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NORMA CHILENA NCh 1105-1998

Ingeniera Sanitaria Alcantarillado de aguas residuales Diseo y

clculo de redes

1 Alcance y campo de aplicacin

1.1 Esta norma establece las condiciones generales relativas al diseo y clculo de unared de alcantarillado de aguas residuales.

1.2 Esta norma no es aplicable a las redes de alcantarillado de aguas lluvias.

2 Referencias

NCh410 Calidad del agua Vocabulario.NCh1104 Ingeniera sanitaria Presentacin y contenido de proyectos de sistemas de

agua potable y alcantarillado.

3 Definiciones

Para la aplicacin de esta norma, se emplean los trminos definidos en la NCh410,NCh1104 y especficamente las siguientes:

3.1 aguas grises: aguas residuales provenientes de las tinas y duchas, lavatorios,lavaplatos y otros similares, excluyendo las aguas negras.

3.2 aguas negras: aguas residuales que contienen excretas.

3.3 aguas residuales: aguas que se descargan despus de haber sido usadas en unproceso, o producidas por ste, y que no tienen ningn valor inmediato para eseproceso.

3.4 aguas servidas; aguas servidas domsticas: aguas residuales que slocontienen los desechos de una comunidad, compuestas por aguas grises y aguasnegras.

3.5 alcantarilla: tubera u otra construccin, generalmente subterrnea, diseada paraconducir aguas servidas, y que pueden conducir otros tipos de agua, hacia unaplanta de tratamiento o a un cuerpo receptor.

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3.6 rea saneada: superficie de influencia en que el agua escurre hacia algn tramoconsiderado.

3.7 rea tributaria: superficie de influencia total a sanear.

3.8 cmara de inspeccin: aqulla que permite la operacin y mantencin del sistemade alcantarillado.

3.9 caera: tubera secundaria que recibe descargas domiciliarias y una o mslaterales.

3.10 cobertura: corresponde al valor en porcentaje de la poblacin que es abastecidacon agua potable o saneada con un sistema de alcantarillado, con respecto a lapoblacin total.

3.11 colector: tubera o canalizacin que forma parte de un sistema de alcantarilladoque recibe una o ms caeras y que est destinado a recolectar y conducir aguasresiduales u otras aguas.

3.12 cuerpo receptor: masa de agua superficial o subterrnea la cual recibe descargasde aguas.

3.13 chimenea: estructura que forma parte de una cmara de inspeccin (ver 3.8) o quela puede reemplazar en las tuberas de dimetros mayores a 900 mm.

3.14 dotacin de consumo: consumo promedio anual de agua potable por habitante,expresado en litros por habitante por da (L/hab/da).

3.15 emisario:tubera, ducto o canalizacin que recibe el agua efluente de toda una redde alcantarillado y la conduce hasta una planta de tratamiento o hasta el punto dedescarga final; en general, no recibe directamente uniones domiciliarias.

3.16 emplame: conexin fsica entre la unin domiciliaria de alcantarillado y las redes derecoleccin de aguas residuales.

3.17 instalacin domici liaria de alcantarillado: obras necesarias para evacuar lasaguas servidas domsticas y/o residuos industriales lquidos que den cumplimientoa la normativa vigente del inmueble, desde los artefactos hasta la ltima cmaradomiciliaria inclusive, o hasta los sistemas propios de disposicin.

3.18 interceptor:canalizacin cerrada destinada a recolectar y conducir hacia un puntocomn las aguas residuales, provenientes de dos o ms colectores.

3.19 lateral:tubera secundaria que recibe descargas domiciliarias y no recibe efluentesde ninguna otra tubera.

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3.20 naciente:tramo inicial de una red de alcantarillado.

3.21 red de alcantarillado separado: sistema en el cual las aguas residuales y lasaguas lluvia u otros tipos de agua son conducidas en alcantarillas separadas.

3.22 red de alcantarillado uni tario; red de alcantarillado combinado: sistema en el cuallas aguas residuales y las aguas lluvias u otros tipos de agua son conducidas enuna misma alcantarilla.

3.23 residuo indust rial lquido; RIL: efluente residual evacuado dlas instalaciones deun establecimiento industrial.

