Diseño hidráulico Formulas para el diseño En la red de atarjeas, en las tuberías, solo debe presentarse la condición de flujo a superficie libre. La fórmula de continuidad para un escurrimiento continuo permanente es:
Donde: Q = es el gasto en m3/s. V = es la velocidad en m/s. A = es el área transversal del flujo enm2.
Para el cálculo hidráulico del alcantarillado se utiliza la fórmula de Manning.
El radio hidráulico se calcula con la siguiente fórmula:
Donde: V = es
la velocidad en m/s. = es el radio hidráulico, en m. rh S = es la pendiente del gradiente hidráulico de la tubería adimensional.
Donde: A = es el área transversal del flujo, en Pm = Perímetro mojado, en m.
En la figura 3.7, se presentan las relaciones hidráulicas y geométricas para el cálculo de la red de alcantarillado usando secciones circulares
El coeficiente de fricción n, representa las características internas de la superficie de la tubería, su valor depende del tipo de material, calidad del acabado y el estado de conservación de la tubería, en la Tabla 3.7 se dan los valores de n para ser usados en la fórmula de Manning.
Para el cálculo de los elementos geométricos de secciones circulares que trabajan parcialmente llenas se pueden usar las siguientes fórmulas:
Donde: d = es D = es A = es flujo, P = es r = es H = es m
h
el tirante hidráulico, en m. el diámetro interior del tubo, en m. el área de la sección transversal del en m 2. perímetro mojado, en m. el radio hidráulico, en m. el ángulo en grados.
Planeación general
Definición de áreas de proyecto
Metodología para el diseño hidráulico
Sistema de alcantarillado existente
realizar la planeación general del proyecto y definir las mejores rutas
definir las áreas de la población que requieren proyecto y las etapas de construcción, inmediata y futura.
Se hace una revisión detallada
tramos aprovechables por su buen estado de conservación y capacidad necesaria
Revisión hidráulica de la red existente
Proyecto
consiste en efectuar el trazo de la red de atarjeas, en combinación con los trazos definidos para los
Aquella obra final del sistema de alcantarillado que asegura una descarga continua a una corriente receptora. Tales estructuras pueden verter las aguas de emisores consistentes en conductos cerrados o de canales. Para la disposición final o vertido de las aguas residuales, se requiere de una estructura de descarga cuyas características dependen del lugar elegido para el vertido, del gasto de descarga, del tipo de emisor (tubería o canal), entre otros.
ASPECTOS POR CONSIDERAR EN EL PROYECTO Localización adecuada del sitio de vertido
Para el diseño de la o las estructuras de descarga de un sistema de alcantarillado, es recomendable considerar lo siguiente:
se puede diseñar una estructura con dos descargas a diferente nivel
Protección a la desembocadura de la tubería contra corrientes violentas, tráfico
escurrimiento en época de secas evitar los remansos en el emisor de descarga, la época de avenidas
Vertido en corrientes superficiales
Vertido en terrenos
Sitios de vertido previo tratamiento
Vertido en el mar
Vertido en lagos y lagunas
Recarga de aguas subterráneas
por medio de pozos de absorción
Vertido en corrientes superficiales Para el diseño de la estructura de descarga se deberá disponer de la siguiente información: A. Gasto mínimo y máximo entrega el emisor. B. Sección o procurando indicando normales y
de
aguas
residuales
tratadas
que
secciones topográficas en la zona de vertido, que sea un tramo recto y estable de la corriente, los niveles de aguas mínimas ,aguas máximas aguas máximas extraordinarias.
C. Características geotécnicas del cauce. D. Elevación de la plantilla del emisor en la descarga, la cual deberá estar por encima del nivel de aguas mínimas del cuerpo
Vertido en terrenos La información que se requiere para el proyecto y que es determinante para elegir el sitio de vertido previo tratamiento es la siguiente:
A. Cuál es el tipo de cultivos que se van a regar. B. Sistema de riego que se implantará. C. Gasto mínimo y máximo de aguas residuales tratadas que entrega el emisor. D. Tipo de suelo. E. Permeabilidad del terreno y factibilidad para drenarlo. F. Elevación del nivel freático. G. Topografía del terreno ligada a la del emisor del efluente.
Vertido en el mar En las descargas al mar, es conveniente instalar el emisor submarino a profundidades mayores que el nivel promedio de las mareas bajas, con una longitud que puede variar entre 50 y 100 m. Se recomienda que en las tuberías de descarga la velocidad del agua sea de 0.60 a 0.90 m/s. Para el diseño de una descarga en el mar es necesaria la siguiente información:
A. Gasto mínimo y máximo de aguas residuales tratadas que entrega el emisor. B. Estudio de las corrientes en la zona de vertido, su dirección en las diferentes estaciones del año. C. Topografía de (batimetría).
la
zona
de
descarga
y
perfil
en
el
eje
del
emisor
D. La batimetría debe cubrir una superficie aproximada de 30 000 m2, de no más de 150 m a lo largo del eje del conducto con un ancho de 200 m, teniendo
Vertido en lagos y lagunas
En general no es aconsejable el vertido de las aguas residuales tratadas en lagos y lagunas, pues los procesos de tratamiento son muy costosos. Para elaborar el proyecto se requiere lo siguiente:
Recarga de aguas subterráneas por medio de pozos de absorción Las aguas residuales tratadas también se utilizan para recarga de aguas subterráneas. Puede hacerse mediante pozos de absorción o depósitos de repartición, que permitan a las aguas infiltrarse y llegar a los mantos subterráneos, o bombearse hasta los estratos acuíferos que alimentan los pozos.
