CRITERIOS DE DISEÑO

CASO DE ESTUDIO: ALACATARILLADO DE UN BARRIO DE CALARCA

Aspectos generales

Una rápida y segura recolección, transporte, tratamiento y disposición final de las aguas
residuales es uno de los objetivos para dotar de infraestructura urbana a la comunidad.
Por tal motivo, es necesario recopilar información topográfica, hidrológica, geológica y
de otras áreas con respecto a la zona que va a ser beneficiada con la implementación
del sistema y con ello, el diseño de alcantarillado propuesto se ajuste al contexto de la
comunidad.

El presente documento recopila la información para efectuar el diseño de un SISTEMA

DE ALCANTARILLADO SEPARADO en el barrio Santa Bárbara

El barrio Santa Bárbara fue construido hace 2 años; está conformado principalmente
por zonas residenciales con un área equivalente a 4,20 Ha, las viviendas son de tipo
unifamiliar de dos pisos y la condición socioeconómica corresponde al estrato tres (3).
Además, en el barrio existe un parque cuya extensión es de 0,06 Ha y un colegio de
0,23 Ha. De este modo, la zona residencial representa un porcentaje del 87.82%,
seguido de pequeños establecimientos comerciales (tiendas, panadería y
supermercado) que constituyen el 4.85%, una institucional que compone el 4,91%,
zonas verdes con un 1.35% y otros (iglesia) con el 1.07%. Presentando así un 6.05% de
zona permeable y 93.95% de zona impermeable. En la Tabla 1se muestra la distribución
urbanística del barrio Santa Bárbara.

Tabla 1. Distribución urbanística del barrio Santa Bárbara.

Nombre Numero Área (Ha) %
Zona Residencial 395 viviendas 4,20 87.82
Parque 1 0,06 1,35
Colegio 1 0,23 4,91
Supermercado 1 0,20 4,21
Iglesia 1 0,051 1,07
Panadería 1 0,03 0,64

Por otra parte, no se presentan zonas de expansión debido a que los terrenos
disponibles se encuentran localizados en la zona suroccidental del barrio Santa Bárbara

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a 300 metros del rio Santo Domingo y constituyen la zona de protección de las riberas
del rio, razón por la cual, la autoridad ambiental prohibió la construcción de viviendas u
otras edificaciones para la prestación de un servicio.

Adicionalmente, las vías públicas del barrio Santa Bárbara se encuentran pavimentadas
por donde transitan vehículos de tipo particular y público, es decir, en esta zona no se
permite el paso de vehículos de carga pesada.

El barrio Santa Barbará correspondiente a la zona de estudio, se encuentra localizado a

300 m del rio Santo Domingo que no es usado como fuente de abastecimiento. El río
Santo Domingo es la fuente hídrica donde se proyecta verter el agua residual y pluvial;
éste rio presenta un caudal de 5,7 m /s a su paso por la estación limnometrica y exhibe
3

una calidad de agua no apta para actividades de recreación, aunque puede otorgársele
otros usos dado a que sus características fisicoquímicas no se ven en gran medida
alteradas por las condiciones anteriormente mencionadas. A pesar de lo anterior, el rio
Santo Domingo está en capacidad de soportar los vertimientos de las aguas residuales
de la zona objeto de estudio, así como también de zonas aledañas con un tratamiento
previo de estas. 

El rio Santo Domingo presenta un ancho promedio de 7.2 m con una profundidad de
3.5 m  en época de verano y un ancho de 8.4 m en invierno, con un tirante máximo de
4.2 m en periodos de invierno y se prevé la descarga de agua lluvia en él.

Los registros de la lluvia en cuanto su duración, intensidad y frecuencia en la zona de

estudio, fueron tomados de una estación meteorológica. En la Ecuación (1) se muestra
la expresión correspondiente a la intensidad de la lluvia con sus respectivos términos:

CT R m 238.72∗TR0.63
I= n
= 0.62 Ecuación (1)
t t

Donde:

I: Intensidad (mm/hora)
TR: Período de retorno (años)
t: Duración de la lluvia (minutos)
C: Constantes de la estación.

