Diseño y ejecución de alcantarillados

DISEÑO Y EJECUCION DE ALCANTARILLADOS
UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA
INGENIERIA CIVIL
Bucaramanga, 2002
INTRODUCCIÓN
A la par que hablamos de sistemas de abastecimiento de agua potable, debemos tener en cuenta los sistemas
para la recolección de las aguas servidas, estos dos aspectos son lo fundamental para un buen saneamiento
ambiental.
En un comienzo se diseñaban conductos con sección mucho mayor que la necesaria, que no funcionaban bien
ya que no será posible conseguir con esta sección la velocidad mínima admisible para evitar la sedimentación
de los sólidos suspendidos y su consecuente descomposición.
La gran mayoría de los actuales sistemas de las ciudades importantes han sido técnicamente diseñados con los
principios básicos que se vienen usando desde hace muchos años, pues no ha habido mayor variación en estos,
aunque en nuestro país son una gran mayoría los que no cuentan aun con su planta de tratamiento de aguas
negras, parte indispensable para proteger de la contaminación las aguas de las fuentes receptoras.
OBJETIVOS
Los sistemas de alcantarillado tienen el objeto de recolectar y disponer o conducir hasta su descarga final, y de
manera sanitaria las aguas consumidas o usadas de una población que reciben el nombre de aguas negras, y
también las aguas producidas por la precipitación pluvial, que se pueden evaporar o infiltrar en el suelo, y que
reciben el nombre de aguas lluvias.
GENERALIDADES
El proceso que se describe a continuación es de un alcantarillado combinado el cual se realizo en el Barrio
Mutis.
Se llama alcantarillado combinado a un sistema compuesto por todas las obras destinadas a la recolección y
transporte de las aguas residuales como de aguas lluvias.
Razones para construir alcantarillado combinado
• Por la estrechez de las calles que impide la construcción de dos tuberías.
• Cuando el caudal de aguas negras es muy pequeña.
• Por el costo que implica la doble conexión domiciliaria.
• Cuando el costo de la construcción simultanea de ambos es mayor que el combinado y no se justifica la
separación por lo reducido del área urbana.
• Cuando las aguas negras y las aguas de lluvias deben ser bombeadas.
DISEÑO DEL ALCANTARILLADO
Observación
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Observe que esta pasonda en el lugar. Use los sentidos − escuche, mire, huela, toque, etc. Use la intuición. No
haga decisiones concretas − simplemente sea atento. ¿Que son sus impresiones? Anótelas
Análisis del Lugar
Mapas − limites y tamaño del lugar, vecinos, que pasa con los ríos, y el viento en sus alrededores, proximidad
de carreteras, poblaciones, industrias etc (o sea recursos externos) · Topografía − use mapas de nivel,
determine las pendientes, Orientación, ángulos del sol (incluyendo los puntos del horizonte) · Vientos −
perjudiciales y deseables · Clima − precipitación anual y distribución, tormentas, escarcha, granizo,
temperaturas máximas y mínimas, humedad, luz, altitud · Microclimas − suelos y geología, mapas de suelo
del lugar, investigaciones del tipo de suelo, análisis, profundidad, desagüe y absorción, estabilidad del lugar
Hidrologia − patrones del desagüe, manantiales, arroyos y ríos, agua del superficie, captación (temano y
calidad, niveles de inundación, reticulacion de agua) · Vistas − buenas, malas, donde se pasara tiempo (la
necesidad de crear vistas?) · Servicios públicos− electricidad, gas, agua, alcantarillado, teléfono · Servicios del
ayuntamiento − transportación publico, bomberos, colección de basura, reciclaje · Trafico y acceso − caminos
existentes, caminos de terraceria, necesidad de nuevos caminos, frecuencia del trafico, vehículos pesados,
peatones · Estructuras − casa, garaje, edificios · Vegetación − flora, la salud de todos la flora · Historia −
deforestación, sembrado, uso de agro− químicas, sitios de desechos (consulte a la gente local, vea mapas,
libros o fotos viejos) · Leyes y reglas − reglas del ayuntamiento y otras oficinas gubermentales, zonas,
permisos para usos del lugar, permisos para agua · Problemas y peligros − incendios, inundaciones,
contaminación, ruido, contaminación visual y del aire · Planes para el futuro del lugar − subdivisiones,
industrias, turismo · Recursos en la región − serreria, ingenio de azúcar, fibras, hospitales, escuelas, tiendas,
bomberos, deposito de basura, fuentes gratuitas de plantas y semillas, grava, madera, abono, agua, forraje,
barro, piedra, maquinaria · Importaciones y exportaciones − comida, materiales de construcción, combustible,
abono, basura.
