reglamento nb 688

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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

PREFACIO

La revisión y actualización de los Reglamentos Técnicos de Diseño para Sistemas de Alcantarillado Sanitarioy que forma parte de la Norma Boliviana NB 688-01 "Instalaciones Sanitarias - Alcantarillado pluvial, sanita-rio y tratamiento de aguas residuales (Segunda revisión)", ha sido encomendada al Comité TécnicoNormalizador Nº 12.14 "Instalaciones Sanitarias", integrado por las siguientes personas e instituciones:

REPRESENTANTE ENTIDAD

Alcides Franco P.A.S. - V.M.S.B. (Coordinador)Alvaro Camacho DIGESBA - V.M.S.B.Juan Ballón DIGESBA - V.M.S.B.Grover Rivera I.I.S. - UMSARaul Barrientos S.I.B. - LA PAZFrady Torrico A.B.I.S. - LA PAZ -F.P.S.Roberto Prada A.B.I.S. - NACIONALRony Vega ANESAPAOswaldo Sánchez F.N.D.R.Marcelo Tarrazas F.N.D.R.Carlos Gamez S.I.S.A.B.Jorge Mostacedo S.I.S.A.B.Gonzalo Dalence IBNORCA

Fecha de aprobación por el Comité Técnico Normalizador 2001 - 10 - 26

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Reglamento Nacional 688

REGLAMENTOS TECNICOS DE

DISEÑO PARA SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

Dirección General de Saneamiento Básico

DIGESBA

Diciembre de 2001

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Depósito Legal:

Impresión y Diagramación: Génesis Publicidad e Impresión

Av. Mcal. Santa Cruz 2150, 4to piso, of. 2

Telf./Fax: 2331361 - 2312279

La Paz - Bolivia

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PRESENTACION

Los presentes Reglamentos Técnicos de Diseño para Sistemas de Alcantarillado y Tratamiento de AguasResiduales, elaborada por la Dirección General de Saneamiento Básico del Ministerio de Vivienda y Servi-cios Básicos, constituye uno de los instrumentos normativos más importantes que nos coadyuvará a laejecución del Plan Nacional de Saneamiento Básico, 2001-2010.

Uno de los grandes desafíos que tiene el sector de Saneamiento Básico en el próximo decenio, es satisfacerla creciente demanda de servicios para la evacuación de aguas residuales y el tratamiento de las mismas.Para cumplir las metas del Plan Decenal, se requiere de un gran esfuerzo económico que permita satisfacerlas inversiones crecientes en estos servicios. La revisión y actualización de la Norma y Reglamentos Técnicosestá dirigida a optimizar los costos de inversión y presenta opciones técnicas que permitirán el acceso deuna mayor cantidad de beneficiarios, particularmente de los más pobres, a estos servicios.

Los Reglamentos Técnicos recogen en la presente versión, las últimas experiencias de la aplicación delsistema de alcantarillado condominial en Bolivia, que partiendo de una iniciativa conjunta entre la empresaprivada, la asistencia técnica del Programa de Agua y Saneamiento del Banco Mundial (PAS), la CooperaciónTécnica del Gobierno de Suecia (Asdi) y el Gobierno de Bolivia, a través del Ministerio de Vivienda yServicios Básicos, permitirá la réplica e institucionalización del mismo a nivel nacional.

El Ministerio de Vivienda y Servicios Básicos, destaca el esfuerzo desarrollado por el Comité Técnico deNormalización, para la revisión y actualización de la presente Norma. Estamos seguros que este esfuerzo,contribuirá al desarrollo del sector y será una herramienta imprescindible para los profesionales relaciona-dos con la ingeniería sanitaria.

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INDICE GENERAL

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO ................................. 9

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE CAMARAS DE INSPECCION ........................ 4

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS ..................................................... 6

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTOS DE ESTACIONES ELEVATORIASDE AGUAS RESIDUALES ..................................................................................................................................... 85

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE ENTIBADO DE ZANJAS .................................... 105

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTOS DE SIFONES INVERTIDOS ENSISTEMAS SANITARIOS .......................................................................................................................................... 129

REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SUMIDEROS ................................................ 149

REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALES PARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO .................................... 189

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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARAREDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1. INTRODUCCION ................................................................................................................................. 15

2. ESTUDIOS BASICOS............................................................................................................................ 15

2.1 ESTUDIO DE LAS RECURSOS HIDRICOS Y CALIDADDE AGUA PARA CONSUMO HUMANO................................................................................... 15

2.2 ESTUDIO TOPOGRAFICO ........................................................................................................ 16

2.3 ESTUDIO GEOTECNICO .......................................................................................................... 16

2.4 PLAN MAESTRO DE DESARROLLO URBANO ........................................................................ 16

2.5 DESCRIPCION Y DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTEDE AGUA POTABLE.................................................................................................................. 16

2.6 DESCRIPCION Y DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTEDE ALCANTARILLADO SANITARIO ......................................................................................... 16

2.7 CARACTERISTICAS SOCIOECONOMICASDE LA POBLACION EN ESTUDIO ........................................................................................... 17

3. PARAMETROS DE DISEÑO ................................................................................................................. 17

3.1 PERIODO DE DISEÑO RECOMENDADO................................................................................ 17

3.2 ESTUDIO DEMOGRAFICO ....................................................................................................... 17

3.3 DOTACION DE AGUA POTABLE ............................................................................................. 17

3.4 COEFICIENTE DE RETORNO ( C ) .......................................................................................... 18

3.5 COEFICIENTE DE PUNTA ........................................................................................................ 18

3.6 CAUDAL POR CONEXIONES ERRADAS .................................................................................. 18

3.7 CAUDAL DE INFILTRACION .................................................................................................... 18

3.8 CUANTIFICACION DE CAUDALES DE APORTE DOMESTICO ............................................. 18

3.9 APORTE DE AGUAS INDUSTRIALES, COMERCIALES Y PUBLICAS ...................................... 18

4. CRITERIOS DE DISEÑO ...................................................................................................................... 18

4.1 FORMULAS PARA DISEÑO DE REDES DE ALCANTARILLADO ............................................. 18

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4.2 CRITERIO DE LA TENSION TRACTIVA ................................................................................... 19

4.3 PENDIENTE MINIMA ................................................................................................................ 19

4.4 PENDIENTE MINIMA ADMISIBLE ............................................................................................ 19

4.5 PENDIENTE MINIMA PARA DIFERENTES RELACIONES DE CAUDAL .................................. 19

4.6 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD .............................................................................................. 19

4.7 DETERMINACION EMPIRICA DE LA TENSION TRACTIVA MINIMA..................................... 19

4.8 TENSION TRACTIVA MINIMA .................................................................................................. 19

4.9 DIAMETRO MINIMO ................................................................................................................. 20

4.10 TIRANTE MAXIMO .................................................................................................................... 20

4.11 PROFUNDIDAD DE INSTALACION ......................................................................................... 20

4.12 UBICACION DE ELEMENTOS DE INSPECCION ..................................................................... 20

4.13 DIMENSIONES RECOMENDADAS DE ZANJA ......................................................................... 20

5. DISEÑO GEOMETRICO....................................................................................................................... 20

6. ACTIVIDADES PREVIAS AL CALCULO HIDRAULICO....................................................................... 21

7. CALCULO HIDRAULICO ..................................................................................................................... 22

ANEXO

REGLAMENTO TECNICO PARA DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL

A. INTERVENCION TECNICA-SOCIAL

1. INTRODUCCION ................................................................................................................................. 27

2. ASPECTOS RELEVANTES DE LA INTERVENCION ............................................................................. 27

2.1 METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA ...................................................................................... 27

2.2 DEMANDA INFORMADA .......................................................................................................... 27

2.3 EL ABORDAJE INTERDISCIPLINARIO ..................................................................................... 28

2.4 CARGA DE TRABAJO Y ORGANIZACION .............................................................................. 28

3. FASE I – CONTRATACION DEL DISEÑO BASICO DEL SISTEMA .................................................... 28

3.1 ALCANCE DE LOS SERVICIOS DEL AREA SOCIAL ................................................................. 28

3.1.1 ENCUESTA SOCIOECONOMICA Y CARACTERIZACION SOCIAL DEL AREA ................. 28

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3.1.2 LEVANTAMIENTO DE LAS AREAS EDIFICADASY DE INSTALACIONES EXISTENTES .................................................................................. 28

3.1.3 DIVULGACION DEL PROYECTO Y DEFINICION DE TRAZADOSCON PARTICIPACION VECINAL ...............................................................................................28

3.1.4 PROPUESTA DE INTERVENCION SOCIAL PARA LA FASE DE CONSTRUCCION,MANTENIMIENTO Y EDUCACION SANITARIA Y AMBIENTAL ....................................... 29

3.2 PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE LA ESTRATEGIA DE INTERVENCION SOCIAL ........ 29

4. FASE II – CONTRATACION DE OBRAS Y TRABAJOS SOCIALES ..................................................... 29

5. FASE III – TRABAJOS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO .......................................................... 30

B. REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL

1. INTRODUCCION ................................................................................................................................. 31

2. RED PUBLICA ...................................................................................................................................... 31

3. RAMAL CONDOMINIAL ...................................................................................................................... 33

4. CAMARAS DE INSPECCION ................................................................................................................ 35

4.1TIPOS DE CAMARAS Y SU UBICACION....................................................................................... 35

4.2CAMARA DE INSPECCION DE HORMIGON PREFABRICADO ................................................... 35

4.3CAMARAS DE INSPECCION DE PVC ............................................................................................ 37

5. CONEXIONES AL RAMAL CONDOMINIAL ........................................................................................ 37

5.1CONEXION DENTRO DEL LOTE .................................................................................................. 37

5.2CONEXION FUERA DEL LOTE ...................................................................................................... 38

6. CALCULO HIDRAULICO ..................................................................................................................... 39

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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑOPARA REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO

1. INTRODUCCION

El presente Reglamento forma parte de la Norma Técnica de Diseño para Sistemas de Alcantarillado yTratamiento de Aguas Residuales NB-688, especialmente el Capítulo II correspondiente al “Proyecto deRedes de Alcantarillado Sanitario”.

El reglamento está destinado a ingenieros proyectistas involucrados en el diseño de sistemas de alcantarilla-do sanitario. Contiene los principales aspectos que deben ser considerados con el objetivo de uniformar losparámetros y criterios de diseño, el trazado de redes y cálculo hidráulico.

2. ESTUDIOS BASICOS

Antes de iniciar el diseño de un sistema de alcantarillado sanitario, el proyectista deberá tener un buenconocimiento del área donde se pretende implantar el sistema, tomando en cuenta todas su potencialidadesy limitaciones. Los estudios básicos deben incluir no solamente aspectos relacionados a la parte técnica delas obras, como la topografía, tipo de suelo, drenaje, sino también aspectos socioeconómicos y culturales,como el nivel de ingresos, consumo de agua, demanda por los servicios, etc.

Los estudios básicos requeridos se detallan a continuación:

2.1 ESTUDIO DE LOS RECURSOS HIDRICOS Y CALIDAD DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO

Conforme a lo establecido en el numeral 3.3.2 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688, se deberánrealizar los estudios necesarios que permitan verificar la oferta de agua a fin de garantizar el abastecimientoactual y futuro de agua potable y el adecuado funcionamiento del sistema de alcantarillado.

Los principales estudios técnicos especializados serán los siguientes:

• Geohidrológicos• Hidrométricos

Estudios Geohidrológicos: Esta investigación comprenderá varios procesos, los cuales están relacionadoscon las circunstancias que se presenten debidas a las condiciones geológicas e hidrológicas de la región deestudio, así como la importancia de la población y la situación económica de sus habitantes.

Una vez determinados los caudales disponibles y aprovechables, deberá resolverse el tratamiento de lasaguas, si es necesario.

Se deberá garantizar que la calidad del agua para consumo cumple con los estándares de calidad vigentesen el país.

Determinaciones Hidrométricas: Se deberán estudiar y cuantificar las fuentes posibles para el abastecimien-to a la población. En el caso de fuentes superficiales, la investigación hidrométrica consistirá en aforar endistintas épocas del año la fuente de aprovisionamiento o deducir su valor utilizando los datos hidrológicoscorrespondientes, de acuerdo a las precipitaciones pluviales, para determinar el caudal mínimo disponible.

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En el caso de fuentes subterráneas los estudios hidrogeológicos comprenderán pruebas de bombeo, aforosy determinaciones del comportamiento de los acuíferos, capacidad y posibilidad de explotabilidad para queel abastecimiento a la población sea conveniente y apropiado.

2.2 ESTUDIO TOPOGRAFICO

Los estudios topográficos destinados al diseño y elaboración de proyectos de alcantarillado condominial,deberán satisfacer y regirse a la Norma Boliviana NB-688 - ANEXO “C”.

El levantamiento planialtimétrico del área de proyecto y de sus zonas de expansión será presentado en unaescala mínima de 1 : 1000, con curvas de nivel cada metro y cotas de nivel de la razante del terreno en todaslas intersecciones de calle (cruceros) y puntos importantes.

Se deberá presentar un plano en planta, en escala mínima 1:10.000, en el cual estén representados, enconjunto las áreas de las cuencas de drenaje.

Se realizará el levantamiento de obstáculos superficiales y subterráneos, desniveles y lugares por donde serátrazada la red colectora.

2.3 ESTUDIO GEOTECNICO

El estudio geotécnico para determinar las características geológicas y geotécnicas referidas a las propiedadesfísicas y mecánicas del suelo y subsuelo para la construcción del sistema de alcantarillado sanitario, serealizará conforme a lo establecido en el numeral 3.3.3 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.

Los estudios de suelos deberán incluir además la determinación del nivel freático y los siguientes valores:

• Módulo de elasticidad del suelo (E’)• Análisis Granulométrico• Clasificación de Suelo (según ASTM D2487)• Límites de Atterberg (líquido y plástico)• Angulo de fricción Interna• Tensión admisible• Cohesión• Peso específico del suelo de relleno• Peso específico saturado del suelo de relleno

2.4 PLAN MAESTRO DE DESARROLLO URBANO

La información sobre planos directores existentes en el área urbana, planos de expansión urbana, planregulador sobre ocupación y uso del suelo, tendencias y pronósticos se desarrollo socioeconómico, serádesarrollada conforme a lo previsto en el numeral 3.11 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.

2.5 DESCRIPCION Y DIAGNOSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE DE AGUA POTABLE

La información sobre la entidad responsable del servicio, condiciones del servicio, componentes del siste-ma, conexiones domiciliarias, calidad del agua y las principales deficiencias del sistema, será desarrolladaconforme a lo establecido en el numeral 3.12 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.

2.6 DESCRIPCION Y DIAGNOSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE DE ALCANTARILLADO SANITARIO

La información sobre la entidad responsable del servicio, condiciones del servicio, componentes del siste-ma, conexiones domiciliarias, descripción de las cuencas de drenaje, descripción del cuerpo receptor y las

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principales deficiencias del servicio, será desarrollada conforme a lo establecido en el numeral 3.13 –Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688.

2.7 CARACTERISTICAS SOCIOECONOMICAS DE LA POBLACION EN ESTUDIO

Para describir la condición socioeconómica y hábitos de higiene de los habitantes de la zona del proyectoy la relación entre el precio del agua y su consumo (Curva de Demanda), se realizará una encuestasocioeconómica, conforme a lo establecido en el numeral 3.4 – Capítulo I de la Norma Boliviana NB 688,estableciendo la línea de base correspondiente.

3 PARAMETROS DE DISEÑO

Los parámetros de diseño definen el tamaño del sistema a ser construido y deberán ser establecidos para lademanda real del servicio por el impacto que representan en los costos de inversión, operación y manteni-miento.

3.1 PERIODO DE DISEÑO RECOMENDADO

El período de diseño será definido en función al tamaño de la población y a los componentes del sistemaa ser construidos, conforme a lo establecido en el numeral 4.3.1- Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.

3.2 ESTUDIO DEMOGRAFICO

Para el diseño, el proyectista deberá realizar el estudio demográfico con base en datos censales e informa-ción local y regional. Se deberá determinar para el inicio y final de proyecto la población y las densidadespoblacionales de acuerdo a zonas de ocupación homogénea, siguiendo las categorías residencial (unifamiliaro multifamiliar), comercial, industrial y pública, conforme a lo establecido el numeral 4.3.2 - Capítulo II, 3.5– Capítulo I y el Anexo B de la Norma Boliviana NB 688.

Para obtener una buena aproximación entre el parámetro a ser utilizado en el diseño y la demanda futura,la población de proyecto debe estar basada en por lo menos, los siguientes estudios.

El primer estudio deberá hacer énfasis en la población futura resultante de la ocupación total del área, deacuerdo al plan maestro de desarrollo urbano o plan regulador de uso de suelo establecido por el Munici-pio.

El segundo estudio se relacionará con el crecimiento de la población en función del tiempo, a partir de lapoblación verificada al inicio mediante datos censales en el área de proyecto y tasas de crecimiento anual;sin considerar las limitaciones del plan regulador.

Además, se deberá tomar en cuenta que el número de habitantes por vivienda y la densidad de ocupacióngeneralmente tiene una relación directa con el nivel de ingresos de la comunidad considerada. En zonas dealtos ingresos, el promedio de personas por vivienda puede ser tan bajo como 3,5. En zonas de bajosingresos puede ser tan alto como 10. Este valor se verifica cuando más de una familia vive en una viviendao lote.

3.3 DOTACION DE AGUA POTABLE

Para cuantificar el aporte de aguas residuales, se tomarán en cuenta los valores de dotación de agua potableen función del clima, habitantes considerados como población de proyecto, características económicas,culturales y datos de consumo medido por zonas y categorías; conforme a lo establecido en las recomenda-ciones del numeral 4.3.5 - Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.

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3.4 COEFICIENTE DE RETORNO (C)

Estudios estadísticos han estimado el porcentaje de agua abastecida que llega a la red de alcantarillado. Estecoeficiente oscila entre el 60% y 80% de la dotación de agua potable, conforme a lo establecido en elnumeral 4.3.6.1 - Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688. El proyectista deberá en casos específicosajustarse a datos reales y hábitos de uso del agua, siempre y cuando se realicen estudios de respaldo.

3.5 COEFICIENTE DE PUNTA

La relación entre el caudal medio diario y el caudal máximo horario se denomina “Coeficiente de Punta”,será determinado conforme a lo establecido en el numeral 4.3.6.2 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB688.

3.6 CAUDAL POR CONEXIONES ERRADAS

En los caudales de aguas residuales se deben considerar los caudales pluviales provenientes de malasconexiones o conexiones erradas así como las conexiones clandestinas de patios domiciliarios. Se adoptaráun coeficiente de seguridad del 5% al 10% del caudal máximo previsto de aguas residuales. Conforme a loestablecido en el numeral 4.3.7 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.

3.7 CAUDAL DE INFILTRACION

Se deberá considerar la infiltración de aguas subterráneas principalmente freáticas a través de fisuras en loscolectores, juntas mal ejecutadas y en la unión de colectores con las cámaras de inspección y en las mismascámaras cuando no son estancas. Los valores de infiltración serán considerados conforme a lo establecidoen el numeral 4.3.8 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.

3.8 CUANTIFICACION DE CAUDALES DE APORTE DOMESTICO

Los caudales de aporte de aguas residuales domésticas serán determinados considerando los diferentescoeficientes y caudales adicionales, conforme a lo establecido en el numeral 4.3.9 y 4.3.10 – Capítulo II dela Norma Boliviana NB 688.

Los caudales de aporte doméstico que deben ser cuantificados:

a) Caudal Medio Diario (Qm)b) Caudal Máximo (Qmax)c) Caudal de Diseño (Qd)

3.9 APORTE DE AGUAS INDUSTRIALES, COMERCIALES Y PUBLICAS

La contribución de las aguas residuales industriales, comerciales y públicas serán evaluadas en forma pun-tual y como descarga concentrada de acuerdo a los niveles de consumo, conforme a lo establecido en elnumeral 4.3.11, 4.3.12 y 4.3.13 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688. La descarga estará condicionadaa la ley de medio ambiente y sus reglamentos.

