CAPITULO IVALCANTARILLADOS SANITARIOS

4.1 INTRODUCCION

En este capítulo se plantea la metodología que debe seguirse para estimar los caudales de diseño de los sistemas de alcantarillados de aguas negras.

Para el diseño de colectores de aguas residuales deberá utilizarse los formato de cálculo mostrados en las Figuras 17A y figura 19. Ver además, el capítulo VII para la metodología de cálculo hidráulico y dimensionamiento de las redes de alcantarillado de las Normas Técnicas de Alcantarillado.

 4.2 NOMENCLATURA

La nomenclatura de identificación de los pozos de inspección para las estructuras de los alcantarillados sanitarios, se hará de acuerdo con las indicaciones dadas en el capitulo I, sección 1.3., de las presentes normas.

 

4.3 CAUDALES MEDIOS DE AGUAS RESIDUALES

La cantidad de aguas residuales producidas está integrada por las aguas domésticas, industriales, comerciales e institucionales.

La estimación del caudal medio se hará sumando las diferentes contribuciones determinadas como se describe a continuación.

 

4.3.1 APORTES DOMESTICOS (AD)

El aporte doméstico estará dado por la siguiente expresión:

     o

 

Donde:

AD: Caudal medio diario de aguas residuales domésticas en litros por segundo (lps)

R: Coeficiente de retorno

D: Densidad bruta de población en Habitantes por hectárea (Hab/ha)

A: Area residencial bruta en hectáreas (ha)

P: Población servida (Hab). P = D*A

C: Consumo por habitante en litros por habitante y por día (L/hab-día)

 

a. Coeficiente de retorno (R)

Para el Area Metropolitana de Bucaramanga, el porcentaje de agua consumida que retorna al alcantarillado se adopta igual al 90%.

 

b. Densidad de población (D)

Los sistemas de alcantarillado sanitario deben diseñarse para la máxima densidad de población futura, según el estrato social y el uso funcional del suelo.

La densidad bruta de población para las áreas de futura urbanización en el año 2008, está definida según las Unidades de Análisis del Area Metropolitana en las Figura 8.

 

c. Población servida (P)

La población residencial podrá estimarse por dos formas:

 

Caso 1: Tomando como base el producto de la densidad del proyecto y el área residencial bruta acumulada del tramo en análisis (incluidas las zonas recreacionales). Se recomienda utilizar el formato de cálculo de caudales de diseño de la Figura 17

 

Caso 2: Cuando se tiene definido el número de soluciones que posee cada uno de los tramos del proyecto, se puede estimar la población servida considerando un valor promedio de habitantes por solución.

P=N Soluciones * N Hab/solución

Este caso se puede utilizar en los diferentes desarrollos residenciales, y especialmente para los sectores residenciales multifamiliares, obteniendo de esta forma la verdadera población de cada tramo para el cálculo del aporte doméstico. Se recomienda utilizar el formato de cálculo de caudales de diseño de la Figura 17A .

 

Para los dos casos especificados, se debe revisar que la densidad bruta del proyecto no exceda el valor definido por la disponibilidad de servicio de alcantarillado o el indicado en las Figura 8

 

d. Consumo por habitante (C)

El valor del consumo diario de agua por habitante, conocido como la dotación por habitante, dependerá del nivel socio económico de la población asentada en la zona, y de la dotación suministrada por el Acueducto Metropolitano de Bucaramanga según el siguiente cuadro:

 

Nivel Socio - económico (Estrato)

Consumo por Habitante (Lts/hab-día)

Bajo 200

Medio 240

Alto 320

 

 

Los datos definidos anteriormente de Densidad Bruta del proyecto y Consumo por habitante pueden tomarse como guía en el diseño, pero primará el dato básico especificado en el concepto técnico de la disponibilidad de servicio de alcantarillado.

 

4.3.2 APORTES COMERCIALES (AC)

Debido a la población fluctuante de los sectores comerciales durante las horas del día y durante los días de la semana, los valores de densidad máxima de población y de consumo por habitante son difíciles de evaluar. Sin embargo, para propósitos de diseño se adopta un caudal medio diario de 2.0 litros por segundo por hectárea, suponiendo un porcentaje alto de retorno.

 

AC=2.0Lps/Ha

4.3.3 APORTES INDUSTRIALES (AI)

Los aportes industriales deberán determinarse para cada vertimiento en particular porque dichos aportes varían de acuerdo con el tipo y tamaño de la industria, con el grado de recirculación de aguas y los procesos de tratamiento. Sin embargo, para pequeña industria localizada dentro de una zona residencial o comercial, para estimar el aporte industrial puede utilizarse un caudal de 1.5 litros por segundo por hectárea del area bruta de la industria.

AI=1.5 Lps/Ha

Para las entregas de las aguas residuales de tipo industrial, el diseñador y/o propietario del establecimiento en consideración deberá cumplir con lo establecido en el Reglamento de Vertimientos Industriales de la entidad (ver Normas Subdirección Normatización y Calidad Ambiental), y con las indicaciones dadas en el concepto de disponibilidad de servicio de alcantarillado. En tales documentos, se definen las condiciones bajo las cuales deben ser entregados los desagües industriales, y su posibilidad de incorporación a los sistemas de alcantarillado.

 

4.3.4 APORTES INSTITUCIONALES (AIT)

Los aportes de aguas concentradas tales como cuarteles, hospitales, escuelas, hoteles, universidades y establecimientos similares, deberán manejarse como aportes domésticos calculados con una densidad de población de 500 habitantes por hectárea, un consumo de 250 litros por habitante por día y un coeficiente de retorno de 90%, que equivale a adoptar 1.3 litros por segundo por hectárea del área bruta de la concentración especial.

AIT= 1.3Lps/Ha 

 

4.3.5 CAUDAL MEDIO DIARIO DE AGUAS RESIDUALES (QMD)

El caudal medio diario de aguas residuales (QMD), estará dado por la sumatoria de los diferentes aportes determinados de acuerdo con lo anteriormente expuesto.

 

 

4.4 CAUDAL MAXIMO HORARIO (QMH)

El caudal máximo horario del día máximo (QMH), se determinará multiplicando el caudal medio diario (QMD) por el factor (f) correspondiente de la Figura 9.

 

 

 

4.5 APORTES POR AGUAS DE INFILTRACION Y CONEXIONES ERRADAS

4.5.1 APORTES DE AGUAS DE INFILTRACION (Qi)

Los aportes por infiltración dependerán de la localización respecto al nivel freático de la zona. Se estimará multiplicando el Coeficiente de infiltración de la zona (Ci) por la sumatoria de las áreas brutas acumuladas del tramo en diseño (A).

 

 Para calcular este aporte es necesario tener en cuenta la siguiente división de la zona urbanizada del Area Metropolitana de Bucaramanga.

 

a. Zonas de Baja infiltración (B)

Son todas aquellas zonas montañosas con pendiente mayor al 20% circundadas por quebradas y cuya diferencia de nivel entre la zona urbanizada y la quebrada circundante sea mayor a 20 metros. Generalmente estas zonas se encuentran localizadas en el sector del Río Suratá, al oriente de la carretera antigua de Bucaramanga a Floridablanca y en la meseta. El coeficiente de infiltración para estas zonas deberá ser de 0.20 litros por segundo por hectárea.

