Apunte DE Practica RED Cloacal PDF

Preview

Summary

Apunte de La catedra de Ingenieria Sanitaria. UTN regional Concordia...

Description

1

DESAGÜES CLOACALES - DISEÑO DE RED DE CLOACAS 1.- OBJETO DE LOS REDES COLECTORAS CLOACALES Un desagüe cloacal o simplemente cloaca, es un canal o conducto destinado a la evacuación de residuos líquidos de origen doméstico o industrial. Un sistema completo de conductos destinados a tal fin se denomina red colectora cloacal. Las ciudades modernas no pueden mantenerse en un nivel elevado de higiene, sin la protección de la salud y las ventajas que proporciona un sistema completo de colectoras cloacales. A su vez los cambios constantes de poblaciones, aumento de desperdicios, las depreciaciones y otras condiciones, exigirán permanentemente la correcta conservación y ampliación de las redes. El objeto de las redes colectoras, es evacuar y concentrar los residuos líquidos producto de las distintas actividades humanas, llamados “aguas negras” o ”aguas servidas”, a los efectos de realizar su tratamiento y no causar perjuicios, proteger la salud y bienestar de la comunidad. El método utilizado es el de “conducción de agua” que consiste en mezclar las deyecciones humanas con suficiente cantidad de agua para que actúe como vehículo a través del cual son conducidas por el efecto de flotación y la velocidad de escurrimiento. La dilución de las materias sólidas en el agua para formar las “aguas negras” suele ser tan grande, que la mezcla fluye de acuerdo con las leyes de la hidráulica aplicables al fluido ideal. Los sistemas pueden ser Unitario ( Cloacal y pluvial juntos ) o como es en la mayoría de los casos en nuestro país; el sistema mas moderno que es el Separado ( Cañerías separadas ). Se puede decir que en el primero de los sistemas, se acostumbra captar el caudal de tiempo seco mediante un alcantarillado interceptor y conducirlo a la planta de tratamiento para su procesamiento. Sin embargo, durante los aguaceros, el caudal en exceso de la capacidad de la planta y del alcantarillado interceptor se desvía directamente a curso natural de agua. En este caso se pueden presentar riesgos serios de contaminación y de violación de las normas de descarga, los cuales sólo se pueden evitar reemplazando el sistema de alcantarillado combinado por uno separado. El periodo de diseño guarda similitud con los que se manejan en agua potable tanto en planta como en red de distribución como es lógico por otra parte, dado que el liquido cloacal no es mas que el residuo de tal servicio. Algunos valores promedios son los siguientes: Red cloacal : 30 a 40 años. Planta de Tratamiento : 20 años.

Red Agua : 30 años. Planta Potabilizadora : 30 años.

2.- ETAPAS DEL PROYECTO 2.1.- INVESTIGACIONES PRELIMINARES Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

2

Consiste en la recopilación de todos los datos preexistentes de la población a servir, tales como; 2.1.1.- Planos, que generalmente se pueden obtener de la municipalidad o algún otro ente encargado de los servicios públicos, si no se dispone del mismo habrá que hacer un relevamiento planialtimétrico de acuerdo a las características expuestas en el punto 2.4. 2.1.2.- Cantidad de líquido residual; en función de los planos rectores y desarrollo urbano, se debe establecer los distintos radios de ejecución, inmediato o futuro. Con respecto a la población a servir, se pueden utilizar cualquiera de los métodos utilizados para el caso de suministro de agua potable. En general, se puede estimar que el caudal total evacuado por una dada población es la siguiente: GASTO HECTOMETRICO