3.24 tramo:tubera que une dos cmaras de inspeccin consecutivas.

3.25 unin domicil iaria de alcantarillado: tramo de la red pblca de recoleccin deaguas servidas domsticas y/o RILES, comprendido desde su punto de empalme ala red pblica de recoleccin, hasta la ltima cmara de inspeccin domiciliariaexclusive.

4 Generalidades

4.1 Las obras de alcantarillado tienen como finalidad esencial el saneamientoambiental, evacuando racionalmente las aguas residuales.

4.2 En los nuevos sistemas de alcantarillado y en toda nueva ampliacin o extensin deun sistema de alcantarillado unitario existente, deben considerarse redes separadasaunque se empalmen temporalmente a un servicio de alcantarillado existente. Encualquier caso, la Autoridad Competente debe definir los requisitos a cumplir.

5 Areas tributarias y localizacin de tuberas

5.1 La poblacin o zona estudiada se debe considerar como formando un todoindivisible con las reas adyacentes, de acuerdo con los diferentes factorestopogrficos, demogrficos y urbansticos que pueden influir en el proyecto.

5.2 En la capacidad de las tuberas, se debe considerar las posibles variacionesurbansticas y de densidad demogrfica dentro de la parte urbanizada actualmentey posibles reas de expansin del lugar, fijando dotaciones de consumo adecuadas.

5.3 Las tuberas se deben proyectar para ser construidas en tramos rectos, de acuerdocon la constitucin topogrfica del terreno donde se emplazarn las obras y con untrazado que permita el escurrimiento gravitacional desde el inicio de la unindomiciliaria.

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5.4 Las tuberas, en general, deben seguir las pendientes del terreno natural y formarlas mismas hoyas primarias y secundarias que aqul, en los casos que sea posible.

5.5 El sistema de alcantarillado se debe proyectar de manera que sus tuberas pasenpor debajo de las tuberas de distribucin de agua potable.

En los trazados paralelos a redes de agua potable se debe mantener, entre tuberasde ambos sistemas, una distancia mnima en planta de 2 (m).

En los cruces de ambos sistemas, se debe dejar una distancia libre mnima de 0,3(m).

5.6 No debe existir conexin fsica entre un sistema de recoleccin de aguas residualesy un sistema de agua potable, que permita el paso de aguas residuales a esteltimo.

5.7 Cualquier modificacin a las condiciones anteriores debe ser autorizada por laAutoridad Competente.

6 Clculos hidrulicos

6.1 Generalidades

El dimensionamiento total o parcial de un sistema de alcantarillado se debe efectauteniendo en consideracin los conceptos, las estadsticas, los coeficientes y los factoresque se indican a continuacin.

6.2 Estadsticas

6.2.1 Se deben emplear las estadsticas de consumo y de saneamiento que manejan lasempresas sanitarias, en conformidad a la importancia del estudio.

6.2.2 En caso de no disponer de informacin se deben establecer valores referenciales.

6.2.3 Los nuevos sistemas pueden dimensionarse mediante la utilizacin de lasestadsticas existentes de localidades con similares caractersticas geogrficas,socioeconmicas y poblacionales (densidad, tipo de edificacin, y uso de suelo).

6.2.4 Todo lo anterior debe ser justificado por el proyectista y aprobado por la AutoridadCompetente.

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6.3 Bases de clculo de caudales

6.3.1 Cobertura

Se debe determinar la cobertura.

6.3.2 Area a sanear

Se debe determinar el rea a sanear a base del rea tributaria.

6.3.3 Poblacin

Se deben analizar los planes de desarrollo de la empresa sanitaria, las estadsticascensales, el crecimiento de la poblacin a servir, el plano regulador vigente y los estudiosde poblacin efectuados en la misma rea, para el agua potable y fuentes propias. Sedeben considerar posibles reas de expansin del lugar, de modo de poder proyectar lapoblacin total y por servir, incluyendo reas indutriales, la cual debe ser debidamente

justificada por el proyectista.

