68091274-REGLAMENTO-NB-688 - alcantarillado

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
PREFACIO
La revisión y actualización de los Reglamentos Técnicos de Diseño para Sistemas de Alcantarillado Sanitario
y que forma parte de la Norma Boliviana NB 688-01 "Instalaciones Sanitarias - Alcantarillado pluvial, sanitario y tratamiento de aguas residuales (Segunda revisión)", ha sido encomendada al Comité Técnico
Normalizador Nº 12.14 "Instalaciones Sanitarias", integrado por las siguientes personas e instituciones:
REPRESENTANTE
ENTIDAD
Alcides Franco
Alvaro Camacho
Juan Ballón
Grover Rivera
Raul Barrientos
Frady Torrico
Roberto Prada
Rony Vega
Oswaldo Sánchez
Marcelo Tarrazas
Carlos Gamez
Jorge Mostacedo
Gonzalo Dalence
P.A.S. - V.M.S.B. (Coordinador)
DIGESBA - V.M.S.B.
DIGESBA - V.M.S.B.
I.I.S. - UMSA
S.I.B. - LA PAZ
A.B.I.S. - LA PAZ -F.P.S.
A.B.I.S. - NACIONAL
ANESAPA
F.N.D.R.
F.N.D.R.
S.I.S.A.B.
S.I.S.A.B.
IBNORCA
Fecha de aprobación por el Comité Técnico Normalizador 2001 - 10 - 26
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
688
REGLAMENTOS TECNICOS DE
DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Dirección General de Saneamiento Básico
DIGESBA
Diciembre de 2001
3
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Depósito Legal:
Impresión y Diagramación:
Génesis Publicidad e Impresión
Av. Mcal. Santa Cruz 2150, 4to piso, of. 2
Telf./Fax: 2331361 - 2312279
La Paz - Bolivia
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
PRESENTACION
Los presentes Reglamentos Técnicos de Diseño para Sistemas de Alcantarillado y Tratamiento de Aguas
Residuales, elaborada por la Dirección General de Saneamiento Básico del Ministerio de Vivienda y Servicios Básicos, constituye uno de los instrumentos normativos más importantes que nos coadyuvará a la
ejecución del Plan Nacional de Saneamiento Básico, 2001-2010.
Uno de los grandes desafíos que tiene el sector de Saneamiento Básico en el próximo decenio, es satisfacer
la creciente demanda de servicios para la evacuación de aguas residuales y el tratamiento de las mismas.
Para cumplir las metas del Plan Decenal, se requiere de un gran esfuerzo económico que permita satisfacer
las inversiones crecientes en estos servicios. La revisión y actualización de la Norma y Reglamentos Técnicos
está dirigida a optimizar los costos de inversión y presenta opciones técnicas que permitirán el acceso de
una mayor cantidad de beneficiarios, particularmente de los más pobres, a estos servicios.
Los Reglamentos Técnicos recogen en la presente versión, las últimas experiencias de la aplicación del
sistema de alcantarillado condominial en Bolivia, que partiendo de una iniciativa conjunta entre la empresa
privada, la asistencia técnica del Programa de Agua y Saneamiento del Banco Mundial (PAS), la Cooperación
Técnica del Gobierno de Suecia (Asdi) y el Gobierno de Bolivia, a través del Ministerio de Vivienda y
Servicios Básicos, permitirá la réplica e institucionalización del mismo a nivel nacional.
El Ministerio de Vivienda y Servicios Básicos, destaca el esfuerzo desarrollado por el Comité Técnico de
Normalización, para la revisión y actualización de la presente Norma. Estamos seguros que este esfuerzo,
contribuirá al desarrollo del sector y será una herramienta imprescindible para los profesionales relacionados con la ingeniería sanitaria.
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE GENERAL
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO ................................. 9
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE CAMARAS DE INSPECCION ........................ 4
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS ..................................................... 6
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTOS DE ESTACIONES ELEVATORIAS
DE AGUAS RESIDUALES ..................................................................................................................................... 85
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE ENTIBADO DE ZANJAS .................................... 105
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTOS DE SIFONES INVERTIDOS EN
SISTEMAS SANITARIOS .......................................................................................................................................... 129
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SUMIDEROS ................................................ 149
REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALES PARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO .................................... 189
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA
REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO
Diciembre 2001
9
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1. INTRODUCCION ................................................................................................................................. 15
2. ESTUDIOS BASICOS ............................................................................................................................ 15
2.1
ESTUDIO DE LAS RECURSOS HIDRICOS Y CALIDAD
DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO ................................................................................... 15
2.2
ESTUDIO TOPOGRAFICO ........................................................................................................ 16
2.3
ESTUDIO GEOTECNICO .......................................................................................................... 16
2.4
PLAN MAESTRO DE DESARROLLO URBANO ........................................................................ 16
2.5
DESCRIPCION Y DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE
DE AGUA POTABLE .................................................................................................................. 16
2.6
DESCRIPCION Y DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE
DE ALCANTARILLADO SANITARIO ......................................................................................... 16
2.7
CARACTERISTICAS SOCIOECONOMICAS
DE LA POBLACION EN ESTUDIO ........................................................................................... 17
3. PARAMETROS DE DISEÑO ................................................................................................................. 17
3.1
PERIODO DE DISEÑO RECOMENDADO ................................................................................ 17
3.2
ESTUDIO DEMOGRAFICO ....................................................................................................... 17
3.3
DOTACION DE AGUA POTABLE ............................................................................................. 17
3.4
COEFICIENTE DE RETORNO ( C ) .......................................................................................... 18
3.5
COEFICIENTE DE PUNTA ........................................................................................................ 18
3.6
CAUDAL POR CONEXIONES ERRADAS .................................................................................. 18
3.7
CAUDAL DE INFILTRACION .................................................................................................... 18
3.8
CUANTIFICACION DE CAUDALES DE APORTE DOMESTICO ............................................. 18
3.9
APORTE DE AGUAS INDUSTRIALES, COMERCIALES Y PUBLICAS ...................................... 18
4. CRITERIOS DE DISEÑO ...................................................................................................................... 18
4.1
FORMULAS PARA DISEÑO DE REDES DE ALCANTARILLADO ............................................. 18
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
4.2
CRITERIO DE LA TENSION TRACTIVA ................................................................................... 19
4.3
PENDIENTE MINIMA ................................................................................................................ 19
4.4
PENDIENTE MINIMA ADMISIBLE ............................................................................................ 19
4.5
PENDIENTE MINIMA PARA DIFERENTES RELACIONES DE CAUDAL .................................. 19
4.6
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD .............................................................................................. 19
4.7
DETERMINACION EMPIRICA DE LA TENSION TRACTIVA MINIMA ..................................... 19
4.8
TENSION TRACTIVA MINIMA .................................................................................................. 19
4.9
DIAMETRO MINIMO ................................................................................................................. 20
4.10 TIRANTE MAXIMO .................................................................................................................... 20
4.11 PROFUNDIDAD DE INSTALACION ......................................................................................... 20
4.12 UBICACION DE ELEMENTOS DE INSPECCION ..................................................................... 20
4.13 DIMENSIONES RECOMENDADAS DE ZANJA ......................................................................... 20
5. DISEÑO GEOMETRICO ....................................................................................................................... 20
6. ACTIVIDADES PREVIAS AL CALCULO HIDRAULICO....................................................................... 21
7. CALCULO HIDRAULICO ..................................................................................................................... 22
ANEXO
REGLAMENTO TECNICO PARA DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL
A. INTERVENCION TECNICA-SOCIAL
1. INTRODUCCION ................................................................................................................................. 27
2. ASPECTOS RELEVANTES DE LA INTERVENCION ............................................................................. 27
2.1
METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA ...................................................................................... 27
2.2
DEMANDA INFORMADA .......................................................................................................... 27
2.3
EL ABORDAJE INTERDISCIPLINARIO ..................................................................................... 28
2.4
CARGA DE TRABAJO Y ORGANIZACION .............................................................................. 28
3. FASE I – CONTRATACION DEL DISEÑO BASICO DEL SISTEMA .................................................... 28
3.1
ALCANCE DE LOS SERVICIOS DEL AREA SOCIAL ................................................................. 28
3.1.1 ENCUESTA SOCIOECONOMICA Y CARACTERIZACION SOCIAL DEL AREA ................. 28
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
3.1.2 LEVANTAMIENTO DE LAS AREAS EDIFICADAS
Y DE INSTALACIONES EXISTENTES .................................................................................. 28
3.1.3 DIVULGACION DEL PROYECTO Y DEFINICION DE TRAZADOS
CON PARTICIPACION VECINAL ...............................................................................................28
3.1.4 PROPUESTA DE INTERVENCION SOCIAL PARA LA FASE DE CONSTRUCCION,
MANTENIMIENTO Y EDUCACION SANITARIA Y AMBIENTAL ....................................... 29
3.2
PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE LA ESTRATEGIA DE INTERVENCION SOCIAL ........ 29
4. FASE II – CONTRATACION DE OBRAS Y TRABAJOS SOCIALES ..................................................... 29
5. FASE III – TRABAJOS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO .......................................................... 30
B. REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL
1. INTRODUCCION ................................................................................................................................. 31
2. RED PUBLICA ...................................................................................................................................... 31
3. RAMAL CONDOMINIAL ...................................................................................................................... 33
4. CAMARAS DE INSPECCION ................................................................................................................ 35
4.1TIPOS DE CAMARAS Y SU UBICACION ....................................................................................... 35
4.2CAMARA DE INSPECCION DE HORMIGON PREFABRICADO ................................................... 35
4.3CAMARAS DE INSPECCION DE PVC ............................................................................................ 37
5. CONEXIONES AL RAMAL CONDOMINIAL ........................................................................................ 37
5.1CONEXION DENTRO DEL LOTE .................................................................................................. 37
5.2CONEXION FUERA DEL LOTE ...................................................................................................... 38
6. CALCULO HIDRAULICO ..................................................................................................................... 39
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
14
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO
1.
INTRODUCCION
El presente Reglamento forma parte de la Norma Técnica de Diseño para Sistemas de Alcantarillado y
Tratamiento de Aguas Residuales NB-688, especialmente el Capítulo II correspondiente al “Proyecto de
Redes de Alcantarillado Sanitario”.
El reglamento está destinado a ingenieros proyectistas involucrados en el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario. Contiene los principales aspectos que deben ser considerados con el objetivo de uniformar los
parámetros y criterios de diseño, el trazado de redes y cálculo hidráulico.
2.
ESTUDIOS BASICOS
Antes de iniciar el diseño de un sistema de alcantarillado sanitario, el proyectista deberá tener un buen
conocimiento del área donde se pretende implantar el sistema, tomando en cuenta todas su potencialidades
y limitaciones. Los estudios básicos deben incluir no solamente aspectos relacionados a la parte técnica de
las obras, como la topografía, tipo de suelo, drenaje, sino también aspectos socioeconómicos y culturales,
como el nivel de ingresos, consumo de agua, demanda por los servicios, etc.
Los estudios básicos requeridos se detallan a continuación:
2.1
ESTUDIO DE LOS RECURSOS HIDRICOS Y CALIDAD DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO
Conforme a lo establecido en el numeral 3.3.2 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688, se deberán
realizar los estudios necesarios que permitan verificar la oferta de agua a fin de garantizar el abastecimiento
actual y futuro de agua potable y el adecuado funcionamiento del sistema de alcantarillado.
Los principales estudios técnicos especializados serán los siguientes:
•
•
Geohidrológicos
Hidrométricos
Estudios Geohidrológicos: Esta investigación comprenderá varios procesos, los cuales están relacionados
con las circunstancias que se presenten debidas a las condiciones geológicas e hidrológicas de la región de
estudio, así como la importancia de la población y la situación económica de sus habitantes.
Una vez determinados los caudales disponibles y aprovechables, deberá resolverse el tratamiento de las
aguas, si es necesario.
Se deberá garantizar que la calidad del agua para consumo cumple con los estándares de calidad vigentes
en el país.
Determinaciones Hidrométricas: Se deberán estudiar y cuantificar las fuentes posibles para el abastecimiento a la población. En el caso de fuentes superficiales, la investigación hidrométrica consistirá en aforar en
distintas épocas del año la fuente de aprovisionamiento o deducir su valor utilizando los datos hidrológicos
correspondientes, de acuerdo a las precipitaciones pluviales, para determinar el caudal mínimo disponible.
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
En el caso de fuentes subterráneas los estudios hidrogeológicos comprenderán pruebas de bombeo, aforos
y determinaciones del comportamiento de los acuíferos, capacidad y posibilidad de explotabilidad para que
el abastecimiento a la población sea conveniente y apropiado.
2.2
ESTUDIO TOPOGRAFICO
Los estudios topográficos destinados al diseño y elaboración de proyectos de alcantarillado condominial,
deberán satisfacer y regirse a la Norma Boliviana NB-688 - ANEXO “C”.
El levantamiento planialtimétrico del área de proyecto y de sus zonas de expansión será presentado en una
escala mínima de 1 : 1000, con curvas de nivel cada metro y cotas de nivel de la razante del terreno en todas
las intersecciones de calle (cruceros) y puntos importantes.
Se deberá presentar un plano en planta, en escala mínima 1:10.000, en el cual estén representados, en
conjunto las áreas de las cuencas de drenaje.
Se realizará el levantamiento de obstáculos superficiales y subterráneos, desniveles y lugares por donde será
trazada la red colectora.
2.3
ESTUDIO GEOTECNICO
El estudio geotécnico para determinar las características geológicas y geotécnicas referidas a las propiedades
físicas y mecánicas del suelo y subsuelo para la construcción del sistema de alcantarillado sanitario, se
realizará conforme a lo establecido en el numeral 3.3.3 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.
Los estudios de suelos deberán incluir además la determinación del nivel freático y los siguientes valores:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2.4
Módulo de elasticidad del suelo (E’)
Análisis Granulométrico
Clasificación de Suelo (según ASTM D2487)
Límites de Atterberg (líquido y plástico)
Angulo de fricción Interna
Tensión admisible
Cohesión
Peso específico del suelo de relleno
Peso específico saturado del suelo de relleno
PLAN MAESTRO DE DESARROLLO URBANO
La información sobre planos directores existentes en el área urbana, planos de expansión urbana, plan
regulador sobre ocupación y uso del suelo, tendencias y pronósticos se desarrollo socioeconómico, será
desarrollada conforme a lo previsto en el numeral 3.11 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.
2.5
DESCRIPCION Y DIAGNOSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE DE AGUA POTABLE
La información sobre la entidad responsable del servicio, condiciones del servicio, componentes del sistema, conexiones domiciliarias, calidad del agua y las principales deficiencias del sistema, será desarrollada
conforme a lo establecido en el numeral 3.12 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.
2.6
DESCRIPCION Y DIAGNOSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE DE ALCANTARILLADO SANITARIO
La información sobre la entidad responsable del servicio, condiciones del servicio, componentes del sistema, conexiones domiciliarias, descripción de las cuencas de drenaje, descripción del cuerpo receptor y las
16
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
principales deficiencias del servicio, será desarrollada conforme a lo establecido en el numeral 3.13 –
Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.
2.7
CARACTERISTICAS SOCIOECONOMICAS DE LA POBLACION EN ESTUDIO
Para describir la condición socioeconómica y hábitos de higiene de los habitantes de la zona del proyecto
y la relación entre el precio del agua y su consumo (Curva de Demanda), se realizará una encuesta
socioeconómica, conforme a lo establecido en el numeral 3.4 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688,
estableciendo la línea de base correspondiente.
3
PARAMETROS DE DISEÑO
Los parámetros de diseño definen el tamaño del sistema a ser construido y deberán ser establecidos para la
demanda real del servicio por el impacto que representan en los costos de inversión, operación y mantenimiento.
3.1
PERIODO DE DISEÑO RECOMENDADO
El período de diseño será definido en función al tamaño de la población y a los componentes del sistema
a ser construidos, conforme a lo establecido en el numeral 4.3.1- Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.
3.2
ESTUDIO DEMOGRAFICO
Para el diseño, el proyectista deberá realizar el estudio demográfico con base en datos censales e información local y regional. Se deberá determinar para el inicio y final de proyecto la población y las densidades
poblacionales de acuerdo a zonas de ocupación homogénea, siguiendo las categorías residencial (unifamiliar
o multifamiliar), comercial, industrial y pública, conforme a lo establecido el numeral 4.3.2 - Capítulo II, 3.5
– Capítulo I y el Anexo B de la Norma Boliviana NB 688.
Para obtener una buena aproximación entre el parámetro a ser utilizado en el diseño y la demanda futura,
la población de proyecto debe estar basada en por lo menos, los siguientes estudios.
El primer estudio deberá hacer énfasis en la población futura resultante de la ocupación total del área, de
acuerdo al plan maestro de desarrollo urbano o plan regulador de uso de suelo establecido por el Municipio.
El segundo estudio se relacionará con el crecimiento de la población en función del tiempo, a partir de la
población verificada al inicio mediante datos censales en el área de proyecto y tasas de crecimiento anual;
sin considerar las limitaciones del plan regulador.
Además, se deberá tomar en cuenta que el número de habitantes por vivienda y la densidad de ocupación
generalmente tiene una relación directa con el nivel de ingresos de la comunidad considerada. En zonas de
altos ingresos, el promedio de personas por vivienda puede ser tan bajo como 3,5. En zonas de bajos
ingresos puede ser tan alto como 10. Este valor se verifica cuando más de una familia vive en una vivienda
o lote.
3.3
DOTACION DE AGUA POTABLE
Para cuantificar el aporte de aguas residuales, se tomarán en cuenta los valores de dotación de agua potable
en función del clima, habitantes considerados como población de proyecto, características económicas,
culturales y datos de consumo medido por zonas y categorías; conforme a lo establecido en las recomendaciones del numeral 4.3.5 - Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.
17
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
3.4
COEFICIENTE DE RETORNO (C)
Estudios estadísticos han estimado el porcentaje de agua abastecida que llega a la red de alcantarillado. Este
coeficiente oscila entre el 60% y 80% de la dotación de agua potable, conforme a lo establecido en el
numeral 4.3.6.1 - Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688. El proyectista deberá en casos específicos
ajustarse a datos reales y hábitos de uso del agua, siempre y cuando se realicen estudios de respaldo.
3.5
COEFICIENTE DE PUNTA
La relación entre el caudal medio diario y el caudal máximo horario se denomina “Coeficiente de Punta”,
será determinado conforme a lo establecido en el numeral 4.3.6.2 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB
688.
3.6
CAUDAL POR CONEXIONES ERRADAS
En los caudales de aguas residuales se deben considerar los caudales pluviales provenientes de malas
conexiones o conexiones erradas así como las conexiones clandestinas de patios domiciliarios. Se adoptará
un coeficiente de seguridad del 5% al 10% del caudal máximo previsto de aguas residuales. Conforme a lo
establecido en el numeral 4.3.7 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.
3.7
CAUDAL DE INFILTRACION
Se deberá considerar la infiltración de aguas subterráneas principalmente freáticas a través de fisuras en los
colectores, juntas mal ejecutadas y en la unión de colectores con las cámaras de inspección y en las mismas
cámaras cuando no son estancas. Los valores de infiltración serán considerados conforme a lo establecido
en el numeral 4.3.8 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.
3.8
CUANTIFICACION DE CAUDALES DE APORTE DOMESTICO
Los caudales de aporte de aguas residuales domésticas serán determinados considerando los diferentes
coeficientes y caudales adicionales, conforme a lo establecido en el numeral 4.3.9 y 4.3.10 – Capítulo II de
la Norma Boliviana NB 688.
Los caudales de aporte doméstico que deben ser cuantificados:
a)
b)
c)
3.9
Caudal Medio Diario (Qm)
Caudal Máximo (Qmax)
Caudal de Diseño (Qd)
APORTE DE AGUAS INDUSTRIALES, COMERCIALES Y PUBLICAS
La contribución de las aguas residuales industriales, comerciales y públicas serán evaluadas en forma puntual y como descarga concentrada de acuerdo a los niveles de consumo, conforme a lo establecido en el
numeral 4.3.11, 4.3.12 y 4.3.13 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688. La descarga estará condicionada
a la ley de medio ambiente y sus reglamentos.
4
CRITERIOS DE DISEÑO
4.1
FORMULAS PARA DISEÑO DE REDES DE ALCANTARILLADO
La técnica de cálculo admitirá el escurrimiento en el régimen uniforme y permanente, donde el caudal y la
velocidad media permanecen constantes en una determinada longitud de conducto.
