Unidad 2
- 1. CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES La composición de los caudales de Aguas Residuales de una comunidad depende del tipo de sistema de recogida que se emplee y puede incluirse los siguientes componentes: 1. Aguas residuales domesticas 2. Aguas residuales industriales 3. Infiltraciones y aportaciones incontroladas 4. Aguas pluviales ESTIMACION DE LOS CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES En aquellos casos en los que no es posible medir directamente los Caudales de Aguas Residuales y no se dispone de series históricas de los mismos, los datos sobre el abastecimiento de agua a la comunidad pueden resultar de gran ayuda para estimarlos Q de agua residual. AGUA PARA USO PÚBLICO: Normalmente se suele dividir el uso público del agua en 4 categorías. 1. Uso domestico 2. Uso industrial 3. Servicio público 4. Perdidas en la red y fugas Valores típicos de los usos públicos del agua USO CAUDAL (lt/hab dia) INTERVALO MEDIA PORCENTAJE RESPECTO AL Q MEDIO Uso doméstico 150-490 225 36.4% Uso industrial 40-380 265 42.4% Servicio público 20-75 40 6% Perdidas y fugas 40-150 95 15.2% USO DOMÉSTICO El uso domestico del agua comprende: abastecida a zona residencial, comercios instituciones, espacios recreacionales y se mide a partir de contadores individuales. o Una pequeña comunidad turística ubicada en un cerro al pie de una montaña en cercanías de una popular zona para esquiar, se encuentra en la etapa de planeación. Debido a la topografía tan quebrada, la población será servida por una red de alcantarillado mixta. La zona céntrica de la
- 2. población ubicada en una cota por encima del punto en donde se planea ubicar la planta de tratamiento, será servida con un alcantarillado por gravedad, mientras que las aguas residuales generadas por dos urbanizaciones residenciales localizadas en una cota por debajo de la ubicación de la planta serán recolectadas y conducidas por dos sistemas para efluentes de tanque séptico por bombeo. El efluente de los dos alcantarillados a presión será vertido en diferentes puntos del alcantarillado por gravedad. Con base en la siguiente información estimar el caudal diario, promedio y máximo, y el factor pico global. La zona céntrica está provista de los siguientes establecimientos comerciales e institucionales y las aguas residuales generadas en esta zona serán vertidas directamente en la red de alcantarillado por gravedad. Caudal zona céntrica 3 moteles sin cocina con 25, 50, 90 habitaciones cada uno 2 estaciones de servicio con 2 empleados por estación 1 lavandería con 15 lavadoras 1 oficina postal con 2 empleados 3 restaurantes (1 convencional, 2 comidas rápidas) 1 salón comunal con 90 sillas 1 escuela primaria con cafetería (120 estudiantes) El proyecto contempla las siguientes zonas residenciales: Zona centro 35 unidades residenciales conectadas directamente al alcantarillado por gravedad Zona residencial (1) 84 unidades residenciales Zona residencial (2) 71 unidades residenciales Las viviendas en la zona central y de la zona residencial 1, están conformadas por 4 y 5 habitaciones en donde se ubican principalmente familia. Las viviendas para la zona residencial 2 son diseñadas para pensionados, son más pequeñas. Se suponen las siguientes condiciones y parámetros según el caso: 1. En temporada alta los moteles se ocupan en un 90% 2. En temporada alta cada estación de servicio atenderá 120 vehículos por día 3. El agua residual generada en la oficina postal se puede estimar empleando los aportes para oficinas.
- 3. 4. En temporada alta los restaurantes atenderán a 500 clientes por día (150 en convencionales y 350 comida rápida) 5. La densidad por vivienda en el centro y en la zona R1 será de 3.7 hab 6. La densidad por vivienda en la zona R2 será de 2.3 hab. 7. La infiltración estimada para el sistema de alcantarillado por gravedad es de 1000gal/día. 8. Utilizar un factor pico de 3.5 a 1 para las instalaciones e instituciones conectadas al alcantarillado por gravedad. 9. La red de alcantarillado comprenderá 1 milla y estará construida en tubería PVC de 6 pulg. de diámetro. 10. Utiliza un factor pico de 2 para la infiltración en el sistema de recolección de aguas residuales. a. Determinamos el caudal de A.R. proveniente de las áreas comerciales e institucionales. ORIGEN UNIDAD CAUDAL UNITARIO (lt/unid. Día) CAUDAL (lt/día) Moteles 148.5 hab 140 20790 Estación de servicio 4 empleados 50 200 240 vehículos 400 96000 Lavandería 15 lavadoras 2100 31500 Oficina postal 2 empleado 55 110 Restaurante 1 convencional 150 35 5250 2 comida rápida 350 20 7000 Centro comercial 10 empleados 40 400 50 parques 8 400 Salón comunal 90 sillas 10 900 Escuela 120 estudiantes 55 6600 169150 b. Estimamos el caudal diario de A.R. (Zona Residencial Centro) Caudal (gal/vivienda día) = 40gal/vivienda dia + 35gal/persona dia * (# personas/viv)
