Informe Final De Alcantarillado Ok Pdf 5z461

“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME: “OBRAS DE ALCANTARILLADO”

ASIGNATURA: OBRAS HIDRÁULICAS.

AUTOR: HERNÁNDEZ ZAPATA, DEIVI YONIEL JARAMILLO ALBITES, KARINA HUERTAS MENDOZA, CRISTIAN HUARIPATA HERRERA, BRAYAN

DOCENTE:

DR. ING. FELIX MENDOZA, HÉCTOR

PIURA – PERU 2018

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INTRODUCION El sistema de alcantarillado consiste en una red de tuberías que recolecta y conduce los residuos de los desechos originados principalmente por las diversas actividades que el ser humano realiza. El tipo de agua negra es principalmente, tanto de origen doméstico (derivadas de viviendas, oficinas, comercios, centros de entretenimiento, etcétera) como de origen industrial (aguas que en su mayoría contiene residuos inorgánicos y es generada de aquellas instalaciones que están relacionadas a procesos de manipulación, producción y transformación de recursos naturales y bienes). El sistema de alcantarillado fungirá como el medio de transporte de los residuos mezclados en agua, los cuales serán transportados por efecto de flotación y que fluirán de acuerdo a las leyes de la hidráulica aplicables al agua; estas aguas negras y pluviales serán enviadas a un punto donde serán depositadas finalmente, pudiendo ser sometidas a un proceso de tratamiento, ya sea por medios físico, químico o biológico, de forma controlada.

OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL: 

Estudiar y presentar el marco teórico sobre alcantarillado a partir de la investigación de diferentes fuentes de consulta.

OBJETIVOS ESPECIFICOS: 

Aplicar las ecuaciones básicas para alcantarillado en el ejercicio de aplicación.



Explicar las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de alcantarillado.



Describir las características y funciones de alcantarillado.

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ALCANTARILLADO Está formado por una serie de conductos subterráneos cuyo objeto es eliminar por transporte hidráulico las sustancias inconvenientes que pueden ser acarreados o conducidos por el agua.

TIPO DE ALCANTARILLADOS a) Alcantarillado sanitario: Es la red generalmente de tuberías, a través de la cual se deben evacuar en forma rápida y segura las aguas residuales municipales (domésticas o de establecimientos comerciales) hacia una planta de tratamiento y finalmente a un sitio de vertido donde no causen daños ni molestias. b) Alcantarillado pluvial: Es el sistema que capta y conduce las aguas de lluvia para su disposición final, que puede ser por infiltración, almacenamiento o depósitos y cauces naturales. c) Alcantarillado combinado: Es el sistema que capta y conduce simultáneamente el 100% de las aguas de los sistemas mencionados anteriormente, pero que dada su disposición dificulta su tratamiento posterior y causa serios problemas de contaminación al verterse a cauces naturales y por las restricciones ambientales se imposibilita su infiltración. d) Alcantarillado semi-combinado: Se denomina al sistema que conduce el 100% de las aguas negras que produce un área o conjunto de áreas, y un porcentaje menor al 100% de aguas pluviales captadas en esa zona que se consideran excedencias y que serían conducidas por este sistema de manera ocasional y como un alivio al sistema pluvial y/o de infiltración para no ocasionar inundaciones en las vialidades y/o zonas habitacionales

1. SISTEMAS DE ALCANTARILLADO Pueden ser unitarios o separativos. A. UNITARIO. Funciona tanto el desagüe sanitario y el desagüe fluvial. B. SEPARATIVO. El desagüe sanitario y el desagüe pluvial funcionan independientemente. Los sistemas de alcantarillado trabajan por gravedad o bajo las condiciones de flujo gradualmente variado no uniforme.