4 CRITERIOS DE DISEÑO

4.1 FORMULAS PARA DISEÑO DE REDES DE ALCANTARILLADO

La técnica de cálculo admitirá el escurrimiento en el régimen uniforme y permanente, donde el caudal y lavelocidad media permanecen constantes en una determinada longitud de conducto.

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En el numeral 4.4.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, se establecen las fórmulas a ser utilizadasen el diseño.

4.2 CRITERIO DE LA TENSION TRACTIVA

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.3 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendiente delcolector, será calculada con el criterio de la tensión tractiva.

4.3 PENDIENTE MINIMA

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.4 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el proyecto decolectores de alcantarillado sanitario, tomará en cuenta las condiciones de flujo críticas que pueden presen-tarse debido a los bajos caudales de aporte durante los primeros años después de su construcción. Sedeberá garantizar que las pendientes no sean demasiado bajas como para producir sedimentación, ocasio-nando elevados costos de mantenimiento elevados, antes de alcanzar los caudales de proyecto.

4.4 PENDIENTE MINIMA ADMISIBLE

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.5 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendientemínima recomendada para el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario se presenta en la TABLA No. II.4y II.5.

4.5 PENDIENTE MINIMA PARA DIFERENTES RELACIONES DE CAUDAL

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.6 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la pendientemínima será definida según la relación del caudal de aporte medio diario en la etapa incial y la capacidad dela tubería para atender el caudal de diseño futuro (Qp/Qll).

4.6 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.2 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el coeficiente derugosidad “n” de la fórmula de Manning será de 0,013 en alcantarillas sanitarias, para cualquier tipo dematerial de tubería.

4.7 DETERMINACION EMPIRICA DE LA TENSION TRACTIVA MINIMA

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.3.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, para cumplircon la condición de autolimpieza, los colectores de alcantarillado deben ser diseñados con una fuerzatractiva mínima. Cuando por el requerimiento del transporte de arena sea necesario diseñar tuberías conpendientes mayores, se recomienda determinar la tensión tractiva mínima en forma empírica medianteanálisis granulométrico del material y luego aplicar la fórmula de Shields (numeral 17.8.1 - Capítulo VI).

4.8 TENSION TRACTIVA MINIMA

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.3.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688 y según loindicado en el numeral 4.7 anterior, la fuerza tractiva mínima debe ser suficiente para transportar entre el90% al 95% del material granular que se estima entra al sistema de alcantarillado.

La tensión tractiva mínima para los sistemas de alcantarillado sanitario será de un Pa. En los tramos inicialesla verificación no podrá ser inferior a 0,6 Pa.

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4.9 DIAMETRO MINIMO

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.7 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el diámetromínimo de los colectores de alcantarillado sanitario será de 100 mm (4”).

4.10 TIRANTE MAXIMO

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.9 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el tirante máximopara el valor del caudal máximo futuro será igual o inferior al 75% del diámetro interno del colector, parapermitir la ventilación de forma que se minimice o elimine la generación y acumulación de sulfuro dehidrógeno.

4.11 PROFUNDIDAD DE INSTALACION

Conforme a lo establecido en el numeral 4.5.1 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, la profundidadmínima de instalación de una tubería será definida por el recubrimiento mínimo resultado del cálculoestructural y la correcta conexión de las descargas domiciliarias a la red pública.

4.12 UBICACION DE ELEMENTOS DE INSPECCION

Conforme a lo establecido en los numerales 4.5.4, 4.5.5, 4.5.8, 4.5.9 y 4.5.10 – Capítulo II de la NormaBoliviana NB 688, serán ubicados los elementos de inspección en los arranques de la red, cambios dedirección y pendiente. Las distancias máximas entre cámaras o tubos de inspección (no visitables) estaránen función de los equipos de limpieza previstos y disponibles.

4.13 DIMENSIONES RECOMENDADAS DE ZANJA

Las dimensiones recomendables de zanjas para diferentes diámetros se indican en el numeral 4.5.6 – Capí-tulo II de la Norma Boliviana NB 688.

5 DISEÑO GEOMETRICO

Será proyectada la ruta que pueden tener los conectores del sistema. Para tal efecto son determinantes losaspectos topográficos y económicos eligiendo los recorridos más cortos entre los puntos altos del sistema ysu conexión a la descarga, captando a su paso el aporte de las subcuencas adyacentes.

El proyectista deberá efecturar los ejercicios de las rutas más convenientes para obtener un sistema eficiente,seguro y económico.

En la figura Nº 1, se muestran diferentes alternativas de trazado geométrico dependiendo de la topografía.

En el caso del sistema de alcantarillado sanitario condominial, el trazado geométrico de las redes y detallessobre la intervención técnico-social, ser presenta en anexo.

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FIGURA Nº 1

ALTERNATIVAS DE TRAZADODE RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO

6 ACTIVIDADES PREVIAS AL CALCULO HIDRAULICO

Como parte de proceso de diseño de una red de alcantarillado sanitario y previo al cálculo hidráulico de lared se deberán analizar algunas actividades que servirán de apoyo de dicho cálculo. A continuación sedescriben brevemente:

a) Pendiente mínimaConforme a lo establecido en el numeral 4.4.4 al 4.4.6 de la Norma Boliviana NB 688, previo alcálculo hidráulico, será predeterminada la pendiente mínima para cada diámetro y de acuerdo a larelación de caudales de la etapa inicial y la capacidad de la tubería para conducir el caudal dediseño futuro (Q

mi /Q

ll =0,10 a 0,15)

b) Trazado de ejesLos ejes se deberán trazar por el centro de las calles, cuidando que intersecten en un mismopunto. Cuando la calle sea muy ancha, se colocará doble eje.

c) Medición de longitudesLas distancias serán medidas entre crucero y crucero (intersección de calles).

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d) Colocación de cámaras de inspecciónLas cámaras de inspección serán colocadas de acuerdo a lo establecido en numeral 4.12 delpresente reglamento.

e) Areas tributariasLos caudales para el diseño de cada tramo serán obtenidos en función de su área tributaria. Parala delimitación de áreas se tomará en cuenta el trazado de colectores, asignando áreas proporcinalesde acuerdo a las figuras geométricas que el trazado configura (figura Nº 2). La unidad de medidaserá la hectárea (Ha).

El caudal de diseño será el que resulta de multiplicar el caudal unitario (l/s/Ha) por su áreacorrespondiente.

Un tramo podrá recibir caudales adicionales de aporte no doméstico (Industria, comercio y público)como descarga concentrada.

d) Numeración de cámaras de inspecciónLas cámaras de inspección serán numeradas a partir de aguas arriba hacia aguas abajo.

En el ejemplo de la figura Nº 3 la numeración de las cámaras se inicia con el colector principal ointerceptor en el sentido de flujo desde el punto de cota más elevada (1) hasta la cota más baja (8),además cada tramo recibe su correspondiente numeración (T1 a T7). Posteriormente se numeranlas cámaras y tramos que interceptan al colector principal durante su recorrido.

e) Determinación de las cotas de terrenoDependiendo de la topografía de la población y de acuerdo con las curvas de nivel, se determinaráncada una de las cotas de terreno correspondientes a cada una de las cámaras de inspección.

7 CALCULO HIDRAULICO

El proyectista desarrollará el cálculo del funcionamiento hidráulico del sistema a partir de los datos básicos delproyecto indicados anteriormente. Para esto hará uso de la planilla de cálculo que se presenta en el cuadroNº1.

FIGURA Nº 2DELIMITACION DE AREAS TRIBUTARIAS A CADA TRAMO

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FIGURA Nº 3NUMERACION DE CAMARAS Y TRAMOS

2

16

T - 16

17

T - 5

14

T - 10

19

T - 8

1110

12

T - 12

13

T - 9

20

21

T - 3

3

T - 11

T - 13

T - 4

4

5

INTERCEPTOR

T - 20

T - 19 18

19

T - 66

T - 7

7

T - 21

22T - 14

158

T - 18

T - 2

T - 1

T - 15

T - 17

24


12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

1920

2122

2324

2526

Caud

alLo

ngitud

Pe

ndien

teDia

metro

DeA

Propia

Acum

ulada

Caud

alPro

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10+1

2L

S (po

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Qll

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ANEXOREGLAMENTO TECNICO PARA DISEÑO

DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

SANITARIO CONDOMINIAL

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27


A. INTERVENCION TECNICA SOCIAL

1. INTRODUCCION

El presente reglamento esta destinado a los ingenieros y profesionales del área social, involucrados en eldiseño e implantación de sistemas condominiales de alcantarillado sanitario y presenta los principalesaspectos relacionados al proceso desde el punto de vista de la intervención técnico-social.

El sistema Condominial requiere de la participación de la comunidad en la definición de la ubicación de lasredes de recolección de aguas residuales, modificando algunas actividades normalmente llevadas a cabocon el sistema convencional.

El inicio efectivo del proyecto se realizará después de efectuar todos los estudios necesarios para la defini-ción de la mejor alternativa técnico/económica para el sistema como un todo, involucrando principalmentelos estudios topográficos, geotécnicos, definición de cuencas de recolección, número y ubicación de lasplantas de bombeo y tratamiento y el nivel necesario para el tratamiento.

Detalles sobre el contenido de los estudios básicos son presentados en el reglamento técnico de diseño(numeral 2). El presente documento trata solamente las etapas de implantación del sistema ya seleccionadopor el estudio de viabilidad técnico/económica, empezando por la contratación del diseño básico, en casode no estar disponible.

Las actividades tanto del área técnica como social deberán ser realizadas de manera coordinada y enmuchos casos de forma paralela. Es importante considerar que la educación sanitaria y ambiental se aplicaen forma transversal es decir durante todo el proceso de intervención.

2. ASPECTOS RELEVANTES DE LA INTERVENCION

Para llevar adelante la intervención técnico-social en la implantación del sistema condominial es importanteconsiderar los siguientes aspectos.

2.1 LA METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA

La metodología asumida para la implantación del sistema condominial de alcantarillado se deberá enmarcaren el enfoque pedagógico constructivista que incentiva la participación de los vecinos para la solución delos problemas de alcantarillado. A partir de este enfoque se debe construir un nuevo conocimiento porparte de los usuarios sobre los aspectos de saneamiento, permitiendo la búsqueda de soluciones máseconómicas, la utilización de tecnologías apropiadas, la elección más apropiada de la opción técnica, lamodalidad de participación de los usuarios en la construcción, operación y el mantenimiento de lossistemas, con pleno conocimiento de sus derechos y responsabilidades que esto conlleva.

2.2 LA DEMANDA INFORMADA

El enfoque basado en la demanda informada, deberá permitir que los usuarios desde el inicio del proyectotengan conocimiento de todos los aspectos referidos al sistema condominial, para transferir estos conoci-mientos se deberá utilizar técnicas participativas que permitan informar a los usuarios de manera clara,sencilla y veraz sobre el sistema condominial.

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2.3 EL ABORDAJE INTERDISCIPLINARIO

Es importante contar un equipo de profesionales de distinta formación académica (ingenieros, topógrafos,constructores civiles, trabajadores sociales, sociólogos, educadores, etc.), quienes deben aportar con susconocimientos y experiencias para la implantación del sistema condominial, estos profesionales ademásdeberán tener predisposición para realizar el trabajo en equipos conformados por diferentes disciplinas.

2.4 CARGA DE TRABAJO Y ORGANIZACION

La asignación de la carga de trabajo a cada uno de los equipos de campo, se realizará en base a los datoslogrados en la encuesta de caracterización socio-económica de la zona, que permiten conocer el número delotes existentes en cada manzano, los lotes ocupados, desocupados y vacíos, así como el número de familiasy personas que habitan en cada manzano y en cada zona. En base a esta información se asignará a cadaequipo un número determinado de manzanos y familias.

3. FASE I - CONTRATACION DEL DISEÑO BASICO DEL SISTEMA

Para llevar adelante la contratación de los servicios para el diseño básico del sistema de alcantarilladocondominial, se deberán elaborar términos de referencia, con el detalle de las actividades a desarrollar tantodel área social y de ingeniería.

Los productos esperados de la etapa de diseño básico del sistema son:

Area técnica: Diseño básico de la red públicaDiseño de ramales condominialesDefinición de trazados con participación vecinalPresupuesto de Obras y especificaciones constructivas

El alcance de los servicios del Area Técnica se presenta en: B. Redes de alcantarillado Sanitario Condominialdel presente reglamento.

Area social: Propuesta de estrategia de intervención social.

3.1 ALCANCE DE LOS SERVICIOS DEL AREA SOCIAL

Los términos de referencia para la contratación de los servicios de la intervención social deberá considerarlos siguientes aspectos:

3.1.1 ENCUESTA SOCIOECONOMICA Y CARACTERIZACION SOCIAL DEL AREA

3.1.2 LEVANTAMIENTO DE LAS AREAS EDIFICADAS Y DE LAS INSTALACIONES EXISTENTES

Se realizará el levantamiento de áreas ideficadas y el detalle de baños, puntos de conexión de agua alinterior de las viviendas.

3.1.3 DIVULGACION DEL PROYECTO Y DEFINICION DE TRAZADOS CON PARTICIPACION VECINAL

Los principales temas que deberán ser considerados para la divulgación del proyecto y acuerdos con laparticipación vecinal son:

• Características del sistema condominial• Presentación de las opciones técnicas del trazado de los ramales• Definición del trazado de los ramales con la participación de los vecinos• Costos de conexión diferenciado por opción técnica• Modalidades de trabajo, que pueden elegir los vecinos (Gestión compartida, gestión parcial o sin gestión)

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• Participación de los vecinos en la educación sanitaria• La pespectiva de género en el proyecto• Población objetivo: Dirigentes de la zona, familias de cada uno de los manzanos, otras instituciones

que trabajan en la zona• Lugar de las reuniones de divulgación como: Escuelas, iglesias, oficinas de la junta de vecinos,

bibliotecas de la zona, centros vecinales, viviendas de los vecinos, plazas o parques, calle, etc.• Recursos humanos para las tareas de divulgación: Técnicos con experiencia en el área de ingeniería

y en el área social (capacitados en metodologías participativas y dinámicas grupales), que conformeun equipo de campo. Con facilidad para transferir conocimientos, predisposición de trabajo enequipo (interdisciplinario) y flexibilidad de horarios.

• Definición de la carga de trabajo del equipo de campo, en base a la ocupación de los lotes.• Tiempo estimado de trabajo de divulgación y definición de trazado del equipo de campo• Duración estimada de las reuniones de divulgación y definición de trazado• Número de personas que asisten a las reuniones de divulgación• Material requerido para la divulgación y definición de trazado

3.1.4 PROPUESTA DE INTERVENCIÓN SOCIAL PARA LA FASE DECONSTRUCCIÓN, MANTENIMIENTO Y EDUCACIÓN SANITARIA Y AMBIENTAL

Los principales temas que deberán ser considerados son:

• Visitas domiciliarias con el objetivo de confirmar el trazado del ramal condominial y ubicación delas cámaras lote a lote e inicio de la educación sanitaria y ambiental.

• Material requerido para las visitas domiciliarias: planos por manzanos con áreas edificadas dentrodel lote y con trazado del ramal.

• Organización vecinal: Modalidad Gestión compartida. Con actividades de capacitación a los vecinospara la ejecución de las obras como los ramales condominiales e instalaciones intra domiciliarias.

• Organización Vecinal: Modalidad: Gestión Parcial. La estrategia deberá ser aplicada de acuerdo a ladecisión de los vecinos ya sea por la construcción de las obras o solamente labores de mantenimientode los ramales.

• Organización Vecinal: Modalidad Sin Gestión. Se deberá informar a los vecinos que una empresaconstructora ejecutará las obras de los ramales condominiales de acuerdo con la decisión deltrazado definida anteriormente.

• Monitoreo, Seguimiento y mantenimiento de los ramales con la modalidad de Gestión Compartida.Previa capacitación, los vecinos realizan el mantenimiento preventivo y correctivo de los ramalescondominiales, así como de sus instalaciones intra-domiciliarias y divulgación de la educaciónsanitaria y ambiental .

3.2 PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE LA ESTRATEGIA DE INTERVENCION SOCIAL

El presupuesto para los trabajos sociales deberá considerar el alcance de los servicios a ser contratados,incluyendo el cronograma de ejecución, los costos de personal, material de divulgación, alquiler de equipose instalaciones, etc.

4. FASE II - CONTRATACION DE OBRAS Y TRABAJOS SOCIALES

Sobre la base de los estudios de ingeniería y propuesta de intervención social desarrollada en la primerafase, se deberá proceder con la contratación de las obras y trabajos sociales, de acuerdo a los Pliegos delicitación a ser elaborados, según el siguiente detalle:

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• Contrato de obras en Redes (ramales y red pública)• Contrato de obras en Plantas de bombeo y tratamiento• Contrato para compra de materiales• Contrato de servicios – Trabajos sociales• Contrato de servicios – Supervisión de obras• Estructura de fiscalización

5. FASE III - TRABAJOS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO

El mantenimiento es el conjunto de acciones que se ejecutarán en el sistema para prevenir daños o para sureparación cuando estos ya se hubieran producido a fin de conseguir un buen funcionamiento del sistema.El mantenimiento podrá ser ejecutado con participación vecinal o solamente la Empresa Prestadora deServicios (EPSA).

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B. REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL

1 INTRODUCCION

La aplicación del modelo Condominial de Alcantarillado Sanitario requiere desarrollar una metodología deimplantación técnica-social, cuyos detalles fueron presentados anteriormente.

El reglamento esta destinado a ingenieros proyectistas involucrados en el diseño de sistemas condominialesde alcantarillado sanitario.

El Sistema Condominial es una solución de ingeniería basada en la participación de la comunidad. Suimplantación debe estar sujeta a la definición voluntaria y mayoritaria de la comunidad.

Antes de iniciar el diseño de un Sistema Condominial, el proyectista deberá tener un buen conocimientodel área donde se pretende implantar el sistema, tomando en cuenta todas su potencialidades y limitacio-nes. Los estudios básicos deben incluir no solamente aspectos relacionados a la parte técnica de las obras,como la topografía, tipo de suelo, drenaje, si no también aspectos socioeconómicos y culturales, como elnivel de ingresos, consumo de agua, demanda por los servicios, etc.

El período de diseño de un Sistema Condominial deberá ser optimizado en el caso de zonas con bajosingresos y donde la demanda por el servicio sea mayor que los recursos económicos disponibles, evitandoperíodos muy largos y procurando maximizar la cobertura a mediano plazo.

El proyectista deberá tener cierta precaución en utilizar las tasas promedio de crecimiento de la ciudadcomo un todo; ya que normalmente se relacionan a una expansión horizontal con aumento del área urbana.El crecimiento vertical del área de proyecto, normalmente es más bajo.

2 RED PUBLICA

La Red Pública es el conjunto de tuberías que reciben las aguas residuales de ramales condominiales oconexiones domiciliarias, conforme a la terminología definida en el numeral 3.4.2 – Capítulo II de la NormaBoliviana NB 688.

Para el diseño geométrico de las redes públicas el proyectista debe disponer de:

• Un plano del área del proyecto urbanizada a escala 1:2000, resultado del levantamiento topográfico,con curvas de nivel cada metro y el detalle de manzanos, calles, avenidas, canales, cursos naturalesde agua, puentes vehiculares, peatonales, cámaras del sistema de alcantarillado existente, posiblespuntos de bombeo, tratamiento y descarga de las aguas residuales.

• Cotas del nivel del terreno en todas las intersecciones de calle (cruceros) y puntos de interés,debidamente referenciados.

• El trazado de las redes públicas se realizará a partir de los puntos de cota más elevada (arranque)hacia el punto de cota más baja (descarga) y siguiendo el drenaje natural del terreno. El proyectistadeberá analizar las alternativas de trazado para obtener la menor extensión de red y conectartodos los manzanos.

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Figura Nº 1RED PUBLICA (opción de trazado 1)

Figura Nº 2RED PUBLICA (opción de trazado 2)

La red pública podrá ser ubicada en el centro de calle o avenida, pero preferentemente por áreas másprotegidas del tránsito vehicular, utilizando siempre que fuera posible las aceras, parques y jardines existen-tes.

En la figura Nº1 y Nº 2 se presentan opciones de trazado.

