Normas Para El Diseño de Redes de Alcantarillado

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SUB-GERENCIA DE PROYECTOS

NORMAS Y CRITERIOS DE DISEO PARA

ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO EN LA CIUDAD

DE SANTIAGO DE GUAYAQUIL

VOLUMEN 3

NORMAS PARA EL DISEO DE REDES DE ALCANTARILLADO

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TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIN ____________________________________________________________ 8

1.1 PRESENTACION GENERAL DEL CONJUNTO DE NORMAS _______________________________ 8

1.2 CONTENIDO DEL PRESENTE VOLUMEN _______________________________________________ 9

2 DEFINICIONES Y NORMAS GENERALES ____________________________________ 10

2.1 DEFINICIONES _____________________________________________________________________ 10

2.2 SIGLAS ____________________________________________________________________________ 12

2.3 CRITERIOS GENERALES DE DISEO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO Y DATOS BSICOS __________________________________________________________________________________ 13

2.3.1 Tipo de red a construir _______________________________________________________________ 13 2.3.2 Normas de clculo hidrulico _________________________________________________________ 13 2.3.3 Localizacin y Profundidad de las Redes ________________________________________________ 13 2.3.4 Estaciones de bombeo de aguas residuales y pluviales ______________________________________ 14 2.3.5 Alineamiento o trazado mtrico de las redes ______________________________________________ 14 2.3.6 Interferencias con otros servicios _______________________________________________________ 15

3 ELABORACIN DE LOS PROYECTOS _______________________________________ 17

3.1 ESTUDIOS PRELIMINARES __________________________________________________________ 17

3.2 ANTEPROYECTO ____________________________________________________________________ 17

3.3 INGENIERA BSICA - PROYECTO DETALLADO _______________________________________ 17 3.3.1 Colectores alcantarillado diam. 400 mm _______________________________________________ 18 3.3.2 Redes de Alcantarillado < 400 mm _____________________________________________________ 18 3.3.3 Rehabilitacin de redes de Alcantarillado ________________________________________________ 18 3.3.4 Colectores ________________________________________________________________________ 19 3.3.5 Red de tuberas secundarias ___________________________________________________________ 19

3.4 ELEMENTOS QUE COMPONEN EL PROYECTO _________________________________________ 20

3.5 PROYECTOS PARA ESTACIONES DE BOMBEO ________________________________________ 20 3.5.1 Estudio Preliminar __________________________________________________________________ 20 3.5.2 Anteproyecto ______________________________________________________________________ 21 3.5.3 Ingeniera Bsica (Proyecto Detallado) __________________________________________________ 21 3.5.4 Descripcin General del Sistema _______________________________________________________ 22

4 CRITERIOS DE DISEO HIDRAULICO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO

DE AGUAS RESIDUALES ____________________________________________________ 24

4.1 DISEO HIDRAULICO _______________________________________________________________ 24

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4.2 DOTACION _________________________________________________________________________ 24

4.3 CAUDALES DE DISEO ______________________________________________________________ 25 4.3.1 Caudal Medio de Aguas Residuales Domsticas ___________________________________________ 26

4.4 DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTOS __________________________________________ 28 4.4.1 Verificacin de Velocidad de Autolimpieza en las Tuberas __________________________________ 29

4.5 DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTOS __________________________________________ 30 4.5.1 Verificacin de Velocidad de Autolimpieza en las Tuberas __________________________________ 30 4.5.2 Verificacin de Velocidad de Autolimpieza en las Tuberas __________________________________ 31

4.6 NORMAS PARTICULARES DE DISEO ________________________________________________ 32 4.6.1 Velocidades Mximas _______________________________________________________________ 32 4.6.2 Pendientes ________________________________________________________________________ 32 4.6.3 Profundidad Mnima de Instalacin _____________________________________________________ 33 4.6.4 Profundidad Mxima de Instalacin ____________________________________________________ 33

4.6.5 Profundidad Mxima Hidraulica _______________________________________________________ 33

4.6.6 Dimetro Mnimo ___________________________________________________________________ 34

4.6.7 Ubicacin de las tuberas Secundarias ___________________________________________________ 34

4.6.8 Conexiones Domiciliarias ____________________________________________________________ 34

4.6.9 Caja Domiciliaria ___________________________________________________________________ 34

4.6.10 Colectores Generales ________________________________________________________________ 34

4.6.11 Ubicacin de Cmaras de Inspeccin____________________________________________________ 35

4.6.12 Casos Particulares __________________________________________________________________ 35

5 CRITERIOS DE DISEO HIDRAULICO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADOS

PLUVIALES ________________________________________________________________ 37

5.1 HIDROLOGA-GENERALIDADES _____________________________________________________ 37

5.2 INTENSIDAD DE LA LLUVIA ________________________________________________________ 37 5.2.1 Ecuaciones Pluviomtricas ___________________________________________________________ 37

5.3 FRECUENCIA DE DISEO __________________________________________________________ 38

5.4 CAUDALES DE DISEO ______________________________________________________________ 38 5.4.1 Mtodo Racional ___________________________________________________________________ 39

5.5 CLCULO DE LA VELOCIDAD REAL __________________________________________________ 43

5.6 METODOLOGA DE CLCULO HIDRULICO __________________________________________ 44

5.7 MTODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO ______________________________________________ 45

5.8 TCNICAS DE SIMULACIN EN COMPUTADOR ________________________________________ 47

5.9 NORMAS PARTICULARES DE DISEO ________________________________________________ 48 5.9.1 Velocidades _______________________________________________________________________ 48 5.9.2 Pendientes ________________________________________________________________________ 49 5.9.3 Profundidades _____________________________________________________________________ 50 5.9.4 Tamao y Materiales de los conductos __________________________________________________ 50

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5.9.5 Capacidad de los Conductos de Desage Existentes ________________________________________ 51

6 OBRAS COMPLEMENTARIAS ______________________________________________ 52

6.1 CMARAS DE INSPECCIN __________________________________________________________ 52

6.2 SIFONES INVERTIDOS ______________________________________________________________ 56

6.3 CANALES (PLUVIALES)______________________________________________________________ 57

6.4 CUNETAS __________________________________________________________________________ 60

6.5 SUMIDEROS ________________________________________________________________________ 61

7 CRITERIOS DE DISEO ESTRUCTURAL ____________________________________ 64

7.1 NORMAS A APLICAR ________________________________________________________________ 64

7.2 TIPOS DE TUBERAS Y ACCESORIOS _________________________________________________ 64

7.3 ANCHOS DE ZANJA _________________________________________________________________ 64

7.4 CIMENTACIONES ___________________________________________________________________ 65

7.5 DISEO DE CMARAS Y TAPAS - CARGAS _____________________________________________ 70

7.6 DISEO DE CRUCES Y EMPATES _____________________________________________________ 71

8 ESTACIONES DE BOMBEO _________________________________________________ 73

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INDICE DE TABLAS

Tabla 1:Interferencia con otros servicios. ................................................................................................................... 15 Tabla 2: Valores para el coeficiente de rugosidad segn el tipo de material. ............................................................. 28 Tabla 3: Velocidades mximas de acuerdo al material de la tubera .......................................................................... 32 Tabla 4: Pendientes mnimas ....................................................................................... Error! Marcador no definido. Tabla 5: Profundidades mnimas recomendadas de la tubera segn el dimetro ................................................... 30 Tabla 6: Distancias mximas recomendadas de la tubera segn el dimetro ........................................................... 30 Tabla 7: Coeficientes de escurrimiento ...................................................................................................................... 36 Tabla 7A: Coeficientes de escurrimiento .................................................................................................................... 36 Tabla 8 Perodo de retorno de Aguas LLuvias .......................................................................................................... 37 Tabla 9 Velocidades mximas segn material de la tubera ...................................................................................... 37 Tabla10 Dimetros de Cmaras segn dimetro de tuberas ................................................................................... 49

Profundidades mnimas recomendadas de la tubera segn el dimetro ................................................................... 30

Tabla 5: Perodo de retorno de Aguas Lluvias ........................................................................................................... 41 Tabla 6: Velocidades mximas segn material de la tubera ...................................................................................... 48 Tabla 7: Valores del coeficiente Kc en funcin del valor del ngulo que forma la direccin de la tubera que sale con

la tubera que llega a la cmara de inspeccin. .......................................................................................................... 55 Tabla 8: Ancho de inundacin permitido para calzadas ............................................................................................. 60 Tabla 9: Anchos de zanja segn dimensin de la tubera. ........................................................................................... 65 Tabla 10: Valores para Ku segn tipo de suelo ........................................................................................................... 67 Tabla 11: Coeficientes de impacto ............................................................................................................................... 68 Tabla 12: Velocidad mxima de las tuberas de succin ............................................... Error! Marcador no definido.

vi


LISTADO DE DIAGRAMAS

DIAGRAMA 1 Curvas Intensidad -Duracin Frecuencia para la ciudad de Palmira DIAGRAMA 2 Caudal en cunetas transversales para varias alturas de agua (y) y

pendientes transversales de 1.5%

DIAGRAMA 3 Caudal en cunetas transversales para varias alturas de agua (y) y

pendientes transversales de 2.0%

DIAGRAMA 4 Intercepcin de Caudal en sumideros de entrada lateral en pendientes

DIAGRAMA 5 Intercepcin de Caudal en sumideros de entrada lateral en puntos bajos

DIAGRAMA 6 Intercepcin de Caudal en sumideros de reja horizontal en pendientes

DIAGRAMA 7 Intercepcin de Caudal en sumideros de reja horizontal en puntos bajos

vii


LISTADO DE FIGURAS

Figura 1: Perfil terico y nomenclatura del vertedero lateral con lnea de agua descendente ___________________

Figura 2: Grfica para el diseo de vertederos laterales con lnea de agua ascendente ______________________ 63

SUB-GERENCIA DE PROYECTOS - 8 -

1 INTRODUCCIN

1.1 PRESENTACION GENERAL DEL CONJUNTO DE NORMAS

INTERAGUA gener un conjunto de volmenes que conforman las Normas y criterios de

diseo para la construccin de redes de acueducto y alcantarillado para la ciudad de Guayaquil,

con el propsito de guiar a los proyectistas en todo lo referente al planeamiento y diseo de

dichos sistemas, en la zona de influencia donde INTERAGUA presta el servicio.

