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Sistemas alcantarillado particular

  1. 1. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular SISTEMAS TRADICIONALES DE ALCANTARILLADO PARTICULAR Presentación: A continuación se presenta los métodos, parámetros y cálculos que se deben tener presentepara diseñar sistemas tradicionales de alcantarillado particular, como solución para aquellasviviendas que no cuentan con la factibilidad de conectarse al servicio de alcantarillado publico. Los sistemas tradicionales a los que se hace mención corresponde al conformado por unafosa séptica y un sistema de infiltración en el terreno que puede ser pozo absorbente, drenes deabsorción o ambos. Se debe tener presente que para diseñar este tipo de solución, el problema principal radicano el proyecto de la fosa séptica, cuyo diseño se obtiene de parámetros conocidos o fáciles deobtener; si no que en el diseño del sistema de infiltración al terreno, que depende de las condicionesy características del terreno donde se emplazara la solución. Para ello, se debe tener como parámetro conocido el Índice de Absorción del Terreno, elque se obtiene al realizar el Ensaye de Absorción del Terreno, el que debe ser certificado por unlaboratorio de mecánica de suelos autorizado. El ensaye de Absorción del Terreno consiste en realizar una calicata en el terreno (sectormás desfavorable o donde se emplazara el sistema de infiltración) de sección de 1.00 x 1.00 m y1.50 m de profundidad. En el fondo de la excavación se ejecuta otra calicata de sección 0.30 x 0.30m y 0.15 m de profundidad, la que se debe llenar de agua y medir, con piédemetro, el tiempo que sedemora en bajar el nivel de agua 2.5 cm. Cabe señalar, que antes de medir el tiempo la calicatapequeña debe ser llenada a lo menos una vez, antes de realizar el ensaye. Una vez realizadas las mediciones de terreno, se procede a obtener el valor de infiltración(absorción) que presenta el terreno donde se proyectará el sistema de infiltración, vale decir, cuantolitros absorbe por m2 el terreno en un día. Este valor se obtiene del gráfico indicado en ElReglamento de Alcantarillados Particulares. Dicho grafico se adjunta en este manual y está representado en los ejes coordenados (planoXY). La Abscisa (eje X), esta conformada por los valores que señalan el tiempo, en minutos, en quese demora en disminuir el nivel de agua 2.5 cm. Ingresando con este valor al grafico (valor que seobtuvo en terreno), se obtiene de la Ordenada (eje Y), el Índice de Absorción del Terreno enlitros/m2/día. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 1
  2. 2. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular El objetivo principal de este manual es poder contar con una guía de fácil acceso pararealizar proyectos de sistemas de alcantarillado particulares, para los sectores que no cuentan coneste servicio. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 2
  3. 3. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular CÁLCULO DE FOSAS SÉPTICAS A continuación se da a conocer una minuta de cálculo para determinar las dimensiones deuna fosa séptica, la que corresponde a un sistema tradicional ejecutada in situ. La fosas sépticas tradicionales se ejecutan con muros de albañilería, los que deben serrevestidos interiormente con mortero de estuco, cuya preparación debe contemplar aditivo hidrófugo;para evitar que los líquidos que ingresan a la fosa se infiltren al terreno, y además, las napasfreáticas existentes puedan ingresar al interior de la fosa pudiendo colapsar el sistema. Como pisose contempla una losa de hormigón armado la que debe presentar una pendiente mínima de 3%hacia el sector donde ingresan las aguas servidas. La cubierta de la fosa tambien comprende unalosa de hormigón armado y dos tapas cámaras ubicadas en tanto en el lugar donde ingresan y salenlas aguas servidas. Sin embargo, las condiciones de mínimas para la construcción serán indicadaspor el Servicio de Higiene Ambiental correspondiente. 