6.3.4 Consumos

Se debe considerar la dotacin de consumo de agua potable y de fuentes propias, parauso domstico e industrial, de acuerdo con el nivel socio-econmico de la poblacin o tipode industria a servir y su variacin durante el perodo de previsin.

6.3.5 Infiltracin

Cuando corresponda, se debe determinar el caudal de infiltracin de las aguassubterrneas a las redes de alcantarillado.

6.4 Coeficientes y factores

6.4.1 Coeficiente de recuperacin

a) El coeficiente de recuperacin refleja el porcentaje de agua consumida (potable yde fuentes propias), que se descarga al alcantarillado y depende entre otrosfactores, de la estructura urbana del sector, del nivel socio-econmico de lapoblacin y del uso que se le de al agua.

b) En general, el coeficiente de recuperacin est comprendido entre 0,7 y 1,0; encuelquier caso el valor aplicado debe estar debidamente justificado por elproyectista.

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6.4.2 Factor de capacidad

Es el coeficiente que corrige entre otros, la distribucin de la poblacin futura, los posiblescambios del uso del suelo y los hbitos de consumo.

Su valor vara entre 1 un valor mayor que 1, el que debe ser debidamente justificado antela Autoridad Competente.

6.5 Caudal medio diario de aguas residuales

Corresponde a la suma de los caudales medios diarios de las aguas servidas y de losRILES.

6.5.1 Caudal medio diario de aguas servidas

El caudal medio diario de aguas servidas se calcula a base del caudal medio diarioconsumido de agua (potable y fuentes propias). Se utiliza la dotacin de consumo, lapoblacin a servir por el sistema de alcantarillado y el coeficiente de recuperacin, deacuerdo con la siguiente relacin:

En que:

QmdAS = caudal medio diario de aguas servidas (l/s)

P = poblacin a servir;

R = coeficiente de recuperacin;

D = dotacin de consumo de agua potable (l/hab/da)

6.5.2 Caudal medio diario de residuos industriales lquidos

El caudal medio diario de RILES se calcula a base del caudal medio diario consumido deagua (potable y fuentes propias), real o esperado, y de las caractersticas propias delsector industrial.

)/(400.86

slRDP

QmdAS

=

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6.6 Caudales de diseo

Se utilizan para el dimensionamiento de las tuberas del sistema de alcantarillado. Incluyenel caudal mximo horario de aguas servidas, el caudal de RILES y el de infiltracin.

6.6.1 Caudales mximos

6.6.1.1 Caudal mximo horario de aguas servidas

Es el mayor caudal que puede escurrir en un determinado periodo del da.

Este caudal se utiliza para determinar la capacidad del sistema de alcantarillado, calculadopara el final del perodo de previsin.

a) Para determinar este caudal en reas con 1.000 o ms habitantes se utiliza:

i) el coeficiente de Harmon, el que multiplicado por el caudal medio diario, entregael caudal mximo horario.

De esta manera:

En que:

M = coeficiente de Harmon;P = poblacin servida (P>1.000 habitantes);QmxhAS = caudal mximo horario de aguas servidas;QmdAS = caudal medio diario de aguas servidas.

ii) Otros factores debidamente justificados ante la Autoridad Competente.

Para poblaciones de menos de 100 habitantes (20 casas), se podr utilizar la tabla decaudales mximos instantneos de la Boston Society of Civil Engineering (B.S.C.E.).

Para poblaciones comprendidas entre 100 y 1000 habitantes, se interpola entre el valorentregado por la B.S.C.E. para 20 casas, que es 3,6 (l/s), y el caudal mximo horariocalculado para 1.000 habitantes con el coeficiente de Harmon uotro factor debidamente

justificado.

ASAS QmdMhQ =mx

10004

141

PM

+

+=

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6.6.1.2 Caudal de RILES

Se debe considerar el caudal mximo horario de RILES, real o esperado, debidamente

justificado, dependiendo del tipo de industria.

6.6.1.3 Caudal de infiltracin

El caudal aportado por agua de infiltracin tendr en cuenta, entre otros, la permeabilidaddel tereno, la altura del nivel fretico, si es que llega a alcanzar las tuberas, el tipo detubera y juntas empleadas, la forma de unin de las conexiones domiciliarias y lasparedes, radieres y conexiones de las cmaras de inspeccin, tomndose enconsideracin la posibilidad de fisuras y roturas de juntas debida a temblors de tierra.