Las normas pueden ser susceptibles de cambios peridicos, como resultado de los estudios que

INTERAGUA y otras entidades competentes realicen y que lleven a modificar los coeficientes o

parmetros que deben utilizarse en los clculos. Tambin las normas pueden cambiar en cuanto

se refiere a los conceptos y principios generales para el diseo a medida que la tecnologa y la

reglamentacin vayan evolucionando.

Los tipos de materiales a usarse en los diseos, son susceptibles de cambio a medida que la

ciencia de la ingeniera evolucione.

Las presentes normas son de rigor para los proyectistas particulares de urbanizaciones,

diseadores contratados por INTERAGUA, como consultores y funcionarios de entidades

oficiales que tengan a su cargo la elaboracin de proyectos de tal ndole.

Salvo las excepciones descritas a continuacin, los proyectistas, a menos que INTERAGUA

indique lo contrario, debern ajustarse a las presentes normas.

Los proyectos propuestos podrn aplicar criterios diferentes a los indicados en las presentes

normas cuando:

1. Se demuestre que dicho criterio responde a una metodologa o parmetros que se apliquen

con mayor exactitud al caso en estudio, lo cual ser debidamente sustentado con el respaldo

de la documentacin tcnica respectiva.

2. Exista otra norma establecida por una autoridad superior (sanitaria o ambiental) que entre en

conflicto con una o varias de las especificaciones aqu contenidas, en cuyo caso se consultar

por escrito a la SubGerencia de Proyectos de INTERAGUA.

3. Sea necesario consignarlos especficamente en los trminos de referencia de Contratos de

Consultora de proyectos especiales.

4. Los exija INTERAGUA a travs de la SubGerencia de Proyectos, encargada de la revisin y

aprobacin de los proyectos puestos a su consideracin.


La aprobacin dada por INTERAGUA a un proyecto determinado no exonerar en modo alguno

al proyectista de la responsabilidad legal y tcnica que le compete en la correcta elaboracin de

sus estudios y su aplicabilidad a las condiciones de la ciudad de Guayaquil..

1.2 CONTENIDO DEL PRESENTE VOLUMEN

En el volumen 1 se presentan las normas generales para la presentacin de un proyecto a

INTERAGUA, condiciones para la presentacin de planos, normas para la realizacin de trabajos

de topografa, y estudios de suelos. Tambin se presenta un Plan de Manejo Ambiental

prototipo, que deber ser ajustado segn las condiciones particulares de cada proyecto.

En los volmenes 2 y 3 se presentan normas para los proyectistas en lo referente al diseo de

sistemas de acueducto y alcantarillado respectivamente, dando criterios de diseo hidrulico para

las redes y criterios de diseo estructural para el clculo de obras especiales, utilizando

parmetros y coeficientes de clculo particulares para la ciudad de Guayaquil.


2 DEFINICIONES Y NORMAS GENERALES

2.1 DEFINICIONES

General

Aguas lluvias: son las aguas provenientes de la precipitacin pluvial.

Aguas residuales domsticas: son los desechos lquidos provenientes de las residencias,

edificios e instituciones.

A.guas residuales industriales: son los desechos lquidos provenientes de las actividades

industriales.

Alcantarillado de aguas combinadas: es el sistema compuesto por todas las obras destinadas a

la recoleccin y transporte tanto de las aguas residuales como de las aguas de lluvias.

Alcantarillado de aguas de lluvia: es el sistema compuesto por todas las obras destinadas a la

recoleccin y transporte de las aguas lluvias.

Alcantarillado de aguas residuales: es el sistema compuesto por todas las obras destinadas a la

recoleccin y transporte de las aguas residuales domsticas y/o industriales.

Alcantarillado separado: es el sistema integrado tanto por el alcantarillado de aguas residuales

como por el de aguas lluvias, en forma independiente y en un mismo sector.

Alcantarillado combinado: es el sistema integrado tanto por el alcantarillado de aguas

residuales como por el de aguas lluvias, en forma conjunta y en un mismo sector.

Caja de inspeccin domiciliaria de alcantarillado: es la caja ubicada en el lmite de la red

pblica y la privada que recoge las aguas residuales, lluvias o combinadas provenientes de una

edificacin.

Cmara de cada: es una estructura de concreto similar a la cmara de inspeccin, utilizada para

dar continuidad al flujo cuando una tubera llega a una altura considerable respecto de la tubera

de salida, provista de un accesorio adicional para disipar energa.

Cmara de inspeccin: es una estructura de concreto con tapa removible para permitir el acceso

a las tuberas.

Cota Batea: es la medida inferior interior de la tubera.

Cota Clave: es la medida superior interior de la tubera.


Cota de Base: es la medida inferior exterior de la tubera.

Cota de Corona: es la medida superior exterior de la tubera.

Cota de Rasante: es la medida tomada en la superficie del terreno, como base para la

pavimentacin.

Red interna: es el sistema de tuberas y accesorios que recogen y llevan las aguas residuales y/o

de lluvias hasta la caja de inspeccin domiciliaria.

Sifones invertidos: son estructuras compuestas por una o ms tuberas que funcionan con flujo a

presin y se utilizan cuando es necesario pasar las tuberas por debajo de obstculos inevitables.

Alcantarillado Pluvial

Alcantarillado de aguas lluvias: es el sistema compuesto por todas las obras destinadas a la

recoleccin y transporte de aguas lluvias.

Aliviadero o Cmara de Separacin es la estructura hidrulica utilizada para separar los

excesos de aguas de lluvia en los alcantarillados combinados. Las cmaras de separacin

garantizan que las aguas residuales en verano estn en el alcantarillado y en invierno se alivien al

ro o canal.

rea Tributaria: es la superficie que drena hacia un punto determinado

Coeficiente de Escorrenta: factor que determina la porcin del agua lluvia que no es retenida

por la superficie donde cae y fluye libremente hacia los receptores (quebradas, ros,

alcantarillados, etc.). Depende del tipo de superficie y es usado en el clculo del caudal de aguas

lluvias.

Escorrenta: es la porcin de las aguas de lluvia que no es retenida por el terreno y corre sobre la

superficie.

Sumidero de aguas de lluvia: es la estructura que se construye para captar las aguas de

escorrenta que corren por las vas y entregarlas a las cmaras de inspeccin.

Alcantarillado Sanitario

Los sistemas de desages sanitarios, estn compuestos por un conjunto de tuberas que se

agrupan en dos tipos:

colectores

tuberas secundarias Coeficiente de Retorno: es la relacin que existe entre el caudal medio de aguas residuales y el

caudal medio de agua que consume la poblacin.


Colectores: son tuberas de dimetro igual o mayor que DN 600 que por su profundidad y/o

dimetro solo reciben los afluentes de la red secundaria y lo descargan en un lugar prefijado.

Tambin pueden ser llamados redes primarias. No se acepta que capten aguas de acometidas

domiciliares.

Conexiones domiciliares: son tuberas de enlace entre la red interna domiciliaria y la tubera

secundaria.

Red secundaria: sanitaria es la red comprendida de las tuberas de dimetro DN 200 a DN 600,

que reciben las conexiones domiciliares.

Tubera auxiliar: son las paralelas a las tuberas secundarias que por su dimetro y/o

profundidad, capta las aguas servidas de las conexiones domiciliarias.

Velocidad de autolimpieza: es la velocidad mnima con la que se transportan los slidos

suspendidos sedimentables en el lquido en conductos parcial y/o totalmente llenos.

2.2 SIGLAS

En los cinco volmenes que conforman las Normas y criterios de diseo para la construccin de las redes de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Guayaquil, se podr hacer referencia a algunas de las siglas

expuestas a continuacin, y tendrn los significados que aqu se les asigna:

IEOS Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias

INEN Instituto Ecuatoriano de normalizacin

ACI American Concrete Institute

AFNOR Asociacin Francesa de Normalizacin

ANSI American National Standard Institute

ASA American Standard Association

AASHO American Association of State Highway Officials

ASME American Society of Mechanical Engineers

ASTM American Society for Testing and Materials

AWS American Welding Society

AWWA American Water Wordks Association

IGM Instituto Geogrfico Militar

ISO International Organization for Standarization

MOP Ministerio de Obras Pblicas

PCA Portland Cement Association

PEAD Polietileno de Alta Densidad

PEBD Polietileno de Baja Densidad

PRFV Poliester Reforzado con Fibra de Vidrio

PVC Policloruro de Vinilo no Plastificado

SIG Sistema de Informacin Geogrfica


2.3 CRITERIOS GENERALES DE DISEO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO Y DATOS BSICOS

2.3.1 TIPO DE RED A CONSTRUIR

Los sistemas de alcantarillados pueden ser de tres clases: separados, combinados y mixtos.

