DISEÑO Y CALCULO DE REDES DE SANEAMIENTO

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Diseño y cálculo de redes de saneamiento Autor: Carlos Martínez García-Loygorri http://www.mailxmail.com/c mailxmail.com/curso-diseno-calculo-rede urso-diseno-calculo-redes-saneamiento s-saneamiento ] [http://www.

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1. Introducción [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/introduccion ] Todo núcleo urbano, independientemente de su tamaño y ubicación, debe ser provisto con un sistema de saneamiento que permita desaguar tanto las aguas de lluvia como las aguas fecales. El diseño de la red de saneamiento consiste en la elección de la tipología de la red, decisión del trazado en planta y longitudinal, definición de parámetros mínimos exigidos a la red, etc. El cálculo de la red, en cambio, parte del diseño de la misma, y procede a efectuar los diversos cálculos que deben acompañar a un proyecto de saneamiento, es decir, cálculos hidrológicos, geométricos, hidráulicos y mecánicos. En este curso se pretende introducir al alumno en la materia descrita, de forma que obtenga unos conceptos claros que le permitan conocer el tema superficialmente, asimismo como facilitar su aprendizaje en profundidad, objetivo para el cual se deberán estudiar mucho más extensamente los capítulos que a continuación siguen.


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2. Hidrología. Caudal de aguas pluviales [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/hidrologia-caudal-aguas-pluviales] Se trata de realizar un estudio hidrológico para obtener los caudales de cálculo de la red de saneamiento. En proyectos de urbanización no se suelen analizar estaciones pluviométricas para el estudio de pluviometría, ya que por regla general es difícil encontrar estaciones con los datos necesarios lo suficientemente cerca del ámbito. La práctica habitual consiste en tomar los datos climatológicos correspondientes a entornos urbanos cercanos a la ubicación del proyecto, datos que ya han sido analizados por diversas publicaciones españolas. Dentro del estudio hidrológico se desarrollan los cálculos para obtener el caudal de aguas pluviales a desaguar por la red unitaria o la de pluviales, según sea el caso, partiendo de la int intensidad de lluvia -que a su vez es función del período de retorno , de la localización del proyecto y del tiempo de aguacero - y del coeficiente de escorrentía de cada tipo de terreno. Es muy importante este cálculo, ya que de él dependerá el dimensionamiento de la red. Por un lado, resulta evidente que para el cálculo y dimensionamiento de la red de pluviales en un sistema separativo el caudal de lluvia calculado será el responsable de los colectores dispuestos. Por otra parte, cabe destacar que en sistemas unitarios es frecuente que las aguas de lluvia representen entre un 80 y un 95% del total, de ahí la especial importancia que tiene la hidrología en el dimensionamiento de la red, sea del tipo que sea.

Intensidad de lluvia La intensidad de lluvia es el caudal de agua que pasa una determinada superficie, es decir, el volumen de agua caído por unidad de tiempo y superficie. Se mide habitualmente en m m / h o en l/(s·Ha).La relación de paso entre estas unidades es: 60 mm/h = 166,6667 l/(s·Ha). Como se ha dicho antes, la intensidad de lluvia depende de la duración de la lluvia, por lo que es necesario definir un intervalo de referencia, el cual en proyectos de saneamiento habitualmente se estudia para el caso de lluvias de corta duración ( D t<2 horas) A continuación se describen los métodos de cálculo de la intensidad media máxima más habituales en proyectos de saneamiento en ámbito urbano:

a) Datos pluviométricos : en caso de que se disponga de datos pluviométricos suficientes (precipitaciones medias máximas anuales para distintos intervalos de referencia, datos en general no disponibles) de estaciones representativas del ámbito en estudio, se utilizarán métodos de extrapolación estadística para determinar la lluvia de proyecto. Debido a que rara vez se dispone de dichos datos, en general este método es poco utilizado. b) Curvas I-D-F (intensidad-duración-frecuencia) de Francisco Elías y Luis Ruíz : en España está muy extendido su uso. Son curvas empíricas, específicas de cada ciudad estudiada, dependientes del período de retorno (T) y del tiempo de aguacero ( D t) , y recopilan datos pluviométricos de las principales ciudades españolas. En la actualidad estos datos son considerados los más completos y elaborado s para dichas zonas. Estas curvas están contempladas en el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno. En ellas está representado el valor de la intensidad media máxima en función del intervalo de referencia, para un periodo de retorno de 10 años; pero en cada gráfico hay una tabla de adaptación del valor a otros periodos de retorno. En caso de que el proyecto no esté situado en una de las 20 ciudades estudiadas por Francisco Elías y Luis Ruíz o en sus proximidades, siendo conscientes de que se pierde


