sistema de recoleccion de aguas servidas

APUNTES INGENIERIA SANITARIA

1

SISTEMA DE RECOLECCIÓN, TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN FINAL DE AGUAS SERVIDAS

AGUAS SERVIDAS O AGUAS NEGRAS

Las aguas servidas o aguas negras son los desechos líquidos provenientes del uso doméstico, comercial e industrial. Llevan disueltas o en suspensión una serie de materias orgánicas e inorgánicas. Provienen de la descarga de sumideros, fregaderos, inodoros, cocinas, lavanderías (detergentes), residuos de origen industrial (aceites, grasas, curtiembres, etc.). Donde existen sistemas de alcantarillado todas confluyen a un sistema colector de aguas cloacales, cuyo destino es una planta de tratamiento.

El contenido orgánico susceptible de ser descompuesto en forma natural (biodegradación) puede llegar al 80% de las sustancias de las aguas servidas. En su depuración natural (autodepuración) o artificial (plantas de tratamiento de aguas residuales) ese contenido es eliminado o transformado, incluyendo parte de las sustancias inorgánicas SISTEMA DE RECOLECCION La palabra alcantarillado designa la evacuación de las aguas servidas (residuales), o de los efluentes líquidos de las viviendas a través de un sistema de conductos. Se aplica a los sistemas dela recolección de aguas residuales domésticas e industriales y su adecuado tratamiento.


2

REDES DE COLECTORES

Son un conjunto de tuberías que se desarrolla por las vías públicas, caminos, calles y pasajes, y que colectan las aguas servidas de las viviendas y la conducen a una planta de tratamiento de aguas servidas. Se diseñan exclusivamente como flujo gravitacional libre de canal abierto en tubería parcialmente llena (acueducto).

Se diseñan de acuerdo a la Norma ChilenaNCh 1105.Of 1999

SISTEMA DE RECOLECCIÒN DE AGUAS SERVIDAS


3

ELEMENTOS DE UNA RED DE COLECTORES

Los sistemas de alcantarillado se componen básicamente de Tuberías y de cámaras de inspección. Las tuberías se designan como:

Cañerías: Tubería secundaria que recibe descargas domiciliarias y de laterales.

Colector: Tubería que recibe descargas de las cañerías. No debe tener ninguna unión domiciliaria.Los colectores no deben ser utilizados para evacuar aguas lluvias ya que el tubo colapsa y se tapa.

Laterales: Tubería secundaria que recibe solo descargas domiciliarias, los laterales no pueden tener más de 3 tramos de extensiones consecutivas, por lo cual se recomienda ubicarlos solo en pasajes cerrados.

Nacientes: Son los tramos iniciales de una red de alcantarillado.

Cámaras de Inspección

Las cámaras de inspección sirven para hacer cambios de dirección en las tuberías, además permiten la fiscalización y limpieza del sistema, se construyen de hormigón hecho en sitio o prefabricado.

Las cámaras de inspección deben incorporarse en las siguientes situaciones:

- Al comienzo de los nacientes. - Cambios de dirección. - Cambios de pendientes. - Cambios de diámetro. - Cambios de material. - Confluencia de dos o más tuberías, exceptuando los empalmes directos de

uniones domiciliarias. - Distancia máxima de 120m para diámetros nominales de tuberías de D<600mm.

Esto se realiza con el fin de facilitar la limpieza y mantener una adecuada ventilación


4

- Para alturas menores a 1.74m se utilizan cámaras tipo “b” con losa de hormigón

armado. Para cámaras más profundas se utilizan cámaras tipo “a”. Las cámaras tienen escalines de fierro galvanizado para acceder a ellas, y tapas de fierro fundido que se rellenan con hormigón. Para las tuberías se utiliza generalmente PVC, por su bajo precio y existencia en el mercado. También se utilizan, aunque con menor frecuencia, Cañerías de Cemento Comprimido. En zonas con presencia de agua se ha utilizado también Polietileno de Alta Densidad, por sus uniones fundidas.


5

Consideraciones de una Cámara de inspección

Cada CI posee las siguientes características:

- ht=CT - CRs

- Entre la red de entrada y la red de salida de la cámara debe haber un mínimo de 2 (cm) de diferencia, es decir:

CRe – CRs= 2 (cm)

- La pendiente generada entre 2 cámaras continuas es:

, donde:

(j-1): CI de salida de las aguas servidas.

