REGLAMENTO NB 688

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REGLAMENTONB688-slidepdf.com 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 p ersonas 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 Nacional 688

REGLAMENTOS TECNICOS DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

Dirección Gen eral de Saneamiento Básico DIGESBA

Diciem bre de 2001 3 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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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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 para laseevacuación y el tratamiento de lassatisfacer mismas. Para cumplirdemanda las metasdedelservicios Plan Decenal, requiere dedeunaguas gran residuales esfuerzo económico que permita 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 Coope ración 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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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 N acional

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Diciembre 2001


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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 2.3

ESTUDIO TOPOGRAFICO ........................................................................................................ 16 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 11

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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 METODO LOGIA 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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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 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 de l área donde se p retende 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 e l nivel de ingresos, consumo d e agua, d emanda 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 cump le con los estándares de calidad vigentes en el país. Determinaciones Hidrométricas: Se deberán e studiar y cuantificar las fuentes posibles para el abastecimiento a la población. En el caso de fuen tes 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 dispon ible.


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En el caso de fuentes subterráneas los estudios hidrogeológicos comprende rán prueb as de bombeo, aforos y determinaciones del comportamiento de los acuíferos, capacidad y po sibilidad 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 p lanialtimétrico 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 o bstáculos supe rficiales 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 subsue lo 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 An álisis Gran ulo mé tricodel suelo (E’) Clasificación de Suelo (según ASTM D2487) Límites de Atterberg (líquido y plástico) An gu lo d e fricció n In te rn a 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 p or 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 d e 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 den sidades poblacionales de acuerdo a zonas de ocupación homo génea, siguiendo las categorías residen cial (unifamiliar o mu ltifamiliar), 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 buen a 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 pue de 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 apo rte d e aguas residuales, se tomarán en cuenta los valores de dotación de agua p otable 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.


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3.4

COEFICIENTE DE RETORNO (C)

Estudios estadísticos han estimado el porcentaje de agua ab astecida 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 d atos reales y hábitos de uso de l agua, siempre y cuando se realicen e studios 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 cone xiones clandestinas de patios domiciliarios. Se adop tará un coeficiente de seguridad de l 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 debe n ser cuantificados: a) b) c)

3.9

Caudal Medio Diario (Qm) Caud al Máximo (Q max) 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 co ndicionada 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.


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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 nume ral 4.4.3 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendiente de l 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 debe rá garantizar que las pen dientes no sean demasiado bajas como para p roducir 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 p resenta e n 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 de arena sea necesario tuberías con pendientes mayores, se recomienda determinardel la transporte tensión tractiva mínima en formadiseñar 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 p ara 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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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 nume ral 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.

4.1 2

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 d e los equipos d e limpieza previstos y disponibles.

4.1 3

DIMENSIONES RECOMENDADAS DE ZANJA

Las dimensiones recomendables zanjas para diferentes diámetros se indican en el numeral 4.5.6 – Capítulo II de la Norma Boliviana NBde688.

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 conven ientes para obten er 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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FIGURA Nº 1 ALTERNATIVAS DE TRAZADO DE RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO

6

ACTIVIDADES PREVIAS AL CALCULO HIDRAULICO

Como parte de proceso d e diseño de una red de alcantarillado sanitario y p revio al cálculo h idráulico de la red se deberán analizar algunas actividades que servirán de apoyo de dicho cálculo. A continuación se describen brevemente:

a)

Pendiente m ínim a 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 prede terminada 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 (Q mi / Q ll =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 pun to. Cuando la calle sea muy ancha, se colocará do ble eje.

c)

Me dició n de lo ngitude s Las distancias serán medidas entre crucero y crucero (intersección de calles). 21


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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)

Are as 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 e l 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)

Determinación de las cotas de terreno Depe ndiendo decotas la topografía de lacorrespondientes población y de acuerdo con las curvas de nivel, se determinarán cada una de las de terreno a cada una de las cámaras de inspección.

7

CALCULO HIDRAULICO

El pro yectista desarrollará el cálculo del fun cionamien to hidráulico del sistema a partir de los datos básicos de l proyecto indicados anteriormente. Para esto hará uso de la planilla de cálculo que se presenta en el cuadro Nº1.


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FIGURA Nº 3 NUMERACION DE CAMARAS Y TRAMOS

1 6

1 7

T - 15 T - 1 6

2

T - 1 T - 2

1 9

2 0

T - 8

1 8

T - 1 9

T - 1 7

3 T - 9

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ANEXO REGLAMENTO TECNICO PARA DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL


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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 d el 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 e l 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 p leno cono cimiento de sus derechos y responsabilidades que esto conlleva.

2.2

LA DEMANDA INFORMADA

El enfoque b asado endela todos demanda informada, deberá al permitir los usuariospara desde el inicioestos del proyecto tengan conocimiento los aspectos referidos sistemaque condominial, transferir conocimientos se deberá utilizar técnicas participativas que permitan informar a los usuarios de manera clara, sencilla y veraz sobre el sistema cond ominial. 27 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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2.3

EL ABORDAJE INTERDISCIPLINARIO

Es importante contar un equipo de profesionales de distinta formación académica (ingenieros, top ógrafos, constructores civiles, trabajadores sociales, sociólogos, educadores, etc.), quienes deben aportar con sus conocimientos y experiencias para la implantación del sistema condominial, estos profesionales además debe rán tener predisposición para realizar el trabajo e n equipos conformados po r 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 p ermiten conocer el número de lotes existentes en cada manzano, los lotes ocupados, desocup ados y vacíos, así como el nú mero 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 púb lica Diseño de ramales condominiales Definición de trazados con participación vecinal Presupuesto de Obras y especificaciones constructivas El alcance de reglamento. los servicios del Area Técnica se p resenta en: B. Redes de alcantarillado Sanitario Cond ominial del presente

Area social: Propuesta de estrategia de intervención social. 3.1

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 D EL 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: • • • • •

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)


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• • • • •

• • • • •

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 p rincipales temas que debe rán ser considerados son:

3.2

•

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: Gestión compartida. Con actividades de capacitación a los vecinos para la ejecución de lasModalidad 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 los ramales conp reventivo la modalidad de Gestión Previa capacitación, los vecinos realizan eldemantenimiento y correctivo deCompartida. los ramales condominiales, así como de sus instalaciones intra-domiciliarias y divulgación de la educación sanitaria y ambiental .