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes precisión, en el capítulo 6 del libro " Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno, se describen 3 métodos (Nadal, D.G. Carreteras y F. Elías Castillo) por los que se puede calcular la intensidad media máxima para un período de retorno (T) y tiempo de aguacero ( D t) determinados.

c) Método de Nadal: Jaime Nadal Aixalá propuso la relación siguiente, aplicable para lluvias tanto de corta como de larga duración: I At = 9,25 · I60 · At^(-0,55) donde: I At es la intensidad media máxima para el intervalo de referencia At; I 6 0 es la intensidad media máxima para un intervalo de referencia de 60 minutos (sacada del mapa de isoyetas P60, de donde diviendo ese valor por 1h, es decir, por 1, se obtiene el valor de I60); y A t es el intervalo de referencia en minutos. En el Apéndice del libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno, aparece el mapa de isoyetas referido anteriormente.

d) Método de la Dirección General de Carreteras: la D. G. de Carreteras del MOPU propuso en 1987 la siguiente relación, aplicable para lluvias tanto de corta como de larga duración: (I At/I1440) = (I60/I1440)^(3,529-1,679· At^0,1) donde: I At es la intensidad media máxima para el intervalo de referencia At; I 6 0 es la intensidad media máxima para un intervalo de referencia de 60 minutos (sacada del mapa de isoyetas P60, de donde diviendo ese valor por 1h, es decir, por 1, se obtiene el valor de I60); I 1 4 4 0 es la intensidad media máxima diaria (para un intervalo de referencia de 1 día = 24 h = 1440 minutos) (sacada del mapa de isoyetas P1440, de donde diviendo ese valor por 24h, es decir, por 24, se obtiene el valor de I1440); y At es el intervalo de referencia en minutos. En el Apéndice del libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno, aparece el mapa de isoyetas referido anteriormente.

e) Método de Francisco Elías Castillo : Francisco Elías Castillo y Luis Ruiz Beltrán proponen el siguiente método: 1.- Identificar en el mapa propuesto por los autores a cuál de las dos zonas (A y B) en que dividen España pertenece la zona de estudio. 2.- Mapa de isoyetas P60: se saca el valor P60 y el I60 (tal y como se ha visto anteriormente) 3.- Figuras propuestas por los autores (e n el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno están dihas figuras): entran do en abcisas con el intervalo de referencia y en la curva correspondiente a la obtenida, se saca el valor de buscado IAt.

f) Método de la Instrucción de Carreteras : aunque puede emplearse, no es habitual usarlo para la determinación de la intensidad de lluvia en ámbitos urbanos. Para conocer la forma de aplicación de este método, consultar la " Instrucción 5.2-IC - Drenaje superficial " del Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo. Periodo de retorno El período de retorno es la inversa de la probabilidad de que se presente la lluvia de diseño en un determinado intervalo de tiempo. A mayor período de retorno, mayor intensidad de lluvia. Como guía práctica se puede tomar el valor de la siguiente tabla:

Período de retorno

Idoneidad de aplicación


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes T = 5 años

T = 10 años T = 20-25 años T = 25 años

Zonas de baja riqueza del suelo, de baja densidad demográfica (si se permiten inundaciones) Zonas de riqueza media del suelo, zonas de residencia habitual Zonas de alto valor del suelo, zonas históricas (en las que sea necesaria protección especial) Emisarios y colectores principales

Intervalo de referencia El tiempo de aguacero o intervalo de referencia es el periodo de tiempo en que se produce la lluvia de proyecto ininterrumpidamente. A menor tiempo de aguacero, mayor intensidad de lluvia. A veces se asume como simplificación que el intervalo de referencia (tiempo de aguacero) es igual al tiempo de concentración. Aunque esto no es estrictamente cierto, esta hipótesis maximiza el caudal punta, quedando del lado de la seguridad. Para proyectos de urbanización, se suelen tomar valores del intervalo de referencia entre 10 y 20 minutos.

