurre generalmente a valores establecidos, definidos en función a las



24

características que predominan en un área de aporte, o en relación a las características de la

superficie que componen el área.

Para su determinación es práctica usual el empleo de coeficientes globales, para ello es

común desarrollar un coeficiente basado en el promedio ponderado de los coeficientes

referidos a diferentes tipos de superficie.

En sistemas de drenaje de aguas pluviales para precipitaciones con frecuencia entre 2 a 10

años se acostumbra adoptar valores entre 0,4 y 0,6, en áreas de fuerte pendiente y suelo

permeable se adoptan valores menores. Cuando una mayor parte de la cuenca corresponde

a áreas densamente urbanizadas, se usan valores mayores para el coeficiente pudiendo

llegar a 0,8 ó 0,95. En todo caso se confirma el acierto de tomar el valor de un coeficiente

global y único para toda un área de aporte, no corresponde proceder a dividir el área en

zonas con diferentes coeficientes de impermeabilidad.

El coeficiente de escurrimiento depende también de las condiciones que anteceden a la

precipitación, siendo mayor cuando la lluvia fue precedida de prolongadas precipitaciones,

existiendo algunas fórmulas adecuadas a este razonamiento.

7.8. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO EN FUNCION DE LA DURACION DE LA PRECIPITACION

Investigaciones realizadas determinan que el coeficiente de escurrimiento puede ser obtenido en

función del tiempo de duración de la lluvia, siendo las expresiones más utilizadas la de Horner y la

de Hoad.

a) Según Horner:

C 0,364 log t 0,0042 0,145γ= + −

Donde t es la duración de la lluvia en minutos, y γ es el porcentaje de impermeabilidad.

b) Según Hoad

atC

b t=

+



25

Donde t es el tiempo de duración de la lluvia en minutos y los valores de a y b son: a=1, b=8 para

áreas impermeables, a=0,5 y b=15 para áreas semi impermeables, a=0,3 y b=20 para áreas

permeables arenosas.

8. METODOS DE CALCULO PARA CAUDALES DE APORTE EN SISTEMAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

8.1. METODO RACIONAL

Cuando en una determinada área no se dispone de datos pluviométricos y la importancia del

problema no justifica la determinación de un hidrograma unitario, se aplica el método racional que

da resultados satisfactorios para el diseño de sistemas de drenaje pluvial en áreas pequeñas y su

empleo está generalizado para este objetivo.

El concepto básico del método racional consiste en asumir que el gasto en una sección considerada

de una red de alcantarillado, es resultado de la suma de las diferentes áreas parciales del área

tributaria, ( )aΣ multiplicada por la intensidad de precipitación (I) y por un coeficiente de

escurrimiento o de impermeabilidad. (C)

Q C aI= Σ

Normalmente la expresión anterior, se expresa para una descarga máxima Q en l/s de un área

tributaria de superficie total A, en Ha, para una precipitación de intensidad I en mm/h y un

coeficiente de escorrentía C adimensional, siendo la expresión resultante la siguiente:

Q 2,78CAI=

8.2. ANALISIS DE LOS PARAMETROS DEL METODO RACIONAL

8.2.1. AREA DE LA CUENCA TRUBUTARIA (PLANO) Y DEFINICION

La determinación del área total de la cuenca tributaria (A) o la determinación de las áreas parciales

(∑a), se realiza directamente por medida del área total tributaria o de las áreas parciales, a través de

la medición por planímetro o mediante figuras geométricas regulares, esta medición se expresa en

Ha.

En la determinación de las áreas tributarias es importante delimitar las áreas de drenaje, siendo el

área de drenaje el área en la cual toda la precipitación que cae dentro de la misma pueda entrar en

el mismo sumidero o recogerse por el mismo colector y el agua que cae en cualquier punto fuera de

sus límites penetra por otro sumidero y se reúne en otro colector. Por lo anterior, la delimitación de



26

las áreas de drenaje debe seguir verdaderas líneas de drenaje y no líneas de división artificial del

terreno. Los límites de las áreas de drenaje están definidas por los puntos de máxima pendiente de

una línea denominada línea divisoria aquarum o divisoria de agua, la localización de zonas bajas, las

pendientes de prados y jardines y toda alteración del drenaje natural que se presente.

8.2.2. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (c)

Para los sistemas de alcantarillado pluvial, es práctica común utilizar un coeficiente basado en la

media ponderada de los coeficientes referidos al tipo de superficie y también a la característica del

área. Por otra parte, se confirma el acierto de tomar un coeficiente global y único para toda el área

de tributación y no proceder a la división de varias áreas de aporte con coeficientes de escorrentía

variables.

8.2.3. INTENSIDAD DE LLUVIA

Para la intensidad de lluvia se debe disponer de los estudios pluviométricos correspondientes, o en

su lugar obtener de los centros de información meteorológica locales o regionales las alturas de

precipitación para diferentes periodos de tiempo de duración. Para sistemas de alcantarillado

pluvial o de drenaje pluvial los tiempos de duración de lluvia responden a dos prácticas, la

americana que toma los valores siguientes en minutos:

5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 80, 100,120

8.3. ESTABLECIMIENTO DE ECUACIONES DE INTENSIDAD PARA LA CIUDAD DE LA PAZ

8.3.1. GENERALIDADES

Los estudios de precipitación pluvial en las ciudades de La Paz, Sucre y Oruro, se iniciaron con la

recopilación y análisis de los registros del Observatorio de San Calixto, La Paz; AASANA del

Aeropuerto de Sucre y AASANA del Aeropuerto de Oruro. Los periodos observados fueron: para La

Paz, 53 años (1981-1969), para Sucre 29 años (1946-1975) y para Oruro 30 años (1945-1975)

8.3.2. METODOLOGIA DE CÁLCULO

La ecuación resultante del estudio de las intensidades de lluvia que se registra en la ciudad de La Paz

(El Alto) es:

0.66435

0.83884

115.5842*fi

t=



27

9. RUTINA DE CÁLCULO DE REDES DE ALCANTARILLADO PLUVIAL 9.1. GENERALIDADES

La planilla de cálculo para las redes de alcantarillado pluvial, se basa en la aplicación del método

racional para la determinación de los gastos.

9.2. METODOLOGIA PARA EL CÁLCULO DE LA PLANILLA

1. Se elige una planilla de cálculo, que identifique los datos básicos, incorpore los cálculos

hidráulicos, e incluya los regímenes de funcionamiento y las características geométricas de las

alcantarillas.

2. Los cálculos se inician desde el extremo superior aguas arribas, hasta la primera conexión y así

sucesivamente aguas abajo hasta cubrir todo el sistema, cada línea de la tabla deberá llenar

completamente antes de pasar a la línea siguiente.

3. En la primera línea de la tabla, las anotaciones de la columna 1 a 5 se explican por sí solas y

corresponden a los datos obtenidos. El tiempo de entrada se define en relación a las

características topográficas y tipo de sistema elegido de conformidad a lo determinado en

anteriores puntos. La columna siguiente corresponderá a intensidad que se obtiene aplicando la

ecuación de precipitación máxima obtenida para el área, la frecuencia incorporada en la

ecuación responderá al tipo de área, sea esta comercial, residencial o industrial; para el sistema

se ha elegido una frecuencia de 2 años. Finalmente, el coeficiente de escorrentía se elige en

conocimiento de las características de la superficie o componentes de esta superficie.

4. El caudal de escurrimiento, se obtiene aplicando la ecuación racional y responderá a la

multiplicación de los valores afectados por el cociente 2,78 para obtener el caudal en [lt/s].

Determinada la pendiente de la tubería que resulta de la diferencia de cotas entre la longitud del

tramo, se elige el diámetro de la tubería que debe permitir transportar el caudal de escurrimiento

con la velocidad permisible.