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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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• • • • • •

5.

Contrato de obras en Redes (ramales y red pública) Contrato de obras en Plantas de bombeo y tratamiento Contrato para compra d e 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 cuan do estos ya se hub ieran 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).


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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 unaa solución de ingeniería en la participación de la comunidad. Su implantación debe estar sujeta la definición voluntaria basada y mayoritaria de la comunidad. Antes de iniciar el diseño de un Sistema Condominial, el proyectista deberá tener un buen cono cimiento 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 d e agua, d emanda 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 demand a por el servicio sea mayor que los recursos económicos dispon ibles, 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 cone xiones domiciliarias, conforme a la terminología definida e n el nume ral 3.4.2 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688. Para el diseño geométrico d e 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 pun tos de bombe o, tratamiento y descarga de las aguas residuales.

•

Cotas del nivel del terreno en todas las intersecciones de calle (cruceros) y puntos de interés, debidamen te referenciados.

•

El trazado de las redes públicas se realizará a partir de los puntos de cota más elevada (arranque) hacia el pun to de cota más baja (descarga) y siguiend o 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


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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 (o pció n de trazado 1)

Figura Nº 2 RED PUBLICA (o pció n de trazado 2)


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Figura Nº 3 RED PUBLICA (o pción de trazado se leccio nada)

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.


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Figura Nº 4 RAMALES CONDOMINIALES

Según la top ografía y el trazado u rbano, un manzano po drá tener más de un ramal condom inial (Figura Nº 5).

Figura Nº 5 DETALLE DE UN RAMAL CONDOMINIAL


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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 Núme ro de con exio nes en cad a ramal Número de habitantes atendidos por cada ramal Número y tipo de cámaras de inspección.

CAMARAS DE INSPECCION

Las cámaras de inspección forman p arte de la red d e alcantarillado y tienen el objetivo de pe rmitir el acceso para el mantenimiento. Pero demás rep resentan 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 p rincipalmente 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 d e instalación de la tubería, las dimensiones recomend ables 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 de bido a las ventajas de manipuleo yinspección” montaje, elcon proyectista analizar de la hormigón posibilidadsimple de utilizar “cajas (base, de inspección” y “cámaras de elementosdeberá prefabricados y/o armado 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 equ ipo especial para transporte y montaje. Para los casos citados, en las siguientes figuras se presenta las cámaras de inspección típicas de hormigón prefabricado.


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Figura Nº 6 CAJA DE INSPECCION TIPO EN RAMAL CONDOMINIAL

Figura Nº 7 CAMARA DE INSPECCION TIPO EN RED PUBLICA (Profunda)


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4.3

CAMARAS DE INSPECCION DE PVC

El proyectista podrá considerar el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario condominial totalmente de plástico, mediante e l uso de tuberías, accesorios y cámaras de inspección de PVC. Esta opción tiene ventajas técnicas y econó micas frente a los elementos de hormigón, especialmente en ramales cond ominiales y en la conexión domiciliaria, según se describe más adelante. Las cámaras de inspección de PVC que po drán ser utilizadas se den ominan CI PVC 40, tienen un d iámetro 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 condo minial se e ncue ntra dentro del lote, la cone xión de la viviend a se realizará med iante un a “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


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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"


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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 incorp orada 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, qu e se dará con el trazado de la red p ública 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 d epe nderá además del tipo de suelo determinado en e l 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 faseydesepreinversión la comunidad deberá constructiva intervenir enajustando la definición del trazado de los ramales condominiales deberá seleccionar la alternativa el diseño con menores profundidades de instalación. El ajuste se iniciará a partir de los puntos de arranq ue p ero sin mod ificar el diámetro y la pend iente mínima.


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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


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTOS DE CAMARAS DE INSPECCION

1 1.1

CLASES DE INSTALACIONES CAMARAS DE INSPECCION Y LIMPIEZA - TIPOS

La necesidad d e evitar curvas en el trazado de Rede s, 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 sob re 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 condu cción con struidos en la base, de sección semi-circular, deben ser, de man era 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, mamp ostería de piedra y mamp ostería de ladrillo. Pueden ser de sección circular o cuadrada. Las paredes en mamp ostería tendrán un espesor mínimo de 20 a 25 cm., las juntas se realizarán con mortero d e cemento y arena fina en p ropo rción 1:3 ó 1:4, las paredes internas debe n ser enlucidas con una cap a de 2,0 cm de espesor con mortero de cemen to-arena fina 1:2 ó 1:3.


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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 depe nde 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 p endiente 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 incluyend o los mismos en los canales semicirculares. Para desniveles entre 40 y 80 cm, la cámara deberá ser ampliada en el sector inferior del cuerp o 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 p endiente pronunciada con el objeto de evitar velocidades de flujo mayores a las máximas estipuladas p or reglamento que produ cen 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 cue nta lo siguiente: a) Ubicar en los arranques de colectores, b) Ubicar en los cambios de dirección, c) Ubicar en los cambios de diámetro, d) Ubicar en cambios de pendiente, e) Ubicar para vencer desniveles, f) En las intersecciones de colectores, g) 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 y métodos de limpieza, sean estos manuales o mecanizados, por tal razón se debe tomar en cuenta de lo equipos siguiente: a) Si se utiliza equ ipo 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 pu ede 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 q ue e l costo de las Cámaras de Inspección tienen un a incidencia importante y muy elevada en la construcción del sistema de alcantarillado, se han propuesto simplificaciones que están condicionadas a la 46 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 p aso sin inspección. La sustitución de Cámaras Inspección p or cajas de paso, de be ser evitada en tramos donde la pend iente 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 o bligatoriamente catastrada.

