Subido por Ivan Gomez Morales

Alcantarillado-conducciones

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Alcantarillado
Marco Díaz Huenchuán
Ingeniero en Construcción
Ingeniero Civil Obras Civiles
Diplomado en Gestión Ambiental
Diploma en Riego AGRYD
Diplomado en Diseño y Construcción de Obras Sanitarias
Magister en Eficiencia Energética y Sustentabilidad
ALCANTARILLADO
• Definiciones Nch3191
ALCANTARILLADO
• Definiciones Nch3191
ALCANTARILLADO
• Definiciones Nch3191
ALCANTARILLADO
• Definiciones Nch3191
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Tradicional: La pendiente mínima del tramo debe ser capaz de verificar una
velocidad mínima de escurrimiento en la cañería de 0,60 m/s funcionando a
sección llena o semillena. Utilizando la fórmula de Manning se obtiene:
Para cañería a sección llena o semillena el radio hidráulico es el mismo, como se
demuestra a continuación:
Por lo tanto la pendiente mínima para boca llena del tramo será:
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Tactriz: Las pendientes de las tuberías deben cumplir la condición de autolimpieza
aplicando el criterio de tensión tractiva. Cada tramo debe ser verificado por el
criterio de Tensión Tractiva Media (σt) con un valor mínimo σt = 1.0 Pa = 0.1 kg/m2,
calculada para el caudal inicial (Qi) o caudal mínimo de autolimpieza (QLO), valor
correspondiente para un coeficiente de Manning n = 0.013. Para partículas
menores a 1.5 mm aproximadamente.
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Tactriz: Otra literatura, mismo criterio.
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
La velocidad del flujo en las alcantarillas debe
ser tal que los materiales suspendidos en las
aguas residuales no se llenen de sedimentos; es
decir, la velocidad debe ser tal que provoque
un efecto de autolimpieza automático.
La generación de tal velocidad mínima de
autolimpieza en el alcantarillado, al menos una
vez al día, es importante, porque si se produce
cierta deposición y no se elimina, obstruirá el
flujo libre, provocando una mayor deposición y
finalmente provocando el bloqueo completo de
la alcantarilla.
Nota: Cuanto mayor sea el diámetro de la tubería de
alcantarillado, menor será la pendiente.
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Considere una capa de sedimento de unidad de longitud, unidad de ancho y espesor 't', se deposita en el
fondo de la alcantarilla (Figura 7.3). Sea la pendiente de la alcantarilla un grado alfa con la horizontal. La
fuerza de arrastre o la intensidad de la fuerza de tracción (to) ejercida por el agua que fluye sobre un canal
está dada por:
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
La velocidad y la descarga son función de la intensidad de la fuerza de tracción que
depende del coeficiente de fricción y la velocidad del flujo. Las relaciones de Vs/V, qs/Q y
Ss/S, donde el subíndice s denota la profundidad de flujo necesaria para mantener la
velocidad de autolimpieza como la obtenida en condiciones de flujo completo. Entonces
con el supuesto de que la cantidad de intensidad de la fuerza de tracción a flujo completo
y flujo parcial implica la igualdad de limpieza, es decir, que las alcantarillas se autolimpien
tanto a profundidad parcial como a profundidad total.
ALCANTARILLADO
(CPHEEO Manual, 1993)
ALCANTARILLADO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Caudal Máximo Horario
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Caudal Máximo Horario
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Caudal Mínimo
Es el menor caudal que puede escurrir en un determinado periodo del día. Este se utiliza para verificar si
se produce autolavado.
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Capacidad de Tuberías
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Velocidades
Fórmula de Manning
Donde:
V = Velocidad (m/s).
n = Coeficiente de rugosidad
R = Radio hidráulico (m).
S = Pendiente (m/m).
Para tuberías con sección llena:
Continuidad: Q = V A
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Criterio de la Velocidad mínima (pequeños diámetros <600mm)
El autolavado se verifica para la velocidad que se registra con el caudal mínimo diario
La verificación consiste en comprobar que dicha velocidad de escurrimiento sea igual o superior a
la velocidad mínima de autolavado, bajo la cual se registra decantación de la materia sólida en
suspensión.
