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Diseño y cálculo de redes desaneamientoAutor: Carlos Martínez García-Loygorri
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Presentación del curso
Saneamiento de núcleos urbanos: diseño, cálculo e ingeniería del sistema dealcantarillado, tanto para aguas pluviales como para aguas fecales.
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1. Introducción[http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/introduccion]
Todo núcleo urbano, independientemente de su tamaño y ubicación, debe serprovisto con un sistema de saneamiento que permita desaguar tanto las aguas delluvia como las aguas fecales.
El diseño de la red de saneamiento consiste en la elección de la tipología de la red,decisión del trazado en planta y longitudinal, definición de parámetros mínimosexigidos a la red, etc.
El cálculo de la red, en cambio, parte del diseño de la misma, y procede a efectuarlos diversos cálculos que deben acompañar a un proyecto de saneamiento, es decir,cálculos hidrológicos, geométricos, hidráulicos y mecánicos.
En este curso se pretende introducir al alumno en la materia descrita, de forma queobtenga unos conceptos claros que le permitan conocer el tema superficialmente,asimismo como facilitar su aprendizaje en profundidad, objetivo para el cual sedeberán estudiar mucho más extensamente los capítulos que a continuación siguen.
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2. Hidrología. Caudal de aguas pluviales[http://www.mailxmail.com/...iseno-calculo-redes-saneamiento/hidrologia-caudal-aguas-pluviales]
Se trata de realizar un estudio hidrológico para obtener los caudales de cálculo de la red desaneamiento.
En proyectos de urbanización no se suelen analizar estaciones pluviométricas para elestudio de pluviometría, ya que por regla general es difícil encontrar estaciones con losdatos necesarios lo suficientemente cerca del ámbito.
La práctica habitual consiste en tomar los datos climatológicos correspondientes a entornosurbanos cercanos a la ubicación del proyecto, datos que ya han sido analizados por diversaspublicaciones españolas.
Dentro del estudio hidrológico se desarrollan los cálculos para obtener el caudal de aguaspluviales a desaguar por la red unitaria o la de pluviales, según sea el caso, partiendo de la intensidad de lluviaintensidad de lluvia -que a su vez es función del período de retorno, de la localización delproyecto y del tiempo de aguacero- y del coeficiente de escorrentía de cada tipo deterreno.
Es muy importante este cálculo, ya que de él dependerá el dimensionamiento de la red. Porun lado, resulta evidente que para el cálculo y dimensionamiento de la red de pluviales enun sistema separativo el caudal de lluvia calculado será el responsable de los colectoresdispuestos. Por otra parte, cabe destacar que en sistemas unitarios es frecuente que lasaguas de lluvia representen entre un 80 y un 95% del total, de ahí la especial importanciaque tiene la hidrología en el dimensionamiento de la red, sea del tipo que sea.
Intensidad de lluvia
La intensidad de lluvia es el caudal de agua que pasa una determinada superficie, es decir,el volumen de agua caído por unidad de tiempo y superficie. Se mide habitualmente en m m / h o en l/(s·Ha).La relación de paso entre estas unidades es: 60 mm/h = 166,6667l/(s·Ha).
Como se ha dicho antes, la intensidad de lluvia depende de la duración de la lluvia, por loque es necesario definir un intervalo de referencia, el cual en proyectos de saneamientohabitualmente se estudia para el caso de lluvias de corta duración ( D t<2 horas)
A continuación se describen los métodos de cálculo de la intensidad media máxima máshabituales en proyectos de saneamiento en ámbito urbano:
a) Datos pluviométricos : en caso de que se disponga de datos pluviométricos suficientes(precipitaciones medias máximas anuales para distintos intervalos de referencia, datos engeneral no disponibles) de estaciones representativas del ámbito en estudio, se utilizaránmétodos de extrapolación estadística para determinar la lluvia de proyecto. Debido a querara vez se dispone de dichos datos, en general este método es poco utilizado.
b) Curvas I-D-F (intensidad-duración-frecuencia) de Francisco Elías y Luis Ruíz: enEspaña está muy extendido su uso. Son curvas empíricas, específicas de cada ciudadestudiada, dependientes del período de retorno (T) y del tiempo de aguacero ( D t), yrecopilan datos pluviométricos de las principales ciudades españolas. En la actualidad estosdatos son considerados los más completos y elaborados para dichas zonas. Estas curvasestán contempladas en el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento", deFernando Catalá Moreno. En ellas está representado el valor de la intensidad media máximaen función del intervalo de referencia, para un periodo de retorno de 10 años; pero en cadagráfico hay una tabla de adaptación del valor a otros periodos de retorno.