18
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
En el numeral 4.4.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, se establecen las fórmulas a ser utilizadas
en el diseño.
4.2
CRITERIO DE LA TENSION TRACTIVA
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.3 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendiente del
colector, será calculada con el criterio de la tensión tractiva.
4.3
PENDIENTE MINIMA
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.4 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el proyecto de
colectores de alcantarillado sanitario, tomará en cuenta las condiciones de flujo críticas que pueden presentarse debido a los bajos caudales de aporte durante los primeros años después de su construcción. Se
deberá garantizar que las pendientes no sean demasiado bajas como para producir sedimentación, ocasionando elevados costos de mantenimiento elevados, antes de alcanzar los caudales de proyecto.
4.4
PENDIENTE MINIMA ADMISIBLE
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.5 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendiente
mínima recomendada para el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario se presenta en la TABLA No. II.4
y II.5.
4.5
PENDIENTE MINIMA PARA DIFERENTES RELACIONES DE CAUDAL
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.6 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendiente
mínima será definida según la relación del caudal de aporte medio diario en la etapa incial y la capacidad de
la tubería para atender el caudal de diseño futuro (Qp/Qll).
4.6
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.2 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el coeficiente de
rugosidad “n” de la fórmula de Manning será de 0,013 en alcantarillas sanitarias, para cualquier tipo de
material de tubería.
4.7
DETERMINACION EMPIRICA DE LA TENSION TRACTIVA MINIMA
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.3.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, para cumplir
con la condición de autolimpieza, los colectores de alcantarillado deben ser diseñados con una fuerza
tractiva mínima. Cuando por el requerimiento del transporte de arena sea necesario diseñar tuberías con
pendientes mayores, se recomienda determinar la tensión tractiva mínima en forma empírica mediante
análisis granulométrico del material y luego aplicar la fórmula de Shields (numeral 17.8.1 - Capítulo VI).
4.8
TENSION TRACTIVA MINIMA
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.3.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688 y según lo
indicado en el numeral 4.7 anterior, la fuerza tractiva mínima debe ser suficiente para transportar entre el
90% al 95% del material granular que se estima entra al sistema de alcantarillado.
La tensión tractiva mínima para los sistemas de alcantarillado sanitario será de un Pa. En los tramos iniciales
la verificación no podrá ser inferior a 0,6 Pa.
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
4.9
DIAMETRO MINIMO
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.7 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el diámetro
mínimo de los colectores de alcantarillado sanitario será de 100 mm (4”).
4.10
TIRANTE MAXIMO
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.9 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el tirante máximo
para el valor del caudal máximo futuro será igual o inferior al 75% del diámetro interno del colector, para
permitir la ventilación de forma que se minimice o elimine la generación y acumulación de sulfuro de
hidrógeno.
4.11
PROFUNDIDAD DE INSTALACION
Conforme a lo establecido en el numeral 4.5.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la profundidad
mínima de instalación de una tubería será definida por el recubrimiento mínimo resultado del cálculo
estructural y la correcta conexión de las descargas domiciliarias a la red pública.
4.12
UBICACION DE ELEMENTOS DE INSPECCION
Conforme a lo establecido en los numerales 4.5.4, 4.5.5, 4.5.8, 4.5.9 y 4.5.10 – Capítulo II de la Norma
Boliviana NB 688, serán ubicados los elementos de inspección en los arranques de la red, cambios de
dirección y pendiente. Las distancias máximas entre cámaras o tubos de inspección (no visitables) estarán
en función de los equipos de limpieza previstos y disponibles.
4.13
DIMENSIONES RECOMENDADAS DE ZANJA
Las dimensiones recomendables de zanjas para diferentes diámetros se indican en el numeral 4.5.6 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.
5
DISEÑO GEOMETRICO
Será proyectada la ruta que pueden tener los conectores del sistema. Para tal efecto son determinantes los
aspectos topográficos y económicos eligiendo los recorridos más cortos entre los puntos altos del sistema y
su conexión a la descarga, captando a su paso el aporte de las subcuencas adyacentes.
El proyectista deberá efecturar los ejercicios de las rutas más convenientes para obtener un sistema eficiente,
seguro y económico.
En la figura Nº 1, se muestran diferentes alternativas de trazado geométrico dependiendo de la topografía.
En el caso del sistema de alcantarillado sanitario condominial, el trazado geométrico de las redes y detalles
sobre la intervención técnico-social, ser presenta en anexo.
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
FIGURA Nº 1
ALTERNATIVAS DE TRAZADO
DE RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO
6
ACTIVIDADES PREVIAS AL CALCULO HIDRAULICO
Como parte de proceso de diseño de una red de alcantarillado sanitario y previo al cálculo hidráulico de la
red se deberán analizar algunas actividades que servirán de apoyo de dicho cálculo. A continuación se
describen brevemente:
a)
Pendiente mínima
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.4 al 4.4.6 de la Norma Boliviana NB 688, previo al
cálculo hidráulico, será predeterminada la pendiente mínima para cada diámetro y de acuerdo a la
relación de caudales de la etapa inicial y la capacidad de la tubería para conducir el caudal de
diseño futuro (Qmi /Qll =0,10 a 0,15)
b)
Trazado de ejes
Los ejes se deberán trazar por el centro de las calles, cuidando que intersecten en un mismo
punto. Cuando la calle sea muy ancha, se colocará doble eje.
c)
Medición de longitudes
Las distancias serán medidas entre crucero y crucero (intersección de calles).
21
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
d)
Colocación de cámaras de inspección
Las cámaras de inspección serán colocadas de acuerdo a lo establecido en numeral 4.12 del
presente reglamento.
e)
Areas tributarias
Los caudales para el diseño de cada tramo serán obtenidos en función de su área tributaria. Para
la delimitación de áreas se tomará en cuenta el trazado de colectores, asignando áreas proporcinales
de acuerdo a las figuras geométricas que el trazado configura (figura Nº 2). La unidad de medida
será la hectárea (Ha).
El caudal de diseño será el que resulta de multiplicar el caudal unitario (l/s/Ha) por su área
correspondiente.
Un tramo podrá recibir caudales adicionales de aporte no doméstico (Industria, comercio y público)
como descarga concentrada.
FIGURA Nº 2
DELIMITACION DE AREAS TRIBUTARIAS A CADA TRAMO
d)
Numeración de cámaras de inspección
Las cámaras de inspección serán numeradas a partir de aguas arriba hacia aguas abajo.
En el ejemplo de la figura Nº 3 la numeración de las cámaras se inicia con el colector principal o
interceptor en el sentido de flujo desde el punto de cota más elevada (1) hasta la cota más baja (8),
además cada tramo recibe su correspondiente numeración (T1 a T7). Posteriormente se numeran
las cámaras y tramos que interceptan al colector principal durante su recorrido.
e)
7
Determinación de las cotas de terreno
Dependiendo de la topografía de la población y de acuerdo con las curvas de nivel, se determinarán
cada una de las cotas de terreno correspondientes a cada una de las cámaras de inspección.
CALCULO HIDRAULICO
El proyectista desarrollará el cálculo del funcionamiento hidráulico del sistema a partir de los datos básicos del
proyecto indicados anteriormente. Para esto hará uso de la planilla de cálculo que se presenta en el cuadro
Nº1.
22
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
FIGURA Nº 3
NUMERACION DE CAMARAS Y TRAMOS
16
17
T - 15
T - 16
2
T-1
T-2
1
9
20
T-8
18
T - 19
T-3
10
11
T - 17
3
T-9
22
19
T - 10
21
T - 21
12
T - 20
T - 18
T - 11
T-4
4
T - 12
13
6
T-5
5
7
T-7
T - 13
T-6
14
INTERCEPTOR
T - 14
15
8
23
24
A
N°
N°
Cámara
2
De
1
Tramo
5
ha
A
ha
A
Acumulada
Area Tributaria
4
Identificación del
Propia
área propia
3
7
l/s * ha
qu
Unitario
Caudal
l/s
qu*A
Propio
9
l/s
qu*A
Acumulado
10
l/s
Qe
Propio
l/s
Qe
Acumulado
l/s
Qi
12
l/s
Qi
Acumulado
Infiltración
Propia
11
l/s
8+10+12
Qmax
Máximo
Caudal
13
+...m
Inicial
14
Terreno
+...m
Final
15
Cotas
+...m
Inicial
16
+...m
Final
17
m
L
Longitud
DISEÑO
18
o/oo
S (por mil)
Conducto
del
Pendiente
19
TABLA DE CALCULO HIDRAULICO PARA UN PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO
Conexiones Erradas
C A U D A L E S
8
Máxima Agua Residual Domestica
6
CUADRO Nº 1
m
Diametro
20
l/s
Qll
Capacidad
21
m/s
Vll
Velocidad
22
Qp/Qll
de Caudal
Relación
23
m/s
Vp
real
Velocidad
24
h/D
de Tirante
Relación
25
Pa
Ft
Tractiva
Tensión
26
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ANEXO
REGLAMENTO TECNICO PARA DISEÑO
DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
SANITARIO CONDOMINIAL
25
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
26
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
A. INTERVENCION TECNICA SOCIAL
1.
INTRODUCCION
El presente reglamento esta destinado a los ingenieros y profesionales del área social, involucrados en el
diseño e implantación de sistemas condominiales de alcantarillado sanitario y presenta los principales
aspectos relacionados al proceso desde el punto de vista de la intervención técnico-social.
El sistema Condominial requiere de la participación de la comunidad en la definición de la ubicación de las
redes de recolección de aguas residuales, modificando algunas actividades normalmente llevadas a cabo
con el sistema convencional.
El inicio efectivo del proyecto se realizará después de efectuar todos los estudios necesarios para la definición de la mejor alternativa técnico/económica para el sistema como un todo, involucrando principalmente
los estudios topográficos, geotécnicos, definición de cuencas de recolección, número y ubicación de las
plantas de bombeo y tratamiento y el nivel necesario para el tratamiento.
Detalles sobre el contenido de los estudios básicos son presentados en el reglamento técnico de diseño
(numeral 2). El presente documento trata solamente las etapas de implantación del sistema ya seleccionado
por el estudio de viabilidad técnico/económica, empezando por la contratación del diseño básico, en caso
de no estar disponible.
Las actividades tanto del área técnica como social deberán ser realizadas de manera coordinada y en
muchos casos de forma paralela. Es importante considerar que la educación sanitaria y ambiental se aplica
en forma transversal es decir durante todo el proceso de intervención.
2.
ASPECTOS RELEVANTES DE LA INTERVENCION
Para llevar adelante la intervención técnico-social en la implantación del sistema condominial es importante
considerar los siguientes aspectos.
2.1
LA METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA
La metodología asumida para la implantación del sistema condominial de alcantarillado se deberá enmarcar
en el enfoque pedagógico constructivista que incentiva la participación de los vecinos para la solución de
los problemas de alcantarillado. A partir de este enfoque se debe construir un nuevo conocimiento por
parte de los usuarios sobre los aspectos de saneamiento, permitiendo la búsqueda de soluciones más
económicas, la utilización de tecnologías apropiadas, la elección más apropiada de la opción técnica, la
modalidad de participación de los usuarios en la construcción, operación y el mantenimiento de los
sistemas, con pleno conocimiento de sus derechos y responsabilidades que esto conlleva.
2.2
LA DEMANDA INFORMADA
El enfoque basado en la demanda informada, deberá permitir que los usuarios desde el inicio del proyecto
tengan conocimiento de todos los aspectos referidos al sistema condominial, para transferir estos conocimientos se deberá utilizar técnicas participativas que permitan informar a los usuarios de manera clara,
sencilla y veraz sobre el sistema condominial.
27
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
2.3
EL ABORDAJE INTERDISCIPLINARIO
Es importante contar un equipo de profesionales de distinta formación académica (ingenieros, topógrafos,
constructores civiles, trabajadores sociales, sociólogos, educadores, etc.), quienes deben aportar con sus
conocimientos y experiencias para la implantación del sistema condominial, estos profesionales además
deberán tener predisposición para realizar el trabajo en equipos conformados por diferentes disciplinas.
2.4
CARGA DE TRABAJO Y ORGANIZACION
La asignación de la carga de trabajo a cada uno de los equipos de campo, se realizará en base a los datos
logrados en la encuesta de caracterización socio-económica de la zona, que permiten conocer el número de
lotes existentes en cada manzano, los lotes ocupados, desocupados y vacíos, así como el número de familias
y personas que habitan en cada manzano y en cada zona. En base a esta información se asignará a cada
equipo un número determinado de manzanos y familias.
3.
FASE I - CONTRATACION DEL DISEÑO BASICO DEL SISTEMA
Para llevar adelante la contratación de los servicios para el diseño básico del sistema de alcantarillado
condominial, se deberán elaborar términos de referencia, con el detalle de las actividades a desarrollar tanto
del área social y de ingeniería.
Los productos esperados de la etapa de diseño básico del sistema son:
Area técnica:
Diseño básico de la red pública
Diseño de ramales condominiales
Definición de trazados con participación vecinal
Presupuesto de Obras y especificaciones constructivas
El alcance de los servicios del Area Técnica se presenta en: B. Redes de alcantarillado Sanitario Condominial
del presente reglamento.
Area social:
3.1
Propuesta de estrategia de intervención social.
ALCANCE DE LOS SERVICIOS DEL AREA SOCIAL
Los términos de referencia para la contratación de los servicios de la intervención social deberá considerar
los siguientes aspectos:
3.1.1
ENCUESTA SOCIOECONOMICA Y CARACTERIZACION SOCIAL DEL AREA
3.1.2
LEVANTAMIENTO DE LAS AREAS EDIFICADAS Y DE LAS INSTALACIONES EXISTENTES
Se realizará el levantamiento de áreas ideficadas y el detalle de baños, puntos de conexión de agua al
interior de las viviendas.
3.1.3
DIVULGACION DEL PROYECTO Y DEFINICION DE TRAZADOS CON PARTICIPACION VECINAL
Los principales temas que deberán ser considerados para la divulgación del proyecto y acuerdos con la
participación vecinal son:
•
•
•
•
•
28
Características del sistema condominial
Presentación de las opciones técnicas del trazado de los ramales
Definición del trazado de los ramales con la participación de los vecinos
Costos de conexión diferenciado por opción técnica
Modalidades de trabajo, que pueden elegir los vecinos (Gestión compartida, gestión parcial o sin gestión)
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3.1.4
Participación de los vecinos en la educación sanitaria
La pespectiva de género en el proyecto
Población objetivo: Dirigentes de la zona, familias de cada uno de los manzanos, otras instituciones
que trabajan en la zona
Lugar de las reuniones de divulgación como: Escuelas, iglesias, oficinas de la junta de vecinos,
bibliotecas de la zona, centros vecinales, viviendas de los vecinos, plazas o parques, calle, etc.
Recursos humanos para las tareas de divulgación: Técnicos con experiencia en el área de ingeniería
y en el área social (capacitados en metodologías participativas y dinámicas grupales), que conforme
un equipo de campo. Con facilidad para transferir conocimientos, predisposición de trabajo en
equipo (interdisciplinario) y flexibilidad de horarios.
Definición de la carga de trabajo del equipo de campo, en base a la ocupación de los lotes.
Tiempo estimado de trabajo de divulgación y definición de trazado del equipo de campo
Duración estimada de las reuniones de divulgación y definición de trazado
Número de personas que asisten a las reuniones de divulgación
Material requerido para la divulgación y definición de trazado
PROPUESTA DE INTERVENCIÓN SOCIAL PARA LA FASE DE
CONSTRUCCIÓN, MANTENIMIENTO Y EDUCACIÓN SANITARIA Y AMBIENTAL
Los principales temas que deberán ser considerados son:
•
Visitas domiciliarias con el objetivo de confirmar el trazado del ramal condominial y ubicación de
las cámaras lote a lote e inicio de la educación sanitaria y ambiental.
•
Material requerido para las visitas domiciliarias: planos por manzanos con áreas edificadas dentro
del lote y con trazado del ramal.
•
Organización vecinal: Modalidad Gestión compartida. Con actividades de capacitación a los vecinos
para la ejecución de las obras como los ramales condominiales e instalaciones intra domiciliarias.
•
Organización Vecinal: Modalidad: Gestión Parcial. La estrategia deberá ser aplicada de acuerdo a la
decisión de los vecinos ya sea por la construcción de las obras o solamente labores de mantenimiento
de los ramales.
•
Organización Vecinal: Modalidad Sin Gestión. Se deberá informar a los vecinos que una empresa
constructora ejecutará las obras de los ramales condominiales de acuerdo con la decisión del
trazado definida anteriormente.
•
Monitoreo, Seguimiento y mantenimiento de los ramales con la modalidad de Gestión Compartida.
Previa capacitación, los vecinos realizan el mantenimiento preventivo y correctivo de los ramales
condominiales, así como de sus instalaciones intra-domiciliarias y divulgación de la educación
sanitaria y ambiental .
3.2
PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE LA ESTRATEGIA DE INTERVENCION SOCIAL
El presupuesto para los trabajos sociales deberá considerar el alcance de los servicios a ser contratados,
incluyendo el cronograma de ejecución, los costos de personal, material de divulgación, alquiler de equipos
e instalaciones, etc.
4.
FASE II - CONTRATACION DE OBRAS Y TRABAJOS SOCIALES
Sobre la base de los estudios de ingeniería y propuesta de intervención social desarrollada en la primera
fase, se deberá proceder con la contratación de las obras y trabajos sociales, de acuerdo a los Pliegos de
licitación a ser elaborados, según el siguiente detalle:
29
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
•
•
•
•
•
•
5.
Contrato de obras en Redes (ramales y red pública)
Contrato de obras en Plantas de bombeo y tratamiento
Contrato para compra de materiales
Contrato de servicios – Trabajos sociales
Contrato de servicios – Supervisión de obras
Estructura de fiscalización
FASE III - TRABAJOS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO
El mantenimiento es el conjunto de acciones que se ejecutarán en el sistema para prevenir daños o para su
reparación cuando estos ya se hubieran producido a fin de conseguir un buen funcionamiento del sistema.
El mantenimiento podrá ser ejecutado con participación vecinal o solamente la Empresa Prestadora de
Servicios (EPSA).
30
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
B. REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL
1
INTRODUCCION
La aplicación del modelo Condominial de Alcantarillado Sanitario requiere desarrollar una metodología de
implantación técnica-social, cuyos detalles fueron presentados anteriormente.
El reglamento esta destinado a ingenieros proyectistas involucrados en el diseño de sistemas condominiales
de alcantarillado sanitario.
El Sistema Condominial es una solución de ingeniería basada en la participación de la comunidad. Su
implantación debe estar sujeta a la definición voluntaria y mayoritaria de la comunidad.
Antes de iniciar el diseño de un Sistema Condominial, el proyectista deberá tener un buen conocimiento
del área donde se pretende implantar el sistema, tomando en cuenta todas su potencialidades y limitaciones. Los estudios básicos deben incluir no solamente aspectos relacionados a la parte técnica de las obras,
como la topografía, tipo de suelo, drenaje, si no también aspectos socioeconómicos y culturales, como el
nivel de ingresos, consumo de agua, demanda por los servicios, etc.
El período de diseño de un Sistema Condominial deberá ser optimizado en el caso de zonas con bajos
ingresos y donde la demanda por el servicio sea mayor que los recursos económicos disponibles, evitando
períodos muy largos y procurando maximizar la cobertura a mediano plazo.
El proyectista deberá tener cierta precaución en utilizar las tasas promedio de crecimiento de la ciudad
como un todo; ya que normalmente se relacionan a una expansión horizontal con aumento del área urbana.
El crecimiento vertical del área de proyecto, normalmente es más bajo.
2
RED PUBLICA
La Red Pública es el conjunto de tuberías que reciben las aguas residuales de ramales condominiales o
conexiones domiciliarias, conforme a la terminología definida en el numeral 3.4.2 – Capítulo II de la Norma
Boliviana NB 688.
Para el diseño geométrico de las redes públicas el proyectista debe disponer de:
•
Un plano del área del proyecto urbanizada a escala 1:2000, resultado del levantamiento topográfico,
con curvas de nivel cada metro y el detalle de manzanos, calles, avenidas, canales, cursos naturales
de agua, puentes vehiculares, peatonales, cámaras del sistema de alcantarillado existente, posibles
puntos de bombeo, tratamiento y descarga de las aguas residuales.
•
Cotas del nivel del terreno en todas las intersecciones de calle (cruceros) y puntos de interés,
debidamente referenciados.
