Hidrosistemas/Drenaje urbano/Alcantarillado sanitario

Caudal medio diario de aguas residuales (QMD)

Se obtiene al sumar el caudal producido por hogares (Qdoméstico), el caudal producido por la industria (Qindustrial), el caudal producido por el área comercial (Qcomercial) y el caudal producido por el resto de instituciones que no están comprendidas en las anteriores categorías, tales como escuelas, hospitales etc. (Qinstitucional).

$QMD=Q_{domestico}+Q_{industrial}+Q_{comercial}+Q_{insitucional}$

El QMD no es en si un parámetro de diseño de sistemas de drenaje, pues no precisa los momentos del día donde el caudal es mayor. Lo que se busca con el QMD es encontrar un Caudal Máximo Horario (QMH) del área a la cual donde se requiere diseñar un sistema de drenaje. Para encontrar el QMH solo hace falta multiplicar el QMD por un factor F, conocido como factor de mayoración, de la siguiente manera:

$QMH=F*QMD$

Este factor F ha sido propuesto por varios autores desde diferentes enfoques: Harmon:$F=1+{\frac {14}{4+P^{0.5}}}$, donde P representa el número de habitantes (en miles de habitantes).

Babbit:$F={\frac {5}{P^{0.2}}}$, donde P representa el número de habitantes (en miles de habitantes).

Los Ángeles: $F={\frac {3.53}{QMD^{0.0914}}}$, donde QMD esta entre 2.8 y 28,400 L/s.

Usualmente F es mayor a 1.4 y puede ser calculado por microcuencas o localmente.

QMD a partir de la una curva de Caudal total vs. tiempo

Es el resultado de la suma del Caudal Máximo Horario (QMH), el caudal perdido debido a las posibles conexiones erradas en el sistema (Qconexiones erradas) y el caudal suministrado al sistema debido a posibles infiltraciones a lo largo de la red de drenaje (Qinfiltraciones).

$QDT=QMH+Q_{infiltraciones}+Q_{conexioneserradas}$, sin embargo, se recomienda que este caudal nunca sea menor a 1,5L/s.

Recomendaciones del RAS (Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico de Colombia)

Período de Planeamiento

El RAS recomienda periodos de diseño de acuerdo con el Nivel de Complejidad de la zona donde se planea construir el sistema de drenaje, tal como se ve en la siguiente tabla:

Nivel de complejidad del sistema Período de planeamiento en años

Bajo y medio 15

Medio alto 20

Alto 25

Diámetros de las tuberías

En cuanto a los diámetros mínimos de tuberías, el límite mínimo debe ser de 200mm. (8’’), aunque en sistemas de complejidad bajos se pueden utilizar hasta 150mm. (6’’).

Velocidades mínimas

Deben ser superiores a los 0.45 m/s para evitar la acumulación de sedimentos en las tuberías, aunque puede llegar a ser 0.4m/s en sistemas simplificados.

Esfuerzos máximos en tuberías

No deben ser superiores a 1.5Pa y 1Pa en sistemas simplificados.

Generación de sulfuros

Al descomponerse, la materia orgánica produce entre otros, ácido sulfhídrico (H2S) y ácido sulfúrico (H2SO4). La acción corrosiva de ambos compuestos, deteriora las paredes de las tuberías, causando infiltraciones y fugas.

$Z=3(DBO5)(1.07)^{(T^{'}-20)}S^{-0.5}Q^{-1/3}{\frac {P}{H}}$

Donde DBO5 es la demanda biológica de oxigeno a los 5 días, es decir, la cantidad de oxigeno que se necesita para descomponer la materia orgánica.

Dotación mínima de aguas domésticas

Depende del nivel de complejidad del sistema.

Nivel de complejidad del sistema Dotación neta mínima Dotación neta máxima Bajo 100 L/(hab*día) 150 L/(hab*día) Medio 120 L/(hab*día) 175 L/(hab*día) Medio alto 130 L/(hab*día) ------ Alto 150 L/(hab*día) ------ En cuanto a la generación de aguas residuales, estás se calculan teniendo en cuenta un Factor de Retorno (X), el cual, al multiplicarlo por la cantidad de agua potable suministrada, arroja un porcentaje de agua residual. Es decir: $G'=X*G$ X varía en cada país e incluso dentro de un mismo país. Depende de la cantidad de jardines de los hogares, y del nivel de complejidad. Por ejemplo, en Estados Unidos, X es aproximadamente 0.6. En Reino Unido, X varia entre 0.95. En Colombia, X varía entre 0.7 y 0.85, aumentando con el nivel de complejidad del sistema.

Aguas residuales industriales Nivel de complejidad del sistema Contribución industrial (L/s*Ha de industria) Bajo 0.4 Medio 0.6 Medio alto 0.8 Alto 1.0 – 1.5

Aguas residuales comerciales e institucionales

Los valores varían entre 0.4 y 0.5 L/(s*Ha).

Infiltraciones

Son producidas por fallas en las tuberías del sistema. Permiten el ingreso de aguas subterráneas (Nivel freático) y de otras fuentes. Su valor depende del nivel de complejidad, como se puede observar en la siguiente tabla:

Entradas erradas de agua

Son causadas por conexiones del sistema pluvial al sistema residual y puede aumentar el caudal durante una tormenta.Se calculan como sigue:

Aportes máximos por conexiones erradas consistema pluvial

Aportes máximos por drenaje domiciliario de aguas lluvias sin sistema pluvial

Medio alto y alto 0,1 (L / s⋅ha)

Bajo y medio 0,2 (L / s⋅ha)

Nivel de complejidad del sistema

Medio alto y alto 2 (L / s⋅ha) Bajo y medio 2 (L / s⋅ha)