Guia_de_sistemas_de_recoleccio_de_aguas_residuales_(cloacas)_3er_corte[1].docx

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo

UGMA GUIA DE SISTEMAS DE CLOACAS Y DRENAJES

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo La presente guía establece las condiciones requeridas para la concepción y desarrollo de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales y pluviales. De esta manera permite orientar al estudiante en la planificación, diseño, construcción, supervisión técnica, y seguimiento de estos sistemas y sus componentes. Todas las Normas Sanitarias establecidas deben ser aplicadas por todos los niveles de complejidad del sistema, a menos que se especifique lo contrario. La presente guía incluye los elementos de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales y/o pluviales que conforman los alcantarillados sanitarios, pluviales y combinados, sus diferentes componentes y estaciones de bombeo. Se consideran además nuevas tecnologías y sistemas de disposición in situ como alternativas a los sistemas convencionales. Incluye los sistemas de tratamiento de aguas residuales, cuyos diseños, construcción, puesta en marcha, operación y mantenimiento no son tratados.

OBJETI VOS ESPECIFICOS: Sistema de recolección de aguas residuales (Cloacas)  Determinar los Parámetros para proyectar Redes de aguas negras.  Aplicar los parámetros de carga y nivel de Topografía para la ejecución del proyecto de la red Cloacal.  Describir los tipos de fuentes de producción de aguas servidas.  Describir las características del sistema de recolección en cloacas.  Analizar las características de las aguas residuales y de las unidades de tratamiento. Drenajes  Describir los tipos de tuberías para alcantarillas mediante el estudio de drenajes.  Realizar los cálculos hidráulicos para la elaboración de un proyecto de drenajes. DEFINICIONES Las definiciones utilizadas en el presente Título se interpretan con el significado que se asigna a continuación: Aguas lluvias: Aguas provenientes de la precipitación pluvial. Aguas residuales Desecho líquido provenientes de residencias, edificios, instituciones, fábricas o industrias.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Aguas residuales domésticas: Desechos líquidos provenientes de la actividad doméstica en residencias, edificios e instituciones. Aguas residuales industriales: Desechos líquidos provenientes de las actividades industriales. Aguas de infiltración: Agua proveniente del subsuelo, indeseable para el sistema separado y que penetra en el alcantarillado. Alcantarillado: Conjunto de obras para la recolección, conducción y disposición final de las aguas residuales o de las aguas lluvias. Alcantarillado de aguas combinadas: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la recolección y transporte, tanto de las aguas residuales como de las aguas lluvias. Alcantarillado de aguas lluvias: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la recolección y transporte de aguas lluvias. Alcantarillado de aguas residuales: Sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la recolección y transporte de las aguas residuales domésticas y/o industriales. Alcantarillado separado: Sistema constituido por un alcantarillado de aguas residuales y otro de aguas lluvias que recolectan en forma independiente en un mismo sector. Caja de inspección domiciliaria: Cámara localizada en el límite de la red pública de alcantarillado y la privada, que recoge las aguas residuales, lluvias o combinadas provenientes de un inmueble. Canal: Cauce artificial, revestido o no, que se construye para conducir las aguas lluvias hasta su entrega final en un cauce natural. Canalizar: Acción y efecto de construir canales para regular un cauce o corriente de un río o arroyo. Caracterización de las aguas residuales: Determinación de la cantidad y características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales. Coeficiente de escorrentía: Relación que existe entre la escorrentía y la cantidad de agua lluvia que cae en una determinada área.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Colector principal ó matriz: Conducto cerrado circular, semicircular, rectangular, entre otros, sin conexiones domiciliarias directas que recibe los caudales de los tramos secundarios, siguiendo líneas directas de evacuación de un determinado sector. Conexión domiciliaria: Tubería que transporta las aguas residuales y/o las aguas lluvias desde la caja domiciliar hasta un colector secundario. Generalmente son de 150 mm de diámetro para vivienda unifamiliar. Cuneta: Canal de sección triangular ubicado entre el sardinel y la calzada de una calle, destinado a conducir las aguas lluvias hacia los sumideros. Cuerpo receptor: Cualquier masa de agua natural o de suelo que recibe la descarga del afluente final. Densidad de población: Número de personas que habitan dentro de un área bruta o neta determinada. Diámetro: Diámetro interno real de conductos circulares. Emisario final: Colectores cerrados que llevan parte o la totalidad de las aguas lluvias, sanitarias o combinadas de una localidad hasta el sitio de vertimiento o a las plantas de tratamiento de aguas residuales. En caso de aguas lluvias pueden ser colectores a cielo abierto. Escorrentía: Volumen que llega a la corriente poco después de comenzada la lluvia. Estación de bombeo de aguas residuales: Componente de un sistema de alcantarillado sanitario o combinado utilizado para evacuar por bombeo las aguas residuales de las zonas bajas de una población. Lo anterior puede también lograrse con estaciones elevadoras de aguas residuales. Una definición similar es aplicable a estaciones de bombeo de aguas lluvias. Frecuencia: En hidrología, número de veces que en promedio se presenta un evento con una determinada magnitud, durante un periodo definido. Intensidad de precipitación: Cantidad de agua lluvia caída sobre una superficie durante un tiempo determinado. Instalación interna: Conjunto de tuberías y accesorios que recogen y conducen las aguas residuales y/o lluvias de las edificaciones hasta la caja de inspección domiciliar.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Interceptor: Conducto cerrado que recibe las afluencias de los colectores principales, y generalmente se construye paralelamente a quebradas o ríos, con el fin de evitar el vertimiento de las aguas residuales a los mismos. Población servida: Número de habitantes que son servidos por un sistema de recolección y evacuación de aguas residuales. Precipitación: Cantidad de agua lluvia caída en una superficie durante un tiempo determinado. Profundidad del colector: Diferencia de nivel entre la superficie del terreno o la rasante de la calle y la cota clave del colector. Red local de alcantarillado: Conjunto de tuberías y canales que conforman el sistema de evacuación de las aguas residuales, pluviales o combinadas de una comunidad, y al cual desembocan las acometidas del alcantarillado de los inmuebles. Sumidero: Estructura diseñada y construida para cumplir con el propósito de captar las aguas de escorrentía que corren por las cunetas de las calzadas de las vías para entregarlas a las estructuras de conexión o pozos de inspección de los alcantarillados combinados o de lluvias. Tramo: Colector comprendido entre dos estructuras de conexión. Tramos iniciales: Tramos de colectores domiciliarios que dan comienzo al sistema de alcantarillado. Tubo ó tubería: Conducto prefabricado, o construido en sitio, de concreto, concreto reforzado, plástico, poliuretano de alta densidad, asbesto-cemento, hierro fundido, gres vitrificado, PVC, plástico con refuerzo de fibra de vidrio, u otro material cuya tecnología y proceso de fabricación cumplan con las normas técnicas correspondientes. Por lo general su sección es circular.

PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE RECOLECCIÓN Y EVACUACIÓN DE AGUAS RESIDUALES Y PLUVIALES ESTUDIOS BÁSICOS Para la elaboración de un proyecto de recolección y evacuación de aguas residuales o lluvias es aconsejable disponer estudios previos a su diseño, que permitan caracterizar el sector desde el punto de vista físico y socioeconómico, conocer los sistemas existentes de

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo abastecimiento de agua potable y saneamiento básico y considerar los planes de desarrollo urbano y ordenamiento territorial. Esto debe contribuir a seleccionar la alternativa más adecuada y factible, técnica, económica, financiera y de menor impacto ambiental. En el caso de proyectos de ampliación y/o rehabilitación el alcance y necesidad de estudios básicos son más limitados y puntuales. SISTEMAS EXISTENTES Dentro de los aspectos previos al diseño que son necesarios desarrollar están la descripción y diagnóstico de los sistemas existentes de abastecimiento de agua potable y de recolección y evacuación de aguas residuales y pluviales en el sector objeto del proyecto. Descripción y diagnóstico del sistema existente de recolección y evacuación de aguas residuales y lluvias Determinar el estado actual de los sistemas existentes de recolección y evacuación de aguas residuales y lluvias de la localidad o del sector de interés del proyecto, identificando los aspectos, entre otros, que permitan establecer un diagnóstico adecuado de los mismos.

SISTEMAS DE RECOLECCIÓN Y EVACUACIÓN DE AGUAS RESIDUALES Y/O PLUVIALES Selección de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales y lluvias. En general, en el proceso de selección de un sistema de recolección y evacuación de aguas residuales y lluvias deben estar involucrados aspectos urbanos municipales como las proyecciones de población, las densidades, los consumos de agua potable y las curvas de demanda de ésta, aspectos socioeconómicos y socioculturales, institucionales, aspectos técnicos y tecnológicos y consideraciones económicas y financieras. El diseñador debe seleccionar el sistema separado como sistemas más conveniente para drenar las aguas residuales y pluviales de la población o área. La justificación de la alternativa adoptada debe estar sustentada con argumentos técnicos, económicos, financieros y ambientales. Las siguientes constituyen pautas generales de selección de éstos. DISEÑO DE REDES

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo El tamaño y la pendiente de un colector deben ser adecuados para conducir el caudal de diseño, evitar la sedimentación de sólidos para las condiciones iniciales de servicio y garantizar su adecuada operación y funcionalidad. Diámetros Para los cálculos hidráulicos debe hacerse referencia al diámetro interno real de los colectores. Diseño hidráulico En general, los colectores deben diseñarse como conducciones a flujo libre por gravedad. El flujo de aguas residuales o pluviales en una red de alcantarillado para su recolección y evacuación no es permanente. Sin embargo, el dimensionamiento hidráulico de la sección de un colector puede hacerse suponiendo que el flujo en éste es uniforme. El diámetro mínimo para colectores de aguas residuales es de 8” para la zona urbana y para la zona rural es de 6” y para aguas de lluvia es de 10”