1.5.5

CAMBIOS DE DIAMETRO

En los casos de cambio de diámetro en u n tramo de colector, la Cámara de Inspección puede ser sustituida por cajaa de inspección. Esta sólo puede ser ado ptada p ara colectores con profundidad una menor 3,0paso m y sin necesariamente debesolución ser catastrada.


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GRAFICOS


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CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO C/ CONEXION LATERAL

CORTE A - A

PLANTA


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ALTERNATIVA CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO C/ CONEXION LATERAL TIPO 2A

CORTE

PLANTA


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CAMARA DE INSPECCION TIPO 2

PLANTA SECCION B-B CAMARA DE INSPECCION TIPO 1

SECCION A-A

PLANTA


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CAMARA DE INSPECCION TIPO 3

SECCION C-C

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PLANTA

PLANTA

CORTE A-A

CORTE B-B


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CAMARA CON CAIDA (Para desn iveles en tre 0,40 - 0,80)

CORTE B-B


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CAMARA CON CAIDA

CORTE B-B

CORTE A-A

PLANTA


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CAMARA CON CAIDA

CORTE A-A

CORTE B-B

PLANTA


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CAMARA CON CAIDA

CORTE A-A

PLANTA


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TUBO DE LIMPIEZA (TL)

CORTE A-A

PLANTA 62 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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TERMINAL DE LIMPIEZA (TL)

PLANTA

CORTE E-E


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CAJA DE CAMBIO DE DIRECCION 45 °

PLANTA

CORTE A-A


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CAJA DE CAMBIO DE DIAMETRO

PLANTA

CORTE C-C

CORTE D-D 65 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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TUBO DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL)


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS

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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


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS

1

GENERALIDADES

Las conexiones domiciliarias son gestionadas, a través de las entidades responsables (Entidad de saneamiento, Municipio), deb iendo prohibirse cualquier obra po r intervención d e particulares en la red p ública. 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 produ cirse una obstrucción p or uso indebido, el efecto se produzca en el tramo de conexión o e n 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 p rocede a efectuar una conexión de la última cámara de inspección del inmueb le con la tubería de servicio p úblico, a través de la acometida qu e 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 e l colector público será recién con struido 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.


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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 cone xiones domiciliarias con el cuidado necesario que requiere la red pública cuyo control de calidad p asó 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).


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GRAFICOS


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AI R AI LI CI M DO N OI X E N O C


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TIPOS DE CONEXION DOMICILIARIAS

SISTEMA ORTOGONAL

SISTEMA RADIAL


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DETALLE DE CONEXION DOMICILIARIA

PLANTA

SECCION TIPO DETALLE A DETALLE B

DETALLE B


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Conexion domiciliaria Caso A EMPOTRAMIENTO CASO A

CORTE A -A

PLANTA


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Conexion domiciliaria Caso B EMPOTRAMIENTO CASO B

CORTE A -A

PLANTA


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EMPOTRAMIENTO CASO C

CORTE B - B

CORTE C - C EMPOTRAMIENTO CASO D

CORTE D - D

CORTE E - E


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CONECTOR LATERAL PARA PROFUNDIDADES MENORES A 1.20 m.


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DADO SELIN BASE

DATO CONECTOR


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CONEXION DOMICILIARIA CON DADO SELIN

FORMAS DE CONEXION AL COLECTOR


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AI R AI LI CI M DO N OI X E N O C


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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

EYECTORES NEUMATICOS ...............................................................................................92 BOMBAS CENTRIFIFUGAS................................................................................................93 BOMBAS TORNILLO ..........................................................................................................94

GRAFICOS ............................................................................................................................................95


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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 pequeñ a p endiente supe rficial. Las aguas Residuales son bombeadas con los siguientes propósitos: para ser conducidas a lugares distantes, para conseguir una cota más elevada y p osibilitar su lanzamiento e n «cuerpos recep tores»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 p arcialmente urbanizadas, ya que ello d eterminará 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 qu e 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


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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 consecuen cia el nivel del piso de la cámara de operación. Todas las Estaciones debe n diseñarse de tal manera que sean resistentes a los efectos de flotación que pueden producir las inund aciones. Todas las entradas y aberturas no sellables de la estación, deben qued ar 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 q ue 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 med ia "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 qued ará perjudicado, pudiendo inclusive ésta situación, p rovocar serios daños en el equipo. Mediante la acumulación temp oral 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 d e 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 q ue el período de un a parada y del tiempo de funcionamiento de la bomba sea de 6 minutos. Denominando: C q Q P1 P2 P P31+P2

= = = = = = =

Capacidad útil del pozo. Descarga que llega al pozo. De scarga bo mb ead a (Cau dal de bomb eo ). Período de parada de la bomba. Período de funcionamiento. Período d e retención de las aguas residuales en el pozo (10 minutos). 6 minutos.

Se ve que:

C = q P 1 C = (Q - q) P 2 El período de funcionamiento de la bomba para el caso de descarga mínima en el pozo se calcula: Período de funcionamiento:

C P 1 = —————— Q max - q min. Período de parada

C P 1 = ——— q min. P 3 =

Período de retención

La suma de P1 y P 2, 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 an teriormente, qu e no e xceda 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 p romedio del caudal de diseño, en cambio, la variación máxima y mínima determinan la capacidad del cárcamo.


