Evaluación de SDU

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

EVALUACION Y DIAGNOSTICO DE SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

II HEMISEMESTRE DRENAJE URBANO

Docente: Ing. Diego Paredes MSc. Abril Septiembre 2015

SISTEMAS DE DRENAJE URBANO (SDU)

2 Diego Paredes MSc.

1. INTRODUCCION

QUE SON LOS SDU???

SDU son una de las estructuras pblicas ms esenciales para mantener la salud pblica

Colecta las aguas residuales y pluviales (AS), transporta a traves de sus componentes y descarga en PT.

Son necesarios debido a la interaccin entre las actividades humanas y el ciclo natural del agua.

Interaccin: abstraccin agua del ciclo natural para abastecimiento humano; impermeabilizacin de superficies; modificacin de trayectorias de la escorrentia pluvial del drenaje natural del agua.

Iteraccin 2 tipos de agua: aguas residuales (domsticas, Industriales, comerciales) y pluviales

Diego Paredes MSc. 3


PUBLICO SISTEMAS DE DRENAJE URBANO

AMBIENTE

DESCARGA

INUNDACION

CONTAMINACION

LLUVIA

HISTORIA SDU Y DE TAH

Tercer Milenium BC Civilizacin Indu. (Mohenjo-Daro ahora Pakistn).

Mesopotamia (2500 BC) Europa (Minoan, Crete, Knossos). Isla Crete (3000 1000 BC) Jerusalen (1000 BC). Grecia (1100 700 BC). China, Egipto (588 BC). Roma: el ms famoso (Cloaca

Maxima)


Siglo XIX, construccin redes alcantarillado por ende enfermedades epidmicas , ausencia de un correcto drenaje aguas residuales urbanas.

Siglo XX: a mediados de este siglo se empieza a disear con criterios tcnicos (hidrulicos-hidrolgicos), a raz de enfermedades e inundaciones.

Se desarrollan estudios de lluvias; transformacin lluvia-escurrimiento; evaluacin del comportamiento hidrulico de las redes de alcantarillado.

Aos 80 introduccin de modelacin computacional de los sistemas de alcantarillado. Modelos complejos, no amigables.

Es necesario conocer bien la informacin fsica del sistema, y como este trabaja.

Este anlisis ha venido tomando mucha importancia en pases desarrollados, ahorro de grandes inversiones en la rehabilitacin de los sistemas.


TIPOS DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO 1. BASADOS TIPO DE RECOLECCIN

a) Combinados: aguas residuales domsticas, industriales, escurrimientos pluviales

b) Separados: transporte por separado c) Superficiales / subterrneos

2. BASADOS TIPO DE TRANSPORTE

a) Gravedad b) Sobrepresin c) Presin: usan bombeo en topografas planas. d) Simplificados: en condominios, pequeo D, pequeos pozos, o cajas, en

las veredas, mantenimiento peridico e) Libres de slido: slidos son removidos antes de entrar en el sistema,

pequeo D, menores costos de construccin, tanques de almacenamiento cte. mantenimiento

f) Canales abiertos g) Vaco: gravedad a las cmaras cierto nivel, vlvulas se abren, presiones

negativas absorben agua a tuberias, tanque recolector con bombeo hasta PT.


SISTEMAS SEPARADOS SISTEMAS COMBINADOS

VENTAJAS DESVENTAJAS VENTAJAS DESVENTAJAS

Baja frecuencia y poco volumen de derrames

Costos adicionales, de 2 diferentes sistemas

Menores costos de construccin

Mayor frecuencia y volumen de desbordes

Poco volumen a las PT Conexones ilegales Menor rea de construccin

Gran volumen al las PT

Poca variacin de Q. Todo el sistema ocupa una mayor rea

COMPONENTES SDU

Captaciones Colectores, redes secundarias Pozos Tanques de detencin y retencin Sumideros Descargas PTAR Vertederos Estaciones de bombeo Presas Calles


Cuales son las funciones de un sistema de alcantarillado???

Captar y transportar adecuadamente, confiablemente aguas residuales, pluviales, escurrimientos superficiales, materiales de desperdicio, hasta las PTAR o cuerpos receptores.

Preservar y promover la salud pblica, bienestar social. Minimizar que la sociedad sea expuesta bacterias peligrosas

que pueden causar enfermedades contagiosas. Proteccin del ambiente, flora, fauna, ros Proteccin o limitar la frecuencia de inundaciones. Reutilizar el agua tratada Desarrollo econmico


Excesivos caudales pluviales Excesivos caudales de infiltracin Frecuentes inundaciones superficiales o agua contaminada

en la superficie urbana provocando impactos ambientales y sociales

Frecuentes descargas contaminando ros


Fallas ocurren en el sistema cuando!!!!

2. ENFOQUE SISTEMATICO PARA LA EVALUACION DE LOS SDU

2.1 FACTORES QUE AFECTAN EL FUNCIONAMIENTO LOS SDU

Desarrollo crecimiento urbano


Infiltracin / exfiltracin


Obstculos: sumideros, tuberas, reducen capacidad hidrulica.

Desviaciones tuberas: cambios hidrogeolgicos; incrementos de carga, movimientos telricos; subsidencias.