Coeficiente de escorrentía El coeficiente de escorrentía mide el tanto por uno del agua de lluvia caída que discurre por la superficie, esto es, que ni se evapora ni se infiltra. Es, por tanto, el tanto por uno de agua de lluvia que debe ser recogido por la red de saneamiento. El coeficiente de escorrentía a considerar en el cálculo de caudales de saneamiento urbano depende del tipo de superficie del terreno y del intervalo de referencia, ya que para lluvias más duraderas llega un punto en el que el suelo ya no infiltra más agua, con lo que el coeficiente de escorrentía arrojará valores mayores. Se han de indicar los coeficientes de escorrentía de corta ( D t < 2h) y larga duración (2h < D t < 72h) para cada tipo de suelo (residencial unifamiliar y bloques de viviendas, terciario, industrial zona verde, etc.), si bien para el cálculo se emplearán los coeficientes de corta duración (ya que son estas lluvias las que se suelen estudiar en redes de saneamiento urbanas). Salvo que el planeamiento urbanístico diga lo contrario o se especifique otra cosa, se pueden tomar valores del coeficiente de escorrentía de la siguiente tabla:

Tipo área Residencial >150 viviendas/Ha Residencial de 100 a 150 v/Ha Residencial de 50 a 100 v/Ha Residencial de 25 a 50 v/Ha Residencial de 10 a 25 v/Ha Residencial de 5 a 10 v/Ha Residencial de 0 a 5 v/Ha Comercial céntrica Comercial periférica

Ce lluvias cortas 0.70 a 1.00 0.75 a 1.00 0.65 a 0.80 0.40 a 0.70 0.30 a 0.50 0.25 a 0.35 0.10 a 0.25 0.70 a 0.95 0.50 a 0.70

Ce lluvias largas 1.00 1.00 1.00 1.00 0.80 a 0.90 0.60 a 0.80 0.50 a 0.60 1.00 1.00


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes Industrial 0.50 Deportiva 0.20 Parques y jardines 0.10 Pavimentos hormigón, aglomerado... 0.90 Pavimentos adoquinados 0.60 Pavimentos de ladrillo 0.70 Pavimentos empedrados 0.40 Pavimentos de grava 0.20 Cubierta 0.90 Cultivos (según pendiente) 0.05 Bosques (según pendiente) 0.05

a a a a a a a a a a a

0.90 0.35 0.25 1.00 0.80 0.85 0.50 0.30 1.00 0.20 0.15

1.00 0.50 0.40 1 .0 0 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.15 a 0.50 0.10 a 0.35

Caudal de aguas pluviales El caudal de cálculo a considerar será el resultante de la fórmula siguiente:

Q = I · C · S donde: Q es el caudal de cálculo buscado de la zona en estudio (en l/s); C es el coeficiente de escorrentía medio ponderado de la superficie de la zona; IA t es la intensidad de lluvia media máxima obtenida (en l/s·Ha); y S es la superficie de aportación (en Ha).


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3. Caudal de agua fecales [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/caudal-agua-fecales ] Para el cálculo del caudal de aguas fecales lo primero que hay que hacer es comprobar los criterios del plan de ordenación correspondiente, si lo hay. Es frecuente que en estos planes se determine el criterio de cálculo de los caudales de aguas negras (relación entre dotación de agua potable servida y aguas negras y coeficientes de punta, por ejemplo) o directamente se den valores unitarios para estos caudales. Dotación En caso de que no se tenga ningún dato al respecto, se cogerá la dotación de agua potable correspondiente a la población equivalente (si los valores son altos, se pueden minorar hasta un 20%, correspondiente al agua que se evapora debido a la sudoración) para asimilarlos a las dotaciones de cálculo de aguas negras. En el libro " Saneamiento y alcantarillado " , de Aurelio Hernández Muñoz, están tabulados unos valores que pueden servir para esta estimación. Son los siguientes:

Consumos Población urbanos en en nº de l/hab·día según habitantes uso

Doméstico

< 1 .0 00 1.000 a 6.000 6.000 a 12.000 12.000 a 50.000 50.000 a 250.000 > 250.000

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Fugas de Servicios redes TOTAL municipales y viarios 5 10 25 100

70

30

25

25

150

90

50

35

25

200

110

70

45

25

250

125

100

50

25

300

165

150

60

25

400

Industrias de la ciudad


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En este libro vienen consumos detallados en función del tipo de instalación (hotel, camping...), del tipo de unidad de descarga (lavabo, ducha, lavaplatos...), etc. Para estudios detallados de vertidos serán de mucha utilidad. En la tabla siguiente, sacada del PEISEM II (Madrid) se pueden observar de forma resumida valores coherentes, aunque conservadores, tanto para uso residencial como para otros usos:

Uso del suelo Dotación prevista Vivienda en bloque 350 l/hab-eq·día Vivienda unifamiliar 2 m3/vivienda·día Terciario 1 l/s·Ha Industrial 1 l/s·Ha Dotaciones 1 l/s·Ha A partir de los valores mencionados, se obtienen los caudales medios de cálculo de aguas negras, multiplicando por el número de habitantes equivalentes, de viviendas o por la superficie, según el caso. Coeficiente de punta Es el coeficiente que permite mayorar el caudal medio para convertirlo en caudal punta, con el que se dimensionan los colectores. La fórmula de cálculo más extendida para este coeficiente es la de Harman: Cp = ( 1 + 14 / (4+(RAIZ(P))) habitantes.

donde P es la población en miles de

En caso de que no se tenga ningún dato fiable de población equivalente al respecto, se pueden tener en cuenta valores como los de la siguiente tabla:

Uso del suelo Residencial Terciario Industrial Equipamientos

Coeficiente de punta - CP 2,5 3,0 3,0 3, 0

Coeficiente de caudal mínimo Es el coeficiente que permite minorar el caudal medio para convertirlo en caudal mínimo, con el que se comprueba la velocidad mínima del colector. Según la fórmula de Harman, de uso muy habitual, el caudal mínimo se calcula a partir del medio:


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes Qmin = 0,2 · Qm

es decir, el coeficiente sería Cmin = 0,2

Caudal de aguas negras Los caudales de aguas negras serán el resultado de multiplicar los caudales medios (Qm) calculados a partir de las dotaciones anteriormente indicadas, por sus respectivos coeficientes:

Caudal Caudal punta (QP) Caudal medio (Qm) Caudal mínimo (Qmin)

Valor

Función Dimensionamiento de la red y QP = CP · Qm velocidad máxima Dimensionamiento de estaciones Qm depuradoras Qmin = Cálculo de velocidad mínima Cmin · Qm


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4. Tipología de la red [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/tipologia-red] Para empezar a diseñar una red, se debe plantear en primer lugar si será red unitaria unitaria o separativa. Como criterio general, si hay un cauce cerca al que poder verter las aguas pluviales y existe la posibilidad de conducir las aguas fecales hasta un colector cercano, se dispondrá red separativa. Si, en cambio, no hay un cauce cerca al que poder desaguar las aguas pluviales y existe un colector unitario cerca al que poder verter, con capacidad suficiente para recibir el caudal unitario de proyecto, se dispondrá red unitaria. Cabe destacar que puede ser el cliente quien exija la disposición de uno u otro sistema, aunque pueda contradecir los criterios técnicos de elección mencionados. Las ventajas e inconvenientes de cada sistema son las siguientes: Ventajas del sistema separativo Los colectores son menores porque se pueden desaguar las aguas de lluvia por el camino más corto. Hay algunos casos -pocos- en los que se puedan canalizar las aguas pluviales mediante cunetas o canales abiertos -> se evita la doble canalización, con lo que tanto desde el punto de vista económico como constructivo será preferible el sistema separativo. Los gastos de limpieza son menores en el alcantarillado separativo, porque al ser menores las variaciones del caudal circulante, y menores, por tanto, las variaciones de velocidad, se reducen las sedimentaciones. En caso de haber bombeos o de necesitar conducciones a presión, el caudal se deberá reducir al mínimo, con lo que se hace recomendable el sistema separativo. Con sistemas separativos, las depuradoras se ajustan a las necesidades reales de agua a depurar. En el análisis conjunto de red de saneamiento más depuración final, el sistema separativo resulta más económico. El uso de sistema separativo minimiza el riesgo de daños en redes de saneamiento y estaciones depuradoras debidos a vertidos directos de zonas industriales. Ventajas del sistema unitario -

Menor necesidad de espacio para la colocación de la red, al no ser doble.

El coste de primer establecimiento del sistema unitario (única tubería) es entre 1,5 y 2 veces menor que el del sistema separativo (doble tubería). El sistema unitario, además del ahorro en la red, tiene la mitad de coste en las acometidas. -

Inexistencia de riesgo de conexiones incorrectas de acometidas.