El diseño de colectores matrices debe hacerse con flujo gradualmente variado, lo mismo que los canales colectores de aguas lluvias y en general colectores de diámetros superiores o iguales a 900 mm. Para colectores entre 600 mm y 900 mm se recomienda revisar el diseño con flujo gradualmente variado. Cuando la velocidad en un colector es mayor a 2 m/s se recomienda hacer un análisis hidráulico detallado del tramo. Sistemas cloacales Sistemas cloacales: Son un conjunto de tuberías subterráneas denominadas cloacas, que conducen las aguas servidas que se recolectan en el interior de las edificaciones a través de las piezas sanitarias y cañerías internas de la construcción, hacia puntos distantes para su tratamiento y/o disposición final. Estos colectores cloacales reciben aportes de aguas servidas de todo tipo, procedentes tanto de uso doméstico como industrial, comercial e institucional. La recolección de las aguas pluviales puede hacerse en forma separada de las aguas servidas o combinada con ellas.

Tipos de Sistemas de Recolección Cloacal Clasificación Según su Disposición

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo 

Sistema unitario (Mixto o combinado) Cuando en una zona urbanizada se recogen conjuntamente las aguas negras y las

aguas de lluvia, se diseñan y construyen colectores que denominamos Sistema Unitario, Mixto o Combinado, el cual debe ser capaz de recibir los aportes de aguas de lluvia y aguas negras descargadas directamente desde las edificaciones más retiradas o comienzo de red, hasta el último punto de recolección. Ventaja: Requiere el uso de una sola tubería. Desventaja: Su diseño no es deficiente, dado la variabilidad del caudal, y la tubería trabajara mayormente con caudales pequeños produciéndose sedimentación, por otra parte, se encarecen los costos de tratamiento. 

Sistema separado Un sistema separado contempla una red cloacal para conducir las aguas negras y otra

red de tuberías que, conjuntamente con las estructuras especiales de recolección, conducirán exclusivamente aguas de lluvia, constituyendo así el alcantarillado de aguas pluviales. Las normas del Instituto Nacional de Obras Sanitarias en su artículo 2º, numeral 2 establecen que en nuestro país se deberá adoptar el sistema separado, y solamente en aquellos casos suficientemente justificados se podrá autorizar otro sistema por vía de excepción.

Ventaja: Resulta más económico tanto el bombeo como el tratamiento de las aguas residuales, siendo más eficiente el diseño y funcionamiento del sistema completo. Desventaja: Requiere el uso de más tuberías en la calle, lo que podría encarecer la construcción. Clasificación según su origen De acuerdo con su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas como:



SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Domésticas: aquellas utilizadas con fines higiénicos (baños, cocinas, lavanderías, etc.). Consisten

básicamente

en

residuos

humanos

que

llegan

a

las

redes

de alcantarillado por medio de descargas de instalaciones hidráulicas de la edificación también en residuos originados en establecimientos comerciales, públicos y similares. 

Industriales: son líquidos generados en los procesos industriales. Poseen características específicas, dependiendo del tipo de industria.



Infiltración y caudal adicionales: las aguas de infiltración penetran en el sistema de alcantarillado a través de los empalmes de las tuberías, paredes de las tuberías defectuosas, tuberías de inspección y limpieza, etc. Hay también aguas pluviales, que son descargadas por medio de varias fuentes, como canales, drenajes y colectores de agua de lluvia.



Pluviales: son agua de lluvia, que descargan grandes cantidades de agua sobre el suelo. Parte de esta agua es drenada y otra escurre por la superficie, arrastrando arena, tierra, hojas y otros residuos que pueden estar sobre el suelo.

Componentes de un sistema de cloacas Componentes del sistema Identificar el tipo (o tipos) de sistema(s) existente(s) e información completa del catastro de red de alcantarillado en el sector objeto del proyecto. Recopilar la información cartográfica existente sobre el sistema. Hacer una descripción general de los sistemas actuales de recolección y evacuación de aguas residuales y lluvias en el área de interés, y de cada uno de sus componentes, tales como formas de disposición in situ, edad, materiales, redes de colectores, pozos y cajas de inspección, interceptores, emisarios, canales, estaciones de bombeo y estructuras especiales, al igual que el plan maestro si existiese. Calificar el estado, funcionalidad y condiciones de operación de los sistemas en el área de interés y estimar los periodos en los cuales los componentes principales podrán operar sin adiciones o refuerzos de capacidad. Describir las diferentes formas de disposición

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo final y los sitios para tal fin en el subsuelo, en cuerpos de agua receptores y/o plantas de tratamiento de las áreas asociadas con el proyecto.

