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INSTITUTO NICARAGENSE DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS

ENTE REGULADOR

GUAS TCNICAS PARA EL DISEO DE

ALCANTARILLADO SANITARIO Y SISTEMAS

DETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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PROLOGO

El Instituto Nicaragense de Acueductos y Alcantarillados (INAA), Ente Regulador

del Sector de agua potable y alcantarillado sanitario, a travs del Departamento de

Fiscalizacin ha preparado las presentes Guas Tcnicas para el Diseo deAlcantarillado Sanitario y Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales.

Estas Guas contienen algunos de los parmetros de diseo actualizados contenidos

en los Criterios de Diseo para Sistemas de Alcantarillados Sanitario, elaborados

en 1976 por DENACAL, ms los correspondientes a los sistemas de tratamiento de

aguas residuales preparados por el INAA.

Las presentes Guas tienen como objetivo establecer las principales orientaciones

para el diseo de los Sistemas de Alcantarillado Sanitario y Tratamiento de AguasResiduales, contribuyendo as a la creacin de nuevos proyectos y ampliaciones de

los ya existentes; por consiguiente se espera que las mismas sean de gran ayuda para

los Proyectistas y Entidades que se dedican a la elaboracin de proyectos de este

ramo de la Ingeniera.

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CONTENIDO

PAGINAPRLOGOINTRODUCCIN

I PROYECCIN DE POBLACIN 1-11.1 Consideraciones Generales 1-11.2 Fuentes de Informacin 1-11.3 Mtodos de clculo 1-11.3.1 Mtodo aritmtico 1-11.3.2 Tasa de crecimiento geomtrico 1-11.3.3 Tasa de crecimiento a porcentaje decreciente 1-21.3.4 Mtodo grfico de tendencia 1-21.3.5 Mtodo grfico comparativo 1-21.3.6 Mtodo por porcentaje de saturacin 1-2

II CANTIDADES DE AGUAS RESIDUALES 2-12.1 Generalidades 2-12.2 Consumo domstico 2-12.3 Consumo comercial, industrial y pblico 2-22.4 Gastos de infiltracin 2-32.5 Gasto medio 2-32.6 Gasto mnimo de aguas residuales 2-32.7 Gasto mximo de aguas residuales 2-32.8 Gasto de diseo 2-3

III PERODOS DE DISEO ECONMICO PARA LAS ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS 3-13.1 Generalidades 3-1

IV HIDRULICA DE LAS ALCANTARILLAS 4-14.1 Frmula y coeficiente de rugosidad 4-14.2 Dimetro mnimo 4-14.3 Pendiente longitudinal mnima 4-14.4 Pendiente longitudinal mxima 4-14.5 Prdida de carga adicional 4-24.6 Cambio de dimetro 4-24.7 Angulo entre tuberas 4-24.8 Cobertura sobre tuberas 4-34.9 Ubicacin de las alcantarillas 4-34.10 Secciones especiales de alcantarillas 4-3

4.11 Sifones invertidos 4-3V POZOS DE VISITA SANITARIOS (PVS) 5-1

5.1 Ubicacin 5-15.2 Distancia mxima entre pozos 5-15.3 Caractersticas del pozo de visita 5-15.4 Pozos de visita con cada 5-1

VI ESTACIONES DE BOMBEO 6-16.1 Consideraciones generales 6-16.2 Caractersticas fundamentales 6-16.3 Estudios bsicos 6-2

6.4 Tipos de estaciones 6-26.5 Estructuras 6-2III

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6.6 Equipos de bombeo 6-36.7 Proteccin contra obstrucciones 6-46.8 Dimetros 6-46.9 Cebado 6-46.10 Controles de operacin 6-4

6.11 Desages 6-56.12 Vlvulas 6-56.13 Pozos de succin 6-56.14 Ventilacin 6-56.15 Medidas de la descarga 6-56.16 Conexiones cruzadas 6-66.17 Suministro de energa 6-66.18 Tuberas de impulsin 6-66.19 Diseo arquitectnico 6-66.20 Manual de operacin y equipo 6-66.21 Diseo estructural 6-6

VII CARACTERSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES 7-17.1 Generalidades 7-17.2 Contaminantes de importancia en el tratamiento del agua residual 7-17.3 Caractersticas ms importantes de algunas aguas residuales 7-1

VIII PROCESOS DE PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 8-18.1 Generalidades 8-18.2 Rejillas 8-18.2.1 Prdidas en rejillas 8-28.3 Tamices 8-28.4 Trituradores y rasgadores 8-28.5 Desarenadores 8-3

8.6 Trampas para grasas y aceites 8-48.7 Tanques de preaireacin y floculacin 8-5

IX DISPOSITIVO PARA MEDICIN DE CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES 9-19.1 Generalidades 9-19.2 Medidor proporcional 9-19.3 Medidor Parshall 9-19.4 Vertederos rectangular y triangular 9-2

X PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 10-110.1 Generalidades 10-110.2 Sedimentacin 10-1

10.2.1 Introduccin 10-110.2.2 Tanques de sedimentacin primaria 10-110.2.3 Tanques de sedimentacin secundaria 10-310.3 Tanque Imhoff 10-410.4 Tanque sptico-Filtro anaerbico de flujo ascendente 10-510.5 Lechos (Eras) de secado 10-710.6 Filtros intermitentes de arena 10-810.7 Filtros percoladores 10-910.7.1 Tipos de filtros 10-910.7.2 Geometra 10-910.7.3 Medios de soporte 10-9

10.7.4 Tasa de carga orgnica volumtrica e hidrulica 10-1010.7.5 Recirculacin 10-10

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10.7.5.1 Bombas de recirculacin 10-1110.7.6 Ventilacin 10-1110.7.7 Distribucin de caudal 10-1210.7.8 Sistemas de drenaje inferior 10-1210.7.9 Metodologa de diseo 10-13

10.8 Lagunas de estabilizacin 10-1310.8.1 Generalidades 10-1310.8.2 Tipos de lagunas 10-1310.8.3 Localizacin de lagunas 10-1310.8.4 Diagrama de flujos 10-1410.8.5 Lagunas anaerbicas 10-1410.8.5.1 Carga orgnica superficial 10-1410.8.5.2 Carga orgnica volumtrica 10-1410.8.5.3 Tiempo de retencin hidrulica 10-1510.8.5.4 Profundidad 10-1510.8.5.5 Acumulacin de lodos 10-1510.8.5.6 Remocin de coliformes 10-1510.8.5.7 Consideraciones hidrulicas 10-1610.8.6 Lagunas aireadas 10-1710.8.6.1 Tipos de lagunas aireadas 10-1710.8.6.2 Metodologa de clculo 10-1810.8.7 Lagunas facultativas 10-1910.8.7.1 Carga orgnica superficial 10-2010.8.7.2 Perodo de retencin 10-2010.8.7.3 Profundidad 10-2010.8.7.4 Metodologa de clculo 10-2010.8.7.5 Consideraciones hidrulicas 10-2110.8.8 Lagunas de maduracin 10-2110.8.8.1 Perodos de retencin 10-2110.8.8.2 Carga superficial 10-2210.8.8.3 Profundidad 10-2210.8.8.4 Reduccin de bacterias 10-2210.8.8.5 Coeficiente de mortalidad 10-2210.8.8.6 Consideraciones hidrulicas 10-2210.8.9 Zanjas de oxidacin 10-2210.8.10 Emisarios submarinos 10-2310.8.10.1 Generalidades 10-2310.8.10.2 Estudios previos 10-2410.8.10.3 Mediciones necesarias 10-24

10.8.10.4 Programa de muestreo de la calidad del agua 10-2510.8.10.5 Estudios necesarios 10-2610.8.10.6 Diseo 10-26

XI DESINFECCIN 11-111.1 Generalidades 11-111.2 Informacin requerida 11-111.3 Cloracin 11-1

BIBLIOGRAFA

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INTRODUCCION

Para el diseo de un Sistema de Alcantarillado Sanitario y Tratamiento de Aguas

Residuales, se requiere de una serie de criterios que sirvan de gua al Diseador, para

obtener como resultado un proyecto sin complejidades, a un costo razonable y fcil de

operar y conservar.

Antes del ao 1976 no exista en el pas ninguna Gua nacional para el diseo de estos

sistemas, por lo que los Diseadores aplicaban criterios Norteamericanos, dando comoresultado en muchas ocasiones estructuras mayores que las tcnicamente necesarias.

En el ao 1976 el Departamento Nacional de Acueductos y Alcantarillado (DENACAL)

elabor unas Especificaciones Tcnicas de Acueductos y Alcantarillado Sanitario,

las cuales en el Captulo III exponen los criterios de diseo de Alcantarillados Sanitario, no

incluyendo Sistemas de Tratamiento. Estas especificaciones han sido utilizadas por

muchos Diseadores nacionales hasta el presente.

Las presentes Guas elaboradas por el Instituto Nicaragense de Acueductos yAlcantarillados (INAA), Ente Regulador, comprenden adems de los criterios para el

diseo de Alcantarillados Sanitarios, los utilizados para proyectar la mayora de los

Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales que se pueden aplicar en el pas, sin incluir

aquellos Sistemas ms complejos que quizs ms tarde se puedan utilizar en el medio

nicaragense, para lo cual debern elaborarse las respectivas Guas en un futuro.

El diseador podr utilizar cualquier otro sistema de tratamiento de aguas residuales, no

incluido en el presente documento, siempre que lo justifique tcnicamente y que sus costosde inversin y de operacin & mantenimiento estn de acuerdo a las condiciones

socioeconmicas.

Cualquiera que sea el sistema de tratamiento aplicado a las aguas residuales, la descarga

final deber cumplir, con la calidad de vertidos establecida por MARENA en el Decreto

N 33-95 y las Normas Ambientales vigentes.

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En la elaboracin del presente documento se utiliz informacin recopilada de varios

textos clsicos de la materia, Normas Tcnicas de algunos pases latinoamericanos y la

documentacin existente en el pas.

Las presentes Guas, se debern ir adaptando a los cambios y avances tecnolgicos; por lo

tanto es tarea del INAA revisarlas peridicamente, para que se adecen a los cambios y

avances antes citados.

Se espera que el esfuerzo realizado por INAA en la preparacin de estas Guas, sea

recompensado con el uso de las mismas, por parte de los Diseadores dedicados a esta

rama de la Ingeniera Civil.

VIII

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I-1

CAPTULO IESTUDIOS BSICOS

1.1 Generalidades.

Antes de iniciar el diseo de un sistema de alcantarillado, el proyectista deber tener un buenconocimiento del rea donde se pretende implantar el sistema, por consiguiente es necesarioproceder con una investigacin, de todas las condiciones que puedan significar aporte de datospara un diseo equilibrado, de costo razonable y capaz de llenar las necesidades bases de la obraque se desea construir.

Los estudios bsicos debern incluir los siguientes: Geolgicos, geotcnicos, sanitarios,

hidrolgicos, obras existentes, topogrficos y miscelneos.

1.2 Estudios geolgicos.

Estos estudios comprendern bsicamente: Ubicacin de fallas geolgicas. Situacin y clase decanteras, minas de arena y arcilla; deben analizarse muestras de las ltimas para fijarposteriormente la calidad de los materiales. Caractersticas geolgicas de las capas superficialesmediante perforaciones con el objeto de determinar costos de movimiento de tierra.