Resquebrajamientos tuberas. Falta de capacidad hidrulica. Defectuosas conexiones. Conexiones ilegales Colapsos estructurales Falta de limpieza en las calles Defectusos diseos, basados en grandes

suposiciones. Edad de las estructuras Abrasin, Corrosin Penetracin de races


2.2 CONSECUENCIAS DEL COLAPSO DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

Contaminacin del abastecimiento de agua potable Inundacin de las propiedades con aguas residuales Olores nauseabundos Daos en propiedades Interrupciones en actividades comerciales Interrupciones en el trfico Retrasos del transporte Interrupciones transporte pblico Incremento de accidentes de trfico Costos adicionales de mantenimiento de vas


Videos Inundaciones


2.3 REHABILITACIN SISTEMAS DE ALCANTARILLADO


Diseo

Msc. Diego Paredes M. 31

CARACTERISTICAS DE REHABILITACIN

FUNCIONAMIENTO DURABILIDAD

TIPO DE REHABILITA.

Mejoramiento Estructural

Capacidad Hidrulica

Infiltracin / Inflow

Temporal Semipermanente

Permanente

Reparacin X X X X X

Renovacin X X X X

Reemplazo X X X X


Msc. Diego Paredes M. 33

Videos CIPP (Cured in Place Pipe); PIPE BURSTING


MANEJO TRADICIONAL DE LOS SDU

Rehabilitacin despus de un evento catastrfico SDU: estruturas escondidas, enterradas, que son

subestimadas Carencia de nuevas tecnologas y experticia en modelacin

hidrulica. Diseos basados en grandes suposiciones


Debemos esperar el prximo evento catastrfico?????

Mantenimiento y rehabilitacin preventivo y proactivo. Desarrollar planes de diagnstico, evaluacin, planificacin,

operacin, mantenimiento y rehabilitacin. Para mejorar el funcionamiento de los SDU, tomar las medidas ptimas de rehabilitacin con la mnima inversin.

Uso de herramientas informticas, mediciones de campo, inspecciones televisivas, modelos hidrodinmicos


Pasos interconectados a realizar mejorar procesos de eficiencia minimizando costos


2.4 PROCEDIMIENTO ENFOQUE SISTEMATICO

2.4 PROCEDIMIENTO ENFOQUE SISTEMATICO


Fase 1: Planificacin Inicial

Fase 2: Diagnstico

Fase 3: Desarrollo de soluciones e Implementacin

FASE I: PLANIFICACIN INICIAL


Identificacin de todas las reas de drenaje. Se debe disponer de investigaciones iniciales en cada rea de drenaje que

permita priorizar. Determinar informacin adicional requerida. Si se tiene grandes sistemas de alcantarillado es necesario subdividir las

investigaciones en pequeas y manejables reas. Cuatro pasos en esta planificacin inicial:

Determinar los requerimientos de funcionamiento

Valorar funcionamiento actual

Escoger apropiado estudio de diagnstico

Revisar prioridades

a. Determinar requerimientos de funcionamiento

Proteccin ambientales: normas descargas; mximos valores en los aliviaderos; proteccin a los ros, vida acutica;

Funcionamiento hidrulico: consecuencias de la inundacin depende de tipo de uso de suelo afectados, altura de inundacin, tipo de efluente. Estndares de funcionamiento del riesgo de inundacin f (frecuencia de inundacin)

Integridad estructural: medicin en f: factor de seguridad en comparacion de la falla; y de valorar el riesgo de fallas usando grados de funcionamiento. Tomar en cuenta tambin la frecuencia de sobrepresiones.

Operacional: en trminos de indicadores de incidentes de funcionamiento: olores, taponamientos, inundaciones, colapsos, roturas

Estos requerimientos deben considerar: Niveles objetivos a ser alcanzados Normas estatales; Normas ambientales econmicas; Polticas institucionales


Requerimientos bsicos (European Standard EN 752-2)

Tuberas deben trabajar sin obstrucciones; Frecuencias de inundaciones


b) Valorar el funcionamiento actual Objetivo Apreciar la naturaleza y escala de los problemas en c/ rea de

drenaje, Priorizar reas de estudio. Valoracin inicial en funcin de indicadores de funcionamiento; sino en

funcin de incidentes Se recomienda reunir la siguiente inf. y comparar con los requerimientos de

funcionamiento (considerando aspectos hidrulicos, ambientales; estructurales y operacionales):

Incidentes de inundaciones; Incidentes de obstrucciones del sistema; Incidentes de colapso de estructuras; Enfermedades, daos al pblico; CCTV investigaciones, inspecciones visuales; Quejas de olores; Anlisis hidrulico; Funcionamiento equipo electromecnico; Monitoreo; Incidentes de sobrecarga del sistema.


d) Escoger el apropiado estudio de diagnstico Despus de la valoracin inicial, decidir el nivel de investigacin; Si ya ha existido estudios de diagnstico o no existen muchos problemas.