En sistemas únicos de aguas residuales se encuentran los siguientes componentes: 1. Obras de captación: estas se subdividen en: tanquilla de empotramiento, ramal de empotramiento, bocas de visitas y colectores. 2. Obras de Tratamiento: pueden ser plantas de tratamientos, lagunas de estabilización y otros. 3. Obras de descarga: comprende estaciones de bombeo, aliviaderos y descargas submarinas, sublacustres y subfluviales. 1.- Tanquilla de Empotramiento o cachimbo Se ubica generalmente debajo de la acera, de preferencia en el punto más bajo del frente de la parcela, y tiene por función conectar la descarga de esta última con el ramal de empotramiento. Se construyen con tuberías de concreto, cuyo diámetro mínimo es de 250mm, el cual aumenta de acuerdo a la dotación asignada. Ver figura 1

Figura 1. Tanquilla de Empotramiento. Tomado de internet

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo 2.- Ramal o Tubo de Empotramiento Es la tubería que lleva la descarga de la parcela desde la tanquilla hasta el colector. Este debe tener un diámetro mínimo de 150mm (6”), longitud máxima de 30m y una pendiente mínima del 1%. Según las características y condiciones del colector al que se conecta el ramal de empotramiento, la conexión se hará según el caso: -

Conexión con codo y YE cuando el colector es de diámetro menor o igual a 46cm (18”).

-

Conexión con TE cuando el colector es mayor a 46cm (18”).

-

Conexión con bajante cuando el colector está muy profundo.

El empotramiento de cada vivienda en cuyo caso la conexión al colector se hará mediante un eje de 45° y un codo de 45°, el tramo recto de 6mts va directo al empotramiento, el ángulo de conexión al colector deben ser en 90° en planta y 30° a 45° en elevación si el diámetro del colector es superior a 18”.

Figura 2. Ramal de Empotramiento. Tomado de internet 3.- Bocas de Visita

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Son estructuras compuestas generalmente de un cono excéntrico, cilíndrico y base que permiten el acceso a los colectores de aguas servidas para realizar actividades de limpieza en el sistema. Ver figura 3 y 4.

Figura 3. Boca de visita vista en planta

Figura 4. Boca de visita vista en corte

Las bocas de visita deben tener las siguientes características: 

Ubicación En todas las intercepciones de colectores existentes, en el comienzo de todo colector,

en los tramos rectos de los colectores hasta una distancia máxima entre ellos de 120 m, en todo cambio de dirección, pendiente diámetro y material y en los colectores alineados en curva al comienzo y fin de la misma a una distancia no mayor de 30 m. Características que deben cumplir las bocas de visita  Las bocas de visita en su forma mas general constan de cono excéntrico, cilindro y base los cuales serán de concreto sin armar.  El cono y el cilindro podrán construirse con elementos prefabricados o vaciados en sitio. La base será siempre vaciada en sitio.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo  Cuando en una misma boca de visita, se encuentran colectores que comiencen en ella con otros que pasan a través de la misma, diferencia de cota mínima entre las rasantes será igual al diámetro del colector que comienza. 

Utilización La boca de visita tipo Ia, se utilizará para profundidades mayores de 1.15m con

respecto al lomo del colector menos enterrado y hasta profundidades, de 5 m con respecto a la rasante del colector más profundo. -

La tipo Ib, se utilizará para profundidades mayores de 5 m con respecto a la rasante del colector más profundo.

-

La tipo II se utilizará en los casos en los que el lomo de la tubería menos enterrada este a una profundidad igual o menor de 1,15 m y a distancia máxima de 50 m entre bocas de visita en colectores hasta de 53 cm de diámetro.

-

La tipo III se utilizará para diámetros de colectores de 53 cm a 107 cm cuando no se pueda usar la boca de visita tipo Ia.

-

La tipo IVa se empleará para colectores de diámetro igual o mayor de 122 cm (48”) y profundidades hasta de 5 m.

-

La tipo IVb se empleará para colectores de diámetro igual o mayor de 122 cm (48”) y profundidades mayores de 5 m. 

Caída Se utilizarán cuando en una boca de visita, la diferencia de cotas, entre la rasante del

colector de llegada y la rasante del colector de descarga es de 0.75 m como mínimo, para un diámetro del colector de llegada de 20 cm. Estas deberán proyectarse para evitar que queden gases atrapados dentro de la boca de visita. 4.- Tramos Tramo es la longitud del colector cloacal comprendidos entre dos bocas de visitas “contiguas”. El diámetro y demás características de cada diseño dependen del gasto o caudal de diseño correspondiente.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Información requerida en un tramo:  Identificación del tramo (Bv1 – Bv2)  Longitud del tramo (mts)  Identificación de boca de visita (Bv1)  Diámetro de la tubería (inicio 8”)  Diámetro de la tubería de empotramiento (6”)  Longitud de la tubería de empotramiento (mts)  % de pendiente (%)  Ubicación de los cachimbos  Cota del terreno de cada BV (msnm)  Cota de la rasante de cada BV (msnm)

4.- Colectores Cloacales Colector. Tubería que recibe y conduce las aguas residuales.

Clasificación de los colectores cloacas Colector Principal: Es aquel colector que recibe los aportes de una serie de colectores secundarios que, de acuerdo a la topografía sirven a diversos sectores de la zona urbanizada. Este colector toma la denominación de colector de descarga o emisario a partir a partir de la última boca de visita del tramo que recibe aportes domiciliarios, hasta el sitio de descarga en la planta de tratamiento o en un curso superficial el diámetro dependerá de los aportes de los contribuyentes secundarios.