La velocidad asociada al caudal mínimo diario se determina con la fórmula de Manning
La velocidad mínima de autolavado corresponde a aquella velocidad mínima a la cual el
escurrimiento es capaz de transportar las materias sólidas en suspensión.
Dicha velocidad ocurre cuando se igualan la fuerza de tracción de escurrimiento, con la
resistencia al movimiento de las partículas.
Va
h
D
= Velocidad mínima de autolavado
= Altura de escurrimiento
= Diámetro de la tubería
Va = 0,37 + 0,24 x (h/D)
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
n de Manning
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Pendientes
En lo relativo a las
pendientes máximas, se
adoptará un valor del
15%, condicionado a
que la velocidad del
escurrimiento no exceda
los 2,5 m/s. este valor
corresponde al límite
superior para el cual no
es necesario proyectar
machones de anclaje
para la tubería.
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
ALCANTARILLADO
Ejemplo
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras Hormigón Nch1105
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras Prefabricadas Nch1623
ALCANTARILLADO
BASES DE DISEÑO
Cámaras Hormigón Nch1105
ALCANTARILLADO
PARALELISMOS Nch2811
ALCANTARILLADO
PARALELISMOS Nch2811
ALCANTARILLADO
PARALELISMOS Nch2811
ALCANTARILLADO
PARALELISMOS Nch2811
ALCANTARILLADO
ELEMENTOS
ALCANTARILLADO
ELEMENTOS
ALCANTARILLADO
ELEMENTOS
ALCANTARILLADO
ELEMENTOS
ALCANTARILLADO
ELEMENTOS
ALCANTARILLADO
ELEMENTOS
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
El funcionamiento de una estación de bombeo implica lo siguiente. Inicialmente, el nivel
de agua en la cámara de control se elevará a un ritmo que dependerá de la cantidad de
agua que ingrese al sistema y de la geometría de la cámara. Cuando el nivel de agua
llegue al punto designado para el arranque de la bomba, ésta se activa y descarga el agua
almacenada de acuerdo al caudal de diseño. Si esta tasa excede la de ingreso, el nivel de
agua caerá hasta llegar al nivel en que la bomba realiza su primera detención. Cuando la
bomba se detiene, la cámara comienza a rellenarse y el ciclo se repite. Este escenario
ilustra que el ciclo se alarga al aumentar la cantidad de agua almacenada entre el inicio y
fin de cada bombeo. El volumen de almacenamiento que se genera entre la partida y
detención de la bomba se denomina volumen útil. En teoría, la duración mínima
recomendada para un ciclo con el fin de reducir el desgaste en las bombas se producirá
cuando el flujo de entrada es la mitad de la capacidad de bombeo. Si se asume esta
condición, el tiempo de ciclo t puede ser relacionado con el volumen útil Vt como sigue:
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
Generalmente, el tiempo mínimo permisible entre ciclos es designado por el fabricante
de la bomba basado en el tamaño del motor. En general, cuanto mayor sea el motor,
mayor es la corriente de arranque necesaria, mayor el daño por efecto de calentamiento,
y mayor el tiempo de ciclo requerido.
Conociendo el caudal de
bombeo y el tiempo de ciclo
mínimo, el almacenamiento
mínimo requerido, V, se
puede obtener a partir de la
ecuación siguiente.
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ACIDO SULFHIDRICO (H2S)
El ácido sulfhídrico es un agente en estado gaseoso
generado particularmente por la putrefacción de
materias orgánicas de origen animal y/o vegetal que
contienen azufre.
OTROS NOMBRES CON QUE SE CONOCE:
- HIDROGENO SULFURADO.
- SULFURO DE HIDROGENO.
- HIDRURO DE AZUFRE.
PROPIEDADES
- GAS INCOLORO
- EXTREMADAMENTE TOXICO.