10. POZOS DE VISITA O CAMARAS DE VISITA 10.1. GENERALIDADES.

Los posos de visita ó cámaras de inspección forman parte de los sistemas de alcantarillado sanitario

y/o pluvial y combinado, se utilizan para acceder a las alcantarillas con el objeto de realizar

operaciones de inspección y limpieza.



28

Los pozos de visita son obras relativamente caras, debiendo tomarse en cuenta el diseño de los

sistemas de alcantarillado los conceptos básicos siguientes a) disminución del número de pozos de

visita b) reducción de los costos de construcción c) optimización del uso de materiales prefabricados

d) utilización de métodos de limpieza mecanizados.

El uso de pozos de visita está actualmente reglamentado, siendo obligatoria su instalación en: los

cruceros, cambios de dirección, cambios de diámetro y pendiente, en toda intersección de

alcantarillas, en todo tramo recto a distancia no mayor de 100 metros para alcantarillas menores o

iguales a 60 cm y distancia no mayor de 150 metros para alcantarillas mayores a 60 cm. En Bolivia

estas distancias varían considerablemente por razones técnicas de operación y equipos de

tecnología menor en el mantenimiento. En general están situados en el eje de calzadas.

Separación entre pozos de visita:

Mínima Máxima

Tuberías desde 20 cm a 60 cm 15 m 60 m

Tuberías mayores a 60 cm 15 m 80 m

10.2. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LOS POZOS DE VISITA

Los pozos de visita se construyen de concreto, mampostería de piedra y mampostería de ladrillo.

Pueden ser de sección circular y cuadrada.

Los de sección circular tienen 1,20 metros de ancho en su base inferior, actualmente se acepta hasta

1,00 metros, la base superior o entrada al pozo de visita tiene dimensión mínima de 0,60 metros.

Los pozos de sección cuadrada empleados ocasionalmente como colectores de agua pluvial,

presentan una sección común en la base inferior de 1,00 a 1,20 metros, para el acceso utilizan una

reducción a sección circular de 0,60 metros.

Los pozos suelen tener la forma de botella o de tronco cono, para dimensiones mayores a 3,00

metros las paredes se inician en forma cilíndrica, luego prosigue en forma de tronco cono y remata

en una parte nuevamente cilíndrica. Los pozos de visita se instalaran en conductos hasta de 91 cm.

Para diámetros mayores se construirá una caja de concreto reforzada en su parte inferior y una

chimenea de tubo de 91 cm de diámetro en la parte superior.



29

La base de los pozos puede ser de concreto o de mampostería, en todo caso tiene una altura mayos

o igual a 20 cm; la base se apoya en terreno compacto, sobre capa de hormigón pobre o sobre

gravilla en ambos casos con espesor de 5 cm. Los canales de enlace construidos en la base permiten

el flujo de agua y diferentes tipos de conexión, tiene sección semicircular, con pendiente uniforme

desde la entrada de flujo hasta la salida. La superficie de fondo del pozo debe tener una pendiente

hacia los canales de enlace no menor al 2% para evitar acumulación de depósitos orgánicos, y no

mayor al 10% para efectos de seguridad.

Para paredes de mampostería el espesor mínimo será de 20 a 25 cm, las juntas entre los elementos

se hará con mortero cemento-arena en proporción 1:3 ó 1:4, las paredes internas se deben enlucir

con una capa de 2 cm de espesor en mortero de cemento-arena de proporción 1:2 ó 1:3.

Las paredes de concreto en sitio, o prefabricados mediante anillos modulares tendrían un espesor

mínimo de 15 cm la parte interna, llevará enlucido de cemento-arena en proporción 1:2, hasta una

altura de 40 cm a partir de la solera. Por razones de seguridad está prohibido el uso de peldaños de

hierro empotrados, se recomienda escaleras portátiles de metal inoxidable.

Las tapas de los pozos de visita son en general de fundición, en algunos casos son de concreto,

siendo el diámetro libre de 0,6 metros, existen diversos tipos de tapas de fundición e incluyen

variaciones con o sin articulación, su elección depende de la carga a que estarán sometidas lo que se

relaciona con la clase de vía, calle ó lugar en la que se instalará.

10.3. POZOS CON CAIDA

En los pozos de visita, pueden existir desniveles en la entrada y salida de las alcantarillas de 30 cm ó

excepcionalmente hasta 100 cm para caudales pequeños, estos desniveles se absorben en los

canales semicirculares de enlace mediante pendiente uniforme. Para mayores desniveles que

provocan velocidades elevadas, se procede a utilizar los pozos con caída don elementos de enlace.

Los pozos con caída son estructuras muy frecuentes en terrenos con pendientes pronunciadas,

como los de La Paz y Potosí, para evitar en los tramos de alcantarilla velocidades de flujo por encima

de las máximas previstas que son erosivas al material empleado.

En diámetros iguales o menores a 30 cm y alturas de desnivel menores a 100 cm, la caída puede ser

libre y no se requiere enlace. Para alturas mayores a 100 cm es preciso crear un enlace. Cuando el

desnivel es menor a 200 cm, y el diámetro de entrada es de 20 a 45 cm, el enlace se efectúa con un



30

tubo vertical del mismo diámetro y la conexión se realiza por medio de una “T” o una “Y”, toda la

conexión es envuelta en un dado de concreto para evitar fracturas en las piezas. Si el desnivel es

mayor a los 200 cm, hasta los 400 cm, el tubo descendente debe ser preferentemente oblicuo “Y”

El enlace ideal se conseguirá con un perfil parabólico. Sin embargo, la dificultad para su

construcción, obliga a sustituir por dos arcos de círculo enlazados con pendiente uniforme,

utilizándose diámetros iguales o mayores a 45 cm.

11. SUMIDEROS 11.1. GENERALIDADES

Los sumideros son estructuras, de los sistemas de alcantarillado pluvial, que captan el agua que

fluye por las cunetas de las vías con el mínimo de interferencia para el tráfico vehicular y peatonal,

evitando se introduzca a los colectores materiales de arrastre.

Los sumideros se clasifican en: a) cuneta o calzada, b) acera o banqueta y c) combinado de cuneta y

acera, la selección de uno de ellos, es función de la pendiente longitudinal de las vías y del caudal a

interferir. Los de acera o banqueta se instalan en vías con pendientes longitudinales menores a 2%,

para pendientes entre 2% y 5% se instalan los de cuneta o acera, para pendientes mayores a 5%, se

instalan sólo de cuneta.

Para incrementar la capacidad de captación de agua cuando las pendientes de las vías son

pronunciadas >3%, se deprimen las superficies de entrada, esta depresión se admite en zonas donde

el tránsito debe moverse con lentitud.

11.2. UBICACIÓN Y SEPARACION

Los sumideros se ubican próximos a las esquinas de las vías; en vías de longitud considerable y

cuando el escurrimiento puede sobrepasar la capacidad de la cuneta se instala un sumidero

intermedio. La ubicación en las esquinas de las vías tiene costo mínimo pero además de ser

perjudicial para el cruce de peatones deterioran fácilmente los sumideros por defecto de los

vehículos, por esta razón actualmente los sumideros se colocan próximos a los cruceros permitiendo

el paso peatonal sin problemas.

La separación entre sumideros se determina en función de la intensidad de la precipitación del tipo

de calzada y del área de aporte. Sin embargo, en general se mantienen distancias fijas; 25 metros

para zonas comerciales y centrales con pavimento de concreto 15 m para vías de anchura de 30 m,



31

en pavimento de macadam o adoquín o en zonas de baja velocidad de tránsito se permite una

separación de 50 m. En todo caso, los sumideros se instalarán cerca a los cruces de vías, en los

puntos bajos de las mismas, en los accesos a los puentes, en las entradas de rampas de

estacionamientos, etc.