•
El trazado de las redes públicas se realizará a partir de los puntos de cota más elevada (arranque)
hacia el punto de cota más baja (descarga) y siguiendo el drenaje natural del terreno. El proyectista
deberá analizar las alternativas de trazado para obtener la menor extensión de red y conectar
todos los manzanos.
31
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
La red pública podrá ser ubicada en el centro de calle o avenida, pero preferentemente por áreas más
protegidas del tránsito vehicular, utilizando siempre que fuera posible las aceras, parques y jardines existentes.
En la figura Nº1 y Nº 2 se presentan opciones de trazado.
Figura Nº 1
RED PUBLICA (opción de trazado 1)
Figura Nº 2
RED PUBLICA (opción de trazado 2)
32
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Figura Nº 3
RED PUBLICA (opción de trazado seleccionada)
La información de cada tramo de la red pública será incorporada en la planilla de cálculo hidráulico (Cuadro
Nº1), con la siguiente información básica:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3
Número de cámara inicial
Número de cámara final
Número de tramo
Area tributaria
Caudal unitario
Cota de terreno inicial
Cota de terreno final
Longitud
Pendiente
Diámetro
Condiciones de flujo
Verificación de la tensión tractiva
RAMAL CONDOMINIAL
El Ramal Condominial es la tubería que recolecta aguas residuales de un conjunto de edificaciones con
descarga a la red pública en un punto, conforme a lo establecido en el numeral 3.4.1 – Capítulo II de la
Norma Boliviana NB 688.
Según el drenaje natural del terreno, el proyectista definirá la ubicación más probable del ramal condominial
que atenderá cada manzano, conectando todas las edificaciones hasta un punto de la red pública. Un
ejemplo de trazado se presenta en la siguiente figura Nº 4.
33
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Figura Nº 4
RAMALES CONDOMINIALES
Según la topografía y el trazado urbano, un manzano podrá tener más de un ramal condominial
(Figura Nº 5).
Figura Nº 5
DETALLE DE UN RAMAL CONDOMINIAL
34
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
La información de cada ramal será incorporada en una tabla de control con la siguiente información básica:
•
•
•
•
•
•
4
Número del manzano
Número de ramales
Longitud prevista para cada ramal
Número de conexiones en cada ramal
Número de habitantes atendidos por cada ramal
Número y tipo de cámaras de inspección.
CAMARAS DE INSPECCION
Las cámaras de inspección forman parte de la red de alcantarillado y tienen el objetivo de permitir el acceso
para el mantenimiento. Pero demás representan un componente vulnerable del sistema, ya que a través de
ellas pueden ingresar elementos inapropiados y causar obstrucciones, por este motivo se deberá proyectar
la cantidad mínima necesaria.
4.1
TIPOS DE CAMARAS Y UBICACION
Los elementos de inspección serán principalmente de dos tipos:
•
Caja de inspección.- Será ubicada en el ramal condominial; preferentemente en área protegida,
tendrá dimensiones reducidas y poca profundidad.
•
Cámara de inspección.- Será ubicada en la red pública; su diseño atenderá las recomendaciones
de los numerales 4.5.4, 4.5.5, 4.5.8, 4.5.9 y 4.5.10 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.
Según la profundidad de instalación de la tubería, las dimensiones recomendables de cámaras son:
Profundidad de la
Tubería (solera) (m)
< 0.90
0.90 a 1.20
> 1.20
4.2
Tipo de cámara
Caja (CI 40)
Caja (CI 60)
Cámara (CI 120)
Dimensiones
del acceso Diámetro (m)
0.40
0.60
1.20 con chimenea
de acceso 0.60
Tipo de Red
Ramal
Ramal
Red Pública
CAMARA DE INSPECCION DE HORMIGON PREFABRICADO
Generalmente las cámaras de inspección son construidas en sitio, pero debido a las ventajas de manipuleo
y montaje, el proyectista deberá analizar la posibilidad de utilizar “cajas de inspección” y “cámaras de
inspección” con elementos prefabricados de hormigón simple y/o armado (base, anillos y tapa).
Las cámaras de la red pública ubicadas en áreas de tráfico sujetas a carga vehicular deberán contar con el
diseño estructural y prever el equipo especial para transporte y montaje.
Para los casos citados, en las siguientes figuras se presenta las cámaras de inspección típicas de hormigón
prefabricado.
35
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Figura Nº 6
CAJA DE INSPECCION TIPO EN RAMAL CONDOMINIAL
Figura Nº 7
CAMARA DE INSPECCION TIPO EN RED PUBLICA (Profunda)
36
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
4.3
CAMARAS DE INSPECCION DE PVC
El proyectista podrá considerar el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario condominial totalmente de
plástico, mediante el uso de tuberías, accesorios y cámaras de inspección de PVC. Esta opción tiene ventajas
técnicas y económicas frente a los elementos de hormigón, especialmente en ramales condominiales y en
la conexión domiciliaria, según se describe más adelante.
Las cámaras de inspección de PVC que podrán ser utilizadas se denominan CI PVC 40, tienen un diámetro
de 0.40 m y el acceso a la red se realiza a través de un tubo vertical de profundidad variable de 0.10 a 0.20
m de diámetro. Debido a esta característica, el proyectista deberá incorporar para fines de mantenimiento la
adquisición de un equipo sencillo de limpieza con agua a presión.
Se deberá considerar además las ventajas de estanqueidad, fácil interconexión y funcionamiento hidráulico,
ya que la “Base” de la cámara, tiene las opciones de flujo directo, contribución izquierda y derecha, que
pueden ser usadas cortando la extensión cerrada correspondiente.
Una desventaja que debe ser considerada es el carácter frágil de las cámaras de PVC frente al hormigón,
motivo por el cual deberán contar con la protección adecuada.
5
CONEXIONES AL RAMAL CONDOMINIAL
El proyectista deberá definir el tipo de conexión de la vivienda al ramal condominial según su ubicación
dentro o fuera del lote.
5.1
CONEXIÓN DENTRO DEL LOTE
Si el ramal condominial se encuentra dentro del lote, la conexión de la vivienda se realizará mediante una “Caja
de Inspección”, generalmente del tipo CI 40 de hormigón o CI PVC 40, según se indica en figura Nº 8.
La caja de inspección será instalada durante la construcción del ramal condominial, una en cada lote o
vivienda y el usuario será responsable de la conexión de sus instalaciones intradomiciliarias, pero una vez
que el sistema se encuentre concluido y próximo al inicio de funcionamiento.
Figura Nº 8
CONEXION EN RAMAL CONDOMINIAL DENTRO DE LOTE
37
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
5.2
CONEXIÓN FUERA DEL LOTE
Si el ramal condominial se encuentra fuera del lote (acera), la conexión de la vivienda se realizará mediante
un accesorio de PVC tipo “T”, “Y” o una “Silleta”. El accesorio de PVC se conectará con una tubería corta a
la caja de inspección tipo CI 40 o CI PVC 40, que estará ubicada dentro del lote, en una zona más protegida
y próxima al límite público, como se puede apreciar en las figuras Nº 9 y Nº 10.
Figura Nº 9
CONEXION EN RAMAL CONDOMINIAL DE ACERA EN "T"
Figura Nº 10
CONEXION EN RAMAL CONDOMINIAL DE ACERA EN "Y"
38
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
6
CALCULO HIDRAULICO
Una vez trazada la red pública de alcantarillado sanitario y ubicadas las cámaras de inspección, se procederá con la cuantificación de caudales de aporte en función de la población, densidad y área de ocupación
por tramo. La información será incorporada en la planilla de cálculo (cuadro Nº 1).
En primera instancia el cálculo hidráulico de la red se realizará para la condición más desfavorable de
instalación, que se dará con el trazado de la red pública por el centro de calle, con ramales por las aceras
y cuando los arranques de los colectores se encuentren a mayor profundidad.
La profundidad de instalación dependerá además del tipo de suelo determinado en el estudio geotécnico y
del material de la tubería.
Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.7 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el diámetro
mínimo de los colectores de alcantarillado sanitario será de 100 mm (4”).
Durante la fase de preinversión la comunidad deberá intervenir en la definición del trazado de los ramales
condominiales y se deberá seleccionar la alternativa constructiva ajustando el diseño con menores profundidades de instalación. El ajuste se iniciará a partir de los puntos de arranque pero sin modificar el diámetro
y la pendiente mínima.
39
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
40
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTO DE CAMARAS DE
INSPECCION
Diciembre 2001
41
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
42
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1
CLASES DE INSTALACIONES ....................................................................................................... 45
1.1
CAMARAS DE INSPECCION Y LIMPIEZA - TIPOS ............................................................ 45
1.2
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS CAMARAS DE INSPECCION ................................ 45
1.3
CAMARAS DE INSPECCION CON CAIDA ......................................................................... 46
1.4
UBICACION DE LAS CAMARAS DE INSPECCION ............................................................ 46
1.5
SIMPLIFICACION ACTUAL ................................................................................................ 46
1.5.1 TERMINAL DE LIMPIEZA (TL) ................................................................................ 47
1.5.2 TUBOS DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL) ........................................................... 47
1.5.3 CAMBIOS DE DIRECCION (CP) .............................................................................. 47
1.5.4 CAMBIOS DE PENDIENTE ...................................................................................... 47
1.5.5 CAMBIOS DE DIAMETRO ....................................................................................... 47
GRAFICOS
........................................................................................................................................... 49
43
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
44
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTOS DE CAMARAS DE INSPECCION
1
1.1
CLASES DE INSTALACIONES
CAMARAS DE INSPECCION Y LIMPIEZA - TIPOS
La necesidad de evitar curvas en el trazado de Redes, que dificultan la limpieza, obligan a construir Cámaras
de Inspección entre dos de las cuales, la alineación debe ser forzosamente recta, tanto en planta como en
perfil, lo cual significa que también son necesarias en los cambios de pendiente, facilitando de ésta manera,
el acceso a los colectores para la extracción de los residuos de limpieza.
Los espaciamientos recomendables entre cámaras de inspección, son los siguientes:
• 70 metros para colectores de pequeño diámetro 150 mm. a 400 mm,
• 100 metros para colectores visitables mayores a 700 mm. de diámetro,
• 150 metros para colectores visitables mayores a 1.000 mm. de diámetro.
Las cámaras de Inspección y limpieza, especiales para rejas, compuertas, aliviaderos o puntos destinados a
medición, deben ser fácilmente accesibles.
Las Cámaras de Inspección y limpieza se ubican sobre el eje de las alcantarillas o con ligera desviación y su
diámetro debe tener como dimensión mínima 0,60 m y 0,60 x 0,60 para el caso de cámaras rectangulares.
El acceso a la cámara puede ser de forma cónica con un diámetro de 0,60 m o cuadrada con dimensiones
0,60 x 0,60.
Las Cámaras de Inspección de sección circular, deberían tener 1,20 m de diámetro en su base inferior
aunque actualmente se puede aceptar hasta 1,0 m.
La base de las cámaras puede ser de concreto o de mampostería, en todo caso, debe tener una altura mayor
o igual a 15,0 cm. La base se apoya sobre capa de hormigón pobre o gravilla con espesor de 5,0 cm. Los
canales de conducción construidos en la base, de sección semi-circular, deben ser, de manera que permitan
el flujo de las diferentes conexiones. La superficie del fondo de la cámara debe tener una pendiente hacia
los canales de enlace no menor al 2 % para evitar acumulación de depósitos orgánicos y no mayor al 10 %
por razones de seguridad para el personal de limpieza.
1.2
ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS CAMARAS DE INSPECCION
Las Cámaras de Inspección se construyen en concreto simple y armado, mampostería de piedra y mampostería de ladrillo. Pueden ser de sección circular o cuadrada. Las paredes en mampostería tendrán un espesor
mínimo de 20 a 25 cm., las juntas se realizarán con mortero de cemento y arena fina en proporción 1:3 ó 1:4,
las paredes internas deben ser enlucidas con una capa de 2,0 cm de espesor con mortero de cemento-arena
fina 1:2 ó 1:3.
45
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Las paredes de concreto vaciadas en sitio, o prefabricadas mediante anillos modulares, tendrán un espesor
mínimo de 10,0 cm.
Las tapas de las Cámaras de Inspección, preferentemente serán de hierro de fundición, sin embargo, por
razones económicas pueden ser también de concreto armado, debiendo ser el diámetro libre de 0,60 m.
Existen diversos tipos de tapas de hierro de fundición que incluyen variaciones con o sin articulación, su
elección depende de la carga a la que estarán sometidas, aspecto que se relaciona con la importancia de la
vía o avenida donde será instalada.
1.3
CAMARAS DE INSPECCION CON CAIDA
Las Cámaras con caída son estructuras muy frecuentes en terrenos con pendiente pronunciada con el objeto
de evitar velocidades de flujo mayores a las máximas estipuladas por reglamento que son erosivas al tipo de
material de tubería utilizada.
Los niveles entre 20 y 40 cm pueden solucionarse incluyendo los mismos en los canales semicirculares. Para
desniveles entre 40 y 80 cm, la cámara deberá ser ampliada en el sector inferior del cuerpo de la misma. Para
mayores desniveles se procede a utilizar pozos con caída con accesorios de enlace.
Las Cámaras con caída son estructuras muy frecuentes en terrenos con pendiente pronunciada con el objeto
de evitar velocidades de flujo mayores a las máximas estipuladas por reglamento que producen erosión en
el tipo de material de tubería utilizada.
1.4
UBICACION DE LAS CAMARAS DE INSPECCION
La ubicación, y en consecuencia el número de Cámaras de Inspección deben ser objeto de un estudio
especial ya que su costo incide en un porcentaje elevado en la construcción del sistema, por ello es
necesario tomar en cuenta lo siguiente:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Ubicar en los arranques de colectores,
Ubicar en los cambios de dirección,
Ubicar en los cambios de diámetro,
Ubicar en cambios de pendiente,
Ubicar para vencer desniveles,
En las intersecciones de colectores,
En tramos largos, de modo que la distancia entre dos cámaras consecutivas no exceda lo estipulado
en 1.1.
La distancia entre Cámaras de Inspección, está directamente relacionada a la utilización de equipos y métodos
de limpieza, sean estos manuales o mecanizados, por tal razón se debe tomar en cuenta lo siguiente:
a) Si se utiliza equipo manual como ser varillas flexibles y sus respectivos accesorios, la distancia entre
cámaras podrá ser de 50 a 70 m,
b) Si se utiliza equipo mecánico (Sewer Roder), la distancia entre cámaras puede llegar a 100 m. y
avanzar aún hasta los 150 m,
c) Si los diámetros de los colectores son visitables y permiten una limpieza directa por un operador, la
distancia puede ampliarse a 150 ó 200 m.
1.5
SIMPLIFICACION ACTUAL
Debido a que el costo de las Cámaras de Inspección tienen una incidencia importante y muy elevada en la
construcción del sistema de alcantarillado, se han propuesto simplificaciones que están condicionadas a la
46
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
disponibilidad de un equipo de mantenimiento y limpieza adecuado, sea éste mecánico o en especial de
tipo hidráulico (succión-presión). Este sistema simplificado, además de reducir los costos por unidad de
inspección y limpieza, permite incrementar la longitud de inspección, lo que a su vez incide en la reducción de los costos de la red de Alcantarillado.
Los accesorios simplificados de la red son los que se mencionan a continuación:
1.5.1
TERMINAL DE LIMPIEZA (TL)
En los casos de redes ubicadas en las aceras, calles sin salida o vías y calles secundarias de tráfico liviano,
las cámaras de arranque del alcantarillado pueden ser sustituidas por terminales de limpieza. Este terminal
deberá ser construido utilizando dos Curvas de 45° (Ver gráficos anexos).
1.5.2
TUBOS DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL)
Son utilizados en los tramos intermedios de la red y son elementos generalmente prefabricados (Ver gráficos anexos).
1.5.3
CAMBIOS DE DIRECCION (CP)
En casos de calles curvas, las Cámaras de Inspección situadas anteriormente en los puntos de cambio de
dirección, con hasta 45° de deflexión, pueden ser eliminadas y sustituidas por cajas de paso sin inspección.
La sustitución de Cámaras Inspección por cajas de paso, debe ser evitada en tramos donde la pendiente de
los colectores fuese inferior a 0,007 m/m (0,7 %) para tubos de 6" (150 mm) y de 0,005 m/m (0,5 %)
para tubos de 8" (200 mm).
Las cajas de paso curvas o rectas deben ser necesariamente catastradas.
1.5.4
CAMBIOS DE PENDIENTE
En los casos de cambio de pendientes, y siempre que el colector no tenga una altura de tapada mayor de
3,0 m de profundidad, la Cámara de Inspección puede ser sustituida por una caja de paso (ver gráficos
anexos), que debe ser obligatoriamente catastrada.
1.5.5
CAMBIOS DE DIAMETRO
En los casos de cambio de diámetro en un tramo de colector, la Cámara de Inspección puede ser sustituida
por una caja de paso sin inspección. Esta solución sólo puede ser adoptada para colectores con profundidad menor a 3,0 m y necesariamente debe ser catastrada.
47
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
49
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
50
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARAS DE INSPECCION
51
52
PLANTA
CORTE A - A
CAMARAS DE ARRANQUE T - 1 C/TUBERIA Ø 150 mm.
PLANTA
CORTE A - A
CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO
C/ CONEXION LATERAL
CORTE A - A
PLANTA
53
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ALTERNATIVA
CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO C/ CONEXION LATERAL
TIPO 2A
CORTE
PLANTA
54
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA DE INSPECCION TIPO 2
PLANTA
SECCION B-B
CAMARA DE INSPECCION TIPO 1
SECCION A-A
PLANTA
55
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA DE INSPECCION TIPO 3
SECCION C-C
PLANTA
56
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARAS DE INSPECCION
PLANTA
PLANTA
CORTE A-A
CORTE B-B
57
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA CON CAIDA
(Para desniveles entre 0,40 - 0,80)
CORTE B-B
58
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA CON CAIDA
CORTE B-B
CORTE A-A
PLANTA
59
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA CON CAIDA
CORTE A-A
CORTE B-B
PLANTA
60
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA CON CAIDA
CORTE A-A
PLANTA
61
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
TUBO DE LIMPIEZA (TL)
CORTE A-A
PLANTA
62
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
TERMINAL DE LIMPIEZA (TL)
PLANTA
CORTE E-E
63
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAJA DE CAMBIO DE DIRECCION 45°
PLANTA
CORTE A-A
64
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAJA DE CAMBIO DE DIAMETRO
PLANTA
CORTE C-C
CORTE D-D
65
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
TUBO DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL)
66
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS
Diciembre 2001
67
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1
GENERALIDADES ..........................................................................................................................71
2
ALTERNATIVAS DE CONEXION ...................................................................................................71
2.1
ALTERNATIVA "A" ...............................................................................................................71
2.2
ALTERNATIVA "B" ...............................................................................................................71
2.3
ALTERNATIVA "C" ...............................................................................................................72
GRAFICOS
............................................................................................................................................73
69
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
70
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS
1
GENERALIDADES
Las conexiones domiciliarias son gestionadas, a través de las entidades responsables (Entidad de saneamiento, Municipio), debiendo prohibirse cualquier obra por intervención de particulares en la red pública.
Estas conexiones deben realizarse bajo control Municipal.
Como regla de seguridad de utilización adecuada de la red interna domiciliaria (privada), la sección adoptada de conexión debe tener un diámetro inferior a la del colector público, buscando que en caso de
producirse una obstrucción por uso indebido, el efecto se produzca en el tramo de conexión o en el interior
de la edificación.
2
ALTERNATIVAS DE CONEXION
Son tres las alternativas que se pueden considerar:
2.1
ALTERNATIVA "A"
Es el caso más común en nuestro medio, en el cual el colector público es existente y se procede a efectuar
una conexión de la última cámara de inspección del inmueble con la tubería de servicio público, a través de
la acometida que tiene un alineamiento con una deflexión de 45° con la línea de la edificación. Para éste
efecto se realiza una perforación de diámetro similar al tubo de la acometida y, luego se procede a la unión
de ambas tuberías, en forma cuidadosa, empleando para ello mortero de cemento.
Esta alternativa que prácticamente resulta en una unión tubo a tubo, tiene el inconveniente que requiere un
excesivo cuidado, además afecta la sección hidráulica del tubo, ya que su ejecución casi siempre presenta
dificultades por la rebabas (resalto formado por la materia sobrante en los bordes) que se producen en la
unión y que pueden originar un taponamiento del colector público, especialmente si éste es de diámetro
mínimo de 6".