Ci=0.20 Lps/Ha

 

b. Zona de Media infiltración (M)

Son todas aquellas zonas con pendiente mayor al 20% cuya diferencia de nivel con el lecho de las quebradas aledañas está entre 10 y 20 metros. Generalmente estos sectores se encuentran

localizadas entre la carretera antigua de Bucaramanga a Floridablanca y la Autopista. El coeficiente de infiltración para esta zonas deberá ser de 0.30 litros por segundo por hectárea.

Ci=0.30 Lps/Ha

 

c. Zonas de Alta infiltración (A)

Son aquellas áreas planas o bateas topográficas cuya diferencia de nivel con las quebradas aledañas sea menor de 10 metros o estén en cercanías de un lago, pantano o similar. Generalmente estos sectores se encuentran localizados en las zonas bajas de las quebradas Zapamanga, La Estancia y el Río Frío , y en los municipios de Girón y Piedecuesta. El coeficiente de infiltración deberá ser de 0.40 litros por segundo por hectárea.

Ci=0.40Lps/Ha 

 

4.5.2 APORTES POR CONEXIONES ERRADAS (Qce)

Cuando se presente algún tipo de conexión errada, las cuales corresponden básicamente a la incorporación de los desagües pluviales (bajantes de los tejados y los patios) a la red sanitaria; se debe evaluar tales caudales y adicionarlos al caudal de diseño de aguas negras.

En general, para los sistemas de alcantarillados separados, las redes internas son proyectadas en forma independiente desde el interior de las edificaciones, por tal razón no debería presentarse aportes por conexiones erradas en los colectores sanitarios. Sin embargo, como medida preventiva del diseño se debe considerar como mínimo los siguientes aportes:

 

Sector (S) Coeficiente de conexiones erradas (CCe)

(1): Residencial 50 Lts/hab-día

(2): Comercial, institucional o industrial

0.20 Lps/Ha

 

 

El caudal por conexiones erradas (Qce) se determinará multiplicando el coeficiente de conexiones erradas (Cce) por la población (P) o por el área (comercial, institucional o industrial), dependiendo del sector de desarrollo del proyecto (S).

 

 

Donde "S" es el factor multiplicador que depende del sector de desarrollo:

Para sector 1:

 Para sector 2:

 

 

4.6 CAUDAL DE DISEÑO

El caudal de diseño de los colectores de aguas residuales (Qr o Qn) se obtendrá sumando al caudal máximo horario del día máximo, los aportes por infiltración y por conexiones erradas así:

 

 

Donde:

Qn: Caudal de diseño en litros por segundo

QMH: Caudal máximo horario en litros por segundo

Qi: Caudal debido a infiltraciones en litros por segundo

Qce: Caudal por conexiones erradas en litros por segundo

Cuando el caudal de diseño calculado en el tramo sea inferior a 1.5 litros por segundo, se tomará como caudal de diseño mínimo 1.5 litros por segundo.

Esta nueva condición se adopta por funcionamiento hidráulico de la red, generalmente en los tramos iniciales, en donde no es preciso considerar flujos promedios (caudales máximos horarios del día máximo), debido al reducido número de conexiones domiciliarias descargando simultáneamente en el colector. De igual manera, este caudal servirá de base para la revisión de la velocidad mínima permisible en los conductos ( ver sección 7.4.5.1).

 

 

4.7 NORMAS DE DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO DEL ALCANTARILLADO

El procedimiento general para el cálculo hidráulico y las especificaciones en el dimensionamiento de los colectores (localización relativa, profundidades, cimentaciones, materiales, etc), así como el formato tipo de cálculo hidráulico se encuentra definidos en el capitulo VII de las presentes Normas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CAPITULO VALCANTARILLADOS PLUVIALES

5.1. INTRODUCCION

5.2. NOMENCLATURA

5.3. EVALUACION DEL CAUDAL DE DISEÑO

 

5.3.1. COEFICIENTE DE ESCORRENTIA (C)

5.3.2. INTENSIDAD DE LA LLUVIA (I)

5.3.2.1. PERIODO DE RETORNO (P)

5.3.2.2. TIEMPO DE CONCENTRACION (Tc)

5.3.3. AREA DE DRENAJE (A)

5.3.4. CAUDAL DE DISEÑO (Q)

5.4. NORMAS DE DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO DEL ALCANTARILLADO

 

 

 

 CAPITULO V

ALCANTARILLADOS PLUVIALES5.1 INTRODUCCION

En este capítulo se plantea la metodología que debe utilizarse para estimar los caudales de diseño de los sistemas de drenaje urbano y los métodos de cálculo para sistemas de drenaje tradicionales.

El diseñador deberá tener presente que aunque los sistemas tradicionales de diseño de drenaje pluvial se componen de colectores y estructuras complementarias diseñadas a flujo libre y enterradas, el objetivo de los sistemas de drenaje es alejar las aguas lluvias de las zonas urbanas y descargarlas a las corrientes receptoras más cercanas, con el fin de evitar inundaciones al sector o a otras localidades aguas abajo. De acuerdo con este concepto, el diseñador podrá adoptar sistemas de drenaje diferentes y más económicos que los tradicionales. Sin embargo, para efecto de la aplicación

de las normas que siguen, se entenderá por alcantarillado el sistema de colectores y estructuras complementarias diseñadas a flujo libre y enterrados.

Para el diseño de los alcantarillados de aguas lluvias deberán utilizarse los formatos de cálculo mostrados en las Figuras 18 y figura 20. Ver además, el capítulo VII para la metodología del cálculo hidráulico y dimensionamiento de las redes de alcantarillado de las presentes normas.

 

5.2 NOMENCLATURA

La nomenclatura de identificación de los pozos de inspección para las estructuras de los alcantarillados pluviales, se hará de acuerdo con las indicaciones dadas en el capitulo I, sección 1.3.

 

 

5.3 EVALUACION DEL CAUDAL DE DISEÑO

La estimación de los caudales se hará utilizando el Método Racional que matemáticamente se expresa así:

 

Donde:

Q: Descarga estimada en un sitio determinado en litros por segundo (lps).

C: Coeficiente de escorrentía, número adimensional que se debe estimar de acuerdo con lo especificado en el numeral 5.3.1.

I: Intensidad de la lluvia en litros por segundo por hectárea (lps/ha), para una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca (Tc), y para una frecuencia o período de retorno determinado (F), de acuerdo con el numeral 5.3.2.

A: Area de drenaje en hectáreas (ha), ver numeral 5.3.3.

Se podrán presentar otros métodos alternos para la estimación del caudal de diseño, pero deberán tener la correspondiente justificación para su aceptación por parte de la Coordinación de Proyectos Externos.