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A partir de la Ecuación (1) y de los registros históricos de lluvias, la estación ha

determinado las curvas de Intensidad- Duración- Frecuencia o IFD para periodo de
retorno desde los 5 a 35 años (Figura 2).

CTR m 238.72 * TR 0.63

I  
tn t 0.62
400.00
350.00
300.00
I mm/hr

250.00
200.00
150.00
100.00
50.00
0.00
0 20 40 60 80 100 120 140 160
t (min)
5 años 10 años 15 años 20 años 25 años

Figura 1. Curvas IFD del municipio

Infraestructura existente

Interceptor Sanitario

En el corregimiento de Lourdes existe un colector sanitario principal encargado de la

recolección y transporte de las aguas residuales generadas por todos los barrios que lo
componen. En su paso por el barrio Santa Bárbara, el colector tiene una longitud de
268,36 m, un diámetro de 16” y una pendiente de 0,34%. Adicionalmente, el interceptor
es de policloruro de vinilo (PVC aligerada).

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 CRITERIOS DE DISEÑO

Figura 2. Corte Interceptor Sanitario

Canal de Aguas Lluvias

En la zona objeto de estudio, también se encuentra presente un canal que se encarga

de transportar las aguas lluvias que vienen en dirección norte-sur tanto de los barrios
aledaños como de dicha zona. Adicionalmente, se encuentra una pequeña
urbanización al margen inferior del canal la cual corresponde a una zona residencial y
que de igual manera será considerada en el diseño de la red de alcantarillado.

El canal parte del barrio Panamericano y tiene una longitud de 1925,98 m. Este canal
presenta un revestimiento en concreto para evitar pérdidas por infiltración y su forma
es trapezoidal.

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Figura 3. Corte Canal de aguas lluvias

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CRITERIOS QUE APLICAN AL ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SANITARIO

CRITERIO FACTORES RELACIONADOS DATOS LOCALES VALOR ADOPTADO

PERIODO DE DISEÑO
Nivel de complejidad
Tiempo que se estima que un Usos Nivel socioeconómico (3) [Medio]
sistema va a funcionar Calidad de construcción Residencial 87%
satisfactoriamente. Por definición (durabilidad del material y Institucional 4.91 % Nivel de complejidad medio:
es el tiempo que transcurre desde mantenimiento) Comercial 4.85% 25 años
la iniciación del servicio del sistema, Zonas verdes 0.69%
hasta que por falta de capacidad o
de uso, sobrepasan las condiciones
establecidas en el proyecto.

Nivel de complejidad
DIÁMETRO MÍNIMO Según el titulo D del RAS el
Usos
Nivel socioeconómico (3) diámetro mínimo para un
Costo – beneficio Material
Diámetro con el cual se garantiza Nivel de complejidad Medio sistema sanitario según el
Relación Qd/Qtubo lleno
las mínimas condiciones para el Material PVC aligerado nivel de complejidad (bajo y
Velocidad mínima
buen funcionamiento hidráulico y Diámetro del colector 16” medio) es de 170 mm y
Capacidad de autolimpieza
operaciones de mantenimiento. sistema pluvial el diámetro
Conexiones domiciliarias
mínimo es de 215 mm.

MATERIAL TUBERÍAS PVC

Tipo de flujo transportado PVC
Característica constructiva de la Relación costo- beneficio Nivel de tránsito liviano
tubería que puede proporcionar

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Disponibilidad y demanda
del producto
Velocidad min y máx.
beneficios económicos, Cargas externas
constructivos, de durabilidad, de Nivel de amenaza sísmica Solidos suspendidos
resistividad, entre otros. Profundidad
Nivel freático
Condiciones del suelo

FUERZA TRACTIVA MÍNIMA

Velocidad mínima
Según el titulo D del RAS la
Esfuerzo cortante ejercido por el Diámetro de la tubería Pendiente 0.34%
fuerza atractiva para
movimiento del agua sobre las Material PVC
alcantarillado residual es de
paredes del conducto y que genera Radio hidráulico Diámetro 16”
1[Pa] y para pluvial 2.5 [Pa]
el mínimo arrastre del material Pendiente
sedimentado.
EFICIENCIA HIDRÁULICA