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La información de cada tramo de la red pública será incorporada en la planilla de cálculo hidráulico (CuadroNº1), con la siguiente información básica:

• Número de cámara inicial• Número de cámara final• Número de tramo• Area tributaria• Caudal unitario• Cota de terreno inicial• Cota de terreno final• Longitud• Pendiente• Diámetro• Condiciones de flujo• Verificación de la tensión tractiva

3 RAMAL CONDOMINIAL

El Ramal Condominial es la tubería que recolecta aguas residuales de un conjunto de edificaciones condescarga a la red pública en un punto, conforme a lo establecido en el numeral 3.4.1 – Capítulo II de laNorma Boliviana NB 688.

Según el drenaje natural del terreno, el proyectista definirá la ubicación más probable del ramal condominialque atenderá cada manzano, conectando todas las edificaciones hasta un punto de la red pública. Unejemplo de trazado se presenta en la siguiente figura Nº 4.

Figura Nº 3RED PUBLICA (opción de trazado seleccionada)

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Según la topografía y el trazado urbano, un manzano podrá tener más de un ramal condominial(Figura Nº 5).

Figura Nº 4RAMALES CONDOMINIALES

Figura Nº 5DETALLE DE UN RAMAL CONDOMINIAL

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La información de cada ramal será incorporada en una tabla de control con la siguiente información básica:

• Número del manzano• Número de ramales• Longitud prevista para cada ramal• Número de conexiones en cada ramal• Número de habitantes atendidos por cada ramal• Número y tipo de cámaras de inspección.

4 CAMARAS DE INSPECCION

Las cámaras de inspección forman parte de la red de alcantarillado y tienen el objetivo de permitir el accesopara el mantenimiento. Pero demás representan un componente vulnerable del sistema, ya que a través deellas pueden ingresar elementos inapropiados y causar obstrucciones, por este motivo se deberá proyectarla cantidad mínima necesaria.

4.1 TIPOS DE CAMARAS Y UBICACION

Los elementos de inspección serán principalmente de dos tipos:

• Caja de inspección.- Será ubicada en el ramal condominial; preferentemente en área protegida,tendrá dimensiones reducidas y poca profundidad.

• Cámara de inspección.- Será ubicada en la red pública; su diseño atenderá las recomendacionesde los numerales 4.5.4, 4.5.5, 4.5.8, 4.5.9 y 4.5.10 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688.

Según la profundidad de instalación de la tubería, las dimensiones recomendables de cámaras son:

Profundidad de la Tipo de cámara Dimensiones Tipo de RedTubería (solera) (m) del acceso Diámetro (m)

< 0.90 Caja (CI 40) 0.40 Ramal0.90 a 1.20 Caja (CI 60) 0.60 Ramal

> 1.20 Cámara (CI 120) 1.20 con chimenea Red Públicade acceso 0.60

4.2 CAMARA DE INSPECCION DE HORMIGON PREFABRICADO

Generalmente las cámaras de inspección son construidas en sitio, pero debido a las ventajas de manipuleoy montaje, el proyectista deberá analizar la posibilidad de utilizar “cajas de inspección” y “cámaras deinspección” con elementos prefabricados de hormigón simple y/o armado (base, anillos y tapa).

Las cámaras de la red pública ubicadas en áreas de tráfico sujetas a carga vehicular deberán contar con eldiseño estructural y prever el equipo especial para transporte y montaje.

Para los casos citados, en las siguientes figuras se presenta las cámaras de inspección típicas de hormigónprefabricado.

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Figura Nº 6CAJA DE INSPECCION TIPO EN RAMAL CONDOMINIAL

Figura Nº 7CAMARA DE INSPECCION TIPO EN RED PUBLICA (Profunda)

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4.3 CAMARAS DE INSPECCION DE PVC

El proyectista podrá considerar el diseño de sistemas de alcantarillado sanitario condominial totalmente deplástico, mediante el uso de tuberías, accesorios y cámaras de inspección de PVC. Esta opción tiene ventajastécnicas y económicas frente a los elementos de hormigón, especialmente en ramales condominiales y enla conexión domiciliaria, según se describe más adelante.

Las cámaras de inspección de PVC que podrán ser utilizadas se denominan CI PVC 40, tienen un diámetrode 0.40 m y el acceso a la red se realiza a través de un tubo vertical de profundidad variable de 0.10 a 0.20m de diámetro. Debido a esta característica, el proyectista deberá incorporar para fines de mantenimiento laadquisición de un equipo sencillo de limpieza con agua a presión.

Se deberá considerar además las ventajas de estanqueidad, fácil interconexión y funcionamiento hidráulico,ya que la “Base” de la cámara, tiene las opciones de flujo directo, contribución izquierda y derecha, quepueden ser usadas cortando la extensión cerrada correspondiente.

Una desventaja que debe ser considerada es el carácter frágil de las cámaras de PVC frente al hormigón,motivo por el cual deberán contar con la protección adecuada.

5 CONEXIONES AL RAMAL CONDOMINIAL

El proyectista deberá definir el tipo de conexión de la vivienda al ramal condominial según su ubicacióndentro o fuera del lote.

5.1 CONEXIÓN DENTRO DEL LOTE

Si el ramal condominial se encuentra dentro del lote, la conexión de la vivienda se realizará mediante una “Cajade Inspección”, generalmente del tipo CI 40 de hormigón o CI PVC 40, según se indica en figura Nº 8.

La caja de inspección será instalada durante la construcción del ramal condominial, una en cada lote ovivienda y el usuario será responsable de la conexión de sus instalaciones intradomiciliarias, pero una vezque el sistema se encuentre concluido y próximo al inicio de funcionamiento.

Figura Nº 8CONEXION EN RAMAL CONDOMINIAL DENTRO DE LOTE

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5.2 CONEXIÓN FUERA DEL LOTE

Si el ramal condominial se encuentra fuera del lote (acera), la conexión de la vivienda se realizará medianteun accesorio de PVC tipo “T”, “Y” o una “Silleta”. El accesorio de PVC se conectará con una tubería corta ala caja de inspección tipo CI 40 o CI PVC 40, que estará ubicada dentro del lote, en una zona más protegiday próxima al límite público, como se puede apreciar en las figuras Nº 9 y Nº 10.

Figura Nº 10CONEXION EN RAMAL CONDOMINIAL DE ACERA EN "Y"

Figura Nº 9CONEXION EN RAMAL CONDOMINIAL DE ACERA EN "T"

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6 CALCULO HIDRAULICO

Una vez trazada la red pública de alcantarillado sanitario y ubicadas las cámaras de inspección, se procede-rá con la cuantificación de caudales de aporte en función de la población, densidad y área de ocupaciónpor tramo. La información será incorporada en la planilla de cálculo (cuadro Nº 1).

En primera instancia el cálculo hidráulico de la red se realizará para la condición más desfavorable deinstalación, que se dará con el trazado de la red pública por el centro de calle, con ramales por las acerasy cuando los arranques de los colectores se encuentren a mayor profundidad.

La profundidad de instalación dependerá además del tipo de suelo determinado en el estudio geotécnico ydel material de la tubería.

Conforme a lo establecido en el numeral 4.4.7 – Capítulo II de la Norma Boliviana NB 688, el diámetromínimo de los colectores de alcantarillado sanitario será de 100 mm (4”).

Durante la fase de preinversión la comunidad deberá intervenir en la definición del trazado de los ramalescondominiales y se deberá seleccionar la alternativa constructiva ajustando el diseño con menores profun-didades de instalación. El ajuste se iniciará a partir de los puntos de arranque pero sin modificar el diámetroy la pendiente mínima.

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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO

PARA PROYECTO DE CAMARAS DE

INSPECCION

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 CLASES DE INSTALACIONES ....................................................................................................... 45

1.1 CAMARAS DE INSPECCION Y LIMPIEZA - TIPOS ............................................................ 45

1.2 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS CAMARAS DE INSPECCION ................................ 45

1.3 CAMARAS DE INSPECCION CON CAIDA ......................................................................... 46

1.4 UBICACION DE LAS CAMARAS DE INSPECCION ............................................................ 46

1.5 SIMPLIFICACION ACTUAL ................................................................................................ 46

1.5.1 TERMINAL DE LIMPIEZA (TL) ................................................................................ 47

1.5.2 TUBOS DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL) ........................................................... 47

1.5.3 CAMBIOS DE DIRECCION (CP) .............................................................................. 47

1.5.4 CAMBIOS DE PENDIENTE ...................................................................................... 47

1.5.5 CAMBIOS DE DIAMETRO ....................................................................................... 47

GRAFICOS ........................................................................................................................................... 49

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45


REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑOPARA PROYECTOS DE CAMARAS DE INSPECCION

1 CLASES DE INSTALACIONES

1.1 CAMARAS DE INSPECCION Y LIMPIEZA - TIPOS

La necesidad de evitar curvas en el trazado de Redes, que dificultan la limpieza, obligan a construir Cámarasde Inspección entre dos de las cuales, la alineación debe ser forzosamente recta, tanto en planta como enperfil, lo cual significa que también son necesarias en los cambios de pendiente, facilitando de ésta manera,el acceso a los colectores para la extracción de los residuos de limpieza.

Los espaciamientos recomendables entre cámaras de inspección, son los siguientes:

• 70 metros para colectores de pequeño diámetro 150 mm. a 400 mm,

• 100 metros para colectores visitables mayores a 700 mm. de diámetro,

• 150 metros para colectores visitables mayores a 1.000 mm. de diámetro.

Las cámaras de Inspección y limpieza, especiales para rejas, compuertas, aliviaderos o puntos destinados amedición, deben ser fácilmente accesibles.

Las Cámaras de Inspección y limpieza se ubican sobre el eje de las alcantarillas o con ligera desviación y sudiámetro debe tener como dimensión mínima 0,60 m y 0,60 x 0,60 para el caso de cámaras rectangulares.

El acceso a la cámara puede ser de forma cónica con un diámetro de 0,60 m o cuadrada con dimensiones0,60 x 0,60.

Las Cámaras de Inspección de sección circular, deberían tener 1,20 m de diámetro en su base inferioraunque actualmente se puede aceptar hasta 1,0 m.

La base de las cámaras puede ser de concreto o de mampostería, en todo caso, debe tener una altura mayoro igual a 15,0 cm. La base se apoya sobre capa de hormigón pobre o gravilla con espesor de 5,0 cm. Loscanales de conducción construidos en la base, de sección semi-circular, deben ser, de manera que permitanel flujo de las diferentes conexiones. La superficie del fondo de la cámara debe tener una pendiente hacialos canales de enlace no menor al 2 % para evitar acumulación de depósitos orgánicos y no mayor al 10 %por razones de seguridad para el personal de limpieza.

1.2 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS CAMARAS DE INSPECCION

Las Cámaras de Inspección se construyen en concreto simple y armado, mampostería de piedra y mampos-tería de ladrillo. Pueden ser de sección circular o cuadrada. Las paredes en mampostería tendrán un espesormínimo de 20 a 25 cm., las juntas se realizarán con mortero de cemento y arena fina en proporción 1:3 ó 1:4,las paredes internas deben ser enlucidas con una capa de 2,0 cm de espesor con mortero de cemento-arenafina 1:2 ó 1:3.

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Las paredes de concreto vaciadas en sitio, o prefabricadas mediante anillos modulares, tendrán un espesormínimo de 10,0 cm.

Las tapas de las Cámaras de Inspección, preferentemente serán de hierro de fundición, sin embargo, porrazones económicas pueden ser también de concreto armado, debiendo ser el diámetro libre de 0,60 m.Existen diversos tipos de tapas de hierro de fundición que incluyen variaciones con o sin articulación, suelección depende de la carga a la que estarán sometidas, aspecto que se relaciona con la importancia de lavía o avenida donde será instalada.

1.3 CAMARAS DE INSPECCION CON CAIDA

Las Cámaras con caída son estructuras muy frecuentes en terrenos con pendiente pronunciada con el objetode evitar velocidades de flujo mayores a las máximas estipuladas por reglamento que son erosivas al tipo dematerial de tubería utilizada.

Los niveles entre 20 y 40 cm pueden solucionarse incluyendo los mismos en los canales semicirculares. Paradesniveles entre 40 y 80 cm, la cámara deberá ser ampliada en el sector inferior del cuerpo de la misma. Paramayores desniveles se procede a utilizar pozos con caída con accesorios de enlace.

Las Cámaras con caída son estructuras muy frecuentes en terrenos con pendiente pronunciada con el objetode evitar velocidades de flujo mayores a las máximas estipuladas por reglamento que producen erosión enel tipo de material de tubería utilizada.

1.4 UBICACION DE LAS CAMARAS DE INSPECCION

La ubicación, y en consecuencia el número de Cámaras de Inspección deben ser objeto de un estudioespecial ya que su costo incide en un porcentaje elevado en la construcción del sistema, por ello esnecesario tomar en cuenta lo siguiente:

a) Ubicar en los arranques de colectores,b) Ubicar en los cambios de dirección,c) Ubicar en los cambios de diámetro,d) Ubicar en cambios de pendiente,e) Ubicar para vencer desniveles,f) En las intersecciones de colectores,g) En tramos largos, de modo que la distancia entre dos cámaras consecutivas no exceda lo estipulado

en 1.1.

La distancia entre Cámaras de Inspección, está directamente relacionada a la utilización de equipos y métodosde limpieza, sean estos manuales o mecanizados, por tal razón se debe tomar en cuenta lo siguiente:

a) Si se utiliza equipo manual como ser varillas flexibles y sus respectivos accesorios, la distancia entrecámaras podrá ser de 50 a 70 m,

b) Si se utiliza equipo mecánico (Sewer Roder), la distancia entre cámaras puede llegar a 100 m. yavanzar aún hasta los 150 m,

c) Si los diámetros de los colectores son visitables y permiten una limpieza directa por un operador, ladistancia puede ampliarse a 150 ó 200 m.

1.5 SIMPLIFICACION ACTUAL

Debido a que el costo de las Cámaras de Inspección tienen una incidencia importante y muy elevada en laconstrucción del sistema de alcantarillado, se han propuesto simplificaciones que están condicionadas a la

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disponibilidad de un equipo de mantenimiento y limpieza adecuado, sea éste mecánico o en especial detipo hidráulico (succión-presión). Este sistema simplificado, además de reducir los costos por unidad deinspección y limpieza, permite incrementar la longitud de inspección, lo que a su vez incide en la reduc-ción de los costos de la red de Alcantarillado.

Los accesorios simplificados de la red son los que se mencionan a continuación:

1.5.1 TERMINAL DE LIMPIEZA (TL)

En los casos de redes ubicadas en las aceras, calles sin salida o vías y calles secundarias de tráfico liviano,las cámaras de arranque del alcantarillado pueden ser sustituidas por terminales de limpieza. Este terminaldeberá ser construido utilizando dos Curvas de 45° (Ver gráficos anexos).

1.5.2 TUBOS DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL)

Son utilizados en los tramos intermedios de la red y son elementos generalmente prefabricados (Ver gráfi-cos anexos).

1.5.3 CAMBIOS DE DIRECCION (CP)

En casos de calles curvas, las Cámaras de Inspección situadas anteriormente en los puntos de cambio dedirección, con hasta 45° de deflexión, pueden ser eliminadas y sustituidas por cajas de paso sin inspección.

La sustitución de Cámaras Inspección por cajas de paso, debe ser evitada en tramos donde la pendiente delos colectores fuese inferior a 0,007 m/m (0,7 %) para tubos de 6" (150 mm) y de 0,005 m/m (0,5 %)para tubos de 8" (200 mm).

Las cajas de paso curvas o rectas deben ser necesariamente catastradas.

1.5.4 CAMBIOS DE PENDIENTE

En los casos de cambio de pendientes, y siempre que el colector no tenga una altura de tapada mayor de3,0 m de profundidad, la Cámara de Inspección puede ser sustituida por una caja de paso (ver gráficosanexos), que debe ser obligatoriamente catastrada.

1.5.5 CAMBIOS DE DIAMETRO

En los casos de cambio de diámetro en un tramo de colector, la Cámara de Inspección puede ser sustituidapor una caja de paso sin inspección. Esta solución sólo puede ser adoptada para colectores con profundi-dad menor a 3,0 m y necesariamente debe ser catastrada.

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GRAFICOS

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CAMARAS DE INSPECCION

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CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO

C/ CONEXION LATERAL

CORTE A - A

PLANTA

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ALTERNATIVA

CAMARA TIPO - FLUJO DIRECTO C/ CONEXION LATERAL

TIPO 2A

CORTE

PLANTA

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CAMARA DE INSPECCION TIPO 2

PLANTA

SECCION A-A

SECCION B-B


PLANTA

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SECCION C-C

PLANTA

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CAMARAS DE INSPECCION

PLANTA

PLANTACORTE B-B

CORTE A-A

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CAMARA CON CAIDA

(Para desniveles entre 0,40 - 0,80)

CORTE B-B

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CAMARA CON CAIDA

CORTE B-BCORTE A-A

PLANTA

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CAMARA CON CAIDA

CORTE A-A CORTE B-B

PLANTA

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CAMARA CON CAIDA

CORTE A-A

PLANTA

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TUBO DE LIMPIEZA (TL)

CORTE A-A

PLANTA

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TERMINAL DE LIMPIEZA (TL)

PLANTA

CORTE E-E

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CAJA DE CAMBIO DE DIRECCION 45°

PLANTA

CORTE A-A

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CAJA DE CAMBIO DE DIAMETRO

CORTE C-C

PLANTA

CORTE D-D

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TUBO DE INSPECCION Y LIMPIEZA (TIL)

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PARA CONEXIONES DOMICILIARIAS

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 GENERALIDADES ..........................................................................................................................71

2 ALTERNATIVAS DE CONEXION ...................................................................................................71

2.1 ALTERNATIVA "A" ...............................................................................................................71

2.2 ALTERNATIVA "B" ...............................................................................................................71

2.3 ALTERNATIVA "C" ...............................................................................................................72

GRAFICOS ............................................................................................................................................73

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71


REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑOPARA CONEXIONES DOMICILIARIAS

1 GENERALIDADES

Las conexiones domiciliarias son gestionadas, a través de las entidades responsables (Entidad de sanea-miento, Municipio), debiendo prohibirse cualquier obra por intervención de particulares en la red pública.Estas conexiones deben realizarse bajo control Municipal.

Como regla de seguridad de utilización adecuada de la red interna domiciliaria (privada), la sección adop-tada de conexión debe tener un diámetro inferior a la del colector público, buscando que en caso deproducirse una obstrucción por uso indebido, el efecto se produzca en el tramo de conexión o en el interiorde la edificación.

2 ALTERNATIVAS DE CONEXION

Son tres las alternativas que se pueden considerar:

2.1 ALTERNATIVA "A"

Es el caso más común en nuestro medio, en el cual el colector público es existente y se procede a efectuaruna conexión de la última cámara de inspección del inmueble con la tubería de servicio público, a través dela acometida que tiene un alineamiento con una deflexión de 45° con la línea de la edificación. Para ésteefecto se realiza una perforación de diámetro similar al tubo de la acometida y, luego se procede a la uniónde ambas tuberías, en forma cuidadosa, empleando para ello mortero de cemento.

Esta alternativa que prácticamente resulta en una unión tubo a tubo, tiene el inconveniente que requiere unexcesivo cuidado, además afecta la sección hidráulica del tubo, ya que su ejecución casi siempre presentadificultades por la rebabas (resalto formado por la materia sobrante en los bordes) que se producen en launión y que pueden originar un taponamiento del colector público, especialmente si éste es de diámetromínimo de 6".

En todos los casos es recomendable efectuar esta unión con un accesorio o codo, efectuando la perforaciónen la clave del tubo, garantizando, de esta manera, la entrada de las aguas residuales domiciliarias por laparte superior y manteniendo invariable la sección hidráulica.

2.2 ALTERNATIVA "B"

Su utilización es práctica cuando el colector público será recién construido y la urbanización tiene definidoslos frentes de los lotes de terreno. En este caso es factible prever la instalación, en el colector público de unramal en "Y", cuyo diámetro de derivación sea igual al de la tubería domiciliaria para luego ser extendidohasta la cámara de salida de la edificación. Tiene el inconveniente de que muchas veces, la prolongacióndel ramal de conexión no coincide con la dirección requerida por la última cámara domiciliaria por lo quese debe modificar y/o forzar su dirección. Por lo tanto, en caso de adoptar esta alternativa, es recomenda-ble complementar la conexión ejecutando la acometida y la cámara de salida de la edificación.

