Elementos de Diseño para Acueductos y Alcantarillado [PDF]
Autor: Ricardo Alfredo López Cualla
Editorial: Escuela Colombiana de Ingeniería
Primera Edición (Quinta Reimpresión - año 2000)
PRESENTACIÓN
Para la ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA constituye motivo de gran satisfacción que uno de sus egresados, convertido a la docencia universitaria, haga entrega a la sociedad de una obra cuidadosamente escrita, minuciosamente elaborada y con el propósito de que los estudiantes de ingeniería civil dispongan de un texto de estudio y los colegas de un libro de consulta.
Al presentar este libro sobre "Acueductos y Alcantarillados", escrito por el ingeniero Ricardo López Cualla, profesor de la asignatura del mismo nombre en la ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA, no solamente cumplió con la generosa petición del autor sino también con el deseo personal de enaltecer la producción editorial universitaria, pues ella refleja el compromiso en la formación de las nuevas generaciones. Felicitaciones muy sinceras al ingeniero López y enhorabuena al gremio colombiano dc ingenieros.
Ing. Eduardo Silva Sánchez
Rector
CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Generalidades
1.2 Enfermedades Hídricas
1.3 Abastecimiento de agua
1.3.1 Esquema convencional de abastecimiento
1.3.2 Fuentes de abastecimiento
1.3.2.1 Sistemas primarios
1.3.2.2 Sistemas principales
1.4 Volumen de agua
2. PERIODO DE DISEÑO
2.1 Factores determinantes
2.2 Periodos típicos de algunas obras
3. POBLACIÓN DE DISEÑO
3.1 Métodos de estimación de la población futura
3.1.1 Método de comparación gráfica
3.1.2 Crecimiento lineal
3.1.3 Crecimiento geométrico
3.1.4 Crecimiento logarítmico
3.1.5 Métodos estadísticos
3.2 Ejemplo de proyección de población
4. CONSUMO DE AGUA
4.1 Factores determinantes del consumo
4.2 Clasificación del consumo de agua
4.3 Consumo futuro
4.4 Caudal de diseño
4.5 Variación de los factores de mayoración del caudal máximo diario para la obtención del caudal máximo horario
4.6 Ejemplo de cálculo de caudal
5. FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
5.1 Evaluación de la cantidad de agua
5.1.1 Medidor Parshall
5.1.2 Vertederos
5.1.2.1 Vertederos rectangulares
5.1.2.2 Vertederos triangulares
5.1.3 Velocidad superficial
5.1.4 Correntómetros o molinetes
5.1.5 Estaciones de aforo con limnímetro
5.1.6 Trazadores químicos
5.2 Evaluación de la calidad del agua
6. OBRAS DE CAPTACIÓN
6.1 Captación de agua superficial
6.1.1 Tipos de bocatomas
6.1.1.1 Toma lateral con muro transversal
6.1.1.2 Bocatoma de fondo
6.1.1.3 Bocatoma lateral con bombeo
6.1.1.4 Bocatoma lateral por gravedad
6.1 .I .5 Toma mediante estabilización del lecho
6.1.1.6 Toma en embalses o lagos
6.1.1.7 Estaciones de bombeo flotantes y deslizantes
6.1.2 Bocatoma de fondo
6.1.2.1 Diseño de la bocatoma de fondo
6.1.3 Ejemplo de diseño
6.2 Abastecimiento de agua subterránea
6.2.1 E1 agua subterránea como recurso natural
6.2.2 Exploración
6.2.3 Evaluación
6.2.3.1 Hidráulica de aguas subterráneas
6.2.3.2 Pruebas de equilibrio
6.2.4 Explotación
6.2.5 Ejemplo de cálculo
6.2.6 Pozos dc bombeo e11 aguas subterráneas
6.2.6.1 Pozos excavados
6.2.6.2 Pozos barrenados o taladrados
6.2.6.3 Pozos hincados
6.2.6.4 Pozos perforados
7. BOMBAS Y ESTACIONES DE BOMBEO
7.1 Clasificación de las máquinas hidráulicas
7.1.1 Máquinas de desplazamiento positivo
7.1.2 Turbomáquinas
7.1.3 Máquinas gravimétricas
7.1.3.1 Ariete hidráulico
7.1.3.2 Ejemplo de aplicación del ariete hidráulico
7.2 Bombas centrífugas
7.2.1 Elementos constitutivos de las bombas centrífugas
7.2.1.1 Número específico de revoluciones
7.2.1.2 Cavitación
7.3 Diseño de estaciones de bombeo
7.3.1 Ubicación de la estación
7.3.2 Elementos de la estación de bombeo
7.4 Diseño del bombeo
7.5 Ejemplo de diseño
8. CONDUCCIONES
8.1 Conductos cerrados a superficie libre
8.1.1 Conductos prefabricados
8.1.2 Conductos construidos en el sitio
8.2 Especificaciones de diseño: bocatoma-desarenador
8.3 Ejemplo de diseño
9. DESARENADOR
9.1 Generalidades
9.2 Especificaciones de diseño
9.3 Teoría de la sedimentación
9.4 Ejemplo de diseño del desarenador
10. CONDUCCIÓN: DESARENADOR - TANQUE DE ALMACENAMIENTO
10.1 Características hidráulicas de la conducción
10.1.1 Tubería por debajo de la línea piezométrica (conducción forzada)
10. 1.2 Lámina de agua coincidente con la línea piezométrica (conducción libre)
10.1.3 Tubería por encima de la línea piezométrica