1.3 Estudios geotcnicos.

Estos estudios debern incluir la determinacin de las siguientes caractersticas de los suelos:Tipo de suelo, granulometra, mdulo de elasticidad, valor soporte, lmites de Atterberg, ngulode friccin interna, cohesin y peso especfico.

1.4 Estudios sanitarios.

Debe realizarse un reconocimiento sanitario del lugar, incluyendo las cuencas hidrogrficas delos cursos de agua incluidos entre los preseleccio nados a recibir las descargas de aguasresiduales.

A los cursos de agua, se les deber determinar, oxigeno disuelto, constante de reaireacin ydesoxigenacin, para verificar si son capaces de soportar las demandas bioqumicas de oxgeno

de las aguas usadas. Cantidad y resistencia de las aguas residuales municipales a sertransportadas.

1.5 Estudios hidrolgicos.

Estos debern comprender un estudio de los caudales mximos y mnimos de los cursos de aguamencionados anteriormente. Recopilacin de aforos, si existen, o determinacin de gastomnimo en pocas de sequa. En caso de existir estaciones hidrolgicas cercanas, obtener hojaspluviogrficas, datos de evaporacin, temperatura, humedad relativa del aire, velocidad ydireccin de los vientos, etc. En caso contrario, ser conveniente determinar algunos valores

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I-2

guas para comparaciones posteriores con sitios cercanos ya estudiados. En los ros es muyimportante incluir perfiles transversales en los sitios de descarga del agua residual. En los lagosdeterminar la profundidad, corrientes y oleaje, etc. Si hay pozos, determinarles: dimetro,

caudal, niveles esttico y de bombeo, pendiente del acufero alimentador; peligros decontaminacin de esas aguas, efectuando un estudio geolgico complementario de lasformaciones adyacentes: tipo de formacin, fallas, etc.

1.6 Estudio de obras existentes.

Se deber determinar mediante sondeos la localizacin horizontal, profundidad y dimetro detuberas existente de agua potable y drenaje de aguas pluviales, si las hubiere; as como lasinstalaciones telefnicas o cualquier otro servicio existente, con el propsito de evitarinterferencias o daos, causados por la instalacin del alcantarillado sanitario.

En el caso de que exista alcantarillado sanitario, investigar las condiciones fsicas en que seencuentran las tuberas y su capacidad hidrulica para comprobar si pueden ser utilizadas,verificar el nmero de conexiones de aguas pluviales de las viviendas a las recolectoras ynmero de conexiones domiciliares en mal estado.

1.7 Estudios topogrficos.

Una vez reconocida el rea perimetral de la poblacin y preseleccionados los sitios convenientespara estaciones de bombeo, planta de tratamiento y lugar para descarga de las aguas residuales,se proceder a efectuar los levantamientos topogrficos de conjunto. Bsicamente, estoslevantamientos deben dar una perfecta idea de conjunto y tener detalles suficientes para una

ejecucin posterior bien ubicada.El proyectista deber utilizar como punto de partida de cualquier levantamiento topogrfico arealizar, la Red Geodsica Nacional, tanto en el levantamiento planimtrico como altimtrico ydeber cumplir con las recomendaciones que al respecto indique el INETER. El levantamientotopogrfico se deber amarrar a la Red Geodsica Nacional de por lo menos dos puntos omojones aprobados por INETER, convenientemente referenciados y protegidos de tal maneraque pueda reconstruirse a partir de ellos el levantamiento de campo realizado, presentndose losresultados en coordenadas UTM (Control Geodsico de la Red Nacional).

Los levantamientos topogrficos para realizar el diseo correspondiente debern cumplir con losrequisitos de precisin, cierre y metodologa que se indican a continuacin:

-

El levantamiento altimtrico deber referenciarse obligadamente a un BM Geodsico. Seharn estacionamientos no mayores de 20 m y se tomarn todos los accidentes que sepresenten entre estos estacionamientos, tales como cauces, depresiones, cunetas, alcantarillasy otras tuberas existentes, etc.

- Se deber conformar al menos una poligonal cerrada de manera que se logre comprobar elcierre.

- La precisin lineal no deber ser menor de 1/3000. En el caso de poligonales cerradas elerror angular Ea deber ser igual o menor de n siendo n el nmero de ngulos del polgonoy Ea expresado en segundos sexagesimales.

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I-3

- En lugares convenientemente ubicados que garanticen su conservacin, se colocarnmojones que permitan el replanteo del polgono, stos debern colocarse antes del inicio delas mediciones y no se permitir su colocacin posterior al levantamiento. Los mojones

consistirn en un cilindro de concreto simple de 0.10 m de dimetro y 0.80 m de largo conuna varilla de acero de en el centro, sobre saliendo de la superficie del suelo 0.05 m.

- El error de cierre en nivelacin En deber ser igual o menor que 30(L) siendo L la longitudnivelada en km. y En expresado en mm.

- Las curvas de nivel tendrn un intervalo de 0.50 m a 1.00 m y en terreno accidentado elintervalo ser mayor.

- A los predios para estaciones de bombeo, planta de tratamiento, etc, se les deber efectuar,adems de los levantamientos topogrficos requeridos, una descripcin detallada de losmismos.

1.8

Estudios miscelneos.

Estos comprenden la recoleccin de datos complementarios a los ya obtenidos en lainvestigacin de cada uno de los numerales antes indicados. Estos datos comprendernesencialmente:

1) Climatologa: Su influencia en los consumos de agua de la localidad, temperatura, humedadrelativa del aire, influencia de los vientos.

2) Economa: Posibilidades de desarrollo por influencias no ocurridas hasta el momento deestos estudios: nuevas vas de comunicacin proyectadas o en ejecucin; nuevas fuentesproductivas de recursos naturales; establecimientos de industrias y an el establecimiento delsistema de abastecimiento de agua y alcantarillado sanitario.

3) Corrientes migratorias: Estadsticas sobre emigracin e inmigracin en la regin y suinfluencia en la poblacin futura.

4) Estadsticas vitales: Indice de mortalidad y nacimientos.5) Condiciones de transporte y costo de vida: Estos datos sern de gran utilidad en la

elaboracin de presupuestos y planes de ejecucin de las obras.

1.9 Planos.

- Las dimensiones de las lminas debern ser las siguientes: largo 0.90 m ancho 0.60 m,dejndose un margen de 0.90 x 0.04 m en la parte inferior para colocar el rotulado e

informacin que deber llevar la lmina. En la parte superior se formar un marco 0.85 x0.53 m donde se realizarn los dibujos. Las lminas debern llevar dibujada la direccinNorte-Sur.

- Las escalas podrn ser las siguientes:Ubicacin general, 1:5000Planta general, 1:1000Perfiles: Horizontal 1:1000 Vertical 1:100 o bien Horizontal: 1:500 Vertical: 1:50Detalles: 1:10, 1:20, 1:50, 1:100.

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II-1

CAPTULO IIPROYECCIN DE POBLACIN

2.1 Consideraciones generales.

La determinacin de la cantidad de aguas residuales a eliminar de una comunidad esfundamental para el proyecto de instalaciones de recoleccin, bombeo, tratamiento yevacuacin y futuras extensiones del servicio. Por consiguiente es necesario predecir lapoblacin para un nmero de aos, que ser fijado por los perodos econmicos del diseo.

2.2 Fuentes de informacin.

La informacin necesaria para seleccionar la tasa de crecimiento con la cual habr deproyectarse la poblacin de la localidad en estudio, podr conseguirse en las Institucionessiguientes:

El Instituto Nicaragense de Estadsticas y Censos (INEC), el cual maneja toda la informacinrelacionada con las poblaciones del pas. All se pueden encontrar los documentos de losltimos censos nacionales realizados en los aos 1963, 1971 y 1995. El INEC adems, puedefacilitar las proyecciones de poblacin de todas las localidades del pas.

Informacin proveniente de Instituciones propias del lugar, tales como: Alcaldas, ENEL,ENACAL y el MINSA.

Se har uso de los planes reguladores urbansticos que se hayan desarrollado o se estndesarrollando por el Instituto Nicaragense de la Vivienda Urbana y Rural (INVUR) y lasAlcaldas.

Si fuera el caso de que no hubiera datos confiables sobre la poblacin actual de la localidad enestudio, se podrn realizar censos y/o muestreos de la poblacin bajo el asesoramiento delINEC. Tambin se puede proyectar la poblacin considerando el nmero de viviendas, lotes desaturacin y nmero de habitantes por vivienda.

2.3 Mtodos de clculo.

A continuacin se dan algunos mtodos de clculo, sin que ellos sean los nicos que se puedanaplicar. Cada Ingeniero Proyectista est en libertad de seleccionar la tasa de crecimiento y elmtodo de proyeccin a ser usado, sustentando sus escogencias ante el organismo que apruebe

el proyecto.

2.3.1 Mtodo aritmtico.

Este mtodo se aplica a pequeas comunidades en especial en el rea rural y a ciudades concrecimiento muy estabilizado y que posean reas de extensin futura casi nulas.

2.3.2 Tasa de crecimiento geomtrico.

Este mtodo es ms aplicable a ciudades que no han alcanzado su desarrollo y que semantienen creciendo a una tasa fija y es el de mayor uso en Nicaragua. Se recomienda usar lassiguientes tasas en base al crecimiento histrico.

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1) Ninguna de las localidades tendr una tasa de crecimiento urbano mayor de 4%.

2) Ninguna de las localidades tendr una tasa de crecimiento urbano menor del 2.5%.

3)

Si el promedio de la proyeccin de poblacin por los dos mtodos adoptados presenta unatasa de crecimiento:

a) Mayor del 4%, la poblacin se proyectar en base al 4%, de crecimiento anual.

b) Menor del 2.5%, la proyeccin final se har basada en una tasa de crecimiento del2.5%.

c) No menor del 2.5%, ni mayor del 4%, la proyeccin final se har basada en elpromedio obtenido.

2.3.3 Tasa de crecimiento a porcentaje decreciente.

Este mtodo se aplicar a poblaciones que por las caractersticas ya conocidas se le note oconstate una marcada tendencia a crecer a porcentaje decreciente.

2.3.4 Mtodo grfico de tendencia.

Consiste en dibujar en un sistema de coordenadas, teniendo por abscisas aos y por ordenadaslas poblaciones correspondientes a esos aos, los datos extractados de censos pasados yprolongar la lnea definida por esos puntos de poblaciones anteriores, siguiendo la tendenciageneral de esos crecimientos hasta el ao para el cual se ha estimado necesario conocer lapoblacin futura.

2.3.5 Mtodo grfico comparativo.

Consiste en seleccionar varias poblaciones que hayan alcanzado en aos anteriores lapoblacin actual de la localidad en estudio cuidando que ellas muestren caractersticassimilares en su crecimiento. Se dibujan, a partir de la poblacin actual, las curvas decrecimiento de esas poblaciones desde el momento en que alcanzaron esa poblacin y luego setraza una curva promedio a la de esos crecimientos. Este mtodo, en general, da resultadosms ajustados a la realidad.

2.3.6 Mtodo por porcentaje de saturacin.

Con este mtodo ("The Logistic Grid") se debe determinar la poblacin de saturacin para unlugar determinado, luego de conocer sus tasas de crecimiento para varios perodos de tiempoanteriores. Conociendo esa poblacin de saturacin, se determinan los porcentajescorrespondientes de saturacin, basado en las poblaciones de los censos anteriores.