Está determinada por la sección de

Diámetro
máxima eficiencia, la cual PVC Según RAS título D la
Radio hidráulico
proporciona el perímetro mojado Diámetro 16” relación es de 0.85
Material
mínimo para un área dada,
consiguiéndose la velocidad
máxima
VELOCIDAD MÁXIMA PVC El RAS recomienda una
Material velocidad de 5 [m/s] con
Límite de velocidad permitido en el Diámetro una excepción para tuberías

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sistema de alcantarillado con el fin

Topografía plásticas la cual es de 10
de evitar la abrasión de las paredes
[m/s]
internas de la tubería
PROFUNDIDAD ÓPTIMA A CLAVE
De acuerdo con el RAS la
Es la distancia vertical entre la cota Tipo de trafico cota mínima de la tuberías
Transito liviano
la rasante (terreno) y la clave Conexiones domiciliarias es 1,20 [m] para tráfico
(colector) que garantiza un buen vehicular y 0.75 para transito
funcionamiento del sistema. público – zonas verdes

DISTANCIA MÁXIMA ENTRE

CÁMARAS Nivel de trafico
Pendiente del terreno De acuerdo con el RAS si la
Se refiere a la longitud máxima en Velocidad limpieza de la cámara es
Transito liviano
metros que puede tener un tramo Diámetro manual la distancia es de
de alcantarillado entre cámara y Comportamiento del flujo 100 a 120 [m] y 200 [m] si
cámara, que permiten tener acceso hidráulico es mecánica
para la revisión y el mantenimiento Equipos de limpieza
de la red de alcantarillado.
DISTANCIA VERTICAL Y
La distancia horizontal de las
HORIZONTAL A OTROS SERVICIOS
redes de alcantarillado
Nivel de complejidad del residual , pluvial con otras
Es la distancia mínima entre las Red de alcantarillado residual y
sistema redes y agua potable es de
redes de servicios públicos de pluvial
1.2 [m]; mientras que la
manera que no existan
distancia vertical es de 0.5
interferencias, daños o problemas
[m]
de infiltración.

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CRITERIOS QUE APLICAN AL ALCANTARILLADO PLUVIAL

FACTORES
CRITERIO DATOS LOCALES VALOR ADOPTADO
RELACIONADOS
PERIODO DE FUNCION BÁSICA
RETORNO
Áreas de drenaje
Evitar en lo máximo Área 4.20 [Ha] Tramos de alcantarillado con
Nivel de complejidad
El periodo de posible las pérdidas Nivel de complejidad Medio áreas tributarias
Distancia de zona
retorno se materiales y humanas Distancia 300 [m] entre 2 y 10 ha 2 3 5 años
residencial al rio
relaciona con la que las aguas de lluvia
probabilidad de puedan ocasionar.
ocurrencia de
un evento
extremo
(precipitación FUNCION
máxima). Es el COMPLEMENTARIA
tiempo
Tipo de vías
asociado de Garantizar el normal
Impermeabilidad del
probabilidad de desarrollo de las Intensidad de lluvia de acuerdo
suelo
ocurrencia de actividades diarias de la con curva IDF con periodo de I= 100 [mm/hr]
Intensidad de la lluvia
un evento, el población permitiendo retorno de 5 años
cual define el un adecuado tráfico de
grado de personas y vehículos
protección que durante la ocurrencia
se le dará a la de eventos de lluvia.
zona del
proyecto

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 CRITERIOS DE DISEÑO

COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
Tipo de suelo
Representa la fracción de agua del total
Permeabilidad de la zona En general zona residencial
de lluvia precipitada que realmente C= 0.60
Pendiente del terreno unifamiliar
genera escorrentía superficial una vez se
POT
ha saturado el suelo por completo.
Fuente: Ibañez et al. (2011)
TIEMPO DE CONCENTRACIÓN INICIAL.
El tiempo de concentración
Es el tiempo de equilibrio o de duración
mínimo debe ser de 10
necesario para que con una intensidad de
minutos, el cual a su vez
escorrentía constante se alcance el caudal Tamaño y forma de la
debe contar
máximo. Por otra parte, en alcantarillados cuenca
Area de cuenca 4.80 [Ha] con un tiempo de entrada
es la suma del tiempo de entrada o Tci Intensidad y duración
mínimo de 5 minutos. Por
(tiempo requerido para que la escorrentía de la lluvia
otro lado, el tiempo de
llegue al sumidero del colector) y el de
concentración máximo
recorrido o Tv (asociado con el tiempo de
debe ser 20 minutos.
viaje o tránsito del agua dentro del
colector)
MÉTODO PARA ESTIMAR CAUDAL DE Área de 4.80 [Ha]
AGUAS LLUVIAS