Estudios abreviados. Igual en areas rurales, no es necesario estudios detallados, concentrarse en

el problema para dar la solucin. Si hay muchas areas que se debe hacer e.d..priorizar. Considerar las cuatro evaluaciones mencionadas.

e) Revisar prioridades Estudios detallados se requiere recursos y personal con experiencia y

calificado; Se necesita priorizar por falta de recursos; Priorizar en funcin de presiones externas, ambientales, reguladores;

severidad de los problemas;

FASE II: DIAGNOSTICO

Valorar informacin a ser usada en el diagnstico Catastros: ubicacin; material; secciones, elevaciones. GIS.; Inf. Hidrulica: mediciones caudales, velocidades, calados (DWF, WWF),

precipitaciones, infiltracin, consumos de agua potable, investigaciones de infiltracin;

Usos de suelo; Inf. Topogrfica: generar DTM, areas de drenaje. Ambiental: mediciones quimicas, bioquimicas, biologicas en los cuerpos

receptores, Impacto de infiltraciones en las a.subt. Operacional: reportes de incidentes Estructural: geologia del area; funcionamiento y condicion estructural, edad,

materiales, colapsos, condiciones de trafico, proximidades de otras estructuras.


Valorar la Informacin existente

Actualizar informacin

INVESTIGACION HIDRAULICA


a. Mediciones de caudales

b. Construir y verificar el modelo

c. Valorar func. hidraulico

d. Comparar con los criterios de funcionamiento

e. Identificar deficiencias hidraulicas

f. Identificar causas deficiencias

Objetivo: identificar sitios y causas defectuoso funcionamiento (inundaciones, frecuentes sobrepresiones, acumulacion de sedimentos).

Principal elemento de evaluacin: Modelos hidrulicos

a) Mediciones de caudales, calados y lluvias simultneas nos permitir calibrar y validar los modelos hidraulicos


Investigaciones de caudales para la calibracin y verificacin del modelo.

Estos instrumentos deben ser colocados en lugares tomando las siguientes consideraciones: Cerca de la descarga que no tengan problemas de funcionamiento Lugares criticos en las subcuencas con problemas de funcionamiento Aguas arriba y abajo de estructuras especiales como vertedero de excesos Varios lugares a lo largo de grandes colectores Lugares de condiciones de flujo estable y que el flujo tenga alturas y velocidades

dentro del rango del funcionamiento del equipo Deben estar localizados en la tuberia aguas arriba del pozo


b) Construir y verificar el modelo hidraulico

Es necesario seleccionar el enfoque del modelo para ver que partes del sistema necesitan ser modelados. Por ejemplo necesitamos un software que nos ayude a modelar a mas de la red todo tipo de sus componentes como: vertederos, tanques, estaciones de bombeo etc.


a. Seleccionar el modelo

b. Recopliar toda la informacin necesaria

c. Valorar func. hidraulico

d. Construccin del modelo

e. Calibrar y verificar el modelo

c) Valorar el funcionamiento hidraulico: simular el modelo para varios Tr y duraciones de lluvia. (inundaciones, falta de capacidad hid., sobrepresiones)

d) Tenemos que comparar los resultados de las simulaciones con los criterios de funcionamiento.

e) Identificar las deficiencias hidraulicas: principales problemas hidraulicos. f) Es indispensable identificar las causas que provocan las deficiencias para optar

por las mejores soluciones de rehabilitacin.


INVESTIGACION AMBIENTAL


a. Revisar efluentes comerciales y otras descargas

b. Mediciones de campo

c. Valorar impacto ambiental (Modelos computacionales)


e. Identificar impactos ambientales no tolerables


Impactos ambientales: descargas intermitentes CSOs (vertederos sistemas combinados) , fugas de las alcantarillas contaminacion AS.

Principal elemento de evaluacin: Modelos hidrulicos:

Calidad de agua alcantarillado Calidad agua ros Impacto en estuarios Modelos de costas Tratamiento de aguas residuales


Identificacin de impactos ambientales no permitidos

Esencial determinar las causas de estos impactos

Localizacin Tipos de contaminantes Volumenes y caudales de

descarga reas vulnerables de

impacto ambiental Probables soluciones Costos Factibilidad

INVESTIGACION ESTRUCTURAL


Objetivo: identificar colectores que necesitan rehabilitacin estructural.

Implica Identificacin, inspeccin y valoracin

Informacin valiosa para las otras investigaciones

a. Preparar programa de inspeccin

b. Realizar investigaciones

c. Valorar funcionamiento estructural


e. Identificar deficiencias estructurales


Problemas estructurales:

Deterioracin estructural: la cual puede deberse a la calidad de los materiales empleados o al cambio de las condiciones de carga que soportan las tuberas o el resto de componentes de la red; Fallas estructurales: son problemas debidos a la operacin regular del sistema o a los mtodos constructivos empleados.

Corrosin: destruccin del material de la estructura por reacciones (H2S), suelos agresivos.

Erosin: deterioro de la superficie de las estructuras por accin abrasiva del movimiento de los fluidos (partculas slidas, burbujas de aire); grandes pendientes, grandes pozos de salto sin las apropiadas medidas de amortiguamiento.


a) Preparar programa de inspeccin

Criterio seleccin de colectores: tuberas a ser evaluados: Costos de colapso estructural >> costos de

inspeccin. Riesgo de fallas es grande. Valorar las consecuencias de las fallas y la probabilidad de que ellas ocurran. Tipos de fallas: colapso estructural, bloqueos en los colectores, fugas.