En todos los casos es recomendable efectuar esta unión con un accesorio o codo, efectuando la perforación
en la clave del tubo, garantizando, de esta manera, la entrada de las aguas residuales domiciliarias por la
parte superior y manteniendo invariable la sección hidráulica.
2.2
ALTERNATIVA "B"
Su utilización es práctica cuando el colector público será recién construido y la urbanización tiene definidos
los frentes de los lotes de terreno. En este caso es factible prever la instalación, en el colector público de un
ramal en "Y", cuyo diámetro de derivación sea igual al de la tubería domiciliaria para luego ser extendido
hasta la cámara de salida de la edificación. Tiene el inconveniente de que muchas veces, la prolongación
del ramal de conexión no coincide con la dirección requerida por la última cámara domiciliaria por lo que
se debe modificar y/o forzar su dirección. Por lo tanto, en caso de adoptar esta alternativa, es recomendable complementar la conexión ejecutando la acometida y la cámara de salida de la edificación.
71
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
2.3
ALTERNATIVA "C"
Presenta una nueva modalidad mediante el uso de CONECTORES, con los cuales se pretende simplificar y
garantizar la ejecución de las conexiones domiciliarias con el cuidado necesario que requiere la red pública
cuyo control de calidad pasó por diversas pruebas. Para este efecto, se hace uso de una pieza adicional
prefabricada ramal o dado conector (Selín) que se coloca en forma lateral o en la clave del colector público.
La conexión en esta alternativa puede ser efectuada en ramal a 45° o en forma perpendicular al colector
público.
Esta alternativa elimina la posibilidad de formación de rebabas o resaltos dentro del colector público, y
además se mantiene intacta la sección hidráulica de escurrimiento del colector.
Por otra parte, esta alternativa permite ejecutar con un solo conector, hasta 3 conexiones domiciliarias (ver
gráficos anexos).
72
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
73
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
74
CONEXION DOMICILIARIA
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
75
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
TIPOS DE CONEXION DOMICILIARIAS
SISTEMA ORTOGONAL
SISTEMA RADIAL
76
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DETALLE DE CONEXION DOMICILIARIA
PLANTA
SECCION TIPO
DETALLE A
DETALLE B
DETALLE B
77
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Conexion domiciliaria Caso A
EMPOTRAMIENTO CASO A
CORTE A -A
PLANTA
78
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Conexion domiciliaria Caso B
EMPOTRAMIENTO CASO B
CORTE A -A
PLANTA
79
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
EMPOTRAMIENTO CASO C
CORTE B - B
CORTE C - C
EMPOTRAMIENTO CASO D
CORTE D - D
80
CORTE E - E
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CONECTOR LATERAL PARA PROFUNDIDADES MENORES
A 1.20 m.
81
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DADO SELIN BASE
DATO CONECTOR
82
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CONEXION DOMICILIARIA CON DADO SELIN
FORMAS DE CONEXION AL COLECTOR
83
CONEXION DOMICILIARIA
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTOS DE ESTACIONES
ELEVATORIAS DE AGUAS RESIDUALES
Diciembre 2001
85
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
86
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1
ASPECTOS GENERALES ...............................................................................................................89
2
ANALISIS DE ALTERNATIVAS ......................................................................................................89
3
DETERMINACION DE LA UBICACION .......................................................................................89
4
CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES - CAUDALES ...................................................................90
5
DISEÑO HIDRAULICO DEL CARCAMO ......................................................................................90
5.1
5.2
5.3
5.4
6
CAPACIDAD Y FORMA DEL POZO ..................................................................................90
TUBERIAS Y PIEZAS ESPECIALES ....................................................................................92
DISPOSITIVOS COMPLEMENTARIOS ...............................................................................92
FUENTE SUPLEMENTARIA DE ENERGIA .........................................................................92
SISTEMAS DE BOMBEO ..............................................................................................................92
6.1
6.2
6.3
GRAFICOS
EYECTORES NEUMATICOS ...............................................................................................92
BOMBAS CENTRIFIFUGAS ................................................................................................93
BOMBAS TORNILLO ..........................................................................................................94
............................................................................................................................................95
87
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
88
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA ESTACIONES ELEVATORIAS
DE AGUAS RESIDUALES
1
ASPECTOS GENERALES
Las "Estaciones Elevatorias" de Aguas Residuales son necesarias para elevar y/o transportar Aguas Residuales
en la red cuando la disposición final del flujo por gravedad ya no es posible. En terrenos planos, los
colectores que transportan el Agua Residual hacia la Estación de Tratamiento se pueden profundizar de tal
modo que se tornaría impracticable la disposición final sólo por gravedad.
Las tuberías de alcantarillado, al funcionar como conductos libres, necesitan tener cierta pendiente que
permita el escurrimiento por gravedad, situación que en terrenos planos ocasiona que las mismas, en su
desarrollo, cada vez sean más profundas. En consecuencia, las Estaciones Elevatorias surgen como instalaciones obligatorias en Sistemas de Alcantarillado de comunidades o áreas con pequeña pendiente superficial.
Las aguas Residuales son bombeadas con los siguientes propósitos: para ser conducidas a lugares distantes,
para conseguir una cota más elevada y posibilitar su lanzamiento en «cuerpos receptores» de agua o para
reiniciar un nuevo tramo de escurrimiento por gravedad.
2
ANALISIS DE ALTERNATIVAS
Las Estaciones Elevatorias son costosas, por lo que su implantación debe ser decidida después de estudios
comparativos minuciosos y sólo cuando los mismos demuestren que no es posible o recomendable el
escurrimiento por gravedad. Estas instalaciones además del presentar un costo inicial elevado, exigen gastos
de operación y sobre todo, mantenimiento permanente y cuidadoso.
En pequeñas ciudades, se debe evitar cuanto sea posible la construcción de Estaciones Elevatorias, pues las
dificultades de mantenimiento son siempre cada vez mayores: más aún si se trata de instalaciones, equipos
y dispositivos provenientes de varios fabricantes y que exigen operación manual.
Si en el mercado se dispone de conjuntos prefabricados completos de funcionamiento automático, que
requieran solamente mantenimiento periódico, quizás sea adecuado el uso de Elevatorias en lugar de
construir colectores profundos.
3
DETERMINACION DE LA UBICACION
La determinación de la ubicación de la Estación Elevatoria es de suma importancia, sobre todo en áreas no
desarrolladas o parcialmente urbanizadas, ya que ello determinará en muchos casos el desarrollo completo
del área. La parte estética o arquitectónica también debe ser considerada en la selección del sitio de tal
forma que no afecte adversamente el área vecina.
Entre otros detalles deben considerarse.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Condiciones del sitio.
Propietarios del terreno.
Drenaje del terreno y de la localidad.
Tipo de tráfico.
Accesibilidad vehícular.
Disponibilidad de Servicios, energía (tensión y Carga). Agua Potable, Teléfonos, etc.
89
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
La profundidad de las tuberías, o canales de llegada determinan la profundidad de la estructura de la
Estación Elevatoria por debajo del nivel del terreno y determinan también en consecuencia el nivel del piso
de la cámara de operación. Todas las Estaciones deben diseñarse de tal manera que sean resistentes a los
efectos de flotación que pueden producir las inundaciones. Todas las entradas y aberturas no sellables de
la estación, deben quedar ubicadas por lo tanto en alturas sobre el nivel máximo de inundaciones esperado.
4
CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES - CAUDALES
Generalmente se estudian: el caudal promedio diario, los caudales diarios mínimos y máximos, y el caudal
"pico" horario. El caudal máximo define el tamaño y las facilidades de almacenamiento del pozo húmedo así
como el equipo de bombeo de la estación.
La cantidad de Aguas Residuales que llega a una Estación Elevatoria presenta variaciones cíclicas en correspondencia a la curva de consumo de agua. Las estimaciones de caudales se realizan tomando en cuenta:
a)
b)
c)
d)
e)
La población contribuyente.
La contribución media "percápita",
Los coeficientes relativos a los días y horas de mayor contribución,
La infiltración a lo largo de los colectores,
Las grandes contribuciones aisladas (Industriales).
La contribución media "percápita" es el producto de la dotación media de agua por el coeficiente de retorno
que generalmente se adopta como 0,75. Los coeficientes relativos a los días y hora de mayor contribución
equivale respectivamente a los coeficientes K1 = 1,30, y K2 = 1,5
La infiltración a través de los colectores, juntas, cámaras de inspección, es estimada de conformidad a lo
recomendado para el diseño de la red entre 0,2 L/s/Km y 1,0 L/s/Km de conformidad a su ubicación por
encima o por debajo de la napa freática y el tipo de junta empleada en la red.
Para el proyecto de una Estación Elevatoria, es necesario conocer también los caudales máximo, medio y
mínimo para las condiciones iniciales de funcionamiento. Para esto, se debe determinar aunque sea en
forma estimativa, la población contribuyente actual.
5
DISEÑO HIDRAULICO DEL CARCAMO
Desde el punto de vista mecánico, es deseable operar una bomba por períodos largos. Sin embargo, el
funcionamiento no es compatible con el mantenimiento de "Condiciones Aeróbicas" en las aguas residuales
cuando resultan largos periodos de retención.
El pozo de colecta o cárcamo, también llamado de succión, es el compartimiento destinado a recibir y
acumular las aguas residuales durante un período de tiempo. Si en determinado momento el caudal de
bombeo fuese superior al de llegada, en la bomba se producirá una entrada de aire y su funcionamiento
quedará perjudicado, pudiendo inclusive ésta situación, provocar serios daños en el equipo.
Mediante la acumulación temporal de aguas residuales en un cárcamo convenientemente dimensionado, es
aconsejable que las bombas arranquen o se detengan automáticamente, conforme el nivel del líquido,
alcance niveles elevados o bajos en el comportamiento. Este funcionamiento se logra mediante la instalación de electrodos de control de nivel.
5.1
CAPACIDAD Y FORMA DEL POZO
En general se admite que el período de permanencia de las aguas residuales en el cárcamo sea de aproximadamente 10 minutos, considerando la descarga media Qm.
90
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Cuando la descarga de entrada en el cárcamo fuese inferior a la descarga media, las aguas residuales
permanecerán por más tiempo en el interior del pozo, lo que trae como consecuencia, la producción de
malos olores, o desprendimiento de gases y la acumulación de lodos en el fondo del pozo. Por esta razón
es aconsejable adoptar un período de retención igual o menor a 30 minutos.
Por otra parte, otro criterio bastante común es el de adoptar como 10 el número máximo de arranques
horarios de la bomba, de modo que el período de una parada y del tiempo de funcionamiento de la bomba
sea de 6 minutos.
Denominando:
C
q
Q
P1
P2
P3
P1+P2
=
=
=
=
=
=
=
Capacidad útil del pozo.
Descarga que llega al pozo.
Descarga bombeada (Caudal de bombeo).
Período de parada de la bomba.
Período de funcionamiento.
Período de retención de las aguas residuales en el pozo (10 minutos).
6 minutos.
Se ve que:
C = q P1
C = (Q - q) P2
El período de funcionamiento de la bomba para el caso de descarga mínima en el pozo se calcula:
Período de funcionamiento:
C
P1 = ——————
Q max - q min.
Período de parada
C
P1 = ———
q min.
P3 = Período de retención
La suma de P1 y P2, corresponde al ciclo de operación de la bomba entre dos arranques consecutivos.
Para bombas y motores grandes, el tiempo mínimo en minutos de un ciclo de bombeo o de operación de
la bomba, no debe ser menor de 20 minutos, en cambio para bombas pequeñas éste tiempo puede ser 10
minutos, aunque 15 min es un tiempo más apropiado. Es recomendable considerar un período de retención, como se dijo anteriormente, que no exceda los 30 minutos.
Se debe observar que entre dos arranques sucesivos de la bomba, no se produzca un período de tiempo
muy corto para no perjudicar los equipos eléctricos del comando del motor. Se recomienda que el número
de arranques del motor no supere las 10 veces, lo que limita a 6 minutos, el ciclo entre dos inicios de la
operación de bombeo.
La mayoría de los métodos de diseño basan el tiempo de retención en la variación promedio del caudal de
diseño, en cambio, la variación máxima y mínima determinan la capacidad del cárcamo.
91
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Además de lo anterior, el cárcamo de una casa de bombas, debe satisfacer aún las siguientes exigencias de
forma y posición.
a) La parte útil debe estar comprendida entre el eje de la tubería de llegada de aguas residuales y una
cota, situada como mínimo a una distancia 3 veces el diámetro (3 D), sobre la boca de entrada de la
bomba o de la tubería de succión si ésta existe,
b) El fondo deberá tener una superficie lo más pequeña posible para minimizar los depósitos de sólidos,
por esto, las paredes del cárcamo deberán tener una inclinación de 45° y preferiblemente de 60° con
la horizontal.
5.2
TUBERIAS Y PIEZAS ESPECIALES
En el tramo de succión, estando las bombas ahogadas, se debe colocar obligatoriamente un registro, a fin
de poder aislar cada conjunto elevatorio.
Para efectos de dimensionamiento se aconseja adoptar velocidades que no superen los 1,5 m/s en el tramo
de succión y de 2,4 m/s en el tramo de impulsión. En ningún caso, el diámetro de la tubería debe ser
inferior a 100 mm (4").
5.3
DISPOSITIVOS COMPLEMENTARIOS
La mayoría de las casas de bombas para aguas residuales requiere de los siguientes dispositivos auxiliares:
a) Boyas o electrodos para el accionamiento de las llaves de comando de los motores ubicados en
función a niveles máximos y mínimos de agua residual en el cárcamo,
b) Bomba para agotamiento de aguas de condensación, de infiltración o de filtración que eventualmente
pueden presentarse en el pozo seco,
c) Puente grúa, tecle u otro mecanismo para la suspensión del conjunto elevatorio.
5.4
FUENTE SUPLEMENTARIA DE ENERGIA
Las casas de bombas que no tienen medios para descargar las aguas residuales a través de estructuras de
rebose necesitan ser equipadas con generadores de emergencia.
6
SISTEMAS DE BOMBEO
Los principales dispositivos, actualmente en uso, para la elevación de las aguas residuales, son bombas
eyectoras, bombas centrífugas y bombas helicoidales.
6.1
EYECTORES NEUMATICOS
Los eyectores tienen la ventaja de poder recibir las aguas residuales sin cribado previo lo que no causa daño
al sistema, están constituidos por una cámara metálica a la cual el agua residual es conducida directamente
desde un colector alimentador. Cuando el nivel alcanza una altura determinada, automáticamente un comando eléctrico acciona un compresor que inyecta aire en la cámara con lo que el agua residual es
impulsada a la tubería de salida. Las válvulas de entrada y salida también funcionan automáticamente no
requiriéndose de operación manual alguna.
Debido a que los eyectores funcionan con aire a presión es obvio que juntamente con la cámara receptora
se debe instalar un compresor y eventualmente un recipiente de aire comprimido. El conjunto se debe
complementar con la instalación de un tablero eléctrico de control.
92
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Las unidades menores son instaladas en compartimientos totalmente subterráneos.
Según los catálogos de conocidas fábricas de otros países, los modelos usuales tienen capacidades para
caudales comprendidos entre 2 y 20 L/s, para alturas manométricas que varían entre 3 y 15 m. La potencia
del motor del compresor varía de 1,50 a 20 HP para instalaciones dotadas de compartimiento de aire
comprimido y de 1,5 a 30 HP para las que no lo poseen.
Excepto en pequeñas instalaciones, es recomendable que por lo menos los eyectores, sean instalados cada
uno con capacidad suficiente para evacuar el caudal máximo previsto.
6.2
BOMBAS CENTRIFIFUGAS
Las bombas centrífugas, accionadas por motores eléctricos o de combustión interna, son dispositivos de uso
más frecuente y son fabricadas distintas varias capacidades. De un modo general presentan elevado rendimiento y son insustituibles cuando se deben salvar grandes alturas.
Las bombas de este tipo, destinadas a bombear aguas residuales, están regidas por los mismos principios de
las bombas centrífugas comunes utilizadas en el bombeo de agua limpia.
Desde el punto de vista técnico, hay ciertas peculiaridades que caracterizan a las bombas para aguas
residuales. Por el hecho de impulsar líquidos sucios que contienen materias en suspensión, deben poseer
un tipo especial de rotor (impulsor), además de registros de inspecciones junto a las bocas de entrada y de
salida para permitir su limpieza.
Las especificaciones técnicas para proyectos, recomiendan generalmente que las bombas centrífugas para
aguas residuales tengan aberturas que permitan el paso de objetos o materiales sólidos con diámetro especial, de tipo tubular o abierto.
Las bombas deben generalmente trabajar ahogadas, esto es con carga en la entrada, de manera que el
funcionamiento, en su inicio, se produzca sin la necesidad de la operación previa de cebado. De ésta
manera se obtienen las siguientes ventajas.
1) Prescindir de la válvula de pié, cuyo funcionamiento sería deficiente, con líquidos que contienen
sólidos.
2) Se facilitan las condiciones para la automatización del funcionamiento del equipo de bombeo.
En la mayoría de los casos, las bombas centrífugas para aguas residuales utilizadas en estaciones
elevatorias, trabajan en forma intermitente, debido a la oscilación de los caudales de llegada, es por
esto que es recomendable lograr que la operación sea totalmente automatizada.
Entre los tipos de bombas centrífugas para aguas residuales que se utilizan en estaciones elevatorias,
se destacan las siguientes:
a) De eje horizontal,
b) De eje vertical para instalación en pozo húmedo, esto es, dentro del pozo de bombeo,
c) De eje vertical para instalación en pozo seco,
d) Conjunto motor-bomba sumergible.
93
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Las bombas de eje vertical de los tipos b y c ofrecen, frente a los otros tipos, la ventaja de poder ser
operadas por motores instalados en niveles superiores libres de posibles inundaciones. La longitud del eje
de accionamiento, que no debe ser exagerado, y los problemas de su mantenimiento, son aspectos que
deben ser examinados convenientemente en la Fase de Proyecto.
El tipo conocido de motor-bomba sumergible, engloba en una sola carcasa, la bomba centrífuga propiamente dicha y el motor eléctrico de accionamiento. Fijado en el eje guía, puede ser accionado hacia arriba o
hacia abajo por medio de una cadena de suspensión.
Para determinar la capacidad de una bomba centrífuga y seleccionar el modelo correspondiente, es necesario como en el caso de agua limpia, conocer fundamentalmente: el caudal de bombeo y la altura dinámica
total.
6.3
BOMBAS TORNILLO
Las bombas helicoidales constituyen una modernización del llamado tornillo de Arquímedes. En los últimos
años, su uso se ha intensificado principalmente en Europa. Su funcionamiento es al aire libre, y por tanto a
presión atmosférica. La altura que se puede vencer, equivale al desnivel existente entre las extremidades del
tornillo, colocado en su posición de funcionamiento.
Son recomendadas para grandes caudales y pequeñas alturas de elevación. Para este tipo de bombas no hay
necesidad de calcular la altura dinámica, solamente se requiere el desnivel geométrico entre la cota mínima
alcanzada por las aguas residuales en la cámara de llegada y la cota del canal receptor o cámara de salida.
La capacidad de bombeo, en términos de caudal, es definida de modo general por el diámetro del tornillo
y la velocidad de retención. La potencia absorbida es calculada por la fórmula general utilizada en bombas
centrífugas.
Q Hest.
P = ————
75 N.
Donde:
P = Potencia absorbida en H.P.
Q
= Caudal de bombeo L/s.
Hest = Altura estática de elevación.
N = Rendimiento (65 a 70 %)
El rendimiento es relativamente bajo, debido principalmente a fugas que se verifican en la separación
existente entre la hélice y la canaleta que la contiene.