 

5.3.1 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA (C)

El coeficiente de escorrentía es función del tipo de suelo, la impermeabilización de la zona, la pendiente del terreno, y otros factores que determinan la fracción de lluvia que se convierte en escorrentía. Para el área metropolitana de Bucaramanga se adoptarán los siguientes valores:

 

Sector Coeficiente de Escorrentía (C)

1. Comercial. 0.90

2. Desarrollo residencial con casas contiguas y predominio de zonas duras. 0.80

3. Desarrollos residenciales multifamiliares con bloques contiguos y con zonas duras entre ellos. 0.70

4. Desarrollos residenciales unifamiliares con casa contiguas y predominio de jardines. 0.60

5. Residencial con casas rodeadas de jardines. 0.50

6. Desarrollos residenciales con multifamiliares apreciablemente separados. 0.50

7. Areas recreacionales con predominio de zonas verdes y cementerios tipo jardines. 0.30

Para las áreas industriales, institucionales o para las comerciales y residenciales que incluyan áreas clasificables en más de un sector, el coeficiente de escorrentía del área en estudio se estimará como el promedio ponderado dado por la siguiente expresión:

 

 

 

5.3.2 INTENSIDAD DE LA LLUVIA (I)

La intensidad de la lluvia se determinará con las curvas de intensidad - duración - frecuencia, o de aguaceros equivalentes en función del período de retorno. Estas curvas se presentan en la Figura 10, en donde se expresa la intensidad en litros por segundo por hectárea (Lps/ha) y la duración en minutos.

 

5.3.2.1 Período de Retorno (P)

Para efectos de diseño, el período o frecuencia de retorno del aguacero de diseño se seleccionará de acuerdo con los criterios indicados a continuación.

 

Características del Area de Drenaje Período de Retorno

a. Para tramos iniciales con áreas tributarias menores a dos (2) hectáreas. 2 años

b. Para tramos del sistema con áreas tributarias comprendidas entre 2 y 10 hectáreas, donde el caudal que exceda al diseño no tenga la posibilidad de verter por una ladera o escarpa. 5 años

c. Para tramos del sistema con áreas tributarias mayores a 10 hectáreas, donde el caudal que exceda al de diseño tenga la posibilidad de verter por una ladera o escarpa. 10 años

d. Para tramos del sistema donde el caudal que exceda al de diseño tenga posibilidad de verter por una ladera o escarpa. 25 años

e. Para emisarios finales, o estructuras de vertimiento, se utilizará un período de retorno de 25 años, con un borde libre tal que permita alojar, sin desbordamiento, la escorrentía producida por un aguacero de 50 años de período de retorno.

 

5.3.2.2 Tiempo de Concentración (Tc)

Para efecto de utilización de curvas de Intensidad, Duración, Frecuencia, la duración de la tormenta de diseño será igual al tiempo de concentración de la cuenca, definido como el tiempo de viaje del agua desde el punto más alejado hasta el punto de desagüe de la cuenca.

El tiempo de concentración mínimo, para tramos iniciales de alcantarillado sin sistemas afluentes, será igual a 8 minutos.

El tiempo de recorrido dentro del colector (Tr), se estimará por medio de la fórmula de Manning en la forma descrita en la sección 7.4. El tiempo total de concentración para cada tramo será la suma del tiempo de concentración inicial más el tiempo de recorrido dentro de los conductos que le preceden. En los puntos de convergencia de dos o más colectores, deberá usarse el mayor de los tiempos de concentración encontrados.

Para zonas no urbanizadas el tiempo de concentración se adoptará igual a 5 minutos más el tiempo de recorrido superficial del agua que se obtendrá con ayuda de la Figura 11.

 

5.3.3 AREA DE DRENAJE (A)

La extensión y el tipo de áreas tributarias deberán determinarse para cada tramo por diseñar. El área aferentes deberá incluir el área propia del tramo en consideración y se expresará en hectáreas (ha), con una aproximación de 0.01 ha.

 

5.3.4 CAUDAL DE DISEÑO (Q)

El caudal de diseño par cada tramo de alcantarillado, se obtendrá evaluando los parámetros de cálculo de las respectivas columnas que se indican en los formatos de las figuras 18 y figura 20.

 

 

 

5.4 NORMAS DE DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO DEL ALCANTARILLADO

El procedimiento general para el cálculo hidráulico y las especificaciones en el dimensionamiento de los colectores (localización relativa, profundidades, cimentaciones, materiales, etc.), así como el formato tipo de cálculo hidráulico y un ejemplo aclaratorio, se encuentran definidos en el capitulo VII de las presentes Normas.

 

CAPITULO VI 

ALCANTARILLADOS COMBINADOS 

6.1 GENERALIDADES

De acuerdo con lo especificado en el Capítulo I, numerales 1.1.C y 1.2, el alcantarillado podrá ser del tipo combinado.

 6.2 NOMENCLATURA

La nomenclatura de los pozos de inspección de los alcantarillados combinados se determinará de acuerdo con las normas dadas en el capítulo I, numeral 1.3.

 

 6.3 CAUDAL DE DISEÑO

El caudal de diseño de los alcantarillados combinados será igual al caudal de aguas lluvias que como escorrentía llegará al alcantarillado, excepto cuando el caudal de aguas residuales sea mayor del 5% del caudal de escorrentía por captarse. En este caso, el caudal de diseño del alcantarillado combinado será la suma de los caudales sanitarios y pluvial. Utilizar las Figuras 17 y figura 18 para estimar los parámetros del caudal de diseño.

 

6.4 NORMAS DE DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO DEL ALCANTARILLADO

En general, las normas de diseño dadas para los alcantarillados pluviales y sanitarios son aplicables para los alcantarillados combinados. Ver en detalle la metodología expuesta en el capitulo VII, tomando como base el formato de cálculo hidráulico de la Figura 20, de las presentes Normas.

 

CAPITULO VII

 

NORMAS GENERALES DE DISEÑO 7.1 INTRODUCCION

En este capítulo se plantea los criterios y la metodología a utilizar para la proyección, dimensionamiento y cálculo hidráulico de los alcantarillados separados y combinados. Ver Figuras 19, figura 20 

 7.2 LOCALIZACION RELATIVA DE COLECTORES

Las redes de alcantarillado deberán ser proyectadas por las vías públicas. De ser necesario la utilización de predios privados para el desarrollo del sistema de alcantarillado, se deberá contar con la correspondiente autorización de servidumbre en los términos definidos por la ley (Escritura pública).

De acuerdo con el tipo de alcantarillado proyectado se deben tener en cuenta los siguientes corredores de servicios: los sistemas de alcantarillado pluviales y combinados se localizarán en el eje de las vías (calzada o zona peatonal), y los colectores sanitarios en el centro de la media vía, ya sea en el costado izquierdo o derecho de la misma, Ver Figura 12.

La distancia mínima horizontal entre alcantarillados, está condicionada a los anchos permitidos para cada uno de los colectores a instalar, los cuales garanticen condiciones de cimentación en zanja, ver sección 7.5.1.

Con respecto a los niveles relativos en los colectores, las claves de los alcantarillados pluviales deberán estar 50 cm. por debajo de las de los colectores sanitarios. Verificando además, que estos sistemas se proyecten por debajo y a la mayor distancia horizontal posible de las redes de distribución del acueducto.

En los alcantarillados separados se debe tener en cuenta que la localización relativa de los conductos permita la facilidad de instalación de las conexiones domiciliaras respectivas.