Clasificacin de tuberas: Categora A: costos elevados de colapsos y grandes consecuencias en la

salud humana y ambiental. Categora B: falla es menos critica que la categora A. Pero acciones

preventivas son todava rentaables. Categora C: tramos no crticos, mnimo efecto en la poblacin y el ambiente.


Tuberas crticas encuentran las siguientes condiciones

Edad: excede vida til; Profundidad: mayor que el equipo disponible de reparacin; Dimetro: grandes dimensiones, y en descargas; Material: ladrillo , concreto en mal estado, asbesto cemento, acero

ductil, etc. Ubicacin: bajo calles muy transitadas, cruce de quebradas, reas

sensibles ambientales; Acceso: bajo estructuras permanentes; Capacidad: al lmite de su capacidad; Condiciones de suelo: condiciones pobres, o elevados niveles de a.s.; Mantenimiento: frecuentes inspecciones y limpiezas; Infiltraciones: Lneas de servicio: a hospitales, escuelas.


b) Investigaciones estructurales

Inspecciones visuales: Permite revisar la calidad de las superficies y

defectos generados durante la fabricacin u operacin de los componentes.

Localizar las deficiencias que permiten la infiltracin, verificar el estado de las conexiones e identificar fallas estructurales en pozos y tuberas

Mtodos directos o indirectos. Los mtodos directos implican la entrada de personal a las instalaciones. Los mtodos indirectos se refieren al uso de herramientas como espejos o boroscopios cuando el espacio fsico impide el acceso directo del personal.

Boroscopio: dispositivo ptico de peso ligero que consiste en un tubo rgido o flexible y un lente.

En Europa son mas costosos las inspecciones manuales que las televisivas ( personal entrenado, seguridad)


Inspeccin Televisiva

CCTV: (Closed Circuit Television) para determinar la condicin estructural y operativa de las tuberas. Determinar grietas, races, presencia de grasa, malas conexiones, etc.

Comprende el uso de una estacin de cmara, la cual es impulsada a travs de las tuberas.

Permite localizar el origen, la posicin y causa de los problemas existentes a fin de ejecutar acciones que prevengan daos futuros mayores.

Constan de un equipo de cmara, dispositivos de iluminacin, una unidad de control, dispositivos para grabacin de videos e imgenes e inclusive existen aquellos que poseen inclinmetros .

Recomendable para tuberas desde 100 mm, pero mayores a 1200 mm pueden tener problemas de luz.


Cmaras de empuje manual: pequeas cmaras que pueden ubicarse dentro de las tuberas, consta de un cable de empuje, un procesador en el cual se almacena las grabaciones, un teclado para la introduccin de informacin o su posterior edicin, un odmetro para registrar la distancia recorrida por la cmara con lo cual se pueden abscisar las fallas encontradas, y una pantalla que permite visualizar el avance de la inspeccin. Su uso est condicionado a tuberas de hasta 600mm de dimetro, por cuanto en mayores dimetros se pierde la nitidez de las imgenes.

Cmaras autopropulsadas: montadas sobre equipos capaces de desplazarse a travs de las tuberas, ya sea por medio de ruedas o esquis. Tienen la ventaja de que permiten una visin de 360 de la tubera tanto con la cmara frontal como con la cmara trasera. Al igual que en las cmaras de empuje manual, este equipo permite abscisar los defectos encontrados conforme se avanza dentro de las tuberas. Dado que posee mecanismos de elevacin y nivelacin con los cuales se puede centrar el enfoque, estas cmaras pueden ser usadas inclusive para inspeccin de colectores. La velocidad de avance de los equipos puede ser controlada manualmente o se puede fijar una velocidad mxima de avance automtico.

Cmaras de poste: son cmaras acopladas al borde de postes metlicos, que se extienden desde 6 hasta 24 pulgadas; los cuales se insertan dentro de los pozos de inspeccin y que a travs del zoom de la cmara permiten detectar las anomalas localizadas dentro de las tuberas. Estos equipos se emplean cuando no el ingreso humano hacia los pozos es difcil o inseguro.

La inspeccin televisiva ofrece la posibilidad de examinar redes en un rango de tuberas de 100mm hasta 1000mm.


Escaneo ultrasnico

Tcnica recomendable para tuberas sumergidas, puede ser usasada en conjunto con el CCTV.


SSET ( Sewer scanning and evaluation technology) CCTV su efectividad depende de la habilidad de su operador, luz,

fluctuacin de aguas subterrneas. Esta tecnologa permite (360) observar la superficie entera de la tubera, grabando inclinacin, potenciales lugares de acumulacin de sedimento y la posibilidad de medir aberturas en las uniones. Escaneo Lasser

Tcnica avanzada para determinar el perfil de la tubera. Lasser en forma de anillo es proyectado en el interior de la tub, entonces este anillo cambia si la tub. Cambia , informacion guardada y procesada usando varios algoritmos, modelos tridimensionales. Para determinar la forma de la estructura, defectos, estimacion de sedimentos,

Pruebas de humo

Tcnica econmica para localizar grietas o conexiones defectuosas, infiltraciones que permiten la infiltracin o exfiltracin .