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2. REDES DE ALCANTARILLADO. A) ALCANTARILLADO DE SERVICIO LOCAL Es el que está constituido por las tuberías que reciben conexiones prediales. Se itirán conexiones prediales únicamente hasta con tuberías de 400 mm. (16") de diámetro. El diámetro mínimo será de 200 mm. (8"). B) COLECTORES Son los constituidos por tuberías que reciben las descargas de aguas servidas por el alcantarillado de servicio local. En los colectores no se podrá realizar conexiones prediales. C) EMISORES Serán los constituidos por las líneas conductoras de las aguas servidas, hasta la disposición final o hasta la instalación de tratamiento.

A. ALCANTARILLADO SANITARIO Son los que transportan las aguas negras, las cuales son fundamentalmente las aguas de abastecimiento de una población después de haber sido impurificadas por diversos usos. Un sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberías y obras complementarias, necesarias para recibir, conducir, ventilar y evacuar las aguas residuales de la población. De no existir estas redes de recolección de agua, se pondría en grave peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas y, además, se causarían importantes pérdidas materiales La prioridad fundamental en cualquier desarrollo urbano es el abastecimiento de agua potable, pero una vez satisfecha esa necesidad se presenta el problema del desalojo de las aguas residuales. Por lo tanto se requiere la construcción de un sistema de alcantarillado sanitario para eliminar las aguas residuales que producen los habitantes de una zona urbana incluyendo al comercio y a la industria. Un sistema de alcantarillado esta integrado por todos ó algunos de los siguientes elementos: atarjeas, subcolectores, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo, descarga final y obras rias. El destino final de las aguas residuales podrá ser desde un cuerpo receptor hasta el reuso dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones particulares de la zona de estudio. Los sistemas de alcantarillado sanitario no deben itir entrada de aguas lluvias a través de conexiones clandestinas y deberán tomarse todas las previsiones para lograr este propósito. Para sistemas existentes que tengan conexiones clandestinas, se recomendara a la autoridad competente su eliminación. 4

¿Cómo determinar un diseño adecuado para un sistema de alcantarillado sanitario? Como punto de partida determinamos el caudal medio diario, el cual está determinado como la contribución de un tiempo de 24 horas, pero en el caso que no se disponga de datos de estos aportes de aguas residuales por zonas, lo cual es frecuente en la mayoría de los casos, podemos cuantificar la contribución en base al consumo de agua potable y de esta manera obtendremos el un diseño adecuado. El resultado de estos aportes se le llama caudal en L/s * habitantes.

En donde: Q = Caudal medio de aguas residuales domésticas, L/s. CR = Coeficiente de retorno. C = Consumo neto de agua potable/hab * día. D = Densidad de población de la zona,hab. A = Área de drenaje de la zona,ha. P = Número de habitantes de la zona. 1.2 POBLACIÓN Con relación a la población actual y futura que se beneficiara con estos proyectos puede estimarse a partir de censos realizados a nivel nacional. La población que utilizara el servicio puede estimarse como el producto de la densidad y el área bruta servida por el

sistema de alcantarillado sanitario.

Donde: D = Densidad de población ( Hab. / Ha) 5

A = Area de aporte ( Ha. )

Para tuberías con sección

llena

Área:

Perímetro:

Radio hidráulico

Velocidad:

Caudal:

Densidad de población Está definido como el número de personas que habitan en un área o sector determinado. Éste estudio de densidad de población tiene que reflejar la distribución de manera zonificada, la densidad se debe tomar la máxima y mínima, ya que con este dato se llevara a cabo el diseño del alcantarillado sanitario. Debe mencionar que la densidad de población varía según el estrato socioeconómico y tamaño de la población, por ejemplo las poblaciones pequeñas pueden oscilar entre 150 y 250 habitantes, por otro lado, para las poblaciones mayores debemos tener en cuenta las zonas (residenciales, industriales o comerciales).