Aspectos Topográficos
La topografía de la localidad debe ser cuidadosamente levantada ya que es indispensable y fundamental para
un buen diseño del sistema.
Se debe tener en cuenta el casco urbano de la ciudad y las zonas de desarrollo futuro que estén previstas; la
región aledaña por donde pase el emisario final hacia el sitio donde se hará el vertimiento; los sitios donde
posiblemente se ubiquen unidades de tratamiento y estaciones de bombeo, cuando estas fueran necesarias.
Si existe el levantamiento aerofotogramétrico debe hacerse un chequeo para ver si corresponde a la realidad,
pues puede suceder que haya alguna variación, por ejemplo construcciones nuevas, excavaciones a gran escala
etc.
Los levantamientos se harán con tránsito y nivel de precisión.
El levantamiento planimétrico se referirá al meridiano magnético y el levantamiento altimétrico se debe referir
a un B.M. del Instituto Geográfico Agustín Codazzi o en su defecto a un B.M. muy bien identificado de
manera que no se preste a confusión.
El error lineal admisible para el cierre de las poligonales será como máximo 1:2.000; el error angular será
como máximo :
E=+N½
Siendo N el número de vértices de la poligonal y siendo E el error en minutos sexagesimales.
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El error de nivelación será:
E = + 20 K ½
Siendo K la longitud nivelada expresada en kilómetros y el error expresado en milímetros.
En el levantamiento topográfico se debe incluir la localización exacta de todas las calles y carreras, zonas
edificadas, cursos de agua, elevaciones y depresiones y todos aquellos accidentes que pueden tener influencia
en el proyecto, se debe especificar el estado de la calzada (si está pavimentado o nó, de que clase y estado).
Con todos estos detalles topográficos se pueden obtener las curvas de nivel que indique claramente la
altimétria del terreno ya que es básico para el diseño de los colectores y su correcto funcionamiento.
La separación de las curvas de nivel va a depender de las pendientes del terreno, siguiendo las
recomendaciones especificadas en las Normas para el diseño de Alcantarillados del Ministerio de Obras
Publicas y Transporte.
Donde se vayan a ubicar las estaciones de bombeo y las plantas de tratamiento se tendrá un levantamiento
topográfico detallado. Para las instalaciones del tratamiento se tendrá en cuenta que su ubicación debe hacerse
a una distancia mínima del punto mas cercano del casco urbano para que no cause efecto nocivo para la salud
o que no vaya a desmejorar el ambiente.
Para la zona de descarga, cuando se haga por dilución en una masa de agua se detallará muy bien la topografía
en una zona no inferior a los últimos 50 metros del sitio de desagüe, y 50 metros aguas arriba y aguas debajo
de donde se hará la descarga.
Deseos y Necesidades de los Residentes
Cuestionario para toda la gente viviendo en el lugar (hable con cada uno individualmente, en el lugar) ·
Nombre y edad ·
Detalles de forma de propiedad ·
Dirección de la propiedad ·
Nombres y edades de la gente que comparte la propiedad
Ocupaciones de todos ·
Mascotas ·
Necesidades − alimento, vivienda .
Planes para el futuro − metas para la propiedad/para la vida ·
Manera en que quiere vivir − lo que gusta y no gusta, valores ·
Presupuesto − que cantidad de dinero pueden invertir ·
Recursos personales − habilidades, conocimientos, fuentes de información y recursos, salud ·
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El Plan Básico
Anote sus observaciones y resultados. El mapa básico debe contener todo que existe en la propiedad. Anote la
dirección de norte y ponga todo a escala.
Hacer Las Zonas
Organice las zonas aproximadas de las actividades. El patrón general. Recuerde que las zonas mas lejos
reciben menos atención.
Modificaciones de Tierras
Anote cualquier cambios en el mapa y programe los trabajos que se va a hacer − cimientos para edificios,
presas, zanjas, drenaje.