Consiste en obstruir los pozos que constituyen el lmite del tramo estudiado e ingresar humo blanco presurizado dentro de la red e impulsarlo por medio de ventiladores colocados en los pozos de inspeccin. De esta manera, el humo saldr por las tapas de los pozos adyacentes, tuberas de ventilacin o por cualquier otra abertura por la que se pueda estar filtrando agua. El humo tambin puede salir a las instalaciones interiores de las casas, como baos, cocinas, reas de lavado y tambin en el exterior como en desages y sumideros para recoleccin de aguas lluvias. Es importante recalcar que el humo no es txico, por lo cual la exposicin directa no causa perjuicio en las personas.


Los resultados obtenidos son presentados a travs de un formato de inspeccin en el cual se detallan las caractersticas de la tubera, direccin de la inspeccin, tipo de superficie, defectos encontrados con su respectiva abscisa, se pueden incluir adems fotografas o diagramas del lugar de inspeccin. Adicionalmente se debe representar las grabaciones en formato digital en caso de que existan discrepancias con los formatos de inspeccin o que se requiera un segundo criterio sobre los desp

Realizar una prelimpieza, removiendo los escombros que puedan encontrarse, de manera que quede expuesta la mayor seccin posible de tubera.

Una adecuada ventilacin y flujo del aire previenen la presencia de vapores, los cuales pueden causar una mala calidad de video.

Estos equipos presentan la ventaja de que son compatibles con sistemas de informacin geogrfica, lo cual permite el ingreso de todas las observaciones levantadas a la base de datos del sistema de alcantarillado


Muchos incidentes pueden ser causadas por problemas operacionales o de mantenimiento.

Soluciones: cambios practicas operacionales. a. Las investigaciones del funcionamiento

operacional son realizadas mas a detalle que la fase inicial, revisar actividades de mantenimiento preventivas. Revisar las rutinas de las inspecciones, procedimientos operacionales (control de bombeo, etc), planes de emergencia.

b. Inspecciones equipos electricos; bombeo; datos adicionales operacionales; taponamientos de alcantarillas (visuales CCTV) investigar sus causas; quejas olores (hidrogeno sulfidrico descomposicion de sedimento, en temp altas, presencia de roedores).

Buen diseo y mantenimiento reducirn el numero de fallas y colapsos


INVESTIGACION OPERACIONAL

a. Revisar informacin funcionamiento operacional

b. Realizar investigaciones

c. Valorar funcionamiento operacional


e. Identificar deficiencias operacionales


c. Los resultados de la evaluacin deben ser usados para valorar el funcionamiento operacional, usando los indicadores de la Primera Fase, la frecuencia de falla por cada incidentente es una expresion de riesgo de falla donde los incidentes tienen similares consecuencias (ej, inundacion debido a bloqueo de alcantarillas .

d. Comparar los resultados con los requerimientos de funcionamiento. e. Identificar Operaciones y Deficiencias de mantenimiento: identificar

lugares donde el funcionamiento no cumple los requisitos. Existen circunstancias costos de operaciones no son economicos


Fases previas: identificacion de los problemas en los SDU Esta fase: identificar todas las necesidades de rehabilitacin, valorar las

potenciales soluciones, combinar estas para obtener las alternativas mas rentables para producir planes de rehabilitacin, de operacin y mantenimiento que cubran estas necesidades.

Esta necesidades pueden ser: Mejorar el funcionamiento hidrulico del sistema Reducir los impactos ambientales del sistema Mejorar las condiciones estructurales del sistema Mejorar el funcionamiento operacional

Plan de Drenaje: es el plan de rehabilitacin con soluciones completas para todos los problemas dentro del area de estudio.

Plan de Operacin y Mantenimiento: procedimientos de O. y M.


FASE III: DESARROLLO DE SOLUCIONES


1. Desarrollar soluciones integrales

2. Valorar las soluciones

3.Preparar Plan Rehabilitacin 4. Preparar Plan O. & M.

Tomar en cuenta todas las posibles soluciones para los problemas identificados, cubriendo todas las necesidades actuales y futuras, sin embargo no todas estas tienen altas proridades.


1. Desarrollar soluciones integrales

a. Escojer Prioridades para los problemas y necesidades

b. Considerar problemas funcionamiento estructural

c. Considerar problemas funcionamiento operacional

d. Revisar problemas funcionamiento ambiental

e. Revalorar funcionamiento hidrulico

f. Desarrollar soluciones

a) Prioridad: en funcin de la severidad actual o futura; que fueron medidas en las etapas anteriores en los niveles de funcionamiento.

b) Se debe considerar: Si la renovacin puede ser una solucin apropiada Costo aproximada de la renovacin Capacidad aproximada despues de la renovacin Medidas para resolver problemas ambientales debido a fugas.

c) Se debe considerar las soluciones mas rentables y efectivas: Costo aprox. Solucin Area cubierta por la solucin

d) Usando modelos hidrulicos : Limites de frecuencias y volumenes de desbordes

e) Usando el modelo hidrulico valorar el comportamiento de los probables trabajos de renovacin y rehabilitacin.

f) Con base en los pasos anteriores se debe incorporar estas soluciones en el modelo hidraulico para desarrollar soluciones optimas


2. Valorar soluciones

Paso anterior identificar algunas posibles soluciones. Esta fase valorar costos directos, costos totales de contruccin, llevar la

construccin por etapas; la extensin de interupcin que causarn; costos futuros mantenimientos y rehabilitaciones; costos y efectos de incremento de volumenes hacia las plantas de tratamiento


3. Preparar Plan Rehabilitacin Con la solucin escogida, esta fase concierne al establecimiento de duracin de

los trabajos y los requerimientos de futuros monitoreos de las condiciones estructurales de las alcantarillas criticas y el funcionamiento hidraulico.