En caso de que el proyecto no esté situado en una de las 20 ciudades estudiadas porFrancisco Elías y Luis Ruíz o en sus proximidades, siendo conscientes de que se pierde
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Francisco Elías y Luis Ruíz o en sus proximidades, siendo conscientes de que se pierdeprecisión, en el capítulo 6 del libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento", deFernando Catalá Moreno, se describen 3 métodos (Nadal, D.G. Carreteras y F. Elías Castillo)por los que se puede calcular la intensidad media máxima para un período de retorno (T) ytiempo de aguacero ( D t) determinados.
c) Método de Nadal: Jaime Nadal Aixalá propuso la relación siguiente, aplicable para lluviastanto de corta como de larga duración:
I At = 9,25 · I60 · At^(-0,55)
donde: I At es la intensidad media máxima para el intervalo de referencia At; I 60 es laintensidad media máxima para un intervalo de referencia de 60 minutos (sacada del mapade isoyetas P60, de donde diviendo ese valor por 1h, es decir, por 1, se obtiene el valor deI60); y A t es el intervalo de referencia en minutos.
En el Apéndice del libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento", de FernandoCatalá Moreno, aparece el mapa de isoyetas referido anteriormente.
d) Método de la Dirección General de Carreteras: la D. G. de Carreteras del MOPUpropuso en 1987 la siguiente relación, aplicable para lluvias tanto de corta como de largaduración:
( I At/I1440) = (I60/I1440)^(3,529-1,679· At^0,1)
donde: I At es la intensidad media máxima para el intervalo de referencia At; I 60 es laintensidad media máxima para un intervalo de referencia de 60 minutos (sacada del mapade isoyetas P60, de donde diviendo ese valor por 1h, es decir, por 1, se obtiene el valor deI60); I1440 es la intensidad media máxima diaria (para un intervalo de referencia de 1 día =24 h = 1440 minutos) (sacada del mapa de isoyetas P1440, de donde diviendo ese valor por24h, es decir, por 24, se obtiene el valor de I1440); y At es el intervalo de referencia enminutos.
En el Apéndice del libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento", de FernandoCatalá Moreno, aparece el mapa de isoyetas referido anteriormente.
e) Método de Francisco Elías Castillo: Francisco Elías Castillo y Luis Ruiz Beltrán proponenel siguiente método:
1.- Identificar en el mapa propuesto por los autores a cuál de las dos zonas (A y B) en quedividen España pertenece la zona de estudio.
2.- Mapa de isoyetas P60: se saca el valor P60 y el I60 (tal y como se ha visto anteriormente)
3.- Figuras propuestas por los autores (e n el libro "Cálculo de caudales en las redes desaneamiento", de Fernando Catalá Moreno están dihas figuras): entrando en abcisas con elintervalo de referencia y en la curva correspondiente a la obtenida, se saca el valor debuscado IAt.
f) Método de la Instrucción de Carreteras : aunque puede emplearse, no es habitual usarlopara la determinación de la intensidad de lluvia en ámbitos urbanos. Para conocer la formade aplicación de este método, consultar la "Instrucción 5.2-IC - Drenaje superficial" delMinisterio de Obras Públicas y Urbanismo.
Periodo de retorno
El período de retorno es la inversa de la probabilidad de que se presente la lluvia de diseñoen un determinado intervalo de tiempo. A mayor período de retorno, mayor intensidad delluvia. Como guía práctica se puede tomar el valor de la siguiente tabla:
Período deretorno
Idoneidad de aplicación
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T = 5 años
Zonas de baja riqueza del suelo, de baja densidaddemográfica
(si se permiten inundaciones)
T = 10 añosZonas de riqueza media del suelo, zonas de residenciahabitual
T = 20-25 añosZonas de alto valor del suelo, zonas históricas
(en las que sea necesaria protección especial)
T = 25 años Emisarios y colectores principales
Intervalo de referencia
El tiempo de aguacero o intervalo de referencia es el periodo de tiempo en que se producela lluvia de proyecto ininterrumpidamente. A menor tiempo de aguacero, mayor intensidadde lluvia. A veces se asume como simplificación que el intervalo de referencia (tiempo deaguacero) es igual al tiempo de concentración. Aunque esto no es estrictamente cierto, estahipótesis maximiza el caudal punta, quedando del lado de la seguridad.
Para proyectos de urbanización, se suelen tomar valores del intervalo de referencia entre 10y 20 minutos.