11.3. CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS DE CUNETA O CALZADA

Los sumideros de cuneta o calzada son más eficientes en la intercepción de agua que los de acera,

pero presenta problemas de obstrucción por la basura. En el cálculo del flujo se utiliza la expresión

siguiente:

Q KCA 2gh=

Donde “Q” es el caudal de ingreso en m3/s, “K” es un coeficiente de reducción por obstrucción de la

rejilla (hojas de árbol, papeles, etc.) varía de 0,5 a 0,6; “A” es el área de los orificios de la rejilla en

m2, “g” es la aceleración de la gravedad en m/s2 y “h” es la carga sobre la rejilla en m.

La estructura de la fórmula nos muestra que el caudal de captación depende del área de los orificios,

es decir, del tipo de rejilla que obedece a normas de fabricación. Las rejillas en términos estándar

tienen orificios de apertura de diámetro igual o menor a 5 cm, que evita el paso del material que

puede obstruir la tubería de drenaje, el ancho de las rejillas varía de 30 a 50 cm y las longitudes

entre 50 a 100 cm.

11.4. CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS DE ACERA O BANQUETA

En los sumideros de acera, el agua penetra a través de una abertura lateral situada en el pretil de la

acera. El sumidero se encuentra bajo la acera y cubierto por una losa de hormigón. Para el cálculo

del flujo a captarse se utiliza la expresión:

3 12 2Q KLh g=

Donde “Q” es el caudal de ingreso en m3/s, “K” es un coeficiente que varía de 0,2 a 0,25; “L” es la

longitud del sumidero en m, y “h” es la carga sobre el vertedero en m. En general en estos

sumideros el caudal de ingreso depende de la longitud del vertedero, siendo definido el ancho de la

abertura por las características de la altura de flujo permitido en la cuneta. Los sumideros mixtos se

aplican frecuentemente para zonas con intensidades de precipitación apreciable y en vías con

pendientes mayores a 2%.



32

11.5. ESCURRIMIENTO EN LAS CUNETAS

En el cálculo de los sumideros, se debe considerar el escurrimiento en las cunetas de las vías, para

ello se asume una sección transversal típica con pendiente de 1%. Aplicando Manning y la ecuación

de la continuidad, obtenemos la velocidad y el caudal de escurrimiento en la cuneta para diferentes

valores de la carga de agua “h” o tirante de escurrimiento. Considerando diferentes pendientes

longitudinales tendremos la tabla siguiente:

(h) tirante de escurrimiento (s) pendientes longitudinales

[m] 0,5% 1% 2% 5%

0,02 v=0,163 0,230 0,325 0,515

q=0,003 0,005 0,006 0,010

0,04 v=0,256 0,365 0,531 0,838

q=0,020 0,029 0,029 0,067

0,06 v=0,339 0,481 0,679 1,075

q=0,061 0,086 0,122 0,193

0,08 v=0,410 0,580 0,691 1,297

q=0,131 0,186 0,221 0,414

Un análisis similar permitirá establecer los valores de velocidad y gasto para cunetas con pendiente

transversal de 2%.

Conocidos los caudales de escurrimiento para diferentes tirantes en la cuneta se puede seleccionar

la capacidad de captación del sumidero.

11.6. TUBERIA DE CONEXIÓN

El diámetro de la tubería que conecta el sumidero con la red de alcantarillado pluvial, suele ser de

20 cm, en otros casos puede llegar a diámetros de 25 cm y 30 cm. Una fórmula que puede

aproximar un diámetro es la siguiente:



33

12

0,5

2ghQ A

0,026L1,43

d

= +

Dónde: “Q” es el caudal interceptado en m3/s, “A” es la sección de la tubería de conexión en m2,

“g” es la aceleración de la gravedad en m/s2, “d” es el diámetro de la tubería de conexión m, “L” es

la longitud de la tubería de conexión m, y “h” es la carga de agua sobre la tubería en m.

12. TUBERIAS EN LAS REDES DE ALCANTARILLADO 12.1. GENERALIDADES

La conducción y disposición final de las aguas residuales y/o pluviales se realiza a través de los

conductos subterráneos denominados alcantarillas, estas son en general de sección circular y se

tipifican como tuberías.

Los materiales en la fabricación de tuberías de alcantarillado sanitario y pluvial deben llenar ciertas

cualidades, siendo las más importantes. A) mecánicas; resistentes a la acción de la abrasión o

erosión producida por las partículas sólidas que arrastra o lleva en suspensión el agua residual y/o

pluvial. B) químicas, resistentes a la presencia de ácidos procedentes de los desagües industriales o

de la descomposición orgánica de los desagües domiciliarios, así como de agentes externos, c)

estáticas, resistentes a las cargas de tierra o cargas móviles y d) económicas, costo bajo para su

adquisición como para su instalación.

12.2. TUBERIAS DE CONCRETO

El concreto es el material más conveniente para la construcción de tuberías, porque además de

cumplir adecuadamente con las cualidades mecánicas y químicas y estáticas, permite fabricar

tuberías de bajo costo y fácil instalación. En general, las tuberías de concreto pueden ser

impermeables, anticorrosivas, anti erosivas y económicas, su coeficiente de escurrimiento hidráulico

es satisfactorio. Sin embargo, estas tuberías son relativamente frágiles.

La fabricación de tuberías de concreto utiliza procedimientos de compresión, vibración y

centrifugación, en todos los casos se utiliza moldes de acero que pueden ser estacionarios o

giratorios. En los moldes el concreto es compactado por medio de prensa o presión o por medio de

vibradores.



34

El curado de las tuberías se efectúa mediante vapor de cámaras especiales o por medio de agua

aplicada con aspersores.

12.3. JUNTAS

En las tuberías de concreto sin refuerzo de diámetro 100 cm hasta 76 cm las juntas son del tipo

campana y espiga, y suelen designarse por los materiales empleados para su confección, por

ejemplo. Juntas rígidas o de cemento y arena; juntas flexibles de varios tipos ya se emplee alquitrán

asfalto o betún, finalmente, juntas elásticas en las que se emplea anillos o piezas especiales de

goma.

Las juntas de cemento son las más comunes de uso muy extendido y satisfactorio, ofrecen el

inconveniente de posibles fracturas, pueden usarse en zanjas secas. En zanjas húmedas se emplean

juntas flexibles lo que permite mayor impermeabilidad, en terrenos donde se presenta

deslizamientos se emplean juntas elásticas.

12.4. CARACTERISTICAS DE LAS TUBERIAS DE CONCRETO

El tipo de cemento, los agregados y las dimensiones de las tuberías, dependen de las

especificaciones que se adopten. Las principales son las DIN alemanas, las ASTM, americanas, o las

ABTN brasileras. Cada norma determina las dimensiones, y los valores de resistencia obtenidos de

las condiciones más desfavorables.

12.5. TUBERIAS DE ACERA VITRIFICADA

Las tuberías de arcilla vitrificada se fabrican de material de arcilla, mezclada uniformemente con

agua, la pasta se comprime en prensas de 8 Kg/cm2 de presión, para luego introducirlos en un horno

a temperaturas de 550 a 600 ºC a objeto que la materia se oxide y escapen los gases, luego se le

agrega cierta cantidad de cloruro de sodio y se eleva la temperatura a 1100ºC lo que produce una

fusión incipiente de las partículas exteriores, que al estar compuestas de sílice forman una masa

vidriosa continua que da al material más alta resistencia.

La característica especial de las tuberías de arcilla se expresa luego en su resistencia a la corrosión,

sin requerir de un revestimiento contra los ácidos que se forman en las aguas residuales, así como

en su mayor capacidad de escurrimiento. Sin embargo, estas tuberías son costosas y su uso está

restringido a diámetros pequeños y sobre todo a conexiones domiciliarias.