94
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
95
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
96
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ESTACION ELEVATORIA TIPO
PLANTA
CORTE A -A
97
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ESTACION ELEVATORIA
98
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ESTACION ELEVATORIA
99
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ESTACION ELEVATORIA
100
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ESTACION ELEVATORIA
PLANTA
CORTE
101
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ESTACIONES ELEVATORIAS
102
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ESTACIONES ELEVATORIAS
103
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
BOMBA TORNILLO
104
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTO DE ENTIBADO DE
ZANJAS
Diciembre 2001
105
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
106
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1
ASPECTOS GENERALES ............................................................................................................. 109
1.1
1.2
2
DEFINICION .....................................................................................................................109
NECESIDAD ......................................................................................................................109
EMPUJE DE TIERRAS ................................................................................................................. 109
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
DEFINICIÓN Y ANALISIS ................................................................................................ 110
COEFICIENTE DE EMPUJE .............................................................................................. 110
EMPUJE EN TERRENOS CON COHESIÓN ..................................................................... 110
TERRENOS SUMERGIDOS ...............................................................................................110
SOBRECARGAS ................................................................................................................ 110
CALCULO DEL ENTIBADO ............................................................................................. 111
MATERIALES UTILIZADOS EN ENTIBADOS .................................................................. 111
2.7.1 MADERA ................................................................................................................. 111
2.7.2 ACERO .................................................................................................................... 111
2.7.3 CONCRETO ARMADO........................................................................................... 112
3
TIPOS DE ENTIBADOS ..............................................................................................................112
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
GRAFICOS
APUNTALAMIENTO ......................................................................................................... 112
DISCONTINUO ................................................................................................................ 112
CONTINUO SIMPLE ......................................................................................................... 112
CONTINUO ESPECIAL ..................................................................................................... 112
METALICO - MADERA ..................................................................................................... 112
..........................................................................................................................................117
107
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
108
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTOS DE ENTIBADO DE ZANJAS
1
ASPECTOS GENERALES
1.1
DEFINICION
Se define como entibado al conjunto de medios mecánicos o físicos utilizados en forma transitoria para
impedir que una zanja excavada modifique sus dimensiones (geometría) en virtud al empuje de tierras. Se
debe entender que el entibado es una actividad medio y no una finalidad. Sirve para poder lograr un
objetivo de construcción (colector, galería o fundación) por lo cual la conclusión de la obra es retirada casi
en su totalidad.
1.2
NECESIDAD
Como se indicó anteriormente, tratándose de un medio, el entibado puede ser omitido dentro de ciertos
criterios lógicos, siempre que se pueda anular el empuje de tierras, por cualquier otro procedimiento o
considerar que durante el tiempo que durará la zanja abierta, la tierra no deslizará. Sin embargo en este
último caso hay que tomar en cuenta el factor psicológico ya que sin la protección de un entibado, el
fondo de una zanja produce una sensación de inseguridad y temor que influye en el rendimiento de los
obreros.
Otros factores que influyen en la determinación de usar un entibamiento es la presencia de fundaciones
próximas de edificios, pavimentos de calles, cimientos de muros y otro tipo de estructuras. Se recomienda
por tanto una cuidadosa observación previa de lo siguiente:
a) Al considerar que los taludes de las zanjas no sufrirán grandes deslizamientos, no se debe olvidar que
probablemente se producirán pequeñas deformaciones que traducidas en asentamientos diferenciales pueden dañar estructuras vecinas,
b) Las fluctuaciones del nivel freático en el terreno modifican su cohesión, ocasionando por lo tanto
rupturas del mismo,
c) La presencia de sobrecargas eventuales tales como maquinaria y equipo o la provocada por el acopio
de la misma tierra, producto de la excavación, puede ser determinante para que sea previsto un
entibamiento. En estos casos será la experiencia y el buen criterio los factores que determinen o no el
uso de un entibado.
2
EMPUJE DE TIERRAS
2.1
DEFINICIÓN Y ANALISIS
En la acción o reacción de la tierra ejercida sobre una estructura, se deben distinguir dos situaciones
diferentes, en el primer caso, la acción de la tierra sobre una estructura, se denomina "Empuje Activo"; en
cambio en el segundo caso, la acción de la estructura sobre la tierra, se denomina "Empuje Pasivo".
El empuje de la tierra depende de numerosos factores de compleja determinación que inclusive no son
constantes en el tiempo. Los principales factores son:
109
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
a) Rugosidad e inclinación de la superficie en contacto con el suelo,
b) Rigidez y deformación de la estructura y de su fundación,
c) Densidad, ángulo de fricción interna, humedad, coeficiente de vacíos, cohesión, nivel freático e
inclinación del terraplén,
d) Factores externos al terreno y a la estructura, como lluvias, sobrecargas, vibraciones, etc.
En consecuencia el "Calculo del Empuje de Tierra", deberá ser considerado como una estimación o
evaluación en el que el ingeniero deberá recurrir a su mejor criterio y al grado de seguridad que desea.
2.2
COEFICIENTE DE EMPUJE
Es un coeficiente utilizado para calcular el empuje lateral que en rigor no pasa de ser una relación numérica
(para cada punto de contacto tierra/estructura) entre el peso de la tierra en aquel punto y el empuje lateral.
Por la teoría de Coulomb es un valor fijo para cada tipo de suelo, que no varia con la profundidad, es
obtenido considerando la superficie de deslizamiento plana y asumiendo las presiones linealmente distribuidas, lo que se traduce en un diagrama de carga triangular. En la formula:
E = K * ␥t * H
E
␥t
H
K
2.3
=
=
=
=
Empuje de Tierra
Peso específico del terreno
Profundidad del punto considerado
Coeficiente de empuje; el cual tiene valores diferentes, conforme sea activo Ka o pasivo Kp
EMPUJE EN TERRENOS CON COHESIÓN
En terrenos con cohesión, el valor del empuje calculado por la formula anterior E = K * ␥ t * H debe ser
modificado en función de la cohesión, de la siguiente manera:
a)
Empuje Activo
E = Ka * ␥t * H - C
b)
Empuje Pasivo
E = Kp * ␥t * H - 2C
Siendo C = Cohesión del terreno
2.4
TERRENOS SUMERGIDOS
En los terrenos sumergidos permeables, la influencia del agua es considerable, puesto que al empuje se
debe adicionar aquel que corresponda al agua y se debe disminuir la cohesión ya que por la presencia del
agua ésta se anula y además se debe modificar también la Densidad del Terreno, adoptando aquella que
corresponde a suelos sumergidos.
En terrenos poco permeables, habrá que modificar el peso específico del terreno por el peso específico que
corresponde a suelo saturado.
110
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
2.5
SOBRECARGAS
En el caso de sobrecargas, para determinar el empuje de tierra, se adopta el proceso simplificado, que
consiste en incrementar la altura real H en un valor Hs, debido a la sobrecarga, que no es otra cosa que la
relación que existe entre la sobrecarga q y el peso específico del terreno ␥ t. En consecuencia el empuje se
calculará de la siguiente manera:
q
Hs = —
␥t
Ht = H + Hs
E = K * ␥t * Ht
Donde:
q = Sobrecarga (Kg/m )
␥t = Peso específico del terreno (kg/m3 )
El diagrama de presiones en este caso adopta una forma trapezoidal.
2.6
CALCULO DEL ENTIBADO
Normalmente se efectúa el cálculo, adoptándose entibados ejecutados según disposiciones normalizadas, y
solamente son calculados para grandes galerías y en zanjas muy profundas o en el caso de existencia de
estructuras importantes próximas a la zanja.
En zanjas con profundidades medias, la disponibilidad de materiales y maquinaria, así como la experiencia
del ingeniero o del maestro de obras, definen la elección del entibado, con poca observación del tipo de
terreno. Sin embargo es necesario indicar que los entibados normalizados están sobredimensionados
para los casos normales de obras.
2.7
MATERIALES UTILIZADOS EN ENTIBADOS
Para la mayoría de los casos tenemos la madera (ocho, pino u otro tipo de madera de construcción).
En casos de mayor responsabilidad y de grandes empujes se combina el uso de perfiles de hierro con
madera, o solamente perfiles, y muy eventualmente el concreto armado.
2.7.1 MADERA
Son piezas de dimensiones conocidas de 1" ∗ 6"; 1" ∗ 8"; 1" ∗ 10", o en su caso de 2" ∗ 6"; 2" ∗ 8"; 2" ∗ 10"
y para listones de 2" ∗ 4"; 3" ∗ 4".
Las piezas pueden tener los bordes preparados para ensamble hembra y macho. Se usan también como
puntales, rollizos de eucalipto en diámetros mínimos de 4" y 6".
2.7.2
ACERO
Son piezas de acero laminado en perfiles tipo "I" o "H" o perfiles compuestos de los anteriores, soldados
(ejemplo doble II) o en perfiles de sección especial, lo que se denomina Estaca-Plancha metálica (tablestaca)
en este último caso pueden ser de ensamble normalizado. Las dimensiones son suministradas con dimensiones normalizadas, típicas para cada fabricante (Metal flex, Armco, Bethlem Steel, etc.). Los mas utilizados
son los perfiles "I" de 6"; 8" y el perfil "H" de 6" ∗ 6". Se utilizan también tablestacas de palanca, y tubos
huecos en montaje telescópico, que pueden ser trabados por rosca o presión de aceite.
111
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
2.7.3
CONCRETO ARMADO
Se utilizan en piezas prefabricadas de diversas secciones (ejemplo: rectangulares, con ensamble hembramacho) o piezas fabricadas en sitio.
3
TIPOS DE ENTIBADOS
3.1
APUNTALAMIENTO
El suelo lateral será entibado por tablones de madera de 1" ∗ 6" espaciados según el caso, trabados horizontalmente con rollizos o puntales de eucalipto con diámetros entre 4" y 6" o vigas solera de madera de
diferentes secciones.
3.2
DISCONTINUO
El suelo lateral será entibado por tablones de madera de 1" ∗ 6", espaciados 16 cm y trabados horizontalmente por soleras (vigas de madera) en toda su extensión y rollizos de eucalipto con diámetros entre 4" y 6"
cada 1,35 m con excepción de la extremidad de los listones donde los puntales estarán a 0,40 m.
3.3
CONTINUO SIMPLE
En este caso la contención del suelo lateral se hará con tablones de 1" x 6", punteadas unas con otras y
trabadas horizontalmente con soleras (vigas de madera) en toda su extensión y rollizos de eucalipto con
diámetros de 4" y 6" o vigas de 3" x 6" espaciadas 1.35 m con excepción de las extremidades donde los
puntales estarán a 0,40 m.
3.4
CONTINUO ESPECIAL
En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de 2" ∗ 6", de tipo hembra y macho y trabados
horizontalmente por vigas de 3" ∗ 6" en toda su extensión y rollizos de eucalipto de 6" de diámetro
espaciados cada 1,35 m con excepción de las extremidades de los listones donde los puntales estarán a 0,40
m.
3.5
METALICO - MADERA
En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de madera 2" ∗ 6", contenidos en perfiles metálicos
doble "T", de 30 cm (12") espaciados cada 2,0 m e hincados en el terreno con la penetración indicada en el
proyecto y de conformidad con el tipo de terreno y la profundidad de la zanja.
Los perfiles serán soportados con perfiles metálicos doble "T" de 30 cm (12") espaciados cada 3,0 m.
Para las zanjas de profundidad hasta 6,0 m en condiciones normales será utilizado un cuadro de soleras y
rollizos. El entibado debe ser proyectado atendiendo las peculiaridades de cada caso.
Para evitar sobrecargas en el entibado, el material excavado será depositado a una distancia de la zanja,
como mínimo igual a su profundidad.
Para evitar la percolación del agua pluvial hacia la zanja es necesario:
a) Verificar la existencia de fisuras laterales en el suelo, si esto ocurre, se debe proceder al sellado de las
mismas y a la impermeabilización del área.
112
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
b) Verificar si junto a las aceras no se produce infiltración de agua pluvial. De ser así, se deben sellar las
fisuras empleando para ello asfalto.
Como referencia, a continuación se describe el entibado recomendable en función del tipo de suelo.
TIPO DE SUELO
1. Tierra roja y de compactación
natural. Tierra compacta o arcilla
ENTIBADO RECOMENDABLE
Discontinuo
2. Tierra roja, blanca y marrón
* Tierra sílicea (seca)
Discontinuo
Continuo Simple
3. Tierra roja tipo ceniza
barro saturado
Continuo Simple
4. Tierra saturada con estratos de arena
* Turba o suelo orgánico
Continuo Especial
5. Tierra Blanca
* Arcilla Blanda
Continuo Especial
6. Limo Arenoso
Continuo
7. Suelo Granular
* Arena gruesa
Continuo
8. Arcilla Cohesiva
Apuntalamiento
113
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DIAMETRO
DEL
COLECTOR
0,15 m
0,20 m
0,30 m
0,40 m
0,45 m
0,50 m
0,60 m
0,70 m
0,80 m
0-90 m
1,00 m
1,20 m
114
COTA DE
CORTE
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4,6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
0-2
2-4
4-6
6-8
ANCHO DE ZANJA EN FUNCION
DEL TIPO DE ENTIBADO
CONTINUO Y
APUNTADISCONTINUO
ESPECIAL
LAMIENTO
0,65
0,85
1,05
1,25
0,70
0,90
1,10
1,30
0,80
1,00
1,20
1,40
1,10
1,30
1,50
1,70
1,15
1,35
1,55
1,75
1,30
1,50
1,70
1,90
1,40
1,60
1,80
2,00
1,50
1,70
1,90
2,10
1,60
1,80
2,00
2,20
1,70
1,90
2,10
2,30
1,80
2,00
2,20
2,40
2,20
2,40
2,60
2,80
0,75
1,05
1,35
1,65
0,80
0,10
1,40
1,70
0,90
1,20
1,50
1,80
1,20
1,50
1,80
2,10
1,25
1,55
1,85
2,15
1,40
1,70
2,00
2,30
1,50
1,80
2,10
2,40
1,60
1,90
2,20
2,50
1,70
2,00
2,30
2,60
1,80
2,10
2,40
2,70
1,90
2,10
2,50
2,80
2,30
2,50
2,70
2,90
0,65
0,75
0,85
0,95
0,70
0,80
0,90
1,00
0,80
0,90
1,00
1,10
0,90
2,00
1,10
1,20
1,00
1,10
1,20
1,30
1,10
1,20
1,30
1,40
1,20
1,30
1,40
1,50
1,30
1,40
1,50
1,00
1,40
1,50
1,00
1,70
1,50
1,50
1,40
1,80
1,60
1,70
1,80
1,90
1,80
1,90
2,00
2,10
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
,
ENTIBADO METALICO - MADERA
DIAMETRO DEL
COTA DE
ANCHO DE
COLECTOR
CORTE
ZANJA (m)
0-2
2-4
1,75
0,15 a 0,20 m
4-6
1,90
6-8
2,05
0-2
2-4
1,85
0,30 m
4-6
2,00
6-8
2,15
0-2
2-4
2,15
0,40 m
4-6
2,30
6-8
2,45
0-2
2-4
2,25
0,45 m
4-6
2,40
6-8
2,55
0-2
2-4
2,35
0,50 m
4-6
2,50
6-8
2,65
0-2
2-4
2,45
0,60 m
4-6
2,60
6-8
2,75
0-2
2-4
2,55
0,70 m
4-6
2,70
6,8
2,85
0-2
2-4
2,65
0,80 m
4-6
2,80
6-8
2,90
0-2
2-4
2,75
0,90 m
4-6
2,90
6-8
3,05
0-2
2-4
2,85
1,00 m
4-6
3,00
6-8
3,15
0-2
2-4
3,05
1,20 m
4-6
3,20
0-2
2-4
3,35
1,50 m
4-6
3,50
6-8
3,65
115
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
116
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
117
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
118
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DETALLE DE ENTIBAMIENTO
119
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DETALLE DE ENTIBAMIENTO
120
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DETALLE DE ENTIBAMIENTO
121
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DETALLE DE ENTIBAMIENTO
122
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ENTIBAMIENTO DISCONTINUO
CORTE
ELEVACION
PLANTA
123
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ENTIBAMIENTO CONTINUO
CORTE
ELEVACION
PLANTA
124
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ENTIBAMIENTO ESPECIAL
CORTE
ELEVACION
PLANTA
125
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ENTIBAMIENTO METALICO
PLANTA
DETALLE "3"
DETALLE "1"
126
CORTE A -A
DETALLE "2"
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
APUNTALAMIENTO
CORTE
ELEVACION
PLANTA
127
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTOS DE SIFONES
INVERTIDOS EN SISTEMAS SANITARIOS
Diciembre2001
129
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
130
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1
ASPECTOS GENERALES ............................................................................................................. 133
2
TIPOS DE SIFONES .................................................................................................................... 133
3
HIDRAULICA DEL SIFON ..........................................................................................................134
3.1
3.2
PERDIDAS DE CARGA ..................................................................................................... 134
VELOCIDADES ................................................................................................................. 135
4
DIAMETRO MINIMO ..................................................................................................................136
5
NUMERO DE TUBERIAS ............................................................................................................ 136
6
PERFIL DE SIFON .......................................................................................................................136
7
CAMARAS VISITABLES ...............................................................................................................136
7.1
7.2
CAMARA DE ENTRADA ...................................................................................................136
CAMARA DE SALIDA .......................................................................................................137
8
VENTILACION ............................................................................................................................ 137
9
VERTEDOR DE REBOSE - BY-PASS ......................................................................................... 138
10
MATERIALES ...............................................................................................................................138
11
TECNICA DE CONSTRUCCION ................................................................................................. 138
12
OPERACION Y MANTENIMIENTO ........................................................................................... 138
GRAFICOS
..........................................................................................................................................141
131
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
132
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SIFONES INVERTIDOS
EN SISTEMAS SANITARIOS
1
ASPECTOS GENERALES
En el proyecto de obras de Red para el transporte de Aguas Sanitarias, la topografía local puede exigir la
ejecución de obras especiales denominadas Sifones Invertidos dada la necesidad de superar obstáculos
como, quebradas, ríos, canalizaciones de aguas pluviales, aductoras, cruce de túneles subterráneos (metros), etc. Siempre que sea posible se debe evitar el uso de Sifones Invertidos por los grandes inconvenientes que representa su conservación y mantenimiento, sin embargo muchas veces no es posible resolver de
otra manera el problema de paso de depresiones.
2
TIPOS DE SIFONES
Los principales tipos de sifones son los que se indican a continuación.
a)
RAMAS OBLICUAS
b)
POZO VERTICAL
c)
RAMAS VERTICALES
d)
CON CAMARAS DE LIMPIEZA
Tipo a) Se emplea para cruces de obstáculos para lo que se cuenta con suficiente desarrollo, y en terrenos
que no presentan grandes dificultades de ejecución.
Tipos b y c) con una o dos ramas verticales son preferidos para emplazamientos de poco desarrollo o en
caso de grandes dificultades constructivas. Sus características de fácil limpieza y reducido espacio, los
hacen muy aconsejables.
133
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Tipo d) Con cámaras de limpieza, tiene su aplicación en obras de cruce de vías subterráneas (metros).
El sifón invertido es una obra de costo relativamente elevado y presenta dificultades de limpieza y
desobstrucción, razón por la cual debe ser utilizado solamente después de un estudio comparativo con otras
alternativas.
3
HIDRAULICA DEL SIFON
El sifón invertido, presenta aproximadamente una forma de U interconectada con dos cámaras. En su
entrada existe una cámara cuya función es orientar el flujo hacia el sifón propiamente dicho y a su salida
otra cámara que permite guiar el flujo efluente hacia el colector aguas abajo. Entre estas cámaras, el
escurrimiento se produce por gravedad, en conducto forzado (a presión), siendo por lo tanto el nivel de
agua en la cámara de entrada superior al de la cámara de salida.
La conexión entre las dos cámaras, lo que constituye el sifón propiamente dicho, puede ser a través de dos
o más conductos. Los conceptos hidráulicos aplicables, son por tanto, aquellos que corresponden a conductos forzados con perdida de carga igual a la diferencia de niveles entre la entrada y la salida. Para los
cálculos de perdidas de carga distribuida, se recomienda el uso de la fórmula universal con el coeficiente de
rugosidad uniforme equivalente K = 2 mm. Si se utiliza la formula de HAZEN WILLIAMS se recomienda
utilizar el coeficiente C = 100. Para la fórmula de MANNING, se recomienda el valor de
n = 0,015.
3.1 PERDIDAS DE CARGA
Para el cálculo de pérdidas de carga localizadas (singulares) se utilizan las siguientes expresiones.
a)
En cámara de entrada al Sifón
La pérdida de carga He, supuesta la entrada por un cambio de rasante en solera de borde agudo es:
V2
Hf = 1,1 ——
2g
b)
Pérdida de Altura potencial HfO
Debido al incremento de velocidad al pasar de V1 en el colector de llegada (que no funciona en carga) a V2
velocidad del agua en el Sifón, es:
V2 2 - V12
HfO = 1,1 ————
2g
c)
Pérdida de Carga en el Sifón
c.1.)
Pérdida debida a los codos (ángulos)
[
]
ao
V22
Hc = 0,1316 ——————
2g
90°
c.2.)
Pérdida debida al rozamiento con las paredes para una longitud de Sifón.
Hf = h (m/m) * L
134
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
d)
En cámara de Salida.