 

7.3 PROFUNDIDADES DE LOS COLECTORES

Los sistemas de alcantarillado deben estar a la profundidad necesaria para permitir el drenaje por gravedad da las aguas negras y lluvias de su área tributaria. La profundidad del alcantarillado con respecto a la cota extradós de la tubería, no será menor de :

 

ZONA PROFUNDIDAD (m)

(a): Peatonal o verde 0.60

(b): Vehicular 0.90

 

 

Para profundidades menores a las anteriores, el diseñador deberá justificar el tipo de cimentación y las obras de protección a utilizar en la instalación de la tubería, que garantice el relleno mínimo en el colector.

De igual forma, para los caso de colectores a gran profundidad, se debe revisar la cimentación y el tipo o clase de la tubería, con el fin de evitar fallas en la misma (roturas) por sobrecargas no contempladas. Ver otras indicaciones en la sección 7.5.1.

 7.4 NORMAS DE DISEÑO HIDRAULICO

7.4.1. GENERALIDADES

El funcionamiento hidráulico en colectores obedece a flujos no permanentes (Caudales variables en espacio y tiempo ), gradualmente variados (en lamina de agua, velocidades, etc); pero dadas las condiciones de evaluación de los caudales del proyecto (caudales picos máximos), y como simplificación del diseño de alcantarillado, el procedimiento de cálculo se basará en suponer que el flujo es permanente y uniforme en el conducto, y como tal su análisis se puede aproximar utilizando la fórmula de Manning, cuyas ecuaciones generales son:

 

  (1)

 

 

(2) 

Donde:

Vo: Velocidad a tubo lleno, en m/seg.

Qo: Caudal a tubo lleno, en m3/seg.

A : Area hidráulica del conducto para condiciones a tubo lleno, en m2.

R : Radio hidráulico a tubo lleno, en metros.

S : Pendiente de batea del conducto en m/m.

N : Coeficiente de Rugosidad de Manning

Una vez conocidas las condiciones hidráulicas del colector a tubo lleno, se procede a estimar las relaciones hidráulicas para el caudal de diseño del tramo (ver sección 7.4.4), las cuales permiten verificar las velocidades permisibles ( ver sección 7.4.5) y establecer mediante el número de Froude (F), si el régimen es subcrítico (F<0.90) o supercrítico (F>1.10); criterio que servirá de base para el análisis hidráulico en la unión de colectores (ver sección 7.4.6).

El procedimiento a seguir para cada tipo de alcantarillado, está indicado en el formato mostrado en las Figuras 19, 20 y 21.

 

7.4.2. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING (N)

El coeficiente de rugosidad (N) de la fórmula de Manning, depende de las características del conducto. Para su adopción deberán utilizarse los siguientes valores:

 

FORMA Y MATERIAL "N" DE MANNING

Tubería de Cloruro de Polivinilo 0.010

Tubería prefabricada de asbesto-cemento 0.010

Tubería prefabricada de concreto 0.013

Tubería prefabricada de gres 0.014

Tubería de concreto reforzado, fundida in situ y con juntas elaboradas 0.015

Tubería de ladrillo común y vitrificado 0.016

Tubería de concreto reforzado, fundida in situ y con juntas rugosas 0.017

Canales, canaletas y cunetas de concreto simple o reforzado fundida in situ, con juntas rugosas 0.017

Tuberia de poliester reforzado con fibra de vidrio (GRP) 0.010

 

7.4.3. PENDIENTE DEL CONDUCTO (S)

La pendiente de batea del conducto deberá seleccionarse de tal manera que se ajuste a la topografía del terreno, y que cumpla con las velocidades permisibles para el caudal de diseño del tramo (ver sección 7.4.4.).

En los tramos en que la pendiente natural del terreno sea tan pronunciada que pueda ocasionar velocidades mayores a las establecidas en la sección 7.4.4.1, se utilizará un sistema de tramos cortos con pendientes aceptables, conectados por estructuras de caída debidamente dimensionadas.

 

7.4.4. DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION DEL CONDUCTO

El dimensionamiento de la sección del conducto se hará con base en la fórmula de Manning, utilizando los valores de caudal (Q), rugosidad (N) y pendientes (S) escogidas. Las ecuaciones simplificadas de la fórmula general de Manning (1) y (2) son las siguientes:

a. Para diámetro interno del tramo (do), en pulgadas.

 

 

 

b. Para diámetro interno del tramo (do), en metros.

  

 Donde:

Qo: Caudal a tubo lleno, en lts/seg.

Vo: Velocidad a tubo lleno, en m/seg.

S : Pendiente del tramo en porcentaje (%).

N : Coeficiente de Rugosidad de Manning

La relación del caudal de diseño con la de tubo lleno (Q/Qo) será de 0.90 máximo.

 

El diámetro mínimo en alcantarillados sanitarios será de 8 pulgadas, y en alcantarillados pluviales o combinados será de 10 pulgadas; esto con el fin de evitar obstrucciones en el colector ocasionado por agentes externos adicionales al caudal de escorrentía transportado (basuras y otros).

Las conexiones domiciliarias se harán en diámetro mínimo de 6 pulgadas. Ver sección 7.5.2

En casos especiales, podrán utilizarse conductos de secciones diferentes a la circular, los cuales deberán dimensionarse de acuerdo con las características hidráulicas correspondientes.

La velocidad media real en el conducto (V), la profundidad de lámina de agua (Y) y la profundidad hidráulica (D) de los conductos circulares se determinarán partiendo de la relación Q/Qo, mediante las relaciones de la Figura 13 o la tabla 1, estimadas para rugosidad de Manning variable con respecto a la profundidad del flujo (N/n vs. y/do).

Se han eliminado algunas columnas en los formatos de cálculo de las Figuras 19, y figura 20 , con el fin de condensar y simplificar el procedimiento de cálculo del sistema de alcantarillado, son entre otras las relaciones hidráulicas Y/do, V/Vo, D/do, D, etc., las cuales pueden ser procesadas en calculadoras o en micro-computadores.

Una vez estimada la velocidad media (V) y la profundidad hidráulica (D) se calculará el número de Froude (F), utilizando la siguiente fórmula:

 

Donde:

V: Velocidad media en m/seg.

D: Profundidad hidráulica en metros

g: Aceleración de la gravedad, igual 9.81 m/seg2

Con el número de Froude (F) se podrá establecer si el régimen es subcrítico (F<0.90) o supercrítico (F>1.10), condición que servirá de base para el análisis hidráulico en la unión de colectores, definido en la sección 7.4.6.

Para evitar flujo inestable en los conductos, el número de Froude debe ser menor de 0.90 o mayor de 1.10.

 

7.4.5. VELOCIDADES PERMISIBLES EN LOS CONDUCTOS

7.4.5.1. Velocidades mínimas

La revisión de la velocidad mínima de un tramo de alcantarillado debe cumplir las siguientes condiciones:

 

a. La velocidad mínima a tubo lleno (Vo) en cualquier material será mayor de:

- Alcantarillados sanitarios: Vo 0.6 m/seg.

- Alcantarillados pluviales y combinados : Vo 1.0 m/seg.

 

b. Como complemento a la anterior condición, es necesario analizar la velocidad real en el conducto (V),la cual estará afectada por la naturaleza del agua transportada (residual o pluvial), las características del material arrastrado por el agua, el caudal de diseño transportado, y el dimensionamiento del colector.