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes Los gastos de levantamiento y reposición de pavimentos son de 1,5 a 2 veces menores en el sistema unitario. La conservación y explotación de una red doble exige gastos entre un 30% y un 50% mayores que el caso de red unitaria. Dada la gran contaminación que las primeras aguas de lluvia recogidas contienen, con un sistema unitario se evitan vertidos contaminados al río.


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes 5. Tipología, dimensiones y características de los conductos [http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/tipologia-dimensiones-caracteristicas-conductos ] Materiales Los materiales habituales en redes de saneamiento son: hormigón - en masa y armado-, PVC, polipropileno, polietileno de alta densidad (PEAD) y fundición. Tradicionalmente se suelen emplear tubos de hormigón, en masa o armado. Son tubos más baratos que los plásticos y más resistentes al aplastamiento. Serán los primeros en los que se piense para ejecutar el saneamiento. En adelante serán los que centren principalmente la atención de esta Guía. Los tubos de PVC son más flexibles, más ligeros y más fáciles de poner en obra, además garantizan mejores condiciones hidráulicas iniciales que los conductos de hormigón. Se suele disponer tubo corrugado exterior (liso interior) para mejorar la resistencia mecánica del tubo. Hay Administraciones en las que no está homologa do este material, así que hay que i nformarse bien antes de proyectar una red de saneamiento de PVC. Fabricación Los tubos de hormigón pueden ser prefabricados o in situ. Siempre que se pueda se emplearán tubos prefabricados con junta de enchufe y campana, salvo que por circunstancias especiales (necesidad de hacer tramos curvos, secciones no normalizadas en las empresas de prefabricados, etc.) sea necesaria la fabricación in situ. Tipos Hay multitud de secciones posibles para colectores de saneamiento: circulares, ovoides, visitables con andén y cuna, galerías o alcantarillas, marcos unicelulares y bicelulares, etc. Habitualmente se recurre a secciones circulares para tamaños pequeños (esto también está sujeto a la normativa vigente o recomendaciones de la Administración al respecto), y cuando se pasa a secciones mayores, se disponen colectores visitables. Un criterio posible -y de uso frecuente- es que hasta Ø1000 se disponen tubos circulares, y a partir de ahí, col ectores visitables circulares con andén y cuna, o galerías visitables. En el caso de que las velocidades sean muy bajas para diámetros hasta Ø1000, se estudiará la posibilidad de proyectar ovoides, que por su sección hidráulica (mayor radio hidráulico) mejoran las condiciones de circulación del agua. Si se pretende transportar caudales de agua tan grandes que no caben en el mayor de los colectores visitables disponible, se podrá optar por uno o varios marcos, aunque la sección hidráulica de estos es poco adecuada para caudales bajos (periodos de sequía en sistemas unitarios). Para evitar la apertura de grandes zanjas en caso de avería o reposición, cuando la profundidad del colector sea superior a 4,50 m se dispondrá colector visitable, de modo que se pueda reparar desde el interior. Este criterio es del Ayuntamiento de Madrid, aunque no es de uso general es muy razonable, por lo que es pertinente extrapolarlo a proyectos de saneamiento en otros lugares. Tamaños Siempre hay que fijarse en los tamaños comerciales disponibles del tipo de conducto que se quiere proyectar. Lo más habitual es:

Tubos Ovoides Colectores visitables circulares Alcantarillas

Ø300, Ø400, Ø500, Ø600, Ø800, Ø1000 Ø1200, Ø1500, Ø1800, Ø2000, Ø2500, Ø3000 70x105, 80x120, 90x135, 100x150, 120x180, 140x210 Ø1800, Ø2000, Ø2500, Ø3000 1.25x1.85, 1.50x1.85, 2.00x2.00, 2.50x2.35...


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes Marcos

2.0x2.0, 2.5x2.0, 2.5x2.5, 3.0x3.0, 3.0x3.5...

El diámetro mínimo exigido por muhos organismos competentes, es de 300 mm. La habitual adopción en proyecto de Ø400 como diámetro mínimo para la red de colectores se debe a que de esta manera se mejoran las condiciones de limpieza y mantenimiento del conducto. No obstante, para las conexiones entre absorbederos y pozos se suelen emplear tubos de diámetro 300 mm. En caso de ser imprescindible la utilización de un conducto de dimensiones no comerciales, se hablará con las empresas de prefabricados para ver si lo pueden prefabricar, o se procederá a la construcción in situ.


