2 Separador Caudales

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
SEDE QUITO
CARRERA: INGENIERA CIVIL
Trabajo de Ingeniera Sanitaria
TEMA: Separadores de Caudales
AUTORES:
EDISON ZAMBRANO
CARLOS VIVANCO
JHIPSON QUISHPE
LUIS LASSO
Separadores de Caudales
En el caso de un alcantarillado de tipo combinado, en la poca lluviosa las instalaciones

de depuracin podran sufrir una sobrecarga; por lo que los colectores combinados
receptarn y conducirn solamente las aguas residuales mientras no existan
precipitaciones. Sin embargo, durante las precipitaciones, el escurrimiento superficial
ingresar al sistema a travs de las conexiones domiciliarias y sumideros de las vas,
incrementndose considerablemente el caudal en los mismos.
Por lo tanto, se prev el alivio del caudal pluvial a las quebradas cercanas por lo que es
necesario separar las aguas sanitarias de las pluviales, para ello se prev una estructura de
derivacin que considera dos salidas de flujo, una hacia un colector que llevar el agua
servida a la descarga en la red existente y otra que opera durante las precipitaciones para
descargar los excesos de caudal hacia el curso superficial.
Qu son los separadores de caudales?
Los separadores de caudales son estructuras las cuales ayudan a disminuir la energa del
caudal, esto se debe a que al ingresar el caudal al separador y golpear con el borde de
rebalse se disipa la energa y disminuye su velocidad. El caudal en una red o circuito de
conduccin de aguas aumenta tanto en su energa como su volumen al momento de recibir
las aguas pluviales, en estos casos de la misma manera los separadores de caudales ayudan
al abarcar mayor volumen de agua, al tener depsito o colchn de agua para su posterior
evacuacin a interceptores aledaos a quebradas. Estas estructuras en su desempeo en
disminuir la energa del caudal y a su vez captar un mayor volumen de agua, ayudan
tambin con el contenido de escombros o contaminantes en los conductos de la red.
Objetivo de los separadores de caudales:
Entre los objetivos principales del diseo de los separadores de caudales se toman en
cuenta la descontaminacin en quebradas, con lo cual se trata que todo el caudal de la red
de alcantarillado continen su flujo y cauce normal en la red y en casos de lluvias
excesivas tenga una ligera descarga hacia quebradas lo que ayudar en los sectores o redes
en los que se implementen estos separadores a reducir el foco infeccioso al no presentar
descargas continuas a interceptores o colectores madre.
Tipos de separadores de caudales:
Entre los principales tipos de separadores de caudales presentados tenemos:
Separador de orificios con colector de excesos.

Separador de orificios con vertedero frontal de excesos.
Separador de orificios con vertedero lateral de excesos.
Separador de orificios con vertedero circular de excesos.
Separador de reja de fondo.
Separador de salto.
Separadores con sistema de control manual o automtico
Entre los separadores de caudales aceptados bajo los aspectos mencionados para su
implementacin a sistemas existentes se resuelve entre los ms utilizados el separador de
orificios con colector de excesos y separador de orificios con vertedero lateral de excesos.
Una breve descripcin de este tipo de separador es la siguiente:
La estructura de derivacin tiene dos cmaras adyacentes:

La cmara principal a donde llegan el o los colectores combinados y de la cual
sale el colector de descarga de excesos de aguas combinadas hacia el cuerpo
receptor.
Y una cmara adyacente a la que se deriva el agua residual que es conducida al
interceptor.
o Interceptor: Las estructuras de intercepcin derivan parte del caudal que
se supone es de escorrenta pluvial por drenajes al sitio de disposicin
final, que puede ser una planta de tratamiento de aguas residuales.
El caudal sanitario afluente a la cmara principal, es derivado a la cmara adyacente a

travs de un orificio de seccin rectangular cuyas dimensiones son las mnimas requeridas
para que a travs de ella pase el caudal sanitario de diseo. De esta manera, se restringe
el caudal combinado derivado al interceptor durante las precipitaciones.
Vertedero lateral
Normalmente, consiste en un vertedero
paralelo al flujo de agua residual situado
en un lado de la alcantarilla. El vertedero
debe ser suficientemente alto para evitar
toda descarga de caudales
correspondientes a tiempo seco, pero
suficientemente bajo y largo como para
permitir la descarga del exceso de
caudal que se produce en tiempo de
lluvia.
Vertedero Transversal
Vertedero o pequea presa dispuesta
en direccin transversal a la
alcantarilla, perpendicular al flujo de
agua residual. Se emplea para derivar
el caudal de tiempo seco hacia el
interceptor. El aumento de caudal
que se produce en tiempo de lluvia
provoca que se rebase el vertedero y
que el agua se dirija hacia la salida de
caudales aliviados.
Orificio
Estas estructuras de regulacin permiten que el caudal de la red unitaria pase a travs de
un orificio para su descarga al interceptor. El orificio se dimensiona de modo que permita
el paso de basuras que hayan ingresado al sistema de alcantarillado y todo el caudal de
tiempo seco y parte del caudal de tiempo de lluvia. Los orificios se pueden orientar de
varias maneras, ya sea horizontalmente en la solera de la conduccin, o verticalmente en
un lateral de la misma.
Criterios de diseo del separador de caudales
Principalmente el criterio para el diseo sigue los parmetros de cuidado ambiental y que
sea econmico, se basa en modelos de simulacin hidrulica que permitan manejar en
conjunto el flujo en la red de los caudales de tiempo seco, los caudales de pico de las
aguas de lluvia, la operacin de las estructuras de alivio y derivacin, los interceptores,
as como las descargas de las estructuras de vertido. Adems de un estudio de cargas
contaminantes en el flujo.
Los parmetros de diseo hidrolgico e hidrulico de los sistemas combinados son los
mismos que los correspondientes a los sistemas separados pluvial y sanitario, de tal modo
que el diseo debe tener en cuenta los requerimientos para dichos sistemas separados,
cuya agregacin lo conforman.
Velocidades mnimas y mximas
La velocidad mnima a utilizarse en sistemas combinados ser 0.9 m/s a tubo lleno. Se
debe verificar el funcionamiento hidrulico del conducto utilizando el caudal medio
diario de aguas servidas, al principio de periodo de diseo, en poca seca.
En cuanto al vertedero el proyectista puede utilizar cualquiera de las estructuras de los