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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 debe rá tener una superficie lo más pequeñ a posible para minimizar los dep ósitos de sólidos, por esto, las paredes del cárcamo deberán tener un a inclinación de 45° y preferiblemente d e 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 q ue no sup eren 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) puede Bomban para agotamiento aguas de condensación, de infiltración o de filtración que eventualmente p resentarse en el de 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 p resión e s obvio qu e 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 e léctrico de control. 92 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 pequeñ as instalaciones, es recomendab le 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 ab erturas que p ermitan 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 p ié, cuyo funcionamiento sería deficiente, con líquidos que contienen sólidos. 2) Se facilitan las condiciones p ara 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 sea a latotalmente oscilación automatizada. de los caudales de llegada, es por esto que es recomendable lograr que la operación 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.


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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 d e motor-bomba sumergible, engloba e n u na sola carcasa, la bo mba centrífuga p ropiamente 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 bo mbeo 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 recomen dadas 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.


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GRAFICOS


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ESTACION ELEVATORIA TIPO

PLANTA

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ESTACION ELEVATORIA


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ESTACION ELEVATORIA


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ESTACION ELEVATORIA


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ESTACION ELEVATORIA

PLANTA

CORTE


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ESTACIONES ELEVATORIAS


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ESTACIONES ELEVATORIAS


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BOMBA TORNILLO


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE ENTIBADO DE ZANJAS

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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

APUNTALAMIENTO ......................................................................................................... 112 DISCONTINUO ................................................................................................................112 CONTINUO SIMPLE ......................................................................................................... 112 CONTINUO ESPECIAL..................................................................................................... 112 METALICO - MADERA .....................................................................................................112

GRAFICOS ..........................................................................................................................................117


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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 me dio 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 temo r 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 pued en dañar estructuras vecinas, b) Las fluctuaciones del nivel freático en el terreno mod ifican 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 deno mina "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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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a) Rugosidad e inclinación de la supe rficie 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 externo s 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 d eberá recurrir a su mejor criterio y al grado d e seguridad qu e 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 p unto 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 = Empuje de Tierra t = Peso específico del terreno H = Profundidad del punto considerado K = Coeficiente de empuje; el cual tiene valores diferentes, conforme sea activo Ka o pasivo Kp

2.3

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 cohe sión, de la siguiente mane ra: a)

Empuje Activo

E = Ka *  t * H - C b)

Empuje Pasivo

E = Kp *  * H - 2C t

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 Dens idad del Terreno , adoptando aqu ella que correspon de a suelos sumergidos. En terrenos poco permeables, habrá que modificar el peso e specífico del terreno por el peso específico que corresponde a suelo saturado.


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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 ) 3

t = Peso específico del terreno (kg/ m )

El diagrama de presiones en este caso adop ta una forma trapezoidal.

2.6

CALCULO DEL ENTIBADO

Normalmente se efectúa el cálculo, adop tándose 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 elección del entibado, con poca observación del tipo de terreno. Sin embargo es necesario indicar quelalos entibados no rmalizados 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 d imensiones con ocidas 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 den omina 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 m soleras (vigas de madera) en toda sudeextensión y rollizos diámetros cada 1,35 con excepción de la extremidad los listones do ndedeloseucalipto puntalescon estarán a 0,40entre m. 4" y 6"

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 d e los listones dond e los pu ntales estarán a 0,40 m.

3.5

METALICO - MADERA

En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de mad era 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 d ebe ser proyectado atend iendo las peculiaridades de cada caso. Para evitar sobrecargas en el entibado, el material excavado será depo sitado 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.


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b) Verificar si junto a las aceras no se p roduce 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

ENTIBADO RECOMENDABLE

1. Tierra roja y de compactación natural. Tierra compacta o arcilla

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


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ANCHO DE ZANJA EN FUNCION DIAMETRO

COTA DE

DEL

CORTE

COLECTOR

DEL TIPO DE ENTIBADO CONTINUO Y

APUNTA-

DISCONTINUO

ESPECIAL

LAMIENTO

0-2 2-4 4-6

0,65 0,85 1,05

0,75 1,05 1,35

0,65 0,75 0,85

0,30 m

6-8 0-2 2-4 4-6 6-8 0-2 2-4 4-6

1,25 0,70 0,90 1,10 1,30 0,80 1,00 1,20

1,65 0,80 0,10 1,40 1,70 0,90 1,20 1,50

0,95 0,70 0,80 0,90 1,00 0,80 0,90 1,00

0,40 m

6-8 0-2 2-4 4-6

1,40 1,10 1,30 1,50

1,80 1,20 1,50 1,80

1,10 0,90 2,00 1,10

6-8 0-2 2-4 4,6 6-8 0-2 2-4

1,70 1,15 1,35 1,55 1,75 1,30 1,50

2,10 1,25 1,55 1,85 2,15 1,40 1,70

1,20 1,00 1,10 1,20 1,30 1,10 1,20

4-6 6-8 0-2 2-4 4-6

1,70 1,90 1,40 1,60 1,80

2,00 2,30 1,50 1,80 2,10

1,30 1,40 1,20 1,30 1,40

6-8 0-2 2-4 4-6 6-8

2,00 1,50 1,70 1,90 2,10

2,40 1,60 1,90 2,20 2,50

1,50 1,30 1,40 1,50 1,00

0-2 2-4 4-6 6-8

1,60 1,80 2,00 2,20

1,70 2,00 2,30 2,60

1,40 1,50 1,00 1,70

0-2 2-4 4-6 6-8 0-2 2-4 4-6 6-8

1,70 1,90 2,10 2,30 1,80 2,00 2,20 2,40

1,80 2,10 2,40 2,70 1,90 2,10 2,50 2,80

1,50 1,50 1,40 1,80 1,60 1,70 1,80 1,90

0-2

2,20

2,30

1,80

2-4 4-6 6-8

2,40 2,60 2,80

2,50 2,70 2,90

1,90 2,00 2,10

0,15 m

0,20 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


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ENTIBADO METALICO - MADERA DIAMETRO DEL