Son métodos que se basan en Nivel de complejidad Según el método racional el

aproximaciones matemáticas del valor de Área de la cuenca Q es 800.64 [l/s]
caudal máximo aportado por los eventos
de lluvia. Existen diferentes métodos para Coeficiente de escorrentía 0.6
el cálculo del caudal de aguas lluvias entre

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los cuales se encuentra:

Método Directo.
Este método consiste en seleccionar los
registros los caudales máximos
instantáneos para cada año y aplicar un
procedimiento de cálculo de frecuencia.

Método Racional.
El método se basa en la asunción de que
la lluvia es uniforme en tiempo y en
espacio y el coeficiente de escorrentía
refleja vagamente la capacidad de
almacenamiento y de infiltración del área
estudiada.
Método del Área Efectiva
El método considera las variaciones de
tiempo y espacio en las precipitaciones.

Método del escurrimiento superficial

modificado
Es aplicable a cuencas de quebradas, con
uso mixto del terreno y resulta de
considerar una serie de pérdidas en las
precipitaciones.
Modelos matemáticos de Simulación
Consideran distintos procesos hidrológicos

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 CRITERIOS DE DISEÑO

que se producen en la salida de las aguas

urbanas. Tales como precipitaciones
variables en el tiempo, evaporación de
fuentes superficiales, infiltración, entre
otros.

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CRITERIOS QUE APLICAN AL ALCANTARILLADO SANITARIO

CRITERIO FACTORES RELACIONADOS DATOS LOCALES VALOR ADOPTADO
Diámetro tubería
Presión
AIREACIÓN Diámetro de 16”
Temperatura
Superficie de contacto
COEFICIENTE DE RETORNO DE
AGUAS DE CONSUMO
0.80
Relación entre el volumen de agua Nivel de complejidad Nivel medio - bajo
residual que llega a las alcantarillas y
el volumen de agua abastecida

FACTOR MÁXIMO HORARIO

Es un factor que multiplicado por el Población

caudal medio de aguas residuales, el QMD
1.4 según el RAS
cual permite hallar el caudal máximo
horario y además considera las
variaciones en el consumo de agua
por parte de la población.
CAUDAL DE INFILTRACION Nivel medio bajo
Nivel de complejidad Si no se conocen datos de
Agua del subsuelo que entra al Permeabilidad del suelo infiltración los valores de
sistema de alcantarillado a través de Topografía de la zona caudal son adoptados de

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acuerdo con el nivel de

complejidad:
Bajo y Medio: 0.3, 0.2 y 0.1
[l/s]
Distribución de la
Medio alto y Alto: 0.3,0.2 y
precipitación
las paredes de tuberías defectuosas, 0.1 [l/s]
Variación en el nivel freático
uniones de tuberías, conexiones entre
Estado de tuberías (dimensiones
otros factores; y que se terminan Si se conocen diámetros
y tipos)
combinando con el agua lluvia y el de las tuberías el caudal es:
Calidad constructiva de cámaras
agua residual transportada. Qin=Ci*d*Long [l/día]
de inspección.
290.94 [l/día]
Nivel de amenaza sísmico

CAUDAL POR CONEXIONES

ERRADAS

Se refiere a los caudales provenientes

de malas conexiones que incorporan
Nivel de complejidad
al sistema sanitario aguas pluviales, es Nivel medio bajo 0.2 [l/s] según el RAS
Aguas lluvias
decir, dicha situación ocurre por
prácticas incorrectas por parte de los
usuarios cuando realizan conexiones
desde las acometidas domiciliarias
hasta las redes públicas

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