Coeficiente de escorrentía
El coeficiente de escorrentía mide el tanto por uno del agua de lluvia caída que discurre porla superficie, esto es, que ni se evapora ni se infiltra. Es, por tanto, el tanto por uno de aguade lluvia que debe ser recogido por la red de saneamiento. El coeficiente de escorrentía aconsiderar en el cálculo de caudales de saneamiento urbano depende del tipo de superficiedel terreno y del intervalo de referencia, ya que para lluvias más duraderas llega un punto enel que el suelo ya no infiltra más agua, con lo que el coeficiente de escorrentía arrojarávalores mayores.
Se han de indicar los coeficientes de escorrentía de corta ( D t < 2h) y larga duración (2h <D t < 72h) para cada tipo de suelo (residencial unifamiliar y bloques de viviendas, terciario,industrial zona verde, etc.), si bien para el cálculo se emplearán los coeficientes de cortaduración (ya que son estas lluvias las que se suelen estudiar en redes de saneamientourbanas).
Salvo que el planeamiento urbanístico diga lo contrario o se especifique otra cosa, sepueden tomar valores del coeficiente de escorrentía de la siguiente tabla:
Tipo área Ce lluvias cortas Ce lluvias largas
Residencial >150 viviendas/Ha 0.70 a 1.00 1.00
Residencial de 100 a 150 v/Ha 0.75 a 1.00 1.00
Residencial de 50 a 100 v/Ha 0.65 a 0.80 1.00
Residencial de 25 a 50 v/Ha 0.40 a 0.70 1.00
Residencial de 10 a 25 v/Ha 0.30 a 0.50 0.80 a 0.90
Residencial de 5 a 10 v/Ha 0.25 a 0.35 0.60 a 0.80
Residencial de 0 a 5 v/Ha 0.10 a 0.25 0.50 a 0.60
Comercial céntrica 0.70 a 0.95 1.00
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Comercial periférica 0.50 a 0.70 1.00
Industrial 0.50 a 0.90 1.00
Deportiva 0.20 a 0.35 0.50
Parques y jardines 0.10 a 0.25 0.40
Pavimentos hormigón, aglomerado... 0.90 a 1.00 1.00
Pavimentos adoquinados 0.60 a 0.80 1.00
Pavimentos de ladrillo 0.70 a 0.85 1.00
Pavimentos empedrados 0.40 a 0.50 1.00
Pavimentos de grava 0.20 a 0.30 1.00
Cubierta 0.90 a 1.00 1.00
Cultivos (según pendiente) 0.05 a 0.20 0.15 a 0.50
Bosques (según pendiente) 0.05 a 0.15 0.10 a 0.35
Caudal de aguas pluviales
El caudal de cálculo a considerar será el resultante de la fórmula siguiente:
Q = I · C · S
donde: Q es el caudal de cálculo buscado de la zona en estudio (en l/s); C es el coeficientede escorrentía medio ponderado de la superficie de la zona; IAt es la intensidad de lluviamedia máxima obtenida (en l/s·Ha); y S es la superficie de aportación (en Ha).
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3. Caudal de agua fecales[http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/caudal-agua-fecales]
Para el cálculo del caudal de aguas fecales lo primero que hay que hacer escomprobar los criterios del plan de ordenación correspondiente, si lo hay. Esfrecuente que en estos planes se determine el criterio de cálculo de los caudales deaguas negras (relación entre dotación de agua potable servida y aguas negras ycoeficientes de punta, por ejemplo) o directamente se den valores unitarios paraestos caudales.
Dotación
En caso de que no se tenga ningún dato al respecto, se cogerá la dotación de aguapotable correspondiente a la población equivalente (si los valores son altos, sepueden minorar hasta un 20%, correspondiente al agua que se evapora debido a lasudoración) para asimilarlos a las dotaciones de cálculo de aguas negras.
En el libro "Saneamiento y alcantarillado", de Aurelio Hernández Muñoz, estántabulados unos valores que pueden servir para esta estimación. Son los siguientes:
Población ennº dehabitantes
Consumos urbanosen l/hab·día segúnuso
Doméstico Industrias de laciudad
Serviciosmunicipales
Fugas deredes yviarios
TOTAL
< 1.000 6 0 5 1 0 2 5 1 0 0 1.000 a 6.000 7 0 3 0 2 5 2 5 1 5 0 6.000 a12.000
9 0 5 0 3 5 2 5 2 0 0
12.000 a50.000
110 7 0 4 5 2 5 2 5 0
50.000 a250.000
125 100 5 0 2 5 3 0 0
> 250.000 165 150 6 0 2 5 4 0 0
En este libro vienen consumos detallados en función del tipo de instalación (hotel,camping...), del tipo de unidad de descarga (lavabo, ducha, lavaplatos...), etc. Paraestudios detallados de vertidos serán de mucha utilidad.