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2.3 ALTERNATIVA "C"

Presenta una nueva modalidad mediante el uso de CONECTORES, con los cuales se pretende simplificar ygarantizar la ejecución de las conexiones domiciliarias con el cuidado necesario que requiere la red públicacuyo control de calidad pasó por diversas pruebas. Para este efecto, se hace uso de una pieza adicionalprefabricada ramal o dado conector (Selín) que se coloca en forma lateral o en la clave del colector público.

La conexión en esta alternativa puede ser efectuada en ramal a 45° o en forma perpendicular al colectorpúblico.

Esta alternativa elimina la posibilidad de formación de rebabas o resaltos dentro del colector público, yademás se mantiene intacta la sección hidráulica de escurrimiento del colector.

Por otra parte, esta alternativa permite ejecutar con un solo conector, hasta 3 conexiones domiciliarias (vergráficos anexos).

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GRAFICOS

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CO

NE

XIO

N D

OM

ICIL

IAR

IA

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TIPOS DE CONEXION DOMICILIARIAS

SISTEMA ORTOGONAL

SISTEMA RADIAL

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DETALLE DE CONEXION DOMICILIARIA

PLANTA

SECCION TIPO

DETALLE A

DETALLE B

DETALLE B

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Conexion domiciliaria Caso A

EMPOTRAMIENTO CASO A

CORTE A -A

PLANTA

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Conexion domiciliaria Caso B

EMPOTRAMIENTO CASO B

CORTE A -A

PLANTA

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EMPOTRAMIENTO CASO C

CORTE B - B CORTE C - C

EMPOTRAMIENTO CASO D

CORTE D - D CORTE E - E

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CONECTOR LATERAL PARA PROFUNDIDADES MENORES

A 1.20 m.

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DADO SELIN BASE

DATO CONECTOR

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CONEXION DOMICILIARIA CON DADO SELIN

FORMAS DE CONEXION AL COLECTOR

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CO

NE

XIO

N D

OM

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PARA PROYECTOS DE ESTACIONES

ELEVATORIAS DE AGUAS RESIDUALES

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 ASPECTOS GENERALES ...............................................................................................................89

2 ANALISIS DE ALTERNATIVAS ......................................................................................................89

3 DETERMINACION DE LA UBICACION .......................................................................................89

4 CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES - CAUDALES ...................................................................90

5 DISEÑO HIDRAULICO DEL CARCAMO......................................................................................90

5.1 CAPACIDAD Y FORMA DEL POZO ..................................................................................905.2 TUBERIAS Y PIEZAS ESPECIALES ....................................................................................925.3 DISPOSITIVOS COMPLEMENTARIOS ...............................................................................925.4 FUENTE SUPLEMENTARIA DE ENERGIA .........................................................................92

6 SISTEMAS DE BOMBEO ..............................................................................................................92

6.1 EYECTORES NEUMATICOS ...............................................................................................926.2 BOMBAS CENTRIFIFUGAS ................................................................................................936.3 BOMBAS TORNILLO ..........................................................................................................94

GRAFICOS ............................................................................................................................................95

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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA ESTACIONES ELEVATORIASDE AGUAS RESIDUALES

1 ASPECTOS GENERALES

Las "Estaciones Elevatorias" de Aguas Residuales son necesarias para elevar y/o transportar Aguas Residualesen la red cuando la disposición final del flujo por gravedad ya no es posible. En terrenos planos, loscolectores que transportan el Agua Residual hacia la Estación de Tratamiento se pueden profundizar de talmodo que se tornaría impracticable la disposición final sólo por gravedad.

Las tuberías de alcantarillado, al funcionar como conductos libres, necesitan tener cierta pendiente quepermita el escurrimiento por gravedad, situación que en terrenos planos ocasiona que las mismas, en sudesarrollo, cada vez sean más profundas. En consecuencia, las Estaciones Elevatorias surgen como instala-ciones obligatorias en Sistemas de Alcantarillado de comunidades o áreas con pequeña pendiente superfi-cial.

Las aguas Residuales son bombeadas con los siguientes propósitos: para ser conducidas a lugares distantes,para conseguir una cota más elevada y posibilitar su lanzamiento en «cuerpos receptores» de agua o parareiniciar un nuevo tramo de escurrimiento por gravedad.

2 ANALISIS DE ALTERNATIVAS

Las Estaciones Elevatorias son costosas, por lo que su implantación debe ser decidida después de estudioscomparativos minuciosos y sólo cuando los mismos demuestren que no es posible o recomendable elescurrimiento por gravedad. Estas instalaciones además del presentar un costo inicial elevado, exigen gastosde operación y sobre todo, mantenimiento permanente y cuidadoso.

En pequeñas ciudades, se debe evitar cuanto sea posible la construcción de Estaciones Elevatorias, pues lasdificultades de mantenimiento son siempre cada vez mayores: más aún si se trata de instalaciones, equiposy dispositivos provenientes de varios fabricantes y que exigen operación manual.

Si en el mercado se dispone de conjuntos prefabricados completos de funcionamiento automático, querequieran solamente mantenimiento periódico, quizás sea adecuado el uso de Elevatorias en lugar deconstruir colectores profundos.

3 DETERMINACION DE LA UBICACION

La determinación de la ubicación de la Estación Elevatoria es de suma importancia, sobre todo en áreas nodesarrolladas o parcialmente urbanizadas, ya que ello determinará en muchos casos el desarrollo completodel área. La parte estética o arquitectónica también debe ser considerada en la selección del sitio de talforma que no afecte adversamente el área vecina.

Entre otros detalles deben considerarse.

a) Condiciones del sitio.b) Propietarios del terreno.c) Drenaje del terreno y de la localidad.d) Tipo de tráfico.e) Accesibilidad vehícular.f) Disponibilidad de Servicios, energía (tensión y Carga). Agua Potable, Teléfonos, etc.

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La profundidad de las tuberías, o canales de llegada determinan la profundidad de la estructura de laEstación Elevatoria por debajo del nivel del terreno y determinan también en consecuencia el nivel del pisode la cámara de operación. Todas las Estaciones deben diseñarse de tal manera que sean resistentes a losefectos de flotación que pueden producir las inundaciones. Todas las entradas y aberturas no sellables dela estación, deben quedar ubicadas por lo tanto en alturas sobre el nivel máximo de inundaciones esperado.

4 CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES - CAUDALES

Generalmente se estudian: el caudal promedio diario, los caudales diarios mínimos y máximos, y el caudal"pico" horario. El caudal máximo define el tamaño y las facilidades de almacenamiento del pozo húmedo asícomo el equipo de bombeo de la estación.

La cantidad de Aguas Residuales que llega a una Estación Elevatoria presenta variaciones cíclicas en corres-pondencia a la curva de consumo de agua. Las estimaciones de caudales se realizan tomando en cuenta:

a) La población contribuyente.b) La contribución media "percápita",c) Los coeficientes relativos a los días y horas de mayor contribución,d) La infiltración a lo largo de los colectores,e) Las grandes contribuciones aisladas (Industriales).

La contribución media "percápita" es el producto de la dotación media de agua por el coeficiente de retornoque generalmente se adopta como 0,75. Los coeficientes relativos a los días y hora de mayor contribuciónequivale respectivamente a los coeficientes K

1 = 1,30, y K

2 = 1,5

La infiltración a través de los colectores, juntas, cámaras de inspección, es estimada de conformidad a lorecomendado para el diseño de la red entre 0,2 L/s/Km y 1,0 L/s/Km de conformidad a su ubicación porencima o por debajo de la napa freática y el tipo de junta empleada en la red.

Para el proyecto de una Estación Elevatoria, es necesario conocer también los caudales máximo, medio ymínimo para las condiciones iniciales de funcionamiento. Para esto, se debe determinar aunque sea enforma estimativa, la población contribuyente actual.

5 DISEÑO HIDRAULICO DEL CARCAMO

Desde el punto de vista mecánico, es deseable operar una bomba por períodos largos. Sin embargo, elfuncionamiento no es compatible con el mantenimiento de "Condiciones Aeróbicas" en las aguas residualescuando resultan largos periodos de retención.

El pozo de colecta o cárcamo, también llamado de succión, es el compartimiento destinado a recibir yacumular las aguas residuales durante un período de tiempo. Si en determinado momento el caudal debombeo fuese superior al de llegada, en la bomba se producirá una entrada de aire y su funcionamientoquedará perjudicado, pudiendo inclusive ésta situación, provocar serios daños en el equipo.

Mediante la acumulación temporal de aguas residuales en un cárcamo convenientemente dimensionado, esaconsejable que las bombas arranquen o se detengan automáticamente, conforme el nivel del líquido,alcance niveles elevados o bajos en el comportamiento. Este funcionamiento se logra mediante la instala-ción de electrodos de control de nivel.

5.1 CAPACIDAD Y FORMA DEL POZO

En general se admite que el período de permanencia de las aguas residuales en el cárcamo sea de aproxi-madamente 10 minutos, considerando la descarga media Qm.

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Cuando la descarga de entrada en el cárcamo fuese inferior a la descarga media, las aguas residualespermanecerán por más tiempo en el interior del pozo, lo que trae como consecuencia, la producción demalos olores, o desprendimiento de gases y la acumulación de lodos en el fondo del pozo. Por esta razónes aconsejable adoptar un período de retención igual o menor a 30 minutos.

Por otra parte, otro criterio bastante común es el de adoptar como 10 el número máximo de arranqueshorarios de la bomba, de modo que el período de una parada y del tiempo de funcionamiento de la bombasea de 6 minutos.

Denominando:

C = Capacidad útil del pozo.q = Descarga que llega al pozo.Q = Descarga bombeada (Caudal de bombeo).P

1= Período de parada de la bomba.

P2

= Período de funcionamiento.P

3= Período de retención de las aguas residuales en el pozo (10 minutos).

P1+P

2= 6 minutos.

Se ve que:

C = q P1

C = (Q - q) P2

El período de funcionamiento de la bomba para el caso de descarga mínima en el pozo se calcula:

Período de funcionamiento:

CP1 = —————— Q max - q min.

Período de parada

CP1 = ——— q min.P3 = Período de retención

La suma de P1 y P

2, corresponde al ciclo de operación de la bomba entre dos arranques consecutivos.

Para bombas y motores grandes, el tiempo mínimo en minutos de un ciclo de bombeo o de operación dela bomba, no debe ser menor de 20 minutos, en cambio para bombas pequeñas éste tiempo puede ser 10minutos, aunque 15 min es un tiempo más apropiado. Es recomendable considerar un período de reten-ción, como se dijo anteriormente, que no exceda los 30 minutos.

Se debe observar que entre dos arranques sucesivos de la bomba, no se produzca un período de tiempomuy corto para no perjudicar los equipos eléctricos del comando del motor. Se recomienda que el númerode arranques del motor no supere las 10 veces, lo que limita a 6 minutos, el ciclo entre dos inicios de laoperación de bombeo.

La mayoría de los métodos de diseño basan el tiempo de retención en la variación promedio del caudal dediseño, en cambio, la variación máxima y mínima determinan la capacidad del cárcamo.

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Además de lo anterior, el cárcamo de una casa de bombas, debe satisfacer aún las siguientes exigencias deforma y posición.

a) La parte útil debe estar comprendida entre el eje de la tubería de llegada de aguas residuales y unacota, situada como mínimo a una distancia 3 veces el diámetro (3 D), sobre la boca de entrada de labomba o de la tubería de succión si ésta existe,

b) El fondo deberá tener una superficie lo más pequeña posible para minimizar los depósitos de sólidos,por esto, las paredes del cárcamo deberán tener una inclinación de 45° y preferiblemente de 60° conla horizontal.

5.2 TUBERIAS Y PIEZAS ESPECIALES

En el tramo de succión, estando las bombas ahogadas, se debe colocar obligatoriamente un registro, a finde poder aislar cada conjunto elevatorio.

Para efectos de dimensionamiento se aconseja adoptar velocidades que no superen los 1,5 m/s en el tramode succión y de 2,4 m/s en el tramo de impulsión. En ningún caso, el diámetro de la tubería debe serinferior a 100 mm (4").

5.3 DISPOSITIVOS COMPLEMENTARIOS

La mayoría de las casas de bombas para aguas residuales requiere de los siguientes dispositivos auxiliares:

a) Boyas o electrodos para el accionamiento de las llaves de comando de los motores ubicados enfunción a niveles máximos y mínimos de agua residual en el cárcamo,

b) Bomba para agotamiento de aguas de condensación, de infiltración o de filtración que eventualmentepueden presentarse en el pozo seco,

c) Puente grúa, tecle u otro mecanismo para la suspensión del conjunto elevatorio.

5.4 FUENTE SUPLEMENTARIA DE ENERGIA

Las casas de bombas que no tienen medios para descargar las aguas residuales a través de estructuras derebose necesitan ser equipadas con generadores de emergencia.

6 SISTEMAS DE BOMBEO

Los principales dispositivos, actualmente en uso, para la elevación de las aguas residuales, son bombaseyectoras, bombas centrífugas y bombas helicoidales.

6.1 EYECTORES NEUMATICOS

Los eyectores tienen la ventaja de poder recibir las aguas residuales sin cribado previo lo que no causa dañoal sistema, están constituidos por una cámara metálica a la cual el agua residual es conducida directamentedesde un colector alimentador. Cuando el nivel alcanza una altura determinada, automáticamente un co-mando eléctrico acciona un compresor que inyecta aire en la cámara con lo que el agua residual esimpulsada a la tubería de salida. Las válvulas de entrada y salida también funcionan automáticamente norequiriéndose de operación manual alguna.

Debido a que los eyectores funcionan con aire a presión es obvio que juntamente con la cámara receptorase debe instalar un compresor y eventualmente un recipiente de aire comprimido. El conjunto se debecomplementar con la instalación de un tablero eléctrico de control.

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Las unidades menores son instaladas en compartimientos totalmente subterráneos.

Según los catálogos de conocidas fábricas de otros países, los modelos usuales tienen capacidades paracaudales comprendidos entre 2 y 20 L/s, para alturas manométricas que varían entre 3 y 15 m. La potenciadel motor del compresor varía de 1,50 a 20 HP para instalaciones dotadas de compartimiento de airecomprimido y de 1,5 a 30 HP para las que no lo poseen.

Excepto en pequeñas instalaciones, es recomendable que por lo menos los eyectores, sean instalados cadauno con capacidad suficiente para evacuar el caudal máximo previsto.

6.2 BOMBAS CENTRIFIFUGAS

Las bombas centrífugas, accionadas por motores eléctricos o de combustión interna, son dispositivos de usomás frecuente y son fabricadas distintas varias capacidades. De un modo general presentan elevado rendi-miento y son insustituibles cuando se deben salvar grandes alturas.

Las bombas de este tipo, destinadas a bombear aguas residuales, están regidas por los mismos principios delas bombas centrífugas comunes utilizadas en el bombeo de agua limpia.

Desde el punto de vista técnico, hay ciertas peculiaridades que caracterizan a las bombas para aguasresiduales. Por el hecho de impulsar líquidos sucios que contienen materias en suspensión, deben poseerun tipo especial de rotor (impulsor), además de registros de inspecciones junto a las bocas de entrada y desalida para permitir su limpieza.

Las especificaciones técnicas para proyectos, recomiendan generalmente que las bombas centrífugas paraaguas residuales tengan aberturas que permitan el paso de objetos o materiales sólidos con diámetro espe-cial, de tipo tubular o abierto.

Las bombas deben generalmente trabajar ahogadas, esto es con carga en la entrada, de manera que elfuncionamiento, en su inicio, se produzca sin la necesidad de la operación previa de cebado. De éstamanera se obtienen las siguientes ventajas.

1) Prescindir de la válvula de pié, cuyo funcionamiento sería deficiente, con líquidos que contienensólidos.

2) Se facilitan las condiciones para la automatización del funcionamiento del equipo de bombeo.

En la mayoría de los casos, las bombas centrífugas para aguas residuales utilizadas en estacioneselevatorias, trabajan en forma intermitente, debido a la oscilación de los caudales de llegada, es poresto que es recomendable lograr que la operación sea totalmente automatizada.

Entre los tipos de bombas centrífugas para aguas residuales que se utilizan en estaciones elevatorias,se destacan las siguientes:

a) De eje horizontal,

b) De eje vertical para instalación en pozo húmedo, esto es, dentro del pozo de bombeo,

c) De eje vertical para instalación en pozo seco,

d) Conjunto motor-bomba sumergible.

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Las bombas de eje vertical de los tipos b y c ofrecen, frente a los otros tipos, la ventaja de poder seroperadas por motores instalados en niveles superiores libres de posibles inundaciones. La longitud del ejede accionamiento, que no debe ser exagerado, y los problemas de su mantenimiento, son aspectos quedeben ser examinados convenientemente en la Fase de Proyecto.

El tipo conocido de motor-bomba sumergible, engloba en una sola carcasa, la bomba centrífuga propiamen-te dicha y el motor eléctrico de accionamiento. Fijado en el eje guía, puede ser accionado hacia arriba ohacia abajo por medio de una cadena de suspensión.

Para determinar la capacidad de una bomba centrífuga y seleccionar el modelo correspondiente, es necesa-rio como en el caso de agua limpia, conocer fundamentalmente: el caudal de bombeo y la altura dinámicatotal.

6.3 BOMBAS TORNILLO

Las bombas helicoidales constituyen una modernización del llamado tornillo de Arquímedes. En los últimosaños, su uso se ha intensificado principalmente en Europa. Su funcionamiento es al aire libre, y por tanto apresión atmosférica. La altura que se puede vencer, equivale al desnivel existente entre las extremidades deltornillo, colocado en su posición de funcionamiento.

Son recomendadas para grandes caudales y pequeñas alturas de elevación. Para este tipo de bombas no haynecesidad de calcular la altura dinámica, solamente se requiere el desnivel geométrico entre la cota mínimaalcanzada por las aguas residuales en la cámara de llegada y la cota del canal receptor o cámara de salida.

La capacidad de bombeo, en términos de caudal, es definida de modo general por el diámetro del tornilloy la velocidad de retención. La potencia absorbida es calculada por la fórmula general utilizada en bombascentrífugas.

Q Hest.P = ———— 75 N.

Donde:

P = Potencia absorbida en H.P.Q = Caudal de bombeo L/s.Hest = Altura estática de elevación.N = Rendimiento (65 a 70 %)

El rendimiento es relativamente bajo, debido principalmente a fugas que se verifican en la separaciónexistente entre la hélice y la canaleta que la contiene.

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GRAFICOS

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ESTACION ELEVATORIA TIPO

PLANTA

CORTE A -A

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ESTACION ELEVATORIA

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ESTACION ELEVATORIA

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ESTACION ELEVATORIA

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ESTACION ELEVATORIA

PLANTA

CORTE

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ESTACIONES ELEVATORIAS

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ESTACIONES ELEVATORIAS

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BOMBA TORNILLO

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PARA PROYECTO DE ENTIBADO DE

ZANJAS

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 ASPECTOS GENERALES .............................................................................................................109

1.1 DEFINICION .....................................................................................................................1091.2 NECESIDAD ......................................................................................................................109

2 EMPUJE DE TIERRAS .................................................................................................................109

2.1 DEFINICIÓN Y ANALISIS ................................................................................................1102.2 COEFICIENTE DE EMPUJE ..............................................................................................1102.3 EMPUJE EN TERRENOS CON COHESIÓN ..................................................................... 1102.4 TERRENOS SUMERGIDOS ...............................................................................................1102.5 SOBRECARGAS ................................................................................................................1102.6 CALCULO DEL ENTIBADO .............................................................................................1112.7 MATERIALES UTILIZADOS EN ENTIBADOS ..................................................................111

2.7.1 MADERA .................................................................................................................1112.7.2 ACERO ....................................................................................................................1112.7.3 CONCRETO ARMADO...........................................................................................112

3 TIPOS DE ENTIBADOS ..............................................................................................................112

3.1 APUNTALAMIENTO .........................................................................................................1123.2 DISCONTINUO ................................................................................................................1123.3 CONTINUO SIMPLE .........................................................................................................1123.4 CONTINUO ESPECIAL .....................................................................................................1123.5 METALICO - MADERA .....................................................................................................112

GRAFICOS ..........................................................................................................................................117

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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑOPARA PROYECTOS DE ENTIBADO DE ZANJAS


1.1 DEFINICION

Se define como entibado al conjunto de medios mecánicos o físicos utilizados en forma transitoria paraimpedir que una zanja excavada modifique sus dimensiones (geometría) en virtud al empuje de tierras. Sedebe entender que el entibado es una actividad medio y no una finalidad. Sirve para poder lograr unobjetivo de construcción (colector, galería o fundación) por lo cual la conclusión de la obra es retirada casien su totalidad.