10.1.4 Tubería por encima del plano piezométrico estático
10.1.5 Tubería por encima de1 plano estático de presión absoluta
10.2 Características físicas y accesorios de la conducción forzada
10.2.1 Válvula de purga
10.2.2 Ventosas
10.2.3 Válvulas de control
10.2.4 Materiales y presiones de trabajo
10.3 Cálculo de la línea de conducción
10.3.1 Coeficiente de rugosidad, C
10.3.2 Pérdida de carga unitaria, J
10.3.2.1 Pérdidas de carga localizadas
10.4 Anclajes
10.4.1 Empuje de la tubería
10.4.2 Cálculo del anclaje
10.4.3 Tipos de anclajes
10.4.3.1 Codo en el sentido horizontal
10.4.3.2 Codo en el sentido vertical inferior
10.4.3.3 Codo en el sentido vertical superior
10.5 Dimensiones de las zanjas
10.6 Golpe de ariete
10.6.1 Mecanismo del golpe de ariete
10.6.2 Cálculo de la sobrepresión
10.6.3 Medidas contra el golpe de ariete
10.7 Ejemplo de diseño
11. CLORACIÓN
11.1 Medios de desinfección
11.2 Caseta de cloración
11.3 Dosificación del cloro
11.3.1 Cloro gaseoso en solución acuosa
11.3.2 Aplicación directa del cloro gaseoso
11.3.3 Aplicación del cloro sólido o líquido
11.3.4 Empleo de tanque con orificios frotantes
11.4 Ejemplo de dosificación
12. TANQUE REGULADOR
12.1 Generalidades
12.2 Tipos de tanques
12.2.1 Tanque de distribución
12.2.2 Tanque de compensación
12.3 Disposición de accesorios en los tanques reguladores
12.3.1 Tanque superficial
12.3.2 Tanque elevado
12.4 Capacidad del tanque de distribución
12.4.1 Método de la curva integral
12.4.2 Cálculo de la capacidad del tanque alimentado por gravedad
12.4.3 Cálculo de la capacidad del tanque elevado (alimentación por bombeo,
12.4.4 Volumen adicional para incendios
12.4.5 Volumen adicional para emergencias
12.4.6 Dimensionamiento del tanque superficial
12.5 Ejemplo de cálculo
13. RED DE DISTRIBUCIÓN
13.1 Generalidades
13.2 Trazado de la red
13.3 Especificaciones de diseño
13.3.1 Caudal de diseño
13.3.2 Presiones de servicio
13.3.3 Válvulas
13.3.4 Otras especificaciones
13.4 Cálculo hidráulico de la red en malla
13.4.1 Método de Hardy-Cross
13.4.2 Método de longitudes equivalentes
13.4.3 Distribución de caudales iniciales
13.4.4 Trazado de la red principal
13.5 Conexiones domiciliarias
13.6 Ejemplo de diseño
13.6.1 Cálculo de las mallas por el método de Hardy-Cross
13.6.2 Cálculo de las mallas por el método de longitudes equivalentes
14. ALCANTARILLADOS
14.1 Sistemas de alcantarillados
14.1.1 Clasificación de las tuberías
14.1.2 Disposición de la red del alcantarillado
14.2 Otros elementos del alcantarillado
14.2.1 Cambios de dirección en colectores
14.2.2 Caída o cambio de pendiente
14.3 Normas generales de diseño
14.3.1 Localización de los colectores
14.3.2 Convenciones
14.3.3 Profundidad mínima a la clave de los colectores
14.3.4 Cálculo hidráulico de tos colectores
14.3.5 Unión de los colectores
14.3.5.1 Empate por cota clave
14.3.5.2 Empate por la línea de energía para flujo subcrítico
14.3.5.3 Empate por la línea de energía para flujo supercrítico
15. ALCANTARILLADO SANITARIO
15.1 Caudal de diseño
15.1.1 Caudal de aguas residuales domésticas
1 5.1.1.1 Coeficiente de retorno
15.1.1.2 Consumo de agua potable
15.1.1.3 Densidad de población
15.1.4.4 Área de drenaje
15.1.2 Caudal industrial
15.1.3 Caudal comercial
15.1.4 Caudal institucional
15.1.5 Caudal medio diario de aguas residuales
15.1.6 Caudal máximo horario de aguas residuales
15.1.7 Caudal de infiltración
15.1 -8 Caudal de conexiones erradas
15.1.9 Caudal de diseño
15.2 Otras especificaciones de diseño
15.2.1 Velocidad
15.2.2 Diámetro mínimo
15.2.3 Diámetro de diseño
15.3 Ejemplo de diseño
16. ALCANTARILLADO PLUVIAL
16.1 Descripción del sistema
16.2 Evaluación del caudal de diseño
16.2.1 El método racional
16.2.1.1 Área de drenaje
16.2.1.2 Intensidad de la lluvia
16.2.1.3 Coeficiente de escorrentía
16.3 Normas de diseño
16.3.1 Velocidad
16.3.2 Diámetro mínimo
16.3.3 Borde libre en los colectores
16.3.4 Tiempo de concentración
16.4 Ejemplo de diseño del alcantarillado pluvial
16.5 Sumideros de aguas lluvias
16.5.1 Clasificación de 1os sumideros
16.6 Canales de aguas lluvias
16.6.1 Sección hidráulica del canal
16.6.2 Diseño hidráulico del canal
16.6.2.1 Análisis dimensional
16.6.2.2 Velocidades máximas y mínimas
16.6.2.3 Pendiente de los taludes
16.6.2.4 Curvatura
16.6.2.5 Transiciones
16.7 Ejemplo de diseño del canal de aguas lluvias
17. SIFÓN INVERTIDO
17.1 Generalidades
17.2 Ejemplo de diseño del sifón invertido
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