Detalle de diseo de los trabajos de rehabilitacin Prioridad de los trabajos y programa de inversin

Implementacin y Monitoreo

Implementacin del plan de rehabilitacin, operacin y mantenimiento


Puesta en marcha Monitorear funcionamiento

Implementacin Planes de Operacin y Mantenimiento

Actualizacin planes de Rehabilitacin

Enfoque de la modelacin


3. MODELACION SISTEMAS DE DRENAJE URBANO

Cuatro principales problemas a solucionar un un SDU!!!

Cunta agua tenemos que evacuar??? Propagacin de los caudales en la superficie y redes Introducir el agua en la red??? Verter a un medio receptor o PT



Informacin Requerida

Recolectar la informacin es una actividad que costosa y extensa en tiempo Por lo cual es indispensable conocer claramente que tipo de informacin se

necesita Luego es necesario analizar, procesar, complementar, validar la misma antes

de ser usada Debemos preguntarnos:

Cual es el propsito de recolectar la informacin? Est la informacin disponible? Quin ser beneficiado con esta informacin? Cuan a menudo sera usada esta informacin? Cual debe ser su resolucin, escalas, precision? Se dispone de los necesarios programas y equipos fisicos para almacenar esta

informacin? Cual ser el costo total de recolectar y almacenar esta informacin?

DTM: mapa topografico que contiene elevaciones del terreno. La informacin puede ser obtenida por:

Antiguedad: Teodolitos, niveles Estaciones totales con GPS Aero fotogrametia; fotografias tomadas desde aviones, luego se calculan

las elevaciones del terreno y edificios con fotointerpretacin. Imagenes satelitales: tecnica de remote sensing, fotos tomadas por

satlites. Airborne Laser scanning o Light Detection and Ranging (LIDAR): tecnica

remote sensing que mide las elevaciones en forma precisa y economica con espaciamientos que van desde 0.5 a 5m; con una precision horizontal de 0.3 m y vertical de 0.15m. Es tomado desde un avion con GPS, usa lasser


Informacin Topogrfica

Informacin Topogrfica


Informacin Temporal

Se refieren a las variables fisicas medidas en el transcurso del tiempo. Informacion meteorologica (temperatura, precipitacin,

evapotranspiracin, humedad, velocidad del viento). Caudales, Velcidades, Calados, Datos de bombeo, Concentraciones de contaminantes, Parmetros qumicos y biolgicos, Consumos hdricos


Usos del suelo Informacin topolgica de la red, pozos, conductos, subcuencas,

estructuras especiales (coordenadas, elevaciones, secciones, geometria, almacenamientos, dimensiones, operacin)

Datos de poblacin, Catastros de la infraestructura y sus condiciones, Catastros propiedades


Informacin espacial

Informacin adicional

Condiciones estructurales de la infraestructura, Informacin geolgica, Tipos de suelo, Incidentes de inundaciones y sobrecargas, Normas ambientales, Indicadores econmicos, Condiciones socio econmicos del rea de estudio Costos de construccin y mantenimiento, Etc.


3.1.1 LLUVIA Principal fuerza motriz en los sistemas

de drenaje urbano Expresado en altura (mm ) o en

intensidad (mm/h). Lluvias es un proceso aleatorio,

entonces sus efectos requiere el uso del analisis probabilistico


3.1 MODELO HIDROLOGICO

Radar

El radar meteorolgico mide la lluvia de forma indirecta a travs de la reflectividad (Z), variable que esta relacionada con las caractersticas de las gotas de lluvia. El radar toma una muestra de la atmsfera girando alrededor de un eje vertical y a un cierto ngulo de elevacin. Cambiando el ngulo de elevacin, el radar es capaz de muestrear prcticamente todo el volumen alrededor del mismo a diferentes alturas y en distancias realmente grandes (del orden de 150Km alrededor). Los datos de reflectividad son almacenados en coordenadas polares tal y como son tomados, luego se hace una transformacin a coordenadas cartesianas para obtener una base de datos ms estndar. La base de datos as almacenada contiene la reflectividad medida a diferentes alturas del volumen de la atmsfera encima de una regin.

La transformacin de la reflectividad Z en lluvia se realiza por medio de la llamada transformacin Z-R. Esta relacin, que depende de las caractersticas de la lluvia (especialmente de la funcin de distribucin del tamao de las gotas), es diferente de acuerdo con el tipo de lluvia y de la zona climtica y debe ser calibrada con datos experimentales.



( )

nmxXP

xXPTr

P

TrP

P

N

=

=

==

=

==

)(

)(1

%6496.01

111

%4251

25

En cierto ao 4 % prob. Exceda; 96% no exceda.

64 % prob. Exceda en 25 aos.

Una forma conveniente de usar la informacion pluviometrica es analizar periodos largos de datos, para lo cual se utiliza estadisticas para producir tormentas sinteticas de varios Tr y duraciones

En la mayoria de los trabajos de drenaje urbano, los riesgos de ocurrencia son representados por periodos de retorno

Ejemplo: Frecuencia de la lluvia como perodo de retorno: 25 aos: (1:25)

Pero cmo se debe representar esta informacin????