Se construye luego sobre un papel especial de coordenadas "Logistic Grid", que tiene porabscisas los lapsos de tiempo en aos y por ordenadas los tantos por cientos de saturacin de lapoblacin para esos lapsos de tiempos anteriores. Se prolonga luego esa lnea hasta el ao parael cual se desea conocer la nueva poblacin, determinando por intercepcin, qu porcentaje desaturacin habr adquirido la poblacin para ese ao. Se multiplica ese porcentaje, expresadoen decimal, por la poblacin de saturacin y se obtiene la poblacin futura para el nmero deaos en el futuro acordado en el diseo.

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III-1

CAPTULO IIICANTIDADES DE AGUAS RESIDUALES

3.1 Generalidades.

El Sistema de Alcantarillado de Aguas Residuales est constituido por el conjunto deestructuras e instalaciones destinadas a recoger, evacuar, acondicionar y descargar las aguasusadas provenientes de un sistema de suministro de agua; as que los aportes de aguas quecirculan por esas tuberas estn casi en su totalidad constituidos por los consumos de aguas parafines domsticos, comerciales e industriales etc. Sin embargo se puede observar que no toda elagua abastecida por el acueducto vuelve, en forma de agua usada a la cloaca, debido a que unaparte es descargada fuera del sistema de recoleccin.

En las tablas siguientes se muestran valores guas de dotacin para diferentes usos y

localidades del pas. El proyectista deber revisar las estadsticas operativas del sistema de aguapotable de la localidad en estudio para determinar las dotaciones, justificando su seleccin.

3.2 Consumo domstico.

3.2.1Para la ciudad de Managua. Se debern usar los valores mostrados en la Tabla 3-1 siguiente.

TABLA 3-1DOTACIONES DE AGUA

DotacinClasificacin de barrios L/hab/da

- Zonas de mxima densidad y de actividades mixtas 160- Zonas de alta densidad 140

- Zonas de media densidad 340

- Zonas de baja densidad 568

3.2.1.1 Clasificacin de los barrios.

a. Zonas de mxima densidad y actividades mixtas.Las viviendas avecinan talleres y pequeas industrias en un tejido urbano heterogneo.En trminos de superficie, las viviendas ocupan un promedio del 65% del rea total del

terreno y todas estn conectadas a la red de agua potable.b. Zonas de alta densidad.

En los ncleos de viviendas de stas zonas se encuentran construcciones de todo tipo,desde la ms sencilla hasta casas de alto costo pero en lotes con dimensiones y reashomogneas (150 m2 a 250 m2). Casi todas las viviendas estn conectadas a la red deagua potable.

c. Zonas de media densidad.Se trata de viviendas de buen nivel de vida con reas de lotes que varan entre los 500m2 y 700 m2. Todas estn conectadas a la red de agua potable.

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d. Zonas de baja densidad.Son reas de desarrollo con viviendas de alto costo y de alto nivel de vida construidasen lotes con rea mnimas de 1.000 m2. Todos conectados a la red de agua potable.

3.2.2Para las ciudades del resto del pas.Se debern usar las dotaciones sealadas en la Tabla 3-2.

TABLA 3-2DOTACIONES DE AGUA

DotacinRango de poblacin L/hab/da

0 - 5,000 100

5,000 - 10,000 105

10,000 - 15,000 110

15,000 - 20,000 120

20,000 - 30,000 130

30,000 - 50,000 155

50,000 - 100,000 y ms 160

3.3 Consumo comercial, industrial y pblico.3.3.1 Para la ciudad de Managua .

Se debern usar los valores mostrados en la Tabla 3-3.

TABLA 3-3

DotacinConsumo L/ha/da

Comercial 25000

Pblico o institucionalIndustrial De acuerdo a desarrollode poblacin

3.3.2Para las ciudades y localidades del resto del pas.

Se debern usar los porcentajes de acuerdo a la dotacin domstica diaria, ver Tabla 3-4, encasos especiales se estudiar especficamente en forma detallada.

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III-3

TABLA 3-4

Consumo Porcentaje

Comercial 7Pblico o institucional 7Industrial 2

3.4 Gasto de infiltracin (Qinf).

Para tuberas con juntas de mortero se les deber asignar un gasto de 10,000 L/ha/da.Para tuberas con juntas flexibles se les deber asignar un gasto de 5000 L/ha/da.Para tuberas plsticas 2L/hora/100 m de tubera y por cada 25 mm de dimetro.

3.5 Gasto medio (Qm).

El gasto medio de aguas residuales domsticas se deber estimar igual al 80% de la dotacindel consumo de agua.

3.6 Gasto mnimo de aguas residuales (Qmin).

Para la verificacin del gasto mnimo en las alcantarillas se deber aplicar la siguiente relacin:

3.7 Gasto mximo de aguas residuales (Qmax).

El gasto mximo de aguas residuales domsticas se deber determinar utilizando el factor de

relacin de Harmon.

Qma x = Gasto mximo de aguas residuales domsticas.

P = Poblacin servida en miles de habitantes.

Qm = Gasto medio de aguas residuales domsticas.

El factor de relacin deber tener un valor no menor de 1.80 ni mayor de 3.00

3.8 Gasto de diseo (Qd).

Si el rea a servir tuviera ms de uno de los usos antes sealados, los caudales de aguasresiduales se debern estimar como la suma de las contribuciones parciales por uso, debindoseefectuar el diseo de los tramos de alcantarillado en base del aporte calculado para cada uso, yno usando el valor promedio por rea unitaria.

El gasto de diseo hidrulico del sistema de alcantarillas se deber calcular de la formasiguiente:

Qcom = Gasto comercialQind = Gasto industrial

Qint = Gasto institucional o pblico

QmQmin5

1=

QP

Q mmax

+

+=4

141

QQQQQQ indcommaxd intinf ++++=

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IV-1

CAPITULO IVPERIODOS DE DISEO ECONOMICO

PARA LAS ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS4.1 Generalidades.

Cuando se trata de disear un sistema de alcantarillado sanitario, es obligatorio fijar la vida tilde todos los componentes del sistema; debe definirse hasta que punto estos componentespueden satisfacer las necesidades futuras de la localidad; qu partes deben considerarse aconstruirse en forma inmediata y cules sern las previsiones que deben de tomarse en cuentapara incorporar nuevas construcciones al sistema. Para lograr esto en forma econmica, esnecesario fijar los perodos de diseo para cada componente del sistema.

El contenido de la tabla siguiente debe considerarse normativo para stos aspectos.

TABLA 4-1

PERODO DE DISEO ECONMICOPARA LA ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS

Tipo de estructuras Caractersticas especialesPerodo dediseo/aos

Colectores principalesEmisarios de descarga

Difciles y costosos deagrandar

10 a 50

Tuberas secundarias hasta 375 mm 25 o ms

Plantas de tratamiento de aguasservidas

Pueden desarrollarse poretapas. Deben considerarselas tasas de inters por losfondos a invertir.

10 a 25

Edificaciones y estructuras deconcreto.

50

Equipos de bombeo:

a) De gran tamao 15 a 25b) Normales 10 a 15

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CAPITULO VHIDRULICA DE LAS ALCANTARILLAS

5.1 Frmula y coeficiente de rugosidad.

El clculo hidrulico de las alcantarillas se deber hacer en base al criterio de la tensin dearrastre y a la frmula de Manning.

Se pueden usar diferentes clases de tuberas, las cuales se seleccionarn de acuerdo a lascondiciones en que funcionar el sistema y a los costos de inversin y de Operacin &Mantenimiento.

Generalmente las colectoras hasta 375 mm de dimetro son diseadas para trabajar, comomximo, a la media seccin, destinndose la mitad superior de los conductos a la ventilacin delsistema y a las imprevisiones y oscilaciones excepcionales. Las colectoras mayores que reciben

efluentes de redes relativamente extensas, que corresponden a mayor poblacin tributaria, estnsujetas a menores variaciones de caudal y por eso pueden ser dimensionadas para funcionar contirantes de 0.70 a 0.80 del dimetro.

En la Tabla siguiente se indican valores del coeficiente de rugosidad n de Manning, para lastuberas de uso ms corriente.

Material Coeficiente n Material Coeficiente n

Concreto 0.013 Hierro galvanizado (HG) 0.014

Polivinilo (PVC) 0.009 Hierro Fundido (HF) 0.012

Polietleno (PE) 0.009 Fibra de vidrio 0.010Asbesto-Cemento (AC) 0.010

5.2 Dimetro mnimo.

El dimetro mnimo de las tuberas deber ser de 150 mm.

5.3 Pendiente longitudinal mnima.

La pendiente longitudinal mnima deber ser aquella que produzca una velocidad de autolavado, la cual se podr determinar aplicando el criterio de la Tensin de Arrastre, segn lasiguiente ecuacin:

En la cual:

f = Tensin de arrastre en Pa

W = Peso especfico del lquido en N/m3

R = Radio hidrulico a gasto mnimo en m

S = Pendiente mnima en m/m

Se recomienda un valor mnimo def= 1 Pa

SRWf =

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5.4 Prdida de carga adicional.Para todo cambio de alineacin sea horizontal o vertical se incluir una prdida de carga igual a0.25 (Vm)2/2g entre la entrada y la salida del pozo de visita sanitario (PVS) correspondiente, nopudiendo ser en ninguno de los casos, menor de 3cm.

5.5 Cambio de dimetro.

El dimetro de cualquier tramo de tubera deber ser igual o mayor, que el dimetro del tramoaguas arriba, por ningn motivo podr ser menor. En el caso de que en un pozo de visitadescarguen dos o ms tuberas, el dimetro de la tubera de salida deber ser igual o mayor queel de la tubera de entrada de mayor dimetro.

En los cambios de dimetro, debern coincidir los puntos correspondientes a los 8/10 de laprofundidad de ambas tuberas. En el caso de que en un pozo de visita descarguen dos o mstuberas, debern de coincidir los puntos correspondientes a los 8/10 de la profundidad de latubera de entrada a nivel ms bajo con el de la tubera de salida.

5.6 Angulos entre tuberas.

En todos los pozos de visita o cajas de registro, el ngulo formado por la tubera de entrada y latubera de salida deber tener un valor mnimo de 90 y mximo de 270 medido en sentido delmovimiento de las agujas del reloj y partiendo de la tubera de entrada.

5.7 Cobertura sobre tuberas.

En el diseo se deber mantener una cobertura mnima sobre la corona de la tubera en toda sulongitud de acuerdo con su resistencia estructural y que facilite el drenaje de las viviendas hacialas recolectoras.

Si por salvar obstculos o por circunstancias muy especiales se hace necesario colocar la tuberaa pequeas profundidades, la tubera ser encajonada en concreto simple con un espesor mnimode 0.15 m alrededor de la pared exterior del tubo.

5.8 Ubicacin de las alcantarillas.

En las vas de circulacin dirigidas de Este a Oeste, las tuberas se debern ubicar al Norte de la

lnea central de la va. En las vas de circulacin dirigidas de Norte a Sur, las tuberas se debernubicar al Oeste de la lnea central de la va.

En caso de pistas de gran anchura se debern colocar dos lneas, una en cada banda de la pista.Las alcantarillas debern colocarse debajo de las tuberas de agua potable y con una separacinmnima horizontal de 1.50 m.