35

12.6. JUNTAS

Las tuberías de arcilla presentan los siguientes tipos de juntas: a) juntas rígidas, b) juntas flexibles y

c) juntas elásticas. La junta rígida más común es la de mortero de cemento y arena aplicada

solamente en zanjas secas, el mortero se compone de una parte de cemento por dos o tres partes

de arena. La junta flexible tiene la ventaja sobre la rígida porque permite pequeños movimientos

para los tubos y por ser más impermeables, existen varios tipos entre las que se destacan la brea y

arena, o asfalto y arena, las proporciones varían de 40% para la brea o alquitrán a 60% para la arena

fina. Una práctica desconocida en el país pero usada en EE.UU es la de utilizar una mezcla de azufre

y arena en partes iguales y lograda a la temperatura de 120 ºC. La junta elástica, es ejecutada con

anillos o piezas especiales de goma, los resultados dependen de la calidad del tubo, de la

regularidad de su forma y acabado de las paredes, este tipo de junta, no es recomendable.

12.7. CARACTERISTICAS DE LAS TUBERIAS DE ARCILLAS

Los tubos de arcilla vitrificada se presentan en general con uniones de campana espiga, deberán ser

rectas perfectamente circulares y con vidriado uniforme, resistentes a los ácidos y esfuerzos

mecánicos.

12.8. TUBERIA DE FIERRO FUNDIDO

Debido a su precio elevado, su empleo en las redes de alcantarillado está restringido, para obras

especiales en las que se requiere resistencias mecánicas e impermeabilidad. Su mayor utilización

está dirigida al cruce de vías de ferrocarriles, en la construcción de sifones, en las tuberías de

impulsión para elevar aguas residuales y en descargas sub-acuáticas.

12.9. TUBERIA DE ASBESTO CEMENTO

Los conductos de asbesto cemento son elaborados a partir de una mezcla íntima y homogénea de

fibras de asbesto y cemento portland puzolánico, exenta de materia orgánica, con o sin adición de

sílice y agua. Su empleo en las redes de alcantarillado se justifica cuando se plantean exigencias de

alta flexibilidad e impermeabilidad de juntas. Se producen hasta diámetros de 90 cm, con juntas de

espiga y campana. Para las juntas se emplean anillos o piezas especiales de goma o en su caso, se

coloca una cuerda alquitranada en 1/3 de la junta, mastic plástico en el otro tercio y en el tercio final

se coloca un mortero de cemento en proporción 1 de cemento por 2 de arena.



36

12.10. TUBERIA DE PLASTICO

Las tuberías de plástico son construidas de materiales termoplásticos conocidos como polímeros de

cloruro de vinilo y fabricados por el método de extrusión. Existen diámetros de 20 cm, y en

longitudes variables de 3 a 4 m. Las tuberías de polietileno están construidas con material

termoplástico denominado polietileno y fabricados por el método de extrusión, los tubos se fabrican

hasta diámetros de 15 cm. La unión de las tuberías se efectúa mediante manguitos. En el caso de los

tubos de PVC, se empleara accesorios de soldadura solvente, quedando prohibido el uso de

accesorios a rosca.

12.11. ENSAYOS EN LAS TUBERIAS

Para la compra de tuberías se exigen ensayos a los fabricantes que garanticen la calidad de las

mismas.

Obtención de muestras.- Se consideran lotes de 300 tubos como máximo y se muestrea de la forma

siguiente: Del 3% del lote se verifica dimensiones. El 1% se somete al ensayo de resistencia, de sus

fragmentos se realiza el ensayo de absorción y otro 1% se somete a la prueba hidrostática.

12.11.1. ENSAYO DE RESISTENCIA

Para los tubos simples se aplica la carga a razón de 3 kg por minuto, el ensayo concluye cuando

el tubo presente grietas que atraviesen todo el espesor. La resistencia se mide dividiendo la

carga entre la longitud neta del tubo.

Método de las tres cuchillas (o de los tres puntos de apoyo).- Consiste en colocar el tubo sobre

dos listones de madera, de sección cuadrada de 2,5 x 2,5 cm fijas sobre una viga de madera de

15 x 15 cm de sección, separadas entre si 2,5 cm por cada 30,5 cm de diámetro nominal del

tubo. Este espacio se rellena de mortero de yeso-arena. El apoyo superior es un listón de

madera de 15 x 15 cm colocado a lo largo del tubo y asentado sobre una capa de mortero de

yeso arena. La carga debe ser vertical y se aplica a través de una vigueta de acero.

12.11.2. ENSAYO DE ABSORCION

Muestra de tubería de 100 gramos de peso mínimo de forma aproximadamente cuadrada se

secan en una estufa a 100 ºC hasta que la pérdida de peso no sea mayor de 0,1% en dos pesadas

sucesivas de 2 horas de intervalo, luego se sumerge en agua calentando hasta la ebullición

durante 5 horas, la cantidad de agua absorbida no deberá ser mayos del 8% del peso original.



37

12.11.3. ENSAYO HIDROSTATICO

Para tubos de concreto que no trabajan a presión, el ensayo hidrostático determina la

impermeabilidad contra filtraciones. El tubo se cierra en sus dos extremos con tapones de

madera o metal cubiertos de hule para tener un sello hermético. A un tapón se conecta un niple

de 19 mm de diámetro con roldana de hule y tuercas al cual se acopla un tubo flexible que

conecta a una bomba por la misma se incorpora agua a presión, controlada con manómetro.

El tiempo total del ensayo es de 30 minutos. Durante el mismo la tunería no debe mostrar

ninguna fisura. Cualquier humedad que aparezca en la superficie como mancha sin que se

formen gotas, no se considera como fuga.

13. CARGA EN LAS ALCANTARILLAS 13.1. GENERALIDADES

El diseño de la estructura de una alcantarilla o conducto subterráneo es básicamente igual al de

cualquier estructura de ingeniería, por lo cual se requiere conocer: a) las cargas máximas probables,

b) la resistencia de la tubería, c) la capacidad del terreno, d) el tipo de apoyo que asegure la

estabilidad de la estructura, e) un factor de seguridad adecuado que se añadirá a la resistencia de la

alcantarilla.

La alcantarilla, soporta al igual que un conducto subterráneo el peso correspondiente al material

que lo cubre, el valor de esta carga (carga muerta), así como de las sobrecargas originadas por

vehículos (carga viva dinámica) ó por acumulación de materiales (carga viva estática)

13.2. GRUPOS DE CARGA EN LOS CONDUCTOS SUBTERRANEOS

Analizaremos las condiciones de instalación que integran los dos grupos más generalizados, los de

ZANJA y los de TERRRAPLEN, los primeros corresponden en general a los conductos de las redes de

alcantarillado sanitario, pluvial y combinado, y los de terraplén a los que son cubiertos por rellenos

de línea férrea, presas, carreteras, se incluyen en este grupo los conductos cuyo ancho excede las

normas para conductos en zanja. Las tuberías en terraplén se subdividen en dos clases a) las de

proyección positiva y b) las de proyección negativa.

Los conductos en terraplén en proyección positiva se presentan cuando la generatriz superior del

conducto está por encima del nivel de terreno natural, y la parte superior o clave del mismo está

cubierto con material de relleno, se incluyen los conductos en zanja cuyo ancho excede al de norma.



38

El conducto en terraplén en proyección negativa, se presenta cuando se instala en una zanja

relativamente estrecha con profundidad suficiente para permitir que su generatriz quede por debajo

del nivel de terreno natural y cubierta luego con material de relleno cuyo nivel sea en distancia

superior al espacio entre el nivel del terreno natural y la generatriz de la alcantarilla.

13.3. CALCULO DE CARGAS MUERTAS

Si bien muchos investigadores han contribuido al desarrollo de las teorías sobre resistencia y cargas

asociadas en las alcantarillas, la vigente sigue siendo la de Anson Marston.

Conducto en zanjas.- La forma general de la teoría plantea la siguiente expresión.