En la tabla siguiente, sacada del PEISEM II (Madrid) se pueden observar de formaresumida valores coherentes, aunque conservadores, tanto para uso residencialcomo para otros usos:
Uso del suelo Dotación prevista Vivienda en bloque 350 l/hab-eq·día
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Vivienda unifamiliar 2 m3/vivienda·díaTerciario 1 l/s·HaIndustrial 1 l/s·HaDotaciones 1 l/s·Ha
A partir de los valores mencionados, se obtienen los caudales medios de cálculo deaguas negras, multiplicando por el número de habitantes equivalentes, de viviendaso por la superficie, según el caso.
Coeficiente de punta
Es el coeficiente que permite mayorar el caudal medio para convertirlo en caudalpunta, con el que se dimensionan los colectores.
La fórmula de cálculo más extendida para este coeficiente es la de Harman:
Cp = ( 1 + 14 / (4+(RAIZ(P))) donde P es la población en miles dehabitantes.
En caso de que no se tenga ningún dato fiable de población equivalente al respecto,se pueden tener en cuenta valores como los de la siguiente tabla:
Uso del suelo Coeficiente de punta - CP Residencial 2,5Terciario 3,0Industrial 3,0Equipamientos 3,0
Coeficiente de caudal mínimo
Es el coeficiente que permite minorar el caudal medio para convertirlo en caudalmínimo, con el que se comprueba la velocidad mínima del colector.
Según la fórmula de Harman, de uso muy habitual, el caudal mínimo se calcula apartir del medio:
Qmin = 0,2 · Qm es decir, el coeficiente sería Cmin = 0,2
Caudal de aguas negras
Los caudales de aguas negras serán el resultado de multiplicar los caudales medios(Qm) calculados a partir de las dotaciones anteriormente indicadas, por susrespectivos coeficientes:
Caudal Valor Función
Caudal punta (QP) QP = CP · Qm Dimensionamiento de la red y velocidadmáxima
Caudal medio(Qm)
Qm Dimensionamiento de estacionesdepuradoras
Caudal mínimo Qmin = Cmin ·
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Caudal mínimo(Qmin)
Qmin = Cmin ·Qm
Cálculo de velocidad mínima
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4. Tipología de la red[http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/tipologia-red]
Para empezar a diseñar una red, se debe plantear en primer lugar si será red unitariaunitaria o separativa. Como criterio general, si hay un cauce cerca al que poderverter las aguas pluviales y existe la posibilidad de conducir las aguas fecales hastaun colector cercano, se dispondrá red separativa. Si, en cambio, no hay un caucecerca al que poder desaguar las aguas pluviales y existe un colector unitario cerca alque poder verter, con capacidad suficiente para recibir el caudal unitario deproyecto, se dispondrá red unitaria.
Cabe destacar que puede ser el cliente quien exija la disposición de uno u otrosistema, aunque pueda contradecir los criterios técnicos de elección mencionados.
Las ventajas e inconvenientes de cada sistema son las siguientes:
Ventajas del sistema separativo
- Los colectores son menores porque se pueden desaguar las aguas de lluviapor el camino más corto.
- Hay algunos casos -pocos- en los que se puedan canalizar las aguas pluvialesmediante cunetas o canales abiertos -> se evita la doble canalización, con lo quetanto desde el punto de vista económico como constructivo será preferible elsistema separativo.
- Los gastos de limpieza son menores en el alcantarillado separativo, porque alser menores las variaciones del caudal circulante, y menores, por tanto, lasvariaciones de velocidad, se reducen las sedimentaciones.
- En caso de haber bombeos o de necesitar conducciones a presión, el caudalse deberá reducir al mínimo, con lo que se hace recomendable el sistema separativo.
- Con sistemas separativos, las depuradoras se ajustan a las necesidades realesde agua a depurar.
- En el análisis conjunto de red de saneamiento más depuración final, elsistema separativo resulta más económico.
- El uso de sistema separativo minimiza el riesgo de daños en redes desaneamiento y estaciones depuradoras debidos a vertidos directos de zonasindustriales.
Ventajas del sistema unitario
- Menor necesidad de espacio para la colocación de la red, al no ser doble.
- El coste de primer establecimiento del sistema unitario (única tubería) esentre 1,5 y 2 veces menor que el del sistema separativo (doble tubería).