1. VOLUMEN DE LA FOSA (V): Se obtiene aplicando la siguiente fórmula V = N x (D x T + 100 x Lf) (1) Donde: N : N° de habitantes servidos (dato). Por lo general se considera 5 habitantes por vivienda. D : Dotación de aguas servidas, expresadas en lts/hab./día (ver Tabla N° 1). Si no se usan las dotaciones recomendadas, se asume una. T : Período de retención en días (ver Tabla N° 2). Lf : Contribución de lodos (ver Tabla N° 1). Si la dotación no corresponde a la indicada en la Tabla N° 1, se obtiene aplicando la fórmula siguiente: Lf = 1.8 x 10^(-3) x D (2) 2. DIMENSIONES DE LA FOSA: Para las dimensiones de la fosa séptica, se consultó la bibliografía existente, y se elaboró la Tabla N° 3; de la que se obtiene la Profundidad útil (h) de la fosa en función del caudal afluente (Q). Se señala como límite de profundidad 2.50 m, por razones constructivas y de operación enla extracción del lodo; y una profundidad mínima de 1.00 m, para permitir una buena operación dela fosa. El volumen de un cubo, está dada por : Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 3
  4. 4. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular V=axLxh (3) La relación más conveniente de largo (L) y ancho (a) para la fosa es 2:1, vale decir: L=2xa (4) Reemplazando ecuación (4) en (3), se obtiene: V=ax2axh Despejando la incógnita “a” se obtiene la ecuación (5): a = ( V / (2h) ) ^ ( 1/2) (5) Una vez obtenido el valor “a”, se reemplaza en ecuación (4), obteniendo el Largo interior de la fosa. Donde: a : Ancho interior de la fosa (m). L : Largo interior de la fosa (m). V : Volumen interior de la fosa (m3). h : Profundidad útil interior, se obtiene de la Tabla N° 3. Q : Caudal afluente Q = N x D (lts/día). OBS.: - De la formula para obtener el VOLUMEN DE LA FOSA, los datos se ingresa directamente de las tablas señaladas, y se obtiene el Volumen en litros. Posteriormente, este valor se debe transformar a m3, vale decir, el resultado se divide por 1000. ( V (m3) = V (lts)/1000) - A la profundidad útil (h), se deberá adicionar (sumar) 0.25 a 0.40 m; los que corresponden al colchón de aire. A continuación se presentan los parámetros adoptados para el diseño de fosas sépticas,basados en la bibliografía existente. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 4
  5. 5. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Tabla N° 1 TIPO DE EDIFICIO UNIDAD DOTACIÓN (D) CONTRIBUCIÓN DE LODOS (Lf)Ocupantes PermantesHospitales lt/lecho/día 250 0.4500Departamentos lt/hab/día 150 0.2700Residentes lt/hab/día 150 0.2700Escuelas (internados) lt/hab/día 150 0.2700Casas populares rurales lt/hab/día 120 0.2160Hoteles (sin incluir cocina y lavandería) lt/hab/día 120 0.2160Alojamientos provisorios lt/hab/día 80 0.1440Ocupantes TransitoriosFábrica (solo desechos domésticos) lt/operario/día 70 0.1260Escuelas lt/hab/día 50 0.0900Edificios públicos y comerciales lt/hab/día 50 0.0900Restaurantes lt/colación/día 25 0.0450Cines y teatros lt/butaca/día 2 0.0036 Tabla N° 2 CAUDAL Q (lts/día) PERÍODO DE RETENCIÓN T (días) < ó = 6000 1.00 6000 – 7000 0.88 7000 – 8000 0.80 8000 – 9000 0.75 9000 – 10000 0.70 10000 – 11000 0.66 11000 – 12000 0.62 12000 – 13000 0.58 13000 – 14000 0.54 > 14000 0.50 Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 5
  6. 6. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Tabla N° 3 CAUDAL Q (lts/día) h (metros) < ó =750 1.00 750 – 2250 1.20 2250 – 3000 1.40 3000 – 4500 1.75 4500 – 6000 2.10 6000 – 7000 050 > 7000 0.54 Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 6
  7. 7. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 7
  8. 8. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Ejemplo: Diseñar una fosa séptica para una vivienda emplazada en el sector rural, considerando quelos integrantes de la vivienda corresponde a 5 habitantes. Procedimiento: Paso N° 1: Establecer parámetros conocidos y, posteriormente, dirigirse a tabla N° 1, yobtener los valores señalados anteriormente, vale decir, de una vivienda rural. De lo anterior, seobtiene los siguientes datos:  N = 5 habitantes.  D = 120 lt/hab/día.  Lf = 0.216 Paso N° 2: Con los datos anteriormente obtenidos, se debe obtener el caudal para dirigirse atabla N° 2 y obtener el parámetro correspondiente al periodo de retención.  Q = N x D = 5 x 120 = 600 lt/día.  T = 1 día. Paso N° 3: Se procede a determinar el volumen que debe tener la fosa séptica, para lo cualdebe aplicarse la ecuación (1).  V = N x (D x T + 100 x Lf) = 5 x (120 x 1 + 100 x 0.216) = 708 lts = 0.708 m3 Paso N° 4: Una vez obtenido el valor del volumen de la fosa, se prodece a determinar lasdimensiones que esta debe tener. Para ello, nos dirigimos a la tabla N° 3, donde obtenemos la alturaútil, y posteriormente, aplicamos la ecuación (5).  h = 1.00 m  a = ( V / (2 h) ) (1/2) = ( 0.708 / (2 x 1) ) (1/2) = 0.595 m  L = 2 x a = 1.19 m Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 8