6.6.2 Caudales mnimos

Este caudal se utiliza para verificar si se produce autolavado en las tuberas del sistemade alcantarillado.

6.6.2.1 Tuberas nacientes y laterales

Cuando corresponda, se debe utilizar el valor del caudal mximo instantneo entregadopor la B.S.C.E. u otro aceptado por la Autoridad Competente.

6.6.2.2 Caeras

Cuando corresponda, se debe utilizar el caudal medio diario.

6.6.2.3 Colectores, interceptores y emisarios

Se debe utilizar el caudal correspondiente a un 60% del caudal medio diario.

6.6.2.4 En los casos anteriores, cuando corresponda, debe considerarse adems, elcaudal de infiltracin.

6.7 Capacidad de las tuberas

El dimetro nominal de las tuberas (D), debe calcularse de modo que la altura del agua(h) dentro de la tubera quede entre los lmites que se indican:

a) Para el caudal mximo de diseo, h:

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- 0,70- 0,80 para casos debidamente justificados

b) Para el caudal mnimo, h 0,30 D, o el valor equivalente en eltura al caudalentregado por la B.S.C.E., (ver 6.6.2.1).

6.8 Velocidades

Las velocidades del agua en la tubera quedarn dentro de los lmites,

a) mxima: 3 (m/s) o el valor aceptado por la Autoridad Competente para casosespecficos;

b) mnima para boca llena (h=D): 0,60 (m/s).

6.9 Pendientes

6.9.1 Para caudales reales que produzcan autolavado, en la tabla 1 se indican laspendientes mnimas a considerar en el diseo.

Tabla 1 Pendientes mnimas para tuberas de dimetros nominales 175 mm a 500 mm,en tanto por mil (o/oo).

Pendientes (

o

/oo)Tramos no iniciales Tramos inicialesDimetroNominal

Mnimasrecomendables

CrticasMnimas

recomendablesCrticas

175 5 3 10 7200 5 3 10 6

250 4 3 - -

300 3 2 - -

350 3 2 - -

400 3 2 - -

500 3 2 - -

Se permite el uso de pendientes menores para dimteros mayores a 500 mm,justificadas en cada caso.

6.9.2 Se deben considerar pendientes mayores que las pendientes mnimas, si ello estcnicamente posible.

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6.9.3 Las pendientes deben ser calculadas entre los centros respectivos de las cmarasde inspeccin de cada tramo.

6.9.4 La Autoridad Competente puede autorizar para casos calificados, el uso dependientes menores que las que se estabklecen en la tabla 1.

6.10 Dimensionamiento hidrulico de las tuberas

6.10.1 Para el dimensionamiento hidrulico de las tuberas deben utilizarse frmulas quehayan sido obtenidas experimentalmente o tericamente, de uso generalizado yaceptadas por la Autoridad Competente.

6.10.2 El coeficiente de rugosidad que se adopte debe estar de acuerdo con el tipo dematerial, nmero de uniones domiciliarias y otras singularidades; el valorrecomendado es el equivalente al n=0,013 (Manning) u otro valor aceptado por la

Autoridad Competente en casos debidamente justificados.

7 Cmaras y chimeneas de inspeccin

7.1 Se deben instalar cmaras de inspeccin en los siguientes casos:

- al comienzo de los nacientes;- cambios de direccin;- cambios de pendientes;- cambios de dimetro;- cambios de material;- confluencia de dos o ms tuberas, exceptuando los empalmes directos de

uniones domiciliarias;- y a una distancia mxima de:

a) 120 (m) para dimetros de tuberas de 500 (mm);b) 120 a 150 (m) para dimetros nominales de tuberas > de 500 (mm).

7.2 Caractersticas de las cmaras y chimeneas de inspeccin

7.2.1 Cmaras circulares con dimetros de cuerpo igual a 1,30 (m) (Dc=1,30 m), entuberas de dimetro nominal hasta 500 (mm).