- El sistema unitario, además del ahorro en la red, tiene la mitad de coste enlas acometidas.
- Inexistencia de riesgo de conexiones incorrectas de acometidas.
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- Los gastos de levantamiento y reposición de pavimentos son de 1,5 a 2 vecesmenores en el sistema unitario.
- La conservación y explotación de una red doble exige gastos entre un 30% yun 50% mayores que el caso de red unitaria.
- Dada la gran contaminación que las primeras aguas de lluvia recogidascontienen, con un sistema unitario se evitan vertidos contaminados al río.
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5. Tipología, dimensiones y características de los conductos[http://www.mailxmail.com/...redes-saneamiento/tipologia-dimensiones-caracteristicas-conductos]
Materiales
Los materiales habituales en redes de saneamiento son: hormigón - en masa y armado-,PVC, polipropileno, polietileno de alta densidad (PEAD) y fundición.
Tradicionalmente se suelen emplear tubos de hormigón, en masa o armado. Son tubos másbaratos que los plásticos y más resistentes al aplastamiento. Serán los primeros en los quese piense para ejecutar el saneamiento. En adelante serán los que centren principalmente laatención de esta Guía.
Los tubos de PVC son más flexibles, más ligeros y más fáciles de poner en obra, ademásgarantizan mejores condiciones hidráulicas iniciales que los conductos de hormigón. Sesuele disponer tubo corrugado exterior (liso interior) para mejorar la resistencia mecánicadel tubo. Hay Administraciones en las que no está homologado este material, así que hayque informarse bien antes de proyectar una red de saneamiento de PVC.
Fabricación
Los tubos de hormigón pueden ser prefabricados o in situ. Siempre que se pueda seemplearán tubos prefabricados con junta de enchufe y campana, salvo que porcircunstancias especiales (necesidad de hacer tramos curvos, secciones no normalizadas enlas empresas de prefabricados, etc.) sea necesaria la fabricación in situ.
Tipos
Hay multitud de secciones posibles para colectores de saneamiento: circulares, ovoides,visitables con andén y cuna, galerías o alcantarillas, marcos unicelulares y bicelulares, etc.
Habitualmente se recurre a secciones circulares para tamaños pequeños (esto también estásujeto a la normativa vigente o recomendaciones de la Administración al respecto), ycuando se pasa a secciones mayores, se disponen colectores visitables. Un criterio posible-y de uso frecuente- es que hasta Ø1000 se disponen tubos circulares, y a partir de ahí,colectores visitables circulares con andén y cuna, o galerías visitables.
En el caso de que las velocidades sean muy bajas para diámetros hasta Ø1000, se estudiarála posibilidad de proyectar ovoides, que por su sección hidráulica (mayor radio hidráulico)mejoran las condiciones de circulación del agua.
Si se pretende transportar caudales de agua tan grandes que no caben en el mayor de loscolectores visitables disponible, se podrá optar por uno o varios marcos, aunque la secciónhidráulica de estos es poco adecuada para caudales bajos (periodos de sequía en sistemasunitarios).
Para evitar la apertura de grandes zanjas en caso de avería o reposición, cuando laprofundidad del colector sea superior a 4,50 m se dispondrá colector visitable, de modo quese pueda reparar desde el interior. Este criterio es del Ayuntamiento de Madrid, aunque noes de uso general es muy razonable, por lo que es pertinente extrapolarlo a proyectos desaneamiento en otros lugares.
Tamaños
Siempre hay que fijarse en los tamaños comerciales disponibles del tipo de conducto que sequiere proyectar. Lo más habitual es:
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Tubos Ø300, Ø400, Ø500, Ø600, Ø800, Ø1000
Ø1200, Ø1500, Ø1800, Ø2000, Ø2500, Ø3000
Ovoides 70x105, 80x120, 90x135, 100x150, 120x180,140x210
Colectores visitablescirculares
Ø1800, Ø2000, Ø2500, Ø3000
Alcantarillas 1.25x1.85, 1.50x1.85, 2.00x2.00, 2.50x2.35...
Marcos 2.0x2.0, 2.5x2.0, 2.5x2.5, 3.0x3.0, 3.0x3.5...
El diámetro mínimo exigido por muhos organismos competentes, es de 300 mm. Lahabitual adopción en proyecto de Ø400 como diámetro mínimo para la red de colectores sedebe a que de esta manera se mejoran las condiciones de limpieza y mantenimiento delconducto. No obstante, para las conexiones entre absorbederos y pozos se suelen empleartubos de diámetro 300 mm.