  9. 9. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Paso N° 5: Se procede a definir las dimensiones (dejando números enteros), y ratificandoque el volumen de la fosa con los valores adoptados, cumpla con el volumen mínimo establecido conlos parámetros definidos.  a = 0.60 m  L = 1.20 m  h = 1.00 m Luego, el volumen total es:  V = a x L x h = 0.60 x 1.20 x 1.00 = 0.72 m3 El valor obtenido 0.72 m3 > 0.708 m3. Por lo tanto, cumple las condiciones. Ahora que se han obtenido las dimensiones interiores, se debe realizar el plano de la fosa,manteniendo las características descritas en el detalle que se muestra en la pagina 7 de estemanual. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 9
  10. 10. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular CÁLCULO DE POZO ABSORBENTE Este sistema consiste en la confección de un pozo de forma cónica que recibirá el afluenteproveniente de la fosa séptica, cuto objetivo es realizar la infiltración de los líquidos al terreno. La ejecución del pozo contempla una excavación de forma cónica cuyos diámetros superiore inferior serán de 2.00 m y 1.00 m, respectivamente. La profundidad del sistema deberá ser calculada y dependerá del índice de absorción delterreno. Cabe señalar que la excavación deberá realizarse hasta encontrar un estrato filtrante.Posteriormente, la excavación será rellenada con material permeable, en este caso grava deDiámetro Nominal mayor que 3”, hasta una altura que contemple dejar un colchón de aire deaproximadamente 1.50 m desde el nivel superior del pozo hasta el relleno interior. El pozo deberácontemplar una cubierta que sea segura e impida el acceso a este, para ello lo que se recomiendaes realizar una losa de hormigón armado. Como sistema de ventilación se debe consultar lacolocación de una tubería de PVC sanitario de diámetro mínimo de 75 mm, la que deberá quedarinserta en la losa de hormigón y sobrepasar esta en una longitud mínima de 3 m. Este tipo de solución resulta ser bastante conveniente, sin embargo presenta desventajas enlo referido a que no funciona en terrenos impermeables, lo que se traduce en realizar excavacionesbastante profundas hasta encontrar un estrato filtrante. La fórmula utilizada es para determinar la profundidad útil del pozo absorbente es la que seseñala a continuación: H = (N x D) / (PI X Dm x K5) (6)Donde:H : altura útil del pozo absorbente (m).N : N° de habitantes.D : Dotación (lt/hab./día).PI : Constante algebraica correspondiente a 3.141592654.Dm : Diámetro medio del pozo, asumido (m).K5 : índice de absorción del terreno. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 10
  11. 11. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado ParticularOBS.: 1. El talud de los muros dependerá del tipo de terreno. Por lo general se recomienda 1:3 (H:V). 2. El valor asignado para Dm, no debe ser demasiado elevado; para no elevar el costo, ya que la cubierta del pozo está conformada por una losa de hormigón armado. Se recomienda asignar un valor de 1.50 m para Dm. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 11
  12. 12. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Ejemplo: Diseñar un sistema de infiltración al terreno correspondiente a un pozo absorbente, para unavivienda emplazada en el sector rural, considerando que los integrantes de la vivienda correspondea 5 habitantes. Asumir, que se realiza el ensaye de absorción el que arroja un parámetro de 60lt/m2/día. Procedimiento: Paso N° 1: Establecer parámetros conocidos y, posteriormente, dirigirse a tabla N° 1, yobtener los valores señalados anteriormente, vale decir, de una vivienda rural. De lo anterior, seobtiene los siguientes datos:  N = 5 habitantes.  D = 120 lt/hab/día.  Dm = (Ds + Di) / 2 = (2.00 + 1.00 ) / 2 = 1.50 m  K5 = 60 lt/m2/día Paso N° 2: Con los datos anteriormente obtenidos, ingresamos a la ecuación N° 6, de la queobtenemos la profundidad del pozo:  H = (N x D) / ( PI x Dm x K5) = (5 x 120) / ( PI x 1.50 x 60) = 2.12 m. Paso N° 3: Se procede a definir las dimensiones (dejando números enteros), ratificando queel volumen del pozo cumpla con la absorción señalada al principio como parámetro definido.  H = 2.20 m Luego, el Índice de Absorción que se obtiene es:  K5 = (N x D) / ( PI x Dm x H) = (5 x 120) / ( PI x 1.50 x 2.20) = 72.34 lt/m2/día. El valor obtenido 72.34 lt/m2/día > 60 lt/m2/día. Por lo tanto, cumple las condiciones. Ahora que se ha obtenido la altura interior, se debe realizar el plano, manteniendo lascaracterísticas descritas en el detalle que se muestra en la pagina 11 de este manual. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 12