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6. Diseño en planta [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/diseno-planta ] El trazado en planta es el primer paso a dar en el diseño de la red. Los aspectos a tener en cuenta a la hora de definir en planta una red de colectores son los siguientes: Trazado en planta El saneamiento se puede disponer bien por debajo de la calzada o bien por debajo de la acera. Por regla general, se pondrá bajo calzada, para evitar interferencias con otros servicios urbanos. En cualquier caso, siempre se deberá disponer bajo dominio público, ya que si no, se deberá elaborar un documento público que establezca la servidumbre correspondiente. En calles anchas se deberá desdoblar el colector, de forma que los tubos de conexión entre sumidero y pozo no sean superiores a 10-15 m aproximadamente Ubicación de pozos en planta Se deberá disponer pozo siempre que haya un quiebro en planta en la red, es decir, un cambio de dirección. Los tramos de colector entre pozos deberán ser rectos. Sólo en el caso de puesta en obra in situ podrán construirse tramos curvos (el radio mínimo en tramos curvos es de 15 m, según requerimientos del Ayuntamiento de Madrid, extrapolable a otros proyectos). Hay determinados tubos -los de junta flexible, en general- que admiten pequeños ángulos (en torno a 1-2º) entre unas piezas prefabricadas y otras. En principio está pensado para poder absorber movimientos del terreno sin perder estanqueidad, pero en la construcción pueden ser forzadas a esos pequeñísimos ángulos para tener tramos curvos -de curvatura muy amplia-. La distancia máxima admisible entre pozos es de 50 m, aunque para colectores visitables o grandes diámetros esta distancia puede ampliarse a 100 m. Es preferible que las tapas de los pozos de registro en calzada queden centradas en un carril, con el objeto de minimizar el tránsito de ruedas de vehículos sobre ellas. En caso de estudiar el mercado comercial de tapas, se deberá tener en cuenta la carga para la que está diseñada la tapa a disponer en proyecto, ya que la resistencia de cercos y tapas está normalizada según la carga de cálculo y así se especifica en los catálogos comerciales. Interferencias en planta con otros servicios La distancia horizontal entre la red de saneamiento y otros servicios que puedan estar cerca está limitada como mínimo entre 0,70 y 1,00 m medida ente planos verticales tangentes a cada tubería. Se desaconseja reducir esas distancias. En el caso de que un tubo de saneamiento comparta zanja con otro tubo (como es habitual por ejemplo si la red es separativa), se deberá dejar una distancia horizontal de trabajo entre los conductos, que la norma UNE-EN 1610 cifra en:


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes Condición Distancia horizontal de trabajo Ø > = 7 0 0 m m 0 . 35 m Ø > 700 mm 0.50 m


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7. Diseño en alzado [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/diseno-alzado ] Es muy importante el diseño en alzado de la red de saneamiento. De su idoneidad dependerá en gran medida el correcto funcionamiento de la red en cuanto a las condiciones de circulación del agua se refiere. Trazado en alzado Al definir el alzado de la red hay dos criterios diferenciados: a) Minimización del movimiento de tierras: se procura adecuar la pendiente de los colectores a la pendiente de los viales, de forma que el movimiento de tierras resulte el menor posible -y, evidentemente, resulte más económico-. b) Optimización hidráulica: se adapta la pendiente de los colectores a su óptima hidráulica, de manera que se produzca una optimización funcional -y consecuentemente económica- del porcentaje de llenado de tubos. Sección recomendad según la profundidad A partir de profundidades entre 4,5 y 5,0 m es recomendable -para algunas Administraciones Públicas, como es el caso del Ayuntamiento de Madrid, incluso obligatorio según el criterio del Director del Proyecto- disponer secciones visitables, de manera que en caso de rotura o reparación interior no haya que abrir zanja, sino que se pueda acceder desde la propia sección. Esta condición puede albergar excepciones como el paso bajo determinados servicios, en los que se podrá dejar la sección necesaria hidráulicamente para evitar profundidades mayores en la red. No obstante, se deberá disponer pozo antes y después del cruce con el servicio de manera que se minimice la longitud del tramo que no sea visitable. Ubicación de pozos en alzado Se deberá disponer pozo siempre en quiebros en alzado, bien sean cambios de pendiente o resaltos. Entre pozos siempre se dispondrán tramos de pendiente constante. Como ya se ha apuntó anteriormente, la distancia máxima admisible entre pozos es de 50 m, aunque para colectores visitables o grandes diámetros esta distancia puede ampliarse a 100 m. Pendiente Las restricciones en materia de pendiente vendrán dadas principalmente por motivos de velocidades máxima y mínima a respetar, además de por cuestiones puramente constructivas. Las condiciones exigidas de pendiente mínima y máxima vienen especificadas más adelante. No conviene pasar de una pendiente mayor a una menor para evitar posibles entradas en carga del tubo aguas abajo, donde la pendiente es menor. Si es


