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1
Elementos de una red de saneamiento (I)
Conducciones y juntas
Elementos de entrada o captaciónImbornales, sumideros y acometidas domiciliarias
Instalaciones intermediasPozos de registro, cámaras de descarga,
confluencias y sistemas de ventilación
Elementos de salidaAliviaderos, compuertas de marea
Elementos especialesRápidos, sifones invertidos, instalaciones de
bombeo Ele
me
nto
s c
om
ple
me
nta
rio
s
2
Referencias
[1] Chow, V. T. 1994. Hidráulica de canales abiertos. McGraw-Hill.
[2] Ingeniería de aguas residuales. Redes de alcantarillado y bombeo. Metcalf & Eddy. 1995. Ed. McGraw-Hill.
[3] EMASESA. Instrucciones técnicas para redes de saneamimento (PD 00512).
[4] Hernández-Muñoz & Hernández-Lehman. 2004. Manual de saneamiento URALITA. Ed. Thomson-Paraninfo.
Conducciones
Características deseables
- Resistencia a cargas externas.
- Flexibilidad (� tipo de material y juntas flexibles)
- Resistencia a la abrasión.
- Resistencia a la corrosión.
- Lisura interna.
- Impermeabilidad y estanqueidad de las juntas.
- Conservación.
Materiales de las tuberías
Hormigón, gres, fundición dúctil ó materiales plásticos, dependiendo de
1. Diámetro necesario y tipo de sección.
2. El régimen de flujo (a presión o por gravedad)
3. Características del agua residual que transporta )
3
Circular: A = Diámetro interior teórico del tubo. Este es el diámetro nominal
para tubos de hormigón, gres, fibrocemento, PRFV. Para tubos de plástico (PVC
y PE), el diámetro nominal es el diámetro exterior teórico del tubo.
Ovoide: A = medida interior del eje mayor del conducto ovoide (altura).
B = medida interior del eje menor del conducto ovoide (anchura).
Geometrías para el transporte de aguas residuales y pluviales.
Materiales utilizados en conducciones según el régimen de flujo
(a presión o lámina libre)
4
• Alta resistencia a la presión interior.
• Buena estanqueidad.• Lisas
• Sensibles a la corrosión por ácidos y al ataque del SH
2:
proteger mediante revestimientos interiores y exteriores
80-1200FUNDICIÓN DÚCTIL
• Alta resist. agresividad química y abrasión mecánica y soportan Tª extremas (-10 a 70 ºC): adecuadas para A.R.I.
• No se corroe por acciones bioquímicas: adecuadas para R. separativa.
• Bajo coeficiente de dilatación térmica y baja rugosidad hidráulica: permite altas velocidades de circulación.
• Frágil ante impactospuntuales.
Circular: 100-1400
Ovoidal: 200-900
GRES
Se han usado mucho pero hoy día está prohibida su comercialización y utilización. (Orden 7/12/2001).
FIBROCEMENTO
• Se fabrican a medida.• Son económicas.
• Ataques químicos de aguas residualestransportadas.
• Vertidos a altas temperaturas son perjudiciales.
• Elevado peso tubos: instalación más difícil y mayor nº de uniones.
En masa: 300-400
Armado sin camisa:
500-2000 (ovoidal)
500-3000 (circular)
HORMIGÓN
VENTAJASINCONVENIENTESDIÁMETROS (mm)
MATERIAL
• Se fabrican a medida adaptándose a las necesidades de cada proyecto.
• Muy flexibles.• Muy resistentes a la corrosión y
la abrasión.• Gran capacidad hidráulica.• Muy impermeables.• Admite una amplia gama de
pH.• Garantizados hasta
temperaturas de 35º y pH de 1 a 10.
• Coste económico.200-2500POLIÉSTERREFORZADO DE FIBRA DE VIDRIO
• Ligeros.• Económicos.• Resist. a ataques químicos.• Baja rugosidad.• Flexibles.• Buen comportamiento bajo
heladas.• No favorecen desarrollo hongos
y algas.• Para mejorar propiedades
mecánicas frente a cargas exteriores: aligeramientos en su pared, tubos de pared estructurada que aumentan la resistencia al aplastamiento con menos material.
• Prestaciones mecánicas menores que las de hormigón y metálicos.
• Alto coef. dilatación térmica: sus caract. mecánicas disminuyen con la Tª (Resist. a 50ºse reduce al 60%).
• Envejecimiento (50 años de vida útil): propiedades mecánicas (E y σ a tracción) disminuyen con el tº. Dimensionar para valores a 50 años: a corto plazo sobredimensionados.