Gh 

df  Pf   0.8  l / s . Hm 86.400  L( Hm)

df = dotación futura al final del período de diseño. Pf = población futura al final del período de diseño.  =  ‘ .  ‘’ , ya descriptos en la U.T. N° 2 , usualmente se toma 1,5. 0,8 = reducción del caudal de agua a cloacas ( por riego, lavado de pisos, de patios ). O.S.N. ha determinado Gh = 0,3 - 0,4 hasta 3 a 4 lts/ seg. Hm. En el cálculo de las colectoras hay que cumplir con dos reglas fundamentales : 1) Calcularlas para el Qmáx que deben transportar. 2) Verificarlos para los Qmín de manera que no se produzca sedimentos que producirían olores y atascamientos en las mismas. Esta verificación se realiza para diámetros desde 200 mm en el caso del P.V.C. y 250 mm en el caso de Asbesto Cemento ó en el Hierro Fundido. Caudales : Los caudales extremos son : a) el Qmáx horario del día de máximo consumo del periodo final. b) el Qmín horario del día de mínimo consumo del periodo inicial. 2.1.3.- Cantidad y tipo de industrias: puede ser necesario, en circunstancias particulares, conocer el caudal adicional que podría arrojar a la cloaca, una industria o zona industrial determinada. 2.1.4.- Recopilación de planos de ubicación de servicios públicos existentes, tales como agua, gas, desagües pluviales, fibras ópticas telefónicas, cableado de media tensión eléctrica, etc. Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

3

2.2.- RECONOCIMIENTO DEL SUBSUELO 2.2.1.- Estudios del subsuelo: es necesario realizar algunos sondeos a los efectos de determinar si el tipo de suelo es desmoronable, autoportante, roca o posición de la napa freática, puesto que de ello dependerá el método adoptado para realizar las excavaciones y su costo variará en función del mismo. 2.2.2.- Ubicación de estructuras subterráneas: conviene verificar por medio de reconocimientos “in situ” o por sondeos la ubicación exacta de los servicios públicos expuestos en el punto 2.1.4, sobre todo aquellos que puedan significar obstáculos en el recorrido de las cañerías. 2.3.- RELEVAMIENTO PLANIALTIMETRICO En caso que no se disponga del mismo, se deberá proceder a su trazado, las escalas convenientes son: 1:2500 a 1:5000, se deberá indicar la existencia de pavimentos, su ancho, las calles principales y secundarias, espacios públicos, vías férreas, etc. Respecto a la altimetría se indicarán todas las cotas de las intersecciones de los ejes de las calles y los cambios bruscos de pendiente sobre la traza de las colectoras. 2.4.- ELABORACIÓN DE LA DOCUMENTACIÓN Como todo proyecto de ingeniería, se deberá elaborar la siguiente documentación: 2.4.1.- Memoria Descriptiva: donde se describirá en forma somera los objetivos y alcances de la obra. 2.4.2.- Memoria de Cálculo: donde se desarrollará la metodología del cálculo hidráulico y estructural de las distintas unidades proyectadas. 2.4.3.- Pliego de Especificaciones Técnicas 2.4.4.- Planos: de ubicación de la obra; planimetría general indicando los radios a servir inmediatos y futuros; de caudales acumulados y sentido de circulación o escurrimiento; de proyecto de la red colectora; de detalles de nudos; de obras complementarias (bocas de registro, detalles, estaciones de bombeo, cruces de arroyo y vías férreas, sifones invertidos, muros de defensa, etc.); en los conductos de gran diámetro (Cloaca máxima) se debe realizar el perfil de la cañería indicando ubicación de obras complementarias, estructuras subterráneas, presencia de roca, agua freática, progresivas, tapada, cota de terreno e intrados, acompañado en la parte superior de una planimetría del recorrido, la escala horizontal aconsejada es 1:1000 y la vertical diez veces mayor. 3.- MATERIALES DE LAS CAÑERÍAS Como no es objeto de esta unidad exponer las distintas ventajas o desventajas de los diversos materiales empleados, como así los métodos de fabricación de las cañerías y construcción de juntas, que por otra parte están suficientemente explicados en los abundantes folletos e informes técnicos elaborados por las distintas firmas dedicadas al rubro en nuestro medio, solo nos limitaremos a mencionarlos. El material vítreo, que no es mas que barro cocido vitrificado, el hormigón simple para cañerías de menor diámetro y el asbesto cemento ya están en desuso. Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