2Wd Cd*w *Bd=

Dónde: “Wd” es la carga vertical por metro lineal en Kg/m, “Cd” es el coeficiente de carga, cuyos

valores están en función de la relación (H/Bd) y para diferentes clases de relleno, “w” es el peso

unitario del material del relleno en Kg/m3, finalmente “Bd” es el ancho de la zanja a nivel de la parte

superior del conducto.

Se dice que un conducto esta en condición de zanja, cuando el ancho de la excavación en la parte

superior del mismo cumple con la condición siguiente:

Bd 1,5D 0,30= +

Para propósitos de cálculo el ancho de la zanja se considera horizontalmente en la parte superior del

conducto, si la zanja por razones de tipo de material de terreno, tiene paredes inclinadas, la carga se

considera igual al de zanja con paredes verticales.

CONDUCTOS EN TERRAPLÉN EN PROYECCIÓN POSITIVA.- Se presenta cuando la generatriz superior

del conducto está proyectada por encima del nivel del terreno, se incluyen a los conductos en zanja

cuyo ancho excede al de norma.

El prisma de relleno corresponde al comprendido por encima de la alcantarilla limitada por los

planos verticales de ancho indefinido, la carga se expresa por medio de la fórmula de Marston.

2Wc Cc*w *Bc=



39

Dónde: “Wc” es la carga vertical de relleno en Kg/m, “Cc” es el coeficiente de carga, “w” es el peso

unitario del material de relleno en Kg/m3, y “Bc” es el ancho de zanja igual al diámetro exterior del

conducto en m.

CONDUCTOS EN TERRAPLÉN EN PROYECCIÓN NEGATIVA.- El procedimiento de cálculo para obtener

las cargas en una alcantarilla de proyección negativa es similar a la de conductos en terraplén en

proyección positiva, la ecuación de Marston toma la forma:

2Wn Cn *w *Bn=

Dónde: “Wn” es la carga vertical de relleno en Kg/m, “w” es el peso unitario del material de relleno

en Kg/m3, “Bn” es el ancho de la zanja a nivel de la parte superior del conducto en m, y “Cn” es el

coeficiente de carga y depende de varios factores.

13.4. CALCULO DE CARGAS VIVAS

Las alcantarillas o conductos que se encuentran bajo tierra están sujetos a otras cargas que las

producidas por material de relleno, estas cargas adicionales, concentradas o uniformemente

distribuidas por el peso de los vehículos (cargas dinámicas) o por materiales acumulados (carga

estática), tienen su importancia cuando los conductos se instalan en rellenos de poca altura, el

efecto de su acción disminuye con la profundidad.

Para el cálculo de la transmisión de la carga se considera la fórmula de Marston.

1Wt *Ct *Pv*ItL=

Donde: “Wt” es la carga vertical que actúa sobre el conducto de Kg/m, “L” es la longitud de la

alcantarilla sobre la que se transmite la carga en m, “Ct” es el coeficiente de carga móvil, “It” es el

factor de impacto, “Pv” es la carga máxima en las ruedas del vehículo, se considera camión tipo Lt ó

Ht.

13.5. RESISTENCIA DE SOPORTE DE LOS CONDUCTOS

La resistencia de soporte de las alcantarillas está condicionada a las normas de fabricación o a los

requerimientos del proyectista. Existen diversos tipos o clases de conductos. En las normas ASTM, la

designación C14-710, presentan diferentes valores de resistencia para cada conducto variando la

misma en relación al espesor y al diámetro. La misma norma con designación C-75 se aplica a



40

conductos con refuerzo. La carga que determina la resistencia de soporte de los conductos se logra

al someter las alcantarillas a la prueba de carga de la “tres cuchillas”

13.6. FACTOR DE SEGURIDAD

En las obras de estructuras de ingeniería se incorpora en el cálculo un factor denominado de

seguridad, consiste en aceptar un margen prudencial que sobredimensiona la estructura

dependiendo de la misma, incrementando o disminuyendo el riesgo previsto en relación al mayor o

menor peligro que implicará la falla de la estructura. En las obras de alcantarillado el grado de riesgo

es mínimo en función a comprometer la seguridad humana, por tanto, se asume un factor de

seguridad de 1,2 a 1,25

13.7. FACTOR DE CARGA

La relación entre la resistencia de soporte del conducto en campo “Rc” y la carga que puede

absorber el conducto o sea la resistencia de soporte determinada por la prueba de las tres cuchillas

“Rs”, permite obtener el factor de carga “Fc” cuya expresión es la siguiente:

Rc*FsFc

Rs=

Dónde: “Fc” es el factor de carga que depende del tipo de apoyo que requiere el conducto, “Rc” es

la resistencia de soporte del conducto en campo en Kg/m, “Fs” el factor de seguridad y “Rs” es la

resistencia de soporte del tubo determinada en el ensayo de las tres cuchillas en Kg/m

13.8. TIPO DE APOYO

El factor de carga “Fc” está directamente relacionado con el tipo de apoyo del conducto y las

características del mismo, siendo sus especificaciones las que se indican a continuación.

APOYO TIPO (A).- La parte inferior del conducto descansa sobre un soporte de concreto de

resistencia igual o mayos a 180 Kg/cm2, con una base inicias 1/4D+10 cm, y un espesor de D/4. El

relleno inicial alrededor de la tubería y hasta una altura de 30 cm, como mínimo sobre su parte

superior será de material libre de piedras y terrones, compactado en capas de 15 cm. Sobre el

relleno se colocará el material ordinario producto de la excavación. Dependiendo del concreto, el

factor de carga varía entre 2 a 3.

APOYO TIPO (B).- Presenta dos alternativas, la primera cuando descansa en una cimentación

cuidadosamente cumbeada de material granular que tenga la forma de la parte inferior de la tubería



41

en un ancho de por lo menos 60% del diámetro exterior del mismo, la segunda cuando la tubería

apoya en un lecho de material granular de un espesor mínimo de D/4 + 10 cm. El relleno en ambos

casos, se realiza alrededor del tubo y hasta una altura de 30 cm como mínimo sobre su parte

superior, el material será libre de piedras y terrones, compactado en capas de 15 cm. El factor de

carga es 1,9 en ambos casos.

APOYO TIPO (C).- La tubería se coloca con cuidado en el fondo de la zanja, de tal modo que

conforme el diámetro exterior de la misma con una exactitud razonable y en un ancho por lo menos

equivalente al 50% del diámetro exterior. El relleno de los flancos y encima de la tubería será

compactado. El factor de carga será de 1,5.

APOYO (D).- El apoyo se conforma en el fondo de la zanja sin combear ni ajustar a la parte inferior de

conducto, no se presta mayor atención al relleno de los flancos que es de material ordinario

compactado o sin compactar. En este caso el factor de carga es de 1,1.

14. ALIVIADEROS O VERTEDORES 14.1. GENERALIDADES

Los aliviaderos son estructuras del sistema de alcantarillado combinado principalmente y del

sanitario en ciertos casos, empleados para desviar el caudal o caudales parciales que puedas

sobrecargar las plantas de tratamiento o emisarios.

Los aliviaderos son ubicados aguas debajo de las redes, en sitios donde el caudal excedente puede

ser drenado fácilmente. Se clasifican en aliviaderos ordinarios, laterales y de fondo.

14.2. ALIVIADEROS ORDINARIOS

La fórmula general de los aliviaderos toma la expresión.

32

2Q Cd *L* 2g *h

3=

Donde “Q” es el caudal de descarga por el aliviadero en m3/s, “Cd” es un coeficiente de descarga,

“L” es la longitud del aliviadero en m, “g” es la aceleración de la gravedad en m/seg2, “h” es la altura

de carga de agua sobre el aliviadero en m.