Colector secundario:

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Es aquel colector que recibe los aportes de aguas residuales de cada tubería de empotramiento, pudiendo recibir las aguas residuales de varios tramos laterales y descargando en el colector principal, el diámetro mínimo es de (8”).

Criterios para colocación de colectores  Los colectores deberán seguir la pendiente del terreno natural.  Los colectores se situaran por el eje de las calles, pero cuando la topografía lo obligue pueden proyectarse ramales dentro de las manzanas (Interdomiciliarios)  Se proyectan de manera que todos los ramales, incluyendo los empotramientos pasen por debajo de las tuberías de acueducto, dejando como mínimo una luz de 0,20mts entre los dos conductos.  La distancia mínima horizontalmente entre los colectores y las tuberías de aguas blancas será de 2mts entre las paredes próximas. Materiales: Son los encargados de recibir los aportes de aguas servidas de cualquier tipo, las cuales provienen del sistema de abastecimiento de agua. Pueden ser de los siguientes materiales: 

Hierro Fundido (HF)



Hierro Fundido Dúctil (HFD).



Acero (AC).



Concreto armado o sin armar.



Polietileno de Alta Densidad (PEAD).



Arcilla Vitrificada.



Asbesto – Cemento (A.C.).



Policloruro de Vinilo (PVC.)



Fibra de Vidrio.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Sección de los Colectores Los colectores serán en general de sección circular. Se podrán utilizar otro tipo de secciones, siempre que razones técnicas y económicas lo justifiquen. Pendientes en tuberías La pendiente mínima de los colectores está determinada por las velocidades mínimas admisibles a sección llena. Las pendientes máximas serán las correspondientes a las velocidades máximas admisibles a sección llena. Profundidad Mínima El lomo de los colectores estará a una profundidad mínima de 1.15 m, determinada por la ubicación de la tubería del acueducto. En casos muy especiales, podrá admitirse una profundidad menor siempre y cuando se tomen las precauciones necesarias a fin de asegurar la integridad de los colectores y evitar contaminación del acueducto. La profundidad máxima de los colectores en zanja abierta, no debe ser excesiva, especialmente en zonas de terrenos inestables o rocosos. Deberá compararse el costo con otras soluciones a fin de seleccionar la más económica y conveniente. En el caso de presentarse obstáculos al paso de los colectores, tales como alcantarillas, puentes, ríos o quebradas, construcciones existentes u otros, se proyectará la manera más económica y conveniente de salvar todo obstáculo por medio de puentes, canales, sifones invertidos, pasos inferiores u otros. Diámetro de los Colectores En sistemas de alcantarillado para aguas servidas el diámetro mínimo será de 20cm. (8”) El diámetro nominal varía según el material de las tuberías, el rango de tamaño en milímetros es el siguiente: 

Arcilla Vitrificada (AV): 100 – 600 mm



Concreto (C): 100 – 2700 mm



Policloruro de vinilo (PVC): 50 – 400 mm



SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Hierro Fundido Dúctil (HFD): 80 – 1600 mm

Características de los tubos de (P.V.C) para alcantarillado Las características de estos tubos pueden resumirse en los siguientes puntos: 

Son de poco peso (Peso específico 1.4 g/cm 3).



Son inertes a la corrosión por aguas y suelos agresivos.



La superficie interior de los tubos puede considerarse "hidráulicamente lisa".



Baja probabilidad de obstrucciones



No favorecen el desarrollo de algas ni hongos.

OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA DE CLOACAS 5.- Estaciones de bombeo: Como la red de alcantarillado trabaja por gravedad, para funcionar correctamente las tuberías deben tener una cierta pendiente, calculada para garantizar al agua una velocidad mínima que no permita la sedimentación de los materiales sólidos transportados. En ciudades con topografía plana, los colectores pueden llegar a tener profundidades superiores a 4 - 6 m, lo que hace difícil y costosa su construcción y complicado su mantenimiento. En estos casos puede ser conveniente intercalar en la red estaciones de bombeo, que permiten elevar el agua servida a una cota próxima a la cota de la vía.

6.- Líneas de impulsión: Tubería en presión que se inicia en una estación de bombeo y se concluye en otro colector o en la estación de tratamiento.

7.- Sistemas de tratamiento de las aguas servidas: Existen varios tipos de estaciones de tratamiento, que por la calidad del agua a la salida de la misma se clasifican en: estaciones de tratamiento primario, secundario o terciario.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo COMPONENTES DEL ALCANTARILLADO FLUVIAL Los componentes de una red de alcantarillado fluvial son:  Cunetas: Las cunetas recogen y concentran las aguas pluviales de las vías y de los terrenos colindantes.  Bocas de Tormentas (bocas de sapo): Son estructuras verticales que permiten la entrada del agua de lluvia a los colectores, reteniendo parte importante del material sólido transportado.  Colectores Secundarios: Son las tuberías que recogen las aguas de lluvia desde las bocas de tormenta (bocas de sapo o tragantes) y las conducen a los colectores principales. Se sitúan enterradas, bajo las vías públicas.  Colectores Principales: Son tuberías de gran diámetro, conductos de sección rectangular o canales abiertos, situados generalmente en las partes más bajas de las ciudades, y transportan las aguas servidas hasta su destino final.  Pozos de Inspección: Son cámaras verticales que permiten el acceso a los colectores, para facilitar su mantenimiento.  Áreas de Expansión: Estas estructuras se utilizan raramente, en casos críticos, donde es necesario laminar las ondas de avenidas.  Disposición Final de las Aguas de Lluvia: Son estructuras destinadas a evitar la erosión en los puntos en que las aguas de lluvia recogidas se vierten en cauces naturales de ríos, arroyos o mares.