1.2 NECESIDAD

Como se indicó anteriormente, tratándose de un medio, el entibado puede ser omitido dentro de ciertoscriterios lógicos, siempre que se pueda anular el empuje de tierras, por cualquier otro procedimiento oconsiderar que durante el tiempo que durará la zanja abierta, la tierra no deslizará. Sin embargo en esteúltimo caso hay que tomar en cuenta el factor psicológico ya que sin la protección de un entibado, elfondo de una zanja produce una sensación de inseguridad y temor que influye en el rendimiento de losobreros.Otros factores que influyen en la determinación de usar un entibamiento es la presencia de fundacionespróximas de edificios, pavimentos de calles, cimientos de muros y otro tipo de estructuras. Se recomiendapor tanto una cuidadosa observación previa de lo siguiente:

a) Al considerar que los taludes de las zanjas no sufrirán grandes deslizamientos, no se debe olvidar queprobablemente se producirán pequeñas deformaciones que traducidas en asentamientos diferencia-les pueden dañar estructuras vecinas,

b) Las fluctuaciones del nivel freático en el terreno modifican su cohesión, ocasionando por lo tantorupturas del mismo,

c) La presencia de sobrecargas eventuales tales como maquinaria y equipo o la provocada por el acopiode la misma tierra, producto de la excavación, puede ser determinante para que sea previsto unentibamiento. En estos casos será la experiencia y el buen criterio los factores que determinen o no eluso de un entibado.

2 EMPUJE DE TIERRAS

2.1 DEFINICIÓN Y ANALISIS

En la acción o reacción de la tierra ejercida sobre una estructura, se deben distinguir dos situacionesdiferentes, en el primer caso, la acción de la tierra sobre una estructura, se denomina "Empuje Activo"; encambio en el segundo caso, la acción de la estructura sobre la tierra, se denomina "Empuje Pasivo".

El empuje de la tierra depende de numerosos factores de compleja determinación que inclusive no sonconstantes en el tiempo. Los principales factores son:

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a) Rugosidad e inclinación de la superficie en contacto con el suelo,

b) Rigidez y deformación de la estructura y de su fundación,

c) Densidad, ángulo de fricción interna, humedad, coeficiente de vacíos, cohesión, nivel freático einclinación del terraplén,

d) Factores externos al terreno y a la estructura, como lluvias, sobrecargas, vibraciones, etc.

En consecuencia el "Calculo del Empuje de Tierra", deberá ser considerado como una estimación oevaluación en el que el ingeniero deberá recurrir a su mejor criterio y al grado de seguridad que desea.

2.2 COEFICIENTE DE EMPUJE

Es un coeficiente utilizado para calcular el empuje lateral que en rigor no pasa de ser una relación numérica(para cada punto de contacto tierra/estructura) entre el peso de la tierra en aquel punto y el empuje lateral.Por la teoría de Coulomb es un valor fijo para cada tipo de suelo, que no varia con la profundidad, esobtenido considerando la superficie de deslizamiento plana y asumiendo las presiones linealmente distri-buidas, lo que se traduce en un diagrama de carga triangular. En la formula:

E = K * �t * H

E = Empuje de Tierra�

t= Peso específico del terreno

H = Profundidad del punto consideradoK = Coeficiente de empuje; el cual tiene valores diferentes, conforme sea activo Ka o pasivo Kp

2.3 EMPUJE EN TERRENOS CON COHESIÓN

En terrenos con cohesión, el valor del empuje calculado por la formula anterior E = K * � t * H debe sermodificado en función de la cohesión, de la siguiente manera:

a) Empuje Activo

E = Ka * �t * H - C

b) Empuje Pasivo

E = Kp * �t * H - 2C

Siendo C = Cohesión del terreno

2.4 TERRENOS SUMERGIDOS

En los terrenos sumergidos permeables, la influencia del agua es considerable, puesto que al empuje sedebe adicionar aquel que corresponda al agua y se debe disminuir la cohesión ya que por la presencia delagua ésta se anula y además se debe modificar también la Densidad del Terreno, adoptando aquella quecorresponde a suelos sumergidos.

En terrenos poco permeables, habrá que modificar el peso específico del terreno por el peso específico quecorresponde a suelo saturado.

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2.5 SOBRECARGAS

En el caso de sobrecargas, para determinar el empuje de tierra, se adopta el proceso simplificado, queconsiste en incrementar la altura real H en un valor Hs, debido a la sobrecarga, que no es otra cosa que larelación que existe entre la sobrecarga q y el peso específico del terreno �

t. En consecuencia el empuje se

calculará de la siguiente manera:

qHs = — �t

Ht = H + HsE = K * �t * Ht

Donde:

q = Sobrecarga (Kg/m )�

t = Peso específico del terreno (kg/m3 )

El diagrama de presiones en este caso adopta una forma trapezoidal.

2.6 CALCULO DEL ENTIBADO

Normalmente se efectúa el cálculo, adoptándose entibados ejecutados según disposiciones normalizadas, ysolamente son calculados para grandes galerías y en zanjas muy profundas o en el caso de existencia deestructuras importantes próximas a la zanja.

En zanjas con profundidades medias, la disponibilidad de materiales y maquinaria, así como la experienciadel ingeniero o del maestro de obras, definen la elección del entibado, con poca observación del tipo deterreno. Sin embargo es necesario indicar que los entibados normalizados están sobredimensionadospara los casos normales de obras.

2.7 MATERIALES UTILIZADOS EN ENTIBADOS

Para la mayoría de los casos tenemos la madera (ocho, pino u otro tipo de madera de construcción).

En casos de mayor responsabilidad y de grandes empujes se combina el uso de perfiles de hierro conmadera, o solamente perfiles, y muy eventualmente el concreto armado.

2.7.1 MADERA

Son piezas de dimensiones conocidas de 1" ∗ 6"; 1" ∗ 8"; 1" ∗ 10", o en su caso de 2" ∗ 6"; 2" ∗ 8"; 2" ∗ 10"

y para listones de 2" ∗ 4"; 3" ∗ 4".

Las piezas pueden tener los bordes preparados para ensamble hembra y macho. Se usan también comopuntales, rollizos de eucalipto en diámetros mínimos de 4" y 6".

2.7.2 ACERO

Son piezas de acero laminado en perfiles tipo "I" o "H" o perfiles compuestos de los anteriores, soldados(ejemplo doble II) o en perfiles de sección especial, lo que se denomina Estaca-Plancha metálica (tablestaca)en este último caso pueden ser de ensamble normalizado. Las dimensiones son suministradas con dimensio-nes normalizadas, típicas para cada fabricante (Metal flex, Armco, Bethlem Steel, etc.). Los mas utilizadosson los perfiles "I" de 6"; 8" y el perfil "H" de 6" ∗ 6". Se utilizan también tablestacas de palanca, y tuboshuecos en montaje telescópico, que pueden ser trabados por rosca o presión de aceite.

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2.7.3 CONCRETO ARMADO

Se utilizan en piezas prefabricadas de diversas secciones (ejemplo: rectangulares, con ensamble hembra-macho) o piezas fabricadas en sitio.

3 TIPOS DE ENTIBADOS

3.1 APUNTALAMIENTO

El suelo lateral será entibado por tablones de madera de 1" ∗ 6" espaciados según el caso, trabados horizon-talmente con rollizos o puntales de eucalipto con diámetros entre 4" y 6" o vigas solera de madera dediferentes secciones.

3.2 DISCONTINUO

El suelo lateral será entibado por tablones de madera de 1" ∗ 6", espaciados 16 cm y trabados horizontal-mente por soleras (vigas de madera) en toda su extensión y rollizos de eucalipto con diámetros entre 4" y 6"cada 1,35 m con excepción de la extremidad de los listones donde los puntales estarán a 0,40 m.

3.3 CONTINUO SIMPLE

En este caso la contención del suelo lateral se hará con tablones de 1" x 6", punteadas unas con otras ytrabadas horizontalmente con soleras (vigas de madera) en toda su extensión y rollizos de eucalipto condiámetros de 4" y 6" o vigas de 3" x 6" espaciadas 1.35 m con excepción de las extremidades donde lospuntales estarán a 0,40 m.

3.4 CONTINUO ESPECIAL

En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de 2" ∗ 6", de tipo hembra y macho y trabados

horizontalmente por vigas de 3" ∗ 6" en toda su extensión y rollizos de eucalipto de 6" de diámetroespaciados cada 1,35 m con excepción de las extremidades de los listones donde los puntales estarán a 0,40m.

3.5 METALICO - MADERA

En este caso el suelo lateral será contenido por tablones de madera 2" ∗ 6", contenidos en perfiles metálicosdoble "T", de 30 cm (12") espaciados cada 2,0 m e hincados en el terreno con la penetración indicada en elproyecto y de conformidad con el tipo de terreno y la profundidad de la zanja.

Los perfiles serán soportados con perfiles metálicos doble "T" de 30 cm (12") espaciados cada 3,0 m.

Para las zanjas de profundidad hasta 6,0 m en condiciones normales será utilizado un cuadro de soleras yrollizos. El entibado debe ser proyectado atendiendo las peculiaridades de cada caso.

Para evitar sobrecargas en el entibado, el material excavado será depositado a una distancia de la zanja,como mínimo igual a su profundidad.

Para evitar la percolación del agua pluvial hacia la zanja es necesario:

a) Verificar la existencia de fisuras laterales en el suelo, si esto ocurre, se debe proceder al sellado de lasmismas y a la impermeabilización del área.

113


b) Verificar si junto a las aceras no se produce infiltración de agua pluvial. De ser así, se deben sellar lasfisuras empleando para ello asfalto.

Como referencia, a continuación se describe el entibado recomendable en función del tipo de suelo.

TIPO DE SUELO ENTIBADO RECOMENDABLE

1. Tierra roja y de compactaciónnatural. Tierra compacta o arcilla Discontinuo

2. Tierra roja, blanca y marrón Discontinuo* Tierra sílicea (seca) Continuo Simple

3. Tierra roja tipo cenizabarro saturado Continuo Simple

4. Tierra saturada con estratos de arena* Turba o suelo orgánico Continuo Especial

5. Tierra Blanca* Arcilla Blanda Continuo Especial

6. Limo Arenoso Continuo

7. Suelo Granular* Arena gruesa Continuo

8. Arcilla Cohesiva Apuntalamiento

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ANCHO DE ZANJA EN FUNCIONDIAMETRO COTA DE DEL TIPO DE ENTIBADO

DEL CORTE CONTINUO Y APUNTA-COLECTOR DISCONTINUO ESPECIAL LAMIENTO

0-2 0,65 0,75 0,652-4 0,85 1,05 0,75

0,15 m 4-6 1,05 1,35 0,856-8 1,25 1,65 0,950-2 0,70 0,80 0,702-4 0,90 0,10 0,80

0,20 m 4-6 1,10 1,40 0,906-8 1,30 1,70 1,000-2 0,80 0,90 0,802-4 1,00 1,20 0,90

0,30 m 4-6 1,20 1,50 1,006-8 1,40 1,80 1,100-2 1,10 1,20 0,902-4 1,30 1,50 2,00

0,40 m 4-6 1,50 1,80 1,106-8 1,70 2,10 1,200-2 1,15 1,25 1,002-4 1,35 1,55 1,10

0,45 m 4,6 1,55 1,85 1,206-8 1,75 2,15 1,300-2 1,30 1,40 1,102-4 1,50 1,70 1,20

0,50 m 4-6 1,70 2,00 1,306-8 1,90 2,30 1,400-2 1,40 1,50 1,202-4 1,60 1,80 1,30

0,60 m 4-6 1,80 2,10 1,406-8 2,00 2,40 1,500-2 1,50 1,60 1,302-4 1,70 1,90 1,40

0,70 m 4-6 1,90 2,20 1,506-8 2,10 2,50 1,000-2 1,60 1,70 1,402-4 1,80 2,00 1,50

0,80 m 4-6 2,00 2,30 1,006-8 2,20 2,60 1,700-2 1,70 1,80 1,502-4 1,90 2,10 1,50

0-90 m 4-6 2,10 2,40 1,406-8 2,30 2,70 1,800-2 1,80 1,90 1,602-4 2,00 2,10 1,70

1,00 m 4-6 2,20 2,50 1,806-8 2,40 2,80 1,900-2 2,20 2,30 1,802-4 2,40 2,50 1,90

1,20 m 4-6 2,60 2,70 2,006-8 2,80 2,90 2,10

115


ENTIBADO METALICO - MADERADIAMETRO DEL COTA DE ANCHO DE

COLECTOR CORTE ZANJA (m)0-2 -2-4 1,75

0,15 a 0,20 m 4-6 1,906-8 2,050-2 -2-4 1,85

0,30 m 4-6 2,006-8 2,150-2 -2-4 2,15

0,40 m 4-6 2,306-8 2,450-2 -2-4 2,25

0,45 m 4-6 2,406-8 2,550-2 -2-4 2,35

0,50 m 4-6 2,506-8 2,650-2 -2-4 2,45

0,60 m 4-6 2,606-8 2,750-2 -2-4 2,55

0,70 m 4-6 2,706,8 2,850-2 -2-4 2,65

0,80 m 4-6 2,806-8 2,900-2 -2-4 2,75

0,90 m 4-6 2,906-8 3,050-2 -2-4 2,85

1,00 m 4-6 3,006-8 3,150-2 -2-4 3,05

1,20 m 4-6 3,200-2 -2-4 3,35

1,50 m 4-6 3,50, 6-8 3,65

116


117


GRAFICOS

118


119


DETALLE DE ENTIBAMIENTO

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121



122



123


ENTIBAMIENTO DISCONTINUO

ELEVACION CORTE

PLANTA

124


ENTIBAMIENTO CONTINUO

ELEVACION CORTE

PLANTA

125


ENTIBAMIENTO ESPECIAL

ELEVACION CORTE

PLANTA

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ENTIBAMIENTO METALICO

PLANTA

DETALLE "3" CORTE A -A

DETALLE "1" DETALLE "2"

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APUNTALAMIENTO

ELEVACION CORTE

PLANTA

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PARA PROYECTOS DE SIFONES

INVERTIDOS EN SISTEMAS SANITARIOS

Diciembre2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 ASPECTOS GENERALES .............................................................................................................133

2 TIPOS DE SIFONES ....................................................................................................................133

3 HIDRAULICA DEL SIFON ..........................................................................................................134

3.1 PERDIDAS DE CARGA .....................................................................................................1343.2 VELOCIDADES .................................................................................................................135

4 DIAMETRO MINIMO ..................................................................................................................136

5 NUMERO DE TUBERIAS ............................................................................................................136

6 PERFIL DE SIFON .......................................................................................................................136

7 CAMARAS VISITABLES ...............................................................................................................136

7.1 CAMARA DE ENTRADA ...................................................................................................1367.2 CAMARA DE SALIDA .......................................................................................................137

8 VENTILACION ............................................................................................................................137

9 VERTEDOR DE REBOSE - BY-PASS .........................................................................................138

10 MATERIALES ...............................................................................................................................138

11 TECNICA DE CONSTRUCCION .................................................................................................138

12 OPERACION Y MANTENIMIENTO ...........................................................................................138

GRAFICOS ..........................................................................................................................................141

132


133


REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SIFONES INVERTIDOSEN SISTEMAS SANITARIOS


En el proyecto de obras de Red para el transporte de Aguas Sanitarias, la topografía local puede exigir laejecución de obras especiales denominadas Sifones Invertidos dada la necesidad de superar obstáculoscomo, quebradas, ríos, canalizaciones de aguas pluviales, aductoras, cruce de túneles subterráneos (me-tros), etc. Siempre que sea posible se debe evitar el uso de Sifones Invertidos por los grandes inconvenien-tes que representa su conservación y mantenimiento, sin embargo muchas veces no es posible resolver deotra manera el problema de paso de depresiones.

2 TIPOS DE SIFONES

Los principales tipos de sifones son los que se indican a continuación.

a) RAMAS OBLICUAS

b) POZO VERTICAL

c) RAMAS VERTICALES

d) CON CAMARAS DE LIMPIEZA

Tipo a) Se emplea para cruces de obstáculos para lo que se cuenta con suficiente desarrollo, y en terrenosque no presentan grandes dificultades de ejecución.

Tipos b y c) con una o dos ramas verticales son preferidos para emplazamientos de poco desarrollo o encaso de grandes dificultades constructivas. Sus características de fácil limpieza y reducido espacio, loshacen muy aconsejables.

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Tipo d) Con cámaras de limpieza, tiene su aplicación en obras de cruce de vías subterráneas (metros).

El sifón invertido es una obra de costo relativamente elevado y presenta dificultades de limpieza ydesobstrucción, razón por la cual debe ser utilizado solamente después de un estudio comparativo con otrasalternativas.

3 HIDRAULICA DEL SIFON

El sifón invertido, presenta aproximadamente una forma de U interconectada con dos cámaras. En suentrada existe una cámara cuya función es orientar el flujo hacia el sifón propiamente dicho y a su salidaotra cámara que permite guiar el flujo efluente hacia el colector aguas abajo. Entre estas cámaras, elescurrimiento se produce por gravedad, en conducto forzado (a presión), siendo por lo tanto el nivel deagua en la cámara de entrada superior al de la cámara de salida.

La conexión entre las dos cámaras, lo que constituye el sifón propiamente dicho, puede ser a través de doso más conductos. Los conceptos hidráulicos aplicables, son por tanto, aquellos que corresponden a conduc-tos forzados con perdida de carga igual a la diferencia de niveles entre la entrada y la salida. Para loscálculos de perdidas de carga distribuida, se recomienda el uso de la fórmula universal con el coeficiente derugosidad uniforme equivalente K = 2 mm. Si se utiliza la formula de HAZEN WILLIAMS se recomiendautilizar el coeficiente C = 100. Para la fórmula de MANNING, se recomienda el valor den = 0,015.

3.1 PERDIDAS DE CARGA

Para el cálculo de pérdidas de carga localizadas (singulares) se utilizan las siguientes expresiones.

a) En cámara de entrada al Sifón

La pérdida de carga He, supuesta la entrada por un cambio de rasante en solera de borde agudo es:

V2

Hf = 1,1 —— 2 g

b) Pérdida de Altura potencial HfO

Debido al incremento de velocidad al pasar de V1 en el colector de llegada (que no funciona en carga) a V2velocidad del agua en el Sifón, es:

V2 2 - V1

2

HfO = 1,1 ———— 2g

c) Pérdida de Carga en el Sifón

c.1.) Pérdida debida a los codos (ángulos)

ao V22

Hc = 0,1316 ——————90° 2g

c.2.) Pérdida debida al rozamiento con las paredes para una longitud de Sifón.

Hf = h (m/m) * L

[ ]

135


d) En cámara de Salida.

Tiene lugar una disminución de la velocidad al pasar de la del sifón a la del colector aguas abajo.

El incremento de energía correspondiente, expresado en altura es.

A3 - 1 V22

Hs = ———— * —— A2 2g

Valor no computable que queda como factor de seguridad.

En la formula:

A3 = Area de la sección mojada del colector de salida.

A2 = Area de la sección del sifón.