Existen 3 parmetros La intensidad de la lluvia en un cierto perodo La longitud del perodo sobre el cual la intensidad ocurre La frecuencia con la cual tiene la probabilidad de ocurrir.

Estos 3 parametros son relacionados por las curvas IDF, la intensidad y duracin son inversamente relacionados

IDF

Forma conveniente de expresar las lluvias, IDF curvas.

Se las deriva para cada lugar especifico.

Para generar se utiliza analisis de frecuencias, de una serie histrica de lluvias (min 30 aos)

Clasificar en orden descendiente las precipitaciones maximas agrupadas por duracin.

Estimar las probabilidades de excedencia.

Probabilidad y la correspondiente intensidad son ajustados a una distribucin estadistica probabilistica, la mas usada Distribucin de Gumbel.


Para que necesitamos esta informacin????

Comprobar una situacin actual Diagnosticar una red existente Proponer un diseo nuevo


Criterios de clculo (3 CATEGORIAS)

Precipitacin histrica (registrada) Series temporales: no un solo evento, sino aos de informacin

disponible Lluvias de diseo

Precipitacin histrica (Evento simple)


Para evaluar el comportamiento de una red se puede Elegir un evento de lluvia histrica representativo del pasado que est en

la memoria de la poblacin por su gran impacto. De tal manera que la red rehabilitada no tenga problemas si se presenta un evento similar.

Difcil asignar TR, la lluvia es un proceso aleatorio. Posibilidad que en estos eventos importantes no hayan sido registrados. Lluvias historicas son hietogramas de puntos donde se registraron las

mediciones de lluvias importantes. Las mediciones pueden ser 5 min o 1 min. Su principal uso es para la calibracin de los modelos cuando se tengan

medidas simultneas de lluvia y caudal.

Series temporales (Mltiples eventos)


Analizar toda la informacin histrica registrada Trabajar con la informacin histrica de todos los aos que se disponga,

(incluye epocas invernales y secas)

Modelacin hidrolgica-hidrulica; Analizar los eventos con los cuales se producen inundaciones, se contabiliza

cuantos eventos superan la capacidad para los numeros de aos de observacin y se obtiene frecuencia de inundacin.

Hiptesis en f (eventos histricos) se producirn eventos futuros, por lo cual estamos basandonos en informacin real para evaluar nuestro sistema.

Necesidad de contar con informacin lo suficientemente larga de 30, 50 aos o ms, caso contarrio esta posibilidad no se puede utilizar.


Lluvias de diseo o proyecto


Si no se dispone de informacin tenemos este mtodo tradicional que Tormenta de diseo (carga estructural de diseo)

Est definida por un hietograma sinttico y estadsticamente equivalente a una lluvia real.

Est asignada un perodo de retorno (PROBABILIDAD SUPERADA).

Se trabaja una sola lluvia. (actividad ms sencillo y de menor costo de tiempo de clculo de lluvias).

Deficiencia. Utopa que se represente la lluvia de una zona con una lluvia nica

En cuencas urbanas que son por lo general pequeas, fundamental intervalos cortos de lluvias.


Problemas con la informacin

Datos de precipitacin en 24 horas (insuficiente) Registros a las 7 y 19H00, insuficiente Lluvia c/24 H puede ser fruto de 2 mas eventos de lluvia

Anlisis y procesamiento de la informacin

Anlizar la informacin, posibles errores de medida, transcipcin, inconsistencias. Estacionalidad (escoger intervalos mas cortos de la serie y comparara

desviaciones standard, medias etc, q deben ser similares) Homogeneidad (anlisis de masas, si hubo cambios del equipo o sitio) Consistencia. Completar.

Hietogramas de proyecto Es un perfil idealizado de la lluvia asociada a un criterio de seguridad (Tr); es

elaborado, no real. Su forma depende del tipo de evento (frontal, convectivo). Obtenido a partir de una curva IDF. Fijar duracin de la lluvia, Tr tenemos una cantidad de lluvia

Esto nos dice la cantidad de lluvia q cae en esa duracin y con ese Tr.

t

I V = I*t

Pero como es la distribucin de esa lluvia durante esa duracin????

Principales formas de precipitacin

Frontal: masas de aire clidas desplazadas por corrientes de vientos y gradientes de presiones atmosfricas, sobre masas de aire fras.

Ciclnica: masas de aire convergen en reas de presiones bajas , el aire entra en todas las direcciones y se mueven hacia arriba.


Convectiva: causada por el choque de diferentes masas de aire. Aires calientes suben mas rapido que el aire fro.

Orogrfica: debido a barreras topogrficas la masa de aire sube


Patrn de lluvia

En cada regin del mundo llueve de una manera distinta dependiedo de la estacin de la latitud, viento, orografa, clima etc.

Se analiza varios sucesos de lluvias de diferentes intensidades (no extremos, no muy bajos) y dentro de esa duracin de lluvia hay un patrn o distribucin similar (mediante diferentes procesos).

Si tenemos un patrn comn Tomamos la cantidad de lluvia obtenida anteriormente y los distribuimos de acuerdo a este patrn, el cual va a ser caraterstico de ese sitio.