Levantamiento Topográfico Es el conjunto de operaciones que se necesita realizar para poder confeccionar una correcta representación gráfica planimétrico o plano, de una extensión cualquiera de terreno, sin dejar de considerar las diferencias de cotas o desniveles que presente dicha extensión. Este plano es esencial para emplazar correctamente cualquier obra que se desee llevar a cabo, así como lo es para elaborar cualquier proyecto.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Anchos de Zanjas El ancho de zanjas donde se colocarán los colectores depende del diámetro de los mismos y si la zanja será con o sin entibado. Para colectores de 8” de diámetro el ancho de zanja debe ser de de 60 cm sin entibado y de 100 cm con entibado; para colectores de 10” de diámetro, el ancho de la zanja sin entibado y con entibado, debe ser de 70 y 100cm respectivamente. Aspectos a considerar para el trazado de la red de cloacas Antes de iniciar el trazado de la red, deben tomarse en cuenta aspectos como: la topografía, sitio de descarga, extensiones futuras, comportamiento hidráulico y las estimaciones de costos. Una vez que se cumplan con los pasos mencionados. Anteriormente, se procede a la configuración de la red, para ello se emplean los planos topográficos, en los cuales se realiza el trazado en planta de los colectores, posteriormente se ubican las bocas de visita con su respectiva nomenclatura y por último se delimitan y calculan las áreas tributarias.

Áreas Tributarias Son las zonas adyacentes al sistema de recolección de aguas servidas, que aportan un caudal al sistema, de acuerdo con su uso.

Pasos a seguir para la configuración de una red de cloacas Con la utilización de los planos topográficos se comienzan a realizar las siguientes actividades:

Trazado en planta de colectores Para el trazado de la red se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones: 1) Buscar las alternativas posibles para el trazado del colector (es) principal (es), tratando de seguir la menor pendiente, cubriendo la totalidad del área a servir. 2) Trazar colectores secundarios de acuerdo a la topografía.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo 3) Los colectores se proyectarán para ser construidos siguiendo el eje de las calles. 4) Se evitará en lo posible tener colectores con pendientes contrarias a la de las calles. 5) Es importante tener en cuenta la diferencia de cotas entre el sitio de descarga y el punto más alejado de la red, para determinar si es posible descargar por gravedad. Ubicación de Bocas de visita Las bocas de visita se deberán ubicar de acuerdo a lo indicado en las normas INOS: a) En toda intersección de colectores del sistema. b) En el comienzo de todo colector. c) En los tramos rectos de los colectores hasta una distancia máxima entre ellas de 120m. d) En todo cambio de dirección, pendiente, diámetro y material empleado en los colectores. e) En los colectores alineados en curva al comienzo y fin de la misma, y en la curva a una distancia no mayor de 30m entre ellas cuando corresponda.

Componentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales. 1.- Pre-tratamiento: Con un pre-tratamiento se separa del agua residual tanto por operaciones físicas como por operaciones mecánicas, la mayor cantidad de materiales que por su naturaleza (grasas, aceites, etc) o por su tamaño (ramas, latas, etc) crearían problemas en los tratamientos posteriores (obstrucción de tuberías y bombas, depósitos de arenas, rotura de equipos), para ello se deben construir:

1.1-

Tanquilla de retención de aceites y grasas: Permite retener y eliminar grasas, aceites, espumas y demás materiales flotantes

más ligeros que el agua, que podrían distorsionar los procesos de tratamiento posteriores, se efectúa mediante insuflación de aire, para des-emulsionar las grasas y mejorar la flotabilidad.

1.2-

Tanquillas de retención de arenas:

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Elimina todas aquellas partículas de granulometría superior a 200 micras, con el fin de evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, para proteger las bombas y otros aparatos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en las fases de tratamiento siguiente.

1.3-

Tanquilla de desbaste (retención de solidos no biodegradables): Protege al sistema de la posible llegada intempestiva de grandes objetos capaces

de provocar obstrucciones en las distintas unidades de la planta y permite separar y evacuar fácilmente los materiales arrastrados por el agua.