En la ciudad de Guayaquil, el sistema que se utiliza es el del alcantarillado separado, que consiste

en dos redes independientes, la primera para recoger exclusivamente aguas residuales domsticas

y efluentes industriales pretratados y la segunda para recoger aguas de escorrenta pluvial .

Definicin de los puntos de empates con la red existente de INTERAGUA

En caso de ser necesario realizar empates entre la obra a construir o parte de ella y la red

existente de INTERAGUA. (empates entre red proyectada y red existente), esta definir la forma

y detalles a tener en cuenta en la realizacin de los mismos en funcin de las caractersticas de

cada caso en particular.

Perodo de diseo de las obras

En caso de redes sanitarias, el perodo de diseo de las obras est dado en funcin de la previsin

de incremento poblacional, capacidad financiera, vida til de materiales, etc., en la Tabla 8 se

muestran los perodos a utilizar segn el tipo de proyecto. Para el caso de redes pluviales, se

utilizar la ecuacin pluviomtrica definida en el Plan Emergente de Drenaje Pluvial para la

Ciudad.

2.3.2 NORMAS DE CLCULO HIDRULICO

Las normas de clculo hidrulico a utilizar son las que se describen en los Captulos 4 , 5 para

alcantarillado sanitario y pluvial respectivamente.

2.3.3 LOCALIZACIN Y PROFUNDIDAD DE LAS REDES

Con el fin de localizar adecuadamente el eje de los conductos de alcantarillado con relacin a los

de acueducto, gas, electricidad y telfono, el diseador se debe regir por planos entregados tanto

por Interagua como las diversas instituciones involucradas, adems deber cumplir con lo

siguiente:

Las tuberas y colectores seguirn en general las pendientes del terreno natural y formarn las mismas hoyas primarias y secundarias que aqul. En general se proyectarn como

canales o conductos sin presin y se calcularn tramo por tramo.

Las redes de alcantarillado se localizarn en las calzadas de vas pblicas.

Se deber procurar que los conductos de agua residual con respecto al de agua potable u otros servicios (telefona, energa, gas, etc.) queden a la mayor distancia posible y por debajo de

ellos, debiendo dejarse una distancia horizontal de 1.50 m y 0.5 m en vertical. Cuando se


crucen la altura libre proyectada ser de 0.2 m. La mnima distancia horizontal entre aguas de

lluvia y acueducto ser de 1,00 m.

Siempre que sea posible, las tuberas de la red sanitaria se colocarn en el lado opuesto de la calzada a aqul en el que se ha instalado la tubera de agua potable, o sea , generalmente al

sur y al oeste del cruce de los ejes; y, las tuberas de la red pluvial irn al centro de la calzada.

El alcantarillado pluvial debe localizarse al lado de la red de Acueducto.

Las tuberas de alcantarillado debern estar localizadas a una distancia mnima de 1,50 m del borde de la calzada; en aceras esta distancia podr reducirse a 0,90 m.

Para vas con seccin mayor de 18 m se deber proyectar redes de alcantarillado por ambas calzadas.

Las zonas centrales de vas mayores de 30 m podrn ser destinadas a canales o colectores de aguas de lluvia.

Se deber tener en cuenta que la localizacin relativa de los conductos permita la conexin de las tuberas domiciliarias respectivas.

Las tuberas de alcantarillado no podrn ir en la misma zanja de las de acueducto.

La profundidad de los colectores para todo tipo de alcantarillado no ser menor de 1,0 m a la cota de corona y si fuera necesaria una profundidad menor (0,60 a 1,00 m) deber protegerse

la tubera y el diseo debe ser aprobado por INTERAGUA.

2.3.4 ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUAS RESIDUALES Y PLUVIALES

En lo relacionado a la ingeniera a desarrollar por la Consultora , se debe presentar a al Sub-

Gerencia de Proyectos de INTERAGUA, el Proyecto Detallado de las estaciones, basado en las

necesidades de las Redes que surgen de las reas comprometidas.

2.3.5 ALINEAMIENTO O TRAZADO MTRICO DE LAS REDES

Con las curvas de nivel, debe intentarse un primer trazado de los colectores, teniendo en cuenta

las siguientes pautas:

Deben determinarse las reas tributarias.

El trazado de las tuberas debe ser de recorrido mnimo, siguiendo las lneas de nivel de ms baja cota posible.

Los colectores se dibujarn intentando seguir el recorrido de la lnea de nivel de la cota menor, llevando el lquido sanitario hasta el punto de entrega.

Si en la zona bajo estudio existe una parte mas alta, es recomendable estudiar su desage en forma particular.

Si en la zona existe una parte baja respecto del resto, se debe estudiar en forma separada.

Los colectores aumentan su dimetro cuando se van acercando al punto de descarga.

La definicin del proyecto incluye, necesariamente, la definicin de los lmites exactos de la red bajo estudio. Por lo tanto, la zona exacta la dar el ingeniero.


El trazado de colectores por rutas de jurisdiccin nacional o municipal, debe ser evitado.

El colector deber tener un recorrido mnimo. Siempre resulta aconsejable cargar las tuberas secundarias hasta el mximo de su capacidad terica, para despus entregar en un colector.

El dimetro tentativo de los colectores puede surgir del clculo considerando la poblacin estimada a servir, y las pendientes mximas admisibles (debe tenerse presente que se est en

una etapa de prediseo).

2.3.6 INTERFERENCIAS CON OTROS SERVICIOS

Se denomina interferencia a todo elemento natural o artificial que se superpone con el trazado de

la red.

Las interferencias tienen una singular importancia, ya que de ellas depende el trazado definitivo

que tendr la red. Pueden ser de distintos tipos, y estar ubicadas sobre el terreno (lo que las hace

visibles) o ser subterrneas. La interferencia ms comn se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1:Interferencia con otros servicios.

Superficiales Subterrneas

ros pluviales

arroyos redes sanitarias - tuberas de agua

vas de ferrocarril gas

rutas (municipales o nacionales) telfonos

vas principales (avenidas de

ms de 20m)

electricidad

Las interferencias superficiales, debern ser levantadas en el recorrido por el terreno.

Las interferencias subterrneas se obtendrn mediante los planos solicitados a los organismos

prestadores de los servicios, o mediante sondeos ejecutados en el alineamiento de las tuberas.

Dada la importancia que adquieren las interferencias en el trazado definitivo de la red en

cuestin, es importante que durante la visita se trace a mano alzada un esquema de las mismas. Si

es posible, tambin resultan importantes datos globales de las interferencias.

Por ejemplo: si en la zona existe un arroyo, determinar con la cinta el ancho aproximado del

mismo, y su profundidad. Si existe sobre l un puente, consignar la forma, el material, el ancho y

todo otro detalle, como ser, si existen tuberas colgadas del mismo sobre el lateral, o colgadas

bajo el tablero del mismo.

Puede suceder tambin, que exista un cruce peatonal, en este caso, se procede tambin a su

levantamiento.


Si se tiene una cmara de fotos o una vdeo filmadora, estos detalles deben ser fotografiados y/o

filmados desde distintas distancias y ngulos.

En la bsqueda de antecedentes de la red, se debe tener presente que es necesario recabar tambin

todos los datos que existan sobre las interferencias.

agua: consignar simplemente si hay o no servicio. Para determinar la existencia de un sistema de provisin de agua, se verificar la existencia de medidores, hidrantes o vlvulas de cierre.

pluviales: consignar simplemente si existen o no. Para determinar la existencia de un sistema de desage pluvial, deben verificarse la existencia de sumideros en las esquinas.

gas y electricidad: verificar la existencia de medidores en las casas y postes de distribucin de energa elctrica.

Para ello, no slo se debe contar con los planos del sistema de abastecimiento de agua de la zona,

sino tambin los proyectos, en el caso en que estos estn siendo estudiados. En estos casos,

resulta fundamental contar como mnimo con el trazado y profundidad de las tuberas

secundarias.

En cuanto a los otros servicios, de no tener informacin de los mismos, debe ser solicitada a los

organismos prestadores. Es importante que este pedido se realice al comenzar el trabajo de diseo

de la red, a efectos de tener la informacin necesaria cuando se realice el proyecto definitivo.

Por ello, deben enviarse los correspondientes pedidos a los organismos, solicitando las

instalaciones existentes y los proyectos que prevn realizar en el corto plazo.


3 ELABORACIN DE LOS PROYECTOS

3.1 ESTUDIOS PRELIMINARES

El objetivo del Estudio Preliminar es analizar las alternativas a groso modo para asegurar que las

soluciones particulares forman parte integral de la solucin general. Antes de comenzar, se debe

realizar lo siguiente:

Definir los limites de la cuenca (rea tributaria)

Definir el rea de drenaje involucrado en el caso de alcantarillado pluvial y poblacin involucrada en el caso de alcantarillado sanitario y el caudal de diseo.

Conseguir y/o preparar los planos acotados con curvas de nivel.

Juntar todos los antecedentes disponibles - Planes Maestros, proyectos existentes, planos de interferencias, sondeos de suelo, normas viales y municipales, redes sanitarias existentes, y

verificar la situacin hidrulica de los colectores (conductos principales) que pueden ser

receptores de efluentes (sanitarios y/o pluviales).