COTA DE

ANCHO DE

COLECTOR

CORTE 0-2 2-4

ZANJA (m) 1,75

0,15 a 0,20 m

4-6 6-8 0-2 2-4

1,90 2,05 1,85

0,30 m

4-6 6-8 0-2 2-4 4-6 6-8 0-2 2-4 4-6 6-8 0-2 2-4

2,00 2,15 2,15 2,30 2,45 2,25 2,40 2,55 2,35

4-6 6-8 0-2 2-4 4-6 6-8 0-2

2,50 2,65 2,45 2,60 2,75 -

2-4 4-6 6,8 0-2 2-4 4-6 6-8 0-2 2-4 4-6

2,55 2,70 2,85 2,65 2,80 2,90 2,75 2,90

6-8

3,05

0-2 2-4 4-6

2,85 3,00

6-8 0-2 2-4 4-6 0-2 2-4 4-6 6-8

3,15 3,05 3,20 3,35 3,50 3,65

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

1,50 m ,


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116/206

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GRAFICOS


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118/206

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DETALLE DE ENTIBAMIENTO


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120/206

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ENTIBAMIENTO DISCONTINUO

CORTE

ELEVACION

PLANTA


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ENTIBAMIENTO CONTINUO

CORTE

ELEVACION

PLANTA


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ENTIBAMIENTO ESPECIAL

CORTE

ELEVACION

PLANTA


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ENTIBAMIENTO METALICO

PLANTA

DETALLE "3"

DETALLE "1"

CORTE A -A

DETALLE "2"


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APUNTALAMIENTO

CORTE

ELEVACION

PLANTA


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTOS DE SIFONES INVERTIDOS EN SISTEMAS SANITARIOS

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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


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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 sup erar 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 emp lea para cruces de obstáculos para lo que se cuen ta 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.


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Tipo d ) Con cámaras de limpieza, tiene su ap licación 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 p or la cual debe ser utilizado solamente d espués de un estudio comparativo con o tras 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 q ue constituye el sifón propiamente dicho, pu ede ser a través de dos o más con ductos. Los concep tos hidráulicos aplicables, son p or 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:

V 2 Hf = 1,1 —— 2 g b)

Pérdida de Altura potencial Hf O

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: 2

2 1

V - V Hf O = 1,1 ———— 2g 2

c)

Pérdida de Carga en el Sifón c.1.)

Pérdida debida a los codos (ángulos)

[

]

ao V 22 Hc = 0,1316 —————— 90° 2 g c.2.)

Pérdida debida al rozamiento con las paredes para una longitud de Sifón.

Hf = h (m/m) * L


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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 * —— V 22 Hs = ———— A2 2g 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 exp eriencia aconseja que la rama descende nte 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 comb inaciones. 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 ad emás de impedir la sedimentación del material sólido (arena) en la tubería, es capáz de remover y arrastrar la arena ya de positada. 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 e l cálculo de éste caudal máximo. La imposición de una velocidad de 0,90 m/s recomendada por algunos yautores para los caudales mínimos de Aguas Residuales no mínima es un criterio adecuado de dimensionamiento con duce 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 sifone s invertidos. 135 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 d e 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 po r que éste caudal máximo de Aguas Residuales es o btenido 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 d imensión e s mayor la posibilidad de o bstrucción, 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 de berá tener, como mínimo do s líneas, a fin de hacer posible el aislamiento d e una de e llas sin p erjuicio d el funcionamiento, cuando sea ne cesaria la ejecución de reparaciones y/o desobstrucciones. En el caso de existir grandes variaciones de caudal, el número de líneas de be ser determinado convenientemente p ara 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 de sobstrucción.

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 p rever 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 o tra.


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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 adecuad amente d ispue stos para permitir la entrada en servicio de la nue va 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 de l vertedor lateral tiene la ventaja de e vitar 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 e n relación a las velocidades para atender las condiciones de auto-limpieza.

7.2 CAMARA DE SALIDA Debe ser también adecuadamente p royectada de modo d e p ermitir 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 e n la cámara de entrada, en 1/3 de l 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 ad ecuadas, de modo que permitan el acceso y movimiento de personas y equipos, en forma cómoda durante las operaciones que se realicen en las mismas.

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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 interrump ido 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 gases efectuarían un camino en sentido inverso al escurrimiento hasta conseguir salir por las hermética, cámaras delos 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 op eradores que visiten la cámara sin la debida máscara de p rotección. 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.


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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.

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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 p ara el lanzamiento de Aguas Residuales en el río. Esta solución, no p uede 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.

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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 po r 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.

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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 perpe ndicular 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 suspend e med iante grúas flotantes y se sumerge luego hasta reposar en la zanja excavada para tal fin. c) proyectado El sifón se monta en tierra;hasta se obque turanelambos extremos; se recubresue lflotabilidad exterior del en sifón hormigón o encofrado, peso del sifón compense el con 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 llenánd olo con agua. d) Se ejecuta el mon taje del sifón en una orilla del río q ue constituye el obstáculo. Desde la orilla opuesta y mediante cables, éste es remolcado h asta su emplazamiento definitivo, por vehículos que circulan sobre una vía dispuesta en la prolongación teórica del eje del sifón.