En general para los aliviaderos con cresta redonda el valor de 2/3 Cd se asume igual a 0,5,

obteniendo las ecuaciones siguientes:



42

( )

32Q 2,215*L*h

Q 2,215*L*h * h hl

== −

Expresiones utilizadas para aliviadero libre y aliviadero ahogado respectivamente.

14.3. ALIVIADEROS LATERALES

Se presentan dos tipos de aliviaderos los normales a la dirección de la corriente y los transversales.

Para los primeros la fórmula más conocida es la Forcheimer.

( )32

1Q CdL h1 h2

2 = +

Donde. “Q” es el caudal que excede por el aliviadero en m3/s, “Cd” es el coeficiente de contracción,

varía entre 0,32 a 0,36, “L” es la longitud del aliviadero en m, y (h1 y h2) corresponden a la carga en

el aliviadero aguas arriba y aguas abajo respectivamente en m.

14.4. ALIVIADEROS TRANSVERSALES

Son los más utilizados en los sistemas de alcantarillado, dando origen a dos formas constructivas, la

primera que desvía el colector de llegada hacia la descarga final (planta de tratamiento) y la segunda

cuando el colector de llegada continúa en línea recta hacia la descarga final (Planta de tratamiento)

Además de las expresiones anotadas en aliviaderos normales, como las de Engels, se tiene la

ecuación de Babbit, siendo su expresión la siguiente.

h1L 7,55*V *D*log

h2=

Dónde: “L” es la longitud del aliviadero en m, “V” es la velocidad del agua en el canal de llegada, m/s

“D” es el diámetro del conducto en m, (h1 y h2) son alturas de la carga de agua en el origen y final

del vertedero en m.

La fórmula de Babbit es válida para tubería de 40 a 60 cm de diámetro, estando el aliviadero a una

distancia del fondo mayor que D/4 y menor que D/2. Las cargas no deben exceder de 3/4D.

Coleman y Dampster Smith, planean la fórmula para vertederos laterales con la expresión siguiente:

0,72 1,645Q 2,58*L *h *e=



43

Dónde: “Q” es el gasto que excede el aliviadero en m3/s, “L” es la longitud del aliviadero en m, “h”

es la carga máxima del agua en m y “e” el ancho medio del canal o conducto de llegada en m.

14.5. ALIVIADEROS DE FONDO

Son estructuras que consisten en una abertura en el fondo del colector de llegada donde las

variaciones de los tirantes por incremento del gasto, hacen que el agua salte la abertura y pueda

dirigirse hacia otro destino.

Por las variaciones indeterminadas del tirante que dificultan el cálculo de una abertura determinada,

se construyen placas móviles susceptibles de variación.

15. SIFONES 15.1. GENERALIDADES

Los sifones son estructuras de los sistemas de alcantarillado, utilizados para cruzar por debajo de

obstáculos como: quebradas, ríos, depresiones; permitiendo de esa manera el paso de las aguas

residuales.

El sifón en general es una o varias tuberías a presión, en material de fierro fundido, asbesto cemento

o concreto reforzado, el diámetro mínimo asignado es de 20 cm determinado por razones de

limpieza y para evitar obstrucciones más que por razones de carácter hidráulico.

Por la experiencia, se ha visto más conveniente utilizar en los sifones varias tuberías que guarden

relación a la variación de caudales, permitiendo en todos los casos velocidades adecuadas. Por ello,

en los proyectos se consideran sifones de dos o tres tubos para los gastos mínimo y máximo y para

el gasto mínimo, medio máximo respectivamente. Luego si el sifón tiene dos tubos uno de ellos se

dimensiona para el gasto mínimo y el otro de manera que tenga un tamaño tal que juntamente con

el otro pueda transportar el gasto máximo. Si se tiene un sifón de tres tubos, uno de ellos llevará el

gasto mínimo y la combinación de los tubos más pequeños arrastrará el gasto medio, el tercer tubo

será dimensionado de manera que entre los tres transporten el gasto máximo.

15.2. CONDICIONES DE CÁLCULO

Para mantener condiciones de limpieza en el sifón, la velocidad mínima debe ser igual o mayor de

0,90 m/s pero no exceder de 3 a 4 m/s, se recomienda utilizar velocidades de 1 a 2 m/s. El cálculo de

los diámetros de las tuberías del sifón se reduce a una simple cuestión de hidráulica que depende de



44

los gastos y la pendiente hidráulica, la carga total aprovechable corresponderá al desnivel de las

superficies de desplante entre las cámaras de entrada y salida.

La pérdida de carga por entrada y salida en general absorbe entre 10 al 20% de la carga total, lo que

posibilita que la carga restante se emplee en las pérdidas de fricción que se producirá a lo largo de

las tuberías.

La cámara de entrada se diseñará de manera que se pueda dividir los gastos en relación a la

capacidad asignada a cada tubería y la cámara de salida para recolectar los gastos asignados a cada

tubería, en ambas se debe evitar que existan pérdidas de carga de consideración por efecto de flujos

turbulentos.

16. INSTALACION DE LAS ALCANTARILLAS 16.1. DISPOSICIONES GENERALES

En este capítulo se establece los requisitos mínimos para efectuar la instalación de las alcantarillas

sanitarias y /o pluviales. Incluye en estos, el trazo y nivelación de líneas la excavación de las zanjas,

la colocación de las tuberías y el junteo y la limpieza

16.2. DESCARGA DE TUBERIAS

La descarga de tuberías deberá efectuarse empleando elementos adecuados para este trabajo y

efectuando maniobras con el cuidado requerido para evitar fracturas, en las tuberías. Una vez

descargadas las tuberías se apilará en alturas de 1,2 a 1,8 m como máximo, evitando que las

campanas se apoyen unas contra otras.

16.3. TRAZO

El trazo definitivo de la línea de las alcantarillas se hará sobre el terreno marcándolo por medio de

estacas colocadas a distancias convenientes sobre el eje de la línea y con anticipación para no

entorpecer los trabajos. Se deberá cuidar el trazo de la línea durante la ejecución del trabajo,

debiendo reponerse cualquier estaca que sea movida antes de la excavación.

16.4. NIVELES

Los niveles de la línea de alcantarillas, deberá fijarse de conformidad con los planos; para la correcta

determinación de los niveles se colocará a lo largo de la línea, puentes de madera cada 10 m como

máximo, con una sección mínima de 7 x 15 cm, o de 10 x 20 cm empotrados firmemente en el



45

terreno, sobre ellos se colocará las niveletas, las cuales son de sección mínima de 2x5 cm, las que

servirán para revisar los desniveles que tendrá la línea, una cuerda (hilo) colocada sobre las niveletas

indicará la línea situada sobre el mismo plano vertical que el eje de la alcantarilla. Sobre una regla se

marcan las profundidades a partir del hilo hasta el piso de terreno, plantilla y clave de la alcantarilla.

La tolerancia máxima permisible en diferencia de nivel será menor de 5mm, todos los niveles

deberán estar referidos a un banco de nivel localizado correctamente.

16.5. EXCAVACION

El eje de la excavación deberá quedar alineando y siguiendo el trazo estacado, la excavación deberá

efectuarse con el equipo apropiado: máquina zanjadora, retroexcavadora, draga de arrastre o pico y

pala. Cuando la excavación se realice en roca se permitirá el uso de explosivos. Las raíces que se

encuentran deben ser extraídas y no se podrán mezclar con el material de relleno de la zanja. Antes

de iniciar la excavación, se desconectarán los conductos de fluidos, cables o tuberías que estorben

dicha operación.

En el fondo de la zanja se abrirá una cuneta para drenar el agua freática hasta el lugar de su

eliminación.

16.6. PLANTILLA

La plantilla colocada en el fondo de la excavación podrá ser tipo granular, concreto pobre, mortero o

según lo indique el proyecto, el espesor mínimo de la misma será de 5 cm.