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes imprescindible, se podrá hacer, comprobando que la diferencia de velocidades no sea muy grande y, sobre todo, que el porcentaje de llenado aguas abajo tenga holgura suficiente. Profundidad y recubrimiento mínimo En cuanto a la profundidad mínima, por motivos funcionales, para red de recogida de aguas pluviales la profundidad no debe ser inferior a 1,50 m, mientras que para red de fecales o red unitaria, dicha profundidad será igual o mayor que 3,00 m para posibilitar la recogida de sótanos y garajes. Este criterio es habitualmente aceptado y de aplicación general en proyectos de saneamiento. Por regla general el valor del recubrimiento mínimo viene dado por el cálculo mecánico, no obstante hay ciertos criterios de práctica habitual que a continuación se detallan. Bajo calzadas o en terreno de posible tráfico rodado, el recubrimiento mínimo generalmente se toma 1,00 m medido entre la generatriz superior exterior del tubo y la superficie. Este valor se puede disminuir a 0,60 m en el caso de aceras o lugares sin tráfico rodado (criterios de la Asociación de Fabricantes de Tubos de Hormigón Armado, ATHA, en su " Manual de Cálculo, Diseño e Instalación de Tubos de Hormigón Armado " , pág. 180). En casos excepcionales se podrá reducir este recubrimiento, siempre acompañando unos cálculos mecánicos exhaustivos de los casos en los que esto ocurra. Menos de 0,50 m es inadmisible en casos de tráfico rodado sobre el tubo. Aunque los criterios descritos son para tubos de hormigón, pueden ser empleados para otro tipo de conductos, como plásticos, pero siempre justificando los valores mínimos adoptados mediante el correspondiente cálculo mecánico. Interferencias con otros servicios en alzado En cuanto a la distancia vertical en cruces con otros servicios, deberá ser como mínimo de 1,00 m, medida ente planos tangentes horizontales. La red de saneamiento debe quedar siempre por debajo de otros servicios urbanos, especialmente abastecimiento de agua. En el caso de diseño de red separativa, en los cruces entre la red de pluviales y la de fecales, será esta última la que deberá pasar siempre por debajo de la de pluviales, guardando una distancia también de 1,00 m como mínimo. Análogamente a lo dicho anteriormente, en casos excepcionales se puede reducir esta distancia, haciendo un estudio -debe hacerlo el departamento de Estructurasdel cruce y previendo precauciones especiales, como el refuerzo de hormigón, si fuera necesario. Por ejemplo, en cruces con galerías de servicio, una solución puede ser una distancia mínima de 0,30 pero embebiendo el colector en un dado de hormigón en masa.


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8. Sección tipo [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/seccion-tipo ] Siempre que se pueda los colectores se ejecutarán en zanja, esto es, excavación a cielo abierto. En caso de que esto no fuera posible, los colectores se ejecutarán en mina, generalmente con medios mecánicos (tuneladora) que incluirá la colocación de dovelas. Excavación en zanja Los tubos no se apoyarán directamente sobre l a rasante de la zanja, sino sobre una cama de asiento granular u hormigonada. Dicha cama de asiento puede estar enrasada con la generatriz inferior del conducto, o puede recoger a éste. La medida del alcance de la cama de asiento es el ángulo de apoyo del tubo ( a ). En la figura siguiente se puede observar dónde se mide este ángulo. Los tubos serán tapados con un relleno seleccionado (u hormigón si es necesario por exigencias mecánicas) hasta un determinado espesor por encima de la generatriz superior, espesor que no debe ser inferior a 0,30 m. El resto de la zanja será rellenada con material adecuado, preferiblemente de la propia excavación, si los materiales extraídos cumplen los requerimientos. Los recubrimientos laterales en la base de la zanja deben ser suficientes para que un operario pueda estar de pie ayudando a la colocación del tubo sin poner en peligro su seguridad, es decir, no deben ser menores de 0,40 m. Excavación en mina Este método se emplea para la ejecución de colectores circulares a grandes profundidades y/o con condiciones de contorno especiales que impidan la apertura de zanjas en la zona de proyecto. El diámetro mínimo de perforación es 2,50 m, y no debe ser empleado con alturas de tierra, medidas a partir de la generatriz superior, inferiores a 2 veces el diámetro de perforación.