2.- Tratamiento Primario o Reactor Biológico: Es donde las bacterias toman el oxígeno y degradan la materia orgánica

3.- Tratamiento Secundario, o Sedimentador: Es donde se sedimenta la materia orgánica inerte y es extraída por bombeo hasta los lechos de secados. 4.- Tratamiento Terciario o Clorador (laberinto): Es donde se aplica el residual de cloro para la eliminación de las bacterias presentes en las aguas tratadas y que descargaran al cuerpo de agua receptor (fuente). 5.- Lechos de Secados: Es donde se descarga la materia orgánica inerte para su secado natural y luego retirado y puede ser utilizado como abono o enviado al relleno sanitario. Demanda Biológica de Oxígeno (D.B.O.) Se define como D.B.O. de un líquido a la cantidad de oxígeno que los microorganismos, especialmente bacterias (aerobias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillius), hongos y plancton, consumen durante la degradación de las sustancias orgánicas contenidas en la muestra. Se expresa en mg/l.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Es un parámetro indispensable cuando se necesita determinar el estado o la calidad del agua de ríos, lagos, lagunas o efluentes. Cuanto mayor cantidad de materia orgánica contiene la muestra, más oxígeno necesitan sus microorganismos para oxidarla (degradarla). La demanda 'bioquímica' de oxígeno, es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión.

Demanda Química de Oxigeno (DQO). La demanda química de oxígeno (DQO) determina la cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica en una muestra de agua residual, bajo condiciones específicas de agente oxidante, temperatura y tiempo. Las sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables presentes en la muestra, se oxidan mediante reflujo en solución fuertemente ácida (H2SO4) con un exceso conocido de dicromato de potasio (K2Cr2O7) en presencia de sulfato de plata (AgSO4) que actúa como agente catalizador, y de sulfato mercúrico (HgSO4) adicionado para remover la interferencia de los cloruros. Después de la digestión, el remanente de K2Cr2O7sin reducir se titula con sulfato ferroso de amonio; se usa como indicador de punto final el complejo ferroso de ortofenantrolina (ferroina). La materia orgánica oxidable se calcula en términos de oxígeno equivalente. Para muestras de un origen específico, la DQO se puede relacionar empíricamente con la DBO, el carbono orgánico o la materia orgánica; la prueba se usa para controlar y monitorear después que se ha establecido la correlación. Carbono Orgánico Total (COT). Carbono Orgánico Total es la cantidad de carbono unido a un compuesto orgánico y se usa frecuentemente como un indicador no específico de calidad del agua o del grado de limpieza de los equipos de fabricación de medicamentos. .. Carbono orgánico total (COT; a veces TOC por su nombre en inglés, (total organic carbon) es la cantidad de carbono unido a un compuesto orgánico y se usa frecuentemente como un indicador no específico de calidad del agua o del grado de limpieza de los equipos de fabricación de medicamentos. Se mide por la cantidad de dióxido de carbono que se genera al oxidar la materia orgánica en condiciones especiales.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Proceso Biológico Es un proceso de un ser vivo. Los procesos biológicos están hechos de algún número de reacciones químicas u otros eventos que resultan en una transformación. La regulación de los procesos biológicos ocurre cuando algún proceso es modulado en su frecuencia, velocidad o alcance. Es un hecho que ocurre en la naturaleza, cualquier acontecimiento observable relacionado con los seres vivos, tales como transformaciones que se realizan en los organismos en el ámbito de su fisiología, reproducción o a nivel celular. Operaciones Unitarias Es un área del proceso o un equipo donde se incorporan materiales, insumos o materias primas y ocurre una función determinada, son actividades básicas que forman parte del proceso. Sería prácticamente imposible estudiar el número casi infinito de procesos químicos que se llevan a cabo en la industria diariamente, si no hubiera un punto en común a todos ellos. Afortunadamente esta conexión existe. Cualquier proceso que se puede diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas que en algunos casos son específicas del proceso considerado, pero en otros, son operaciones comunes e iguales para varios procesos. Generalmente un proceso puede descomponerse en la siguiente secuencia: Materias primas, Operaciones físicas de acondicionamientos, Reacciones químicas, Operaciones físicas de separación y Productos. Otra Definición: “Operaciones Unitarias es todo proceso químico conducido en cualquier escala que puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudieran llamarse OPERACIONES UNITARIAS, como pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, destilación Lagunas Aireadas. Las lagunas aireadas, se desarrollaron a partir de lagunas de estabilización facultativas, en las que se instalaron aireadores de superficie para eliminar los olores que se producían al estar sometidos a sobrecargas orgánicas.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo Este proceso es esencialmente el mismo que el de fangos activados de aireación prolongada convencional (qc = 20 d), excepto que se usa como reactor un depósito excavado en el terreno y el oxígeno se suministra mediante difusores o aireadores superficiales. La microbiología es similar a la de fangos activados. En estas lagunas es posible llevar a cabo el proceso de nitrificación, tanto de forma estacional como continua; y el grado de nitrificación depende del diseño y funcionamiento del sistema y de la temperatura del agua residual. Los factores que hay que tener en cuenta en el diseño de las lagunas aireadas son: • La eliminación de la DBO, que se basa en el tiempo medio de retención celular (valores típicos entre 3 y 6 d), además la eliminación de DBO5 se mide en la entrada y salida de la laguna aireada. • Las características del efluente, que de ellas las que revisten mayor importancia son la concentración de DBO5 y de sólidos suspendidos. • La demanda de oxígeno, que la cantidad suministrada oscila entre 0,7 y 1,4 veces la cantidad de DBO5 eliminada. • Los efectos de la temperatura, que entre los más relevantes se encuentra la reducción de la actividad biológica y de la eficiencia del tratamiento, y la formación de hielo. • La demanda energética para el mezclado. • La separación de sólidos. Digestión Aerobia La digestión aerobia es un método alternativo de tratar fangos orgánicos producidos en el curso de las diversas operaciones de tratamiento. Los digestores aerobios se pueden emplear para el tratamiento de fangos activados o filtros percoladores, mezclas de fangos activados o de filtros percoladores con fangos primarios, o fango biológico en exceso de plantas de tratamiento de fangos activados sin sedimentación primaria. También se puede agregar que se usan dos tipos de digestores aerobios, el convencional y el de oxígeno puro. Los factores a tener en cuenta en el análisis de los digestores aerobios incluyen el tiempo de detención o retención hidráulica, los criterios de carga, las necesidades de oxígeno, las necesidades energéticas para el mezclado, las condiciones ambientales, y el funcionamiento y explotación del proceso. Digestión Anaerobia.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo La digestión anaerobia es uno de los procesos más antiguos usados en la estabilización de fangos. En él se produce la descomposición de la materia orgánica e inorgánica en ausencia de oxígeno molecular. En este proceso la materia contenida en la mezcla de fangos primarios y biológicos se convierte biológicamente, bajo condiciones anaerobias, en metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Este proceso se lleva a cabo en un reactor completamente cerrado, de forma continua e intermitente, y permanecen en su interior durante períodos de tiempo variables. Los dos tipos de digestores más empleados son: los de baja carga, los cuales no se suelen calentar, ni mezclar el contenido del digestor, con tiempos de retención entre 30 y 60 días; y los de alta carga, en los que el contenido se calienta completamente, con tiempos de detención hidráulica de 15 días o menos. Las ventajas de estos con respecto a los aerobios vienen condicionadas por el lento crecimiento de las bacterias formadoras de metano. Tratamiento por Estanque o Lagunaje Los sistemas de lagunaje se utilizan para estabilizar aguas residuales o desechos orgánicos, lo que de forma casual o no, es tan antigua como la naturaleza misma, los cuales no se empezaron a usar hasta la segunda mitad del siglo XX. Una laguna de estabilización es una estructura simple para embalsar agua, de poca profundidad (entre 1 y 4 m), con períodos de retención (entre 1 y 40 días), y de fácil construcción con respecto a otros sistemas de tratamiento. Los sistemas de lagunaje se pueden clasificar con relación a la presencia de oxígeno en: aerobios, facultativos, anaerobios y de maduración o terciarios. Lagunas Aerobias. En su forma más simple, son grandes depósitos excavados en el terreno, de poca profundidad, que se emplean en el tratamiento de agua residual por medio de procesos naturales, que incluyen el uso de bacterias y algas; presentan condiciones aerobias en toda su profundidad. De este tipo de lagunas existen dos tipos, una que su objetivo es maximizar la producción de algas, con profundidad entre 15 y 50 cm; y otra que su objetivo es maximizar la cantidad de oxígeno producido, con profundidad de hasta 1,5 m. La eficacia de estas lagunas en la eliminación de DBO5 es alta, por encima del 95 %. Lagunas Facultativas.