7.2.2 Cmaras circulares con dimetro de cuerpo igual a 1,80 (m) (Dc=1,80 m), entuberas de dimetro nominal mayor de 500 (mm) hasta un valor menor o igual a1.000 (mm), o en cualquier dimetro, si el ngulo que forman la tubera de llegada yla tubera de salida es igual o menor a los 60.

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7.2.3 Cmaras de caractersticas especiales o chimeneas en casos debidamentejustificados.

7.3 En las cmaras de inspeccin debe existir un desnivel entre la cota de radier de

cada tubera de llegada y la cota de radier de la tubera de salida. Este desniveldebe absorberse en la canaleta de radier de la cmara.

7.3.1 El desnivel debe calcularse como sigue:

a) Si la pendiente de una tubera de llegada es mayor que la pendiente de la tuberade salida, el desnivel debe ser igual a la mayor pendiente por el dimetro del cuerpode la cmara.

b) Si la pendiente de una tubera de llegada es menor que la pendiente de la tubera dsalida, el desnivel debe ser igual al promedio de las pendientes por el dimetro delcuerpo de la cmara.

c) Si el dimetro de la tubera de salida es mayor que el dimetro de la tubera dellegada, el desnivel debe ser igual a la diferencia de los dimetros.

7.3.2 El desnivel que se debe adoptar es el mayor valor de los determinados en 7.3.1. Enel caso de que este desnivel sea menor a 2 (cm) se debe tomar como mnimo estevalor.

7.3.3 La Autoridad Competente puede autorizar para casos calificados un desnivelinferior a 2 (cm).

7.3.4 En el interior de la cmara, el desnivel mximo entre las tuberas de llegada y latubera de salida no debe ser mayor de 0,50 (m); en caso contrario, deben usarsecmaras de inspeccin con cada exterior o con un diseo especial.

7.3.5 Las caidas exteriores a una cmara de inspeccin deben quedar siempre ubicadasdentro del cuerpo de sta.

7.3.6 Las cmaras de inspeccin iniciales de tramos nacientes, se deben ubicar depreferencia sobre las tuberas existentes o proyectadas.

8 Dimetros de tuberas

8.1 El dimetro nominal mnimo a utilizar en tuberas laterales y caeras debe ser 200(mm), salvo en casos especiales de pasajes o calles sin posibilidades de conexin

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de futuras extensiones de red, con tramos que sumados no superen los 200 (m), encuyo caso se podr utilizar el dimetro nominal de 175 (mm)

8.2 El dimetro nominal mnimo de las tuberas en uniones domiciliarias debe ser 100(mm).

8.3 No podrn considerarse reducciones de dimetro en el sentido del escurrimiento,an cuando la tubera de menor dimetro tenga capacidad suficiente; la AutoridadCompetente podr aceptar el empalme a tuberas de menor dimetro en casosdebidamente justificados.

9 Profundidad de tuberas

La profundidad mnima a la clave de la tubera debe ser 1,6 (m), excepto en el caso decondiciones tcnicas debidamente justificadas ante la Autoridad Competente.

10 Refuerzos y otras obras

Cuando corresponda, debe considerarse el dieo de refuerzos estructurales en lastuberas, machones de anclaje y otras obras adecuadas que aseguren la estabilidad yfuncionamiento del sistema de alcantarillado.

11 Empalmes de uniones domicil iarias a tuberas

11.1 Empalmes directos

Se permiten empalmes directos en las redes que se proyecten, cuando el dimetronominal mximo de la unin domiciliaria sea de 150 (mm).

11.2 Empames con cmaras de inspeccin

Se deben considerar cmaras de inspeccin cuando se trate de empalmes de unionesdomiciliarias, de dimetros nominales de 150 (mm) o superiores, a tuberas cuya relacindimetro/unin domiciliaria sea igual o inferior a 2, con la excepcin de lo indicado en 11.1.

12 Materiales

12.1 Las tuberas pueden ser de hormign simple, asbesto cemento, hormign armado,policloruro de vinilo (PVC), polietileno de alta densidad (PEAD), hierro fundido,acero o de otro material aceptado por la Autoridad Competente.

12.2 Los materiales deben cumplir con las normas chilenas aplicables.

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