El producto final del Estudio Preliminar es un informe con la descripcin de las alternativas

estudiadas y con la solucin general tcnicamente factible y econmicamente preferible que, en

su totalidad o solo partes de ella, se recomienda para el estudio mas detallado en el anteproyecto.

Durante la confeccin del Estudio Preliminar, es importante mantener contacto con

INTERAGUA por el cambio de informacin e ideas.

3.2 ANTEPROYECTO

El objetivo del Anteproyecto es analizar en mas detalle la solucin recomendada en el Estudio

Preliminar. Antes de comenzar, es importante tener la solucin recomendada aprobada por

INTERAGUA.

El producto final del Anteproyecto es un informe con la descripcin bien detallada de las

alternativas estudiadas. Para la confeccin del Proyecto Detallado se recomienda la que tiene la

inversin mnima.

En esta etapa, basta con tener una idea aproximada del lugar que ser elegido como punto de

entrega. Luego sobre la planimetra con las curvas de nivel, debe intentarse un primer trazado de

los colectores (conductos principales), teniendo en cuenta las recomendaciones sobre

alineamiento mtrico de las redes descritas en el punto 2.3.5.

3.3 INGENIERA BSICA - PROYECTO DETALLADO

El objetivo de la Ingeniera Bsica-Proyecto Detallado es el desarrollo de la alternativa

recomendada en el Anteproyecto.


El producto final es un informe que contiene toda la informacin necesaria para la construccin

del proyecto, las normas generales para la presentacin del proyecto se describen en el volumen1.

3.3.1 INFORMACIN ESPECFICA PARA CADA TIPO DE OBRA

3.3.1.1 Colectores alcantarillado diam > = 400 mm

A. Confirmacin o modificacin de las caractersticas de las obras presentadas en el estudio preliminar de obras,

B. Descripcin detallada de obras y equipos:

suministro de tuberas (tipo, dimetro, material, clase, normas)

excavacin de zanjas, colocacin de tuberas, cruces especiales,

bocas de registro (tipo, dimetros, normas)

C. Planos: ver Tabla 15 y Tabla 16 del volumen 1 Normas Generales para la Presentacin de Proyectos

3.3.1.2 Redes de Alcantarillado < 400 mm

A. Confirmacin o modificacin de las caractersticas de las obras presentadas en el estudio preliminar de obras,

B. Descripcin detallada de obras y equipos:

suministro de tuberas (tipo, dimetro, material, clase, normas, presin de servicio)

excavacin de zanjas, colocacin de tuberas, cruces especiales,

equipo hidrulico: caractersticas hidrulicas y especificacin de materiales, obras civiles asociados,

estaciones elevadoras para los subsectores que las requieren preliminares.

C. Notas de clculo: clculos hidrulicos detallados de caudales y lneas piezomtricas.

3.3.1.3 Rehabilitacin de redes de Alcantarillado

A. Recopilacin de todos los datos e investigaciones de terreno (pozos y zanjas de reconocimiento, inspeccin con televisin, muestras de tuberas) y anlisis de los mismos.


B. Descripcin detallada de la solucin propuesta: reemplazo de tuberas, o rehabilitacin, especificacin detallada del tipo de rehabilitacin, reemplazo de equipos hidrulicos

asociados, cambio del tipo de conexiones particulares.

C. Mtodos de ejecucin de la obra incluyendo mantenimiento al servicio durante el perodo de obras, modos de cambio de las conexiones particulares, pruebas de presin, etc.

D. Planos

Acorde a NTD-IA-007: Norma Tcnica Presentacin Planos de Diseos

E. Descripcin detallada del proceso de rehabilitacin

3.3.2 COLECTORES

Para proceder al trazado definitivo de los colectores, debern compatibilizarse los siguientes

aspectos: el resultado del clculo hidrulico, los datos obtenidos durante el recorrido por el

terreno, los datos relativos a las interferencias y los datos de los sondeos de suelos.

Para ello, se debern tener presente las siguientes consideraciones:

Es conveniente el trazado de colectores (conductos principales) en calles sin pavimentar. Si se tiene proyectada una tubera por una va, y esta se encuentra pavimentada, verificar si la

paralela inmediata a la misma es sin pavimentar. De ser as, se traslada el colector.

De no poderse evitar una va pavimentada, el constructor debe dejar la va despus de

colocada la tubera, en las mismas condiciones que la encontr.

Si la va es de mucho movimiento vehicular (por ejemplo, es la avenida comercial de la zona), evite el trazado de colectores por all.

3.3.3 RED DE TUBERAS SECUNDARIAS

Las tuberas secundarias son en general, tuberas de dimetro mnimo (DN 200) que contienen las

conexiones domiciliarias. Es aconsejable cargar la mayor cantidad de caudal posible a las

tuberas secundarias, antes de provocar un cambio de dimetro.

En el caso de alcantarillado pluvial las tuberas secundarias son las tuberas menores a las que

vierten los sumideros. Estas tuberas pueden ser de DN 250 y a su vez vierten en las cmaras de

inspeccin para finalmente entregar en el conducto principal.

Adems, deben cumplir con las siguientes condiciones:


Seguir las pendientes del terreno, en lo posible.

La profundidad mnima es de 1,00 m, medida desde la superficie hasta el lomo de la tubera, cota de corona.

En el caso de alcantarillado sanitario en una cmara de inspeccin, en el punto 6.1.2, Clculo de la Cada en Cmara de Inspeccin se enuncian tres formas de calcular el escaln para

minimizar el efecto del flujo, se debe escoger la condicin mnima que cumpla las

condiciones de diseo.

3.4 ELEMENTOS QUE COMPONEN EL PROYECTO

Un proyecto completo, consta de los siguientes elementos:

memorias tcnicas

Planillas de clculo

planos de red

perfiles longitudinales

planos de detalles

planos tipo

licencia ambiental.

especificaciones tcnicas

El grado de detalle a alcanzar en cada uno de los tems, depende, en general, del proyecto

realizado.

En el volumen 1, en los puntos 3, 4 y 10 se especifican claramente las normas para presentacin

de proyectos por particulares, por consultores y para presentacin de los planos, respectivamente.

3.5 PROYECTOS PARA ESTACIONES DE BOMBEO

3.5.1 ESTUDIO PRELIMINAR

El objetivo del Estudio Preliminar es analizar con base en las necesidades de las redes del lugar

las alternativas globalmente para asegurar que las soluciones particulares que se estudien formen

parte integral de la solucin general.

Antes de dar comienzo al estudio se debe:

Reunir todos los antecedentes disponibles - Plan Maestro de Redes Sanitarias, y Pluviales de proyectos existentes anteriores, etc..

Sondeo de suelos, normas municipales, solicitar a los entes prestadores de servicios la informacin necesaria o su actualizacin.


El producto final del Estudio Preliminar es un informe con la descripcin de las alternativas

estudiadas y con la solucin general tcnicamente factible y econmicamente preferible que, en

su totalidad o solo partes de ella, se recomienda para el estudio mas detallado en el anteproyecto.

Durante la confeccin del Estudio Preliminar, es importante mantener contacto con

INTERAGUA, para el cambio de informacin e ideas.

3.5.2 ANTEPROYECTO

En el Anteproyecto se deben compaginar por lo menos los siguientes temas:

1. Estudio comparativo de alternativas, que consiste en:

recopilacin de los elementos bsicos que resultan del estudio preliminar / caudal de bombeo, premisas de servicio, seleccin del nmero de bombas, tipo de regulacin de ser necesaria.

identificacin y estudio comparativo de alternativas

ubicacin de la planta, tipo de proteccin contra golpe de ariete

2. Justificacin de seleccin de la alternativa segn criterios tcnicos / facilidad de operacin y

mantenimiento / costos de inversin y operacin

3. Resumen descrito de todos los componentes de la planta: obras civiles, bombas y equipos

hidrulicos, equipos elctricos, proteccin contra golpe de ariete, regulacin, abastecimiento de

energa.

3.5.3 INGENIERA BSICA (PROYECTO DETALLADO)

El objetivo de la Ingeniera Bsica Proyecto Detallado es el desarrollo detallado de la alternativa

recomendada en el Anteproyecto y aprobada por INTERAGUA. El producto final es un informe

que contiene toda la informacin necesaria para la construccin del proyecto, las normas

generales para su presentacin se muestran en el volumen 1.

La Ingeniera Bsica debe incluir:

3.5.3.1 Descripcin detallada de todas las obras y equipos incluyendo:

A. Especificaciones tcnicas preliminares y caractersticas de los grupos de bombeo (puntos caractersticos de operacin (Q, H), tipo de bomba, condiciones hidrulicas de succin y

proteccin contra vrtices, condiciones de impulsin).

B. Especificaciones tcnicas preliminares y caractersticas de los motores: Tipo, voltaje, potencia, proteccin, sistemas de arranque.

C. Especificaciones tcnicas preliminares y equipos hidrulicos: vlvulas, vlvulas de retencin y cierre, medidores, tuberas, proteccin contra golpe de ariete.


D. Especificaciones tcnicas preliminares y equipo elctricos (abastecimientos, medicin, transformadores, equipos de alimentacin, distribucin y proteccin de media y baja tensin).