En caso de ser imprescindible la utilización de un conducto de dimensiones no comerciales,se hablará con las empresas de prefabricados para ver si lo pueden prefabricar, o seprocederá a la construcción in situ.
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6. Diseño en planta[http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/diseno-planta]
El trazado en planta es el primer paso a dar en el diseño de la red. Los aspectos atener en cuenta a la hora de definir en planta una red de colectores son lossiguientes:
Trazado en planta
El saneamiento se puede disponer bien por debajo de la calzada o bien por debajode la acera. Por regla general, se pondrá bajo calzada, para evitar interferencias conotros servicios urbanos.
En cualquier caso, siempre se deberá disponer bajo dominio público, ya que si no,se deberá elaborar un documento público que establezca la servidumbrecorrespondiente.
En calles anchas se deberá desdoblar el colector, de forma que los tubos deconexión entre sumidero y pozo no sean superiores a 10-15 m aproximadamente
Ubicación de pozos en planta
Se deberá disponer pozo siempre que haya un quiebro en planta en la red, es decir,un cambio de dirección.
Los tramos de colector entre pozos deberán ser rectos. Sólo en el caso de puesta enobra in situ podrán construirse tramos curvos (el radio mínimo en tramos curvos esde 15 m, según requerimientos del Ayuntamiento de Madrid, extrapolable a otrosproyectos). Hay determinados tubos -los de junta flexible, en general- que admitenpequeños ángulos (en torno a 1-2º) entre unas piezas prefabricadas y otras. Enprincipio está pensado para poder absorber movimientos del terreno sin perderestanqueidad, pero en la construcción pueden ser forzadas a esos pequeñísimosángulos para tener tramos curvos -de curvatura muy amplia-.
La distancia máxima admisible entre pozos es de 50 m, aunque para colectoresvisitables o grandes diámetros esta distancia puede ampliarse a 100 m.
Es preferible que las tapas de los pozos de registro en calzada queden centradas enun carril, con el objeto de minimizar el tránsito de ruedas de vehículos sobre ellas.En caso de estudiar el mercado comercial de tapas, se deberá tener en cuenta lacarga para la que está diseñada la tapa a disponer en proyecto, ya que la resistenciade cercos y tapas está normalizada según la carga de cálculo y así se especifica enlos catálogos comerciales.
Interferencias en planta con otros servicios
La distancia horizontal entre la red de saneamiento y otros servicios que puedanestar cerca está limitada como mínimo entre 0,70 y 1,00 m medida ente planosverticales tangentes a cada tubería. Se desaconseja reducir esas distancias.
En el caso de que un tubo de saneamiento comparta zanja con otro tubo (como eshabitual por ejemplo si la red es separativa), se deberá dejar una distanciahorizontal de trabajo entre los conductos, que la norma UNE-EN 1610 cifra en:
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Condición Distancia horizontal de trabajo Ø >= 700 mm 0.35 mØ > 700 mm 0.50 m
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7. Diseño en alzado[http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/diseno-alzado]
Es muy importante el diseño en alzado de la red de saneamiento. De su idoneidaddependerá en gran medida el correcto funcionamiento de la red en cuanto a lascondiciones de circulación del agua se refiere.
Trazado en alzado
Al definir el alzado de la red hay dos criterios diferenciados:
a) Minimización del movimiento de tierras: se procura adecuar la pendiente de loscolectores a la pendiente de los viales, de forma que el movimiento de tierras resulteel menor posible -y, evidentemente, resulte más económico-.
b) Optimización hidráulica: se adapta la pendiente de los colectores a su óptimahidráulica, de manera que se produzca una optimización funcional -yconsecuentemente económica- del porcentaje de llenado de tubos.
Sección recomendad según la profundidad
A partir de profundidades entre 4,5 y 5,0 m es recomendable -para algunasAdministraciones Públicas, como es el caso del Ayuntamiento de Madrid, inclusoobligatorio según el criterio del Director del Proyecto- disponer secciones visitables,de manera que en caso de rotura o reparación interior no haya que abrir zanja, sinoque se pueda acceder desde la propia sección.
Esta condición puede albergar excepciones como el paso bajo determinadosservicios, en los que se podrá dejar la sección necesaria hidráulicamente para evitarprofundidades mayores en la red. No obstante, se deberá disponer pozo antes ydespués del cruce con el servicio de manera que se minimice la longitud del tramoque no sea visitable.
Ubicación de pozos en alzado
Se deberá disponer pozo siempre en quiebros en alzado, bien sean cambios dependiente o resaltos. Entre pozos siempre se dispondrán tramos de pendienteconstante.