5.9 Secciones especiales de alcantarillas.

Cuando sea imprescindible usar alcantarillas de seccin diferente que la circular, se deberndisear tambin las transiciones necesarias.

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5.10 Sifones invertidos.

Los sifones invertidos se utilizan para pasar por debajo de estructuras tales como conducciones,ferrocarriles subterrneos o bajo un curso de agua a travs de un valle. Se debern construir contuberas de hierro dctil, concreto reforzado u otro material resistente a las presiones que estarnsometidos.

Los parmetros de diseo sern los siguientes:

1. El dimetro mnimo, igual al mismo tamao que el de las alcantarillas.

2. La velocidad deber mantenerse entre 0.90 y 1.20 m/s.

3.

Se debern instalar ms de una tubera, para mantener velocidades adecuadas en todomomento, disponiendo los tubos de tal manera, que stos entren progresivamente enoperacin al aumentar el caudal de agua residual.

4. La prdida de carga realmente necesaria en cualquier momento deber ser igual a la prdidapor rozamiento ms las prdidas singulares.

5. El nivel de arranque de la cmara de registro a la salida del sifn deber estar a unaelevacin por debajo, con relacin a la rasante en la cmara de registro a la entrada del sifn,igual a las prdidas de carga enunciadas en el numeral anterior.

5.11 Conexiones domiciliares.

Las tuberas que conectan las descargas de agua residual de las edificaciones, desde la caja deregistro, hasta las tuberas recolectoras del alcantarillado sanitario, son denominadas conexionesdomiciliares. Ellas debern instalarse por debajo de las tuberas del acueducto, inclusive de lastuberas interdomiciliares. Su dimetro mnimo deber ser de 100 mm, para viviendasunifamiliares. Para el caso de hoteles, hospitales, colegios, etc., su dimetro se podr determinarconsiderando la cantidad de artefactos sanitarios y aplicando el mtodo de Hunter para obtener elcaudal de descarga. La pendiente mnima podr estar entre 1 y 2% dependiendo de laprofundidad de la recolectora. Cuando la recolectora se encuentre a gran profundidad se puedeutilizar una tubera vertical envuelta en concreto, llamada chimenea, que termina a unaprofundidad adecuada por debajo de la superficie y la domiciliar de la edificacin se conectar alramal por la parte superior de la chimenea.

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CAPITULO VI

POZOS DE VISITA SANITARIOS (P.V.S.)

6.1 Ubicacin.

Se debern ubicar pozos de visita (PVS) o cmaras de inspeccin, en todo cambio de alineacinhorizontal o vertical, en todo cambio de dimetro; en las intersecciones de dos o msalcantarillas, en el extremo de cada lnea cuando se prevean futuras ampliaciones aguas arriba,en caso contrario se debern instalar "Registros terminales" (cleanout).

6.2 Distancia mxima entre pozos.

El espaciamiento mximo entre PVS deber variar, de acuerdo con los mtodos y equipos de

mantenimiento disponibles, en la forma siguiente:1. - Con equipo tcnicamente avanzado.

Dimetro () Separacin mxima(mm) (m)

150 a 400 150450 y mayores 200

2. - Con equipo tradicional

Dimetro () Separacin mxima(mm) (m)

150 a 400 100450 y mayores 120

6.3 Caractersticas del pozo de visita.

- El PVS podr ser construido totalmente de concreto, o con el cuerpo de ladrillo cuarternapoyado sobre una plataforma de concreto. En el caso que el cuerpo sea de ladrillo stedeber repellarse con mortero interna y externamente para evitar la infiltracin en ambossentidos.

- Para pozos con profundidades mayores de 3 m, el proyectista deber determinar el grosorde la pared, para que resista los esfuerzos a que ser sometida durante el funcionamiento

del sistema.- El dimetro interno (D) del pozo ser 1.20 m, para alcantarillas con : 750 mm y menores;

para alcantarillas con mayores de 750 mm, D deber ser igual a + 600 mm.

- Todo PVS deber estar provisto en la parte superior de una tapa que permita una aberturade 0.60 m de dimetro, la cual deber estar dotada de 2 orificios de 0.03 m de dimetrospara proveer el escape de gases.

- Para alcantarillas con dimetros de 200 mm y menores, con profundidades de rasante detubos hasta un mximo de 1.80 m, se usarn Dispositivos de Visita Cilndricos (DVC)consistente en tubos de concreto precolado con dimetro interno de 760 mm.

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- Para profundidades de rasante de tubos de 0.60 m a 1.00 m se usarn Cajas de RegistroSanitarias (CRS).

-

Para cualquiera de las cmaras de inspeccin que se use el pasaje del agua a travs de elladeber efectuarse mediante canales que vayan en la direccin de la entrada de los tubosaguas arriba y en la salida aguas abajo.

- Estos canales debern tener la seccin del tubo de entrada en la parte superior y la seccindel tubo de salida en la parte inferior. El acabado deber ser totalmente fino y seredondear la interseccin de la superficie del fondo del pozo con la del canal.

- El fondo del pozo deber tener un acabado fino, con pendiente transversal hacia loscanales no menor del 2%. Todas las aristas vivas debern ser redondeadas.

- El pozo de visita deber ser provisto en su interior, de peldaos con dimetro no menor de15 mm de aleacin de aluminio, separados verticalmente 0.30 m.

6.4 Pozos de visita con cada.

Se debern usar pozos de visita con cada cuando la altura entre el fondo del pozo de visita y elfondo de la tubera de entrada sea mayor de 0.60 m.

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CAPITULO VII

ESTACIONES DE BOMBEO

7.1 Consideraciones generales.

Cuando sea necesario disear estaciones de bombeo para un sistema de alcantarillado sanitario,debern tomarse las debidas precauciones con respecto a su localizacin, construccin, arreglo,tipo de equipo y apariencia externa. Debern localizarse en sitios no expuestos a inundaciones,fuera del derecho de va de calles y caminos y de fcil acceso.

S en el estudio de un nuevo sistema de alcantarillado sanitario o en la ampliacin de uno yaconstruido, existe la posibilidad de que se haga necesario la instalacin de una o ms estacionesde bombeo, se debern tomar en cuenta las consideraciones siguientes:

1.

Verificar s es posible reemplazar, una o ms de las estaciones de bombeo poralcantarillas que trabajen a gravedad, realizando el correspondiente estudio de costos yevaluando los posibles problemas que puedan suceder durante el funcionamiento delsistema, para justificar la opcin a escoger.

2. Determinar cul es la mejor localizacin de la estacin de bombeo, tomando en cuenta eldesarrollo actual y futuro del rea.

3. Se disear la estacin de bombeo para servir nicamente el desarrollo inmediato en lacuenca, o para el desarrollo total.

4. Investigar la posibilidad de que en el desarrollo de cuencas adyacentes o en el de reassituadas aguas abajo en la misma cuenca, requieran estaciones de bombeo que descarguen

en sta estacin.5. Investigar la posibilidad de que una industria u otro tipo de instalacin con contribucin

de gasto que sobrecargue la capacidad de diseo de la estacin pueda construirse en elrea de influencia.

6. Investigar la posibilidad de que en el futuro se requiera una planta de tratamiento en elrea de influencia, que permita la eliminacin de la estacin.

7. Investigar la posibilidad de que en el futuro esta estacin sea abandonada, al combinarste sistema de alcantarillado con otro que sea servido por una estacin de bombeo dems capacidad.

8.

Investigar s las colectoras existentes tienen capacidad suficiente para recibir el efluentede la subcuenca de drenaje, o se har necesario la instalacin de ms colectoras hacia laplanta de tratamiento.

9. Problemas que podran presentarse, s en la estacin sucediera una falla elctrica omecnica que interrumpiera su funcionamiento.

7.2 Caractersticas fundamentales.

El sistema de bombeo deber tener las siguientes caractersticas:

1. La operacin debe ser totalmente a prueba de fallas.

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2. Deber ser provista de indicadores de niveles de agua en el pozo de succin.

3. La falla de cualquier dispositivo o componente de los controles de secuencia, o el disparo

de cualquier dispositivo de proteccin, no interrumpir el funcionamiento de ms de unabomba mientras se mantenga el suministro de energa elctrica para accionar losarrancadores de los motores de las bombas.

4. Las unidades de bombeo sern totalmente independientes cada una de las otras, paraasegurar una efectiva proteccin de reserva. Los circuitos de control para cada bombasern tambin totalmente aislados e independientes, de tal manera que la falla decualquier dispositivo individual, o el disparo de cualquier dispositivo de proteccinindividual interrumpa nicamente el funcionamiento de la unidad de bombeo afectada.

5. Se debern proveer de las instalaciones adecuadas para que evacen los caudalesexcedentes, a la capacidad de la estacin de bombeo, en los perodos lluviosos.

7.3 Estudios bsicos.Para el diseo de una estacin de bombeo se debern realizar los siguientes estudios bsicos:

1. Debern efectuarse los correspondientes estudio s topogrficos de la zona, para verificar ses indispensable la utilizacin de una estacin de bombeo; o para determinar la ubicacinms adecuada en el caso de que se justifique su utilizacin.

2. Debern efectuarse las correspondientes investigaciones geolgicas y geotcnicas de losdiferentes sitios seleccionados, para escoger el que ms convenga a la ubicacin de laestacin.

3. Deber determinarse el grado de riesgo ssmico y tomar en cuenta las disposicionesestablecidas en el "Reglamento de Construccin" vigente en el pas, para el diseoestructural de la estacin.

7.4 Tipos de estaciones.

El tipo de estacin de bombeo seleccionado se regir por su capacidad, clase de bombas,funcionamiento, vida til estimada y condiciones urbansticas.

En cuanto a su construccin podrn ser de pozo seco o de pozo hmedo, escogindose el uso delas ltimas para caudales menores.

De acuerdo a su capacidad las estaciones, en general se clasifican como sigue:

1. Muy pequeas con un gasto menor de 6 L/s.

2.

Pequeas con un gasto de 6 a 20 L/s.3. Tamao medio con un gasto de 20 a 200 L/s.

4. De gran tamao mayores de 200 L/s.

El proyectista est en libertad de seleccionar la clase de equipo que mejor se adapte a lascondiciones en que vayan a operar y que presente el menor costo de inversin y de Operacin& Mantenimiento.

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7.5 Estructuras.

- Cuando se instalen bombas fuera del pozo de succin, ste debe estar separado de la cmara

de bombas. Se construirn accesos independientes para el pozo de succin y para la cmarade bombas.

- Se deber proveer del equipo adecuado que permita remover las bombas y motores cuandosea necesario.

- Se debern proveer escaleras especiales, que permitan el fcil acceso tanto a la cmara debombas, como al pozo de succin, para la inspeccin y mantenimiento de los equiposmecnicos y accesorios que lo requieran.

7.6 Equipos de bombeo.

En las estaciones de bombeo pueden utilizarse diferentes clases de equipos, dependiendo de lacapacidad de la estacin, de la altura a vencer y de la calidad de las aguas servidas a bombear,

el Proyectista deber seleccionar el tipo de equipo que ms se adapte a las condiciones detrabajo y a la capacidad econmica de la localidad. A continuacin se indican los mscomnmente utilizados:

1- Eyectores neumticos2- Bombas de mbolo3- Bombas centrifugas4- Bombas de tornillo

a- Los eyectores neumticos se deben usar cuando los caudales iniciales son pequeos, entre 2a 38 L/s, y los futuros estimados no excedern de la capacidad instalada. Para caudalesmayores se puede emplear bombas centrifugas inatascables.

b-

Las bombas de mbolo se utilizan para trasegar lodos de los tanques de sedimentacinprimarios a los digestores y desde uno a otro digestor y entre otras unidades en las plantasde tratamiento de aguas residuales.

c- Las bombas centrifugas pueden ser de flujo radial, mixto y axial.