El fondo de la zanja se excavará más debajo de la cota del proyecto a objeto de poder colocar la

plantilla que sirva de asiento o apoyo a la tubería.

16.7. ADEME

En los casos que el proyecto indique se excavaran las paredes laterales son talud, se colocarán los

materiales de ademe necesarios para mantener la zanja abierta.

16.8. JUNTEO DE LAS TUBERIAS

De conformidad al tipo de material empleado a la característica del terreno se emplearán juntas

rígidas semi-flexibles o flexibles, siendo, la más general, para tubería de concreto la junta con

mortero de cemento-arena o con mortero de cemento-arena y cuerda alquitranada, en este caso el

junteo se efectuara en proporción 1:3. La arena deberá ser de una granulometría que permita la

inclusión del mortero en el espacio anular. Luego de aplicar el mortero, el borde exterior de la junta



46

será enrazado y emboquillado en forma de chaflán a 45º. En caso de utilizarse mortero de cemento,

arena y cuerda alquitranada, la misma se enredará alrededor de la espiga del tubo por enchufar, una

vez hecho esto, se encajará la espiga en la campana hasta el fondo, luego se calafateará la cuerda y

se procederá al llenado de la junta con mortero de cemento-arena con terminado en forma de

chaflán a 45º

16.9. LIMPIEZA

Se deberá rastrear la tubería con el objeto de retirar cualquier material ajeno que se hubiera

introducido. Luego se procederá a una prueba hidrostática, consistente en vaciar en el pozo de visita

aguas arriba del tramo el agua de una cisterna con 5 m3 de capacidad. Efectuada la prueba y

comprobando que no existe fuga, se produce al relleno de la zanja.

17. ESTACIONES DE BOMBEO 17.1. GENERALIDADES

Las estaciones de bombeo de aguas residuales se justifican en varios casos, siendo sus

características las siguientes:

• En terrenos planos y extensos, donde los colectores puedas llegar a profundidades excesivas

mayores a los 4 metros.

• Para elevar las aguas residuales de áreas que tiene cotas más bajas a áreas con elevaciones

mayores.

• Para permitir que se realice la descarga por gravedad de las aguas residuales de los

colectores y emisarios a las plantas de tratamiento o cuerpos receptores.

17.2. LOCALIZACION

Las estaciones de bombeo se localizan en áreas que reúnan características especiales como:

a) Cotas bajas, fácil acceso y a salvo de inundaciones

b) Facilidades para realizar descargas de emergencia a través de la proximidad a canales, ríos,

quebradas, etc.

c) Sin problemas de interferencia con otros servicios de tipo público o privado como cables de alta

tensión, gasoductos, adecuados, y otros.



47

d) Facilidades a la prestación de servicios como electricidad, teléfono, transporte, etc.

17.3. UNIDADES DE BOMBEO EN LAS ESTACIONES

Si bien la determinación del número de unidades de bombeo en general requiere de análisis

cuidadoso sobre la variación horaria de caudales, se puede considerar en general tres casos.

e) En plantas pequeñas utilizadas para gastos moderados, el numero minimo de unidades de

bombeo será de dos, debiendo cada una de estas cubrir el caudal máximo previsto, una de las

unidades se considera de reserva (stand by).

f) En estaciones de bombeo de porte mediano, el numero de unidades de bombeo será de tres

como mínimo pudiendo ser iguales en capacidad, en este caso dos de ellas deberán cubrir el

caudal máximo previsto, la tercera unidad estará en reserva para cubrir la mitad del gasto

máximo, Cuando son desiguales y estando una de ellas fuera de servicio especialmente la

mayos, las otras dos deben cubrir en funcionamiento simultaneo el caudal máximo previsto.

g) Para estaciones de bombeo de gran tamaño deben preverse varias unidades de bombeo

deberán relacionarse con dichas variaciones.

17.4. CLASES DE UNIDADES DE BOMBEO

Las unidades de bombeo son las clases siguientes:

h) Bombas centrifugadas de tipo radial, de tipo axial o de hélice, y de tipo centrifugo-axial.

i) Eyectores neumáticos

j) Parafuso hidráulico de Arquímedes

Las bombas radiales de una sola entrada en la succión, son las más frecuentes en las instalaciones de

elevación de aguas residuales.

Por las variaciones de rango en caudales y altura de elevación correspondiente, como por las

características del pozo de succión requerido, son ideales desde el punto de costos, las bombas de

tipo axial, sobre todo para recircular aguas residuales sedimentadas y para la elevación de aguas

residuales de baja altura.

Las bombas centrifugo axiales o denominadas centrifugo propulsoras, constituyen un caso

intermedio entre las bombas radiales y las axiales, siendo en general más baratas que las radiales

para caudales mayores a 130 l/s debido a su rotación más elevada.



48

17.5. EYECTORES NEUMATICOS

Son dispositivos que se utilizan en estaciones de bombeo de pequeña capacidad, para caudales

pequeños y bajas alturas de elevación. Su mayor ventaja se presenta en afluentes con caudales

menores a 1 l/s que no requieren de cámara de bombeo, o sea en la elevación de aguas residuales

provenientes de instalaciones domiciliarias, situadas bajo el nivel de vía.

Un eyector, es esencialmente un tanque cerrado, en el cual el afluente que llega por gravedad

alcanza un nivel determinado, e inmediatamente por la acción de un flotador, es admitido un

volumen de aire, a través de válvulas especiales que conectan a un compresor, en cantidad y presión

suficiente para promover la descarga del líquido.

Es recomendable instalas dos eyectores a objeto de asegurar un servicio continuo.

La expresión que determina el volumen de aire requerido para operar un eyector es la siguiente.

( )Q H 34V

250

+=

Donde “N” es el volumen de aire requerido en pies3/m. “H” es la altura total de elevación en pies,

“Q” es la descarga en galones por minuto. La presión de aire debe ser colocada con un incremento

de 40% sobre la exigida para elevar aguas residuales a la máxima altura considerada.

17.6. PARAFUSO HIDRAULICO DE ARQUIMIDES

Actualmente el uso de estas bombas se ha tornado más común en la elevación de aguas residuales

para grandes caudales bajas alturas de elevación.

Consta de un Parafuso cilíndrico de mayor o menor longitud y diámetro, instalado en el interior de

una caja de concreto inclinada. Los extremos del eje del Parafuso se apoyan en bloques de concreto,

y el motor situado próximo a la extremidad más elevada es empleado para transmitir al eje del

Parafuso un movimiento de rotación. El líquido a ser bombeado llega al extremo inferior del

Parafuso y las aspas del mismo impulsan el caudal a lo largo de la caja de concreto hasta el extremo

superior.

El limite practico de altura de elevación para estas bombas es de 8m, y su rendimiento o eficiencia

es de 60 a 65% para pequeñas unidades y de 75% para grandes elevaciones; como ejemplo una

bomba tipo “Parafuso de Arquímedes” con diámetro de 2 metros puede elevar 1,5 m3/s.



49

17.7. BOMBAS CENTRIFUGAS

Las bombas centrifugas se utilizan en casi el 90% de los sistemas de aguas residuales, y en general

deben estar protegidas mediante instalación de rejas ubicadas aguas arriba de las bombas para

evitar que solidos de dimensiones considerables obstruyan las mismas, en todo caso se deben

utilizar bombas de tipo “nonclog pump”, para elevación de aguas residuales en general.

En las bombas los impulsores son abiertos o cerrados, o de tipo intermedio semi-abierto o semi-

cerrado, se recomienda los rotores o impulsores de tipo cerrado.

En las bombas centrifugas cuando la altura de elevación es excesivamente grande para una sola

unidad dotada de un solo impulsor, “bomba de simple etapa”, se recomienda utilizar bombas de dos

o más impulsores en serie, conocidas como bombas de etapas múltiples. La altura de elevación

crece de 30 a 45 m, por cada etapa.

