Elementos de una red de
saneamiento (II)
Referencias
[1] White. 1994. Mecánica de Fluidos.
McGraw-Hill.
[2] Ingeniería de aguas residuales. Redes de
alcantarillado y bombeo. Metcalf & Eddy. 1995.
Ed. McGraw-Hill.
[3] Hernández-Muñoz & Hernández-Lehman.
2004. Manual de saneamiento URALITA. Ed.
Thomson-Paraninfo.
[4] EMASESA. Instrucciones técnicas para redes
de saneamimento (PD 00512).
Se emplean cuando la salida de una alcantarilla esté
situada en una masa de agua sujeta a apreciables
fluctuaciones de nivel.
Compuertas de retención
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.
A lc an ta ril la M ed io r ec ep to r
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.
Cámaras de descarga
Constan de
1.- Un depósito cuya capacidad puede oscilar entre 500 litros y 10 m3,
según la importancia de la alcantarilla.
2.- Una entrada de agua provista de un regulador que garantice un llenado lento del depósito.
Ventilación
Elementos que garantizan la existencia condiciones
aerobias en los colectores y evitan la retención de gases
en puntos altos de sumideros.
Ventilación natural
1) Instalación de chimeneas de tiroque desembocan sobre los tejados de los edificios. Altura de las chimeneas: 9 m sobre la calzada. Diámetro interior: 20 cm. Colocación cada 250-300 m.
2) Uso de los tubos de bajada de aguas
pluviales de los edificios como
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.Presencia de obstáculos
Río
Pozo de registro Pozo de registro
Adaptaciones de la red a la topografía
Sifónes
Adaptaciones de la red a la topografía
Pendiente insuficiente
Desagüe h
h
Adaptaciones de la red a la topografía
Pendiente excesiva
Desagüe
Rápidos
Tramos de las alcantarillas que quedan por debajo de la
línea piezométrica, por tener que salvar un obstáculo (p.ej.
ríos, o vías soterradas).
Tramos de las alcantarillas que quedan por debajo de la
línea piezométrica, por tener que salvar un obstáculo (p.ej.
ríos, o vías soterradas).
Sifones
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 1 m/s o más para aguas residuales domésticas y 1.25 a 1.5 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.
Rápidos
Puntos singulares en los que se pretende romper la carga
del agua sin provocar velocidades excesivas.
Ejemplo – Solera en cascada
¿Cuando se instalan bombas en la red de
saneamiento?
Instalaciones de bombeo
- 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
Estación de bombeo
Bombas Cámaras de aspiración o depósito de bombeo Suministro eléctrico + grupo electrógeno Tuberías y valvulería Sistemas de controlBombas
Desplazamiento
positivo
Dinámicas
Contorno móvil que, por cambios de volumen, obligan al
fluido a avanzar a través de la máquina
Aportan cantidad de movimiento al fluido por medio
de paletas, álabes giratorios o dispositivos especiales
Rotativas Rotativas (centrífugas)
Bombas de tornillo
Valores típicos de diseño
α ≈
30-38
ºh < 9 m
Ø ≈ 0.3 – 3m
Q ≈ 0.01-3.2 m
3s
-1 h ØBombas centrífugas
f sh
h
z
g
V
g
p
z
g
V
g
p
H
=
−
+
+
−
+
+
=
1 2 2 22
2
ρ
ρ
Principio de conservación de energía para volúmenes de control
Altura manométrica Carga
suministrada Pérdidas decarga por fricción
∆
≈
p
H
Si V1 ≈V2, y z1 ≈z2→ω
T
P
f=
Potencia al freno
ω= velocidad angular del eje; T = par aplicado en el eje
gHQ
P
w=
ρ
Potencia suministrada al fluido o potencia útil Q = caudal impulsado
T
gHQ
P
P
f wω
ρ
η
=
=
RendimientoVolumétrico Hidráulico Mecánico
Curva característica de una bomba para una velocidad de rotación fija
Acoplamiento de bombas a una red
z1= 10 m
z2= 20 m
Bomba
fL
V
2
∑
∑
¿Caudales de bombeo variables?
Bombas de
velocidad variable
3 1 2 1 2 1 2
≈
D
D
n
n
Q
Q
3 1 2 2 1 2 1 2
≈
D
D
n
n
H
H
5 1 2 3 1 2 1 2 1 2
≈
D
D
n
n
P
P
ρ
ρ
Reglas de semejanza¿Caudales de bombeo variables?
Bombas de
velocidad variable
Bombas conectadas
en paralelo
B A B
A
Q
Q
Q
+
<
+Control de bombas en paralelo y una sola
velocidad
f ( nivel del agua en la cámara de aspiración) f (z
2-z
1)
A B H
El aporte de agua a la cámara de aspiración es > caudal bombeado el nivel z1aumenta
Control de bombas en paralelo y una sola
velocidad
f ( nivel del agua en la cámara de aspiración) f (z
2-z
1)
A B 1 Q H z2-z1 2 3
El aporte de agua a la cámara de aspiración es < caudal bombeado el nivel z1disminuye
5 4
Control de bombas en paralelo y una sola
velocidad
f ( nivel del agua en la cámara de aspiración) f (z
2-z
1)
A B 1 Q H z2-z1 3 4 5 22 Punto de arranque 4 Punto de parada Puntos de control
Dependerá de:
1.- Caudal neto aportado ( i = caudal entrante – Q
A)
2.- Caudal bombeado por A y B = Q
A+B3.- Volumen (y área) de la cámara de aspiración
Hay, sin embargo, un tiempo mínimo de funcionamiento de la bomba θ. Se deben evitar ciclos de funcionamiento demasiado cortos. P.ej., para motores de potencia entre 75 y 200 kW, el tiempo entre arranques debe estar comprendido entre 20 y 30 mins. [2]
¿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?
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
0Q
Ai = Q
0- Q
AQ
0Q
A+BV
i
V
t
f=
(tiempo de llenado)i
V
i
q
V
+
−
=
θ
(tiempo de un cicloi
V
i
q
V
+
−
=
θ
¿Cuál es el valor dei
que hace mínimo aθ
?1
2i
i
V
−
=
θ
… es igual al valor de
i
que hace máximoV/θ
2
q
i
=
Para el valor de
θ
es mínimoq
V
q
V
q
q
V
i
V
i
q
V
4
2
/
2
/
+
=
−
=
+
−
=
θ
⇒
q
=
V
4
θ
CRITERIOS de diseño de cámaras de aspiración
-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 (≈ 10 min para el caudal medio de proyecto).
-Se requiere un intervalo de control de al menos 1 m entre los niveles máximo y mínimo.
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
Normativa española sobre redes de
saneamiento
• Pliego de prescripciones técnicas generales para tuberías de saneamiento del MOPTMA (Orden de 15 de septiembre 1986)
– 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, 2ª ed. Nov1976. D. Gral. de O.H. del MOPU.
· Norma UNE-EN-752.
-UNE-EN 752-1: Generalidades y definiciones. - UNE-EN 752-2: Requisitos de comportamiento. - UNE-EN 752-3: Proyecto.
- UNE-EN 752-4: Diseño hidráulico y consideraciones medioambientales. - UNE-EN 752-5: Rehabilitación.
- UNE-EN 752-6: Instalaciones de bombeo. - UNE-EN 752-7: Operaciones y mantenimiento.
• Normas UNE sobre materiales, instalación y prueba en obra