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9. Condiciones hidráulicas y funcionales [ http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/condiciones-hidraulicas-funcionales ]

Velocidad mínima Según el libro "Saneamiento y alcantarillado " , de Aurelio Hernández Muñoz (pág. 115) la velocidad mínima en redes unitarias es 0,6 m/s (velocidad de arrastre de arenas) y en redes separativas debe ser 0,3 m/s en red de negras (arrastre de S.S.) y 0,6 m/s en red de pluviales (arrastre de arenas). Estas velocidades deben cumplirse cuando la altura d e llenado supere 1/5 del diámetro del tubo. En el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno (págs. 52-53) se indica un requerimiento de autolimpieza algo más complicado. No obstante, dice Fernando Catalá, que en colectores de aguas pluviales, así como en redes unitarias, en la práctica estas condiciones de autolimpieza se cumplen si la velocidad correspondiente a un caudal igual al caudal a sección llena es igual o mayor a 1,0 m/s para secciones circulares e igual o mayor a 0,9 m/s para ovoides. En cambio, en colectores de fecales (redes separativas), se deben cumplir las siguientes condiciones: a) la velocidad de circulación correspondiente a un caudal igual al caudal a sección llena deberá ser igual o mayor a 0,5 m/s; b) la velocidad de circulación para una altura de llenado de 1/5 del diámetro debe ser igual o mayor a 0,30 m/s; y c) el caudal medio actual debe garantizar una altura de llenado igual o mayor a 1/5 del diámetro. Según el "Pliego general de condiciones para la redacción y tramitación de los proyectos de urbanización en el Término Municipal de Madrid " del Ayuntamiento de Madrid, la velocidad mínima en colectores debe ser mayor o igual a 1 m/s, aunque esta exigencia en la práctica se puede reducir en caso de colectores de grandes diámetros. Finalmente, el "Manual de saneamiento URALITA ", de Aurelio Hernández Muñoz y Aurelio Hernández Lehmann, propone un valor mínimo de 0,2 m/s a caudal mínimo, salvo en el caso de vertidos intermitentes, y 0,5 m/s a caudal medio. Todos estos criterios son válidos, y servirán para justificar aquél adoptado por el proyectista.

Velocidad máxima Según el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento ", de Fernando Catalá Moreno (pág. 52), no es conveniente que la velocidad máxima de circulación sobrepase los 4 m/s, y no debe ser superior en ningún caso a 5 m/s. Este criterio es válido para cualquier proyecto de saneamiento, salvo que se indique lo contrario. En otros libros, como " Saneamiento y alcantarillado " , de Aurelio Hernández Muñoz o "Manual de saneamiento URALITA ", de Aurelio Hernández Muñoz y Aurelio Hernández Lehmann, se pueden encontrar otros criterios para determinar la velocidad máxima admisible, pero son criterios sensiblemente semejantes a los descritos en el libro de Fernando Catalá anteriormente mencionado.

Pendiente mínima Aunque la pendiente mínima debe venir dada principalmente por el cumplimiento de la velocidad mínima, se puede dar como orientativo el valor mínimo del 0,5%, aunque puede verse reducido en caso de grandes colectores. En cualquier caso, es recomendable no bajar del 1,0%.

Pendiente máxima Igualmente, este valor vendrá obligado por el ajuste a una velocidad máxima o por criterio de paralelismo a la calzada (minimización del movimiento de tierras, como se ha visto anteriormente), pero puede considerarse preferible -como regla general- no sobrepasar


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mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes valores de pendiente del 5-8%, salvo casos justificados.

Porcentaje de llenado máximo del conducto Según el libro "Saneamiento y alcantarillado " , de Aurelio Hernández Muñoz (pág. 113), es recomendable que al menos un 15-20% de la altura del conducto quede libre para permitir la circulación del aire, para permitir así la aireación del agua y mantener unas condiciones aerobias. Habitualmente se adopta un grado de llenado máximo del 80%.

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DISEÑO Y CALCULO DE REDES DE SANEAMIENTO

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