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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 p esados, como piedras, que resisten 138 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 p romedio, 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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GRAFICOS


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TIPOS DE PERFILES DE SIFONES INVERTIDOS


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SIFON INVERTIDO


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SIFON INVERTIDO


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SIFON INVERTIDO


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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


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A DI L A S E D A R MA A C

O DI T R VE NI N O FI S

A AD R T N E E D A R A M A C


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SUMIDEROS

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INDICE

1

UBICACION DE SUMIDEROS ....................................................................................................153

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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


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SUMIDEROS

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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 p asos de pe atones (cebras). También es necesario tener en cuenta un conjunto de recomendaciones que debe n 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 e special cuando deba impedirse el flujo transversal, pueden crearse p eque ñas dep resiones para garantizar la comp leta captación de las aguas, c) No se deben ubicar sumideros en lugares donde p uedan interferir otros servicios púb licos 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 ap ropiado es importante, pue s 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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La longitud de la ventana normalmente es de 1,50 m con una depresión mínima de 2,5 cm. El Funcio nam ien to Hidráulico de éste sumidero es INEFICIENTE, en especial cuand o 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 sedimen tos y desp erdicios (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 de ben 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 p enetran 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 p endientes pronunciadas (de un 3 % ó más), • Las rejas dedebarras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para la circulación bicicletas, es utilizada preferentemente, • No se deb en utilizar sumideros deprimidos de rejas cuando éstos ocupen parte o la totalidad de la calzada, • No se deben utilizar en p untos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana.

c) SUMIDERO MIXTO Es una comb inación d e los dos anteriores, tratando d e tomar de cada uno de e llos 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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• Utilizarlos en lugares donde sería en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero dond e 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 pu eden 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 peque ñas calles naturales.

HIDRAULICA DE SUMIDEROS 1

CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA

La capacidad de un a boca de tormenta/sumidero, cualquiera sea su tipo, depen de de la altura de agua en el tramo de acera aguas arriba del sumidero. Si ésta estuviese ubicada en un tramo d e p endiente 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 pen diente uniforme, el caudal pued e ser rápidamen te calculado usando el nomograma de IZZARD para e scurrimiento 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 la altura delaagua en el de aceraespara caudal dadode o viceversa. En estos cálculos se debe calcular tener presente q ue altura de bordillo agua obtenida paraununa longitud 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


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• 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 ásp ero

- 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) S 1/2 0

El mismo nomograma también puede ser utilizado e n 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 un a altura suficiente. En los casos más comunes, de cuneta con pen diente 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 d e u n sumidero de ventana dep ende principalmente d e los siguientes factores: 1. Condiciones de flujo de aproximación, expresada por el caudal QA y la altura de agua en e l 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 Q A y en relación a un sumidero de longitud L, su capacidad de captación Q 1 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.


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4. Especificado Q A, 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 d e datos y por lo tanto la dificultad en la selección d el coeficiente d e de scarga que interviene en la ecuación del flujo de descarga lateral. A continuación se e xpone el método de cálculo de l SUMIDERO DE VENTANA sin de presión 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 e l gasto interceptado QA por un sumidero de ventana sin depresión puede expresarse mediante la relación simplificada.

Q1 K = ——————— L YA √ YA Donde K depend e 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 d eterminó experimentalmente que la capacidad Q1 del sumidero se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

Q1 K + C = —————— L Y A √ Y A El valor de C viene determinado por las siguientes expresiones, donde YA y VA corresponden al flujo de aproximación:

0,45 C = ———— 1,12 M Donde:

LF M = ————— A1 Tg Q

V A F = ————— gY A

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 dep resión a. Igualmente las ecuaciones se han obtenido con la longitud de la transición aguas abajo 157 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 = ———— 1,12 N Donde:

LF M = ————; a1 Tg Q

V F = ———; g YA

a

1

b - L2 So = ———— 1 - 4 So

El parámetro a1 es ahora el valor de la profundidad de una depresión tal que con un a transición aguas abajo de longitud 4 a 1 , 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 ven tana 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, Q A y VA. 2. Determinar la energía especifica Ho del flujo, justamente en la sección de entrada de la ventana.

V A2 Ho = Y A + ––––––– + a 2g Y A 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 dep resión a y de las transiciones se determinan los valores de C y K a partir de las ecuaciones. 4. Calcular Q1 con la ecuación correspon diente. (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 estas variables que los mejor se ajusta a las condiciones reales fué investigada en modelos de losentre cuales se han obtenido gráficos en anexo.


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c) SUMIDEROS DE VENTANA EN PUNTOS BAJOS La capacidad de sumideros de ventana ubicados en pun tos bajos, se determina en otras condiciones ya que su comportamiento hidráulico d ifiere de los ubicados en vías con pen diente. 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 el aguapor queuna fluye por la vía constituida por pletinasanteriormente, metálicas separadas distancia tal, es queinterceptada sin resultar mediante objetable una parareja 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 d el orificio y de la profundidad o carga de agua sobre la reja.

A CALCULO DE LA CAPACIDAD A continuación se expo ne el método de cálculo para sumideros de reja que son investigaciones e xperimentales de la John Hop kins University. Se utilizará la nomenclatura correspon diente 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 e l 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.


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[ ]

Q1 VA d ————— = 6 * ———— * — VA YA d L √ g YA

3/2 1 1 B Q2 = — L - L √ g Y A - ————

4 VA L1 = 1.2 ———— * √ g YA

Tg QO

[√

]

B 1- —————— Tg Q Y A Tg Q AO

O también

1 Q2 = — L1 - L * √ g (Y 1 )3/2 4 para

1 x 2 VA L1 = ————— Tg QO

Y 1 —— g

√

Donde Y esta definida en figura correspondiente Conocidos Q1 y Q2 se determina QS, siendo entonces Q 1 = Q 4 - Q S. La lon gitud 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 p endiente 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 m 2, 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 m 2, que representa casi el 50 % del área de la cámara. Cuando en el sentido d el flujo se tenga más de una reja en sucesión, se p odrá 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


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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 de l 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 un o. 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:

Q = 60 L/s; A

S O = 0,03 ;

n = 0,015; S X = 4 %

Se requiere determinar un sumidero de ventana necesario p ara 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

Y A =

6,1 cm. K = 0,20 para S X = 4%

Q1 =

0,9 Qa

= 54 L/s

0.90 * 0,060 L = ————————————— = 5,72 m 0,20 * 0,061 * √ 0,061x9,81 161 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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b) CON DEPRESION Se desea determinar la capacidad de intercepción de un sumidero de ventana, deprimido, con las características citadas a continuación:

S = 2% = 0,02

B = 0,60 m.