(j): CI de llegada de las aguas servidas.


6

Nota:

Para pendientes que superen el 10% se recomienda colocar dados de hormigón cada 5-6 (m) para evitar volcamiento.

Cámara con Salto

Es necesario incorporar cámaras con Salto, cuando exista una diferencia de nivel de 0.75 (m) entre las cotas


7

CALCULOS DEL SISTEMA DE RECOLECCIÒN DE AGUAS SERVIDAS

Para dimensionar correctamente un sistema de recolección de aguas servidas se realizan cálculos, para cada elemento del sistema, que consideran lo siguiente:

- Población: Cantidad de habitantes que evacuan sus aguas servidas.

- Dotación: Es el consumo promedio de agua potable por vivienda, por cada mes.

- Coeficiente de Recuperación: No toda el agua potable es devuelta al alcantarillado, parte de ella es para consumo humano, animal, para regadío, etc. El coeficiente de recuperación corresponde al porcentaje de agua que llega al alcantarillado. Su valor fluctúa entre 0.7 y 1%.

- Área Tributaria: Área geográfica cercana que podría ser evacuada por el sistema de alcantarillado que se diseña.

- Área a sanear: Se determina en base al área tributaria.

- Periodo de Previsión: Es el tiempo que se espera que las obras permanezcan en operación, antes de ser reemplazadas.

- Cobertura: Se debe estimar la cobertura del lugar, la cual no siempre será la misma cobertura de agua potable.

- Infiltración: En el caso que existan aguas subterráneas que afecten a las tuberías, se debe determinar el caudal de infiltración.


8

CALCULO DE COLECTORES

Para diseñar el trazado y correcto dimensionamiento de los colectores se considera lo siguiente:

- Caudales.

- Diámetros y materiales disponibles: permitidos por las normas y disponibles en el mercado.

- Topografía del lugar: eligiendo un trazado de preferencia consecuente con las vertientes naturales.

- Características del subsuelo.

CÁLCULO DE CAUDALES

Caudal medio As

Qmed As = Nº clientes x Dot x R

R: Coeficiente de recuperación, si no lo especifican, considerarlo como 0,8

Caudal máximo horario As

Qmáx AS

- Si P ≤ 100 Hab. Qmáx AS Tabla Boston Society


9


10

- Si P ≥ 1000 Habitantes. Qmáx As = M x Qmed As

Donde

M: Coeficiente de Harmon

P: Población a abastecer (habitantes)

- Si 100 < P < 1000 Habitantes, entonces es necesario interpolar el Qmáx AS

-

Caudal mínimo AS

El caudal mínimo de aguas servidas va a depender del tipo de tubería que lleve las aguas en ese tramo

- Lateral Qmín As = QmáxAS

- Cañería QmínAS = Qmed AS

- Colector Qmin AS = 0.6 Qmed AS

Caudal de Industrias

El aporte de aguas residuales debe ser evaluado en cada caso dependiendo del tamaño de la industria.

El residuo industrial liquido recibe el nombre de RIL

Caudal de infiltración

Este caudal se estima en base a las características de permeabilidad del suelo en el que se va a construir la red de recolección de aguas servidas. El aporte se expresa por metro de tubería o por hectáreas en el área drenada.


11

VERIFICACIÓN Y/O DISEÑO DE LAS TUBERIAS QUE CONFORMAN UN SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE A.S.

Las tuberías, en la mayoría de los tramos de la red de recolección de aguas servidas, funcionan como acueducto, para lo cual es necesario recurrir a la ecuación de Manning para verificar el correcto funcinamiento de éstas.

Para realizar las verificaciones utilizaremos las tablas adjuntas.

Condiciones máximas

Capacidad de la tubería

a) Hesc/Dint. ≤ 0,7

b) QmáxHAST < Qporteo

Velocidad

Vesc. ≤ 3(m/s), donde:

Condiciones mínimas

Capacidad de la tubería Hesc/Dint. ≥ 0,3

Velocidad

Vesc. ≥ Vautolavado

Vautolavado= 0,242 + 0,37(Hesc/Dint.)