E. Especificaciones tcnicas preliminares y equipos de telemando y regulacin. F. Obras civiles: descripcin, estructura, modo de construccin. G. Descripcin funcional del conjunto de la estacin incluyendo obras civiles, equipos, accesos

abastecimiento de energa, conexin con redes existentes o proyectadas.

3.5.3.2 Mtodos de ejecucin.

Mtodos de construccin de obras civiles, montajes de equipos, recepcin de equipos y obras.

3.5.3.3 Notas de clculo.

A. Clculos hidrulicos, proteccin contra golpes de ariete. B. Clculos estructurales.

3.5.3.4 Planos

Ubicacin 1:500

General 1:200

Obras civiles: encofrado 1:50

Equipos 1:50

Detalles 1:20

Esquemas hidrulicos

Esquemas elctricos

3.5.4 DESCRIPCIN GENERAL DEL SISTEMA

Para el diseo de una estacin de bombeo de aguas residuales domsticas se deber partir de que

la misma es consecuencia directa de las necesidades de la red en la zona a servir en cuanto a

caudal, altura dinmica total, potencia, facilidades de suministro de energa elctrica, cercana de

las construcciones linderas, etc.

Como principio de diseo para las cmaras de succin pueden tener dos criterios:

cmara seca

cmara hmeda

De acuerdo a la ubicacin posible segn la red, se deber analizar las posibilidades de emplazarla

en terreno o en plazas y/o paseos pblicos, etc.

El sistema de bombeo deber contar primordialmente con los equipos mecnicos (bombas, filtros

o canasto de retencin de slidos y/o rejas autolimpiantes, vlvulas de retencin y de cierre), la

parte elctrica (con tablero, comunicacin y alarmas), la obra civil (con cmara de succin

hmeda o seca, cmara de vlvulas, las facilidades de izaje para el movimiento de los equipos


tanto para montaje y como para eventuales reparaciones, adems de iluminacin exterior e

interior.


4 CRITERIOS DE DISEO HIDRAULICO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO DE AGUAS

RESIDUALES

4.1 DISEO HIDRULICO

En el diseo hidrulico de un sistema de alcantarillado sanitario se deber cumplir las siguientes

condiciones:

Que la solera de la tubera nunca forme gradas ascendentes, pues stas son obstrucciones que fomentan la acumulacin de slidos.

Que la gradiente de energa sea continua y descendente. Las prdidas de carga debern considerarse en la gradiente de energa.

Que la tubera nunca funcione llena y que la superficie del lquido, segn los clculos hidrulicos de: posibles saltos, de curvas de remanso, y otros fenmenos, siempre est por

debajo de la corona del tubo, permitiendo la presencia de un espacio para la ventilacin

del lquido y as impedir la acumulacin de gases txicos.

Que la velocidad del lquido en los colectores, sean estos primarios, secundarios o terciarios, bajo condiciones de caudal mximo instantneo, en cualquier ao del perodo

de diseo, no sea menor que 0.6 m/s, para impedir la acumulacin de gas sulfhdrico en

el lquido.

Que la capacidad hidrulica del sistema sea suficiente para el caudal de diseo con una velocidad de flujo que produzca auto limpieza.

4.2 DOTACIN

Para Proyectos nuevos de Interagua, la dotacin (D) se establecer de acuerdo con la zona donde

se encuentra ubicada la red en estudio, expresada en litros por da y por habitante, sujeta al estrato

social correspondiente a dicha zona, debiendo considerarse: usos, costumbres, disponibilidades

de recurso, niveles socio-econmicos, tipo de zona (urbana, residencial, comercial), densidad

habitacional, sistema de recoleccin de aguas servidas, etc.

Para Proyectos particulares desarrollados por promotores, la dotacin se definir en funcin del

nivel socio econmico hacia el cual estar orientado el Proyecto, o el tipo de uso que se le quiera

dar. Tambin se debe considerar las dotaciones establecidas por el Plan Maestro.


En el Plan Maestro Captulo 6.1.2, se establece lo siguiente, Las dotaciones de consumo de agua, en litros por persona por da, se han proyectado para las seis zonas urbanas principales de

Guayaquil en dos escenarios: un escenario esperado y un escenario conservador. Estas

dotaciones representan el consumo promedio de agua y estn basadas en estudios pilotos,

anlisis de informacin comercial, y mediciones de caudales hechas para el perodo 2001-2003

por Interagua. Las tablas 6-2 y 6-3, presentan un resumen de las dotaciones para los perodos de

2002-2010, 2020, 2030. Estas dotaciones tambin son el resultado de aproximaciones sucesivas,

basadas en la obtencin de consumos adecuados por sectores y de un caudal demandado acorde

con las estimaciones actuales para la ciudad de Guayaquil.

Las zonas urbanas de Guayaquil han sido definidas por la MI. Municipalidad de Guayaquil.

Estas zonas se pueden observar en el plano Zonas de Planificacin Municipal que se anexa. Ver plano 2-2

TABLA 6-2 RESUMEN DE DOTACIONES (lppd)- ESCENARIO ESPERADO

2002 2010 2020 2030 ZONA A 72.8 120 130 150

ZONA B 67.1 108.7 130 140

ZONA C 120.5 140 150 150

ZONA D 185.5 180 175 170

ZONA E 156.9 160 170 165

ZONA F 326.2 320 300 280

GENERAL 126.6 157.3 177.2 168.9

TABLA 6-3 RESUMEN DE DOTACIONES (lppd)- ESCENARIO CONSERVADOR

2002 2010 2020 2030 ZONA A 72.8 130.7 145 160

ZONA B 67.1 108.7 140 150

ZONA C 120.5 151.5 160 170

ZONA D 185.5 190 200 215

ZONA E 226.4 225.1 206.6 195

ZONA F 326.2 320 330 340

GENERAL 126.6 167 195.9 197.2

4.3 CAUDALES DE DISEO

El caudal de diseo de las redes surgir de la poblacin al fin del perodo de diseo y de la

dotacin unitaria de agua potable prevista para la zona correspondiente, teniendo en cuenta un

coeficiente de retorno de 0,8 a 0.9, y los coeficientes de infiltracin y de mximo horario en

funcin del caudal medio diario. A este caudal se le adicionar eventualmente el caudal

proveniente de aportes industriales, conexiones ilcitas y de infiltracin.


El clculo se efectuar de la siguiente forma:

inciIm QQQxFQQ

Donde

Q : Caudal de Diseo (l/s)

Qm: Caudal medio de aguas residuales domsticas (l/s)

F : Coeficiente mximo horario.

QI : Caudal Industrial (l/s)

Qci: Caudal por conexiones ilcitas

Qin: Caudal por infiltracin

A continuacin se da una descripcin de los parmetros anteriormente consignados:

4.3.1 CAUDAL MEDIO DE AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS (L/S)

Corresponde al caudal debido a la actividad domstica. Para su clculo se debe usar la siguiente

frmula:

86400

PDr

C

mQ

Qm : Caudal Medio de Aguas Residuales Domsticas en l/s

Cr: Coeficiente de retorno

D: Dotacin Unitaria de agua potable (l/hab/da)

P: Poblacin (hab)

A continuacin se da una descripcin de los parmetros anteriormente consignados:

4.3.1.1 Coeficiente de retorno (Cr)

Es un coeficiente que expresa el porcentaje de la dotacin unitaria de agua potable que se vierte

al sistema sanitario conformando las aguas residuales domsticas. Este coeficiente se tomar

como un valor entre 0.8 y 0.9.

4.3.1.2 Dotacin Unitaria (l/hab/da)

Ver captulo 4.2 Dotacin

4.3.1.3 Poblacin de a abastecer

La poblacin de diseo debe estar acorde con las densidades o usos de suelos, establecidas por la

Municipalidad de Guayaquil.


4.3.1.4 Caudal Industrial (QI):

Los caudales debidos a actividades industriales, comerciales y /o institucionales debern ser

incluidos solo en el caso de diseos especficos, para descargas industriales, comerciales y/o

institucionales.

Para industrias pequeas ubicadas en zonas residenciales o comerciales puede utilizarse 1.0-1.5

l/s/Ha de rea bruta de lote.

4.3.1.5 Caudal por Conexiones Ilcitas (Qci):

Debe tenerse en cuenta un caudal adicional por conexiones ilcitas de aguas lluvias al

alcantarillado sanitario.

Estos valores a modo de referencia pueden considerarse entre 0.1 y 3 l/s/Ha.

4.3.1.6 Caudal de Infiltracin (Qin):

Este caudal tiene en cuenta el caudal de agua que se infiltra desde el nivel fretico, en caso de

encontrarse esta a las profundidades de instalacin de la tubera, hacia la tubera. Este caudal se

evala multiplicando el coeficiente de infiltracin por el rea tributaria.

Segn el plan Maestro, se deben considerar los siguientes rangos para la estimacin del caudal

de infiltraciones:

Infiltracin alta: 0.15-0.4 l/s-ha

Infiltracin media: 0.1-0.3 l/s-ha

Infiltracin baja: 0.05-0.2 l/s-ha

Los nuevos sistemas sern diseados para una infiltracin baja que no exceda 0.15 l/s-ha.

4.3.1.7 Caudal Mximo Horario (QMH)

Corresponde al caudal mximo del da mximo. Se lo calcula a partir del caudal medio diario

mediante el uso del factor de mayoracin F.