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES (CLOACAS) 15% 3er. Corte Prof. Dexi Astudillo En estas lagunas la estabilización se lleva a cabo mediante una combinación de bacterias facultativas, anaerobias y aerobias. En dichas lagunas existen tres zonas; una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en una relación simbiótica; una zona, intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia en la que la descomposición de los residuos orgánicos la llevan a cabo las bacterias facultativas; y una zona, inferior anaerobia en la que se descomponen activamente los sólidos acumulados por la acción de las bacterias anaerobias. Estas lagunas se alimentan con agua residual procedente de un proceso previo de desbaste o con el efluente de un tratamiento primario. Lagunas Anaerobias. Lagunas Anaerobias Se utilizan para el tratamiento de agua residual de alto contenido orgánico, que también contenga una alta concentración de sólidos. Son generalmente profundas, excavadas en el terreno y dotadas de un sistema de conducciones de entrada y salida adecuadas. Los residuos a tratar sedimentan en el fondo de la misma, y el efluente parcialmente clarificado se vierte a otro proceso posterior. Estas lagunas son anaerobias en toda su profundidad, excepto en una estrecha franja cercana a la superficie. Tienen una eficacia en eliminación de DBO5 superior al 70 %, aunque a veces se logran de hasta un 85 %. Lagunas de Maduración o Terciarias Son diseñadas para mejorar la calidad de los efluentes secundarios y para la nitrificación estacional. Su funcionamiento implica la respiración endógena de los sólidos biológicos residuales y la conversión del amoníaco en nitrato mediante el suministro de oxígeno por aireación superficial y por la presencia de algas. Se han propuesto para ellas tiempos de detención de 18 a 20 días como el mínimo necesario para conseguir la respiración endógena completa de los sólidos residuales. Y para mantener las condiciones aerobias, las cargas aplicadas deben ser bastantes bajas.