PVC-U: entre 110 y 1000 mm
PVC-U estructurado: hasta 1500 mm
PE: hasta 2000 mm
PLÁSTICOS
VENTAJASINCONVENIENTESDIÁMETROS (mm)
MATERIAL
5
Juntas o unionesJuntas o unionesJuntas o unionesJuntas o uniones
Dependen del material de la tubería:
• Manguito del mismo material y características del tubo
con anillos elásticos (Junta flexible): PVC-U, PE, PP
pared estructurada y PRFV.• Copa con anillo elástico (Junta flexible): Fundición;
hormigón; PVC-U pared compacta; PVC-U, PE, PP
pared estructurada y PRFV.
• Soldadura (Junta rígida): PE pared compacta.
• Bridas (Junta rígida): Fundición
Los anillos deben ser de caucho natural o sintético, siendo
las secciones más normales las circulares o en V.
Imbornales y sumideros
Aberturas que se disponen bien junto al bordillo o en el centro de las calzadas y/o zonas aceradas, para
recoger el agua de lluvia, que no se pierde por evaporación o por filtración, y llevarlo hasta la red
de saneamiento
de cuneta, de
rejilla, o lateral
de buzón, de
bordillo o lateralmixto Canales y rejas
interceptoras
7
Se sitúan de forma que cada uno de ellos recoja el agua caída en una superficie de 300 a 800 m2 lo que supone un
caudal de 5 a 10 litros/seg., o bien a distancias
comprendidas entre 30 y 70 metros.
Las acometidas de imbornal deben tener un trazado
rectilíneo, continuo, y con pendiente única > 5%, y deben
conectarse directamente a un pozo de registro
9
22
22
22 ygb
Qy
g
VyE +=+≡
0032
2
22=−+⇒=
ygb
Q
dx
dy
ygb
Q
dx
dQ
dx
dy
dx
dE
012232
2
=+
−
ygb
Q
dx
dQ
ygb
Q
dx
dy
( )23232
2
221
Qygb
Qydx
dQ
ygb
Q
ygb
Q
dx
dQ
dx
dy
−
−
=
−
−=
f (y)
gEcbdx
dQ2ε=−
Caso 1 – el flujo a través de las rejillas es casi vertical
(� la pérdida de energía es despreciable)
área de aberturas / área total de la rejilla Coeficiente de descarga a través
de las aberturas (0.4 – 0.8) [1]
22
2
2 ygb
QyE +≡
Ey
yEEc
dx
dy
23
)(2
−
−=
ε Si integramos, y
tenemos en cuenta
que E = cte, y que
y (x = 0) = y1
de la expresión para el desagüe a través
de un orificio en el fondo de un depósito
)(2 yEgbyQ −=⇒
10
−−−=
E
y
E
y
E
y
E
y
c
Ex 11 11
ε
La longitud mínima del imbornal para que absorba toda la
escorrentía, i.e. η ≈ 1, viene dado por la condición x ( y = 0 )
−=
E
y
E
y
c
ELg
11 1ε
( )E
ygEbyyEgbyQ 12/1
1111 12)(2 −=−=
gEcb
QLg
2
1
ε=
gycbdx
dQ2ε=−
Caso 2 – el flujo a través de las rejillas forma un ángulo
con la vertical (� pérdida de energía NO despreciable)
área de aberturas / área total de la rejilla Coeficiente de descarga a través
de las aberturas (0.4 – 0.8) [1]
)(22 22
2
yEgbyQygb
QyE −=⇒+=
Ey
yEyc
dx
dy
23
)(2
−
−=
εSi integramos, y
tenemos en cuenta
que y (x=0) = y1
Así lo demuestran los datos
experimentales (ver [1])
11
−−
−
−
−−
−=
−
−
E
y
E
y
E
y
c
E
E
y
E
y
E
y
c
Ex
1111
1
12
321sin
4
1
12
321sin
4
1
ε
ε
La longitud mínima del imbornal para que absorba toda la
escorrentía, i.e. η ≈ 1, viene dado por la condición y = 0
+
−+
−−= −
81
2
321sin
4
1 1111 π
ε E
y
E
y
E
y
c
ELg
gEcb
QLg
2
1
ε=
+
−+
−−= −
81
2
321sin
4
1 1111 π
ε E
y
E
y
E
y
c
ELg
Caso 1
Caso 2
),,( 11 QyEfLg =
Si suponemos Q1 dado, necesitamos dos expresiones más que
relacionen las variables E, Q1, e y1
2
1
2
2
11
2 ygb
QyE +≡ La entrada al tramo de rejilla se puede
considerar como un vertedero de cresta ancha
12
1 2
cc yYg
VHY
g
V++≈++
22
22
1
22
2
cc y
g
V≡
3
2
3
2
3
2
1 HH
g
Vyc ≈+≈⇒
3
cgyq =2/3
2/32
1 7.12
7.1 bEg
VHbQ ≈
+≈⇒
Conservación de energía
gEcb
QLg
2
1
ε=
+
−+
−−= −
81
2
321sin
4
1 1111 π
ε E
y
E
y
E
y
c
ELg
Caso 1
Caso 2
),,( 11 QyEfLg =
Si suponemos Q1 dado, necesitamos dos expresiones más que
relacionen las variables E, Q1, e y1
2
1
2
2
11
2 ygb
QyE +≡ 2/3
1 7.1 bEQ ≈
13
Ejemplo
¿Cuál debe ser la longitud de la rejilla para
aportes de 10 l/s?