Por tal razón, se debe establecer una velocidad mínima que verifique las condiciones de auto limpieza y evite sedimentación en el tramo de alcantarillado. Este análisis puede ser desarrollado por dos metodología alternas; garantizando en casos excepcionales (problemas topográficos), por lo menos uno de los criterios que a continuación se especifican: ya sea controlando la velocidad media (V) estimada por las relacione hidráulicas, o evaluando la Fuerza de arrastre Tractiva (Ft), definida hidráulicamente como la fuerza tangencial producida por el flujo del agua sobre las partículas que componen el perímetro mojado del conducto, especialmente sobre las paredes interiores donde podría ocurrir la sedimentación.

La Fuerza tractiva (Ft) puede ser calculada mediante la siguiente expresión:

Donde:

 

Ft: Fuerza tractiva en K/m2.

R : Radio hidráulico para el caudal de diseño del tramo, en metros

S : Pendiente del colector, en porcentaje (%)

El radio hidráulico (R) se determinará de las relaciones de la tabla 2, tomando como base el valor de y/do.

Los valores mínimos permisibles de velocidad media (V), y Fuerza tractiva (Ft) se encuentran definidos en el siguiente cuadro:

 

TIPO DE ALCANTARILLADO

V.Mínima (m/seg)

Ft (K/m2)

Sanitario 0.4 0.15

Pluvial o Combinado 0.7 0.35

 

 

Para alcantarillados que transporten desechos líquidos típicamente industriales, y de acuerdo con las indicaciones dadas en el Reglamento de Vertimientos Industriales (ver normas Anexas), se aceptarán las velocidades mínimas a tubo lleno (Vo) dadas en el cuadro siguiente:

 

DBO efectiva (p.p.m.) Vo mínima (m/seg)

Menor e igual a 225 0.60

Entre 225 y 350 0.75

Entre 351 y 500 0.90

Entre 501 y 690 1.05

Entre 691 y 900 1.20

 

 

 

Es importante resaltar que el diseñador debe seleccionar las pendientes en el sistema de alcantarillado, que garanticen tanto las velocidades mínimas permisibles, como también la facilidad de instalación de las mismas en el proceso constructivo.

 

7.4.5.2. Velocidades máximas

Los valores máximos permisibles para la velocidad media en los conductos en función del material serán los siguientes:

 

MATERIAL V máxima (m/seg)

a. Ladrillo común 3

b. Ladrillo vitrificado y gres 5

c. Concreto de f'c=2.000 psi. 3

d. Concreto de f'c=3.000 psi. 6

e. Concreto de f'c=4.000 psi. 10

f. Cloruro de Polivinilo 10

g. Asbesto Cemento 10

 

 

Cuando los conductos van a estar sometidos a desgastes por abrasión causadas por los sólidos transportados por el agua, las velocidades máximas permisibles deben disminuirse en un 50%.

 7.4.6 UNION DE COLECTORES

La unión o intersección de dos o más colectores, por efecto de cambio de alineamiento en planta o perfil, o por variación en el dimensionamiento del colector, se hará con estructuras hidráulicas apropiadas denominadas estructuras-pozo (sección comprendida entre las longitudes Lpi y Lpd, ver Figuras 1B y figura 22 ) . Estas estructuras se comunican a la superficie mediante los pozos de inspección.

El diseño hidráulico consiste en evaluar las pérdidas que se producen en la unión de la estructura-pozo, con el fin de estimar el nivel de salida del sistema de alcantarillado. Este análisis varía de acuerdo con el régimen del flujo tanto del colector principal como de los colectores afluentes.

A continuación se dan las indicaciones generales para la evaluación de las pérdidas hidráulicas en la estructura-pozo.

7.4.6.1 Régimen Subcrítico

En este caso es aplicable el criterio de conservación de energía, el cual consiste en considerar que cuando dos o más colectores concurren a una estructura - pozo, la cota de energía del colector de salida será menor o igual que la de los colectores afluentes, con el fin de evitar remansos que alteren el funcionamiento óptimo del sistema de alcantarillado.

 

La energía específica en cualquier punto, respecto al fondo del conducto, estará determinada por la suma de la profundidad del agua (Y), y la cabeza de velocidad media del tramo (V2/2g). La cota de energía en ese punto, se determinará adicionando a la cota de batea del conducto la energía específica.

 

La pérdida de energía ocasionada en la unión de la estructura - pozo, se materializa mediante el cálculo de una caída (_H) en el mismo, que se obtendrá aplicando las siguientes fórmulas:

  

 Donde:

H : Caída a proporcionar en la cota de batea del colector que llega con nivel de energía más bajo a la estructura - pozo.

He: Pérdida de energía por efecto de la intersección.

E : Diferencia de las energías específicas del colector de salida y del colector que llega con nivel de energía más bajo a la estructura - pozo.

Hv2: Cabeza de velocidad del colector de salida del pozo.

Hv1: Cabeza de velocidad del colector que llega con cota de energía más baja a la estructura - pozo.

Hc: Pérdida de energía por cambio de alineamiento del colector principal, su forma de estimación está basada en función del radio de curvatura del eje del colector (rc), el cual puede ser proporcionado por el desarrollo de una curva en el alineamiento de la tubería o en la cañuela de la estructura - pozo, y por el diámetro de salida (Ds) del sistema de alcantarillado.

V : Velocidad promedio del colector principal (llegada y salida).

A continuación se presenta el siguiente cuadro, válido para curvas hasta de 90o de flexión, en donde se define el factor multiplicador (K) para el cálculo de la pérdida _Hc:

 

rc/Ds K

Mayor de 3 0.05

1.5 a 3 0.20

1.0 a 1.5 0.40

 

 

En el caso de que el valor de _H sea negativo, lo cual implicaría una elevación en el nivel del colector de salida, no se introduce ninguna caída ni elevación del colector de salida.

 

7.4.6.2 Régimen Supercrítico

Los conceptos de energía para régimen subcrítico no son directamente aplicables para tramos de alcantarillados y confluencias de colectores que fluyan con régimen supercrítico. A continuación se presentan los criterios generales que deben seguirse para el diseño hidráulico en la unión de estructuras-pozo con este tipo de régimen.

 

7.4.6.2.1. Unión de colectores sin caída en la estructura-pozo

En algunos caso es posible hacer la intersección de los conductos o colectores sin necesidad de proveer a la estructura del pozo de una caída apreciable entre la entrada y la salida. Esta estructura debe cumplir con los siguientes conceptos hidráulicos:

a. La elevación de la superficie del agua en los colectores que llegan debe ser aproximadamente la misma (conservación de cantidad de movimiento). En casos especiales, las contribuciones laterales inferiores al 10% del Caudal principal ( conexión de sumideros, colectores secundarios, etc.), podrán llegar por encima del nivel de agua del colector de salida.

b. La cota de energía del colector de salida debe ser menor que las de los colectores de llegada, para evitar resaltos en la estructura - pozo.

c. El máximo ángulo de intersección entre colectores principales se hará de acuerdo con la siguiente clasificación:

 

Angulo (_) Diámetro del colector de salida (Ds)

90º Ds 10"

75º 10" < Ds 14"

60º 14" < Ds 21"

45º 21" < Ds 36"

15º Ds > 36"

 

 

d. Se debe adecuar la unión en la estructura - pozo, con el fin de evitar alteraciones en el flujo y disminuir las pérdidas en la confluencia de los colectores. Tales condiciones se consiguen mediante la construcción de una curva en el sistema principal de alcantarillado, que sea acorde al dimensionamiento del colector, y a las de flexiones anteriormente definidas.