Es altamente conveniente que las bombas utilizadas para las aguas residuales sean instaladas en

niveles tales que puedan trabajar ahogadas. Por otro lado conviene que sean de baja rotación para

obtener mayor duración.

17.7.1. TIPOS DE BOMBEO

De acuerdo a su posición se clasifican en bombas de eje horizontal o de eje vertical, las últimas

pueden ser a su vez sub-clasificarse en bombas sumergidas o no sumergidas.

Bombas de eje horizontal.- Se localizan siempre en una estructura denominada casa de bombas y

pueden ser ubicadas a nivel inferior o superior al nivel de aguas de la cámara de almacenamiento,

siendo preferido el primer caso porque trabajan ahogadas, sin embargo ocupan mayor espacio y

mayor áreas de construcción, aunque caso contrario se corre el riesgos de daños y riesgos en el

motor.

Bombas de eje vertical no sumergidas.- Se localizan bajo la cámara de almacenamiento en la

estructura de la casa de bombas y por tanto trabajan ahogadas, los motores se acoplan mediante

ejes más o menos largos, se ubican en niveles superiores de terreno para evitar riesgos de

inundaciones, tienen la desventaja de costos mayores de instalación, operación y mantenimiento.

Las bombas de ejes vertical sumergidas.- A diferencia de las anteriores la modalidad reside en que la

bomba se ubica enteramente sumergida en las aguas residuales dentro la cámara de

almacenamiento, situando el motor en un lugar seguro libre de inundaciones, este sistema no se



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utiliza en las estacione de elevación de aguas residuales por las dificultades de acceso para

mantenimiento e inspección.

17.8. CAUDALES DE ELEVACION

En el cálculo de los caudales para las estaciones de bombeo se debe considerar la determinación de

la población de diseño y la dotación futura afecta por el correspondiente coeficiente de aporte

obteniéndose el caudal medio (Qm), luego se determina el coeficiente de carga para el gasto o

caudal máximo previsto.

El caudal de elevación que se define como la cantidad de agua residual elevada en la unidad de

tiempo por el sistema de elevación, comprende además el caudal de infiltración (Qi), obtenido en

relación al área o longitud del colector.

Qb Q max Qi= +

17.9. POTENCIA DE LA ESTACION DE BOMBEO

Las estaciones de bombeo deben vencer la diferencia de altura, entre dos puntos, más las pérdidas

de carga o la carga de la conducción y las pérdidas de carga por piezas especiales.

17.10. DETERMINACION DE LA CARGA DE IMPULSION

Para el cálculo de las pérdidas de carga por conducción se aplica la ecuación de Manning:

163

2

2

hf K *L*Qb

10, 293*nK

D

=

=

Donde.

“hf” es la perdida de carga por conducción en m

“L” es la longitud de la tubería en m

“Qb” es el gasto de bombeo en m3/s

“n” es el coeficiente de fricción que depende del material de la tubería.

“D” es el diámetro de la tubería en m

En general los valores de “k” se obtienen de tablas.



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17.11. RENDIMIENTO DEL CONJUNTO DE ELEVACION

El rendimiento o eficiencia de un conjunto de elevación depende de la eficiencia de cada

componente, en virtud de esta situación los conjuntos de elevación en los procesos de fabricación

presentan mayores rendimientos. Los motores eléctricos que con los más usados en las estaciones

de elevación presentan eficiencia de 90% para grandes unidades y 60% para unidades grandes y de

50% para pequeños caudales. Lugo en la practica la potencia del motor destinado al accionamiento

del conjunto de elevación debe ser incrementado en un50% para potencias iguales o menores a 2HP

entre 30% a 15% para potencias entre 5HP y menores a 20HP y 10% para bombas mayores a 20 HP

17.12. VELOCIDAD ESPECÍFICA

Es una de las particularidades más importantes de las bombas, pues permite caracterizar en forma

bien definida un determinado tipo de bomba, y se define como las revoluciones por minuto de una

bomba ideal, geométrica semejante a una bomba capaz de elevar un caudal de un litro por minuto a

una altura de un metro.

La velocidad específica se obtiene conociendo el caudal y las cargas de altura sin necesidad de

conocer las características geométricas.

12

34

QNs 3,65* N *

H=

Donde:

“Ns” es la velocidad especifica en r.p.m.

“Q” es el caudal en m3/s

“H” es la altura en m

“N” es la velocidad de rotación en r.p.m.

La velocidad específica permite analizar el comportamiento de bombas de distintas características

de funcionamiento y definir el perfil o formal del impulsor.

17.13. LA CAVITACION

Cuando en una bomba se tiene una presión igual a la presión de vapor del agua, está en una

condición inadecuada y peligrosa que afecta al impulsor destruyéndolo parcial o totalmente. EL

fenómeno que mecánicamente provoca el agua se llama cavitación y afecta al metal que se fatiga.



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Para evitar el fenómeno de la cavitación es necesario definir un valor ligado al mismo, que se

denomina Altura líquida de succión positiva disponible que tiene la siguiente expresión.

( )NPS Hd pa pv hs hf hp= − ± − Σ +

Donde:

“pa” es la presión atmosférica local

“pv” es la presión de vapor

“hs” es la altura estática de succión, tiene valor positivo cuando la superficie del líquido

está encima del eje de la bomba y negativo cuando está por debajo.

( )hf hpΣ + Sumatoria de las pérdidas de carga por conducción y por piezas

especiales.

Por otra parte, cada bomba posee una característica en relación al fenómeno de cavitación que se

denomina Altura Liquida de succión positiva requerida “ NPSHv ”

Luego, si la característica de cada bomba dada por los fabricantes tiene valor menor a la altura

liquida de succión positiva disponible no se produce el fenómeno de cavitación.

NPSHd > NPSHv No se produce cavitación

NPSHd < NPSHv Se produce cavitación

17.14. DETERMINACION DEL VOLUMEN DE POZO DE SUCCION O CAMARA

El dimensionamiento de los pozos de succión o tanques de bombeo varia fundamentalmente en

relación a los aspectos siguientes:

• Tiempo de permanencia del agua residual en el pozo o tanque

• Frecuencia de operación del conjunto de elevación

Para elevaciones que no sean de gran dimensión, una solución bastante satisfactoria consiste en

dimensionar los tanques de modo que para cualquier combinación de caudal afluente y caudal de

bombeo, el ciclo de operación de una bomba no deba tener una duración inferior a 5 minutos y el

máximo tiempo de retención no exceda los 30 minutos.



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En general tomando en cuenta los aspectos básicos relativos a número de unidades para tipos de

planta, caudales, intervalos de funcionamiento mínimo y tiempo de retención, las ecuaciones que se

anotan ayudaran a razonar sobre la manera de calcular el volumen adecuado del tanque con la

capacidad de bombeo de las unidades.

( )V Q* t

Qb*f Q t f

== +

Donde:

“v” Volumen del tanque de succión m3

“Q” caudal afluente en m3/s

“Qb” Caudal de bombeo en m3/s

“t” Periodo de interrupción del bombeo en s

“f” periodo de funcionamiento de bombeo en s.

Si bien se acepta para “f” el valor mínimo de 5 minutos parece correcto adoptar un periodo de 15

minutos como mínimo razonable.

Por otra parte, si un tiempo de retención máximo de 30 min se anota como aconsejable y prudente,

algunos autores en determinados casos estiman un límite de a horas

En todo caso los valores de f y t deben ser verificados para las condiciones de caudal mínimo en

relación a las formulas indicadas anteriormente.

Vt

Q

Q*tf

Qb Q

=

=−

18. DISEÑO EMISARIO

19. PERFIL LONGITUDINAL DE TODO EL SISTEMA

20. ANEXOS

TEORIA INSTALACION SANITARIA

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