- Las bombas de flujo radial utilizadas para bombear aguas residuales debern ser deaspiracin doble del tipo voluta y rodetes inatascable, para evitar obstrucciones, debidoa trapos y otros materiales contenidos en el agua residual. Las bombas pueden ser deejes horizontal o vertical; pero son preferibles las bombas verticales por limitaciones deespacio. Debern poder manejar slidos hasta de 75 mm.

-

Las bombas de flujo mixto, pueden ser del tipo "voluta de flujo mixto" o de "hlice deflujo mixto" . Las de hlice de flujo mixto se pueden aplicar para altura superiores a los30 m. Las bombas de voluta de flujo mixto son adecuadas para el bombeo de aguasresiduales sin tratar, preferindose las de rodetes abiertos.

- Las bombas de flujo axial, se deben emplear para bombear grandes caudales a pocaaltura, especialmente en el bombeo del efluente tratado de una planta de tratamiento.No deben utilizarse para bombear agua residual sin tratar.

- En el caso de pozo nico (hmedo) pueden usarse bombas tipo sumergible(inatascable) similares a las fabricadas por "Flight Corporation", "Goulds Pumps" y"Peerless Pumps" etc.

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En cada estacin de bombeo deber instalarse por lo menos dos bombas o eyectores.Cuando solo se instalen dos unidades, su capacidad de bombeo deber ser de un 30% a un50% mayor que el mximo caudal esperado. Cuando se instalen ms de dos bombas, sus

capacidades debern ser tales que estando una fuera de servicio las otras puedan bombear elcaudal mximo. En general, ninguna bomba debe funcionar menos de 15 minutos y elperodo de retencin en el pozo no debe exceder los 30 minutos. Las bombas debern sercapaces de dejar pasar slidos de hasta 75 mm de dimetro.

d- La bomba de tornillo, se clasifica como bomba de desplazamiento positivo. Se debenusar para manejar slidos de mayor tamao sin atascarse y funcionan a velocidad constantepara una amplia gama de caudales con rendimientos relativamente buenos.

Las bombas de tornillo se encuentran desde tamaos de 0.30 a 3.00 m de dimetro exteriory capacidades desde 0.01 a 3.20 m3/s. El ngulo de inclinacin se normaliza en 30 o 38,instalada a 30 tiene mayor capacidad; pero ocupa ms espacio. La altura total de bombeo

est limitada hasta 9.00 m. Se utilizan para bombear agua residual a baja altura, bombeo delodos de retorno y bombeo de efluentes tratados.

Se recomienda la instalacin de tornillos gemelos, cada tornillo con capacidad suficientepara atender el caudal de diseo. Lo cual permitir poner fuera de servicio un tornillo parael mantenimiento.

7.7 Proteccin contra obstrucciones.

Cuando la calidad de las aguas servidas a ser bombeadas puedan producir atascamiento uoperacin defectuosa de los equipos de bombeo, se debern instalar rejillas con limpiezamecnica o manual y/o dispositivos de molido o desintegracin, antes de la entrada a laestacin de bombeo.

7.8 Dimetros.

Los dimetros de las tuberas de succin y descargas no deben ser menores de 100 mm.

7.9 Cebado.

A no ser que se usen bombas sumergibles u otras con aditamentos para cebado automtico deoperacin segura, las bombas debern instalarse en forma tal que operen con altura de succinpositiva, es decir "sumergida".

7.10 Controles de operacin.

El arranque y parada de las bombas se debe hacer por medio de conmutadores accionados por

flotadores situados en el pozo. La regulacin automtica debe hacerse de manera que se detengala bomba cuando el pozo est casi vaco para que la bomba no deje de estar cebada. El flotadorpuede conectarse con el conmutador por medio de un cable que pase a travs de un tubo o tubosen el piso o en la pared. Los tubos y los cables deben ser accesibles y reemplazables, pues estnexpuestos a corrosin. Los tubos para los flotadores de control debern localizarse de maneraque no sean afectados por la descarga de aguas negras en el pozo, o por la succin de lasbombas. Siempre y cuando el tipo de estacin lo permita, debe establecerse en sitioconveniente, un indicador de la profundidad de aguas negras para que el operador pueda hacersus observaciones.

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No debe colocarse equipo elctrico en los pozos de recepcin o succin. Cuando sea inevitablehacerlo, slo se usar equipo a prueba de explosiones, pues debe preverse la presencia de gasesexplosivos en los pozos de recepcin.

Las estaciones de bombeo deben disponer de un abastecimiento de agua potable de la redpblica para fines de limpieza. Todas las llaves de manguera y grifos de la tubera de aguapotable deben quedar encima del nivel del terreno de la estacin de bombeo.

Toda estacin de bombeo deber estar provista de una tubera de rebose o desage quedescargue en el alcantarillado pluvial o en un cauce natural, a fin de permitir la eventuallimpieza del pozo de recepcin y cualquier descarga de emergencia en caso de rotura o falla deequipo. La tubera deber estar provista de una vlvula de chapeta en el extremo de la descarga.

7.11 Desages.

Deben tomarse las medidas necesarias para drenar las aguas procedentes de los escapes ydesages que se introduzcan en el pozo seco mediante el uso de una bomba de sumidero quedescargue encima del nivel de sobrecarga del pozo de succin. Es recomendable tambin, quese conecte esta tubera de descarga con la toma de la bomba, como un elemento auxiliar.

7.12 Vlvulas.

En las lneas de succin y de descarga de cada bomba deben instalarse vlvulas de compuerta.En cada lnea de descarga, entre la bomba y la vlvula de compuerta se deber instalar unavlvula de retencin en posicin horizontal y dems accesorios necesarios para la buenaoperacin y el mantenimiento del sistema.

7.13 Pozos de succin.

1. Pozos DivididosDonde sea necesaria la continuidad del servicio de la estacin de bombeo, los pozos desuccin debern dividirse en dos celdas debidamente conectadas para facilitar lasreparaciones y limpieza.

2. TamaoLa capacidad efectiva del pozo de succin bajo el tubo de entrada deber evitar perodos deretencin mayores de 10 minutos para la descarga media de diseo y de 30 minutos para ladescarga mnima.

3. Declive del FondoEl fondo del pozo de succin deber tener una pendiente mnima de 1:1 en la direccin dela toma de bombas.

7.14 Ventilacin.

Las estaciones de bombeo debern tener ventilacin adecuada. Cuando la estructura dondeestn situadas las bombas (pozo seco) est bajo el nivel del terreno, deber proveerse deventilacin mecnica, dispuesta en tal forma que se ventile independientemente el pozo seco yel pozo de succin, si es que en ste ltimo hubiere rejillas o equipo mecnico que requierainspeccin.

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La capacidad mnima del equipo de ventilacin en el pozo de succin deber ser tal, quepermita doce cambios completos de aire por hora y la ventilacin deber ser continua. Conoperacin intermitente debe haber un cambio completo de aire cada dos minutos.

La capacidad mnima del equipo de ventilacin en el pozo seco debe ser tal que permita seiscambios completos de aire por hora, cuando la operacin de la estacin sea continua. Conoperacin intermitente debe haber un cambio completo de aire cada dos minutos.

7.15 Medida de la descarga.

En las estaciones de bombeo debern instalarse medidores de descarga y de consumo deenerga.

7.16 Conexiones cruzadas.

No debern existir conexiones directas del sistema de distribucin de agua potable a tubos,

cajas o cmaras de aguas negras.7.17 Suministro de energa.

La estacin de bombeo deber tener por lo menos dos fuentes independientes de suministro deenerga. Adicionalmente se debern instalar equipos generadores de emergencia para el caso deuna falla total del sistema de energa, estos equipos debern tener la capacidad adecuada paraprevenir el derrame de aguas residuales en los perodos de operacin. Se recomienda disponerde un almacenamiento de combustible para 8 horas de funcionamiento.

7.18 Tuberas de impulsin.

El diseo de una lnea de bombeo de las aguas residuales, est ntimamente relacionado con lascaractersticas de los equipos de bombeo, las variaciones de caudal, las caractersticas de lastuberas y las velocidades de arrastre de sedimentos.

- Caudal de diseo: La lnea de bombeo deber ser capaz de transportar el gasto mximoesperado para el perodo de diseo. En cuyo caso, estar determinado por el gasto queseran capaces de extraer del pozo hmedo, simultneamente las bombas que trabajan enparalelo o en todo caso, el caudal mximo de bombeo.

- Caractersticas de las tuberas: A diferencia del resto del sistema la lnea de bombeotrabaja como conducto a presin y en tal caso la seleccin de la clase de tubera estarsujeta a las presiones de trabajo a que pueda estar sometida. En la tabla siguiente se indicanvalores del coeficiente de friccin C de Hazen-Williams, para tuberas de uso mscorriente.

Material Coeficiente C

Hierro Fundido Ductil (HFD) 130

Polivinilo (PVC) 150

Polietileno (PE) 150

Hierro Galvanizado (HG) 100

Concreto 120

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- Velocidad: En general, una velocidad mnima de 0.60 m/s mantiene a los slidos ensuspensin y una velocidad de 1.0 m/s puede arrastrar aquellos que hayan podidosedimentarse en la tubera, cuando las bombas no estn operando.

- Vlvulas: En el extremo desde la descarga deber instalarse un cono de ampliacinconcntrico seguido de una vlvula de retencin y una vlvula de compuerta, esta ltimapreferiblemente, conviene que sea del tipo de compuerta de cua con volante y husillo. Lavlvula de retencin debe ser necesariamente de uno de los tipos siguientes: vlvula deretencin de clapeta, vlvula cnica, vlvula de disco basculante o bien vlvula demariposa; vlvula de aire , se deber proveer de vlvulas automticas de alivio de aire entodos los puntos altos de las tuberas de impulsin con el fin de evitar la interrupcin de lacirculacin del flujo.

- Sobre presin por golpe de ariete: En algunos casos puede requerirse una estimacin delefecto de exceso de presin, provocado por la onda de retorno, al interrumpir el bombeo.

An cuando por las caractersticas de una lnea de bombeo de aguas residuales, la cargaesttica es pequea, conviene verificar el espesor de la tubera para determinar su capacidadde resistencia al impacto por golpe de ariete.

La velocidad de la onda de presin se puede considerar igual a la velocidad del sonido parael lquido y tubera.

La presin mxima alcanzada en este caso se expresa por la ecuacin siguiente:

dnde: H = Presin mxima, m

Vc= Velocidad del Sonido, m/s

V = Velocidad del flujo en el momento de la interrupcin, m/s

g = Constante gravitacional, 9.8 m/s2

La presin mxima sucede cuando el flujo se interrumpe en un intervalo de tiempo menorque el perodo del ciclo. El perodo de tiempo para que la onda complete su ciclo est dadopor la ecuacin:

dnde: L = Longitud de la tubera, m

T = Perodo del ciclo, s

La velocidad de la onda, en m/s, est dada por la ecuacin:

g

VVcH=

Vc

LT

2=

5.0

*

*1

1440

+

=

tE

dK

Vc

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K= Mdulo de elasticidad del agua, kg/cm2

E = Mdulo de elasticidad de la tubera, kg/cm2

d = dimetro interno de la tubera, m

t = Espesor de la tubera, m

Los sistemas de control del golpe de ariete necesarios para proteger las bombas y tuberas deimpulsin pueden ser muy sencillos o muy elaborados. Los sistemas de control normalmenteempleados son los siguientes:

- Vlvula de retencin situada en la descarga de las bombas, dotada de contrapeso y manivelapara ayudar la maniobra de cierre.