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COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

1. Colector secundario: Colector domiciliario de diámetro menor a 150 mm (6”) que se conecta con un colector principal. 2. Colector principal: Capta el caudal proveniente de dos o más colectores secundarios domiciliarios. 3. Interceptor: Colector que recibe la contribución de varios colectores principales, localizados en forma paralela y a lo largo de las márgenes de quebradas y ríos o en la parte más baja de la cuenca. 4. Emisario final: Colector que tiene como origen el punto más bajo del sistema y conduce todo el caudal de aguas residuales a su punto de entrega, que puede ser una planta de tratamiento o un vertimiento a un cuerpo de agua como un río, lago o el mar. Se caracteriza porque a lo largo de su desarrollo no recibe contribución alguna. B) DRENAJE PLUVIAL El concepto de drenaje se refiere a la eliminación o disminución del humedecimiento de los suelos, tanto en la superficie como en la capa activa, con la finalidad de mantener un adecuado balance agua-aire para que no se altere las propiedades hidro físicas del terreno natural. La construcción de un drenaje adecuado es un factor importante en la localización y el diseño geométrico de las vías. Las instalaciones de drenaje en cualquier vía o calle deben proveer en forma adecuada el alejamiento el flujo hidráulico de la superficie del pavimento, hacia canales que tengan el diseño apropiado. El sistema de drenaje eficiente es la integración del drenaje subsuperficial al sistema de drenaje total, el cual el drenaje subsuperficial debe operar en consonancia con el sistema de drenaje superficial. (Garber, 2005) Tipos de Sistema de Drenaje Pluvial: a. Drenaje pluvial superficial: Es aquella que se presenta como precipitación pluvial o nieve, parte de esta agua se absorbe en el suelo, y el resto permanece en la superficie de la va y debe retirarse del pavimento. El sistema d drenaje superficial para las vías rurales debe incluir pendientes transversales y longitudinales, que sea adecuadas tanto en el pavimento como en el acotamiento para asegurar que el escurrimiento directo sea positivo, así como canales longitudinales (zanjas), 7

alcantarillas y puentes para proveer la descarga del agua superficial a los cauces naturales de agua. b. Drenaje transversal El drenaje transversal de la carretera tiene como objetivo evacuar adecuadamente el agua superficial que intercepta su infraestructura, la cual discurre por cauces naturales o artificiales, en forma permanente o transitoria, a fin de garantizar su estabilidad y permanencia. El elemento básico del drenaje transversal se denomina alcantarilla, considerada como una estructura menor, su densidad a lo largo de la carretera resulta importante e incide en los costos, por ello, se debe dar especial atención a su diseño. Las otras estructuras que forman parte del drenaje transversal es el badén y el puente, siendo este último de gran importancia, cuyo estudio hidrológico e hidráulico que permite concebir su diseño. El objetivo principal en el diseño hidráulico de una obra de drenaje transversal es determinar la sección hidráulica más adecuada que permita el paso libre del flujo líquido y flujo solido que eventualmente transportan los cursos naturales y conducirlos adecuadamente, sin causar daño a la carretera y a la propiedad adyacente. 

Alcantarillas:

Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0m y su función es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan la carretera. La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en los costos de construcción y de mantenimiento, por ello, es muy importante tener en cuenta la adecuada elección de su ubicación, alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el paso libre del flujo que intercepta la carretera, sin que afecte su estabilidad. La ubicación óptima de las alcantarillas depende de su alineamiento y pendiente, la cual se logra proyectando dicha estructura siguiendo la alineación y pendiente del cauce natural. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el incremento y disminución de la pendiente influye en la variación de la velocidad de flujo, que a su vez incide en la capacidad de transporte de materiales en suspensión y arrastre de fondo. En la proyección e instalación de alcantarillas el aspecto técnico debe prevalecer sobre el aspecto económico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas características 8

hidráulicas sólo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicación, alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estará sujeta al buen juicio del especialista, quien deberá estudiar los aspectos hidrológicos, hidráulicos, estructurales y fenómenos de geodinámica externa de origen hídrico, para obtener finalmente la solución más adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y seguridad de la carretera. El cálculo hidráulico considerado para establecer las dimensiones mínimas de la sección para las alcantarillas a proyectarse es lo establecido por la fórmula de Manning para canales abiertos y tuberías, por ser el procedimiento más utilizado y de fácil aplicación, la cual permite obtener la velocidad de flujo y caudal para una condición de régimen uniforme mediante la siguiente relación:

𝑉=

𝑅

2⁄ 1⁄ 3𝑆 2

𝑛

𝑅 = 𝐴⁄𝑃

𝑄 = 𝑉𝐴 Donde: 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 (𝑚3 /𝑠)

𝑉= 𝑚 𝑠

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 ( ) 𝐴 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 (𝑚2 )

𝑃 = 𝑃𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜 (𝑚) 𝑚

𝑅 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 (𝑚)

𝑆 = 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 (𝑚)

𝑛 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 c. Drenaje pluvial subterráneo: Es aquella que fluye en corrientes subterráneas, esto llega a cobrar mucha importancia en cortes de la carretera o en ubicaciones donde exista un nivel freático elevado cerca de la estructura del pavimento.

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El drenaje subterráneo se proyecta con el objetivo de interceptar, conducir y/o desviar los flujos subsuperficiales (subterráneos) que se encuentren en el suelo de fundación de la carretera y/o provenientes de los taludes adyacentes. El efecto del agua en el pavimento es perjudicial, por lo que debe ser evacuada a través de los sistemas de drenaje superficial y subterráneo. Debe conocerse tanto su procedencia como su caudal, así como el marco geográfico en que se encuentra. Los efectos desfavorables son múltiples: erosión interna de finos, sifonamiento, tubificación, arrastre y expulsión de finos, acelerando el fallo estructural de la calzada y acortando su vida útil. Para el buen funcionamiento del sistema de subdrenaje se requiere una pendiente adecuada y una buena red de evacuación del agua. Por último, de ser compatible y funcional con el tipo de suelo a drenar (tipo de suelo, permeabilidad, gradación, etc.), se contempla el uso de materiales geotextiles debido a su durabilidad, evitando que las capas drenantes se colmaten y pierdan su funcionalidad.

Diseño hidráulico de las obras de drenaje: Para la obtención de diseños adecuados que garanticen el buen funcionamiento del sistema de drenaje proyectado se debe considerar factores acordes a las exigencias hidrológicas de la zona de estudio. 

Estudios de campo

Estos estudios deben realizarse con la finalidad de identificar, obtener y evaluar la información con respecto al estado actual de las obras de drenaje existente, condiciones topográficas e hidrológicas del área de su emplazamiento. Así mismo se debe evaluar las condiciones de las estaciones pluviométricas y la consistencia de los datos registrados. 

Determinación de la tormenta de diseño

Una tormenta de diseño es un patrón de precipitación definido para utilizarse en el diseño de un sistema hidrológico. Usualmente el diseño conforma la entrada al sistema, y los caudales resultantes a través de este se calculan utilizando procedimientos de lluvia-escorrentía y tránsito de caudales. Las tormentas de diseño se basan en informaciones históricas de precipitación de una zona obtenidas a través de un fluviógrafo, ya que este equipo provee información instantánea; sin

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embargo, la mayoría de estaciones de medición de precipitaciones solo cuentan con pluviómetros que solo proveen de valores medios. La intensidad es la tasa temporal de precipitación, es decir, la profundidad es por unidad de tiempo (mm/h), que puede expresarse como: 𝑖=

𝑃 𝑇𝑑

Donde: 𝑃 = 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎 (𝑚𝑚) 𝑇𝑑 = 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (ℎ) Para calcular curvas intensidad – duración – frecuencia es necesario contar con registros pluviográficos de lluvia en el sitio de estudio y seleccionar la lluvia mas intensa de diferentes duraciones en cada año. Con los valores seleccionados se forman series anuales para cada una de las duraciones elegidas, estas series se forman eligiendo el mayor valor observado correspondiente a cada duración, resultando un valor para cada año y cada duración. Gráfico 01: Ejemplo de curvas intensidad – duración – frecuencia para lluvia máxima