QmdFQMH

Factor de mayoracin F: Se deben evaluar los factores para poblaciones entre 1000 y 1000.000 de habitantes de acuerdo con la siguiente relacin:

PP

QQ

Fpromedio

4/18max


P = poblacin en miles de habitantes

Segn Plan Maestro en su volumen 2.

4.4 DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTOS

En funcin de lo anteriormente expresado, el dimetro terico de las tuberas secundarias se

calcular utilizando la frmula de Chezy - Manning considerando seccin llena:

Chezy Manning

3/8

J

3.21nQtD 0.5

Donde

Dt : dimetro terico (m)

Q : caudal de diseo (m3/s)

j : pendiente (m/m)

n : coeficiente de rugosidad de Manning, el cul en los clculos se considerar n es constante

con respecto a la altura lquida en la conduccin, n toma valores que se muestran en la

Tabla 2.

Tabla 2: Valores para el coeficiente de rugosidad segn el tipo de material.

Material n (Manning)

Asbesto Cemento 0.01

Concreto liso 0.012

Concreto spero 0.016

Cemento pulido 0.011

Cemento mortero 0.013

Piedra 0.025

PVC 0.009

El dimetro adoptado (D) ser el comercial inmediatamente superior al terico. Luego se

calcular para el dimetro adoptado, considerando la tubera como un canal de seccin segmento

de crculo, el tirante lquido para el caudal de diseo, verificando que caudal de diseo / caudal a

tubo lleno 0.85, en el anexo muestran las relaciones hidrulicas necesarias para realizar el chequeo.

El dimetro interno mnimo real de la tubera, ser de 150 mm.


4.4.1 VERIFICACIN DE VELOCIDAD DE AUTOLIMPIEZA EN LAS TUBERAS

Este caudal se considerar simplificativamente igual al medio correspondiente a la poblacin del

inicio del perodo de diseo sin incluir la infiltracin.

86400

PD0.9

malQ

Donde:56.0

)16(

81.503 177.0

t

ti

Qmal: Caudal mnimo de autolimpieza (l/s)

D: dotacin de agua potable (l/da/hab)

P: poblacin correspondiente al inicio del perodo de diseo

La verificacin de la ausencia de sedimentacin en las conducciones (autolimpieza) se realizar

aplicando el concepto de fuerza tractiva, verificndose que Ft 0.12 kg/m2 para el caudal Qmal.

El calculo de la fuerza tractiva, Ft, se realiza segn la siguiente expresin:

jRtF

Donde:

: peso especifico del liquido (para vertimiento sanitario normal 1000 kg/m3) R: radio medio hidrulico en (m) para el caudal Qmal.

Deducido de las tablas de relaciones hidrulicas que se encuentran en el anexo

j : pendiente hidrulica en (m/m) (pendiente de la superficie libre que en rgimen

permanente y uniforme coincide con la pendiente de la batea).

En los clculos se considerar n constante con respecto a la altura lquida en la conduccin.

Todas las redes de alcantarillado sanitario debern quedar diseadas y construidas con pendientes

hidrulicas suficientes para que tengan velocidades medias a conducto lleno no inferiores a los

0,60 m/s en tramos iniciales y de 0,75 m/s en los siguientes con base en la aplicacin de la

frmula de Kutter o Manning.

Bajo ciertas condiciones especiales, puede permitirse velocidades ligeramente menores, siempre

y cuando el chequeo de la fuerza tractiva est por encima de 0,15 kg/m2.


4.5 METODOLOGA DE CLCULO HIDRULICO

A continuacin se dan los lineamientos generales a seguir para el clculo hidrulico de redes de

alcantarillado sanitario:

4.5.1 EMPLEO DE MTODOS MANUALES

1. Se calcula el caudal medio de aporte a cada tramo en funcin de la densidad de poblacin para el final del perodo de diseo, del rea definida por la topografa y de la dotacin unitaria

de agua potable; afectando este clculo con el coeficiente de retorno. El rea correspondiente

a cada tramo se estimar distribuyendo el rea total en forma proporcional a la longitud del

mismo y a la cantidad de frentes que sirve.

2. Se afecta el caudal de cada tramo calculado en el punto anterior por el coeficiente mximo horario (F) descrito anteriormente en el punto Caudal Mximo Horario (QMH), el cul a su

vez es funcin de aqul caudal.

3. Se le suma al caudal anteriormente calculado un porcentaje del caudal medio calculado para el tramo, en concepto de infiltracin, siempre y cuando este porcentaje adoptado se justifique

debidamente.

4. Se realizan los clculos anteriores desde aguas arriba hacia aguas abajo de la red calculando el caudal acumulado por tramo mediante la suma de poblacin convergente al tramo de

manera de evitar el arrastre del coeficiente mximo horario de tramos anteriores cuyas

poblaciones de aporte son inferiores.

5. De ser necesario se le suma a los caudales anteriores para cada tramo el caudal correspondiente a los eventuales aportes industriales, y los caudales por conexiones ilcitas

debidamente justificados.

6. Una vez que se tiene el caudal para todos los tramos, se dimensionan los mismos con la ecuacin de Chezy - Manning y utilizando una relacin Caudal de Diseo / Caudal a Tubo

Lleno Mxima 0,85.

7. En funcin de las cotas de terreno y las longitudes de los tramos y adoptando una pendiente para cada tramo de acuerdo a los criterios expuestos en este captulo, se calculan las cotas de

batea aguas arriba y aguas abajo de cada tramo.

8. Se verifica la condicin de autolimpieza para cada tramo utilizando el caudal medio para la poblacin correspondiente al inicio del perodo de diseo, sin considerar infiltracin, y

tratando de verificar en todos los casos el criterio de fuerza tractiva mnima, de acuerdo a los

criterios expuestos en este captulo.


4.5.2 EMPLEO DE MODELOS DE SIMULACIN PARA EL DISEO HIDRULICO DE ALCANTARILLADO SANITARIO

El diseo hidrulico descrito en los puntos anteriores puede ser realizado mediante previa

modelizacin del sistema de alcantarillado sanitario con un software adecuado que permita la

modelizacin hidrulica del sistema que se quiere disear.

Un software de este tipo debera, en lneas generales, brindar al diseador las siguientes

posibilidades:

a) Construccin del modelo mediante la digitalizacin del sistema de alcantarillado propuesto en el diseo.

b) Suministro de los siguientes Datos de Entrada al modelo anteriormente descrito:

Poblacin de la cuenca a la que pertenece la red que se propone en el diseo

Dotacin unitaria de agua potable

Coeficiente de retorno

Coeficiente de infiltracin

Curva parametrizada de la variacin del coeficiente de pico en funcin del caudal medio

Coeficiente de Rugosidad de Manning para las tuberas del sistema

Longitud de las tuberas del sistema

rea de la cuenca a la que pertenece la red que se propone en el diseo

Nmero de conexiones domiciliarias

Cotas de Terreno Natural

Pendientes mnimas por dimetro conforme a los criterios de diseo adoptados

Relacin Tirante - Dimetro mxima conforme a los criterios de diseo adoptados

Profundidades de batea de los conductos mnimas por dimetro conforme a los criterios de diseo adoptados

Consigna para individualizar si se trata de tuberas que sirve a uno o dos frentes

Velocidad mnima admisible en las tuberas

Caudales puntuales (eventuales aportes industriales y/o de lluvias)

c) Resolucin, para los conductos del modelo, de las ecuaciones del flujo en rgimen permanente en conductos cerrados funcionando a seccin parcialmente llena y/o llena.

d) En funcin de lo expresado en el punto anterior obtener los siguientes resultados:

Dimensionamiento de los conductos que conforman el modelo de la red digitalizada

Caudal que escurre en los conductos del modelo

Relacin Tirante Lquido - Dimetro de los conductos del modelo, que permita inferir el funcionamiento hidrulico de estos conductos.

Pendiente de cada uno de los conductos que conforman el sistema


Cotas de batea aguas arriba y abajo de cada uno de los conductos que conforman el sistema

Profundidades de batea aguas arriba y abajo de cada uno de los conductos que conforman el sistema.

e) El modelo debe estar en la capacidad de arrojar los parmetros para disear la cimentacin y definir la clase de la tubera a utilizar, es decir debe dar como resultados el ancho de zanja a

utilizar en funcin del dimetro de la tubera y la carga resistente de la tubera.

f) De ser necesario el modelo deber admitir la posibilidad de materializar la inyeccin de caudales al sistema a travs de las Curvas Diurnas mencionadas anteriormente para la

obtencin de los caudales de trnsito en el sistema en lugar del mtodo del coeficiente de pico

enunciado anteriormente.

g) El modelo debera brindar tambin un computo mtrico y costeo de la red diseada, previa alimentacin del mismo con datos de costo de tuberas por material, costos de excavacin,

costos de bocas de registro, rellenos, retiro del material, suministro de triturado, etc.

4.6 NORMAS PARTICULARES DE DISEO

4.6.1 VELOCIDADES MXIMAS

Las velocidades mximas dependern del material. En general se recomienda una velocidad

mxima de 5 m/s en escurimiento a gravedad, en la Tabla 3 se muestran valores recomendados

por los fabricantes.

Tabla 3: Velocidades mximas de acuerdo al material de la tubera

Material Velocidad mxima (m/s)

PVC 6

concreto centrifugado 4

concreto normal 2

Concreto con recubrimiento centrifugado 2,5

Gres dimetro 150 a 200 mm 2,5

Gres dimetro mayores a 200 mm 3,5

4.6.2 PENDIENTES

La pendiente de las tuberas secundarias y de colectores, se adoptar igual a la del terreno natural

mientras se cumplan los criterios respecto a velocidades mximas y mnimas.