- Vlvula de retencin de resorte situada en la descarga de las bombas.

- Vlvula de retencin de cualquiera de los dos tipos anteriores junto con una vlvula

reguladora de alta presin.- Vlvula de control positivo situada en la descarga, enclavada de manera que se abra a una

presin prefijada durante el arranque y se cierre a velocidad predeterminada despus delcorte de energa.

- Vlvulas de purga y admisin de aire situadas en la estacin de bombeo y en los puntosaltos de la tubera de impulsin para limitar el desarrollo de presiones inferiores a laatmosfrica.

7.19 Diseo arquitectnico.

La estacin deber tener un diseo arquitectnico acorde con el tipo de urbanizacin donde

estar ubicada. Deber ser provista de caseta para el operador, con sus respectivas instalacionessanitarias, con sistema de comunicacin, con buena iluminacin y ventilacin y sistema dedrenaje adecuado que evite la contaminacin ambiental.

7.20 Manual de operacin y equipo.

Deber suministrarse a los operadores de la estacin de bombeo un manual completo queincluya las instrucciones necesarias para el funcionamiento normal de la estacin,procedimientos de emergencia y programa de mantenimiento.

Deber tambin suministrarse las herramientas y repuestos necesarios para la operacin y elmantenimiento de las estaciones.

7.21 Diseo estructural.

a- Diseo de tuberas y obras accesorias.El diseo estructural deber tomar en cuenta la geotecnia de la localidad y deberconsiderar la capacidad de las tuberas y obras accesorias para soportar las cargas degravedad, presin de la tierra, presin hidrulica, impacto y accin dinmica.

Cuando el sistema est expuesto a posibles daos debido a la actividad ssmica,especialmente en los puntos de cruces de fallas, se debern tomar precauciones especialespara disminuir esos daos en lo posible. En tuberas de gran dimetro, se debern considerarlas siguientes medidas en lugares en que las tuberas crucen fallas geolgicas:

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VII-9

1. Se debern adoptar uniones especiales con suficiente flexibilidad para permitirdesplazamientos angulares o longitudinales predecibles y para facilitar una rpidareparacin.

2. La tubera se deber conectar con los pozos de visita en forma tal que permitandesplazamientos relativos predecibles.

3. Siempre que fuere econmicamente factible deber usarse tubera de material que tengasuficiente resistencia y flexibilidad para soportar los movimientos ssmicos sinromperse.

4. Deber considerarse en el diseo de las tuberas la posibilidad de falla por corte debidaa desplazamientos verticales predecibles. Esto se podr lograr evitando cruzar la falla enngulo recto y usando uniones que permitan desplazamientos longitudinales, oencajonando la tubera en un relleno granular y usando uniones flexibles que permitan

la deformacin sin esforzar la tubera.5. En lo posible, deber tenerse cuidado que la direccin del flujo sea consistente con los

desplazamientos relativos de las fallas.

b- Diseo de estaciones de bombeo.El diseo estructural de las estaciones de bombeo deber considerar la geologa del sitio dela estacin, las condiciones del sub-suelo para cimentacin, las cargas de gravedad, laspresiones de tierra, las presiones hidrostticas, las vibraciones, las cargas vivas y lasacciones dinmicas causadas por sismos, de modo que se garantice el funcionamientonormal permanente de la estacin.

El diseo estructural de las estaciones de bombeo deber ajustarse al Cdigo deConstruccin vigente en el pas.

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VIII-1

CAPITULO VIII

CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

8.1 Generalidades.

El conocimiento de la naturaleza del agua residual es fundamental para el proyecto yexplotacin de las infraestructuras, tanto de recoleccin como de tratamiento y evacuacin delas aguas residuales, as como para la gestin de la calidad del medio ambiente.

Las caractersticas de las aguas residuales de una localidad en particular deben averiguarse, pormedio de pruebas de laboratorio, para determinar cual ser el tratamiento necesario y aplicar losmtodos ms efectivos.

8.2 Caracterizacin de aguas residuales.

a- GeneralidadesToda caracterizacin de aguas residuales implica un programa de muestreo apropiado paraasegurar representatividad de la muestra y un anlisis de laboratorio de conformidad connormas establecidas que aseguren precisin y exactitud. Un programa de muestreo paracaracterizacin y control de calidad de aguas residuales, requiere un anlisis cuidadoso deltipo de muestras, nmero de ellas y parmetros que se deben determinar.

b- MuestreoPara la evaluacin de las diferentes caractersticas de un agua residual se deben seguir losmtodos normales o estndar. Para una caracterizacin adecuada de esta agua se requiere de

una tcnica apropiada de muestreo que asegure resultados representativos del caudal globalde aguas residuales y no solamente del caudal que circula en el instante del muestreo.

Para que la muestra sea representativa, se prefieren sitios de muestreo con flujo turbulentodonde el agua residual est bien mezclada; sin embargo el sitio de muestreo debeseleccionarse de acuerdo con cada problema individual de estudio. Los perodos de muestreodependen del rgimen de variacin del caudal, de la disponibilidad de recursos econmicos yde los propsitos del programa de muestreo.

Cantidad: Debern recogerse dos litros de muestra para la mayora de los anlisis fsico-qumicos. Ciertos ensayos necesitan volmenes ms grandes. No debe utilizarse la mismamuestra para ensayos qumicos, bacteriolgicos y microscpicos debido a que los mtodos

de muestreo y manipulacin son diferentes.Preservacin de muestras: Las muestras obtenidas en el campo deben constituirse en unarepresentacin precisa del material del que se est haciendo el muestreo; por tal motivodeben ser obtenidas, conservadas, transportadas y almacenadas de manera que cuandolleguen al laboratorio todava sean representativas del material existente en el campo.

Mtodos de preservacin: Segn el caso se deben usar: a) Control del pH. b) Adicinde reactivos. c) Uso de envases opacos o de color mbar. d) Refrigeracin. e) Filtracin.f) Congelamiento.

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Muestra instantnea o simple: Representa solamente las caractersticas del agua residualpara el instante de muestreo y en la mayora de los casos, pueden no ser representativas deun perodo prolongado, puesto que estas caractersticas varan con el tiempo.

Las muestras simples se usan para:

- Determinar las caractersticas de descargas instantneas circulantes, identificar la fuente yevaluar los efectos potenciales en los procesos de tratamiento. Estas descargas sonfrecuentemente detectadas visualmente por el operador del sistema.

- Estudiar variaciones y extremos en un flujo de desechos en determinado perodo.

- Evaluar la descarga si sta ocurre intermitentemente durante perodos cortos.

- Determinar si la composicin de la corriente para hacer el muestreo es razonablementeconstante.

-

Determinar si los componentes por analizar son inestables o no pueden ser preservados.Los parmetros que deben medirse para caracterizar el agua residual por medio de muestrasinstantneas, son los siguientes: oxigeno disuelto, coliformes, alcalinidad, acidez, grasas,aceites, pH y temperatura.

Muestra compuesta: Son la mezcla de varias muestras instantneas recolectadas en elmismo punto de muestreo en diferentes tiempos a intervalos regulares generalmente unahora, durante 24 horas. La mezcla se hace sin tener en cuenta el caudal en el momento de latoma.

Las muestras compuesta se usan para:

- Determinar la DBO 5 total y soluble, DQO soluble y total, slidos suspendidos, disueltos y

sedimentable, nitrgeno total, fsforo, cloruros, aceites y grasas, metales pesados, ydetergentes.

Muestra integrada: Consiste en la toma de muestras simples, tomadas en diferentes puntossimultneamente y tan cerca como sea posible, que luego se mezclan para su anlisis. Laintegracin debe hacerse de manera proporcional a los caudales medidos al tomar la muestra.

Las muestras integrales deben usarse en los casos siguientes:

- Caracterizar el caudal de un ro, el cual vara su composicin a lo largo de su trayecto y suancho. Se toman varias muestras para diferentes puntos de la seccin transversal y semezclan en proporcin a los flujos relativos para cada seccin.

-

Clculo de las cargas (kg/d) de las sustancias contaminantes en la corriente de agua.- Tratamientos combinados para diferentes corrientes de aguas residuales separadas.

8.3 Contaminantes de importancia en el tratamiento del agua residual.

- Slidos en suspensin, los cuales pueden originar depsitos de lodos y condicionesanaerobias cuando se vierte agua residual sin tratar en un entorno acutico.

- Materia orgnica biodegradable, compuesta principalmente por protenas, carbohidratos ygrasas animales, la cual se mide en la mayora de las veces, en funcin de la DBO (DemandaBioqumica de Oxigeno) y de la DQO (Demanda Qumica de Oxgeno).

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VIII-3

Las aguas residuales domsticas crudas tienen una DBO entre 250 y 1000 mg/L, conrelaciones de DQO/DBO que varan entre 1.2 y 2.5. Si las aguas residuales se descargan sintratar al entorno, su estabilizacin biolgica puede llevar al agotamiento de oxgeno a los

recursos naturales y al desarrollo de condiciones spticas.- Organismos patgenos, los cuales pueden transmitir enfermedades contagiosas.

- Nutrientes, tanto el Nitrgeno, como el Fsforo y el Carbono son esenciales para elcrecimiento de plantas y protistas. Cuando se vierten al entorno acutico, stos puedenfavorecer el crecimiento de una vida acutica no deseada.

- Materia orgnica refractaria, resiste tratamiento convencional, tales como los detergentes,fenoles y pesticidas agrcolas.

- Slidos inorgnicos disueltos, algunos como el calcio, sodio y sulfatos son agregados alsuministro de agua domstico como resultado del uso y es posible que deban ser removidos

para reuso del agua.8.4 Caractersticas ms importantes de algunas aguas residuales.

Existen caracterizaciones tpicas de aguas residuales, las cuales son de gran inters comoreferencia de los parmetros de importancia por analizar y de su magnitud; pero hay que recordar que cada agua residual es nica en sus caractersticas y que en lo posible, losparmetros de contaminacin deben evaluarse en el laboratorio para cada agua residualespecfica. Las tablas siguientes resumen valores promedios de las caractersticas decontaminacin ms importantes evaluadas en aguas residuales de algunas localidades del pas.