Tiene lugar una disminución de la velocidad al pasar de la del sifón a la del colector aguas abajo.
El incremento de energía correspondiente, expresado en altura es.
A3 - 1
V22
Hs = ———— * ——
2g
A2
Valor no computable que queda como factor de seguridad.
En la formula:
A3 = Area de la sección mojada del colector de salida.
A2 = Area de la sección del sifón.
Por tanto la pérdida total será:
H = He + Hp + Hc + Hf
La experiencia aconseja que la rama descendente del sifón debe tener gran pendiente 1:1 a 1:3 mientras que
la ascendente debe tener una inclinación menor 1:2,5 hasta 1:7. Como material de construcción se emplea
casi generalmente tubería de hierro fundido dúctil, debido a la normalización de las piezas curvas de
fundición siendo posible la formación de ángulos de 11,25°; 22,5°; 30°; 45°; ó sus combinaciones. Para una
fácil limpieza es conveniente que la parte que queda debajo del obstáculo que une las ramas ascendente y
descendente tenga una ligera pendiente de 1:100 a 1:1000.
3.2 VELOCIDADES
Para obtener una buena auto-limpieza en el sifón, el objetivo fundamental de un proyecto consiste en
garantizar una condición de escurrimiento tal, que por lo menos una vez por día propicie la auto-limpieza
de las tuberías a lo largo del período de proyecto. Para ésto, es necesaria la determinación minuciosa de los
caudales de Aguas Residuales afluentes al sifón.
Para obtener una buena auto-limpieza en el sifón, la velocidad del líquido en su interior, debe ser como
mínima de 0,90 m/s, que además de impedir la sedimentación del material sólido (arena) en la tubería, es
capáz de remover y arrastrar la arena ya depositada.
Si la velocidad igual a 0,90 m/s es capáz de arrastrar la arena sedimentada en la tubería, la ocurrencia de
valores de velocidad superiores a 0,90 m/s, por lo menos una vez al día, con mayor razón producirán la
auto-limpieza del sifón impidiendo así, la formación de depósitos de material sólido que puede obstruir la
tubería.
Por tanto, un criterio racional para el dimensiona miento de sifones invertidos puede ser la imposición de
tener en cualquier época una velocidad mayor o igual a 0,90 m/s para el caudal máximo de Aguas Residuales
de un día cualquiera, lo que significa no incluir el coeficiente del día de mayor contribución K1 en el cálculo
de éste caudal máximo.
La imposición de una velocidad mínima de 0,90 m/s recomendada por algunos autores para los caudales
mínimos de Aguas Residuales no es un criterio adecuado de dimensionamiento y conduce a valores excesivos de pérdidas de carga en el sifón para los caudales máximos. En muchos casos esta situación puede
obligar a desistir del uso de sifones invertidos.
135
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Un criterio de dimensionamiento, que está siendo adoptado con éxito en Brasil, es el de garantizar una
velocidad igual o superior a 0,60 m/s, para el caudal medio, a lo largo de todo el período de Proyecto.
Este criterio, da resultados próximos a aquellos obtenidos por el uso del criterio considerado racional de
garantizar la autolimpieza con velocidad de 0,90 m/s para el caudal máximo de un día cualquiera. Esto
ocurre por que éste caudal máximo de Aguas Residuales es obtenido multiplicando el caudal medio (excepto el de infiltración) por el coeficiente de la hora de mayor contribución, K2, que normalmente es admitido
igual a = 1,5.
La velocidad máxima, es función de las características del material del sifón y de la carga disponible, de un
modo general, la misma no debe ser mayor a 3,0 ó 4,0 m/s.
4
DIAMETRO MINIMO
Considerando que para tuberías de menor dimensión es mayor la posibilidad de obstrucción, es recomendable que el diámetro mínimo del sifón tenga un valor similar al fijado para los colectores, esto es, 150 mm
(6").
Por tanto se recomienda un diámetro de 150 mm como diámetro mínimo.
5
NUMERO DE TUBERIAS
El sifón invertido deberá tener, como mínimo dos líneas, a fin de hacer posible el aislamiento de una de ellas
sin perjuicio del funcionamiento, cuando sea necesaria la ejecución de reparaciones y/o desobstrucciones.
En el caso de existir grandes variaciones de caudal, el número de líneas debe ser determinado convenientemente para garantizar el mantenimiento de la velocidad adecuada a lo largo del tiempo.
6
PERFIL DE SIFON
La facilidad de limpieza y las pérdidas de carga son dos aspectos que deben ser considerados para la
definición del perfil del sifón.
El perfil de mayor uso es el que se asemeja a un trapecio con la base menor para abajo y sin la base mayor.
Así la elección del perfil sea función de las condiciones locales y del espacio para su implantación, es de
importancia fundamental que se procure proyectar el sifón con ángulos suaves que permitan la utilización
de equipos simples para la limpieza y desobstrucción.
7
CAMARAS VISITABLES
El sifón invertido debe ser proyectado con dos cámaras visitables, cámara de entrada y cámara de salida.
7.1 CAMARA DE ENTRADA
La cámara de entrada debe ser proyectada de manera de orientar el escurrimiento hacia las tuberías que
constituyen el sifón propiamente dicho, debe prever además dispositivos que permitan:
a) El aislamiento de cualquiera de las líneas para su limpieza.
b) El desvío del caudal afluente para cualquiera de las líneas, aisladamente o en conjunto con otra.
136
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
c) El desvío o by - pass directamente para un curso de agua o galería.
d) La entrada de un operador o equipos para desobstrucción o agotamiento.
Los dispositivos para aislamiento de tuberías pueden ser compuertas de madera (agujas), que deslizan en
ranuras apropiadas, o vertederos adecuadamente dispuestos para permitir la entrada en servicio de la nueva
tubería después de alcanzar el límite de capacidad de la anterior.
Generalmente han sido utilizadas compuertas que tienen la ventaja de poder distribuir mejor los caudales,
de modo de mantener siempre una velocidad mínima de autolimpieza; sin embargo, ésta alternativa tiene la
desventaja de requerir la entrada de personas en la cámara para efectuar la operación de las compuertas.
La utilización del vertedor lateral tiene la ventaja de evitar la entrada frecuente de personas en la cámara, sin
embargo ocasiona mayor pérdida de carga, pues es considerado un obstáculo sumergido, cuando el
escurrimiento pasa sobre él. Cuando es utilizado el vertedor lateral, deben ser tomados los debidos cuidados en relación a las velocidades para atender las condiciones de auto-limpieza.
7.2 CAMARA DE SALIDA
Debe ser también adecuadamente proyectada de modo de permitir la inspección, el aislamiento y la limpieza de cualquier línea del sifón. Las soleras de los tubos afluentes y de la tubería de salida quedarán
rebajadas, en relación a la tubería de llegada en la cámara de entrada, en 1/3 del valor correspondiente a la
pérdida de carga a lo largo del sifón, más las pérdidas localizadas.
Las cámaras de Entrada y Salida deben ser proyectadas con dimensiones adecuadas, de modo que permitan
el acceso y movimiento de personas y equipos, en forma cómoda durante las operaciones que se realicen
en las mismas.
8
VENTILACION
Considerables cantidades de aire y gases son arrastradas por el escurrimiento de Aguas Servidas en los
colectores que funcionan en lámina libre. En cambio, éste flujo es interrumpido en la cámara de salida del
sifón, ya que el escurrimiento en el sifón se efectua en conducto forzado.
Debido a esa interrupción, se produce una acumulación de aire y gases que origena una presión positiva en la
cámara de entrada, y puede provocar el escape de gases con olor desagradable a través de orificios y aberturas
en las tapas de acceso a las cámaras.
Si la cámara de entrada fuese completamente hermética, los gases efectuarían un camino en sentido inverso
al escurrimiento hasta conseguir salir por las cámaras de inspección aguas arriba del sifón.
En éste caso, todo el oxígeno extraído de la cámara y los gases (principalmente el sulfhídrico que se
desprende del líquido debido al aumento de turbulencia) se concentran pudiendo ocasionar serios problemas de olor. Con la acumulación de sulfatos en la cámara de entrada, el ambiente se torna altamente tóxico,
y puede ocasionar la muerte de los operadores que visiten la cámara sin la debida máscara de protección.
Para minimizar este problema, se puede interconectar las cámaras de entrada y salida por medio de una
tubería, de modo que los gases sean transferidos para la cámara de salida y arrastrados por el flujo de aguas
residuales aguas abajo del sifón.
Dependiendo de la ubicación de la cámara de entrada, los gases pueden ser lanzados en la atmósfera
siempre que las condiciones ambientales locales no sean afectadas.
137
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
La evacuación de aire y gases se produce a través de una tubería con diámetro que varía desde un décimo hasta
la mitad del diámetro del sifón. Cuando se interconectan las cámaras, esta tubería generalmente es ubicada en
forma paralela a las tuberías del sifón.
9
VERTEDOR DE REBOSE - BY-PASS
Existiendo la posibilidad de ocurrencia de accidentes, roturas, obstrucciones etc., que pueden interrumpir
el funcionamiento del sifón, se requiere de dispositivos de descarga.
Si el sifón esta destinado a atravesar un curso de agua, se puede prever una tubería de descarga en la cámara de
entrada, con una cota suficiente para el lanzamiento de Aguas Residuales en el río. Esta solución, no puede ser
utilizada en los casos en que, el mantenimiento de la calidad del agua en el cuerpo receptor la torna inviable y
siempre que las tuberías afluentes puedan ser descargadas en otros sitios.
10
MATERIALES
Pueden ser utilizados tubos de hierro fundido dúctil, concreto armado, acero y plástico sin embargo es más
frecuente el uso de hierro fundido dúctil por su facilidad de instalación.
En los casos en que el sifón es construido sobre lechos o cursos de agua, se debe verificar su peso o anclar
las tuberías, para evitar su flotación, condición que puede ocurrir durante el período de construcción o
cuando el sifón es vaciado para reparaciones.
Los tubos livianos generalmente llevan una envoltura de cemento para evitar la flotación y su desplazamiento sirviendo además esta envoltura para su protección.
11
TECNICA DE CONSTRUCCION
La técnica de construcción siempre que el obstáculo a salvar esté constituído por un arroyo o río, con un
caudal de volumen apreciable, sigue alguno de los siguientes métodos.
a) Se monta un andamio perpendicular a la dirección de la corriente; el sifón se instala sobre el andamio
y luego se produce su descenso en bloque hasta que repose en un canal excavado con anterioridad
para éste propósito.
b) El sifón, previamente montado, se suspende mediante grúas flotantes y se sumerge luego hasta
reposar en la zanja excavada para tal fin.
c) El sifón se monta en tierra; se obturan ambos extremos; se recubre el exterior del sifón con hormigón
proyectado o encofrado, hasta que el peso del sifón compense su flotabilidad en el agua; de ésta
forma se consigue una protección suplementaria contra la corrosión; se conduce el sifón haciéndolo
flotar mediante boyas, hasta que esté situado sobre el canal excavado previamente, se sueltan las
boyas y se sumerge el sifón llenándolo con agua.
d) Se ejecuta el montaje del sifón en una orilla del río que constituye el obstáculo. Desde la orilla
opuesta y mediante cables, éste es remolcado hasta su emplazamiento definitivo, por vehículos que
circulan sobre una vía dispuesta en la prolongación teórica del eje del sifón.
12
OPERACION Y MANTENIMIENTO
Los sifones exigen cuidados especiales sistemáticos con la finalidad de evitar obstrucciones. Una de las
principales preocupaciones relacionadas al uso de los sifones se refiere a la necesidad de desobstrucción de
los mismos, particularmente cuando ocurre la acumulación de sólidos pesados, como piedras, que resisten
138
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
el arrastre hidráulico, situación que se traduce en la necesidad de utilización de equipos mecanizados de
limpieza.
Un equipo de limpieza de sifones bastante eficiente es la denominada Bucket-Machine. Este equipo está
provisto de un motor, que es responsable del accionamiento de una roldana que enrolla y desenrolla un
cable de acero, que tiene en la extremidad un recipiente que se introduce por el interior de las tuberías,
raspando la solera y recolectando el material sedimentado. Existen recipientes de distintos tamaños y su
elección depende del diámetro de las tuberías y también de las dimensiones de las cámaras de Entrada y
Salida.
Se recomienda la realización de inspecciones regulares, a través de las cuales puedan ser previstas a tiempo
la remoción de obstrucciones incipientes. En promedio, éstas inspecciones deben ser realizadas una vez por
mes.
La limpieza puede ser efectuada por diversos procedimientos.
a) Limpieza manual, utilizando raspadores con cables,
b) Lavado con agua proveniente de camiones succión presión,
c) Retención temporal del agua en el tramo aguas arriba del sifón, seguida de una apertura instantánea
de la compuerta en la cámara de entrada.
d) Descarga de fondo en el punto bajo del sifón si las condiciones locales lo permiten.
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
141
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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
TIPOS DE PERFILES DE SIFONES INVERTIDOS
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SIFON INVERTIDO
144
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SIFON INVERTIDO
145
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SIFON INVERTIDO
146
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DETALLE DE CAMARA DE ENTRADA
DETALLE DE CAMARA DE SALIDA
SIFON INVERTIDO CON DISTRIBUCION DE
FLUJO A TRAVES DE VERTEDOR LATERAL
CORTE A-A
147
CAMARA DE ENTRADA
SIFON INVERTIDO
CAMARA DE SALIDA
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148
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Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTO DE SUMIDEROS
Diciembre 2001
149
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
150
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INDICE
1
UBICACION DE SUMIDEROS .................................................................................................... 153
2
TIPOS DE SUMIDEROS .............................................................................................................. 153
HIDRAULICA DE SUMIDEROS........................................................................................ 155
1
CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA ................... 155
2
CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CAUDAL DE UNA CUNETA ......................... 155
3
CAPACIDAD DE DRENAJE DE LOS SUMIDEROS .................................................................... 156
4
CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS ............................................................. 156
5
SUMIDEROS DE VENTANA ....................................................................................................... 156
A
B
C
CALCULO DE LA CAPACIDAD ........................................................................................ 159
SUMIDEROS NORMALIZADOS DE REJAS..................................................................... 160
SUMIDEROS EN PUNTOS BAJOS ................................................................................... 161
EJEMPLOS DE CALCULO ...................................................................................................................... 161
1
2
SUMIDEROS DE VENTANA ............................................................................................. 161
SUMIDEROS DE REJA ...................................................................................................... 161
UBICACION DE SUMIDEROS Y ESPACIAMIENTO ............................................................................ 167
REFERENCIA RAPIDA PARA EL CALCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA CON DEPRESION ...... 167
REFERENCIA RAPIDA PARA SUMIDEROS DE REJA ........................................................................... 167
GRAFICOS
..........................................................................................................................................169
151
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
152
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO
PARA PROYECTO DE SUMIDEROS
1
UBICACION DE SUMIDEROS
Existe una serie de reglas y criterios para determinar la correcta ubicación de sumideros, estos son:
• Ubicar sumideros en puntos bajos y depresiones,
• En lugares donde se reduzca la pendiente longitudinal de las calles,
• Justo antes de puentes y terraplenes,
• Preferiblemente antes de los cruces de calles o de pasos de peatones (cebras).
También es necesario tener en cuenta un conjunto de recomendaciones que deben llevarse a la práctica
durante la etapa de la construcción, las cuales son:
a) Analizar el esquema geométrico de cada calle, particularmente su sección transversal, de tal forma de
decidir si se debe o no construir un sumidero en cada lado, o solo en el lado bajo,
b) En las intersecciones de calles y en especial cuando deba impedirse el flujo transversal, pueden
crearse pequeñas depresiones para garantizar la completa captación de las aguas,
c) No se deben ubicar sumideros en lugares donde puedan interferir otros servicios públicos como
electricidad y teléfonos.
Los gráficos Nº 1, Nº 2 y Nº 3 dan varios ejemplos típicos sobre la ubicación de sumideros.
2
TIPOS DE SUMIDEROS
La selección del tipo de sumidero apropiado es importante, pues de dicha selección depende la capacidad
de captación de caudal y en consecuencia el caudal que ingresa a los colectores.
En general los sumideros se pueden dividir en cuatro tipos:
a) Sumideros de ventana,
b) Sumideros de reja,
c) Sumideros mixtos,
d) Sumideros especiales.
a) SUMIDERO DE VENTANA
Consiste en una abertura a manera de ventana practicada en el bordillo o cordón de acera generalmente deprimida con respecto a la cuneta.
El sumidero posee, además de la ventana, un canal lateral de desagüe, una pequeña cámara de
recolección de sedimentos y una tubería de conexión con el colector público.
153
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
La longitud de la ventana normalmente es de 1,50 m con una depresión mínima de 2,5 cm.
El Funcionamiento Hidráulico de éste sumidero es INEFICIENTE, en especial cuando no existe la
depresión o se encuentra ubicado en calles de pendiente pronunciada.
Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el tránsito de vehículos, al margen de esto son
costosos y captan fácilmente sedimentos y desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcionamiento.
Son de utilidad las siguientes recomendaciones para decidir la utilización de este tipo de sumidero.
• Razones de tipo vial en función a una prioridad de la vía,
• Es recomendable su uso en puntos bajos,
• No deben ser utilizados cuando existe la posibilidad de acarreo cuantioso de sedimentos y desperdicios.
b) SUMIDERO DE REJAS
Consiste en la ejecución de una cámara donde penetran las aguas pluviales, ésta se cubre con una reja
para impedir la precipitación de vehículos, personas u objetos de un cierto tamaño. Generalmente
consta de la reja propiamente dicha, la cámara de desagüe y la tubería de conexión al colector.
Existen numerosos tipos de rejas, tales como aquellas de barras paralelas a la dirección de flujo (más
común) en la calzada, de barras normales a dicha dirección. Existen diferentes formas de barras
siendo las más comunes las rectangulares (pletinas) y las redondas.
La mayor ventaja de éste sumidero, es su capacidad hidráulica bastante superior al de ventana, en
especial en pendientes pronunciadas.
Su mayor desventaja son los inconvenientes que causa al tránsito y la facilidad de captación de
desperdicios que tapona el área útil de la reja, además del ruido que se produce cuando pasa un
vehículo sobre ella. El análisis de sus ventajas y desventajas así como de sus propiedades hidráulicas,
permite efectuar las siguientes recomendaciones.
• Utilizarlos preferentemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3 % ó más),
• Las rejas de barras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para la
circulación de bicicletas, es utilizada preferentemente,
• No se deben utilizar sumideros deprimidos de rejas cuando éstos ocupen parte o la totalidad de la
calzada,
• No se deben utilizar en puntos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana.
c) SUMIDERO MIXTO
Es una combinación de los dos anteriores, tratando de tomar de cada uno de ellos lo más positivo, es
decir, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada para
el sumidero de rejas.
Las recomendaciones prácticas para su utilización son las siguientes:
154
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
• Utilizarlos en lugares donde sería en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero donde la
eficiencia de captación de éstos sea menor del 75 %,
• Es recomendable suponer un área efectiva del 67 % del área neta total de la reja y la ventana.
d) SUMIDEROS ESPECIALES
Son aquellos que tienen una configuración algo diferente a las anteriores, tal como se pueden ver en
los gráficos correspondientes.
Son utilizados en los siguientes casos:
• Conexión de calles con canales abiertos o cauces naturales,
• Colección de aguas superficiales de áreas extensas,
• Conexión directa entre colectores y pequeñas calles naturales.
HIDRAULICA DE SUMIDEROS
1
CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA
La capacidad de una boca de tormenta/sumidero, cualquiera sea su tipo, depende de la altura de agua en el
tramo de acera aguas arriba del sumidero. Si ésta estuviese ubicada en un tramo de pendiente uniforme, la
altura de agua en la cuneta dependerá de sus características como conducto libre. Tales características
incluyen la sección transversal, la pendiente y la rugosidad de la cuneta y de las superficies del pavimento
sobre el cual escurre el agua.
En la determinación de la capacidad del sumidero, la primera condición es que las características de
escurrimiento en conducto libre de la cuneta aguas arriba sean conocidas.
2
CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CAUDAL DE UNA CUNETA
Cuando la sección transversal de la cuneta consiste esencialmente de un pavimento con pendiente uniforme, el caudal puede ser rápidamente calculado usando el nomograma de IZZARD para escurrimiento en un
canal triangular. Este nomogramas es también aplicable a secciones compuestas de dos o mas partes de
secciones diferentes.
El nomograma de IZZARD, permite calcular la altura de agua en el bordillo de acera para un caudal dado o
viceversa. En estos cálculos se debe tener presente que la altura de agua obtenida es para una longitud de
cuneta suficiente para establecer un escurrimiento uniforme, siendo esta longitud probablemente 15 m.