Al comienzo de la red si es posible la pendiente deber ser 5/1000.


4.6.2.1 Pendiente mnimas

La pendiente mnima de la tubera ser aquella que garantice la velocidad mnima definida en la

siguiente tabla:

Tabla 4: Pendientes Mnimas

DIMETRO (mm) MATERIAL PENDIENTE MNIMA %

150 PVC 0.33

200 PVC 0.30

250 PVC 0.24

300 PVC 0.20

350 PVC 0.16

400 PVC 0.14

450 PVC 0.13

500 PVC 0.12

600 PVC U HORMIGON

ARMADO

0.11

4.6.3 PROFUNDIDAD MNIMA DE INSTALACIN

Los valores mnimos de profundidad de instalacin a clave sern:

Zonas verdes y/o peatonales: 0.8 m

Vas vehiculares : 1.20 m

4.6.4 PROFUNDIDAD MXIMA DE INSTALACIN

Debido a las condiciones del suelo en la mayora del rea de estudio de suelos inestables y nivel

fretico bajo se trata de mantener una profundidad menor a 3.5 metros en las tuberas

principales. Para lograr este objetivo se ubican estaciones elevadora o de bombeo. Las

estaciones elevadoras tienen un mnimo de dos bombas sumergibles que descargan a una cmara

de alcantarillado, aguas abajo, mediante una lnea de impulsin de PEAD, hierro dctil . En

general, la profundidad mxima de instalacin elevadora no debe exceder de 5m. En todo caso

siempre se deber justificar tcnicamente garantizando la estabilidad estructural de la tubera,

cimentaciones, rellenos y recubrimientos.

4.6.5 PROFUNDIDAD HIDRULICA MXIMA

Para garantizar el flujo libre del sistema, se establece la profundidad hidrulica mxima en el 75

% del dimetro interno real de la tubera.


4.6.6 DIMETRO MNIMO

El dimetro mnimo para los ramales domiciliarios es DN 150mm (6") y para los colectores

DN 200mm (8"), para las acometidas domiciliarias es DN 110mm (4").

4.6.7 UBICACIN DE LAS TUBERAS SECUNDARIAS.

La ubicacin de la tubera se debe realizar como se describe en el punto 2.3.3 localizacin y

profundidad de las redes.

4.6.8 CONEXIONES DOMICILIARIAS

Son las conexiones domiciliares de la red interna de la edificacin a la red externa de

alcantarillado.

Las conexiones domiciliarias tendrn un dimetro mnimo de 110 m, como se indic

anteriormente.

La conexin de las descargas domiciliarias en los colectores se har mediante una pieza especial

que garantice la estanqueidad de la conexin, as como el flujo expedito dentro de la alcantarilla;

o a travs de ramales laterales. Estos ramales se instalarn en las aceras y receptarn todas las

descargas domiciliarias que encuentren a su paso. Los ramales laterales descargarn en un pozo

de revisin del colector. La conexin de las descargas domiciliarias con los ramales laterales se

la har a travs de las cajas domiciliarias o de piezas especiales que permitan las acciones de

mantenimiento. El dimetro mnimo de los ramales laterales (red terciaria) ser de 150 mm.

4.6.9 CAJA DOMICILIARIA

La conexin domiciliaria se iniciar con una estructura, denominada caja de revisin o caja

domiciliaria, a la cual le llegar la conexin intradomiciliaria. El objetivo bsico de la caja

domiciliaria es hacer posible las accione de limpieza de la conexin domiciliara, por lo que en su

diseo se tendr en consideracin este propsito. La seccin de una caja domiciliaria se la

puede ver en el plano tipo ALC-830-R1.

4.6.10 COLECTORES GENERALES

El trazado del colector debe ser compatible con la traza levantada durante el recorrido del terreno

y con las profundidades del mismo respecto de las interferencias. Para efectuar este anlisis, es

necesario realizar el perfil longitudinal de la tubera.

Respecto de los dimetros, pendientes y profundidades, deber analizarse puntualmente:

Pendiente: es sumamente conveniente que el colector siga la pendiente del terreno natural, evitando enterramientos innecesarios.

Profundidad: en la medida de lo posible, es importante respetar las profundidades mnimas que se muestran en la Error! No se encuentra el origen de la referencia..


La profundidad mnima es la distancia vertical entre la cota de corona de la tubera y el terreno

natural, para la instalacin de los colectores la profundidad mnima debe ser 1.00 m..

Dimetros: deben ser compatibles con la pendiente y el caudal por transportar. Como alternativa,

siempre es posible plantear la posibilidad de disminuir el dimetro del colector, aumentando la

pendiente del mismo. El anlisis de lo anterior deber realizarse teniendo en cuenta los costos:

mayor excavacin frente a mayor dimetro.

4.6.11 UBICACIN DE CMARAS DE INSPECCIN

La separacin mxima entre cmaras fue definida tomando en cuenta las normas de ECAPAG

Las distancias se las puede observar en la siguiente tabla:

Tabla 6: Distancia mxima recomendadas de la tubera segn el dimetro

DIMETRO, (mm) DISTANCIA MXIMA, (m)

< 200 mm 100

200 mm a 450 mm 120

450 mm a 600 mm 150

4.6.12 CASOS PARTICULARES

Existen algunas redes que, por la planimetra del lugar constituyen casos especiales. Los mas

frecuentes son:

1. La existencia de una zona muy baja respecto del resto de la red.

Para resolver el caso, una vez identificada sobre el plano la zona en cuestin, deben ser

planteadas, como mnimo, las siguientes alternativas:

Se podr pensar en bajar toda la red a gravedad a efectos de poder evacuar la zona en cuestin, pero slo aquella distancia que no afecte los puntos de descarga ya determinados.

Tratar la zona como si fuese una red separada del resto. El punto de entrega elegido ser una cmara de inspeccin. Antes de ella, se colocar un bombeo, a efectos de elevar el lquido

transportado. Para el diseo del bombeo, deben seguir los lineamientos dados por

INTERAGUA. y presentar su proyecto para ser aprobado.

2. La existencia de una zona muy alta respecto de la red


En este caso, debe tenerse presente que las cmaras de inspeccin a las cuales llegan tuberas con

una diferencia de niveles de mas de 2,5 m. deben construirse con un salto (cmaras de cada). Por

lo tanto, debe evaluarse:

La cantidad de cmaras de cada a construir en el caso en que la red sea estudiada como un conjunto.

Estudiar la red separadamente, y saltar en una cmara de inspeccin con o sin cada.


5 CRITERIOS DE DISEO HIDRAULICO DE LAS REDES DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES

5.1 HIDROLOGA-GENERALIDADES

El clima de la ciudad de Guayaquil , de acuerdo a la clasificacin de Kopen pertenece al tropical

sabana. La precipitacin media anual, en la ciudad, es de 1102.9 mm para un perodo de registro

que va de 1915 a 1996, en la estacin metereolgica de la Direccin de Aviacin Civil (DAC),

ubicada en el aeropuerto de la ciudad. El nmero promedio de das de lluvia en el ao, es de 101

das.

La temperatura media es de 25.3 C y se mantiene casi constante durante todo el ao, con variaciones extremas para los meses ms fros , julio y agosto y para los meses ms calurosos,

que generalmente son coincidentes con los de lluvia. La evaporacin es alta, alcanzando una

media de 1275 mm. La humedad relativa media es del orden del 80%, con variaciones diarias,

sobre todo durante el perodo de lluvias. La heliofana supera las 1500 horas de sol al ao.

Toda la informacin meteorolgica corresponde a la registrada en la estacin climatolgica de

Guayaquil, ubicada, como ya se indic en el aeropuerto de la ciudad. (Tomado de los estudios

del Plan Emergente de Drenaje Pluvial para la Ciudad de Guayaquil)

5.2 INTENSIDAD DE LA LLUVIA

Se define a la intensidad de la lluvia como la precipitacin cada en la unidad de tiempo y se mide

en (mm/h) y a la duracin de la lluvia como el intervalo de tiempo durante el cul se produce la

mxima intensidad. Esta ltima no debe confundirse con la duracin total de la lluvia

representada por el tiempo transcurrido entre el comienzo y fin de la misma.

Este valor es obtenido a travs de un estudio hidrolgico de la zona, del cual se obtienen las

curvas de intensidad, duracin y frecuencia.

5.2.1 ECUACIONES PLUVIOMTRICAS

En el ao 2006 se elaboro el Plan Maestro de Interagua, en donde se calculo las curvas

Intensidad Duracin Frecuencia para Guayaquil.

En donde se determino que la intensidad de lluvia I=A*(t^B), tambin se determino los valores

de A y B para diferentes periodos de retorno.

Plan Maestro Interagua 2006

Curvas Intensidad Duracin Frecuencia (Guayaquil)

I=A*(t^B)


A B A B

2 149,2 -0,2877 367,4 -0,5452

3 160,4 -0,28 390,2 -0,5329

5 181,8 -0,2645 438,1 -0,5148

10 199,1 -0,2562 477,9 -0,5052

25 217,6 -0,2491 520,9 -0,4969

50 229,9 -0,2455 546,3 -0,4914

100 240,6 -0,2423 574,1 -0,4891

t


Para el clculo hidrulico en cuencas pequeas menores de 100 Has se recomienda utilizar el

mtodo Racional.