TABLA 8-1

COMPOSICIN TPICA DE AGUAS RESIDUALESDE LA CIUDAD DE MANAGUA (ROCHE/SEARCH 1996)

Parmetro Magnitud

Slidos totales 636 mg/L

Slidos disueltos 448 mg/L

Slidos suspendidos 188 mg/L

Slidos sedimentables 51 mg/L

DBO 306 mg/L

DQO 614 mg/LNitrgeno total 234 mg/L

Nitrgeno orgnico 136 mg/L

Nitrgeno amoniacal 103 mg/L

Nitritos 0.06 mg/L

Nitratos < 0.05 mg/L

Fsforo total 31 mg/L

Cloruros 56.76 mg/L

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Contina TABLA 8-1

Parmetro Magnitud

Alcalinidad 260.23 mg/LGrasas 299 mg/L

Coliformes (NMP/100 mL) 2.06 x 107

Arsnico 4.6 g/L

Cadmio 2.0 g/L

Cobre 10.9 g/L

Cromo 4.1 g/L

Mercurio 0.2 g/L

Nquel 5.8 g/L

Plomo 2.6 g/L

Selenio 3.2 g/L

Zinc 27.0 g/L

TABLA 8-2

COMPOSICIN TPICA DE AGUAS RESIDUALESDE LA CIUDAD DE LEN (Laboratorio UNI - 1999)

Parmetro Magnitud

Slidos totales 685 mg/L

Slidos suspendidos 252 mg/L

DBO 292 mg/L

DQO 461 mg/L

Nitrgeno total 25 mg/L

Nitrgeno orgnico 15 mg/LNitrgeno amoniacal 13 mg/L

Nitritos 0.08 mg/L

Nitratos 0.53 mg/L

pH 6.9

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TABLA 8-3

COMPOSICIN DE AGUAS RESIDUALESDE LA CIUDAD DE RIVAS (ENACAL-2000)

Parmetro Magnitud

Slidos totales 889 mg/L

Slidos sedimentables 2.81 mg/L

DBO 152 mg/L

DQO 427 mg/L

Nitritos 0.04 mg/L

Nitratos 0.58 mg/L

Fosfatos 13.70 mg/L

Alcalinidad 317.90 mg/L

pH 7.36

TABLA 8-4

COMPOSICIN DE AGUAS RESIDUALESDE CIUDAD DARO (ENACAL - 1996)

Parmetro Magnitud

Slidos totales 968 mg/L

Slidos sedimentables 11 mg/L

DBO 480 mg/L

DQO 976 mg/L

Nitritos 0.20 mg/L

Nitratos 11.8 mg/L

Fosfatos 0 mg/L

Alcalinidad 580 mg/L

pH 6.96

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CAPITULO IX

PROCESOS DE TRATAMIENTO PRELIMINAR DE AGUAS RESIDUALES

9.1 Generalidades.

El tratamiento preliminar es el proceso de eliminacin de aquellos constituyentes de las aguasresiduales, que pudieren interferir con los procesos subsecuentes del tratamiento.

9.2 Rejillas.

Las rejillas de barras pueden ser de limpieza manual o mecnica. Segn el tamao de lasaberturas se clasifican como rejillas gruesas o finas.

- Las rejillas gruesas son aquellas con aberturas iguales o mayores de 6.4 mm pueden ser de

barra o varillas de acero, se deben usar para proteger bombas, vlvulas, tuberas y equipos,del taponamiento o interferencia causados por trapos, tarros y otros objetos grandes.

- La longitud de la rejilla de limpieza manual no debe exceder de lo que pueda rastrillarsefcilmente a mano.

- En la parte superior de la rejilla debe proveerse una placa de drenaje o placa perforada paraque los objetos rastrillados puedan almacenarse temporalmente para su escurrimiento.

- Las barras de la rejilla no debern ser menores de 1 cm de anchura por 5 cm de profundidad.

- El canal donde se ubica la rejilla deber ser recto, de fondo horizontal o con una pequeapendiente hacia la rejilla y perpendicular a sta.

-

Por su gran importancia, la velocidad de aproximacin deber ser de 0.45 m/s a caudalpromedio.

- Las rejillas de limpieza mecnica, deben limpiarse segn su construccin, por la caraanterior o posterior. El ingeniero proyectista deber determinar anticipadamente el tipo deequipo a usar, las dimensiones del canal de reja, el intervalo de variacin de la profundidaddel flujo en el canal y la separacin de barras.

TABLA 9-1

INFORMACIN TPICA PARA EL DISEO DE REJILLAS DE BARRAS

Parmetro Limpieza manual Limpieza mecnica

Seccin recta de la barra:Anchura (mm) 5 - 15 5 - 15

Profundidad (mm) 25 37.5 25 37.5

Separacin entre barras (mm) 25 - 50 15 - 75

ngulo con la vertical (grados) 30 - 45 0 - 30

Velocidad de aproximacin (m/s) 0.30 - 0.60 0.60 1.10

Prdida de carga admisible (m) 0.15 0.15

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9.2.1 Prdidas en rejillas.

La prdida de energa a travs de la rejilla es funcin de la forma de las barras y de la altura o

energa de velocidad del flujo entre las barras.Estas prdidas, en una rejilla limpia se determinarn aplicando la ecuacin de Kirschmer:

Dnde: h = prdida de carga, m = factor de forma de las barrasw = profundidad de la barra, mb = separacin mnima entre barras, mhv = energa de velocidad del flujo de aproximacin, m = ngulo de la rejilla con la horizontal.

TABLA 9-2VALORES DE de Kirschmer

Tipo de barras

Rectangular con aristas vivas 2.42

Rectangular con la cara aguas arriba semicircular 1.83

Rectangular con las caras aguas arriba y abajo semicircular 1.67

Circular 1.79

9.3 Tamices.Los tamices a usarse pueden ser del tipo esttico (fijos) o de tambor giratorio, provistos de unamalla fina de acero inoxidable o de un material no ferroso. Normalmente se fabrican conaberturas que oscilan entre 0.2 y 6mm.

El uso de ste tipo de tamices se limita a plantas pequeas o plantas en las que las prdidas decargas no constituyan un problema. Se debern usar en pretratamiento, tratamiento primario ysecundario.

- Los tamices estticos de malla en seccin de cua se fabrican con abertura entre 0.2 y 1.2mm y para caudales entre 400 y 1200 L/m2.min de superficie de tamiz, con prdidas decarga entre 1.2 y 2.1 m

-

Los tamices de tambor estn disponibles en diversos tamaos, con dimetros variables entre0.9 y 1.5 m y longitudes desde 1.2 a 3.7 m. Las prdidas de cargas pueden oscilar entre 0.8y 1.4 m.

9.4 Trituradores y rasgadores.

Estos equipos generalmente debern colocarse despus de las cmaras desarenadoras, cuandose espera un volumen apreciable de slidos duros.

Consisten, generalmente, en cilindros giratorios ranurados a travs de los cuales pasa el aguaresidual. Los dientes cortadores van montados sobre el cilindro mvil, cortando y rasgando losslidos separados contra un peine metlico especial.

sen3/4

hvb

wh

=

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Las ranuras varan frecuentemente, entre 5 a 10 mm. Las prdidas de cargas en estos equiposvaran desde poco centmetros hasta 0.30 m y puede alcanzar valores del orden de los 0.90 m enunidades de gran tamao en condiciones de caudal mximo.

Para obtener los valores recomendados de las dimensiones de los canales, intervalos develocidad, grado de submergencia aguas arriba y abajo y de las necesidades energticas, sedebern consultar los grficos y tablas elaborados por los fabricantes.

9.5 Desarenadores.

La funcin de los desarenadores en el tratamiento de aguas residuales es remover arena, grava,cenizas, partculas u otro material slido pesado que tenga velocidad de asentamiento o pesoespecfico bastante mayor que el de los slidos orgnicos putrescibles de las aguas residuales.Se debern ubicar antes de todas las dems unidades de tratamiento, si con ello se facilita laoperacin de las dems etapas del proceso. Sin embargo la instalacin de rejillas, antes deldesarenador, tambin facilita la remocin de arena y la limpieza de los canales de desarenado.Se deben de proveer un mnimo de dos unidades.

Debern emplearse desarenadores cuando sea necesario cumplir con lo siguiente:

- Proteccin de equipos mecnicos contra la abrasin.

- Reduccin de la formacin depsitos pesados en tuberas, conductos y canales.

- Reduccin de la frecuencia de limpieza de la arena acumulada en tanques de sedimentacinprimaria y digestores de lodos.

- Minimizar las prdidas de volumen en tanques de tratamiento biolgico.

Existen dos tipos generales de desarenadores: de flujo horizontal y aireado.

Los desarenadores de flujo horizontal, para aguas residuales, se disean para una velocidadhorizontal de flujo aproximadamente igual a 30 cm/s. Dicha velocidad permite el transporte dela mayor parte de partculas orgnicas del agua residual a travs de la cmara y tiende aresuspender el material orgnico sedimentado, pero permite el asentamiento del materialinorgnico pesado. En la prctica, para facilidad de construccin se usan desarenadores deseccin trapecial, aproximada a la seccin de diseo parablica. Generalmente losdesarenadores para aguas residuales se disean para remover todas las partculas de dimetromayor de 0.20 mm.

Los desarenadores aireados se suelen disear para eliminar partculas de 0.20 mm o superior,con tiempos de retencin entre 2 y 5 min. en condiciones de caudal punta. La seccin

transversal del canal es semejante a la de los tanques de aireacin de lodos activados decirculacin espiral, exceptuando de que se incluye un canal de recogida de arenas de unos 0.90de profundidad, con paredes laterales muy inclinadas, que se ubica a lo largo de un lateral deldepsito, bajo los difusores de aire. Los difusores se sitan entre 0.45 y 0.60 m por encima dela base normal del tanque.

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IX-4

TABLA 9-3

INFORMACIN TPICA PARA EL DISEO DE DESARENADORESDE FLUJO HORIZONTAL

ValoresParmetro Intervalos Tpico

Tiempo de retencin, s 45 - 90 60Velocidad horizontal, m/s 0.24 - 0.40 0.30

Velocidad de sedimentacin para la eliminacin de:Malla 65, m/min (1) 0.95-1.25 1.15

Malla 106, m/min (1 ) 0.60 - 0.90 0.75

Relacin largo: ancho 2.5:1 5:1

Relacin ancho: profundidad 1:1 5:1

Cargas superficial, m3/m2.d 700 - 1600

Incremento de longitud por turbulencia en la entrada y salida. 2. Hm - 0.5 L

Hm = Profundidad mxima del desarenadorL = Longitud terica del desarenador(1) = Si el peso especfico de la arena es substancialmente menor que 2.65, deben usarse velocidades

inferiores.

TABLA 9-4INFORMACIN TPICA PARA EL DISEO

DE DESARENADORES AREADOS

ValoresParmetro Intervalos Tpico

Tiempo de retencin a caudal mximo, min 2 5 3

Dimensiones:Profundidad, m 2.00 5.00

Longitud, m 7.50 20.00

Anchura, m 2.50 7.00

Relacin anchura profundidad 1:1 a 5:1 1.5: 1

Relacin longitud-anchura 3:1 a 5:1 4:1

Suministro de aire, m3 /min. x m de longitud 0.18 0.45

9.6 Trampas para grasas y aceites.

Son tanques pequeos de flotacin donde la grasa sale a la superficie y es retenida mientras elagua aclarada sale por una descarga inferior. No lleva partes mecnicas y el diseo es similar alde un tanque sptico.

Se incluyen en sistemas de tratamiento de aguas residuales para establecimientos comoestaciones de servicio (gasolineras), moteles, hospitales, restaurantes, hoteles, etc. en que existe

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IX-5

una produccin apreciable de grasas. Se debern colocar aguas arriba del tanque sptico,sedimentador primario o de cualquier otra unidad que la requiera para prevenir obstrucciones,acumulacin en las unidades de tratamiento y malos olores, etc.