  13. 13. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular CÁLCULO DE DRENAJES: Este sistema contempla la confección de una cámara domiciliaria de la cuál se proyectan losramales que infiltraran los líquidos provenientes de la fosa séptica al terreno. El largo del sistema deberá ser calculado y dependerá del índice de absorción del terreno. La ejecución del sistema, contempla excavaciones de forma rectangular (zanja) de unaprofundidad mínima de 1.00 m. Dichas excavaciones serán rellenadas con material permeable(grava y arena) en su base sobre la cuál se colocará una tubería de PVC sanitario de Diámetromínimo 110 mm, la que deberá ser perforada para realizar la infiltración de los líquidos al terreno.Una vez instalada esta tubería deberá ser cubierta con material permeable y antes de completar elrelleno, deberá colocarse una lamina de polietileno para evitar que las aguas superficiales puedansaturar el sistema. Este tipo de solución resulta ser bastante conveniente, sin embargo presenta desventajas enlo referido a que no funciona en terrenos saturados superficialmente y requiere bastante espacio parpoder funcionar en forma adecuada. La fórmula utilizada es para determinar el largo del drenaje es la que se señala acontinuación: L = (N x D) / (A x K5) (7)Donde:L : Largo de la zanja (m).N : N° de habitantes.D : Dotación (lt/hab./día).A : Ancho de la zanja (m). Se recomienda utilizar anchos entre 0.70 m y 1.00 mK5 : índice de absorción del terreno. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 13
  14. 14. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular DETALLE DE RED DE DRENAJES L1 Drenes L2 C. I. L3 L = L1 + L2 + L3 DETALLE DE DREN TIPO N.T.N Relleno de material de excavación Lámina Polietileno PVC sanitario 110 mm perforado 0.70 – 1.00 m Cama de Arena e: 0.10 – 0.15 m 0.70 – 1.00 mOBS.: Se recomienda utilizar varios ramales para optimizar la superficie del terreno, lo que implicadividir la Longitud total del sistema, por el numero de drenes que se adopte. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 14
  15. 15. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Ejemplo: Diseñar un sistema de infiltración al terreno correspondiente a una red de drenajes, para unavivienda emplazada en el sector rural, considerando que los integrantes de la vivienda correspondea 5 habitantes. Asumir, que se realiza el ensaye de absorción el que arroja un parámetro de 60lt/m2/día. Procedimiento: Paso N° 1: Establecer parámetros conocidos y, posteriormente, dirigirse a tabla N° 1, yobtener los valores señalados anteriormente, vale decir, de una vivienda rural. De lo anterior, seobtiene los siguientes datos:  N = 5 habitantes.  D = 120 lt/hab/día.  A = 0.70 m  K5 = 60 lt/m2/día Paso N° 2: Con los datos anteriormente obtenidos, ingresamos a la ecuación N° 7, de la queobtenemos la longitud del sistema de drenaje:  L = (N x D) / ( A x K5) = (5 x 120) / ( 0.70 x 60) = 14.29 m. Paso N° 3: Se procede a definir las dimensiones (dejando números enteros), ratificando quela longitud del sistema de drenaje cumpla con la absorción señalada al principio como parámetrodefinido.  L = 14.00 m  Lt = L1 + L2 + L3 = 5 + 4 + 5 = 14 m. Luego, el Índice de Absorción que se obtiene es:  K5 = (N x D) / ( A x L) = (5 x 120) / ( 0.70 x 14.00) = 61.22 lt/m2/día. El valor obtenido 61.22 lt/m2/día > 60 lt/m2/día. Por lo tanto, cumple las condiciones. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 15
  16. 16. Manual para Diseñar Sistemas Tradicionales de Alcantarillado Particular Ahora que se ha obtenido la longitud que debe cumplir el sistema de drenaje, se deberealizar el plano, manteniendo las características descritas en el detalle que se muestra en la pagina14 de este manual. Autor: Patricio Alejandro Pacheco Castro – Ingeniero Constructor UCM 16

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