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• Felipe Aguirre Cuartas

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Alcantarillado Combinado

• los sistemas de alcantarillado combinado su diseño y construcción no son muy comunes, ya que diversas empresas prestadoras de servicios públicos han optado por establecer sistemas separados; puesto que de esta manera se tiene una mejor alternativa de saneamiento y se tiene ventajas respecto a la disposición final y eventual tratamiento para el caso del agua residual. • En las aguas combinadas se tendría una dilución de aguas residuales, las cuales no podrían estar sujetas a un tratamiento apropiado todo el tiempo, lo que obligaría a disponer de obras especiales para separar las aguas lluvias. Por otro lado, en época seca las velocidades del flujo debido sólo a los aportes de aguas residuales pueden llegar a ser inferiores a las de autolimpieza, lo cual puede causar la acumulación de materia orgánica, cuya descomposición puede generar olores ofensivos y gases.

CAUDAL DE DISEÑO Dado que en general el caudal de aguas residuales constituye una pequeña fracción del caudal total combinado, el caudal de diseño de los sistemas combinados es igual al caudal de aguas lluvias que llega como escorrentía a los colectores. Sin embargo, cuando el caudal de aguas residuales es mayor que el 5% del caudal de aguas lluvias, debe tomarse como caudal de diseño la suma de los caudales de aguas residuales y aguas lluvias. En este caso, el caudal de aguas residuales no incluye el caudal de conexiones erradas. QC = QS + Q P En este caso, el caudal de aguas residuales se establece con las contribuciones domésticas, industriales, comerciales, institucionales y de infiltración, sin adicionar las conexiones erradas. Es necesario revisar el comportamiento hidráulico de los colectores para las condiciones de caudal mínimo inicial (caudal de tiempo seco inicial).

PARAMETROS DE DISEÑO Los parámetros de diseño para sistemas combinados son los mismos que los correspondientes a los sistemas separados sanitario y pluvial. Los requerimientos para los sistemas de aguas residuales y pluviales se tienen en cuenta de igual manera. Los valores máximos y mínimos que gobiernan el diseño de sistemas combinados corresponden a los de redes pluviales (Velocidades, fuerzas arrastre, diámetros, etc). Es recomendable disponer de aliviaderos cuyo objeto es disminuir los costos de conducción de los flujos hasta el sitio de disposición final o de tratamiento de las aguas residuales; debido a que se deriva parte del caudal que se supone es de escorrentía pluvial a drenajes que usualmente son naturales, y los caudales de agua residual a los sistemas de tratamiento.

Parámetros Hidráulicos • Relaciones Hidráulicas

Parámetros Hidráulicos • Relaciones Hidráulicas 𝑉 𝑉0

;

𝑑 𝐷

;

𝑅 𝑅0

;

𝐻 𝐷

V= Vel. Flujo d= Altura lamina de agua R= Radio Hidráulico H= Profundidad Hidráulica

V0= Vel. Flujo D= diámetro de la tubería R0= Radio hidráulico

Tubería parcialmente llena (Qdiseño=Q)

Tubería llena (Q0)

q: Caudal de diseño Q: Caudal tubo lleno q/Q < 0.85

q: 10 lps Q: 25 lps, V: 0.75 m/s, ø:8” q/Q = 0.40 Observando en tabla. v/V = 0.795 y/ø = 0.498

Se tiene entonces. V = 0.75 x 0.795 = 0.60 m/s y = 0.498 x 20,34 cm = 10 cm

Resumen Sistemas de Alcantarillado

Caudales de Diseño Aguas Residuales

Aguas Lluvias Método Racional Coeficiente de Escorrentía

Área de Drenaje

Intensidad

Método de generación de hidrógramas método del SWMM HEC-HMS

Aguas Combinadas QC = QS + QP Sistema de Alcantarillado

Tipología y características de la red y el área de drenaje

Q

Restricciones / consideraciones Hidráulicas y Normativas Tipología y características de la red y el área de drenaje Hidráulica de Alcantarillado

Q N 1

Los criterios de velocidad y esfuerzo cortante se deben determinar en el caudal de diseño, en las condiciones iniciales y finales del periodo de diseño. La velocidad máxima en condiciones hidráulicas especiales y complejas podrá llegar a las velocidades recomendadas para el material del ducto, sin superar 10 m/s. Deben seleccionarse con revestimientos internos especiales que permitan soportar el fenómeno de abrasión a largo plazo.

9800 N/m3

1Pa=N/m2=0,1 kg/m2

Diámetro Interno Real Mínimo

2

Relación máxima entre profundidad de flujo y el diámetro de la tubería

3 4

Esfuerzo cortante mínimo Velocidad Máxima Pendiente Real Mínima

6

Pendiente máxima

A. Residual 170 mm (6.61”) Poblaciones menores a 2500 hab es 140 mm 85%

A. Pluvial

A. Combinado 260 mm (10.23”)

85% El valor máximo permisible de la profundidad del flujo para el caudal de diseño en un colector es de 93% del diámetro interno real de éste, correspondiente a flujo lleno > 2 Pa 5 m/s La que genera un esfuerzo cortante mínimo de 2 Pa

> 1 Pa 5 m/s La que genera un esfuerzo cortante mínimo de 1 Pa La que se obtiene de la velocidad máxima real

Una de las características del flujo crítico y del flujo cuasicrítico (cuando el número de Froude se encuentra entre 0,9 y 1,1) es su inestabilidad y la variabilidad de la profundidad de flujo alrededor de la profundidad crítica de flujo. Por consiguiente, el diseño bajo flujo uniforme de cada tramo debe evitar aquellas velocidades y profundidades de flujo que impliquen un número de Froude en este intervalo. Si esto no es posible, se debe limitar la máxima relación de llenado a 0,7.