6consideraciones y normas para el diseño

8/16/2019 6Consideraciones y Normas Para El Diseño

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Andrés Alvarado Martínez

Sistemas de AlcantarilladoConsideraciones y normas para el diseño


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Consideraciones y normas técnicas para el diseño desistemas de alcantarillado

Diseño

“NORMAS PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUAPOTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARAPOBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES”. (1986, 1992, exIEOS)

Cuerpo legal ecuatoriano:

Sin mayores cambios, hoy existe:

“CODIGO ECUATORIANO PARA EL DISEÑO DE LACONSTRUCCION DE OBRAS SANITARIAS” (MIDUVI)

Las normas son criterios básicos de diseño que en algunos casos sonsimples recomendaciones, en otros casos son de cumplimiento obligatorio


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Consideraciones y normas técnicas para el diseño desistemas de alcantarillado

Diseño

http://lotaip.miduvi.gob.ec/phocadownload/subsecretaria/agua_y_residuos/adicionales/normas%20agua.swf

Cuerpo legal ecuatoriano:

CO 10.7 – 602: Rural

CO 10.7 – 601: Urbano


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Velocidades mínimas:

Considerando que el proyecto debe implementarse en etapas, sedeberá considerar:

Se garantiza al inicio del periodo de diseño el arrastre de materialsólido presente en las aguas residuales u arena que ingresa a lasredes. autolimpieza

Para el caudal máximo de la primera etapa:• 0.45 – 0.60 m/s (varios países)• No menor a 0.45, preferiblemente mayor a 0.60

(Alcantarillado Sanitario, MIDUVI)• Mayor a 0.90 (Alcantarillado Pluvial, MIDUVI)

Es más correcto considerar velocidades menores entre0.45 – 0.50 “reales” (sección semillena) que velocidades asección llena

Criterios de Diseño


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Velocidades máximas:

Se controla al final del periodo de diseño la erosión de loscolectores

Para el caudal máximo de la etapa final:

• 2.4 a 3.0 m/s (EU, Inglaterra)

• OJO: velocidades entre 2.5 y 4.0 m/s son más erosivas quevelocidades entre 4 y 5 m/s (Holanda)

• Se debe evitar mezcla aire-agua cuando las velocidadesexceden los 4.5 m/s

Material Vel. máx [m/s]

Hormigónsimple

Uniones de mortero 4.0

Uniones de neopreno, N. freatico alto 3.5 – 4.0

Asbesto cemento 4.5 – 5.0PVC 5.0 MIDUVI



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Diámetro de los colectores:

• Es muy recomendable utilizar en tramos secundariosdiámetros pequeños para aumentar calado y por ende velocidades.

• Se recomienda adoptar un diámetro mínimo de 6”(150 mm) en cualquier punto de la red.

• En tramos iniciales de corta longitud se podríautilizar hasta 4” (100 mm). En este caso las

conexiones domiciliarias deben ser de 3”



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Pendiente de los colectores:

• La pendiente NO depende del diámetro de loscolectores.

• Es un gran error aumentar el diámetro con elobjetivo de disminuir la pendiente para unamisma velocidad (considerando la ecuación de

Manning)

• Una primera estimación se puede lograr con laexpresión:

⁄ Ec. 1

J = pendiente mínima [m/m], para v = 0.5 m/sQ = Flujo de hora máxima en la primera etapa [m3/s]



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Pendiente de los colectores:

• Para adoptar una pendiente más conveniente y obtener un diseño prudente y económico, el mejor criterio es lafuerza tractiva.

• La fuerza tractiva considera la sección efectiva mojada,evitando depositación y erosión.

• La expresión de la fuerza tractiva:

Ec. 2

F = Fuerza tractiva [kg/m2]

R = Radio hidráulico [m]J = pendiente del colector [m/m]

Mínimo valor recomendado para F = 0.12 kg/m2



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Profundidad de flujo:

• Es conveniente asegurar un flujo libre en el colector,

por lo tanto hay un limite inferior y superior para elflujo.