- MAS DENSO QUE EL AIRE (1.1895).
- EXPLOSIVO ENTRE 4.4 Y 44,5% .
- PARALIZANTE DEL OLFATO A 100 PPM O MAS.
- OLOR A HUEVOS PODRIDOS POR DEBAJO DE 30 PPM.
- OLOR DULCE A CONCENTRACIONES MAS ALTAS.
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
PEAS Nch2472 Aguas Residuales – Plantas Elevadoras
ALCANTARILLADO
Calidad del Efluente Para dar Cumplimiento a la Normativa Vigente
Otro aspecto de importancia en la definición de las bases de cálculo lo constituye la calidad requerida del
efluente conforme lo establecido por la normativa vigente, la que puede sistematizarse de acuerdo al
siguiente detalle:
• Normas de emisión
• DS90/2000. Norma de Emisión para la Regulación de Contaminantes Asociados a las Descargas de
Residuos Líquidos a Aguas Marinas y Continentales Superficiales. Directo a cause.
• DS46/2002. Norma de Emisión de Residuos Líquidos a Aguas Subterráneas, por infiltración al acuífero.
• DS609/1998. Norma de Emisión para la Regulación de Contaminantes Asociados a las Descargas de
Residuos Industriales Líquidos a Sistemas de Alcantarillado.
• Normas de calidad
• Norma NCh 1.333. Of 78. Requisitos de calidad de agua para diferentes usos, en este caso Riego.
• DS4/2008. Reglamento para el Manejo de Lodos Generados en Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas.
Los lodos peligrosos deberán someterse a lo establecido en el Reglamento Sanitario sobre Manejo de
Residuos Peligrosos. D.S. No 148. del Ministerio de Salud.
ALCANTARILLADO
Parámetros
Medida del Contenido Orgánico
– El contenido orgánico de las aguas
residuales se puede determinar
mediante:
– DBO: Demanda Bioquímica de Oxígeno
– DQO: Demanda Química de Oxígeno
– COT: Carbono Orgánico Total
– DTO: Demanda Total de Oxígeno
DBO : DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXÍGENO: La DBO es un parámetro que
permite determinar la cantidad de
oxígeno requerido para convertir la
materia orgánica en anhídrido carbónico
y agua, entregando además la tasa a la
cual este proceso ocurre.
ALCANTARILLADO
Parámetros
ALCANTARILLADO
Parámetros
Nitrógeno
Principales formas
ALCANTARILLADO
Parámetros
Fosforo
Principales formas
ALCANTARILLADO
Calidad del Efluente Para dar Cumplimiento a la Normativa Vigente
Contaminación de origen:
Físico
Químico
Biológico
ALCANTARILLADO
Calidad del Efluente Para dar Cumplimiento a la Normativa Vigente
ALCANTARILLADO
Calidad del Efluente Para dar Cumplimiento a la Normativa Vigente
ALCANTARILLADO
Efectos de los parámetros
ALCANTARILLADO
Efectos de los parámetros
• Nivel de Oxígeno Disuelto (OD):
La cantidad de oxígeno que se entregue al reactor debe de ser suficiente para que, los
microorganismos puedan respirar y se pueda oxidar la materia orgánica.
La relación cantidad de oxígeno / cantidad de alimento debe estar regulada y mantenerse estable.
Una descompensación en un sentido o en otro, puede dar lugar a la aparición de organismos
filamentosos que tienden a flotar en el decantador secundario, alterando totalmente la separación
sólido-líquido y tendiendo a ser lavados con el efluente.
El nivel de oxígeno disuelto suele medirse con sensores que dan información inmediata de las
cantidades de oxígeno en el reactor, a partir de esta información los sistemas de agitación y de
aireación se ponen en marcha o se paran.
La agitación debe de estar bien controlada, para que el oxígeno y el alimento se distribuyan
homogéneamente por todo el reactor.
Control de la aireación y oxígeno disuelto.