- 4. Si se supone que el agua consumida en uso doméstico es: 10gal para lavar platos+25gal para lavar ropa + 5gal para otros oficios = 40 gal El agua consumida en uso personal es de: 2gal para beber y preparar alimentos+3gal para higiene oral+14gal para aseo personal+16gal para descargas en sanitarios=35gal Q gal/viv día = Zona Centro (169.5gal/viv día)*(35 viv) = 5932.5gal/día Zona Residencial 1 (R1) Q gal/viv día = 40+(35*2.3) Q gal/viv día = 120.5gal/viv día 120.5 gal/viv día (71 viv) = 8555.5 gal/dia ZONA R2 Infiltraciones 1000gal/dia IN milla * 1milla * 6 IN = 6000 gal/dia 1. Determinamos los caudales promedios máx. y el factor pico global. ORIGEN CAUDAL PROMEDIO (gal/día) FACTOR PICO CAUDAL PICO (gal/día) Caudal Comercial e institucional 44689.5 3.5 156413.25 Zona centro 5932.5 2.5 14830 Zona residencial 1 14238 2.5 35595 Zona residencial 2 8555.5 2.5 21388.8 Infiltraciones 6000 2 12000 79415.5 240227.05 Q máx. diario = 240227.05 gal/día Q promedio diario = 79415.5 gal/día Factor pico (FP)= Factor pico (FP)=
- 5. Factor pico (FP)=3.02 EVALUACIÓN DE CAUDALES Canal abierto o ríos Caudal = P= Promedio del área del transecto transversal del rio L= Largo del segmento del rio (6m) C= Factor de corrección (0.8 para ríos de base rocosa, 0.9 para ríos sedimentados o lodosos) T= tiempo en segundos MATERIALES o 4 estacas de 30cm para fijar el inicio y el fin del segmento o 1 flexómetro de al menos 20m o 1 regla de 1m para medir la profundidad o 1 cronometro o 1 calculadora o 1 piola. PROCEDIMIENTO 1. Buscar una sección del rio que sea recta y relativamente uniforme 2. Marcar una sección de 6m o 10m 3. Al inicio de la sección del rio liberaremos el flotador y con el cronometro tomamos el tiempo, repetimos esto por 3 ocasiones como mínimo. 4. Medimos el ancho del rio al inicio y al fin de la sección del rio y le dividimos en diferentes intervalos. 5. Medimos la profundidad en los puntos. 6. Para efectuar el cálculo del Q procedemos a llenar todos los datos obtenidos en el formulario. CAUDAL INSTÁNTANEO Volumen del residual que fluye por la sección transversal de una tubería o canal en un momento determinado. CAUDAL PROMEDIO
- 6. Es el Q medio resultante de las mediciones realizadas durante campañas de medición horaria, sobre cuya base se calculan las cargas contaminantes y se diseñan los sistemas de tratamiento. CAUDALES MAXIMOS Y MÍNIMOS Valores extremos de Q en un periodo de tiempo determinado ejm. 1 dia VERTEDEROS o Vertederos Rectangulares, triangulares Constituyen uno de los métodos más exactos para medir Q, siempre y cuando las condiciones bajo las que se determinen los coeficientes de descarga se reproduzcan aproximadamente en los aforos. Los 3 tipos más comunes son: a) Perfil del vertedero; b) Vertedero sin contracción lateral; c) Vertedero con contracción lateral; d) Vertedero triangular. Vertedero Trapezoidal V. Rectangular Q=3.33 L Q(m3/s)= 0.415 (L-0.2ho) V. Triangular Q= 2.49 H2.5 Q=
- 7. ho= carga de vertedero en m, esta carga debe medirse a una distancia de 3ho en m corriente arriba del vertedero. Los valores encontrados tienen un 3% de aproximación. V. Trapezoidal Q= 3.367 L H3/2 CALCULO DE POBLACION FUTURA Para el cálculo se podrá utilizar uno de los siguientes métodos, según el tipo de población, dependiendo de las características socio-económicas de la población. CRECIMIENTO ARITMETICO Pf = Po Pf= Población futura Po= Población inicial de referencia i= índice de crecimiento anual t= periodo de diseño a partir del año dado para la población inicial. CRECIMIENTO GEOMETRICO Pf = Po METODO MIXTO Pf = CALCULO DEL CAUDAL EN CAÑERIAS A PARTIR DE LA ALTURA DE UN CHORRO VERTICAL Q= 3.15 D1.99 H0.53 Q = m3/s D y H en m, considere si H es menor que 0.4D, utilícese Q= 5.47 D1.25 H1.35 Relación entre diámetro y caudal para tuberías hidráulicas. NOTA: Considerando una velocidad de 1.5m/s
- 8. DIAMETRO TUBOS (mm) Lt/min Lt/s 12 10 0.17 20 28 0.47 25 44 0.74 22 72 1.21 40 113 1.89 50 177 2.95 63 281 4.68 75 398 6.63 90 573 9.54 110 855 14.26 160 1810 30.16 180 2290 38.17 200 2828 47.13