Suponed que
Q1 = 10 l/s, b = 30 cm, c = 0.497 [1], ε = 0.5
Recordad que las rejillas
tienen unos 60 cm
de longitud (ver [3])
Caso 1 Lg ≈ 12 cm
Caso 2Lg ≈ 40 cm
Conexiones domiciliarias
Tuberías, generalmente de pequeño diámetro, que unen
los edificios con la red general de alcantarillado
Trazado rectilíneo
90o
14
Acometida con entronque a alcantarilla
Derivación en T Injerto CLIP Derivación pinza
Datos en mm
[2]
[2]
15
[2]
Si la alcantarilla está a gran profundidad: se coloca tubería vertical
forrada de hormigón, llamada chimenea. En este caso, las acometidas
se conectan a la red por la parte superior de la chimenea.
16
Elementos que se instalan en la red para permitir el acceso, la inspección y/o limpieza de la red.
Su colocación es obligatoria en
1.- En los cambios de dirección, vertical u horizontal, de las conducciones de la red de alcantarillado.2.- En las confluencias de dos o más colectores (no obligatorio en acometidas domésticas).3.- En los principios de los colectores.4.- En los cambios de sección.5.- En tramos rectos de la red, cada cierta distancia. EMASESA, por ejemplo, indica que se deben instalar a una distancia no superior a 30 m en suelo urbano o urbanizable, y no superior a 50 m en suelo no urbanizable, salvo casos justificados.
Pozos de registro
Θ > 90o
Θ
El número de conexiones a un pozo no
deben ser excesivas para no debilitar la
resistencia estructural del pozo -
17
• Pueden ser prefabricados de hormigón en masa o armado, de materiales plásticos (PE, PVC-U, PP o PE de pared estructurada, PRFV), gres o fundición dúctil; construidos “in situ” de hormigón en masa o armado, ófábrica de ladrillo (según el material de las tuberías).
• Un pozo de registro consta de las siguientes partes:
1.- Una solera.
2.- Un cuerpo cilíndrico.
3.- Un cuerpo troncocónico.
4.- Una tapa, con marco, metálica, generalmente de fundición, cuya misión fundamental es dar continuidad al pavimento.
5.- Pates o peldaños
[2]
18
En tramos rectos y en cambios
de rasante la media caña de la
base del pozo debe mantener la
misma sección hidráulica del
conducto
[2]
[2]
19
• En redes de grandes dimensiones, especialmente con diámetros superiores a 1200 mm, se podrán instalar cámarasde sección cuadrada o rectangular intercaladas entre los pozos de registro, para facilitar la extracción de los productos de limpieza.
• En los pozos en donde se produzca un cambio de sección, la media caña habrá de tener una forma de transición adecuada, efectuándose la conexión de los conductos de forma tal que las claves de los tubos se encuentren a la misma cota.
• En los pozos de cambio de dirección y en confluencias se construirá una transición para que el cambio se realice en las mejores condiciones hidráulicas posibles, debiendo procurarse que exista un pequeño resalto entre las rasantes de los tubos de entrada y salida para compensar las pérdidas de carga que se originen
[2]
Cuando la diferencia de cota
entre una de las alcantarillas
entrantes y una de las
alcantarillas salientes sea > 1 m,
el caudal afluente, alto, puede
verterse a la cota de la
alcantarilla saliente por un pozo
de registro denominado “boca de
caída”, “pozo de registro con
caída incorporada” o “pozo de
registro con enlace en desnivel”.
Pozo de resalto
[2]
20
Aliviaderos
Elementos que limitan el paso de agua de un colector hacia la sección de aguas abajo, vertiendo los caudales excedentes hacia un cauce superficial, el mar o hacia
depósitos de retención.
