Elementos de una red de saneamiento (II)

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Carlos Sandoval Ayala
hace 8 años
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1 Elementos de una red de saneamiento (II) Referencias [] White Mecánica de Fluidos. McGraw- Hill. [] Ingeniería de aguas residuales. Redes de alcantarillado y bombeo. Metcalf & Eddy Ed. McGraw-Hill. [3] Hernández-Muñoz & Hernández-Lehman Manual de saneamiento URALITA. Ed. Thomson-Paraninfo. [4] EMASESA. Instrucciones técnicas para redes de saneamimento (PD 005).

Metcalf & Eddy. 995. Ed. McGraw-Hill. [3] Hernández-Muñoz & Hernández-Lehman. 004.

2 Compuertas de retención Se emplean cuando la salida de una alcantarilla esté situada en una masa de agua sujeta a apreciables fluctuaciones de nivel. Medio receptor Alcantarilla Consiste en una clapeta oscilante situada sobre un marco de asiento inclinado. Ésta se abre cuando la presión en la alcantarilla es superior a la presión en el punto de vertido y cierra en caso contrario. Cámaras de descarga Depósitos que se sitúan en los extremos superiores de las derivaciones desde los que se realizan descargas bruscas de agua, para la limpieza de la alcantarilla, evitando la aparición de sedimentaciones permanentes. Constan de.- Un depósito cuya capacidad puede oscilar entre 500 litros y 0 m 3, según la importancia de la alcantarilla..- Una entrada de agua provista de un regulador que garantice un llenado lento del depósito. 3.- Un sistema de descarga brusca, que puede ser manual aunque generalmente es automático. 4.- Un tubo aliviadero que impide el desbordamiento del depósito en caso de fallo del sistema de descarga.

Ésta se abre cuando la presión en la alcantarilla es superior a la presión en el punto de vertido y cierra en caso contrario.

3 Ventilación Elementos que garantizan la existencia condiciones aerobias en los colectores y evitan la retención de gases en puntos altos de sumideros. Ventilación natural ) Instalación de chimeneas de tiro que desembocan sobre los tejados de los edificios. Altura de las chimeneas: 9 m sobre la calzada. Diámetro interior: 0 cm. Colocación cada m. ) Uso de los tubos de bajada de aguas pluviales de los edificios como elementos de ventilación. Ventilación forzada Colocación de extractores de aire en puntos altos de la red. Inconvenientes: carestía de sus instalaciones, longitud de las tuberías que disminuye la acción de la aspiración y alto coste de explotación. 3

Diámetro interior: 0 cm. Colocación cada 50-300 m. ) Uso de los tubos de bajada de aguas pluviales de los edificios como elementos de ventilación.

4 Adaptaciones de la red a la topografía Presencia de obstáculos Pozo de registro Pozo de registro Río Sifónes Adaptaciones de la red a la topografía Pendiente insuficiente h Desagüe h Estaciones de bombeo 4

Sifónes Adaptaciones de la red a la topografía

5 Adaptaciones de la red a la topografía Pendiente excesiva Desagüe Rápidos Sifones Tramos de las alcantarillas que quedan por debajo de la línea piezométrica, por tener que salvar un obstáculo (p.ej. ríos, o vías soterradas). 5

6 Sifones Tramos de las alcantarillas que quedan por debajo de la línea piezométrica, por tener que salvar un obstáculo (p.ej. ríos, o vías soterradas). La tubería de la conducción trabaja a presión y une dos colectores en lámina libre situados en sus extremos Los sifones invertidos se construyen normalmente de fundición dúctil, hormigón armado u otro tipo de tubería de presión. Difícilmente visitables Velocidad mínima de m/s o más para aguas residuales domésticas y.5 a.5 m/s para aguas pluviales, para evitar acumulación de sólidos Instalar varias tuberías, en lugar de una sola, para mantener velocidades adecuadas en todo momento. 6

fundición dúctil, hormigón armado u otro tipo de tubería de presión. Difícilmente visitables Velocidad mínima de m/s o más para aguas residuales domésticas y.