Por tanto la pérdida total será:

H = He + Hp + Hc + Hf

La experiencia aconseja que la rama descendente del sifón debe tener gran pendiente 1:1 a 1:3 mientras quela ascendente debe tener una inclinación menor 1:2,5 hasta 1:7. Como material de construcción se empleacasi generalmente tubería de hierro fundido dúctil, debido a la normalización de las piezas curvas defundición siendo posible la formación de ángulos de 11,25°; 22,5°; 30°; 45°; ó sus combinaciones. Para unafácil limpieza es conveniente que la parte que queda debajo del obstáculo que une las ramas ascendente ydescendente tenga una ligera pendiente de 1:100 a 1:1000.

3.2 VELOCIDADES

Para obtener una buena auto-limpieza en el sifón, el objetivo fundamental de un proyecto consiste engarantizar una condición de escurrimiento tal, que por lo menos una vez por día propicie la auto-limpiezade las tuberías a lo largo del período de proyecto. Para ésto, es necesaria la determinación minuciosa de loscaudales de Aguas Residuales afluentes al sifón.

Para obtener una buena auto-limpieza en el sifón, la velocidad del líquido en su interior, debe ser comomínima de 0,90 m/s, que además de impedir la sedimentación del material sólido (arena) en la tubería, escapáz de remover y arrastrar la arena ya depositada.

Si la velocidad igual a 0,90 m/s es capáz de arrastrar la arena sedimentada en la tubería, la ocurrencia devalores de velocidad superiores a 0,90 m/s, por lo menos una vez al día, con mayor razón producirán laauto-limpieza del sifón impidiendo así, la formación de depósitos de material sólido que puede obstruir latubería.

Por tanto, un criterio racional para el dimensiona miento de sifones invertidos puede ser la imposición detener en cualquier época una velocidad mayor o igual a 0,90 m/s para el caudal máximo de Aguas Residualesde un día cualquiera, lo que significa no incluir el coeficiente del día de mayor contribución K

1 en el cálculo

de éste caudal máximo.

La imposición de una velocidad mínima de 0,90 m/s recomendada por algunos autores para los caudalesmínimos de Aguas Residuales no es un criterio adecuado de dimensionamiento y conduce a valores exce-sivos de pérdidas de carga en el sifón para los caudales máximos. En muchos casos esta situación puedeobligar a desistir del uso de sifones invertidos.

136


Un criterio de dimensionamiento, que está siendo adoptado con éxito en Brasil, es el de garantizar unavelocidad igual o superior a 0,60 m/s, para el caudal medio, a lo largo de todo el período de Proyecto.

Este criterio, da resultados próximos a aquellos obtenidos por el uso del criterio considerado racional degarantizar la autolimpieza con velocidad de 0,90 m/s para el caudal máximo de un día cualquiera. Estoocurre por que éste caudal máximo de Aguas Residuales es obtenido multiplicando el caudal medio (excep-to el de infiltración) por el coeficiente de la hora de mayor contribución, K

2, que normalmente es admitido

igual a = 1,5.

La velocidad máxima, es función de las características del material del sifón y de la carga disponible, de unmodo general, la misma no debe ser mayor a 3,0 ó 4,0 m/s.

4 DIAMETRO MINIMO

Considerando que para tuberías de menor dimensión es mayor la posibilidad de obstrucción, es recomen-dable que el diámetro mínimo del sifón tenga un valor similar al fijado para los colectores, esto es, 150 mm(6").

Por tanto se recomienda un diámetro de 150 mm como diámetro mínimo.

5 NUMERO DE TUBERIAS

El sifón invertido deberá tener, como mínimo dos líneas, a fin de hacer posible el aislamiento de una de ellassin perjuicio del funcionamiento, cuando sea necesaria la ejecución de reparaciones y/o desobstrucciones.

En el caso de existir grandes variaciones de caudal, el número de líneas debe ser determinado convenien-temente para garantizar el mantenimiento de la velocidad adecuada a lo largo del tiempo.

6 PERFIL DE SIFON

La facilidad de limpieza y las pérdidas de carga son dos aspectos que deben ser considerados para ladefinición del perfil del sifón.

El perfil de mayor uso es el que se asemeja a un trapecio con la base menor para abajo y sin la base mayor.

Así la elección del perfil sea función de las condiciones locales y del espacio para su implantación, es deimportancia fundamental que se procure proyectar el sifón con ángulos suaves que permitan la utilizaciónde equipos simples para la limpieza y desobstrucción.

7 CAMARAS VISITABLES

El sifón invertido debe ser proyectado con dos cámaras visitables, cámara de entrada y cámara de salida.

7.1 CAMARA DE ENTRADA

La cámara de entrada debe ser proyectada de manera de orientar el escurrimiento hacia las tuberías queconstituyen el sifón propiamente dicho, debe prever además dispositivos que permitan:

a) El aislamiento de cualquiera de las líneas para su limpieza.

b)El desvío del caudal afluente para cualquiera de las líneas, aisladamente o en conjunto con otra.

137


c) El desvío o by - pass directamente para un curso de agua o galería.

d)La entrada de un operador o equipos para desobstrucción o agotamiento.

Los dispositivos para aislamiento de tuberías pueden ser compuertas de madera (agujas), que deslizan enranuras apropiadas, o vertederos adecuadamente dispuestos para permitir la entrada en servicio de la nuevatubería después de alcanzar el límite de capacidad de la anterior.

Generalmente han sido utilizadas compuertas que tienen la ventaja de poder distribuir mejor los caudales,de modo de mantener siempre una velocidad mínima de autolimpieza; sin embargo, ésta alternativa tiene ladesventaja de requerir la entrada de personas en la cámara para efectuar la operación de las compuertas.

La utilización del vertedor lateral tiene la ventaja de evitar la entrada frecuente de personas en la cámara, sinembargo ocasiona mayor pérdida de carga, pues es considerado un obstáculo sumergido, cuando elescurrimiento pasa sobre él. Cuando es utilizado el vertedor lateral, deben ser tomados los debidos cuida-dos en relación a las velocidades para atender las condiciones de auto-limpieza.

7.2 CAMARA DE SALIDA

Debe ser también adecuadamente proyectada de modo de permitir la inspección, el aislamiento y la limpie-za de cualquier línea del sifón. Las soleras de los tubos afluentes y de la tubería de salida quedaránrebajadas, en relación a la tubería de llegada en la cámara de entrada, en 1/3 del valor correspondiente a lapérdida de carga a lo largo del sifón, más las pérdidas localizadas.

Las cámaras de Entrada y Salida deben ser proyectadas con dimensiones adecuadas, de modo que permitanel acceso y movimiento de personas y equipos, en forma cómoda durante las operaciones que se realicenen las mismas.

8 VENTILACION

Considerables cantidades de aire y gases son arrastradas por el escurrimiento de Aguas Servidas en loscolectores que funcionan en lámina libre. En cambio, éste flujo es interrumpido en la cámara de salida delsifón, ya que el escurrimiento en el sifón se efectua en conducto forzado.

Debido a esa interrupción, se produce una acumulación de aire y gases que origena una presión positiva en lacámara de entrada, y puede provocar el escape de gases con olor desagradable a través de orificios y aberturasen las tapas de acceso a las cámaras.

Si la cámara de entrada fuese completamente hermética, los gases efectuarían un camino en sentido inversoal escurrimiento hasta conseguir salir por las cámaras de inspección aguas arriba del sifón.

En éste caso, todo el oxígeno extraído de la cámara y los gases (principalmente el sulfhídrico que sedesprende del líquido debido al aumento de turbulencia) se concentran pudiendo ocasionar serios proble-mas de olor. Con la acumulación de sulfatos en la cámara de entrada, el ambiente se torna altamente tóxico,y puede ocasionar la muerte de los operadores que visiten la cámara sin la debida máscara de protección.

Para minimizar este problema, se puede interconectar las cámaras de entrada y salida por medio de unatubería, de modo que los gases sean transferidos para la cámara de salida y arrastrados por el flujo de aguasresiduales aguas abajo del sifón.

Dependiendo de la ubicación de la cámara de entrada, los gases pueden ser lanzados en la atmósferasiempre que las condiciones ambientales locales no sean afectadas.

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La evacuación de aire y gases se produce a través de una tubería con diámetro que varía desde un décimo hastala mitad del diámetro del sifón. Cuando se interconectan las cámaras, esta tubería generalmente es ubicada enforma paralela a las tuberías del sifón.

9 VERTEDOR DE REBOSE - BY-PASS

Existiendo la posibilidad de ocurrencia de accidentes, roturas, obstrucciones etc., que pueden interrumpirel funcionamiento del sifón, se requiere de dispositivos de descarga.

Si el sifón esta destinado a atravesar un curso de agua, se puede prever una tubería de descarga en la cámara deentrada, con una cota suficiente para el lanzamiento de Aguas Residuales en el río. Esta solución, no puede serutilizada en los casos en que, el mantenimiento de la calidad del agua en el cuerpo receptor la torna inviable ysiempre que las tuberías afluentes puedan ser descargadas en otros sitios.

10 MATERIALES

Pueden ser utilizados tubos de hierro fundido dúctil, concreto armado, acero y plástico sin embargo es másfrecuente el uso de hierro fundido dúctil por su facilidad de instalación.

En los casos en que el sifón es construido sobre lechos o cursos de agua, se debe verificar su peso o anclarlas tuberías, para evitar su flotación, condición que puede ocurrir durante el período de construcción ocuando el sifón es vaciado para reparaciones.

Los tubos livianos generalmente llevan una envoltura de cemento para evitar la flotación y su desplaza-miento sirviendo además esta envoltura para su protección.

11 TECNICA DE CONSTRUCCION

La técnica de construcción siempre que el obstáculo a salvar esté constituído por un arroyo o río, con uncaudal de volumen apreciable, sigue alguno de los siguientes métodos.

a) Se monta un andamio perpendicular a la dirección de la corriente; el sifón se instala sobre el andamioy luego se produce su descenso en bloque hasta que repose en un canal excavado con anterioridadpara éste propósito.

b) El sifón, previamente montado, se suspende mediante grúas flotantes y se sumerge luego hastareposar en la zanja excavada para tal fin.

c) El sifón se monta en tierra; se obturan ambos extremos; se recubre el exterior del sifón con hormigónproyectado o encofrado, hasta que el peso del sifón compense su flotabilidad en el agua; de éstaforma se consigue una protección suplementaria contra la corrosión; se conduce el sifón haciéndoloflotar mediante boyas, hasta que esté situado sobre el canal excavado previamente, se sueltan lasboyas y se sumerge el sifón llenándolo con agua.

d) Se ejecuta el montaje del sifón en una orilla del río que constituye el obstáculo. Desde la orillaopuesta y mediante cables, éste es remolcado hasta su emplazamiento definitivo, por vehículos quecirculan sobre una vía dispuesta en la prolongación teórica del eje del sifón.

12 OPERACION Y MANTENIMIENTO

Los sifones exigen cuidados especiales sistemáticos con la finalidad de evitar obstrucciones. Una de lasprincipales preocupaciones relacionadas al uso de los sifones se refiere a la necesidad de desobstrucción delos mismos, particularmente cuando ocurre la acumulación de sólidos pesados, como piedras, que resisten

139


el arrastre hidráulico, situación que se traduce en la necesidad de utilización de equipos mecanizados delimpieza.

Un equipo de limpieza de sifones bastante eficiente es la denominada Bucket-Machine. Este equipo estáprovisto de un motor, que es responsable del accionamiento de una roldana que enrolla y desenrolla uncable de acero, que tiene en la extremidad un recipiente que se introduce por el interior de las tuberías,raspando la solera y recolectando el material sedimentado. Existen recipientes de distintos tamaños y suelección depende del diámetro de las tuberías y también de las dimensiones de las cámaras de Entrada ySalida.

Se recomienda la realización de inspecciones regulares, a través de las cuales puedan ser previstas a tiempola remoción de obstrucciones incipientes. En promedio, éstas inspecciones deben ser realizadas una vez pormes.

La limpieza puede ser efectuada por diversos procedimientos.

a) Limpieza manual, utilizando raspadores con cables,

b) Lavado con agua proveniente de camiones succión presión,

c) Retención temporal del agua en el tramo aguas arriba del sifón, seguida de una apertura instantáneade la compuerta en la cámara de entrada.

d) Descarga de fondo en el punto bajo del sifón si las condiciones locales lo permiten.

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GRAFICOS

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TIPOS DE PERFILES DE SIFONES INVERTIDOS

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SIFON INVERTIDO

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SIFON INVERTIDO

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SIFON INVERTIDO

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DETALLE DE CAMARA DE ENTRADA

DETALLE DE CAMARA DE SALIDA

SIFON INVERTIDO CON DISTRIBUCION DE

FLUJO A TRAVES DE VERTEDOR LATERAL

CORTE A-A

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CA

MA

RA

DE

EN

TR

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AC

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AR

A D

E S

ALI

DA

SIF

ON

IN

VE

RT

IDO

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PARA PROYECTO DE SUMIDEROS

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 UBICACION DE SUMIDEROS ....................................................................................................153

2 TIPOS DE SUMIDEROS ..............................................................................................................153

HIDRAULICA DE SUMIDEROS........................................................................................ 155

1 CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA ................... 155

2 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CAUDAL DE UNA CUNETA ......................... 155

3 CAPACIDAD DE DRENAJE DE LOS SUMIDEROS ....................................................................156

4 CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS ............................................................. 156

5 SUMIDEROS DE VENTANA .......................................................................................................156

A CALCULO DE LA CAPACIDAD ........................................................................................159B SUMIDEROS NORMALIZADOS DE REJAS..................................................................... 160C SUMIDEROS EN PUNTOS BAJOS ...................................................................................161

EJEMPLOS DE CALCULO......................................................................................................................161

1 SUMIDEROS DE VENTANA .............................................................................................1612 SUMIDEROS DE REJA ......................................................................................................161

UBICACION DE SUMIDEROS Y ESPACIAMIENTO ............................................................................167

REFERENCIA RAPIDA PARA EL CALCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA CON DEPRESION ...... 167

REFERENCIA RAPIDA PARA SUMIDEROS DE REJA ...........................................................................167

GRAFICOS ..........................................................................................................................................169

152


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REGLAMENTO TECNICO DE DISEÑO PARA PROYECTO DE SUMIDEROS

1 UBICACION DE SUMIDEROS

Existe una serie de reglas y criterios para determinar la correcta ubicación de sumideros, estos son:

• Ubicar sumideros en puntos bajos y depresiones,

• En lugares donde se reduzca la pendiente longitudinal de las calles,

• Justo antes de puentes y terraplenes,

• Preferiblemente antes de los cruces de calles o de pasos de peatones (cebras).

También es necesario tener en cuenta un conjunto de recomendaciones que deben llevarse a la prácticadurante la etapa de la construcción, las cuales son:

a) Analizar el esquema geométrico de cada calle, particularmente su sección transversal, de tal forma dedecidir si se debe o no construir un sumidero en cada lado, o solo en el lado bajo,

b) En las intersecciones de calles y en especial cuando deba impedirse el flujo transversal, puedencrearse pequeñas depresiones para garantizar la completa captación de las aguas,

c) No se deben ubicar sumideros en lugares donde puedan interferir otros servicios públicos comoelectricidad y teléfonos.

Los gráficos Nº 1, Nº 2 y Nº 3 dan varios ejemplos típicos sobre la ubicación de sumideros.

2 TIPOS DE SUMIDEROS

La selección del tipo de sumidero apropiado es importante, pues de dicha selección depende la capacidadde captación de caudal y en consecuencia el caudal que ingresa a los colectores.

En general los sumideros se pueden dividir en cuatro tipos:

a) Sumideros de ventana,

b) Sumideros de reja,

c) Sumideros mixtos,

d) Sumideros especiales.

a) SUMIDERO DE VENTANA

Consiste en una abertura a manera de ventana practicada en el bordillo o cordón de acera general-mente deprimida con respecto a la cuneta.

El sumidero posee, además de la ventana, un canal lateral de desagüe, una pequeña cámara derecolección de sedimentos y una tubería de conexión con el colector público.

154


La longitud de la ventana normalmente es de 1,50 m con una depresión mínima de 2,5 cm.

El Funcionamiento Hidráulico de éste sumidero es INEFICIENTE, en especial cuando no existe ladepresión o se encuentra ubicado en calles de pendiente pronunciada.

Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el tránsito de vehículos, al margen de esto soncostosos y captan fácilmente sedimentos y desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcio-namiento.

Son de utilidad las siguientes recomendaciones para decidir la utilización de este tipo de sumidero.

• Razones de tipo vial en función a una prioridad de la vía,

• Es recomendable su uso en puntos bajos,

• No deben ser utilizados cuando existe la posibilidad de acarreo cuantioso de sedimentos y desperdi-cios.

b) SUMIDERO DE REJAS

Consiste en la ejecución de una cámara donde penetran las aguas pluviales, ésta se cubre con una rejapara impedir la precipitación de vehículos, personas u objetos de un cierto tamaño. Generalmenteconsta de la reja propiamente dicha, la cámara de desagüe y la tubería de conexión al colector.

Existen numerosos tipos de rejas, tales como aquellas de barras paralelas a la dirección de flujo (máscomún) en la calzada, de barras normales a dicha dirección. Existen diferentes formas de barrassiendo las más comunes las rectangulares (pletinas) y las redondas.

La mayor ventaja de éste sumidero, es su capacidad hidráulica bastante superior al de ventana, enespecial en pendientes pronunciadas.

Su mayor desventaja son los inconvenientes que causa al tránsito y la facilidad de captación dedesperdicios que tapona el área útil de la reja, además del ruido que se produce cuando pasa unvehículo sobre ella. El análisis de sus ventajas y desventajas así como de sus propiedades hidráulicas,permite efectuar las siguientes recomendaciones.

• Utilizarlos preferentemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3 % ó más),

• Las rejas de barras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para lacirculación de bicicletas, es utilizada preferentemente,

• No se deben utilizar sumideros deprimidos de rejas cuando éstos ocupen parte o la totalidad de lacalzada,

• No se deben utilizar en puntos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana.

c) SUMIDERO MIXTO

Es una combinación de los dos anteriores, tratando de tomar de cada uno de ellos lo más positivo, esdecir, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada parael sumidero de rejas.

Las recomendaciones prácticas para su utilización son las siguientes:

155


• Utilizarlos en lugares donde sería en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero donde laeficiencia de captación de éstos sea menor del 75 %,

• Es recomendable suponer un área efectiva del 67 % del área neta total de la reja y la ventana.

d) SUMIDEROS ESPECIALES

Son aquellos que tienen una configuración algo diferente a las anteriores, tal como se pueden ver enlos gráficos correspondientes.

Son utilizados en los siguientes casos:

• Conexión de calles con canales abiertos o cauces naturales,

• Colección de aguas superficiales de áreas extensas,

• Conexión directa entre colectores y pequeñas calles naturales.

HIDRAULICA DE SUMIDEROS

1 CAPACIDAD DE AGOTAMIENTO DE UNA BOCA DE TORMENTA

La capacidad de una boca de tormenta/sumidero, cualquiera sea su tipo, depende de la altura de agua en eltramo de acera aguas arriba del sumidero. Si ésta estuviese ubicada en un tramo de pendiente uniforme, laaltura de agua en la cuneta dependerá de sus características como conducto libre. Tales característicasincluyen la sección transversal, la pendiente y la rugosidad de la cuneta y de las superficies del pavimentosobre el cual escurre el agua.

En la determinación de la capacidad del sumidero, la primera condición es que las características deescurrimiento en conducto libre de la cuneta aguas arriba sean conocidas.

2 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CAUDAL DE UNA CUNETA

Cuando la sección transversal de la cuneta consiste esencialmente de un pavimento con pendiente unifor-me, el caudal puede ser rápidamente calculado usando el nomograma de IZZARD para escurrimiento en uncanal triangular. Este nomogramas es también aplicable a secciones compuestas de dos o mas partes desecciones diferentes.

El nomograma de IZZARD, permite calcular la altura de agua en el bordillo de acera para un caudal dado oviceversa. En estos cálculos se debe tener presente que la altura de agua obtenida es para una longitud decuneta suficiente para establecer un escurrimiento uniforme, siendo esta longitud probablemente 15 m.Invariablemente, una cuneta va gradualmente acumulando agua de modo que el caudal no es constante alo largo de su longitud.