Dependiendo de los elementos de la curva (radio, deflexión, tangencia,etc), ésta puede ser desarrollada dentro de la estructura-pozo (en la cañuela), o a lo largo de la intersección, entre las longitudes denominadas "Lpi" y "Lpd"; garantizando en ambos casos, una altura de la cañuela adecuada a las condiciones del caudal de diseño. Todos los elementos de la curva deben ser incorporados por el diseñador en los planos típicos de la estructura - pozo.

La pendiente del colector en el desarrollo de la curva (Pp), estará dada de acuerdo con la pérdida de energía en la estructura-pozo, ocasionada básicamente por el cambio de dirección en el alineamiento (_Hc).

A continuación se presenta un cuadro con las relaciones del radio de curvatura (rc) con respecto al diámetro de salida (Ds), y la pérdida de energía _Hc. Notese que las relaciones rc/Ds deben ser superiores a seis (6).

 

rc/Ds Pérdida de Energía (_Hc)

6 a 8 0.40*Vs2/2g

8 a 10 0.20*Vs2/2g

Mayor de 10 0.05*Vs2/2g

 

 

 

e. Cuando se unan dos colectores cuyos diámetros equivalentes sean mayores o iguales a 1.0 metros, de acuerdo con el ejemplo esquematizado en la Figura 14, se estudiará la estructura de unión por medio de la ecuación de cantidad de movimiento, expresada para este caso en particular de la siguiente manera:

 

En donde:

Q3: Caudal resultante, en m3/seg

A3: Area hidráulica de la sección 3-3, en m2

g : Aceleración de la gravedad, igual a 9.81 m/seg2

b3: Base de la sección 3-3, en metros

Y3: Altura de la lámina de agua en la sección 3-3, en metros

Q1: Caudal de la sección 1-1, en m3/seg

A1: Area hidráulica de la sección 1-1, en m2

Q2: Caudal de la sección 2-2, en m3/seg

A2: Area hidráulica de la sección 2-2, en m2

0 : Angulo de la intersección en la unión, en grados

b1: Base de la sección 1-1, en metros

Y1: Altura de la lámina de agua en la sección 1-1, en metros

En la Figura 14, se ilustran las características principales de este tipo de estructuras de unión. La mayoría de los valores en la ecuación es conocida, con excepción de b3 y Y3. Adoptando el valor de b3

y resolviendo la ecuación se puede encontrar el valor de Y3. Es necesario, además, calcular el número de Froude (F) en la sección 3-3, para garantizar que el régimen continúe siendo supercrítico, y de esta forma evitar posibles resaltos dentro de la estructura.

 

7.4.6.2.2 Unión de colectores con caída en la estructura-pozo

Para los casos en los cuales no es justificable o no hay espacio para construir estructuras como las sugeridas en la sección 7.4.6, es posible hacer estructuras - pozo convencionales, que bien son estructura más compactas, requiere en algunas ocasiones de caídas relativamente grandes dentro de la estructura. Este tipo de estructura - pozo (ver detalles en Figura 22 ), esta limitado a caudales efluentes menores de 5 m3/seg, en los cuales se controlen velocidades que ocasionen desgaste por abrasión en el pozo de alcantarillado. En casos particulares del proyecto y para caudales mayores al anterior, se requiere diseñar estructuras especiales de caída que regulen el flujo (del tipo escalonada, parabólica u otras), para evitar alteraciones considerables en la estructura - pozo, dada la magnitud del caudal transportado.

 

En las estructura-pozo con caída, se considera que la totalidad de la energía cinética del flujo se pierde y por lo tanto su comportamiento se puede asimilar al de una masa de agua estacionaria que para salir del pozo debe salir del orificio formado por la tubería de salida. la PCA presenta un análisis completo con alcantarillas, pero en general puede suponerse que con flujo supercrítico en el colector se tiene control a la entrada; esto es, que la capacidad de la tubería es mayor que la capacidad de la entrada al colector.

El diseño debe buscar que la elevación del agua esperada en el pozo (Cota de Hw), no exceda las elevaciones de las láminas afluentes a éste, elevaciones que se estimarán suponiendo condiciones de flujo uniforme en la entrada de los colectores a la estructura - pozo.

Dependiendo del caudal (Q) y el diámetro de la tubería de salida (Ds), la entrada a ésta puede ser del tipo sumergida o no sumergida, y para cada caso en particular el funcionamiento hidráulico y por ende el procedimiento de cálculo es diferente.

La Figura 15 define gráficamente los términos utilizados a continuación:

a. Entrada no sumergida

Se presenta cuando se cumple la siguiente condición:

 

 

En donde:

Q : Caudal de salida de la estructura - pozo, en m3/seg

Ds: Diámetro de salida de la estructura - pozo, en metros

g : Aceleración de la gravedad, igual a 9.81 m/seg2

La ecuación adimensional que analiza este tipo de entrada es la siguiente:

 

 

 

En donde:

Hw: Profundidad esperada del agua en la estructura - pozo

Ds: Diámetro interno de la tubería de salida

K : Coeficiente adimensional que depende de la relación entre el diámetro de la estructura - pozo (Dp) y el diámetro de la tubería de salida (Ds). A continuación se presenta un cuadro para estimar el valor de K:

 

Dp/Ds K

Mayor de 2 1.2

Entre 1.6 y 2 1.3

Entre 1.3 y 1.6 1.4

Menor de 1.3 1.5

 

 

Hc: Energía Específica para condiciones de flujo crítico

 

 

En donde Yc y Vc son la profundidad y velocidad crítica, respectivamente. El valor de Hc puede estimarse mediante la tabla 2, partiendo del valor de Z/Ds

2.5, o utilizando la siguiente ecuación:

 

 

 

 

que son las condiciones de flujo crítico, estimadas por la fórmula de Manning.

 

He: Incremento de cabeza debido a las pérdidas, y que empíricamente se ha encontrado igual a la relación entre parámetros adimensionales:

 

 

 

b. Entrada sumergida

Cuando la entrada es de este tipo, se presenta bajo la siguiente condición:

La ecuación que se ajusta al fenómeno es:

 

 

 

 

Donde los términos son los mismos definidos anteriormente.

c. Ayudas gráficas

La estimación del valor de Hw definida en los apartes (a) y (b) se encuentra resumido en la Figura 15, en donde se han relacionado los parámetros adimensionales:

 

 

 

d. Mejoras en las condiciones de entrada

En algunos casos las caídas en la estructura - pozos pueden ser de tal magnitud que podrían llevar a un sistema antieconómico, bien sea porque se requiere profundizar demasiado o porque de otra manera sería necesario utilizar tuberías cuya capacidad sea mayor que el caudal de diseño.

En estos casos es posible mejorar las codiciones de entrada, que representan los puntos críticos del sistema, haciendo una transición o BOQUILLA en la cual se aumenta el diámetro de entrada al tramo en análisis (Db>Ds), disminuyendo en esta forma la elevación esperada en el pozo (Hw) y por ende la caída en el mismo. Ver detalle en Figura 22.