• Mínimo recomendable un 20% del calado (0.2 D)

• Máximo un 80% del calado para asegurar lasuficiente ventilación (0.8 D)

• La distribución de las velocidades en una tubería

circular muestra que la velocidad máxima se producea 0.81D.



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Profundidad de emplazamiento:

• La mínima necesaria para permitir las conexiones

domiciliarias actuales y futuras.• La mínima necesaria para proteger la infraestructurade las cargas de tráfico.

• Siempre por debajo de la red de agua potable (0.3 m

cuando corre paralela, 0.2 cuando cruza, MIDUVI).

El costo unitario del 20% de la red que está a más de3m de profundidad es 50% más caro que el costounitario del 80% restante de la red



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Profundidad de emplazamiento:

NO Recomendado profundizar para dar servicio asótanos

Mínima Profundidad recomendada en vías con trafico0.9m sobre la clave

En avenidas grandes se puede optar por un colector auxiliar mas superficial (domiciliarias, costo depavimento).

Profundidades de emplazamiento mayores a 4m debenser excepcionales.


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Pozos y estructuras de visita:

Los mínimos necesarios para realizar limpieza ymantenimiento. Muchas normas aumentan la cantidadde pozos (costo) innecesariamente

criterio Separación [m]

D < 300 mm 100

400 > D < 800 mm 150

D > 800 mm 200 MIDUVI

Se debe procurar reducir al máximo el número depozos. Existe en la actualidad equipo de limpieza queaccede sin dificultad a mas de 200 m


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estructuras alternativas de visita:

Punto considerado Solución Alternativa

Punto de inicio de colector Terminal de inspeccion y limpiezaTIL

Colector de gran longitud y recto Tubo de inspección vertical (paso)

Cambio de dirección a 90° Utilizar 2 curvas separadas de 45°

Unión de tubos a 45° Una Ye y un codo de 45°

Aumento de diámetro Caja de concreto subterránea

Cambio de pendiente Caja de concreto subterránea

Ing. Galo Ordoñez


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Caudales en tramos iniciales:

Las descargas simultáneas son muy improbables para

considerar el caudal medio en tramos de cabecera. Seadopta (norma brasileña) el caudal mínimo sanitariosimultáneo de Q = 1.5 l/s

Pozos de salto:

• MIDUVI recomienda utilizar una tubería paradepositar el flujo en el fondo del pozo cuando el saltosea superior a 0.60 m.

• Para pozos de resalto es recomendable utilizarloscuando el salto sea entre 1 y 4 metros.• Para saltos > 4m es necesario diseñar rápidas


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Pozos de resalto:

1m < z < 4m


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Consideraciones y normas técnicas para el diseño desistemas de alcantarillado, resumen para el proyecto

Diseño

No aumentar el diámetro del conducto para reducir la pendiente !

La pendiente mínima debe calcularse en función del flujo máximo de laprimera etapa, utilizar el criterio de fuerzas tractivas F > 0.12 kg/m2

En tramos de cabecera, considerar el caudal simultáneo mínimo = 1.5 l/s La profundidad inicial del colector debe ser la mínima posible. Utilizar mínimo

1.0 m sobre la clave, excepcionalmente 0.9 m, hasta un máximo de 4 m Un diámetro mínimo en colectores secundarios es recomendable para

aumentar el calado y velocidad. Utilizar tuberías de 6” como mínimo en todoslos casos. Para tramos de cabeza de longitud < 100m, utilizar hasta 4”.

Para lograr condiciones óptimas se utilizarán colectores parcialmente llenos,con calados máximo y mínimo de 0.8 D y 0.2 D respectivamente.

La velocidad mínima para el caudal máximo en la primera etapa serecomienda 0.45 a 0.50 m/s (evitar sedimentación).

La velocidad máxima para el caudal máximo en la etapa final se recomienda4.5 a 5.0 m/s (erosión)

La distancia entre pozos deberá ser no menor a 150 m para todos losdiámetros y 200 m para D> 800mm


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Calculo de áreas de aporte

Diseño

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