Para el cálculo del caudal en cunetas es posible el empleo de la fórmula de Manning considerando unasección triangular.

Los valores del coeficiente "n" de Manning adoptados, son los siguientes:

• Cuneta de concreto con un buen acabado (frotachado fino). - 0,012

• Pavimento asfáltico.* Textura lisa - 0,013* Textura áspera - 0,016

156


• Cuneta de concreto con pavimento asfáltico.* Textura lisa - 0,013* Textura áspera - 0,015

• Pavimento de concreto.* Acabado con plancha - 0,014* Acabado manual fino - 0,016* Acabado manual áspero - 0,020

Para cunetas con pendientes pequeñas donde es posible la acumulación de sedimentos , los valores de "n"mencionados deben ser incrementados en 0,002 a 0,005.

3 CAPACIDAD DE DRENAJE DE LOS SUMIDEROS

El nomograma de IZZARD fué construido para la siguiente ecuación:

Qo = 0,375 Yo 8/3 (Z/n) S0 1/2

El mismo nomograma también puede ser utilizado en el cálculo de cunetas en "V" para el caso de cunetasamplias.

4 CARACTERISTICAS DE LOS SUMIDEROS

Los sumideros pueden tener o no una capacidad establecida para interceptar el caudal que corre por lacuneta. Todos los tipos de sumideros captan más agua a medida que aumenta la altura de agua en la cuneta,pudiendo parte del caudal, sobrepasar el sumidero.

Un sumidero ubicado en un punto bajo de una cuneta, captará eventualmente toda el agua que alcance(siempre que no quede completamente ahogado), pero la altura de agua puede tornarse excesiva si elsumidero no tuviese una altura suficiente. En los casos más comunes, de cuneta con pendiente uniforme enun único sentido longitudinal, las dimensiones significativas son el ancho de la reja normal y el ancho deabertura libre paralela al sentido de escurrimiento en la cuneta.

5 SUMIDEROS DE VENTANA

Se utilizan como elementos de captación de la escorrentía en vías confinadas por cordones de acera. Estoselementos y la pendiente transversal de la calzada determinan una sección triangular para el flujo deaproximación al sumidero, el cual tiene poca profundidad y un ancho superficial condicionado por lasnormas que limitan el grado de interferencia con el tránsito de vehículos.

a) CALCULO DE LA CAPACIDAD

La capacidad de un sumidero de ventana depende principalmente de los siguientes factores:

1. Condiciones de flujo de aproximación, expresada por el caudal QA y la altura de agua en el cordón de

acera YA a su vez interrelacionados por la geometría de la vía, su pendiente longitudinal So y rugosi-

dad n.

2. Longitud L de la ventana.

3. Para un mismo caudal QA y en relación a un sumidero de longitud L, su capacidad de captación Q

1

disminuye con la pendiente longitudinal de la vía, puesto que YA se hace menor y por lo tanto sereducen las cargas hidráulicas que inducen al ingreso lateral del agua.

157


4. Especificado QA, L y So la capacidad de los sumideros de ventana aumenta con incrementos de la

pendiente transversal de la vía Sx.

Algunas recomendaciones de tipo práctico que resultan de investigaciones experimentales deben serconsideradas.

1. La práctica ha demostrado que la eficiencia del sumidero de ventana, mejora ostensiblemente si en suproyecto se especifica una depresión en un sector adyacente a la abertura.

2. El efecto de las ondas superficiales que se generan en las alteraciones de los contornos, si el régimende aproximación es supercrítico.

3. La dispersión de datos y por lo tanto la dificultad en la selección del coeficiente de descarga queinterviene en la ecuación del flujo de descarga lateral.

A continuación se expone el método de cálculo del SUMIDERO DE VENTANA sin depresión o con ella.La figura correspondiente resume la nomenclatura utilizada.

En los trabajos de investigación realizada por la John Hopkins University sobre hidráulica de sumiderosse encontró experimentalmente que el gasto interceptado Q

A por un sumidero de ventana sin depre-

sión puede expresarse mediante la relación simplificada.

Q1

K = ———————L YA √ YA

Donde K depende solo de coeficiente transversal de la calzada Sx.

Para valores de Sx de 8 %, 4 % y 2 %, K resulta ser 0,23; 0,20 y 0,20 respectivamente. La ecuaciónpuede aplicarse con seguridad hasta un valor de V

A√g Y

A igual a 3, correspondiente al límite superior

ensayado.

En el caso de sumideros de ventana con depresión, también se determinó experimentalmente que lacapacidad Q

1 del sumidero se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

Q1K + C = ——————L YA √ YA

El valor de C viene determinado por las siguientes expresiones, donde YA y V

A corresponden al flujo

de aproximación:

0,45C = ————

1,12M

Donde: L F VAM = ————— F = ————— A1 Tg Q gYA

Como es fácil verificar M y F son adimensionales.

Debe mencionarse que la longitud L (fig.1 b) debe ser por lo menor 10 veces la profundidad de ladepresión a. Igualmente las ecuaciones se han obtenido con la longitud de la transición aguas abajo

158


L2 igual a 4 veces la depresión a. Para los casos donde la distancia b (fig. 1 d) es diferente de a, o

cuando L2, es diferente de 4a, se recomienda utilizar la siguiente expresión modificada de C.

0,45C = ————

1,12N

Donde:

L F V b - L2 SoM = ————; F = ———; a1 = ———— a1 Tg Q g YA 1 - 4 So

El parámetro a1 es ahora el valor de la profundidad de una depresión tal que con una transición aguas abajode longitud 4 a1, determina la misma elevación vertical, que aquella correspondiente a la depresión especí-fica con dimensiones b y L2.

Con las ecuaciones anteriores y de acuerdo al siguiente procedimiento es posible realizar el cálculo desumideros de ventana con depresión para diversas dimensiones de la estructura.

1. Seleccionar las características generales del sumidero que son:

• Pendiente transversal de la calzada,

• Pendiente longitudinal de la calzada,

• Ancho de inundación T,

• Coeficiente de rugosidad n.

Con estos datos se determinan los factores hidráulicos propios del régimen de aproximación, talescomo Y

A, Q

A y V

A.

2. Determinar la energía especifica Ho del flujo, justamente en la sección de entrada de la ventana.

VA2

Ho = YA + ––––––– + a 2g YA

La ecuación anterior permite calcular la altura del agua Y, en la sección aguas arriba de la ventana(generalmente debe seleccionarse a la altura alterna supercrítica).

3. Con los valores de Qo y Q, las características de la depresión a y de las transiciones se determinan losvalores de C y K a partir de las ecuaciones.

4. Calcular Q1 con la ecuación correspondiente. (ecuación 1 y 2)

b) CALCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA NORMALIZADOS

Para el cálculo de la capacidad de sumideros normalizados tipificados en planos adjuntos, se requiereusualmente la magnitud del caudal que sobrepasa el sumidero, correspondiente a un caudal deaproximación establecido. La relación entre estas variables que mejor se ajusta a las condicionesreales fué investigada en modelos de los cuales se han obtenido los gráficos en anexo.

159


c) SUMIDEROS DE VENTANA EN PUNTOS BAJOS

La capacidad de sumideros de ventana ubicados en puntos bajos, se determina en otras condicionesya que su comportamiento hidráulico difiere de los ubicados en vías con pendiente. Si para el caudalde proyecto y las dimensiones de la abertura prevalece un régimen con superficie libre, la estructuraopera como un vertedero de cresta ancha. Sin embargo cuando la carga de agua llega a ser mayor quela altura de la ventana, el sumidero se comportará como un orificio.

El gráfico de la figura 6 permite determinar la capacidad de sumideros de ventana en puntos bajos,con una depresión de 5,0 cm.

Los gráficos correspondientes proporcionan la misma información para depresiones de 2,5 cm y 7,5cm aplicables sólo a la condición de flujo con superficie libre.

d) SUMIDEROS DE REJA

Como se indicó anteriormente, el agua que fluye por la vía es interceptada mediante una reja consti-tuida por pletinas metálicas separadas por una distancia tal, que sin resultar objetable para el tráfico,permita una máxima captación del escurrimiento.

Desde el punto de vista hidráulico, generalmente el flujo puede asimilarse a un flujo espacialmentevariado con descarga de fondo.

La ubicación de un Sumidero de Reja en punto bajo de la calzada, equivale hidráulicamente a ladescarga por un orificio, dependiendo su capacidad de área del orificio y de la profundidad o cargade agua sobre la reja.

A CALCULO DE LA CAPACIDAD

A continuación se expone el método de cálculo para sumideros de reja que son investigaciones experimen-tales de la John Hopkins University. Se utilizará la nomenclatura correspondiente a las magnitudes y dimen-siones que aparecen en los gráficos.

Cabe destacar que éste método es sólo aplicable a rejas con barras o pletinas longitudinales, es decir,paralelas a la dirección del flujo y sin depresión.

En general la longitud Lo, requerida para captar toda el agua que fluye sobre la reja, puede expresarsecomo:

VALo = K * YA ———— √g YA

Donde:

K es un coeficiente que depende de la geometría y separación de las barras que forman la reja. La longitudreal L de la reja, debe ser por lo menos igual o mayor que LO, lo cual sucede usualmente cuando el valor de:VA/√g YA. En estos casos el valor de L no limita la capacidad de la reja.

El gasto QS que sobrepasa la reja será la suma de Q1 y Q2 aunque usualmente Q1 es despreciable. Estos dosvalores se determinan.

160


Q1 VA d ————— = 6 * ———— * —VA YA d √g YA L

1 B 3/2

Q2 = — L1 - L √g YA - ———— 4 Tg QO

VA BL1 = 1.2 ———— * 1- —————— Tg Q

√g YA √ YA Tg QAO

O también

1Q2 = — L1 - L * √g (Y1)3/2

4

1 x 2 VA Y1

para L1 = ————— —— Tg QO √ g

Donde Y esta definida en figura correspondiente

Conocidos Q1 y Q2 se determina QS, siendo entonces Q1 = Q4 - QS. La longitud L deberá, en cualquier caso,ser mayor que Lo.

B SUMIDEROS NORMALIZADOS DE REJAS

Para determinar la capacidad de las rejas, se requiere conocer tanto la pendiente transversal como lapendiente longitudinal de las calles, además de las características de la reja.

Los gráficos para rejas en calzada y en cuneta fueron conformados por hidráulica práctica. La línea quelimita la aplicabilidad de los gráficos se refiere al máximo caudal que puede ser interceptado por una reja decierta longitud, en una calle de pendiente conocida. Tal como puede observarse en los gráficos, el caudalmáximo interceptado disminuye al aumentar la pendiente longitudinal de la calle.

La Reja Tipo Calzada tiene 1,50 m x 0,90 m pero sus dimensiones útiles son 1,32 m x 0,72 m; el área netade ranuras es de 0,68 m2, que representa un 72 % de la superficie de la cámara. La reja tipo cuneta es máspequeña y tiene 66 cm de ancho por 96 cm de largo y 10 ranuras con un área neta de 0,27 m2, querepresenta casi el 50 % del área de la cámara.

Cuando en el sentido del flujo se tenga más de una reja en sucesión, se podrá calcular el caudal interceptadomediante la fórmula:

So1/2 So x B 3/2

Q1 = 400 B —— YA >——— n 2

Donde Q1 viene expresado en (L/s) cuando las demás variables están en unidades métricas siempre y

cuando:

So 1/2

L ≥ 0.8 ——— YA7/6

n

[ ][ ]

[ ]

161


Nótese que en el caso de varias rejas, B sería múltiplo de 1.50 m y L múltiplo de 0.90 m para las rejas encalzada.

C SUMIDEROS EN PUNTOS BAJOS

Para estimar la capacidad de sumideros de rejas en puntos bajos, puede utilizarse la fórmula experimentalde la John Hopkins University.

Q1 = 0.6A √2g YP

Donde Q1 es el caudal interceptado, YP la profundidad promedio del agua sobre la reja y A el área útil deaberturas en la reja.

- SUMIDEROS MIXTOS

Se entiende por una combinación de reja y ventana. Para calcular la capacidad combinada de estossumideros, hay que considerar la ubicación relativa de los mismos y las variables determinantes de lacapacidad de cada uno. La metodología consiste en sumar juiciosamente los caudales de entrada, esdecir, calcular por separado y sumar los Q1 obtenidos. El cálculo debe hacerse con condiciones deaproximación diferentes; rara vez se puede determinar la capacidad sin recurrir a factores de seguri-dad.

- SUMIDEROS ESPECIALES

No pueden clasificarse entre ninguno de los tres tipos anteriores, pero funcionan con alguna de lascaracterísticas hidráulicas descritas para uno de esos tipos. Se recomienda emplear una de lasmetodologías generales para la estimación de capacidades de obras de pequeña envergadura. Encaso de sumideros de gran tamaño, sería recomendable determinar su comportamiento mediantemodelos hidráulicos.

EJEMPLOS DE CALCULO

1 SUMIDEROS DE VENTANA

a) SIN DEPRESION

En un sumidero de ventana, se tiene los siguientes datos:

QA = 60 L/s; n = 0,015;SO = 0,03 ; SX = 4 %

Se requiere determinar un sumidero de ventana necesario para captar el 90 % del caudal de aproxima-ción.

Con los datos y el Nomograma de Izzard, se obtiene:

Z = 25 Z/n = 25/0,015 = 1666,66YA = 6,1 cm. K = 0,20 para SX = 4%Q1 = 0,9 Qa = 54 L/s

0.90 * 0,060 L = ————————————— = 5,72 m 0,20 * 0,061 * √0,061x9,81

162


b) CON DEPRESION

Se desea determinar la capacidad de intercepción de un sumidero de ventana, deprimido, con lascaracterísticas citadas a continuación:

SX = 2% = 0,02 B = 0,60 m.SO = 2% = 0,02 T = 3,0 m.a = 7,5 cm. n = 0,016L = 3,0 m. QO = arc cotg 0,02L = 0,75 m. Z = 1/0,02 = 50L = 0,30 m.

Se procederá a determinar el porcentaje de caudal interceptado para una pendiente longitudinal de lavía de S

O = 0,02

TEl valor de YA = —————

tg QO

3YA = —— = 0,06 m = 6,0 cm. 50 1AA = —— * 0,06 * 3 = 0,09 m2

2

El caudal QA y la velocidad VA del flujo de aproximación se calculan mediante el nomograma deIzzard.

QAh 10 (So)1/2 10 * (0,02)1/2

–––– = 10 QA––––––––— = ––––––––––So1/2 h 0,016

QA = 88,4 L/s

0,0884VA = ––––––– = 0,98 m/s 0,09

VA–– = 0,049 m.2g

La energía específica del flujo de aproximación será:

VAHOA = YA + –––––– = 0,06 + 0,0492g

HOA = 0,109 m.

El ángulo �

B 60Tg � = ––––– = –––––– = 6,89

B 60 ––––––– + a ——— + 7,5

tg QO 50

163


La energía específica en la sección de entrada a la ventana será:

HO = HOA+ a = 0,109 + 0,075 = 0,184 m.

Con la relación entre HO y el Qg2

QA2

valor de Y + ——— para 2g A2

Z = 50 se obtiene el valor de Y en cm. del gráficotg QO = 48 con suficiente aproximaciónHO = 18,4 cm. y QA = 88,4 L/s

se tiene Y = 12,5 cm.

HO 0,184F = 2 ——— -1 = 2 ——— -1 = 0,944

Y 0,125

Para K se toma el valor recomendado para SX = 2 % o sea igual a 0,02

L * F 3 * 0,944M = ––––––––––– = –––––––––––––––– = 5,47

a * Tg 0 0,075 * 6,90,45 0,45

C = ––––––– = –––––––––– = 0,2421,12M 1,125,47

El caudal derivado para K = 0,02

Q1K + C = ––––––––––––

L YA √g VA

Q = (0,20+0,23) 3 * 0,125 √0,125 X 9,81

Q1 = 0,1786 m3/s = 178,6 L/s

Comparando este valor con el de QA se establece que el sumidero, captará la totalidad del caudal deaproximación

C SUMIDEROS NORMALIZADOS

Se requiere determinar la magnitud del caudal interceptado por un sumidero de ventana colocado aun lado de una calle con pendiente longitudinal SO = 0,03 y pendiente transversal: S

X = 0,02 donde el

ancho de inundación alcanza a 2,5 m. El sumidero es del tipo normalizado con L = 2,5 m. de longitudde ventana y 5,0 cm. y depresión de 60 cms. de ancho.

Se recurre a los gráficos para una longitud de sumidero L = 1,5 m. con T = 2,5 m. ySo = 0,03, con cuyos datos se determina la relación de intercepción Q1/QA = 0,43 interpolando paraSx = 0,02, el valor de n = 0,016.

[ ] [ ]

164


El gasto total determinado con el Nomograma de Izzard para

T 2,5m.YA = ————— = ———— = 0,05 m = 5,0 cm Tg QA 50

ZQA = 0,00175 * ——— * So1/2 * Y8/3

n 50

QA = 0,00175 ——— 0,03 1/2 * 5,08/3

0.016QA = 69,24 L/s

En consecuencia, la magnitud del caudal interceptado será:

Q1 = 0,43 QA = 0,43 x 69,24 (L/s)Q1 = 29,77 L/s

C1 EN PUNTOS BAJOS

Un sumidero de Ventana normalizado, ubicado en punto bajo, tiene las siguientes características:

Longitud L = 3,0 m.Altura h = 17,5 cm.

Depresión con a = 2,5 cm. y B = 30 cms. Identificando las calles que bajan hacia la depresión comoNorte N y Sur S. los caudales son

QN = 200 L/s Son = 0,002QS = 300 L/s Son = 0,003Q = 500 L/s

La calle tiene 20 m. de ancho, bombeo de 2 %, coeficiente de rugosidad n = 0,016. Del gráfico seobtiene Y = 23 cm. para Q = 500 L/s. El sumidero funcionará ahogado porque Y > h.

La capacidad del sumidero

Q—— = 1,72 Y3/2 = 1,72 * 233/2

L

Q—— = 189,72 Q = 569,15 > 500 L/s L

2 SUMIDEROS DE REJA

a) Tipo General

Con datos de cálculo:

QO = 57 L/sSO = 0,04n = 0,020

[ ][ ]

165


Z = Tg QO = 12B = 0,46 m.

Determinar la longitud L para captar todo el caudal

√SO/n = √0,04/0,020 = 10 QO———— = 5,66 √SO/n

Por el nomograma de Izzard obtenemos:

YA = 9,1 cm. y T = Z Y A = 1,09

Si la sección transversal fuese uniforme en ese ancho, T = 1,09 m., obtenemos del nomograma de lasiguiente figura el valor de M = 11,8, por tanto:

M * QO1/4

L1 = ————— √T-B(Z)1/2

V BL = 1,2 Tg Q ——— Y - ———

√g √ Tg Q 11,8 x (0,057)1/4

L1 = ——————— √1,09-0,46 121/2

L = 1,32 m.

Para verificar se determina el valor de LO, siendo Y

A = 0,091 m.

YA2 * Tg Q

AA = ——————— 2

(0,091)2 * 12AA = ——————— = 0,0497 m2

2VA = 0,057/0,0497 = 1,147 m/s

No utilizando barras transversales en la reja y adoptando M = 4 se tiene:

Lg= 4VA * √YA /g = 4 x 1,147 √0,091/9,8LO = 0,442 m.

Utilizando algunas barras transversales, adoptamos M = 8

8LO = — * 0,442 = 0,884 m. 4

En esas condiciones una longitud de 1,32 m para la reja es suficiente para los dos casos

b) Tipo Normalizado

Los sumideros Tipo Calzada Normalizados, tienen 1,50 m x 0,90 m. pero sus dimensiones útiles son

166


1,32 m x 0,72 m, el área neta de las ranuras es 0,68 m2 que representa un 72 % de la superficie de lacámara.

La reja Tipo Cuneta, es más pequeña, tiene 60 cm. de ancho por 96 cm. de largo y 10 ranuras con unárea neta de 0,27 m2 que representa casi el 50 % del área de la cámara.