 

7.4.6.3. Generalidades de la Estructura - pozo

Las estructuras - pozo con su respectivo pozo de inspección forman la estructura completa denominada POZO de alcantarillado, el cual debe proyectarse desde el comienzo del sistema de alcantarillado (pozo inicial), con un distanciamento máximo de 90 metros entre cada uno de los mismos.

Esta estructura definida en las secciones 7.4.6, corresponde básicamente el volumen de concreto comprendido entre las longitudes Lpi y Lpd, y la altura divisoria de los niveles de concreto y mamposteria, denominada Cota A (CA). Ver Figura 1B.

 

El diámetro de la estructura - pozo (Dp), estará dado en función del diámetro de salida del colector principal (Ds); garantizando en cada estructura de unión el respectivo análisis hidráulico, así como los elementos de desarrollo de las curvas y las caídas estimadas, según el régimen del flujo especificado en las secciones 7.4.6.1 y 7.4.6.2. En el siguiente cuadro se definen los diámetros que se deben utilizar:

 

Diámetro de salida (Ds) Diámetro de estructura - pozo (Dp)

Ds 27" 1.20 m

27" < Ds 36" 1.80 m

36" < Ds 1.10 m 2.20 m

Ds > 1.10 m 2.20 m, o En función del Ds

 

 

 

La estructura - pozo convencional en concreto simple se utiliza para profundidades del sistema inferiores a seis (6) metros, para altura mayores se construirá en concreto reforzado desde la base de la estructura - pozo hasta la cota A, localizada en estos casos a dos (2) metros por debajo de la cota rasante (CR) del pozo de inspección. Ver detalle en Figura 22 .

 

Cuando la diferencia de cotas de batea entre los sistemas de entrada y salida sea superior a 0.80 metros, se debe construir estructura normalizada de caída; con los diámetros acordes a los definidos en la Figura 22.

Para las estructura - pozo en flujo supercrítico, en donde se ahogue la entrada al colector de salida, se diseñará el pozo conductos que permitan la ventilación de dicho colector.

Para los pozos intermedios que a la vez van a ser utilizados como iniciales, la cota de batea del colector inicial, debe ser por lo menos mayor o igual a la cota clave del colector principal de salida, y su nivel definitivo estará condicionado al análisis hidráulico utilizado par el estudio de la unión del colectores; garantizando en estos casos que el caudal que confluye a la estructura - pozo no se desvíe al colector inicial.

 

7.4.6.4.Pozos de inspección

Es la obra complementaria a la estructura - pozo, construida a partir de la cota A hasta la cota rasante del pozo, la cual permite el acceso al colector con el fin de prever el mantenimiento adecuado del sistema de alcantarillado. Ver Figura 1B .

 

El diámetro del pozo de inspección (Dpi) se construye generalmente de 1.20 metros, con el orificio de entrada de 0.60 metros de diámetro. Ver Figura 23.

Para los caso en que el diámetro de la estructura - pozo (Dp) sea mayor de 1.20 metros, el diseñador podrá proyectar el diámetro del pozo de inspección en dicho diámetro, o en su defecto será necesario diseñar una estructura de transición para acoplar el diámetro del pozo de inspección a 1.20 metros. Incluir plano con detalles típicos al respecto Ver figura 24.

Los pozos de inspección también se construirán sobre las estructuras de separación o de alivio de caudales, y para los demás sistemas que el diseñador requiera.

 

7.5 ESTRUCTURAS Y OBRAS COMPLEMENTARIAS DE ALCANTARILLADO

7.5.1. CIMENTACIONES DE LOS COLECTORES

De acuerdo con el ancho de excavación proyectado para la cimentación de un tramo de alcantarillado, la tubería a instalar puede encontrarse en condiciones de zanja o terreplen; siendo el primer caso la forma óptima de instalación de colectores, ver Figura 16.

En general, el ancho máximo que cumple con la condición de zanja se denomina ancho de transición, y puede ser evaluado en forma aproximada para cada diámetro, de acuerdo con la siguiente ecuación:

  

Donde:

B : Ancho máximo de la zanja en el estrados de la tubería, en metros.

De: Diámetro exterior de la tubería en metros.

No se recomienda construir anchos de zanja superiores a los anteriormente definidos, ya que la cimentación trabajaría en condiciones de terraplen, y se aumentaría en forma considerable la carga transmitida a la tubería, requiriendo utilizar tuberías de mayor resistencia al aplastamiento, o cimentaciones especiales que encarecen las obras de alcantarillado.

La norma ICONTEC 1259 define en forma global nueve (9) tipos básicos de cimentación de zanja, de los cuales la CDMB recomienda utilizar los incluidos en el plano de detalles de instalación de tuberías, ver Figura 25.

El diseñador debe verificar y definir el tipo de cimentación a utilizar en cada tramo de alcantarillado; el cual se especificará en planos de perfiles tomando como referencia el plano general de detalles de instalación de tuberías. Para los casos en que se requiera la justificación de un sector determinado del colector, el diseñador deberá realizar un análisis del mismo, teniendo en cuenta los siguientes parámetros básicos de cálculo:

 

A. Carga muerta actuante por efecto del relleno.

 

B. Carga viva por sobrecargas externas y de tránsito.

 

C. Factor de Carga (F.C) y Factor de Seguridad (F.S) de la cimentación a utilizar.

 

D. Tipo y/o clase de tubería a instalar.

 

E. Carga máxima de rotura en la tubería, definida por el ensayo de resistencia del Método de los tres apoyos (Norma ICONTEC 212, ver sección 7.6.1).

 

F. Complementado con otros aspectos que el diseñador considere convenientes en el cálculo.

Para los tramos con pendiente superior al 9%, la CDMB tiene establecido unas condiciones mínimas de instalación de la tubería, debido a que se presentan altas velocidades en el sistema de alcantarillado, y se requiere además, proporcionar estabilidad propia al colector. Esta protección consiste en atracar en concreto parcial o totalmente el tramo, de acuerdo al siguiente cuadro, el cual corresponde básicamente para las tuberías de gres y concreto:

 

PENDIENTE CIMENTACION

9% AL 15% TIPO III - Se atraca 1 tubo cada 6.0 m.

15% AL 20% TIPO III - Se atracará 1 tubo cada 4.0 m.

20% AL 25% TIPO IV - En toda su longitud.

MAYOR DE 25% TIPO V - En toda su longitud.

 

 

El resumen de los rangos de atraque para otras tuberías (PVC), se encuentra definido en el plano general de detalles de la Figura 25.

 

7.5.2.CONEXIONES DOMICILIARIAS

Para las conexiones domiciliarias de viviendas unifamiliares y edificaciones menores de tres pisos, la entidad únicamente autoriza una conexión domiciliaria por unidad habitacional o unidad no residencial (comercio, industria, etc.); y en forma independiente para los sistema de alcantarillado separado.

El diámetro mínimo de esta red deberá ser en tubería con diámetro mayor o igual a 6 pulgadas, y una pendiente mínima de conexión del 2% entre la caja domiciliaria y el sistema de alcantarillado; garantizando que esta entrega sea desarrollada con un ángulo horizontal de 45o y con "yee" a la llegada al colector. Ver Figura 25.