tipos de vertederos y presentar ante el IEOS los clculos hidrulicos.
DISEO HIDRAULICO DE SEPARADORES DE CAUDAL
Segn lo indicado en los criterios de diseo, los separadores de caudal estn dimensionados de
tal manera que permitan obtener los niveles adecuados para la correcta derivacin de las aguas
sanitarias y las aguas pluviales hacia sus destinos finales.
Para el ejercicio se pretende disear un vertedero de perfil prctico con las siguientes
caractersticas.
Datos:
Q = 900 m^3/s
b = 50 m
Bo = 60 m
Cs = 10 m
H=?
Para el ejercicio se asumir que no es sumergido y aplicamos la frmula

= 2 3/2
Donde:
m => coeficiente de descarga, el cual se calcula con la siguiente frmula.

m = 0.504 0.012

=> coeficiente de contraccin lateral, el cual se calcula con la siguiente frmula.

= 1 0.2 m

b => frente del vertedero.
Bo => frente de acercamiento al vertedero.
ho => profundidad normal en el cauce aguas abajo del vertedero.
m => coeficiente de efecto de muro, depende de la configuracin del muro en el orificio
de entrada del vertedero (1 recto. 0.7 curvo, 0.7 recto con ngulo de 45).
Cs => altura de la carga anterior o superior del vertedero.
H => carga geomtrica del vertedero.
Ho => carga total del vertedero.
Asumo m = 0.5 y = 0.98, para luego corregir

900 3/2
= ( ) Ho = 4.09m
0.50.9850 29.81
Verifico m;
4.09
= 0.504 0.012 m = 0.499
10
Verifico;
4.09
= 1 0.2 1 50
= 0.983
Vuelvo a calcular Ho;

900 3/2
= ( ) Ho = 4.1m
0.4990.9835029.81
Determinamos el dimetro del orificio;

= 0.10
= 0.1(4.1)
= 0.41
Determinamos a;
= 3
= 3(0.41)
= 1.23
Aplicando la ecuacin de Bernoulli;

^2
= +
2 2 2
=> Coeficiente de velocidad.
1 1
= => => 0.953
1+1 1+0.1
hc => profundidad contrada, se la igualar h.

q=> caudal unitarrio.
900
= => q= => 18
b 50
18^2
10 + 4.1 = + hc = 1.19m
29.810.952 2
h=> profundidad primera conjugada del resalto hidrulico.

1
= [1 + 8 ( ) 1]
2
Para que sea un vertedero de perfil prctico hc = h
3 ^2 3 18^2
2 => 29.81 => 3.2m
1
= 2
1.19 [1 + 8 (1.19) 1] => hc = 6.84m
Como ho < hc es un vertedero de perfil prctico no sumergido

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En el caso de un alcantarillado de tipo combinado, en la poca lluviosa las instalaciones

Qu son los separadores de caudales?

Objetivo de los separadores de caudales:

Tipos de separadores de caudales:

Entre los principales tipos de separadores de caudales presentados tenemos:

Separador de orificios con colector de excesos.

Una breve descripcin de este tipo de separador es la siguiente:

La estructura de derivacin tiene dos cmaras adyacentes:

El caudal sanitario afluente a la cmara principal, es derivado a la cmara adyacente a

Criterios de diseo del separador de caudales

Velocidades mnimas y mximas

En cuanto al vertedero el proyectista puede utilizar cualquiera de las estructuras de los

DISEO HIDRAULICO DE SEPARADORES DE CAUDAL

Para el ejercicio se asumir que no es sumergido y aplicamos la frmula

m => coeficiente de descarga, el cual se calcula con la siguiente frmula.

Asumo m = 0.5 y = 0.98, para luego corregir

Vuelvo a calcular Ho;

Determinamos el dimetro del orificio;

Aplicando la ecuacin de Bernoulli;

hc => profundidad contrada, se la igualar h.

h=> profundidad primera conjugada del resalto hidrulico.

Como ho < hc es un vertedero de perfil prctico no sumergido

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