7 Rápidos Puntos singulares en los que se pretende romper la carga del agua sin provocar velocidades excesivas. Ejemplo Solera en cascada Instalaciones de bombeo Cuando se instalan bombas en la red de saneamiento? - La cota de la zona a servir es demasiado baja para que el agua residual pueda ser evacuada por gravedad a los colectores en proyecto - Se quiere dar servicio a zonas situadas en el exterior de la cuenca vertiente, pero perteneciente al término a sanear - La topografía urbana es tal que las alcantarillas, para tener suficiente pendiente, han de ser tan profundas que su coste de construcción resultaría muy elevado 7

- La cota de la zona a servir es demasiado baja para que el agua residual pueda ser evacuada por gravedad a los colectores en proyecto - Se quiere dar

8 Bombas Cámaras de aspiración o depósito de bombeo Tuberías y valvulería Suministro eléctrico + grupo electrógeno Estación de bombeo Sistemas de control Bombas Desplazamiento positivo Contorno móvil que, por cambios de volumen, obligan al fluido a avanzar a través de la máquina Dinámicas Aportan cantidad de movimiento al fluido por medio de paletas, álabes giratorios o dispositivos especiales Alternativas Rotativas Rotativas (centrífugas) Especiales Pistón o émbolo Peristáltica de chorro 8

a avanzar a través de la máquina Dinámicas Aportan cantidad de movimiento al fluido por medio de paletas, álabes giratorios

9 Bombas de tornillo h Ø Valores típicos de diseño α 30-38º h<9m Ø 0.3 3m Q m3s- Bombas centrífugas Principio de conservación de energía para volúmenes de control p V p V H = + + z + + z = hs h f ρg g ρg g Altura manométrica Si V V, y z z p H ρg Carga suministrada Pérdidas de carga por fricción 9

volúmenes de control p V p V H = + + z + + z = hs h f ρg g ρg g Altura

Potencia suministrada al fluido o potencia útil Potencia al freno Rendimiento P w = ρghq Q = caudal impulsado P f = Tω ω = velocidad angular del eje; T = par aplicado en el eje Pw ρghq η = = P ωt f

10 Potencia suministrada al fluido o potencia útil Potencia al freno Rendimiento P w = ρghq Q = caudal impulsado P f = Tω ω = velocidad angular del eje; T = par aplicado en el eje Pw ρghq η = = P ωt f Volumétrico Hidráulico Mecánico Curva característica de una bomba para una velocidad de rotación fija Acoplamiento de bombas a una red z = 0 m z = 0 m Bomba Principio de conservación de energía para volúmenes de control V fl z z + + K = H f (Q) g D Pérdidas de carga Altura manométrica Carga del sistema 0

característica de una bomba para una velocidad de rotación fija Acoplamiento de bombas a una red z = 0 m z = 0 m Bomba

11 Caudales de bombeo variables? Bombas de velocidad variable 3 D D n n Q Q 3 D D n n H H 5 3 D D n n P P ρ ρ Reglas de semejanza

12 Caudales de bombeo variables? Bombas de velocidad variable Bombas conectadas en paralelo + < Q A QB QA+ B Control de bombas en paralelo y una sola velocidad f ( nivel del agua en la cámara de aspiración) f (z -z ) H A El aporte de agua a la cámara de aspiración es > caudal bombeado el nivel z aumenta B z -z 3 Q

13 Control de bombas en paralelo y una sola velocidad f ( nivel del agua en la cámara de aspiración) f (z -z ) H 5 4 El aporte de agua a la cámara de aspiración es < caudal bombeado el nivel z disminuye A B z -z 3 Q Control de bombas en paralelo y una sola velocidad f ( nivel del agua en la cámara de aspiración) f (z -z ) H 5 4 Punto de parada A B Puntos de control z -z Q 3 Punto de arranque 3

disminuye A B z -z 3 Q f (z -z ) H 5 4 Punto de parada A B Puntos de control z -z Q 3 Punto de