Invariablemente, una cuneta va gradualmente acumulando agua de modo que el caudal no es constante a
lo largo de su longitud.
Para el cálculo del caudal en cunetas es posible el empleo de la fórmula de Manning considerando una
sección triangular.
Los valores del coeficiente "n" de Manning adoptados, son los siguientes:
• Cuneta de concreto con un buen acabado (frotachado fino). - 0,012
• Pavimento asfáltico.
* Textura lisa
* Textura áspera
- 0,013
- 0,016
155
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
• Cuneta de concreto con pavimento asfáltico.
* Textura lisa
- 0,013
* Textura áspera
- 0,015
• Pavimento de concreto.
* Acabado con plancha
* Acabado manual fino
* Acabado manual áspero
- 0,014
- 0,016
- 0,020
Para cunetas con pendientes pequeñas donde es posible la acumulación de sedimentos , los valores de "n"
mencionados deben ser incrementados en 0,002 a 0,005.
3
CAPACIDAD DE DRENAJE DE LOS SUMIDEROS
El nomograma de IZZARD fué construido para la siguiente ecuación:
Qo = 0,375 Yo 8/3 (Z/n) S0 1/2
El mismo nomograma también puede ser utilizado en el cálculo de cunetas en "V" para el caso de cunetas
amplias.
4
CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS
Los sumideros pueden tener o no una capacidad establecida para interceptar el caudal que corre por la
cuneta. Todos los tipos de sumideros captan más agua a medida que aumenta la altura de agua en la cuneta,
pudiendo parte del caudal, sobrepasar el sumidero.
Un sumidero ubicado en un punto bajo de una cuneta, captará eventualmente toda el agua que alcance
(siempre que no quede completamente ahogado), pero la altura de agua puede tornarse excesiva si el
sumidero no tuviese una altura suficiente. En los casos más comunes, de cuneta con pendiente uniforme en
un único sentido longitudinal, las dimensiones significativas son el ancho de la reja normal y el ancho de
abertura libre paralela al sentido de escurrimiento en la cuneta.
5
SUMIDEROS DE VENTANA
Se utilizan como elementos de captación de la escorrentía en vías confinadas por cordones de acera. Estos
elementos y la pendiente transversal de la calzada determinan una sección triangular para el flujo de
aproximación al sumidero, el cual tiene poca profundidad y un ancho superficial condicionado por las
normas que limitan el grado de interferencia con el tránsito de vehículos.
a) CALCULO DE LA CAPACIDAD
La capacidad de un sumidero de ventana depende principalmente de los siguientes factores:
1. Condiciones de flujo de aproximación, expresada por el caudal QA y la altura de agua en el cordón de
acera YA a su vez interrelacionados por la geometría de la vía, su pendiente longitudinal So y rugosidad n.
2. Longitud L de la ventana.
3. Para un mismo caudal QA y en relación a un sumidero de longitud L, su capacidad de captación Q1
disminuye con la pendiente longitudinal de la vía, puesto que YA se hace menor y por lo tanto se
reducen las cargas hidráulicas que inducen al ingreso lateral del agua.
156
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
4. Especificado QA, L y So la capacidad de los sumideros de ventana aumenta con incrementos de la
pendiente transversal de la vía Sx.
Algunas recomendaciones de tipo práctico que resultan de investigaciones experimentales deben ser
consideradas.
1. La práctica ha demostrado que la eficiencia del sumidero de ventana, mejora ostensiblemente si en su
proyecto se especifica una depresión en un sector adyacente a la abertura.
2. El efecto de las ondas superficiales que se generan en las alteraciones de los contornos, si el régimen
de aproximación es supercrítico.
3. La dispersión de datos y por lo tanto la dificultad en la selección del coeficiente de descarga que
interviene en la ecuación del flujo de descarga lateral.
A continuación se expone el método de cálculo del SUMIDERO DE VENTANA sin depresión o con ella.
La figura correspondiente resume la nomenclatura utilizada.
En los trabajos de investigación realizada por la John Hopkins University sobre hidráulica de sumideros
se encontró experimentalmente que el gasto interceptado QA por un sumidero de ventana sin depresión puede expresarse mediante la relación simplificada.
Q1
K = ———————
L YA √ YA
Donde K depende solo de coeficiente transversal de la calzada Sx.
Para valores de Sx de 8 %, 4 % y 2 %, K resulta ser 0,23; 0,20 y 0,20 respectivamente. La ecuación
puede aplicarse con seguridad hasta un valor de VA√g YA igual a 3, correspondiente al límite superior
ensayado.
En el caso de sumideros de ventana con depresión, también se determinó experimentalmente que la
capacidad Q1 del sumidero se puede expresar mediante la siguiente ecuación:
Q1
K + C = ——————
L YA √ YA
El valor de C viene determinado por las siguientes expresiones, donde YA y VA corresponden al flujo
de aproximación:
0,45
C = ————
1,12M
Donde:
LF
M = —————
A1 Tg Q
VA
F = —————
gYA
Como es fácil verificar M y F son adimensionales.
Debe mencionarse que la longitud L (fig.1 b) debe ser por lo menor 10 veces la profundidad de la
depresión a. Igualmente las ecuaciones se han obtenido con la longitud de la transición aguas abajo
157
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
L2 igual a 4 veces la depresión a. Para los casos donde la distancia b (fig. 1 d) es diferente de a, o
cuando L2, es diferente de 4a, se recomienda utilizar la siguiente expresión modificada de C.
0,45
C = ————
1,12N
Donde:
LF
M = ————;
a1 Tg Q
V
F = ———;
g YA
b - L2 So
a1 = ————
1 - 4 So
El parámetro a1 es ahora el valor de la profundidad de una depresión tal que con una transición aguas abajo
de longitud 4 a1, determina la misma elevación vertical, que aquella correspondiente a la depresión específica con dimensiones b y L2.
Con las ecuaciones anteriores y de acuerdo al siguiente procedimiento es posible realizar el cálculo de
sumideros de ventana con depresión para diversas dimensiones de la estructura.
1. Seleccionar las características generales del sumidero que son:
• Pendiente transversal de la calzada,
• Pendiente longitudinal de la calzada,
• Ancho de inundación T,
• Coeficiente de rugosidad n.
Con estos datos se determinan los factores hidráulicos propios del régimen de aproximación, tales
como YA, QA y VA.
2. Determinar la energía especifica Ho del flujo, justamente en la sección de entrada de la ventana.
VA2
Ho = YA + ––––––– + a
2g YA
La ecuación anterior permite calcular la altura del agua Y, en la sección aguas arriba de la ventana
(generalmente debe seleccionarse a la altura alterna supercrítica).
3. Con los valores de Qo y Q, las características de la depresión a y de las transiciones se determinan los
valores de C y K a partir de las ecuaciones.
4. Calcular Q1 con la ecuación correspondiente. (ecuación 1 y 2)
b) CALCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA NORMALIZADOS
Para el cálculo de la capacidad de sumideros normalizados tipificados en planos adjuntos, se requiere
usualmente la magnitud del caudal que sobrepasa el sumidero, correspondiente a un caudal de
aproximación establecido. La relación entre estas variables que mejor se ajusta a las condiciones
reales fué investigada en modelos de los cuales se han obtenido los gráficos en anexo.
158
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
c) SUMIDEROS DE VENTANA EN PUNTOS BAJOS
La capacidad de sumideros de ventana ubicados en puntos bajos, se determina en otras condiciones
ya que su comportamiento hidráulico difiere de los ubicados en vías con pendiente. Si para el caudal
de proyecto y las dimensiones de la abertura prevalece un régimen con superficie libre, la estructura
opera como un vertedero de cresta ancha. Sin embargo cuando la carga de agua llega a ser mayor que
la altura de la ventana, el sumidero se comportará como un orificio.
El gráfico de la figura 6 permite determinar la capacidad de sumideros de ventana en puntos bajos,
con una depresión de 5,0 cm.
Los gráficos correspondientes proporcionan la misma información para depresiones de 2,5 cm y 7,5
cm aplicables sólo a la condición de flujo con superficie libre.
d) SUMIDEROS DE REJA
Como se indicó anteriormente, el agua que fluye por la vía es interceptada mediante una reja constituida por pletinas metálicas separadas por una distancia tal, que sin resultar objetable para el tráfico,
permita una máxima captación del escurrimiento.
Desde el punto de vista hidráulico, generalmente el flujo puede asimilarse a un flujo espacialmente
variado con descarga de fondo.
La ubicación de un Sumidero de Reja en punto bajo de la calzada, equivale hidráulicamente a la
descarga por un orificio, dependiendo su capacidad de área del orificio y de la profundidad o carga
de agua sobre la reja.
A CALCULO DE LA CAPACIDAD
A continuación se expone el método de cálculo para sumideros de reja que son investigaciones experimentales de la John Hopkins University. Se utilizará la nomenclatura correspondiente a las magnitudes y dimensiones que aparecen en los gráficos.
Cabe destacar que éste método es sólo aplicable a rejas con barras o pletinas longitudinales, es decir,
paralelas a la dirección del flujo y sin depresión.
En general la longitud Lo, requerida para captar toda el agua que fluye sobre la reja, puede expresarse
como:
VA
Lo = K * YA ————
√g YA
Donde:
K es un coeficiente que depende de la geometría y separación de las barras que forman la reja. La longitud
real L de la reja, debe ser por lo menos igual o mayor que LO, lo cual sucede usualmente cuando el valor de:
VA/√g YA. En estos casos el valor de L no limita la capacidad de la reja.
El gasto QS que sobrepasa la reja será la suma de Q1 y Q2 aunque usualmente Q1 es despreciable. Estos dos
valores se determinan.
159
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
[]
[ ]
Q1
VA
d
—————
= 6 * ———— * —
√g YA
L
VA YA d
1
B
Q2 = — L1 - L √g YA - ————
4
Tg QO
VA
L1 = 1.2 ———— *
√g YA
√
3/2
B
1- —————— Tg Q
YA Tg QAO
O también
1
Q2 = — L1 - L * √g (Y1)3/2
4
para
1 x 2 VA
L = —————
Tg QO
1
√
Y1
——
g
Donde Y esta definida en figura correspondiente
Conocidos Q1 y Q2 se determina QS, siendo entonces Q1 = Q4 - QS. La longitud L deberá, en cualquier caso,
ser mayor que Lo.
B
SUMIDEROS NORMALIZADOS DE REJAS
Para determinar la capacidad de las rejas, se requiere conocer tanto la pendiente transversal como la
pendiente longitudinal de las calles, además de las características de la reja.
Los gráficos para rejas en calzada y en cuneta fueron conformados por hidráulica práctica. La línea que
limita la aplicabilidad de los gráficos se refiere al máximo caudal que puede ser interceptado por una reja de
cierta longitud, en una calle de pendiente conocida. Tal como puede observarse en los gráficos, el caudal
máximo interceptado disminuye al aumentar la pendiente longitudinal de la calle.
La Reja Tipo Calzada tiene 1,50 m x 0,90 m pero sus dimensiones útiles son 1,32 m x 0,72 m; el área neta
de ranuras es de 0,68 m2, que representa un 72 % de la superficie de la cámara. La reja tipo cuneta es más
pequeña y tiene 66 cm de ancho por 96 cm de largo y 10 ranuras con un área neta de 0,27 m2, que
representa casi el 50 % del área de la cámara.
Cuando en el sentido del flujo se tenga más de una reja en sucesión, se podrá calcular el caudal interceptado
mediante la fórmula:
[
So1/2
So x B
Q1 = 400 B —— YA >———
n
2
]
3/2
Donde Q1 viene expresado en (L/s) cuando las demás variables están en unidades métricas siempre y
cuando:
So 1/2
L ≥ 0.8 ——— YA7/6
n
160
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Nótese que en el caso de varias rejas, B sería múltiplo de 1.50 m y L múltiplo de 0.90 m para las rejas en
calzada.
C
SUMIDEROS EN PUNTOS BAJOS
Para estimar la capacidad de sumideros de rejas en puntos bajos, puede utilizarse la fórmula experimental
de la John Hopkins University.
Q1 = 0.6A √2g YP
Donde Q1 es el caudal interceptado, YP la profundidad promedio del agua sobre la reja y A el área útil de
aberturas en la reja.
-
SUMIDEROS MIXTOS
Se entiende por una combinación de reja y ventana. Para calcular la capacidad combinada de estos
sumideros, hay que considerar la ubicación relativa de los mismos y las variables determinantes de la
capacidad de cada uno. La metodología consiste en sumar juiciosamente los caudales de entrada, es
decir, calcular por separado y sumar los Q1 obtenidos. El cálculo debe hacerse con condiciones de
aproximación diferentes; rara vez se puede determinar la capacidad sin recurrir a factores de seguridad.
-
SUMIDEROS ESPECIALES
No pueden clasificarse entre ninguno de los tres tipos anteriores, pero funcionan con alguna de las
características hidráulicas descritas para uno de esos tipos. Se recomienda emplear una de las
metodologías generales para la estimación de capacidades de obras de pequeña envergadura. En
caso de sumideros de gran tamaño, sería recomendable determinar su comportamiento mediante
modelos hidráulicos.
EJEMPLOS DE CALCULO
1 SUMIDEROS DE VENTANA
a) SIN DEPRESION
En un sumidero de ventana, se tiene los siguientes datos:
QA = 60 L/s;
n = 0,015;
SO = 0,03 ;
SX = 4 %
Se requiere determinar un sumidero de ventana necesario para captar el 90 % del caudal de aproximación.
Con los datos y el Nomograma de Izzard, se obtiene:
Z = 25 Z/n
= 25/0,015
= 1666,66
YA = 6,1 cm. K = 0,20 para SX = 4%
Q1 = 0,9 Qa
= 54 L/s
0.90 * 0,060
L = ————————————— = 5,72 m
0,20 * 0,061 * √0,061x9,81
161
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
b) CON DEPRESION
Se desea determinar la capacidad de intercepción de un sumidero de ventana, deprimido, con las
características citadas a continuación:
SX = 2% = 0,02
B = 0,60 m.
SO = 2% = 0,02
T = 3,0 m.
a
n = 0,016
= 7,5 cm.
L = 3,0 m.
QO = arc cotg 0,02
L = 0,75 m.
Z = 1/0,02 = 50
L = 0,30 m.
Se procederá a determinar el porcentaje de caudal interceptado para una pendiente longitudinal de la
vía de SO = 0,02
El valor de
T
YA = —————
tg QO
3
YA = —— = 0,06 m = 6,0 cm.
50
1
AA = —— * 0,06 * 3 = 0,09 m2
2
El caudal QA y la velocidad VA del flujo de aproximación se calculan mediante el nomograma de
Izzard.
QAh
––––
= 10
So1/2
10 (So)1/2
10 * (0,02)1/2
QA––––––––— = ––––––––––
h
0,016
QA = 88,4 L/s
0,0884
VA = ––––––– = 0,98 m/s
0,09
V
––A = 0,049 m.
2g
La energía específica del flujo de aproximación será:
VA
HOA = YA + ––––––
= 0,06 + 0,049
2g
HOA = 0,109 m.
El ángulo
⍜
B
=
Tg ⍜ = –––––
B
––––––– + a
tg QO
162
60
––––––
= 6,89
60
——— + 7,5
50
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
La energía específica en la sección de entrada a la ventana será:
HO = HOA+ a = 0,109 + 0,075 = 0,184 m.
Con la relación entre HO y el Qg2
QA2
valor de Y + ———
para
2g A2
Z
= 50 se obtiene el valor de Y en cm. del gráfico
tg QO = 48 con suficiente aproximación
HO
= 18,4 cm. y QA = 88,4 L/s
se tiene Y
= 12,5 cm.
[
HO
F = 2 ———
-1
Y
] [
]
0,184
= 2 ——— -1 = 0,944
0,125
Para K se toma el valor recomendado para SX = 2 % o sea igual a 0,02
L * F
3 * 0,944
M = ––––––––––– = –––––––––––––––– = 5,47
a * Tg 0
0,075 * 6,9
0,45
0,45
C = –––––––M = ––––––––––
= 0,242
1,125,47
1,12
El caudal derivado para K = 0,02
Q1
K + C = ––––––––––––
L YA √g VA
Q
= (0,20+0,23) 3 * 0,125 √0,125 X 9,81
Q1 = 0,1786 m3/s = 178,6 L/s
Comparando este valor con el de QA se establece que el sumidero, captará la totalidad del caudal de
aproximación
C SUMIDEROS NORMALIZADOS
Se requiere determinar la magnitud del caudal interceptado por un sumidero de ventana colocado a
un lado de una calle con pendiente longitudinal SO = 0,03 y pendiente transversal: SX = 0,02 donde el
ancho de inundación alcanza a 2,5 m. El sumidero es del tipo normalizado con L = 2,5 m. de longitud
de ventana y 5,0 cm. y depresión de 60 cms. de ancho.
Se recurre a los gráficos para una longitud de sumidero L = 1,5 m. con T = 2,5 m. y
So = 0,03, con cuyos datos se determina la relación de intercepción Q1/QA = 0,43 interpolando para
Sx = 0,02, el valor de n = 0,016.
163
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
El gasto total determinado con el Nomograma de Izzard para
T
2,5m.
YA = ————— = ———— = 0,05 m = 5,0 cm
50
Tg QA
[ ]
[ ]
Z
QA = 0,00175 * ——— * So1/2 * Y8/3
n
50
QA = 0,00175 ——— 0,03 1/2 * 5,08/3
0.016
QA = 69,24 L/s
En consecuencia, la magnitud del caudal interceptado será:
Q1 = 0,43 QA = 0,43 x 69,24 (L/s)
Q1 = 29,77 L/s
C1 EN PUNTOS BAJOS
Un sumidero de Ventana normalizado, ubicado en punto bajo, tiene las siguientes características:
Longitud L = 3,0 m.
Altura h = 17,5 cm.
Depresión con a = 2,5 cm. y B = 30 cms. Identificando las calles que bajan hacia la depresión como
Norte N y Sur S. los caudales son
QN = 200 L/s
QS = 300 L/s
Q = 500 L/s
Son = 0,002
Son = 0,003
La calle tiene 20 m. de ancho, bombeo de 2 %, coeficiente de rugosidad n = 0,016. Del gráfico se
obtiene Y = 23 cm. para Q = 500 L/s. El sumidero funcionará ahogado porque Y > h.
La capacidad del sumidero
Q
—— = 1,72 Y3/2 = 1,72 * 233/2
L
Q
—— = 189,72
L
2
SUMIDEROS DE REJA
a) Tipo General
Con datos de cálculo:
QO = 57 L/s
SO = 0,04
n = 0,020
164
Q = 569,15 > 500 L/s
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Z = Tg QO = 12
B = 0,46 m.
Determinar la longitud L para captar todo el caudal
√SO/n = √0,04/0,020 = 10
QO
————
= 5,66
√SO/n
Por el nomograma de Izzard obtenemos:
YA = 9,1 cm. y
T=Z
Y A = 1,09
Si la sección transversal fuese uniforme en ese ancho, T = 1,09 m., obtenemos del nomograma de la
siguiente figura el valor de M = 11,8, por tanto:
M * QO1/4
L = —————
√T-B
(Z)1/2
1
√
V
B
L = 1,2 Tg Q ——— Y - ———
√g
Tg Q
11,8 x (0,057)1/4
L = ———————
√1,09-0,46
121/2
1
L = 1,32 m.
Para verificar se determina el valor de LO, siendo YA = 0,091 m.
YA2 * Tg Q
AA = ———————
2
(0,091)2 * 12
AA = ——————— = 0,0497 m2
2
VA = 0,057/0,0497 = 1,147 m/s
No utilizando barras transversales en la reja y adoptando M = 4 se tiene:
Lg= 4VA * √YA /g = 4 x 1,147 √0,091/9,8
LO = 0,442 m.
Utilizando algunas barras transversales, adoptamos M = 8
8
LO = — * 0,442 = 0,884 m.
4
En esas condiciones una longitud de 1,32 m para la reja es suficiente para los dos casos
b) Tipo Normalizado
Los sumideros Tipo Calzada Normalizados, tienen 1,50 m x 0,90 m. pero sus dimensiones útiles son
165
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
1,32 m x 0,72 m, el área neta de las ranuras es 0,68 m2 que representa un 72 % de la superficie de la
cámara.
La reja Tipo Cuneta, es más pequeña, tiene 60 cm. de ancho por 96 cm. de largo y 10 ranuras con un
área neta de 0,27 m2 que representa casi el 50 % del área de la cámara.