Como ya se ha apuntó anteriormente, la distancia máxima admisible entre pozos esde 50 m, aunque para colectores visitables o grandes diámetros esta distanciapuede ampliarse a 100 m.
Pendiente
Las restricciones en materia de pendiente vendrán dadas principalmente pormotivos de velocidades máxima y mínima a respetar, además de por cuestionespuramente constructivas.
Las condiciones exigidas de pendiente mínima y máxima vienen especificadas másadelante.
No conviene pasar de una pendiente mayor a una menor para evitar posiblesentradas en carga del tubo aguas abajo, donde la pendiente es menor. Si esimprescindible, se podrá hacer, comprobando que la diferencia de velocidades no
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imprescindible, se podrá hacer, comprobando que la diferencia de velocidades nosea muy grande y, sobre todo, que el porcentaje de llenado aguas abajo tengaholgura suficiente.
Profundidad y recubrimiento mínimo
En cuanto a la profundidad mínima, por motivos funcionales, para red de recogidade aguas pluviales la profundidad no debe ser inferior a 1,50 m, mientras que parared de fecales o red unitaria, dicha profundidad será igual o mayor que 3,00 m paraposibilitar la recogida de sótanos y garajes. Este criterio es habitualmente aceptadoy de aplicación general en proyectos de saneamiento.
Por regla general el valor del recubrimiento mínimo viene dado por el cálculomecánico, no obstante hay ciertos criterios de práctica habitual que a continuaciónse detallan.
Bajo calzadas o en terreno de posible tráfico rodado, el recubrimiento mínimogeneralmente se toma 1,00 m medido entre la generatriz superior exterior del tuboy la superficie. Este valor se puede disminuir a 0,60 m en el caso de aceras o lugaressin tráfico rodado (criterios de la Asociación de Fabricantes de Tubos de HormigónArmado, ATHA, en su "Manual de Cálculo, Diseño e Instalación de Tubos deHormigón Armado", pág. 180).
En casos excepcionales se podrá reducir este recubrimiento, siempre acompañandounos cálculos mecánicos exhaustivos de los casos en los que esto ocurra. Menos de0,50 m es inadmisible en casos de tráfico rodado sobre el tubo.
Aunque los criterios descritos son para tubos de hormigón, pueden ser empleadospara otro tipo de conductos, como plásticos, pero siempre justificando los valoresmínimos adoptados mediante el correspondiente cálculo mecánico.
Interferencias con otros servicios en alzado
En cuanto a la distancia vertical en cruces con otros servicios, deberá ser comomínimo de 1,00 m, medida ente planos tangentes horizontales. La red desaneamiento debe quedar siempre por debajo de otros servicios urbanos,especialmente abastecimiento de agua. En el caso de diseño de red separativa, enlos cruces entre la red de pluviales y la de fecales, será esta última la que deberápasar siempre por debajo de la de pluviales, guardando una distancia también de1,00 m como mínimo.
Análogamente a lo dicho anteriormente, en casos excepcionales se puede reduciresta distancia, haciendo un estudio -debe hacerlo el departamento de Estructuras-del cruce y previendo precauciones especiales, como el refuerzo de hormigón, sifuera necesario. Por ejemplo, en cruces con galerías de servicio, una solución puedeser una distancia mínima de 0,30 pero embebiendo el colector en un dado dehormigón en masa.
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8. Sección tipo[http://www.mailxmail.com/curso-diseno-calculo-redes-saneamiento/seccion-tipo]
Siempre que se pueda los colectores se ejecutarán en zanja, esto es, excavación acielo abierto. En caso de que esto no fuera posible, los colectores se ejecutarán enmina, generalmente con medios mecánicos (tuneladora) que incluirá la colocación dedovelas.
Excavación en zanja
Los tubos no se apoyarán directamente sobre la rasante de la zanja, sino sobre unacama de asiento granular u hormigonada. Dicha cama de asiento puede estarenrasada con la generatriz inferior del conducto, o puede recoger a éste. La medidadel alcance de la cama de asiento es el ángulo de apoyo del tubo ( a ). En la figurasiguiente se puede observar dónde se mide este ángulo.
Los tubos serán tapados con un relleno seleccionado (u hormigón si es necesariopor exigencias mecánicas) hasta un determinado espesor por encima de lageneratriz superior, espesor que no debe ser inferior a 0,30 m. El resto de la zanjaserá rellenada con material adecuado, preferiblemente de la propia excavación, silos materiales extraídos cumplen los requerimientos. Los recubrimientos lateralesen la base de la zanja deben ser suficientes para que un operario pueda estar de pieayudando a la colocación del tubo sin poner en peligro su seguridad, es decir, nodeben ser menores de 0,40 m.