Determinar la capacidad de Intercepción de un sumidero de reja en la calzada normal a la direcciónde flujo con pendiente transversal hacia el sumidero Sx = 0,02 y pendiente longitudinal del 5 % laaltura del bordillo es de 15 cm y n = 0,016.

El nomograma de Izzard se usa para determinar el caudal de aproximación por la calle QA:

Se tiene :

SO = 0,05; Sx = 0,02; B = 1,50 m

y L efectiva 1,32 m.

SO (0,05)1/2

——— = ————— = 13,97 ≈ 14n 0,016 1 1 Z 50Z = —— = —— = 50 — = ——— = 3125 Sx 0,02 n 0,016

Altura máxima de agua en el cordón de acera

YA = 13 cms.Z

QA = 0,00175 — So1/2 Y8/3

nQA = 0,00175 * 3125 * (0,05)1/2 * (13) 8/3

QA = 1137,53 L/s caudal de la calle

Yp = YA - 75 Sx = 13 - 75 x 0.02

Yp = 13 - 1,5 = 11,5 cm.

Q1 = 0,614 SO1/2 Yp

3/2 = 0,614 * 14 * 11,53/2

Q1 = 335,23 L/s caudal interceptado

c) Sumideros de Rejas en Puntos Bajos

La fórmula práctica fue obtenida del trabajo de la John Hopkins University.

Q1 = 0,6 A √2g Yp

donde:

Q1 = Caudal interceptado

( )

167


Yp = Profundidad promedio del agua sobre la reja.

A = Area neta útil de la abertura

Q1—— = 2,66 Yp1/2

A

Q1 = Caudal por metro cuadrado de reja, A excluyendo las áreas ocupadas por las barras.

Para la aplicación de la fórmula dividimos entre 2 el área de abertura de la reja para tomar en cuentauna posible obstrucción parcial de la reja, suponiendo así que solo la mitad de la reja es utilizada.

Si la carga estuviese comprendida entre 12 y 42 cm o sea adoptado otro valor, éste dependerá deljuicio del ingeniero, en razón al vórtice que se forma sobre la reja.

UBICACION DE SUMIDEROS Y ESPACIAMIENTO

Se establece como norma de referencia el espaciamiento máximo entre sumideros en función a la pendientede la calle según se indica a continuación.

PENDIENTE ESPACIAMIENTO (m)

0,4 % 50,00,4 % a 0,6 % 60,00,6 % a 1,0 % 70,01,0 % a 3,0 % 80,0

En calles mayores a 20 m. de ancho y pendientes mayores, la distancia máxima será de 50,0 m.

REFERENCIA RAPIDA PARA EL CALCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA CON DEPRESION

Pendiente Capacidad en L/s paraCalle % diferentes depresiones

0 cm. 5 cm. 10 cm. 15 cm.1,0 2,25 11,70 33,60 64,502,0 1,40 9,85 28,60 55,003,0 1,12 7,55 23,50 44,304,0 0,66 5,33 18,70 34,205,0 0,00 3,36 14,00 23,80

Estos valores fueron obtenidos para sumideros de ventana de 1,37 metros de largo y 15 cm. de altura deventana

REFERENCIA RAPIDA PARA SUMIDEROS DE REJA

Como una referencia rápida y práctica para el diseño de sumideros de rejas Normalizados con dimensionesde 0,61 x 0,90., con una depresión de 5 cm. se tiene el cuadro siguiente:

168


Pendiente Capacidad Calle S

oSumidero

(%) (L/s)

0 104,0 1 99,0 2 94,5 3 89,5 4 84,5 5 79,70 6 75,30 7 70,70 8 66,50 9 63,0010 59,3012 52,5014 47,8016 43,9018 41,1020 39,00

169


GRAFICOS

170


171


LOCALIZACION DE SUMIDEROS

172


LOCALIZACION DEFINITIVA DE SUMIDEROS

173


Nota.- CONEXION AL COLECTOR PUBLICO MEDIANTE PIEZA ESPECIAL (T ó Y)

174


SUMIDERO TIPO VENTANA

175


SUMIDERO TIPO VENTANA CON SELLO

176


DRENAJES SUMIDERO DE REJILLA EN CUNETA SIN SELLO

177


DRENAJES SUMIDERO DE REJILLA EN CUNETA CON SELLO

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SUMIDERO DE REJAS

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SUMIDERO TIPO ESPECIAL

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SUMIDERO PARA PENDIENTE 0 - 8 %

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CAMARA DE SALIDA

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NOMOGRAMA DE IZZARD PARA CALCULO DE CANALES TRIANGULARES

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CAPACIDAD DE CALLES Y AVENIDAS

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CAPACIDAD DE LOS SUMIDEROS DE VENTANA EN PUNTOS BAJOS

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CAPACIDAD DE SUMIDERO NORMALIZADO EN PUNTOS BAJOS

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CAPACIDAD SUMIDEROS NORMALIZADO EN CALZADA (POSICION NORMAL)

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CAPACIDAD SUMIDEROS REJAS NORMALIZADO EN CALZADA

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CAPACIDAD SUMIDERO DE REJAS NORMALIZADO EN CUNETA

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REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALESPARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO

Diciembre 2001

Reglamento Nacional

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INDICE

1 TUBOS NO METALICOS ............................................................................................................193

1.1 TUBOS CERAMICOS ........................................................................................................193

1.1.1 PRINCIPALES CARACTERISTICAS TECNICAS ...................................................... 1931.1.2 JUNTAS EN TUBOS DE ARCILLA..........................................................................193

1.2 TUBOS DE HORMIGON..................................................................................................194

1.2.1 FABRICACION POR VIBROCOMPRESION...........................................................1941.2.2 FABRICACION POR GIRO-COMPRESION ...........................................................1941.2.3 FABRICACION POR CENTRIFUGACION..............................................................1941.2.4 JUNTAS EN TUBERIAS DE HORMIGON ..............................................................1951.2.5 PRECAUCIONES ESPECIALES ...............................................................................1951.2.6 VENTAJAS DEL USO DE TUBOS DE CONCRETO............................................... 195

1.3 TUBOS DE HORMIGON ARMADO ................................................................................1951.4 TUBOS DE PLASTICO (P.V.C.) ........................................................................................196

1.4.1 CARACTERISTICAS DE TUBOS DE (P.V.C.) ......................................................... 1961.4.2 JUNTAS EN TUBERIA DE P.V.C. ..........................................................................196

1.5 TUBERIAS DE POLIETILENO (P.E.) Y POLIPROPILENO (P.P.) ..................................... 196

1.5.1 JUNTAS EN TUBERIA DE P.E. y P.P. ..................................................................... 196

2 TUBOS METALICOS ...................................................................................................................197

2.1 TUBOS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL ........................................................................197

2.1.1 JUNTAS EN TUBERÍAS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL .................................... 1972.1.2 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS .......................................................................197

GRAFICOS ..........................................................................................................................................199

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REGLAMENTO TECNICO DE MATERIALESPARA TUBERIAS DE ALCANTARILLADO

ASPECTOS GENERALES

Los materiales con los que son fabricadas las tuberías para alcantarillado pueden ser clasificados en metáli-cos y no metálicos.

1 TUBOS NO METALICOS

1.1 TUBOS CERAMICOS

Los tubos cerámicos son químicamente inertes, y a través de los años la arcilla natural ha sido conveniente-mente tratada para la fabricación de los mismos, lográndose una calidad apta, no solo para resistir losataques químicos corrosivos de las aguas domésticas e industriales sino también para los aspectos estructu-rales requeridos en su instalación, además, poseen una buena resistencia a la abrasión.

Las tuberías de arcilla son lisas, con bajo coeficiente de fricción, impermeables y poco atacables por acidos;son sin embargo las que más se deben controlar y comprobar debido a su fragilidad, permeabilidad porfisuras y por la dificultad de ejecución de sus juntas.

1.1.1 PRINCIPALES CARACTERISTICAS TECNICAS

Las características más importantes de los tubos cerámicos son:

a) Resistencia al ataque de compuestos orgánicos como ser ácidos, sales y bases con excepción delácido fluorhídrico y sus compuestos,

b) Resistencia a la agresión de compuestos orgánicos y agentes biológicos destructores,

c) Bajo coeficiente de dilatación térmica(K = 5.10-6 m/oC),

d) Estanqueidad, inferior a 0,03 L/m2 en 15 minutos,

e) Buena resistencia mecánica.

1.1.2 JUNTAS EN TUBOS DE ARCILLA

En procura de que las mismas reúnan las condiciones esenciales, existen varios tipos de juntas:

a) Juntas plásticas, con o sin intervención de filástica,

b) Juntas previamente preparadas y fijadas en la espiga y la campana que se sueldan por simple presión,

c) Juntas especiales.

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1.2 TUBOS DE HORMIGON

El uso de éste tipo de tuberías se remonta a la construcción de alcantarillas en Roma, 800 años Antes deCristo, y en nuestro continente las primeros instaladas fueron en EEUU, el año 1842. Los tubos pueden serde hormigón simple o de hormigón armado.

Los tubos de hormigón, se fabrican en moldes metálicos, empleando hormigones ricos en dosificación decemento. Existen variados métodos para la fabricación de éstos tubos, por lo tanto a continuación semencionarán los cinco sistemas mas conocidos: vibrocompresión, giro-compresión, centrífugación,precompresión y vibración simple. Preferentemente se utilizan los dos primeros sistemas para la fabricaciónde tubos de pequeño diámetro en cambio para tubos de hormigón armado, los tres últimos sistemas.

1.2.1 FABRICACION POR VIBROCOMPRESION

Este sistema de fabricación, es normalmente utilizado en pequeñas fábricas de tubos. La vibración seproduce colocando y fijando los moldes, verticalmente sobre una mesa vibratoria, que determina sucompactación.

El grado de compactación de la mezcla es bastante aceptable; sin embargo, el proceso de fabricación eslento.

1.2.2 FABRICACION POR GIRO-COMPRESION

Es el sistema más utilizado para la fabricación de grandes cantidades de tubos de hormigón. El método defabricación por giro-compresión es un proceso combinado de moldeado, compactado y alisado.

El grado de compactación del hormigón que se logra por éste método es superior a la obtenida por vibrocompresión, sin embargo, debido a que en este sistema se emplea una mezcla bastante seca, se debe cuidarla consistencia del cemento ya que es un componente muy importante de la trabajabilidad. Esta, hay quemedirla a través del Cono de Abrahams que permite determinar el revenimiento respectivo.

En el caso de éste proceso de fabricación, como ya se mencionó anteriormente, se debe emplear unamezcla bastante seca, debido a que el desmolde debe ser realizado casi de inmediato, por lo tanto es normalque los valores de revenimiento sean cero o casi cero.

En este proceso de fabricación se debe cuidar que la relación agua cemento de la mezcla sea la adecuadapara la hidratación del cemento, de lo contrario, es inevitable la aparición de manchas de humedad en lasparedes de los tubos durante las pruebas hidraúlicas, aunque muchas veces no tienen importancia debidoa que se produce un tipo de auto sellado una vez que las tuberías entran en funcionamiento. Este aspectoestá previsto en las normas que indican las tolerancias respectivas.

1.2.3 FABRICACION POR CENTRIFUGACION

Este proceso de fabricación se realiza en moldes cilíndricos horizontales, montados sobre ejes, los moldesreciben una determinada cantidad de hormigón, muy fluido, y que al girar el mismo durante un periodo detres a cinco minutos, a gran velocidad (1200 r.p.m para los pequeños diámetros) la masa de hormigón sufreen todo su espesor una compresión proporcional a la misma.

Como resultado de la centrifugación, los elementos más gruesos, son lanzados a la periferia mientras que elmaterial fino forma una especie de enlucido interior.

Las tuberías que se fabrican por este método pueden llevar armaduras de refuerzo en el caso de grandesdiámetros, en cambio para abastecimientos de agua y para alcantarillado en pequeños diámetros no se

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requiere tales armaduras. Este sistema de fabricación es poco conocido en nuestro medio por lo queprácticamente no se conoce la existencia de fábricas de este tipo.

1.2.4 JUNTAS EN TUBERIAS DE HORMIGON

En la unión de tuberías de hormigíon se distinguen dos tipos de acoplamiento que son los más usados:

a) Junta espiga - campaña,

b) Junta machihembrada.

En los dos tipos las juntas pueden ser rígidas o elásticas. En todo caso, es aconsejable la utilización de juntaselásticas por distintas razones de tipo técnico que deben ser especificadas con prioridad.

1.2.5 PRECAUCIONES ESPECIALES

Si la temperatura del ambiente en promedio supera los 15° C, o el agua residual está vinculada a tempera-turas elevadas, se deben tomar precauciones especiales en cuanto a la utilización de tubos de concreto, enespecial si existen cantidades considerables de materia orgánica y sulfatos, ya que en éstas condiciones seproduce la formación de gas sulfhídrico que ataca y destruye al concreto.

En este caso, y para proteger los tubos, se debe pensar en la dotación interna de un revestimiento internode material expóxico bituminoso que permita resistir el ataque mencionado.

1.2.6 VENTAJAS DEL USO DE TUBOS DE CONCRETO

Las principales ventajas son:

a) Bajo coeficiente de rugosidad,

b) Pueden ser fabricados para una amplia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de lasparedes,

c) Tienen la posibilidad de ser fabricados en el mismo lugar de las obras.

1.3 TUBOS DE HORMIGON ARMADO

Los procedimientos normales de fabricación son:

a) Centrífugado,

b) Giro Compresión,

c) Vibración.

Los tubos deben llevar armaduras de refuerzo solamente cuando se trata de grandes diámetros.

En los tubos de hormigón armado, la unión que generalmente se practica es del tipo espiga campana,pudiendo ser la junta rígida o elástica. Este tipo de tubos se recomienda fabricar a partir de los 300 mm,hasta los 2000 mm de diámetro.

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1.4 TUBOS DE PLASTICO (P.V.C.)

Este tipo de tuberías, en función al gran desarrollo tecnológico de la industria de plásticos y la facilidad demanipulación de todos los productos fabricados con éste material, hacen que en la actualidad tengan granaceptación para redes de alcantarillado, solamente en diámetros pequeños de 6" y 8" ya que para diámetrosmayores el costo es muy alto, produciéndose por lo tanto, diferencias económicas muy significativas.

1.4.1 CARACTERISTICAS DE TUBOS DE (P.V.C.)

Las características de estos tubos pueden resumirse en los siguientes puntos:

a) Son de poco peso (Peso específico 1.4 g/cm3),

b) Son inertes a la corrosión por aguas y suelos agresivos,

c) La superficie interior de los tubos puede considerarse "hidraulicamente lisa",

d) Baja probabilidad de obstrucciones,

e) No favorecen el desarrollo de algas ni hongos.

1.4.2 JUNTAS EN TUBERIA DE P.V.C.

Existen dos tipos de juntas:

- Junta soldada,- Junta elástica.

El tipo de junta recomendada para absorber efectos de dilatación es naturalmente la junta elástica.

1.5 TUBERIAS DE POLIETILENO (P.E.) Y POLIPROPILENO (P.P.)

Este tipo de tuberías, se fabrican en forma análoga al P.V.C., es decir, por extrusión, aunque la configuraciónmolecular de ambas es bastante diferente. El polietileno puede ser de baja densidad (< 0,93 gm/cm3) o dealta densidad (> 0,94 gm/cm3). Durante la instalación, en los tendidos de las tuberías, deben tenerse encuenta los esfuerzos que se producen por dilataciones y retracciones.

Su utilización es recomendada en especial para lanzamientos submarinos ya que resisten el ataque demicroorganismos que pueden producir perforaciones en la tubería.

1.5.1 JUNTAS EN TUBERIA DE P.E. y P.P.

Los métodos de unión practicables en nuestro medio son:

a) Mediante junta de goma (óptima para contrarrestar dilataciones y contracciones),

b) Mediante masilla.

En el primer caso, la unión es similar a la junta que se practica en las tuberías de P.V.C.

En el segundo caso, la junta se realiza mediantela aplicación de masillas plásticas especiales querellenan el espacio entre las tuberías.

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2 TUBOS METALICOS

2.1 TUBOS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL

Los tubos de hierro fundido son largamente utilizados para aguas residuales, no solo en instalacionesdomiciliarias sino también en tuberías de Estaciones Elevatorias y Colectores de Alcantarillado.

En colectores de alcantarillado, este tipo de tubería se recomienda emplear:

a) Cuando la tubería sea instalada en un lugar de paso de vehículos y con un recubrimiento mínimo(tapada),

b) Cuando la tubería sea instalada a grandes profundidades por sobre los límites de resistencia de otrosmateriales,

c) Cuando la tubería sea instalada en forma colgada o aparente, donde pueden producirse deformacio-nes importantes,

d) Cuando existe la necesidad de atravesar o pasar sobre ríos,

e) Cuando existe la necesidad de pasar sobre vanos de puentes donde la vibración afectaría a otro tipode materiales,

f) Cuando la pendiente del colector es superior a 15 %.

La principal desventaja que se puede mencionar de los tubos de hierro fundido es la abrasión, principal-mente en tuberías de impulsión.

Para la utilización en redes de alcantarillado, los tubos, deben ser protegidos contra la corrosión interna yexterna mediante por lo menos, un revestimiento de cemento. Modernamente, tales revestimientos sonejecutados empleando materiales vinílicos, resinas epóxicas y ceras micro cristalizadas.

2.1.1 JUNTAS EN TUBERIAS DE HIERRO FUNDIDO DUCTIL

En tuberías de hierro fundido, se emplean diferentes tipos de juntas entre las que se pueden citar:

La junta mecánica, que realiza el cierre, por la compresión de la goma, que se produce a través de lacontrabrida contra el enchufe del accesorio y la espiga del tubo.

Contrabridas y tornillos también son de fundición dúctil, lo que dificulta la corrosión al ser todas las piezasdel mismo material.

Independientemente de la junta de bridas y unión con soldadura, se emplean tambien tipos de juntas degran simplicidad de montaje lo que se traduce en una ventaja, ya que se minimizan errores y defectos deejecución, aún en el caso de que la mano de obra empleada no sea muy experta.

La junta push-on (Tyton) tiene montaje deslizante, lográndose la estanqueidad por la presión del aguasobre el anillo de goma que va montado entre el tubo y el accesorio de unión. La forma de este aro esespecialmente diseñada, por lo que es fácil conseguir el montaje adecuado del accesorio y una totalestanqueidad.

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Las ventajas de la junta push-on frente a la junta mecánica o de brida son:

a) No son necesarios otros elementos como bridas, contrabridas, o tornillos,

b) Su montaje es más sencillo que en otros casos, lo que ahorra mano de obra,

c) Permite que los movimientos del tubo sean absorbidos sin causar problemas.

2.1.2 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS

El valor de rugosidad "n" que se emplean en las fórmulas de KUTTER, MANNING y otras, puede serobtenido de la siguiente tabla.

CONDICIONES DE LA TUBERÍA SUPERFICIE INTERNA

OPTIMAS BUENAS ACEPTABLES MALAS

Fundición sin revestir 0,012 0,013 0,014* 0,015 Fundición Revestida 0,011 0,012* 0,013 0,014

* Valores normalmente utilizados en proyectos.

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GRAFICOS

200


201


CAMPOS DE UTILIZACION DE LAS TUBERIAS

202


UNIONES EN TUBOS DE HORMIGON SIMPLE / ARMADO

JUNTA ELASTICA CON ANILLO DE GOMA CIRCULAR

203


ANILLO EN GOTA

JUNTA TYTON

JUNTA MECANICA

204


TIPOS DE UNIONES

JUNTA PUSH - ON (TYLON)

JUNTA MECANICA

JUNTA CON BRIDA

205


Este Libro se termino de

imprimir el 15 de Diciembre de 2001

en los Talleres Gráficos de

Génesis Publicidad e Impresión

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AGRADECIMIENTO

El Ministerio de vivienda y Servicios Básicos, agradece en forma especial, por su contribución en la elabo-ración de la presente norma:

Cármen ArévaloDirectora Regional del Programa de Agua y Saneamiento del Banco Mundial (PAS)

Joseph NarkevicCoordinador Nacional (PAS)

Bo WestmanConsejero y jefe de coperación. Embajada de Suecia

Programade Agua ySaneamiento

reglamento nb 688

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