Para el clculo hidrulico en cuencas medianas y grandes mayores de 100 Ha se recomienda

utilizar el mtodo del Hidrograma Unitario.

5.4.1 MTODO RACIONAL

Este mtodo es recomendado cuando se trata de drenar cuencas pequeas menores de 100 Has y

en casos excepcionales se aceptarn reas hasta de 500 Has. De todas las frmulas de gastos esta

tiene la ventaja de que su significado fsico es razonablemente claro. No obstante debe usarse con

cuidado pues no contempla adecuadamente todas las complicaciones del proceso inherente al

escurrimiento superficial. La limitacin del mtodo reside en que el mismo supone que la

totalidad de la cuenca vertiente est siendo tributaria al punto en estudio, los caudales calculados

tienen tendencia a ser tanto ms conservador cuanto mayor es la cuenca vertiente, dado que la

lluvia no cae uniformemente y sobre toda la cuenca. Adems, en cuencas de gran tamao habr

zonas en las que no llueva. Por esta y otras razones, el mtodo racional debe aplicarse,

exclusivamente a cuencas vertientes de pequeo tamao.

Por otra parte este mtodo permite un adecuado diseo de los sumideros, ya que tiene en cuenta

la intensidad de precipitacin que resulta crtica para cada una de las subcuencas que se analizan.

La expresin general para calcular el caudal mximo en una seccin de escurrimiento dado

mediante este mtodo es:

AiCQ 00278.0

Donde:

Q: Caudal de escurrimiento en m3/seg

C: Coeficiente de escurrimiento (adimensional)

A: rea de la cuenca hidrolgica o rea de drenaje en (ha)

i: Intensidad de la lluvia en (mm/h)

A continuacin se da una descripcin de cada una de las variables anteriormente mencionadas:

5.4.1.1. Coeficiente de Escurrimiento

Es el factor que determina la porcin del agua lluvia que no es retenida por la superficie donde

cae y fluye libremente hacia los receptores.

Depende de los siguientes parmetros:

Tipo de superficie

Pendiente del terreno


Obras de desage existentes (orientacin y tipo de las mismas)

Este coeficiente generalmente vara sobre una misma cuenca y la experiencia demuestra que lo

hace ampliamente de un aguacero a otro. Puede variar tambin durante la ocurrencia de una

misma tormenta, es decir con la duracin de la lluvia. Estas variaciones se producen en parte

debido al efecto de lluvias anteriores que humedecen el suelo o se almacenan en depresiones

antes de que se produzca la lluvia efectiva.

Para frecuencias entre 2 y 10 aos se recomienda los siguientes valores de C. (tomado del

captulo 5.4.2.2 normas de IEOS).

Tabla 7: Coeficientes de escurrimiento

TIPO DE ZONA VALORES DE C

Zonas centrales densamente construidas, con

vas y calzadas pavimentadas.

Zonas adyacentes al centro de menor densidad

poblacional con calles pavimentadas

Zonas residenciales medianamente pobladas

Zonas residenciales con baja densidad

Parque, campos de deportes

0.7-0.9

0.7

0.55-0.65

0.35-0.55

0.1-0.2

Cuando sea necesario se calcular un coeficiente de escurrimiento compuesto, basado en

porcentajes de diferentes tipos de superficie, en esos casos se podr utilizar los valores que se

presentan en la siguiente tabla:

Valores de C para diversos tipos de superficies:

Tabla 7A: Coeficientes de escurrimiento

TIPO DE SUPERFICIE C

Cubierta metlica o teja vidriada

Cubierta con teja ordinaria o impermeabilizada

Pavimentos asflticos en buenas condiciones

Pavimentos de hormign

0.95

0.9

0.85 a 0.9

0.8 a 0.85


Empredados (juntas pequeas)

Empedrados (juntas ordinarias)

Pavimentos de macadam

Superficies no pavimentadas

Parques y jardines

0.75 a 0.8

0.4 a 0.5

0.25 a 0.6

0.1 a 0.3

0.05 a 0.25

5.4.1.2 rea de la Cuenca Tributaria en Estudio

Es la superficie de drenaje situada aguas arriba de la seccin en estudio. Todo el aporte hdrico

resultante de los escurrimientos originados en el interior de esta superficie, deben atravesar la

seccin transversal en estudio.

5.4.1.3 Intensidad

Est definida en el captulo Intensidad de la lluvia

5.4.1.4 Perodos de Retorno

Se define como recurrencia o perodo de retorno al intervalo medio de tiempo entre dos lluvias

que igualan o superan a una precipitacin considerada. La inversa de este perodo representa en

media la frecuencia de ocurrencia de esa lluvia considerada durante el perodo total de registro de

observaciones adoptado.

Estos perodos de retorno van de 1 a 10 aos. Las curvas as obtenidas se denominan Curvas

Caractersticas del Rgimen de Lluvias de la zona y por lo tanto son diferentes para cada zona en

cuestin. Estas curvas una vez confeccionadas permiten, dado un perodo de retorno, obtener la

intensidad media de la lluvia para una duracin determinada.

Los criterios de aplicacin de las curvas de lluvia en los proyectos de alcantarillado se establecen

en la Tabla 8.

Tabla 8: Perodo de retorno de Aguas Lluvias

Perodo de Retorno de la

Lluvia (aos) Tipo de Proyecto

3 Colectores locales de zonas residenciales situadas en

terrenos cuya pendiente sea de 2,5% o mayor.

3 Colectores locales de zonas residenciales situadas en

terrenos cuya pendiente sea menor del 2,5%

5 Colectores principales que involucren el desage de

grandes reas

5 Urbanizaciones industriales depsitos de materias


primas situadas en terrenos planos y de difcil desage

(Pendiente menor del 1%)

5 Estaciones de bombeo.

30 Canales abiertos, tajeas bajo autopistas y grandes

avenidas.

5.4.1.5 Tiempo de Concentracin

Se lo define como el tiempo necesario (tc) para que una gota de agua llegue desde el punto ms

alejado de la cuenca hasta el punto donde se necesita estimar el caudal de escorrenta. Este es un

concepto muy importante dado que para calcular el caudal de escorrenta, se debe asumir que el

valor de la intensidad media de la lluvia, es el correspondiente a una duracin T de la lluvia igual

al tiempo de concentracin tc.

El valor de tc se obtiene mediante la suma del tiempo de concentracin inicial y el tiempo de

recorrido.

ri tttc Donde:

ti: Tiempo inicial (minutos)

tr: Tiempo de recorrido (minutos)

5.4.1.4.1 Tiempo inicial

Es el tiempo requerido, expresado en minutos, para que el agua fluya por la superficie del terreno

hasta la primera entrada del alcantarillado.

Para el clculo de este tiempo se utilizar la ecuacin de Kirpich que establece lo siguiente:

385.0

77.00195.0

S

Lti

Donde:

ti: tiempo de concentracin inicial (minutos)

L: Longitud del cauce principal (metros)

S: Pendiente entre el punto ms alejado y la primera entrada del alcantarillado (m/m en

decimales)

El tiempo de concentracin inicial (ti) puede considerarse 6 minutos para tramos iniciales en

urbanizaciones unifamiliares con no mas de 30 m de fondo y 8 minutos para tramos iniciales en

urbanizaciones unifamiliares con lotes de 30 a 40 m de fondo.

5.4.1.4.2 Tiempo de recorrido


Es el tiempo requerido, expresado en minutos, para que el agua fluya en la alcantarilla desde la

primera boca hasta el punto donde se desea determinar el tamao de la misma.

Para el clculo de este tiempo se emplear la siguiente expresin:

V

Ltr

60

Donde:

tr: Tiempo de recorrido (minutos)

L: Longitud del tramo (metros)

V: Velocidad real del agua en el alcantarillado (m/s)

La velocidad real del tramo en el alcantarillado funcionando parcialmente llena se deriva de la

aplicacin de la ecuacin de Chezy - Manning, como se ver en el punto 5.5 Clculo de la

Velocidad Real.

Cabe destacar que una descarga sbita proveniente de ramales tributarios generen ondas de

creciente las cuales se propagan rpidamente en la tubera a la cual estos confluyen. La

propagacin de estas ondas de crecida a travs de estos conductos es realizada considerando el

tiempo de traslacin que surge de la aplicacin de la ecuacin de Chezy como se consign en la

expresin anterior. No se considera la atenuacin de los picos durante la propagacin lo cul no

representa error apreciable puesto que se trata de tramos de corta longitud.

5.5 CLCULO DE LA VELOCIDAD REAL

El clculo de la velocidad V se realizar utilizando la ecuacin de Chezy Manning. Se calcula la velocidad y caudal tericos del conducto funcionando a seccin llena mediante la aplicacin de

las expresines:

N

jRVll

2/13/4 )(

Qll = Vll x A (Ecuacin de Continuidad)

Donde:

Vll: Velocidad del conducto funcionando a seccin llena (m/s).

R: Radio Hidrulico del conducto funcionando a seccin llena (m).

Dimetro del conducto / 4

j: Pendiente de la superficie libre del agua (m/m).

Para el conducto funcionando parcialmente lleno, la cual en rgimen permanente y

uniforme es igual a la pendiente de diseo del conduct

Normas Para El Diseño de Redes de Alcantarillado

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