X

S O = 2% = 0,02

T = 3,0 m.

a

n = 0,016

= 7,5 cm.

L = 3,0 m.

Q

L

= 0,75 m.

L

= 0,30 m.

O

= arc cotg 0,02

Z = 1/0,02 = 50

Se p rocederá a de terminar el porcentaje de caudal interceptado para un a pe ndiente longitudinal de la vía de SO = 0,02

El valor de

T Y A = ————— tg QO 3 Y A = —— = 0,06 m = 6,0 cm. 50 1 A A = —— * 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.

Q Ah – ––– = 10 So1/2

10 (So)1/2 10 * (0,02)1/2 Q A ––––––––— = –––––––––– h 0,016

Q A = 88,4 L/s 0,0884 V A = ––––––– = 0,98 m/s 0,09 V A –– = 0,049 m. 2g La energía específica del flujo de aproximación será:

V A H OA = Y A + –––––– = 0,06 + 0,049 2g H OA = 0,109 m. El ángulo



B Tg  = ––––– = B ––––––– + a tg QO

60 –––––– = 6,89 60 ——— + 7,5 50


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La energía específica en la sección de entrada a la ventana será:

H O = H OA+ a = 0,109 + 0,075 = 0,184 m. Con la relación entre H O y el Q g2 2

Q A para valor de Y + ——— 2g A2 Z

= 50 se obtiene el valor de Y en cm. del gráfico

tg QO = 48 con suficiente aproximación H O

= 18,4 cm. y Q A = 88,4 L/s

se tiene Y

= 12,5 cm.

H O 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 = ––––––– = –––––––––– = 0,242 1,12 M 1,125,47 El caudal derivado para K = 0,02

Q1 K + C = –––––––––––– L Y A √ g V A 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 Q A 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 p endiente 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 Q 1 / Q A = 0,43 interpolando para Sx = 0,02, el valor de n = 0,016.


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El gasto total determinado con el Nomograma de Izzard para

T 2,5m. Y A = ————— = ———— = 0,05 m = 5,0 cm Tg Q A 50 Z Q A = 0,00175 * ——— * So1/2 * Y 8/3 n

[ ] [ ]

50 Q A = 0,00175 ——— 0,03 1/2 * 5,08/3 0.016 Q A = 69,24 L/s En con secuencia, la magnitud d el caudal interceptado será:

Q1 = 0,43 Q A = 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: Lon gitud L = 3,0 m. Altura h = 17,5 cm. Depresión con a = 2,5 cm. y B = 30 cms. Identificando las calles que b ajan hacia la dep resión como Norte N y Sur S. los caudales son Q N = 200 L/ s Q S = 300 L/ s Q = 500 L/ s

Son = 0,002 Son = 0,003

La calle tiene 20 m. de ancho, bombeo d e 2 %, coeficiente de rugosidad n = 0,016. Del gráfico se obtiene Y = 23 cm. para Q = 500 L/ s. El sumidero funcionará aho gado p orque Y > h. La capacidad del sumidero

Q

3/2

—— = 1,72 Y L

3/2

= 1,72 * 23

Q —— = 189,72 L 2

Q = 569,15 > 500 L/s

SUMIDEROS DE REJA a) Tipo General Con datos de cálculo:

QO = 57 L/s S O = 0,04 n = 0,020 164 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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Z = Tg QO = 12 B = 0,46 m. Determinar la longitud L para captar todo el caudal

√ S O /n = √ 0,04/0,020 = 10 QO ———— = 5,66 √ S O /n Por el nomograma de Izzard obtenemos:

Y A = 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 L = 1,2 T g Q ——— √ g

√

B Y - ——— Tg Q

11,8 x (0,057)1/4 L1 = ——————— √ 1,09-0,46 121/2 L = 1,32 m. Para verificar se determina el valor de LO, siendo YA = 0,091 m.

Y A2 * Tg Q A A = ——————— 2 (0,091)2 * 12 A A = ——————— = 0,0497 m2 2 V A = 0,057/0,0497 = 1,147 m/s No utilizando barras transversales en la reja y adoptando M = 4 se tiene:

L g = 4VA * √ Y A /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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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1,32 m x 0,72 m, el área neta de las ranuras es 0,68 m 2 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 m 2 que representa casi el 50 % del área de la cámara. Determinar la capacidad de Intercepción de un sumidero d e 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 Q A: Se tiene :

S O = 0,05;

Sx = 0,02;

B = 1,50 m

y L efectiva 1,32 m.

S O (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

Y A = 13 cms.

()

Z Q A = 0,00175 — So1/2 Y 8/3 n Q A = 0,00175 * 3125 * (0,05)1/2 * (13) 8/3 Q A = 1137,53 L/s caudal de la calle Y p = Y A - 75 Sx = 13 - 75 x 0.02 Y p = 13 - 1,5 = 11,5 cm. Q1 = 0,614 S O1/2 Y p3/2 = 0,614 * 14 * 11,5 3/2 Q1 = 335,23 L/s caudal interceptado c) Sumidero s de Rejas e n Puntos Bajos La fórmula práctica fue obtenida del trabajo de la John Hopkins University.