TABLA 9-5

INFORMACIN TPICA PARA EL DISEO DE TRAMPAS DE GRASA

Parmetro Valores

Tiempo de retencin 15 - 30 min

rea/cada litro/s 0.25 m2

Ancho/Longitud 1:3 2:3 1:4, 1:18

Velocidad ascendente 4 mm/s

Dimetro de entrada (mm) 50 mnimoDimetro de salida (mm) 150 mnimo

El extremo final del tubo de entrada deber tener una sumergencia mnima de 15 cm. La bocadel tubo de salida deber localizarse por lo menos a 15 cm del fondo del tanque y con unasumergencia no menor de 0.90 m.

9.7 Tanques de preaireacin y floculacin.

Son otras instalaciones de tratamiento preliminar que se utilizan para mejorar la tratabilidad delagua residual y para la eliminacin de grasas y espumas antes de la sedimentacin primaria,

mediante la preaireacin y la floculacin.

TABLA 9-6

INFORMACIN TPICA PARA EL DISEO DE TANQUESDE PREAIREACION Y FLOCULACIN

ValoresParmetro Intervalos TpicoPreaireador:

Tiempo de retencin, min. 10 - 45 30

Profundidad del tanque, m 3.00 - 6.00 4.50Demanda de aire, m3/m3 0.80 - 3.20 2.00

Floculador:

Tiempo de retencin, min 20 - 60 30

Floculacin producida por paletas, velocidadperifrica de la paleta, m/s 0.45 - 1.00 0.60

Floculacin con agitacin por aire, con difusoresde tubo poroso, m3/10m3 0.60 - 1.20 0.75

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CAPTULO X

DISPOSITIVOS PARA MEDICIN DE CAUDAL (GASTOS)DE AGUAS RESIDUALES

10.1 Generalidades

La medicin de caudales (gastos) en cualquier sistema de tratamiento de aguas residualesdomsticas o industriales es de gran importancia, por consiguiente debern poseer dispositivospara la medicin de caudal, tanto en la entrada como a la salida. Son unidades de bajo costo, enrelacin con el costo total de la obra y suministran datos importantes para la operacin de lossistemas de tratamiento.

Los principales tipos de medidores usados son los vertederos proporcionales, el medidor

Parshall, el medidor venturi los vertederos rectangulares y triangulares.10.2 Medidor proporcional

Para lograr que la velocidad sea constante a travs de un desarenador se emp lea el vertederoproporcional, localizado a la salida del desarenador y consta de una plancha a travs de lacorriente. El vertedero de flujo proporcional consiste en una combinacin de un vertedero conun orificio, el cual tiene una lnea recta horizontal inferior que constituye la cresta delvertedero. Los lados del orificio son lneas curvas, de tal manera que el rea de la seccintransversal del mismo, disminuye al aumentar la profundidad de flujo sobre el vertedero.

Las dimensiones de la abertura deben calcularse en forma tal que la relacin Q/A en eldesarenador sea constante donde Q = m3/s y A = rea de la seccin transversal en m2.

La frmula de caudal es:

En la cual:

Q = Caudal (gasto), m3/s

x = Lado horizontal superior variable del orificio, m

y = Carga sobre el vertedero, m

Para que Q sea proporcional a y,xy debe ser una constante = K

Para su diseo deber considerarse lo siguiente:- La cresta del vertedero deber estar a un mnimo de 0.30 m sobre el fondo de la cmara.

- El vertedero no deber trabajar sumergido.

- La distancia mnima entre la cresta del vertedero y la superficie del agua, aguas abajodeber ser de 0.075 m.

yyxQ20.4=

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10.3 Medidor Parshall

El medidor Parshall est incluido entre los medidores de flujo crtico es de fcil construccin,

presenta la ventaja de depender de sus propias caractersticas hidrulicas, una soladeterminacin de carga es suficiente, la prdida de carga es baja, posee sistema de autolimpieza que hace que no haya obstculos capaces de provocar formacin de depsitos, por lotanto es el ms recomendable para medir caudales de aguas residuales sin tratar. Se debercolocar a continuacin del desarenador.

Puede fabricarse de PVC o fibra de vidrio, pudiendo ser montado en el sitio para aumentar suprecisin. El gasto es obtenido por la ecuacin siguiente:

Q = Caudal (gasto) en m3/s

Ha = Profundidad en relacin con la cresta obtenida en el piezmetro situado a los2/3 del largo A de la convergencia, contando esa distancia a lo largo de lapared de la convergencia de abajo para arriba, a partir de la seccin extremade abajo de la convergencia.

K y n = Valores numricos que se muestran en la tabla siguiente de acuerdo con lamagnitud de la garganta (W).

TABLA 10-1

VALORES DE K y nEN EL MEDIDOR PARSHALL

Capacidad (m3/s)W (m) K nMnima Mxima

0.076 0.176 1.547 0.00085 0.0538

0.152 0.381 1.580 0.00152 0.1104

0.229 0.535 1.530 0.00255 0.2519

0.305 0.690 1.522 0.00311 0.4556

0.457 1.054 1.538 0.00425 0.6962

0.610 1.426 1.550 0.01189 0.9367

0.925 2.182 1.556 0.01726 1.4263

1.220 2.935 1.578 0.03679 1.9215

1.525 3.728 1.587 0.06280 2.4220

1.830 4.515 1.595 0.07440 2.9290

2.135 5.306 1.601 0.11540 3.4400

2.440 6.101 1.606 0.13070 3.9500

( )KHna=Q

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10.4 Vertederos rectangular y triangular.

Los vertederos rectangulares o triangulares se debern instalar en las salidas de los sistemas de

tratamiento, pues las aguas residuales ya han sido tratadas, no habiendo problemas de slidosque puedan obstruir esos dispositivos. Estos vertederos debern ser de pared delgada y aristaviva y debern trabajar a descarga libre.

El triangular deber ser de escotadura en ngulo de 90. Este vertedero proporciona unexcelente mtodo para medir pequeos gastos.

En las tablas siguientes se disponen algunos valores de caudales para vertedero rectangular ytriangular con escotadura en ngulo recto.

TABLA 10-2

GASTO POR METRO LINEAL

EN VERTEDERO RECTANGULAR

Carga (m) Gasto (m3 /s) Carga (m) Gasto (m3 /s) Carga (m) Gasto (m3/s)

0.01 0.0018 0.18 0.1360 0.35 0.36860.02 0.0050 0.19 0.1474 0.36 0.38450.03 0.0098 0.20 0.1591 0.37 0.40070.04 0.0142 0.21 0.1712 0.38 0.41690.05 0.0199 0.22 0.1837 0.39 0.43360.06 0.0262 0.23 0.1963 0.40 0.45030.07 0.0329 0.24 0.2093 0.41 0.4673

0.08 0.0403 0.25 0.2225 0.42 0.48450.09 0.0481 0.26 0.2360 0.43 0.50200.10 0.0562 0.27 0.2497 0.44 0.51960.11 0.0650 0.28 0.2338 0.45 0.53740.12 0.0740 0.29 0.2780 0.46 0.55540.13 0.0835 0.30 0.2925 0.47 0.57350.14 0.0933 0.31 0.3072 0.48 0.59190.15 0.1034 0.32 0.3222 0.49 0.61050.16 0.1139 0.33 0.3375 0.50 0.62940.17 0.1248 0.34 0.3530

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X-4

TABLA 10-3

GASTO EN VERTEDERO

TRIANGULAR/ESCOTADURA 90

Carga (m) Gasto (m3 /s) Carga (m) Gasto (m3 /s) Carga (m) Gasto (m3/s)

0.01 0.00000 0.18 0.01918 0.35 0.101500.02 0.00000 0.19 0.02198 0.36 0.108640.03 0.00014 0.20 0.02506 0.37 0.116620.04 0.00042 0.21 0.02828 0.38 0.124600.05 0.00084 0.22 0.03178 0.39 0.133000.06 0.00126 0.23 0.03556 0.40 0.141680.07 0.00182 0.24 0.03948 0.41 0.150640.08 0.00252 0.25 0.04368 0.42 0.160020.09 0.00336 0.26 0.04830 0.43 0.169680.10 0.00448 0.27 0.05306 0.44 0.179760.11 0.00560 0.28 0.05810 0.45 0.190120.12 0.00700 0.29 0.06342 0.46 0.200900.13 0.00854 0.30 0.06902 0.47 0.211960.14 0.01022 0.31 0.07490 0.48 0.223440.15 0.01218 0.32 0.08106 0.49 0.235340.16 0.01428 0.33 0.08764 0.50 0.247520.17 0.01666 0.34 0.09436

10.5 Medidor Palmer-Bowlus

El medidor Palmer-Bowlus es similar en su funcionamiento al medidor Parshall. Por lo general,el medidor se sita en el PVS de la alcantarilla. Para que el funcionamiento sea adecuado, elcanal de aforo debe actuar como un control hidrulico en el cual se desarrollen condiciones deflujo crtico, lo cual se consigue fcilmente debido a la sobreelevacin que se produce aguasarriba del medidor a causa del mismo y tambin cuando la descarga del canal de aforo essupracrtica.

Una vez asegurado el flujo crtico en el canal de aforo, la magnitud de la descarga puederelacionarse con la altura del flujo, aguas arriba, interviniendo una pequea prdida de energa.Por lo tanto, al medir la altura aguas arriba, la descarga puede leerse en una curva de calibrado

que generalmente es suministrada con cada unidad.Para mantener la precisin, la altura del flujo aguas arriba no debe exceder de 0.90 el dimetrode la conduccin y el punto de medida aguas arriba debe estar a una distancia del orden de 0.50el dimetro de la conduccin, medida desde la entrada al canal de aforo.

Las ventajas del medidor Palmer-Bowlus consisten en que puede instalarse en sistemas yaexistentes, la prdida de carga es pequea y es autolimpiante. Debe evitarse que se produzcanprdidas por debajo del canal de aforo y que ste no se encuentre sumergido.

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XI-1

CAPTULO XIPROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

11.1 Generalidades

El agua residual cruda es putrescible, de malos olores, ofensiva y un riesgo para la salud y elambiente por consiguiente el objetivo bsico del tratamiento de las mismas es proteger la saludy el bienestar de los individuos miembros de la sociedad , mediante los procesos que seindican ms adelante.

Antes de cualquier proceso que se seleccione para el tratamiento de las aguas residuales stasdebern ser sometidas a un tratamiento preliminar por medio de rejillas, desarenadores o porcualquier otro dispositivo elegido y posteriormente su caudal medido para ingresar a la unidad

de tratamiento.La seleccin de un proceso de tratamiento de aguas residuales, o de la combinacin adecuadade ellos, depende principalmente de: las caractersticas del agua cruda, la calidad requerida delefluente, la disponibilidad de terreno, los costos de construccin y operacin del sistema detratamiento, la confiabilidad del sistema de tratamiento.

La mejor opcin de tratamiento se selecciona con base en el estudio individual de cada caso, deacuerdo con las eficiencias de remocin requeridas y con los costos de cada una de las posiblessoluciones tcnicas.

11.2 Sedimentacin

11.2.1 Introduccin

En el tratamiento de aguas residuales se usa la sedimentacin en las siguientes etapas:

- Sedimentacin primaria para remover slidos sedimentables y material flotante de aguasresiduales crudas.

- Sedimentacin intermedia para remover los slidos y crecimi