Fuente: Manual de Hidrología, hidráulica y drenaje – MTC

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EJEMPLOS DE APLICACIÓN

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Diseñar el sistema de desagüe (líneas punteadas) para el área mostrada en la figura arriba de las intersecciones de la Av. Los Robles y Av. Los Laureles. Las manzanas son de 140 x 90 mts., y las calles de 12 mts, de ancho, el área es ocupada por residencias unifamiliares con una población promedio de 80 personas/ Ha. Asuma un flujo sanitario promedio de 250 lats, / hab. /día y una infiltración de 9,500 Lts./ Ha. /día e Use un diámetro mínimo de 8" y 1.2 mts., de profundidad mínima de la parte superior de la tubería de desagüe. Asuma que una planta industrial al norte de la calle los pinos, descarga un máximo de 80 Lts. / seg., al desagüe (incluyendo infiltración) al desagüe de la Av. Los Laureles. Desde que el área es residencial, las máximas descargas del flujo sanitario pueden ser tomada como el 225 % de la descarga promedio. Los buzones deberán ser colocados en todas las intersecciones. Solución:

1. Colector los pinos. a). Área: A=3(140 + 12)(45 + 12) = 25.992m2 A = 2.60 Ha

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LOS PINOS

b. c. d.

Longitud del colector = LC 456 mts. # de Habitantes = 80 Hab. /Ha. * 2.60 Ha. = Población = 208 Hab. Razón de distribución:

e. Infiltración.

f. Caudal en marcha.

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2. Colector los geranios.

a). Area: A=3(140 + 12)(45 + 12) = 46,512m2 A = 4.651 Ha b). Longitud del colector = LC = 456 mts. c). # de Habitantes = 80 Hab. /Ha. * 46,512 Ha. = Población = 372 Hab.

d). Razón de distribución:

e). Infiltración.

f. Caudal en marcha.

3. Colector los robles.

El calculo es igual al colector Los Geranios:

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4). Emisor los laureles.

a). Area: A=3(90 + 12)*12 = 3,672m2 A = 0.37 Ha b). Longitud del colector = LE = 306 mts. c). Infiltración:

d.

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CONCLUSIONES.

 Se logró identificar las características de alcantarillado.  Se dio a conocer los aspectos conceptuales y metodológicos de alcantarillado que desempeñan un papel estratégico, cada vez más importante para el desarrollo sostenible.  En la actualidad en la ciudad de Piura se vienen realizando diversos trabajos de Mejoramientos de Servicio de Agua Potable y alcantarillado para el bienestar social

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.     

Aguilar Ch.A., 2001, Serie autodidacta de medición: Vertedores, Comisión Nacional del Agua-Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, México. docer.com_informe-de-canalespdf docer.com_abastecimiento-de-agua-y-alcantarillado-vierendel Beguería P.S. López-Moreno J.I. Lorente A. Seeger M. y García-Ruiz J.M., 2003, Assesing the effect of climate oscillations and land-use changes on streamflow in the central Spanish Pyrenees, Ambio 32: 283-286. Brown A. Zhang L. McMahon T.A. Western A.W. y Vertessy R.A., 2005, A review of paired catchment studies for determining changes in water yield resulting from alterations in vegetation, Journal of Hydrology 310: 28- 61.

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ANEXOS Se visitó la Ejecución Proyecto “Mejoramientos de Servicio de Agua Potable y alcantarillado en la Av. Juan Bosco Tramo Prolongación Tacna – Mario Galan Piura-Piura” a cargo del Ingeniero Civil César Monterroso.

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Tubería PVC para alcantarillado 18” Clase N8 Espesor 16.7 - Reemplazando a la tubería de Asbesto-Cemento.

Protección de Tubería de agua existente, suspendiéndolo sujeto una especie de puntal.

Colocación de entibado para evitar derrumbes y garantizar la protección del personal 20

Mejoramientos de Servicio de Agua Potable y alcantarillado en la Av. Juan Bosco Tramo Prolongación Tacna – Mario Galan Piura-Piura

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ALCANTARILLAS

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