QsQs
Qs < Q0 = caudal máximo aguas
abajo del aliviadero, que es f
(capacidad de transporte del
colector aguas abajo o capacidad
de tratamiento de la estación
depuradora)
Aliviaderos
Elementos que limitan el paso de agua de un colector hacia la sección de aguas abajo, vertiendo los caudales excedentes hacia un cauce superficial, el mar o hacia
depósitos de retención.
Q0Q
Q-Q0
En alcantarillas unitarias, que vierten
directamente a un cauce, la concentración
de contaminantes del caudal sobrante <
capacidad de auto-depuración del medio
receptor � valor mínimo de la dilución S
QQQQ = ss SS min0 // =>
Q0 = caudal máximo aguas abajo
del aliviadero, que es f
(capacidad de transporte del
colector aguas abajo o capacidad
de tratamiento de la estación
depuradora)
21
y1 < yc y1 ≈ yc y1 > yc
Si la energía específica E a lo
largo del vertedero lateral es,
aproximadamente, constante
q
y
yc
Aliviaderos laterales
E = cte.
1 2
22
2
2
2)(
22.1)(
dd
d
gB
Qc
g
VcE n
nw
αβ +−=
+−=
Hidraúlica de aliviaderos laterales (línea descendente)
22
22
22
2)(
2)(
ddd
gB
Qc
g
VcEw
αβ
αβ +−=+−≡
0032
2
22=−+⇒=
d
d
d
d
gB
Q
dx
d
gB
Q
dx
dQ
dx
d
dx
dEw ααβ
02232
2
=+
−
dd
d
gB
Q
dx
dQ
gB
Q
dx
dααβ
( )23232
2
22QgB
Qdx
dQ
gB
Q
gB
Q
dx
dQ
dx
d
αβ
αα
βα
−
−
=
−
−=
d
d
dd
d
f (d)
( ) 2/32' cgc
dx
dQ−=− d
22
2
2)(
dd
gB
QcEw
αβ +−≡
( )hEch
hhEC
gBdx
dh
dx
d
w
w
ββ
βα
−−+
−==
)(
)(
2
1
21
3d
Ecuación de vertedero de pared delgada
[ ])(2
cEg
BQ w −−=⇒ dd βα
C, Coeficiente de descarga en del
vertedero
Si integramos, entre los bordes del vertedero lateral (i.e. entre
las secciones 1 y 2)
23
0.0650.4
cos 0.948
0.3100.4-10.4 2 4.06
2
2
+ n
-
E
c +
E
c -nB = L
1-
ww
( )ww
ww
w
EhEhg
C
B
h
E
h
E
E
cg
C
BL
1
1
2
1
12
coscos18
22
ββα
β
βββ
α
−− −−
−−−
−=
98.0 ;4.1 ;3.3 === βαC212 / hhn =
Lh /1
LEw /
wEh 5.01 ≈
24
0.0650.4
cos 0.948
0.3100.4-10.4 2 4.06
2
2
1- + n
-
E
c +
E
c -nB = L
ww
212 / hhn =
98.0 ;4.1 == βα
22
22
2)(
22.1)(
ddd
gB
Qc
g
VcE n
nw
αβ +−=
+−=
Condiciones normales de flujo
aguas arriba del vertedero
Condiciones en el vertedero
wEh 5.01 ≈
Resumen de ecuaciones para aliviadero de calado decreciente
( )0
)(
)(
2
1
21
3
<−−+
−==
hEch
hhEC
gBdx
dh
dx
d
w
w
ββ
βαd
Condiciones de calado decreciente se dan cuando …
1<wE
c
wEh 5.01 ≈
25
Ejemplo
Proyecto de un vertedero lateral en una tuberProyecto de un vertedero lateral en una tuberProyecto de un vertedero lateral en una tuberProyecto de un vertedero lateral en una tuberíííía a a a
ya existenteya existenteya existenteya existente.
Determina la longitud de vertedero que debe colocarse en una tubería existente de 1200 mm que se va a utilizar como alcantarilla unitaria, si el caudal máximo en tiempo de lluvia es de 1.90 m3/s y el caudal tolerable en la planta de tratamiento no debe exceder de 0.70 m3/s. El caudal máximo en tiempo seco es de 0.14 m3/s. Todo este caudal ha de ser tratado. Los datos y supuestos son los siguientes:
- Diámetro de la tubería: 1200 mm
- Pendiente: 0.003 m/m
- n (Manning) = 0.013.
Otros tipos de aliviadero
Aliviadero de salto
Aliviadero transversal
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