Estructuras
Haga un plano de las estructuras deseadas − anote todas las estructuras planeadas para que el lugar pueda ser
diseñado correctamente (aun si son planes para el futuro lejano).
Selección de plantas
Haga un plan de un sitio para vegetación.
Tiempo
Haga una lista de eventos, tomando encuentra las estaciones, el presupuesto, mano de obra disponible,
crecimiento de las plantas. Planes específicos de corto plazo y planes generales de largo plazo.
Los alcantarillados deben diseñarse para que presten un buen servicio a la comunidad durante un determinado
numero de años, al que se denomina Periodo de diseño.
En la escogencia del mencionado periodo deben considerarse los siguientes aspectos:
• Crecimiento de la población considerando su proyección al futuro.
• Los inconvenientes que traerá el cambiar o ampliar el sistema en el futuro, desde el punto de vista
económico y constructivo.
• La incertidumbre que puede tenerse sobre el crecimiento de determinada población.
• La certeza de un cambio de utilización de determinada zona de una población en el futuro.
• Los altos costos que sobre una comunidad implicaría la construcción de un alcantarillado proyectado
pensando en un gran desarrollo futuro de la población.
Costos
El cliente necesitaría un presupuesto que refleja su estado económico. Trabajo a dentro de su situación
financiero.
Presentacion
Tendrá un plan que le motive y que puede seguir fácilmente. Recuerde que la propiedad es del cliente − no de
usted (o tal vez si) − y debe convenir a la gente que vive allí si se va a completar el diseño. Cuanto mas
detalles y información que le puede proporcionar al cliente, mejor será mas probable que el diseño funcione.
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Pero el plan tiene que ser flexible. Asegure que el cliente entienda los principios del diseño para que se puede
modificar si es necesario. Depende de la situación, pero la Presentacion puede ser tan profesional o casual
como requiere el cliente − hágala a su medida.
2. EJECUCIÓN DEL ALCANTARILLADO
Después de la aprobación del proyecto en el cual se analizaran los aspectos topográficos, de costos, análisis
del lugar, servicios públicos, entre otros nombrados anteriormente, se procede a la realización del
alcantarillado. Se inicia con la contratación de la mano de obra como topógrafos, maestros de obras,
ayudantes y maquinarias entre las que se encuentran el vibrocompactador ( la rana), la retroescabadora de
oruga, máquina cortadora de asfalto.
PRIMER DÍA DE TRABAJO. Se nivela el terreno, se establecen los puntos de referencia, la ubicación de los
pozos o manjoles y el trazado de la tubería. Se procede a cortar el asfalto con la máquina haciendo pequeñas
placas manejables, teniendo en cuenta el diámetro de la tubería y que se debe dejar una distancia aproximada
de 20 cm del tubo al terreno con el fin de que el obrero se pueda desplazar.
La retroescabadora procede a retirar las placas dejadas por la máquina cortadora de asfalto y empieza a
excavar teniendo en cuenta la pendiente que debe llevar la tubería en determinado punto.
Se rectifican los niveles de la excavación, colocamos una varilla que indica el tope o nivel hasta donde se debe
llenar con el material triturado, o sea, a una distancia de 20 cm entre la superficie y el tubo, compactamos
dicho triturado con la rana con el fin de que al colocar el tubo, el material no se hunda.
Se toma el tubo con la retroexcavadora amarrándolo con la pala cuchara para trasladarlo a el sitio donde va a
quedar ubicado; luego el tipógrafo con el teodolito procede a dar línea observando la plomada que se
encuentra en la campana con el fin de que el tubo quede ubicado sobre el eje; así sucesivamente se emplea el
método con el resto de la tubería hasta llegar al siguiente pozo.
Luego se toman los niveles en la campana de cada tubo con el objetivo de tener la altura de dichos puntos para
cubicar.
Se introduce el material seleccionado teniendo en cuenta una altura prudente al tubo, se compacta con la rana,
y se procede a echar el relleno común capa por capa compactándolas hasta llegar al nivel de cota negra.
Se pavimenta, dejando la vía lista para su utilización.
CONCLUSIÓN
El diseño y construcción de un alcantarillado es de gran significación, puesto que este tiene la importante tarea
de recolectar y conducir las aguas negras y lluvias.
Los alcantarillados son obras del ingeniero Civil indispensables para el manejo del impacto ambiental y el
desarrollo de una comunidad.
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