La aireación proporciona dos elementos clave en el proceso de fangos activos: oxígeno y mezcla. El
oxígeno debe ser disuelto en el líquido en cantidades suficientes para mantener activos a los
microorganismos, y el contenido del tanque debe estar suficientemente mezclado para mantener los
sólidos en suspensión y uniformemente mezclados con el agua residual.
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Efectos de los parámetros
Sólidos en suspensión SS
a) Partículas orgánicas
– microorganismos (bacterias, virus, huevos de gusanos,
protozoos), en su mayoría no sedimentables
– otros materiales orgánicos (partículas residuales de
frutas, verduras, carne, etc.), en su mayoría
sedimentables
b) Partículas inorgánicas
– arena, arcilla, minerales
– partículas en parte orgánicas y en parte inorgánicas
Sustancias disueltas SD
a) Materias orgánicas
– sustancias biodegradables
– sustancias no biodegradables
b) Materiales inorgánicos
• Índice Volumétrico de Lodos (IVL):
Este valor entrega el comportamiento de los lodos en – nutrientes, utilizados en parte o totalmente por
microorganismos
el decantador.
– iones metálicos y de metales pesados, utilizados a
Para determinar el IVL se debe realizar el ensayo de
menudo solo en cantidades muy pequeñas por
Sólidos Sedimentable con un Cono Imhoff o Columna
microorganismos.
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Efectos de los parámetros
El índice volumétrico del lodo IVL o de fango IVF, o SVI por sus siglas en inglés, corresponde al índice
de Mohlmann, el cual es un indicador macroscópico que permite evaluar las características de
decantación del lodo. Corresponde al volumen en litros, que ocupa 1 gramo de sólidos en suspensión
del licor de mezcla en peso seco, después de sedimentar por 30 minutos.
Un operador toma una muestra del
efluente del tanque de aireación y
mide el test de decantabilidad de 30
minutos y la concentración de
SSLM.
Los resultados son:
test de decantabilidad = 250 ml/l;
SSLM = 2000 mg/l.
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PTAS - Planta de Tratamiento de Aguas Servidas
Las aguas contaminadas son un grave problema para la salud pública, ya que contienen
numerosos virus, bacterias y parásitos que son fuente de variadas enfermedades que
pueden contraerse fácilmente al beber, bañarse o ingerir alimentos en contacto con
estas.
Las aguas contaminadas pueden ser tratadas y descontaminadas a través de PTAS o
EDAR, que son instalaciones de alta tecnología que permiten realizar su limpieza,
también pueden ser depuradas mediante emisarios
submarinos, que son tuberías de una longitud tal
que permiten realizar una descarga de aguas
residuales, en un lugar de un cuerpo de agua
donde la hidrodinámica favorece su dilución
y dispersión.
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PTAS - Planta de Tratamiento de Aguas Servidas
La planta de tratamiento pertenece al sistema de alcantarillado de aguas servidas y se
encarga del control de la contaminación de redes de aguas servidas y de las redes
unitarias. Puede colaborar en la descontaminación de las aguas lluvias cuando estas van
mezcladas con las aguas servidas en sistemas unitarios, y también en casos particulares
en que la contaminación en sistemas separados se produce por efectos especiales, como
autopistas, zonas industriales, etc. Dado que la planta de tratamiento no forma parte de
la red de drenaje de aguas lluvias propiamente tal, y en Chile son operadas por las
empresas sanitarias que tienen la concesión del lugar, debe tenerse en consideración
que las plantas de tratamiento de aguas servidas, a nivel nacional están diseñadas y
tarificadas, sólo para tratar los caudales y volúmenes de aguas servidas de la población
atendida, sin considerar los caudales y volúmenes de las aguas lluvias que ingresan al
sistema.
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PTAS - Planta de Tratamiento de Aguas Servidas
ALCANTARILLADO
PTAS - Planta de Tratamiento de Aguas Servidas
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Sistemas de Tratamiento
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Sistemas de Tratamiento
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Sistemas de Tratamiento
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Sistemas de Tratamiento
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Sistemas de Tratamiento Alternativos
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