14 Cuánto dura el ciclo de funcionamiento de la bomba B? Cuanto dejamos que suba el nivel de agua en la cámara de aspiración para arrancar la bomba B? Dependerá de:.- Caudal neto aportado ( i = caudal entrante Q A ).- Caudal bombeado por A y B = Q A+B 3.- Volumen (y área) de la cámara de aspiración Hay, sin embargo, un tiempo mínimo de funcionamiento de la bombaθ. Se deben evitar ciclos de funcionamiento demasiado cortos. P.ej., para motores de potencia entre 75 y 00 kw, el tiempo entre arranques debe estar comprendido entre 0 y 30 mins. [] El volumen de la cámara de control, V, debe ser determinado en función de los caudales y el tiempo mínimo de funcionamiento θ Volumen de la cámara de aspiración Q 0 Q A Q 0 i = Q 0 - Q A V V t f = i (tiempo de llenado) Q A+B θ = V V + q i i q = Q A+B - Q A t e = V q i (tiempo de un ciclo de bombeo) (tiempo de vaciado) 4

- Volumen (y área) de la cámara de aspiración Hay, sin embargo, un tiempo mínimo de funcionamiento de la bombaθ. Se deben evitar ciclos de funcionamiento demasiado cortos. P.ej.

15 V V θ = + Cuál es el valor de i que hace mínimo a θ? q i i V = θ Para θ = i i q i = V V + q i i es igual al valor de i que hace máximo V/θ el valor de θ es mínimo V V V = + = 4 q q / q / q CRITERIOS de diseño de cámaras de aspiración θq = 4 - Debe existir un tiempo de retención máximo en la cámara de aspiración para minimizar el potencial de desarrollo de condiciones sépticas y producción de olores ( 0 min para el caudal medio de proyecto). - Se requiere un intervalo de control de al menos m entre los niveles máximo y mínimo. V Proyectos de saneamiento Memoria (describe los criterios y premisas que justifican la solución adoptada) Anejos de cálculo justificativos Situación actual de la red de alcantarillado Topografía Estudio hidrológico Cálculos hidráulicos Cálculos mecánicos Planos Situación Planta de redes ya existentes Planta de cuencas vertientes y puntos de conexión a la red Planta de las obras a ejecutar Perfiles longitudinales Secciones tipo Detalles de obras complementarias Planta de servicios afectados Pliego de condiciones [4] 5

existir un tiempo de retención máximo en la cámara de aspiración para minimizar el potencial de desarrollo de condiciones sépticas y producción de olores ( 0 min para el caudal medio de proyecto).

16 Normativa española sobre redes de saneamiento Pliego de prescripciones técnicas generales para tuberías de saneamiento del MOPTMA (Orden de 5 de septiembre 986) Condiciones generales Elementos complementarios de la red Pozos de registro, imbornales/sumideros, acometidas domiciliarias, aliviaderos Materiales Ensayo de tubos y juntas Tubos de hormigón en masa, hormigón armado, amianto cemento, gres, PVC, HDPE,PRFV Instalación de tuberías Pruebas de la tubería instalada Norma Tecnológica Española sobre Alcantarillado (NTE-ISA) Diseño Cálculo canalizaciones / aliviaderos Construcción Control Valoración y Mantenimiento Normas para la redacción de proyectos de abastecimiento y saneamiento de poblaciones, ª ed. Nov976. D. Gral. de O.H. del MOPU. Norma UNE-EN UNE-EN 75-: Generalidades y definiciones. - UNE-EN 75-: Requisitos de comportamiento. - UNE-EN 75-3: Proyecto. - UNE-EN 75-4: Diseño hidráulico y consideraciones medioambientales. - UNE-EN 75-5: Rehabilitación. - UNE-EN 75-6: Instalaciones de bombeo. - UNE-EN 75-7: Operaciones y mantenimiento. Normas UNE sobre materiales, instalación y prueba en obra Normativa Internacional (ASTM, AWWA, DIN, ISO) sobre materiales, instalación y puesta en obra. Cálculo de esfuerzos mecánicos en tuberías y selección de tubos Publicación del IRYDA (Instituto Nacional de Reforma y Desarrollo Agrario). 6

cemento, gres, PVC, HDPE,PRFV Instalación de tuberías Pruebas de la tubería instalada Norma Tecnológica Española sobre Alcantarillado (NTE-ISA) Diseño Cálculo canalizaciones / aliviaderos

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