UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA REGIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA Y RECURSOS HIDRÁULICOS INGENIERÍA SANITARIA 2 CATEDRÁTICO: ING. WALTER ROLANDO SALAZAR GONZÁLEZ
DISEÑO DE ALCANTARILLADO POR FUERZA TRACTIVA INVESTIGACIÓN No.2
INTEGRANTES GRUPO ___2__ ZOEL EDGARDO RAMÍREZ MÉRIDA MARÍA FERNANDA CARDONA LÓPEZ
200941032 201244711
GUATEMALA, 12 DE DICIEMBRE DE 2016.
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ÍNDICE Págs. Introducción
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Marco Teórico
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1.1
Criterios de diseño
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1.2
Criterio de la velocidad mínima
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1.3
Criterio de la sección tractiva
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Conclusiones
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Recomendación
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Anexos
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Bibliografía
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INTRODUCCIÓN
La manera más efectiva y segura en la recolección, transporte, tratamiento y disposición final de las aguas residuales es una de las prioridades para dotar de infraestructura urbana a la comunidad. Pero a lo largo del tiempo debido al crecimiento poblacional, se observa que aumenta el volumen de desechos producidos y disminuye porcentualmente la cobertura de servicios apropiados. En nuestro país, son diversas las problemáticas por la falta de atención con sistemas adecuados de alcantarillado sanitario y pluvial. Así mismo la necesidad de recursos para el sector saneamiento básico dificultan la inmediata solución. De tal manera, se deben buscar viabilidades para tomar en cuenta la demanda de servicios de saneamiento y salud pública por la viabilidad técnica
y
económica de
soluciones
que
reduzcan los
costos
y
simultáneamente mantengan su eficiencia. Es de prioridad aplicar modernas técnicas de diseño en atención a las Normas y Reglamentos vigentes y garantizar la sostenibilidad de los sistemas en Guatemala.
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DISEÑO DE ALCANTARILLADO POR FUERZA TRACTIVA INVESTIGACIÓN No.2
1. TECNICAS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO 1.1
Criterios de diseño
Durante el funcionamiento del sistema de alcantarillado, se debe cumplir la condición de auto limpieza para limitar la sedimentación de arena y otras sustancias sedimentables (heces y otros productos de desecho) en los colectores. La eliminación continua de sedimentos es costosa y en caso de falta de mantenimiento se pueden generar problemas de obstrucción y taponamiento. En el caso de flujo en canales abiertos la condición de auto limpieza está determinada por la pendiente del conducto. Para tuberías de alcantarillado, la pendiente mínima puede ser calculada utilizando el criterio de velocidad mínima o el criterio de la tensión tractiva. A continuación, se realiza un análisis comparativo de ambos criterios.
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1.2
Criterio de Velocidad Mínima
La práctica usual, es calcular la pendiente mínima, con el criterio de la velocidad mínima y para condiciones de flujo a sección llena. Bajo este criterio las tuberías de alcantarillado se proyectan con pendientes que aseguren una velocidad mínima de 0,6 m/s. De la fórmula de Manning.
Sin embargo, la velocidad cerca del fondo del conducto es la más importante a efectos de la capacidad transportadora del agua. Según algunos autores, se ha comprobado que una velocidad media de 0,3 m/s es suficiente para evitar un depósito importante de sólidos. Por tal motivo, los proyectistas verifican que, para condiciones de flujo parcialmente lleno, la velocidad no sea menor a este valor.
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1.3
Criterio de la Sección Tractiva
Se considera que este método es el más práctico para calcular alcantarillas que tiene en cuenta la configuración y la sección mojada del conducto. Su aplicación permite el control de la erosión, la sedimentación y la producción de sulfuros, principalmente, en zonas de topografía plana, donde la aplicación del criterio de velocidad mínima arroja resultados menos ventajosos en términos de diámetro, pendiente y profundidad de tuberías.
1.3.1 Tensión Tractiva La tensión tractiva ó fuerza de arrastre (), es la fuerza tangencial por unidad de área mojada ejercida por el flujo de aguas residuales sobre un colector y en consecuencia sobre el material depositado. Como se muestra en la figura, en la masa de aguas residuales de un tramo de colector de longitud L, con área de sección transversal A y perímetro mojado P, la tracción tractiva estará dada por el componente del peso (W) en dirección del flujo dividido por el área mojada:
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6 Si se considera que A/P es el radio hidráulico, R: τ ρ g R sen Cuando es pequeño, sen = tan, y como la tan es la gradiente del colector, S (m/m), la ecuación de tensión tractiva puede ser escrita de la siguiente forma:
g RS La pendiente del colector será calculada con el criterio de la tensión tractiva, según la ecuación.
Pendiente para tuberías con sección llena:
1.3.2 Tensión Tractiva mínima
La tensión tractiva mínima para los sistemas de alcantarillado deberá tener como valor mínimo: min= 1 Pa En los tramos iniciales de los colectores (arranque), en los cuales se presentan bajos caudales promedio tanto al inicio como al fin del periodo de diseño, se recomienda calcular la pendiente con una tensión tractiva de 1 Pa, y posteriormente, su verificación con caudales de aporte reales, no deberá ser menor a 0,6 Pa.
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7 Cuando existen dudas sobre la calidad de la construcción, debido a la calidad de los materiales de construcción, podría ser apropiado un valor mínimo de tensión tractiva de 1.5 Pa.
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CONCLUSIONES
En el diseño de las redes de alcantarillado sanitario, no se está aplicando debidamente el gasto de diseño para obtener una tensión de arrastre mínima de 1 Pa. Se está aplicando el gasto del final del período de diseño, cuando debería ser aplicado el gasto de inicios del período de diseño.
Se debe calcular el diámetro de la tubería para la capacidad del caudal de fin del período de diseño y verificar el cálculo de la pendiente mínima con el caudal de inicios del período de diseño para lograr la fuerza tractiva mínima de 1.0 Pa.
Las Guías establecen que el cálculo hidráulico “se deberá hacer en base al criterio de la tensión de arrastre y la fórmula de Manning”; pero cuando aborda el tema del cálculo de pendiente longitudinal mínima, expresa que este cálculo “se podrá determinar aplicando el criterio de la tensión de arrastre”, abriendo el espacio a la posibilidad de que se pudiera hacer de otra manera, lo cual posiblemente ha inducido a algunos diseñadores a utilizar en su lugar el criterio de la velocidad mínima igual a 0.60 m/s.
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RECOMENDACIONES
Adoptar la aplicación de las Normas en toda su extensión para el diseño de las redes de alcantarillado sanitario, exceptuando el diámetro mínimo que se deberá mantener en 150 mm. El cambio de diámetro merece un mayor análisis, fundamentado en una experiencia local.
Estimular la investigación de los sistemas de alcantarillado sanitario existentes para establecer nuestros propios parámetros de diseño sobre la base de la experiencia local.
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ANEXOS
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Normas y recomendaciones de diseño: Las normas recomendadas para el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario son: Las Normas y Reglamento de drenajes de la Ciudad de Guatemala, del Anuario del Colegio de Ingenieros, 1988. Normas Generales para diseño de Alcantarillados del Instituto de Fomento Municipal (INFOM). Manuales sobre Tuberías. Manual de norma ASTM 3034 para tubería de p.v.c. para alcantarillado sanitario.
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BIBLIOGRAFÍA
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://w ww.ops.org.bo/textocompleto/nac23890.pdf
http://www.bvsde.paho.org/bvsacg/guialcalde/2sas/d24/056_dise% C3%B1o-alcantarillado/dise%C3%B1o-alcantarillado.pdf
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