En Multifamiliares y edificaciones mayores de tres pisos, la entidad autorizará la construcción de una conexión domiciliaria para cada tipo de alcantarillado proyectado (separado o combinado), con el fin de atender varias unidades habitacionales o unidades no residenciales. El diámetro de la red de conexión será justificado por el diseñador de acuerdo con la magnitud del caudal aportado al sistema de alcantarillado, pero no deberá ser en ningún momento inferior a 6 pulgadas. La entidad definirá si es necesario proyectar un pozo de inspección en el punto de entrega sobre el colector principal de alcantarillado.

 

7.5.3. SUMIDEROS

Son estructuras complementarias para la captación de la escorrentía superficial, que pueden ser diseñadas en forma lateral o transversal al sentido del flujo, y se localizarán en las vías vehiculares o peatonales del proyecto. Para el primer caso, la CDMB tiene definidos unos sumideros tipo lateral (SL-longitud en centímetros) o transversal (ST- ancho en centímetros) que se anexan en las Figuras 26 y figura 27. Para los sumideros proyectados en zonas peatonales, el calculista debe incluir en planos de detalles, los esquemas generales con las secciones típicas del sumidero diseñado.

El dimensionamiento de la red de conexión al sistema de alcantarillado (pozo) o a las fuentes receptoras, debe ser en diámetro mínimo de 12 pulgadas y pendiente superior al 2%.

Para los sistemas de alcantarillado combinado se debe construir una válvula o compuerta de charnela a la llegado de la red de conexión a la estructura - pozo. Ver detalle en Figura 26

 

7.5.4 ENTREGAS DE AGUAS LLUVIAS

Este tipo de estructura se proyecta con el fin de disipar la energía del caudal entregado, que complementadas con las obras de protección del cauce, garantizaran de esta forma una adecuada transición del mismo con la fuente receptora.

En las entregas de aguas lluvias el calculista deberán tener en cuenta criterios de diseño acordes al tipo de estructura proyectada, los cuales dependen especialmente de la magnitud del caudal descargado, y de las condiciones de la corriente receptora.

A continuación se definen algunos parámetros importantes que son necesarios considerar al respecto:

a. El flujo incorporado a la corriente receptora debe desarrollarse en régimen subcrítico (F<0.90).

b. El ángulo de intersección del sistema de entrega con respecto al sentido del flujo en el cauce no deberá ser mayor de 45o.

c. Dependiendo del caudal de diseño se podrán proyectar diferentes tipos de estructuras de entrega, como son, el cabezote (ver Figura 28 ), el tanque amortiguador de Impacto (ver Figura 29), utilizadas generalmente para caudales menores de 1 y 5 m3/seg., Respectivamente; y otros tipos de estructuras de amortiguación o disipación de energía, en las cuales se consiga que los fenómenos hidráulicos que allí se generen (resaltos, etc.), pueden ser controlados dentro del tanque amortiguador y la velocidad del flujo aguas abajo no deba exceder de 1.5 m/seg.

d. Deberá protegerse el sitio de entrega de éstas estructuras, con el fin de evitar erosiones locales y permitir una transición adecuada entre el sistema de descarga y el cauce receptor. Tal protección consistirá en un revestimiento del lecho y los taludes de la quebrada en una longitud mínima que se definirá en el período de revisión y aprobación del proyecto.

 

7.6 ESPECIFICACIONES GENERALES DE LOS MATERIALES

7.6.1 TUBERIAS

El tipo de tubería será seleccionado de acuerdo con las condiciones propias del alcantarillado proyectado; tales como, características de las aguas residuales, cargas externas actuantes sobre la tubería, condiciones del suelo, posibilidades de abrasión, etc.

El diseñador deberá definir en planos el tipo y la clase de tubería a utilizar, la cual debe cumplir con las siguientes normas:

 

TIPO DE TUBERIA (prefabricada)

NORMA

Concreto reforzado ICONTEC 401 o ASTM C76

Concreto simple ICONTEC 1022 o ASTM C14

Gres vitrificado ICONTEC 357 o ASTM C13

Policloruro de vinilo (PVC) ICONTEC 1087

Tuberia de poliester reforsado con fibra de vidrio

ICONTEC 3870 o ASTM 3262 - 88 (3754-9)

 

 

Así mismo, las normas ICONTEC 205 y 212, relacionadas con los ensayos de absorción y resistencia a la rotura por el método de los tres apoyos, respectivamente.

Con el fin de evitar infiltraciones y ex - filtraciones que alteren el funcionamiento óptimo de los sistemas de alcantarillado, las uniones entre tuberías deberán realizarse mediante juntas flexibles de caucho.

Para el caso de aguas residuales de origen industrial, el material de las tuberías deberá escogerse en función de la velocidad del agua y según los elementos químicos agresivos que ella transporta.

Cuando se utilicen tuberías prefabricadas de concreto deberá determinarse el contenido de sulfatos, la acidez y el PH de los suelos de cimentación, para especificar la clase de cemento a utilizar o los recubrimientos exteriores basándose en pinturas bituminosas.

 

 

7.6.2 CONCRETOS

Cuando se proyecten estructuras en concreto, el diseñador deberá definir la clase a utilizar, especificando en cada caso en particular la resistencia mínima a la compresión que se instalará en obra.

Los materiales que conforman el concreto son: el cemento portland, el agregado grueso (piedra triturada o grava de cierta granulometría), agregado fino (arena natural de granulometría específica), y agua con o sin aditivos. Estos materiales deberán cumplir las siguientes normas:

 

MATERIAL NORMA

Cemento Portland ICONTEC 30, 121, 321

Agregado grueso ICONTEC 126, 174

Agregado fino ICONTEC 127, 174

 

 

Durante el proceso constructivo la entidad podrá ordenar pruebas o ensayos en los agregados y el concreto resultante, con el fin de analizar las proporciones de cemento, agregados y agua, necesarias para producir un concreto de la resistencia especificada en el diseño. Ver norma ICONTEC 396, 673,

890.

 

7.6.3 ACERO DE REFUERZO

Para las estructuras en concreto reforzado, se debe especificar en memorias de cálculo y planos generales del proyecto, la resistencia del acero de refuerzo "fy" (esfuerzo de fluencia) considerada para el diseño de cada estructura en particular.

La entidad aceptará el acero de refuerzo liso (norma ICONTEC 161) o corrugado (norma ICONTEC 248), con resistencias que varían entre: fy=2590 kg/cm2 y fy=4200 kg/cm2.

Para las demás actividades que comprenden el proceso constructivo de los sistemas de alcantarillado, el diseñador y/o constructor deberá regirse por las Especificaciones Técnicas de Construcción de La CDMB.

 

 

 

 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASDEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACION. Decreto 951 de 1989; Por el cual se establece el reglamento general para la prestación de los servicios de acueducto y alcantarillado en todo el territorio nacional.

 

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INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS, ICONTEC. Normas técnicas Colombianas para el sector de la Construcción -I. Bogotá, LEGIS, 1989.

 

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CORPORACION UNIVERSITARIA DE BOYACA. Seminario nacional sobre: Normas para diseño y construcción de acueductos y alcantarillados. Paipa, 1990.

 

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Santafé de Bogotá, 1992.