12

EJEMPLO

Diseñar y verificar todas las tuberías del sistema de recolección mostrado en la figura, considere la siguiente información

Dotación de consumo: 20 m3/arranque/mes

R: 0.83

Densidad habitacional: 5 hab/viv

Qinf: 0.07 l/s por metro lineal de tubería

RED N°

CLIENTES 1 20 2 2060 3 3160

4 6960

TRAMO LARGO i% 1 90 1 2 600 3.6 3 120 0.5

4 120 0.83 5 100 1.25 6 110 1.7

7 120 0.6


13

Desarrollo

Determinación de caudales

Tuberìa 1

Qmed as = 20*20*0.83* (12*1000/365*86400) =0.126 (l/s)

Qmáx H as = 3.6 (l/s)

Qmin H as = 0.6 Q med as =0.0756 (l/s)

Tuberìa 2

Q2 = Qb eeas

Qmed H as = 2060 *20*0.83* (12*1000/365*86400) =13.01 (l/s)

Qmáx H as = M * Q med as

M = 1 +14 / ( 4 + √ P / 1000) =2.94

Qmáx H as = 2.94 * 13.01 =38.28 (l/s)

Q b eeas = 1.2 * Qmáx H as = 1.2 *38.28 = 45.95 (l/s)

Q min as = 0 (l/s)

Tuberìa 3

Q med as = q med as1 + Q med as2

Qmed as = 0.126 + 13.01 = 13.136 (l/s) o

Qmed as3 = (2060 + 20) * 20 * 0.83 * (12*1000/365 *86400) = 13.138 (l/s)

Q max H as T = 45.93 + 3.6 = 49.53 (l/s)

Q min as = 0.6 * Q med as = 0.6 * 13.138 = 7.883 (l/s


14

Tuberìa 4

Q med as = (2060+ 20 + 6960) * 20 * 0.83 * (12 *1000/ 365*86400) =57.10 (l/s)

Qmax H as T = Qmax H as 4 + Q inf + Q eeas

Qmax H as4 = M * Q med as

M = 2.41

Qmax H as4 = 2.41 * 57.10 = 137. 78 (l/s)

Q max H as T = 137.78 + 0.07 *120 + 45.94 =192.12 (l/s)

Q min as T = 0.6 Q med as + Q inf

Q min as T = 0.6 *57.10 + 0.07* 120 = 42.66 (l/s)

Tuberìa 5

Q med as = 3160 * 20 * 0.83 * (12*1000/365*86400) = 19.961 (l/s)

Q max H as = M * Q med

M = 2.75

Q max H as = 2.75 * 19.961= 54.89 (l/s)

Q max H as T = 54.89 + 0.07 * 100 = 62 (l/.976s)

Q min as = 0.6 * Q med + Q inf = 18.976 (l/s)

TuberÌa 6

Q med as = 77.062 (l/s)

M= 2.258

Q max H as T = 2.258 *77.062 + 0.07 (100 + 110 +120 ) =197.17 (l/s)

Q min as = 0.6 * Q med + 0.07 * 320 = 69.337


15

Tubería 7

Nº de clientes: 10140 clientes

Habitantes: 50700 hab : P

QmedDs: 10140*20*0.83*12*1000/ (365*86400): 64.05 (l/s)

M: 1 + 14/ (1 + √ PQmedconsred1+2= 9.07l/s Qmáx Has D: M* Qmed Ds

QmáxH as D: 144.69 (l/s)

QmáxH as T: Qmáx Has D + Q inf + Q eeas

Qinf: 0.07 * (120 +100 + 110 ) : 23.1 (l/s)

Q eeas: 1.2 ( Qmed 2 * M ) : 45.93 (l/s)

QmáxH as T: 213.72 ( l/s)


16

VERIFICACIONES HIDRÀULICAS

Tuberia 1

Verificación condiciones minimas

i = 0.01

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (0.0756/1000) *0.013 / (√0.01 * 0.3^(8/3)) =0. 000244

h/d = 0.021 <= 0.3 no cumple

A/d² = 0.0038

A = 0.000342 , V esc =Q/A

V esc =0.221(m/s)

V aut = 0.242 + 0.37 (h/d) = 0.2498 (m/s)