4

Hasta diámetros del orden de los 350-400 mm inclusive, predomina la utilización del PVC, para mayores diámetros compite firmemente con el ultimo, el P.R.F.V. En el caso de diámetros aun mayores o cuando las condiciones de suelo, profundidad, etc lo requieren el hormigón armado se impone e incluso la tecnología como la utilizada para la ejecución del canal de la mancha, el río subterráneo (Aguas Argentinas) como es el caso de nuestra provincia para la ejecución de la Colectora Oeste en Paraná. 4.- INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS 4.1.- BOCAS DE REGISTRO 4.1.1.- Las bocas de registro son cámaras de ingreso que cumplen las siguientes funciones:  

Ventilar la cañería Poder realizar la limpieza de las colectoras

Como los elementos utilizados para la limpieza de las colectoras, requieren que éstas sean tramos rectos, no mayor de 120 metros, las bocas de registro se deben ubicar en los siguientes puntos: intersecciones de cañerías (Fig. 1), cambios de pendiente (Fig. 2), saltos (Fig. 3), cambios de dirección (Fig. 4), y a distancias no mayores de 120 metros

Figura 2 Figura 1

Figura 3

Figura 4

4.2.2.- Materiales: pueden ser de mampostería de ladrillos comunes, o de hormigón simple o armado. La forma puede ser cuadrada ( mampostería ) sólo hasta 2,50 m. de profundidad, circular ( hormigón ) hasta 6,00 m. de profundidad y de H º A º para mayores profundidades.

Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

5

El marco y la tapa son de H º F º pesando 200 kg. y 50 kg. respectivamente. La tapa tiene ranuras para permitir la ventilación de las cañerías. ( siempre conviene que la colectora no vaya llena para permitir la ventilación ). Acceso : de Ø 0,60 ó de 0,60 x 0,60 m. Cuando la profundidad es mayor de 2,50 m. se colocan escalones ( Fe zincado 0,30 x 0,30 m. ). Partes de la B.R. : cuello, reducción y cuerpo. En el fondo se construye un cojinete que permite el encausamiento del líquido cloacal. El interior de la B.R. va revocada con cemento impermeable. Todos los empalmes los hacemos con respecto al intradós. El cambio de sección lo hacemos en la B.R: En pag. 20 se ilustra con mayor detalle una B.R. y una cámara de limpieza que por ser mas económicas reemplazan a estas últimas en los comienzos de cada tramo 4.2.- CONEXIONES DOMICILIARIAS A medida que se va instalando la colectora, se deberán dejar colocados los ramales para el enlace con las obras domiciliarias internas, de acuerdo al número y ubicación preestablecidas en diagramas confeccionados a tal efecto.(ver croquis pág. 21) En caso de tener que realizar una conexión en un caño instalado, esta dependerá del tipo de material de las cañerías, así por ejemplo en asbesto cemento se realiza un orificio en coincidencia con la conexión y se atornilla un ramal con una solapa que coincide con la curvatura de la parte superior de la cañería a conectar.

Reducción 1.10 m Cuerpo

Cuello 0.60 m

Los ramales son de 45°, siendo el esquema de conexión similar al indicado en las figuras que se presenta al final de este trabajo, variando la forma según sea en calzada o en

Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

6

vereda y del tipo de material empleado. Se puede adquirir, en las firmas que fabrican cañerías, las especificaciones para cada caso. El diámetro máximo que puede hacerse conexiones domiciliarias es 300 mm y no puede realizarse conexiones a cañerías ubicadas a profundidades mayores a 3 metros, Los ramales dejados para terrenos baldíos se deben cerrar con un disco de material vítreo, asentado con mezcla de cal, o mastic asfáltico si se encuentra debajo de la napa freática. 4.3.- ESTACIONES ELEVADORAS En puntos de concentración bajos, habrá que elevar el líquido a una cota tal que permita seguir conduciéndose por gravedad. A tal efecto se diseñan estaciones elevadoras, que deberán estar provistas de una cámara, donde llega el líquido y de allí, es impulsado por medio de bombas a través de cañerías de impulsión a la cámara de descarga en la cota mas elevada. La construcción de las estaciones elevadoras es efectuada en hormigón armado (ver figura pag. 22 ) en las dimensiones indicadas en los planos adjuntos, incluyendo la caseta para instalación del tablero de comando y control, sala de válvulas, sala de rejas, provisión y colocación de reja, escaleras tipo marinera, compuerta de hierro fundido con comando superior, colocación de puertas de acceso y piso perimetral, todo de acuerdo a los planos de detalle adjuntos. Antes de comenzar la construcción de la estación elevadora se deberá tener definida la bomba a instalar. Las escaleras del tipo marinera son de 50 cm. de ancho y estarán separadas 30 cm. por escalón. Están empotradas al hormigón de los tabiques y serán construidas con hierro liso de 20 mm. de espesor. Estarán pintadas con dos manos de pintura epoxi. La reja de retención de sólidos va inclinada 45 grados y debe ser desmontable. Estará formada por planchuelas (usualmente de 6,35 mm x 50 mm. separadas 30 mm). Los tabiques y piso de la estación elevadora se construyen en hormigón armado. Con el fin de evacuar el agua hacia lugares definidos se deberá prever la construcción de contrapisos de hormigón H-13. Para el cierre de la estación de bombeo se construye una válvula del tipo compuerta de accionamiento superior. La compuerta deberá ser de hierro fundido con las dimensiones necesarias para obturar el ingreso de líquidos a la estación. Deberá tener además un comando de accionamiento superior (vástago con volante). En el caso de tener algún elemento de hierro éste deberá tener como mínimo dos manos de pintura epoxi. Se debe prever la construcción de un piso perimetral a la estación elevadora de 0,15 cm de espesor armado con malla Sima Q-92 y asentado sobre una base suelo cemento al 5 % en peso de suelo seco de 50 cm. de espesor y compactado con vibro pisón. Al número de bombas calculado (usualmente son dos) habrá que agregarle una de reserva. Deberá proveerse de una reja tipo canasto que retenga los materiales gruesos que puedan dañar los alabes de las bombas. Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

7

Deberá construirse un recinto en la parte superior de la cámara, donde irán alojados los equipos, previéndose la instalación de un puente grúa, necesario en caso de tener que desmontar las bombas para su reparación. El terreno donde se ubica la estación, irá cercado, iluminado y parquizado por razones estéticas, también se construirá un recinto para sala de guardia y pañol. Dado que las cañerías de impulsión trabajan a presión, no se pueden construir las bocas de registro como las descriptas en el párrafo 4.1.-, en tal caso se practica el denominado caño cámara, estando sus características principales indicadas en las figuras 10.El material de las cañerías a utilizar en la construcción de la obra será el que se detalla seguidamente : Las cañerías a utilizar fuera de la estación elevadora, en la construcción de la impulsión son usualmente de PVC (Policloruro de Vinilo Rígido) Clase 10 , U.D. (Unión Deslizante), aptas para conducir efluentes cloacales, con juntas de aros de goma sintética, aptas para conducir líquidos a presión y diámetros según surja del calculo hidraulico. En el interior de la estación elevadora y cámara de válvulas, las cañerías deberán ser de hierro con las mismas características que las anteriores. La cañería deberá ser instalada con pendientes no menores del 2 por mil con el escurrimiento a favor y del 4 por mil con escurrimientos en contra. Dentro de la estación elevadora, donde la cañería de impulsión es de hierro se deberá prever la colocación de un colector para la colocación de una válvula antiariete. (válvula reguladora de presión) En cada una de las bocas de registro se deberá colocar un tramo de caño unido mediante dos juntas de reparación, de manera que sacando estas juntas y el tramo de caño interiores a la cámara de registro permita realizar tareas de mantenimiento y limpieza de la misma. Mientras que cuando estas juntas y caños estén colocadas, dan a la cámara hermeticidad y continuidad a la cañería. La separación de estas bocas para limpieza deberá ser menor a 100 m. Los caños deberán tener aprobación de calidad IRAM y de OSN en los aspectos que correspondan. Los accesorios a utilizar que serán de PVC o F°F° Clase 10 , y deberán cumplir con las Normas IRAM y de OSN en los aspectos que correspondan. En todos los cambios de dirección de las cañerías tales como Tes, Codos y Curvas como así también en los Tapones deberán construirse dados de anclaje de hormigón simple adecuados convenientemente a las cargas a trasmitir al suelo. En los tramos rectos también deberá exigirse la ejecución de dados de anclaje para controlar los movimientos axiales de la cañería, realizadas cada 100 m.

Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

8

Dado de H°

Corte

Caño cámara

Planta

En cada una de las estaciones elevadoras se instalarán una válvula esclusa y una válvula de retención, aptas para ser instaladas en la cañería de impulsión, del mismo diámetro de la cañería de impulsión a instalar. En caso que las bombas a instalar lo requieran deberá instalarse también un válvula antiariete. Sobre la cañería de impulsión se deberá prever la colocación de válvulas de aire y válvulas de limpieza aptas para operar con efluentes cloacales, en el lugar más conveniente según la topografía del lugar (puntos con cambios de pendiente). Las válvulas a instalar sobre la cañería serán de hierro fundido con doble enchufe con alojamiento para aros de goma para montar sobre PVC o hierro según corresponda. Para su provisión rigen las Especificaciones y Normas de la ex OSN y sus dimensiones se ajustarán a los tipos oficiales: Norma O.S.N 2506 – 1964. Deberán preverse para la correcta instalación y funcionamiento de las válvulas, todos los accesorios necesarios como así también su cámara de alojamiento que deberá ejecutarse en hormigón armado. Cabe agregar que el mercado, a través de empresas con sólida experiencia en el manejo de líquidos residuales (Flygt, KSB, etc) ofrece estaciones elevadoras prefabricadas y miniestaciones de bombeo del mismo tipo. 4.4.- SIFONES INVERTIDOS Ingeniería Sanitaria Curso Lectivo 2001– Unidad Temática N° 10 - 5° Año Civil Universidad Tecnológica Nacional – Regional C. del Uruguay

9

Un sifón invertido, es un tramo de cañería cuyo intradós se encuentra a un nivel inferior que la línea de pendiente hidráulica, en consecuencia funciona totalmente lleno, a gravedad y a presión mayor que la atmosférica. Se usan en las cloacas para pasar por debajo de obstáculos, como tuberías, estructuras enterradas, canales, arroyos, alcantarillas, etc. (ver Fig. en pag. 9) Solo deben usarse cuando no es posible recurrir a otros para salvar el obstáculo que se atraviesa en la traza de la cañería, pues los sifones son estructuras que requieren mucha atención para su conservación. El sifón invertido consta, de dos o más conductos de distintos diámetros, el menor de los cuales conduce el caudal del radio servido inmediato, mientras que los otros se pondrán en funcionamiento a medida que se incorporen nuevas conexiones. Es común la sedimentación de barro y arena, por lo tanto deben proyectarse de modo que se mantenga en ellos una velocidad tan grande como sea posible y resulta fácil la limpieza de los conductos que lo forman. Se aconseja como velocidad mínima, 0.9 m/s. La entrada y salida de cada cañería debe estar provista de compuertas a los efectos de aislar un tramo para realizar reparaciones u operaciones de limpieza. Con respecto al proyecto de un sifón invertido, lo ilustraremos con un ejemplo. Supongamos que deseamos salvar el arroyo indicado en...