Excavación en mina
Este método se emplea para la ejecución de colectores circulares a grandesprofundidades y/o con condiciones de contorno especiales que impidan la aperturade zanjas en la zona de proyecto. El diámetro mínimo de perforación es 2,50 m, yno debe ser empleado con alturas de tierra, medidas a partir de la generatrizsuperior, inferiores a 2 veces el diámetro de perforación.
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9. Condiciones hidráulicas y funcionales[http://www.mailxmail.com/...eno-calculo-redes-saneamiento/condiciones-hidraulicas-funcionales]
Velocidad mínima
Según el libro "Saneamiento y alcantarillado", de Aurelio Hernández Muñoz (pág. 115) lavelocidad mínima en redes unitarias es 0,6 m/s (velocidad de arrastre de arenas) y en redesseparativas debe ser 0,3 m/s en red de negras (arrastre de S.S.) y 0,6 m/s en red depluviales (arrastre de arenas). Estas velocidades deben cumplirse cuando la altura dellenado supere 1/5 del diámetro del tubo.
En el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento", de Fernando Catalá Moreno(págs. 52-53) se indica un requerimiento de autolimpieza algo más complicado. Noobstante, dice Fernando Catalá, que en colectores de aguas pluviales, así como en redesunitarias, en la práctica estas condiciones de autolimpieza se cumplen si la velocidadcorrespondiente a un caudal igual al caudal a sección llena es igual o mayor a 1,0 m/s parasecciones circulares e igual o mayor a 0,9 m/s para ovoides. En cambio, en colectores defecales (redes separativas), se deben cumplir las siguientes condiciones: a) la velocidad decirculación correspondiente a un caudal igual al caudal a sección llena deberá ser igual omayor a 0,5 m/s; b) la velocidad de circulación para una altura de llenado de 1/5 deldiámetro debe ser igual o mayor a 0,30 m/s; y c) el caudal medio actual debe garantizar unaaltura de llenado igual o mayor a 1/5 del diámetro.
Según el "Pliego general de condiciones para la redacción y tramitación de los proyectos deurbanización en el Término Municipal de Madrid" del Ayuntamiento de Madrid, la velocidadmínima en colectores debe ser mayor o igual a 1 m/s, aunque esta exigencia en la prácticase puede reducir en caso de colectores de grandes diámetros.
Finalmente, el "Manual de saneamiento URALITA", de Aurelio Hernández Muñoz y AurelioHernández Lehmann, propone un valor mínimo de 0,2 m/s a caudal mínimo, salvo en elcaso de vertidos intermitentes, y 0,5 m/s a caudal medio.
Todos estos criterios son válidos, y servirán para justificar aquél adoptado por el proyectista.
Velocidad máxima
Según el libro "Cálculo de caudales en las redes de saneamiento", de Fernando CataláMoreno (pág. 52), no es conveniente que la velocidad máxima de circulación sobrepase los 4m/s, y no debe ser superior en ningún caso a 5 m/s. Este criterio es válido para cualquierproyecto de saneamiento, salvo que se indique lo contrario.
En otros libros, como "Saneamiento y alcantarillado", de Aurelio Hernández Muñoz o"Manual de saneamiento URALITA", de Aurelio Hernández Muñoz y Aurelio HernándezLehmann, se pueden encontrar otros criterios para determinar la velocidad máximaadmisible, pero son criterios sensiblemente semejantes a los descritos en el libro deFernando Catalá anteriormente mencionado.
Pendiente mínima
Aunque la pendiente mínima debe venir dada principalmente por el cumplimiento de lavelocidad mínima, se puede dar como orientativo el valor mínimo del 0,5%, aunque puedeverse reducido en caso de grandes colectores. En cualquier caso, es recomendable no bajardel 1,0%.
Pendiente máxima
Igualmente, este valor vendrá obligado por el ajuste a una velocidad máxima o por criteriode paralelismo a la calzada (minimización del movimiento de tierras, como se ha vistoanteriormente), pero puede considerarse preferible -como regla general- no sobrepasar
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valores de pendiente del 5-8%, salvo casos justificados.
Porcentaje de llenado máximo del conducto
Según el libro "Saneamiento y alcantarillado", de Aurelio Hernández Muñoz (pág. 113), esrecomendable que al menos un 15-20% de la altura del conducto quede libre para permitirla circulación del aire, para permitir así la aireación del agua y mantener unas condicionesaerobias. Habitualmente se adopta un grado de llenado máximo del 80%.
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