√ Q1 = 0,6 A 2g Y p donde:

Q1 = Caudal interceptado 166 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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Y p = Profundidad promedio del agua sobre la reja. A = Area neta útil de la abertura Q1

1/2

—— A = 2,66 Yp Q1 = Caudal por metro cuadrado de reja, A excluyendo las áreas ocup adas po r 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 compren dida entre 12 y 42 cm o sea adoptado otro valor, éste dep end erá 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 con tinuación. PENDIENTE

ESPACIAMIENTO (m)

0,4 % 0,4 % a 0,6 % 0,6 % a 1,0 % 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 %

Capacidad en L/ s para diferentes depresiones

1,0 2,0

0 cm. 2,25 1,40

3,0 4,0 5,0

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:


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Pendiente Calle So (%)

Capacidad Sumidero (L/s)

0

104,0

12 3 4 5 6 7 8 9 10 12

99,0 94,5 89,5 84,5 79,70 75,30 70,70 66,50 63,00 59,30 52,50

14 16 18 20

47,80 43,90 41,10 39,00


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GRAFICOS


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LOCALIZACION DE SUMIDEROS


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LOCALIZACION DEFINITIVA DE SUMIDEROS


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No ta.- CONEXION AL COLECTOR PUBLICO MEDIANTE PIEZA ESPECIAL (T ó Y)


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SUMIDERO TIPO VENTANA


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SUMIDERO TIPO VENTANA CON SELLO


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DRENAJES SUMIDERO DE REJILLA EN CUNETA SIN SELLO


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DRENAJES SUMIDERO DE REJILLA EN CUNETA CON SELLO


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SUMIDERO DE REJAS


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SUMIDERO TIPO ESPECIAL


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SUMIDERO PARA PENDIENTE 0 - 8 %


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CAMARA DE SALIDA


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NOMOGRAMA DE IZZARD PARA CALCULO DE CANALES TRIANGULARES


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CAPACIDAD DE CALLES Y AVENIDAS


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CAPACIDAD DE LOS SUMIDEROS DE VENTANA EN PUNTOS BAJOS


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CAPACIDAD DE SUMIDERO NORMALIZADO EN PUNTOS BAJOS


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CAPACIDAD SUMIDEROS NORMALIZADO EN CALZADA (POSICION NORMAL)


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CAPACIDAD SUMIDEROS REJAS NORMALIZADO EN CALZADA


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CAPACIDAD SUMIDERO DE REJAS NORMALIZADO EN CUNETA


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REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALES PARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO

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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


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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 reque ridos en su instalación, además, po seen u na 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/ m 2 en 15 minutos, e) Buena resistencia mecánica.

1.1.2 JUNTAS EN TUBOS DE ARCILLA En procura de que las mismas reún an las cond iciones 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.


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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, precomp resión 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, sindel embcemento argo, debido a que encomponente este sistema muy se emplea una mezcla bastante seca, se debehay cuidar la consistencia ya que es un importante de la trabajabilidad. Esta, 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 ceme nto de la mezcla sea la adecuada para la hidratación del cemen to, de lo con trario, es inevitable la aparición de manchas de humedad e n las paredes de los tubos durante las pruebas hidraúlicas, aunque muchas veces no tienen importancia debido aestá queprevisto se produce unnormas tipo de que autoindican selladolas unatolerancias vez que las tuberías entran en funcionamiento. Este aspecto en las 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 d e ho rmigón, 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 p ued en 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 e n p romedio 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 p ensar en la dotación interna de u n revestimiento interno de material expóxico bituminoso que permita resistir el ataque mencionado.

1.2.6 VENTAJAS DEL USO DE TUBOS DE CONCRETO Las p rincipales ventajas son: a) Bajo coeficiente de rugosidad, b) Pueden ser fabricados para una amp lia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de las paredes, c) Tienen la posibilidad d e 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 d eben llevar armaduras de refuerzo solamente cuand o 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.


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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 e n diámetros pe queños 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 pe so (Peso específico 1.4 g/cm 3), b) Son inertes a la corrosión por aguas y suelos agresivos, c) La sup erficie interior de los tubos puede considerarse "hidraulicamente lisa", d) Baja p robabilidad 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, aunqu e la con figuración molecular de ambas es bastante diferente. El polietileno puede ser de baja densidad (< 0,93 gm/cm 3) 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 produ cen p or 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 método s de unión practicables en nuestro medio son: a) Mediante junta de goma (óp tima 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 http://slidepdf.com/reader/full/reglamento-nb-688

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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 p aso 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 p uede n producirse deformaciones importantes, d) Cuando existe la necesidad de atravesar o pasar sobre ríos, e) Cuando existe la necesidad de pasar sobre vanos de pu entes dond e la vibración afectaría a otro tipo de materiales, f) Cuando la pend iente de l 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 emp leando materiales vinílicos, resinas epóxicas y ceras micro cristalizadas.

2.1.1

JUNTAS EN TUBERIAS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL

En tuberías de hierro fundido, se emp lean diferentes tipos de juntas entre las que se pu eden 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 u na ventaja, ya qu e 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.


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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 *

0,012 0,011

BUENAS 0,013 0,012*

ACEPTABLES 0,014* 0,013

MALAS 0,015 0,014

Valores normalmente utilizados en proyectos.


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GRAFICOS


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CAMPOS DE UTILIZACION DE LAS TUBERIAS


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UNIONES EN TUBOS DE HORMIGON SIMPLE / ARMADO

JUNTA ELASTICA CON ANILLO DE GOMA CIRCULAR


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ANILLO EN GOTA

JUNTA TYTON

JUNTA MECANICA


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TIPOS DE UNIONES

JUNTA PUSH - ON (TYLON)

JUNTA MECANICA

JUNTA CON BRIDA


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Este Libro se termino de imprimir el 15 de Diciembre de 2001 en los Talleres Gráficos de Génesis Publicidad e Impresión


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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)

Programa de Agua y Saneamiento

Bo Westman Consejero y jefe de coperación. Embajada de Suecia


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REGLAMENTO NB 688

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