V esc < V auto no cumple

Verificación condiciones máximas

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (45.94/1000)* 0.013 /(√0.01 * 0.5^(8/3))= 0.578

h/d = 0.379 <= 0.7 , ok cumple

A/d² = 0.1413 , Aesc = 0.0353 (m²)

Vesc =1.3 (m/s) <= 3 (m/s) , ok cumple

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = 0.2608 , despejo para obtener el Qport

Qport = 0.2608 √0.01 * 0.5 ^(8/3) = 315.95 (l/s)

Qport > Q mas H as , ok cumple


17

Tuberia 3


i = 0.005

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (7.883/1000) *0.013 / (√0.005 * 0.5^(8/3)) =0. 0092

h/d = 0.042 <= 0.3 no cumple

A/d² = 0.0038

A = 0.00265 , V esc =Q/A

V esc =2,975(m/s)

V aut = 0.242 + 0.37 (h/d) = 0.2575 (m/s)

V esc < V auto ok cumple


Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (49.53/1000)* 0.013 /(√0.005 * 0.5^(8/3))= 0.0578

h/d = 0.293 <= 0.7 , ok cumple

A/d² = 0.1892 , Aesc = 0.0473 (m²)



Qport = 0.2608 √0.005 * 0.5 ^(8/3) = 223.41 (l/s)



18

Tuberia 4


i = 0.0083

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (42.66/1000) *0.013 / (√0.0083 * 0.3^(8/3)) =0. 0386

h/d = 0.235 <= 0.3 no cumple

A/d² = 0.0038

A = 0.03525 , V esc =Q/A

V esc =1.21(m/s)

V aut = 0.242 + 0.37 (h/d) = 0.328 (m/s)

V esc > V auto ok cumple


Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (192.12/1000)* 0.013 /(√0.0083 * 0.5^(8/3))= 0.1741

h/d = 0.535 <= 0.7 , ok cumple

A/d² = 0.4297 , Aesc = 0.1073 (m²)



Qport = 0.2608 √0.0083 * 0.5 ^(8/3) = 287.84 (l/s)



19

Tuberia 5


i = 0.0125

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (18.976/1000) *0.013 / (√0.0125 * 0.5^(8/3)) =0. 043

h/d = 0.47 >= 0.3 ok cumple

A/d² = 0.3627

A = 0.09 , V esc =Q/A

V esc =0.209 (m/s)

V aut = 0.242 + 0.37 (h/d) = 0.4159 (m/s)

V esc < V auto no cumple en este caso se recomienda bajar el diametro y aumetar la pendiente


Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (62/1000)* 0.013 /(√0.0125 * 0.5^(8/3))= 0.1251

h/d = 0.259 <= 0.7 ok cumple

A/d² = 0.1620 , Aesc = 0.0405 (m²)

Vesc = 1.53 (m/s) <= 3 (m/s) ok cumple


Qport = 0.2608 √0.0125 * 0.5 ^(8/3) = 353.24 (l/s)

Qport > Q mas H as ok cumple


20

Tuberia 6


i = 0.017

Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (69.33/1000) *0.013 / (√0.017 * 0.5^(8/3)) =0. 043

h/d = 0.25 <= 0.3 no cumple

A/d² = 0.1535

A = 0.04 , V esc =Q/A

V esc =1.73 (m/s)

V aut = 0.242 + 0.37 (h/d) = 0.33 (m/s)

V esc > V auto ok cumple


Q*n/ (√i *d^(8/3)) = (197.17/1000)* 0.013 /(√0.017 * 0.5^(8/3))= 0.1251

h/d = 0.44 <= 0.7 , ok cumple

A/d² = 0.3328 , Aesc = 0.0832 (m²)



Qport = 0.2608 √0.017 * 0.5 ^(8/3) = 411.95 (l/s



21

Tuberia 7

Verificar condiciones minimas

Vesc: 1.62 (m/s) >= V autolavado ok si cumple

h/d :0.46 >= 0.3 (m/s) ok si cumple

Verificaciones condiciones máximas

1. h/d: 0.63 <= 0.7 ok si cumple

2. Qporteo: 244.75 >Qmas Has ok si cumple

3. V esc: 0.1315 <= 3 m/s ok si cumple

sistema de recoleccion de aguas servidas

Documents