HUFF: norteamericano de los aos 50 Pero estos son patrones obtenidos para las codiciones de Illinois

Para este anlisis no se necesita 30 50 aos, a lo mejor con 5 o 10 aos se tienen cientos de eventos que nos ayudan mucho a obtener estos patrones

Recomendaciones Patrones de Lluvias!!!!!!

Generar patrones propios de estaciones en la misma cuenca o cercanos con circuntancias meteorologicas iguales.

NO USAR PATRONES GENERADOS EN OTROS SECTORES, CON CARACTERISTICAS METEOROLOGICAS DISTINTAS

Hietogramas de diseo a partir de curvas IDF

Lluvia constante o en bloque; Tormenta triangular; Tormenta tipo Sifalda Lluvias doble tringulo; Metodo Bloques alternos

Lluvia constante o en bloque

t

I V = I*t

Mxima precipitacin para ese Tr y esa duracin. Puede ser repartida cte en el tiempo. Si esta duracin es el tiempo de concentracin de la cuenca, esta es la hiptesis que plantea el mtodo racional. Esto es razonable para lluvias cortas de pocos minutos (10-15), para lluvias de 1, 2 horas no es real

Lluvia triangular

Llueve poco al principio, llega hasta un max y luego decae.

El A rect = A triangulo La intensidad >> Dependiendo de las

caracteristicas de las lluvias , los picos pueden moverse sea a la primera parte o segunda.

2TdhTdIV max

== maxIh = 2

Tdrta .= Tdrtb ).1( =

Lluvias tipo Sifalda

Modificacin al triangular Con 3 tipos de distribucin, intensidad cte en un determinado periodo de

tiempo Precipitaciones ciclnicas.

0.25 D 0.25 D D

I

0.5 D

2.3 Im

1.0 Im

0.15 Im 0.20 Im

B

A C

VOLUMEN DE LLUVIA

A = 14.11 % B = 56.44 % C = 29.45 %

Lluvias doble tringulo

Forma especifica para medio urbano Se ha realizado con observaciones en Europa. Procesos mixtos de lluvias No aplicable para nuesto situacin.

4 h. 3 h.

P2 (3 aos P.R.)

P1 (10 aos P.R.)

D

I

30 mint

Mtodo de los bloques alternos Intervalos t

pequeos max. c/5 min

I5 I10 I15

16.67 22.54 32.16

49.58

86.25

186.32

122.14

64.15

39.47 26.72 19.28 14.56

0

50

100

150

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Bloques de 5 minutos

Inte

nsid

ad (m

m/h

)


Calcule el hietograna por bloques alternos

Mtodo basado en Patrones Temporales El Servicio de Conservacin de suelos (SCS) de los Estados

Unidos desarrollo hietogramas sintticos de tormentas. Mtodo basado en Patrones Temporales por perodos

Mtodo de Huff: tormentas son divididas en cuartiles, y son clasificadas en funcin del cuartil donde ocurre la mayor intensidad, en cada uno de estos grupos fue realizado un anlisis estadstico, para obtener las curvas de distribucin temporal, asociadas a una probabilidad de ocurrencia.



Distribucin de Huff

Distribucin acumulada en funcin del tiempo que corresponde al primer cuartil, y para diferentes probabilidades


Factor de reduccin espacial (ARF)

Los valores medidos en los pluvimetros son puntuales, no son validos para distancias grandes.

La altura calculada segun las IDF, tc, deben ser corregidas por un factor espacial

La proporcin entre la altura de lluvia puntual y el promedio de lluvia caida en una area es ARF


Radares pueden ser usadas para determinar curvas ARF

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR1. INTRODUCCIONNmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 202. ENFOQUE SISTEMATICO PARA LA EVALUACION DE LOS SDUNmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63Nmero de diapositiva 64Nmero de diapositiva 65Nmero de diapositiva 66Nmero de diapositiva 67FASE III: DESARROLLO DE SOLUCIONESNmero de diapositiva 69Nmero de diapositiva 70Nmero de diapositiva 71Nmero de diapositiva 72Nmero de diapositiva 73Nmero de diapositiva 74Nmero de diapositiva 75Nmero de diapositiva 76Nmero de diapositiva 77Nmero de diapositiva 78Nmero de diapositiva 79Nmero de diapositiva 80Nmero de diapositiva 81Nmero de diapositiva 82Nmero de diapositiva 83Nmero de diapositiva 843.1MODELO HIDROLOGICONmero de diapositiva 86Nmero de diapositiva 87Nmero de diapositiva 88Nmero de diapositiva 89Nmero de diapositiva 90Nmero de diapositiva 91Nmero de diapositiva 92Nmero de diapositiva 93Nmero de diapositiva 94Nmero de diapositiva 95Nmero de diapositiva 96Nmero de diapositiva 97Nmero de diapositiva 98Nmero de diapositiva 99Nmero de diapositiva 100Nmero de diapositiva 101Nmero de diapositiva 102Nmero de diapositiva 103Nmero de diapositiva 104Nmero de diapositiva 105Nmero de diapositiva 106Nmero de diapositiva 107Nmero de diapositiva 108Nmero de diapositiva 109Nmero de diapositiva 110Nmero de diapositiva 111Nmero de diapositiva 112

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Evaluación de SDU