Determinar la capacidad de Intercepción de un sumidero de reja en la calzada normal a la dirección
de flujo con pendiente transversal hacia el sumidero Sx = 0,02 y pendiente longitudinal del 5 % la
altura del bordillo es de 15 cm y n = 0,016.
El nomograma de Izzard se usa para determinar el caudal de aproximación por la calle QA:
Se tiene :
SO = 0,05;
Sx = 0,02;
B = 1,50 m
y L efectiva 1,32 m.
SO
(0,05)1/2
——— = ————— = 13,97 ≈ 14
n
0,016
1
1
Z = —— = —— = 50
Sx
0,02
Z
50
— = ——— = 3125
n
0,016
Altura máxima de agua en el cordón de acera
YA = 13 cms.
()
Z
QA = 0,00175 — So1/2 Y8/3
n
QA = 0,00175 * 3125 * (0,05)1/2 * (13) 8/3
QA = 1137,53 L/s caudal de la calle
Yp = YA - 75 Sx = 13 - 75 x 0.02
Yp = 13 - 1,5 = 11,5 cm.
Q1 = 0,614 SO1/2 Yp3/2 = 0,614 * 14 * 11,53/2
Q1 = 335,23 L/s caudal interceptado
c) Sumideros de Rejas en Puntos Bajos
La fórmula práctica fue obtenida del trabajo de la John Hopkins University.
Q1 = 0,6 A √2g Yp
donde:
Q1 = Caudal interceptado
166
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Yp = Profundidad promedio del agua sobre la reja.
A = Area neta útil de la abertura
Q1
——
= 2,66 Yp1/2
A
Q1 = Caudal por metro cuadrado de reja, A excluyendo las áreas ocupadas por las barras.
Para la aplicación de la fórmula dividimos entre 2 el área de abertura de la reja para tomar en cuenta
una posible obstrucción parcial de la reja, suponiendo así que solo la mitad de la reja es utilizada.
Si la carga estuviese comprendida entre 12 y 42 cm o sea adoptado otro valor, éste dependerá del
juicio del ingeniero, en razón al vórtice que se forma sobre la reja.
UBICACION DE SUMIDEROS Y ESPACIAMIENTO
Se establece como norma de referencia el espaciamiento máximo entre sumideros en función a la pendiente
de la calle según se indica a continuación.
PENDIENTE
0,4
0,4
0,6
1,0
ESPACIAMIENTO (m)
%
% a 0,6 %
% a 1,0 %
% a 3,0 %
50,0
60,0
70,0
80,0
En calles mayores a 20 m. de ancho y pendientes mayores, la distancia máxima será de 50,0 m.
REFERENCIA RAPIDA PARA EL CALCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA CON DEPRESION
Pendiente
Calle %
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
Capacidad en L/s para
diferentes depresiones
0 cm.
2,25
1,40
1,12
0,66
0,00
5 cm.
11,70
9,85
7,55
5,33
3,36
10 cm.
33,60
28,60
23,50
18,70
14,00
15 cm.
64,50
55,00
44,30
34,20
23,80
Estos valores fueron obtenidos para sumideros de ventana de 1,37 metros de largo y 15 cm. de altura de
ventana
REFERENCIA RAPIDA PARA SUMIDEROS DE REJA
Como una referencia rápida y práctica para el diseño de sumideros de rejas Normalizados con dimensiones
de 0,61 x 0,90., con una depresión de 5 cm. se tiene el cuadro siguiente:
167
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Pendiente
Calle So
(%)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
168
Capacidad
Sumidero
(L/s)
104,0
99,0
94,5
89,5
84,5
79,70
75,30
70,70
66,50
63,00
59,30
52,50
47,80
43,90
41,10
39,00
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
169
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
170
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
LOCALIZACION DE SUMIDEROS
171
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
LOCALIZACION DEFINITIVA DE SUMIDEROS
172
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Nota.- CONEXION AL COLECTOR PUBLICO MEDIANTE PIEZA ESPECIAL (T ó Y)
173
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
SUMIDERO TIPO VENTANA
174
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
SUMIDERO TIPO VENTANA CON SELLO
175
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DRENAJES SUMIDERO DE REJILLA EN CUNETA SIN SELLO
176
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
DRENAJES SUMIDERO DE REJILLA EN CUNETA CON SELLO
177
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
SUMIDERO DE REJAS
178
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
SUMIDERO TIPO ESPECIAL
179
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
SUMIDERO PARA PENDIENTE 0 - 8 %
180
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMARA DE SALIDA
181
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
NOMOGRAMA DE IZZARD PARA CALCULO DE CANALES TRIANGULARES
182
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAPACIDAD DE CALLES Y AVENIDAS
183
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAPACIDAD DE LOS SUMIDEROS DE VENTANA EN PUNTOS BAJOS
184
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAPACIDAD DE SUMIDERO NORMALIZADO EN PUNTOS BAJOS
185
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAPACIDAD SUMIDEROS NORMALIZADO EN CALZADA (POSICION NORMAL)
186
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAPACIDAD SUMIDEROS REJAS NORMALIZADO EN CALZADA
187
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAPACIDAD SUMIDERO DE REJAS NORMALIZADO EN CUNETA
188
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Reglamento Nacional
REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALES
PARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO
Diciembre 2001
189
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
190
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
INDICE
1
TUBOS NO METALICOS ............................................................................................................ 193
1.1
TUBOS CERAMICOS ........................................................................................................ 193
1.1.1 PRINCIPALES CARACTERISTICAS TECNICAS ...................................................... 193
1.1.2 JUNTAS EN TUBOS DE ARCILLA .......................................................................... 193
1.2
TUBOS DE HORMIGON .................................................................................................. 194
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.3
1.4
FABRICACION POR VIBROCOMPRESION ........................................................... 194
FABRICACION POR GIRO-COMPRESION ........................................................... 194
FABRICACION POR CENTRIFUGACION .............................................................. 194
JUNTAS EN TUBERIAS DE HORMIGON .............................................................. 195
PRECAUCIONES ESPECIALES ............................................................................... 195
VENTAJAS DEL USO DE TUBOS DE CONCRETO............................................... 195
TUBOS DE HORMIGON ARMADO ................................................................................ 195
TUBOS DE PLASTICO (P.V.C.) ........................................................................................ 196
1.4.1 CARACTERISTICAS DE TUBOS DE (P.V.C.) ......................................................... 196
1.4.2 JUNTAS EN TUBERIA DE P.V.C. .......................................................................... 196
1.5
TUBERIAS DE POLIETILENO (P.E.) Y POLIPROPILENO (P.P.) ..................................... 196
1.5.1 JUNTAS EN TUBERIA DE P.E. y P.P. ..................................................................... 196
2
TUBOS METALICOS ...................................................................................................................197
2.1
TUBOS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL ........................................................................ 197
2.1.1 JUNTAS EN TUBERÍAS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL .................................... 197
2.1.2 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS ....................................................................... 197
GRAFICOS
..........................................................................................................................................199
191
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
192
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALES
PARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO
ASPECTOS GENERALES
Los materiales con los que son fabricadas las tuberías para alcantarillado pueden ser clasificados en metálicos y no metálicos.
1
TUBOS NO METALICOS
1.1
TUBOS CERAMICOS
Los tubos cerámicos son químicamente inertes, y a través de los años la arcilla natural ha sido convenientemente tratada para la fabricación de los mismos, lográndose una calidad apta, no solo para resistir los
ataques químicos corrosivos de las aguas domésticas e industriales sino también para los aspectos estructurales requeridos en su instalación, además, poseen una buena resistencia a la abrasión.
Las tuberías de arcilla son lisas, con bajo coeficiente de fricción, impermeables y poco atacables por acidos;
son sin embargo las que más se deben controlar y comprobar debido a su fragilidad, permeabilidad por
fisuras y por la dificultad de ejecución de sus juntas.
1.1.1
PRINCIPALES CARACTERISTICAS TECNICAS
Las características más importantes de los tubos cerámicos son:
a) Resistencia al ataque de compuestos orgánicos como ser ácidos, sales y bases con excepción del
ácido fluorhídrico y sus compuestos,
b) Resistencia a la agresión de compuestos orgánicos y agentes biológicos destructores,
c) Bajo coeficiente de dilatación térmica
(K = 5.10-6 m/oC),
d) Estanqueidad, inferior a 0,03 L/m2 en 15 minutos,
e) Buena resistencia mecánica.
1.1.2 JUNTAS EN TUBOS DE ARCILLA
En procura de que las mismas reúnan las condiciones esenciales, existen varios tipos de juntas:
a) Juntas plásticas, con o sin intervención de filástica,
b) Juntas previamente preparadas y fijadas en la espiga y la campana que se sueldan por simple presión,
c) Juntas especiales.
193
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
1.2
TUBOS DE HORMIGON
El uso de éste tipo de tuberías se remonta a la construcción de alcantarillas en Roma, 800 años Antes de
Cristo, y en nuestro continente las primeros instaladas fueron en EEUU, el año 1842. Los tubos pueden ser
de hormigón simple o de hormigón armado.
Los tubos de hormigón, se fabrican en moldes metálicos, empleando hormigones ricos en dosificación de
cemento. Existen variados métodos para la fabricación de éstos tubos, por lo tanto a continuación se
mencionarán los cinco sistemas mas conocidos: vibrocompresión, giro-compresión, centrífugación,
precompresión y vibración simple. Preferentemente se utilizan los dos primeros sistemas para la fabricación
de tubos de pequeño diámetro en cambio para tubos de hormigón armado, los tres últimos sistemas.
1.2.1 FABRICACION POR VIBROCOMPRESION
Este sistema de fabricación, es normalmente utilizado en pequeñas fábricas de tubos. La vibración se
produce colocando y fijando los moldes, verticalmente sobre una mesa vibratoria, que determina su
compactación.
El grado de compactación de la mezcla es bastante aceptable; sin embargo, el proceso de fabricación es
lento.
1.2.2 FABRICACION POR GIRO-COMPRESION
Es el sistema más utilizado para la fabricación de grandes cantidades de tubos de hormigón. El método de
fabricación por giro-compresión es un proceso combinado de moldeado, compactado y alisado.
El grado de compactación del hormigón que se logra por éste método es superior a la obtenida por vibro
compresión, sin embargo, debido a que en este sistema se emplea una mezcla bastante seca, se debe cuidar
la consistencia del cemento ya que es un componente muy importante de la trabajabilidad. Esta, hay que
medirla a través del Cono de Abrahams que permite determinar el revenimiento respectivo.
En el caso de éste proceso de fabricación, como ya se mencionó anteriormente, se debe emplear una
mezcla bastante seca, debido a que el desmolde debe ser realizado casi de inmediato, por lo tanto es normal
que los valores de revenimiento sean cero o casi cero.
En este proceso de fabricación se debe cuidar que la relación agua cemento de la mezcla sea la adecuada
para la hidratación del cemento, de lo contrario, es inevitable la aparición de manchas de humedad en las
paredes de los tubos durante las pruebas hidraúlicas, aunque muchas veces no tienen importancia debido
a que se produce un tipo de auto sellado una vez que las tuberías entran en funcionamiento. Este aspecto
está previsto en las normas que indican las tolerancias respectivas.
1.2.3 FABRICACION POR CENTRIFUGACION
Este proceso de fabricación se realiza en moldes cilíndricos horizontales, montados sobre ejes, los moldes
reciben una determinada cantidad de hormigón, muy fluido, y que al girar el mismo durante un periodo de
tres a cinco minutos, a gran velocidad (1200 r.p.m para los pequeños diámetros) la masa de hormigón sufre
en todo su espesor una compresión proporcional a la misma.
Como resultado de la centrifugación, los elementos más gruesos, son lanzados a la periferia mientras que el
material fino forma una especie de enlucido interior.
Las tuberías que se fabrican por este método pueden llevar armaduras de refuerzo en el caso de grandes
diámetros, en cambio para abastecimientos de agua y para alcantarillado en pequeños diámetros no se
194
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
requiere tales armaduras. Este sistema de fabricación es poco conocido en nuestro medio por lo que
prácticamente no se conoce la existencia de fábricas de este tipo.
1.2.4 JUNTAS EN TUBERIAS DE HORMIGON
En la unión de tuberías de hormigíon se distinguen dos tipos de acoplamiento que son los más usados:
a) Junta espiga - campaña,
b) Junta machihembrada.
En los dos tipos las juntas pueden ser rígidas o elásticas. En todo caso, es aconsejable la utilización de juntas
elásticas por distintas razones de tipo técnico que deben ser especificadas con prioridad.
1.2.5 PRECAUCIONES ESPECIALES
Si la temperatura del ambiente en promedio supera los 15° C, o el agua residual está vinculada a temperaturas elevadas, se deben tomar precauciones especiales en cuanto a la utilización de tubos de concreto, en
especial si existen cantidades considerables de materia orgánica y sulfatos, ya que en éstas condiciones se
produce la formación de gas sulfhídrico que ataca y destruye al concreto.
En este caso, y para proteger los tubos, se debe pensar en la dotación interna de un revestimiento interno
de material expóxico bituminoso que permita resistir el ataque mencionado.
1.2.6 VENTAJAS DEL USO DE TUBOS DE CONCRETO
Las principales ventajas son:
a) Bajo coeficiente de rugosidad,
b) Pueden ser fabricados para una amplia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de las
paredes,
c) Tienen la posibilidad de ser fabricados en el mismo lugar de las obras.
1.3
TUBOS DE HORMIGON ARMADO
Los procedimientos normales de fabricación son:
a) Centrífugado,
b) Giro Compresión,
c) Vibración.
Los tubos deben llevar armaduras de refuerzo solamente cuando se trata de grandes diámetros.
En los tubos de hormigón armado, la unión que generalmente se practica es del tipo espiga campana,
pudiendo ser la junta rígida o elástica. Este tipo de tubos se recomienda fabricar a partir de los 300 mm,
hasta los 2000 mm de diámetro.
195
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
1.4
TUBOS DE PLASTICO (P.V.C.)
Este tipo de tuberías, en función al gran desarrollo tecnológico de la industria de plásticos y la facilidad de
manipulación de todos los productos fabricados con éste material, hacen que en la actualidad tengan gran
aceptación para redes de alcantarillado, solamente en diámetros pequeños de 6" y 8" ya que para diámetros
mayores el costo es muy alto, produciéndose por lo tanto, diferencias económicas muy significativas.
1.4.1 CARACTERISTICAS DE TUBOS DE (P.V.C.)
Las características de estos tubos pueden resumirse en los siguientes puntos:
a) Son de poco peso (Peso específico 1.4 g/cm3),
b) Son inertes a la corrosión por aguas y suelos agresivos,
c) La superficie interior de los tubos puede considerarse "hidraulicamente lisa",
d) Baja probabilidad de obstrucciones,
e) No favorecen el desarrollo de algas ni hongos.
1.4.2 JUNTAS EN TUBERIA DE P.V.C.
Existen dos tipos de juntas:
-
Junta soldada,
Junta elástica.
El tipo de junta recomendada para absorber efectos de dilatación es naturalmente la junta elástica.
1.5
TUBERIAS DE POLIETILENO (P.E.) Y POLIPROPILENO (P.P.)
Este tipo de tuberías, se fabrican en forma análoga al P.V.C., es decir, por extrusión, aunque la configuración
molecular de ambas es bastante diferente. El polietileno puede ser de baja densidad (< 0,93 gm/cm3) o de
alta densidad (> 0,94 gm/cm3). Durante la instalación, en los tendidos de las tuberías, deben tenerse en
cuenta los esfuerzos que se producen por dilataciones y retracciones.
Su utilización es recomendada en especial para lanzamientos submarinos ya que resisten el ataque de
microorganismos que pueden producir perforaciones en la tubería.
1.5.1 JUNTAS EN TUBERIA DE P.E. y P.P.
Los métodos de unión practicables en nuestro medio son:
a) Mediante junta de goma (óptima para contrarrestar dilataciones y contracciones),
b) Mediante masilla.
En el primer caso, la unión es similar a la junta
que se practica en las tuberías de P.V.C.
En el segundo caso, la junta se realiza mediante
la aplicación de masillas plásticas especiales que
rellenan el espacio entre las tuberías.
196
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
2
TUBOS METALICOS
2.1
TUBOS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL
Los tubos de hierro fundido son largamente utilizados para aguas residuales, no solo en instalaciones
domiciliarias sino también en tuberías de Estaciones Elevatorias y Colectores de Alcantarillado.
En colectores de alcantarillado, este tipo de tubería se recomienda emplear:
a) Cuando la tubería sea instalada en un lugar de paso de vehículos y con un recubrimiento mínimo
(tapada),
b) Cuando la tubería sea instalada a grandes profundidades por sobre los límites de resistencia de otros
materiales,
c) Cuando la tubería sea instalada en forma colgada o aparente, donde pueden producirse deformaciones importantes,
d) Cuando existe la necesidad de atravesar o pasar sobre ríos,
e) Cuando existe la necesidad de pasar sobre vanos de puentes donde la vibración afectaría a otro tipo
de materiales,
f) Cuando la pendiente del colector es superior a 15 %.
La principal desventaja que se puede mencionar de los tubos de hierro fundido es la abrasión, principalmente en tuberías de impulsión.
Para la utilización en redes de alcantarillado, los tubos, deben ser protegidos contra la corrosión interna y
externa mediante por lo menos, un revestimiento de cemento. Modernamente, tales revestimientos son
ejecutados empleando materiales vinílicos, resinas epóxicas y ceras micro cristalizadas.
2.1.1
JUNTAS EN TUBERIAS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL
En tuberías de hierro fundido, se emplean diferentes tipos de juntas entre las que se pueden citar:
La junta mecánica, que realiza el cierre, por la compresión de la goma, que se produce a través de la
contrabrida contra el enchufe del accesorio y la espiga del tubo.
Contrabridas y tornillos también son de fundición dúctil, lo que dificulta la corrosión al ser todas las piezas
del mismo material.
Independientemente de la junta de bridas y unión con soldadura, se emplean tambien tipos de juntas de
gran simplicidad de montaje lo que se traduce en una ventaja, ya que se minimizan errores y defectos de
ejecución, aún en el caso de que la mano de obra empleada no sea muy experta.
La junta push-on (Tyton) tiene montaje deslizante, lográndose la estanqueidad por la presión del agua
sobre el anillo de goma que va montado entre el tubo y el accesorio de unión. La forma de este aro es
especialmente diseñada, por lo que es fácil conseguir el montaje adecuado del accesorio y una total
estanqueidad.
197
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Las ventajas de la junta push-on frente a la junta mecánica o de brida son:
a) No son necesarios otros elementos como bridas, contrabridas, o tornillos,
b) Su montaje es más sencillo que en otros casos, lo que ahorra mano de obra,
c) Permite que los movimientos del tubo sean absorbidos sin causar problemas.
2.1.2
CARACTERISTICAS HIDRAULICAS
El valor de rugosidad "n" que se emplean en las fórmulas de KUTTER, MANNING y otras, puede ser
obtenido de la siguiente tabla.
CONDICIONES DE LA TUBERÍA
SUPERFICIE INTERNA
OPTIMAS
Fundición sin revestir
Fundición Revestida
*
198
0,012
0,011
Valores normalmente utilizados en proyectos.
BUENAS
0,013
0,012*
ACEPTABLES
0,014*
0,013
MALAS
0,015
0,014
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
GRAFICOS
199
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
200
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
CAMPOS DE UTILIZACION DE LAS TUBERIAS
201
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
UNIONES EN TUBOS DE HORMIGON SIMPLE / ARMADO
JUNTA ELASTICA CON ANILLO DE GOMA CIRCULAR
202
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
ANILLO EN GOTA
JUNTA TYTON
JUNTA MECANICA
203
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
TIPOS DE UNIONES
JUNTA PUSH - ON (TYLON)
JUNTA MECANICA
JUNTA CON BRIDA
204
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
Este Libro se termino de
imprimir el 15 de Diciembre de 2001
en los Talleres Gráficos de
Génesis Publicidad e Impresión
205
REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO
AGRADECIMIENTO
El Ministerio de vivienda y Servicios Básicos, agradece en forma especial, por su contribución en la elaboración de la presente norma:
Cármen Arévalo
Directora Regional del Programa de Agua y Saneamiento del Banco Mundial (PAS)
Joseph Narkevic
Coordinador Nacional (PAS)
Bo Westman
Consejero y jefe de coperación. Embajada de Suecia
206
Programa
de Agua y
Saneamiento