E D I C I Ó N 5 NOVIEMBRE 2013 ANEJO Nº 7: SANEAMIENTO

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1 ANEJO Nº 7: SANEAMIENTO

2 INDICE 1.- INTRODUCCION PLUVIOMETRÍA METODOLOGÍA RESULTADOS CÁLCULO DE CAUDALES METODOLOGÍA Aguas pluviales Aguas residuales Caudales de Proyecto RESULTADOS Caudales de aguas Valores CALCULOS HIDRAULICOS METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES ESTUDIO DE VERTIDOS NECESIDADES DE VERTIDO VERTIDOS Puntos de Vertido y Caudales Cargas Contaminantes Vertidos Autorizables CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 1

3 APENDICE 1: CALCULOS Y RESULTADOS APENDICE 2: PLANO DE SUPERFICIES CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 2

4 1.- INTRODUCCION Se diseña un sistema de saneamiento unitario, es decir, con recogida conjunta de aguas fecales y pluviales, fundamentalmente por las razones siguientes: - Permite utilizar un único sistema de conducciones para dicho fin, evitando con ello la duplicación de la infraestructura. - El resto de sistemas que se conectarán al saneamiento del polígono son, asimismo, de tipo unitario. - El sistema al cual se pretende conectar la red de saneamiento del polígono, es decir, el colector-interceptor del río Nora, es de tipo unitario. El nuevo saneamiento deberá permitir la evacuación de las aguas pluviales y residuales generadas en el ámbito del nuevo polígono Los colectores se conectaran al aliviadero del Berrón y al aliviadero de Fonciello. Este último, ejecutado no hace mucho en el tiempo, fue diseñado para recoger las aguas del polígono del Berrón. De acuerdo a la orografía del terreno se han definido cuatro redes de colectores para la recogida de las aguas residuales y pluviales. Se puede observar la distribución de las mismas con las áreas a las que atienden en el plano adjunto. 2.- PLUVIOMETRÍA METODOLOGÍA El proceso a seguir para calcular los caudales de escorrentía superficial consistirá en el estudio hidrológico de la zona, tomando como base los resultados pluviométricos obtenidos a partir de los valores zonales de la publicación Máximas lluvias diarias en la CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 3

5 España peninsular de 1999 de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento RESULTADOS Para la determinación de la pluviometría de la zona de proyecto, en concreto, la precipitación asociada a cada período, se utiliza la publicación del Ministerio de Fomento Máximas lluvias diarias en la España peninsular. El periodo de retorno a considerar en cada caso depende del tipo de obra a dimensionar: - T = 10 años para elementos de saneamiento y obras de drenaje longitudinal - T = 100 años para obras de drenaje transversal y elementos de encauzamiento en zonas no habitadas. - T = 500 años para obras de encauzamiento en zonas habitadas. Según la publicación Máximas lluvias diarias en la España peninsular y mediante del empleo del modelo GIS que incorpora, se puede calcular de forma sencilla el coeficiente de variación C v y el valor medio P de la máxima precipitación diaria anual en cualquier zona del territorio nacional, con sólo introducir sus coordenadas (geográficas ó UTM). Sus fundamentos metodológicos, expuestos con mayor detalle en la citada publicación, pueden resumirse en lo siguiente: 1. De los datos de las estaciones básicas del INM, repartidas por todo el territorio nacional, se calcula la variable Y, cuyo valor es: P Y = P es decir, el cociente del valor máximo anual por su media, con una distribución de frecuencia igual en toda la región considerada. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 4

6 Los parámetros de dicha distribución se obtienen a partir del conjunto de datos recopilados en las estaciones pluviométricas de cada región. El valor local de la media se estima exclusivamente a partir de los datos de cada estación. 2. La estimación de cuantiles locales Xt en un punto determinado se obtiene reescalando los cuantiles regionales Yt con la media local P según la siguiente expresión: X t = Yt P Dicha estimación regional de cuantiles se efectúa agrupando las estaciones básicas, que disponen de un mínimo de 30 años de registros, repartidas en 26 regiones geográficas que agrupan zonas de territorio nacional con características meteorológicas similares, analizando de forma complementaria los coeficientes de variación Cv muestrales, y contrastando posteriormente la homogeneidad de estas regiones mediante un test estadístico chi-cuadrado. Para el cálculo de los cuantiles de lluvia en distintos periodos de tiempo pueden seguirse dos procedimientos: a) Utilizando los mapas que acompañan a la publicación que proporcionan el valor Cv y el valor promedio P, según el siguiente proceso operativo: Localización del punto geográfico que se investiga en el mapa correspondiente. Mediante las isolíneas representadas se estima el valor medio P de la ley de frecuencia de máximas precipitaciones diarias anuales y el valor del coeficiente de variación Cv de dicha ley. Para el periodo de retorno T que se investiga y el valor hallado de Cv, se obtiene de valor del cuantil regional Yt de la figura 3.3 o de la tabla 7.1 de la citada publicación. Se obtiene el cuantil local Xt multiplicando el cuantil regional Yt por el valor medio P, con lo cual se determina la lluvia correspondiente a cada periodo de retorno. b) Utilizando el programa informático MAXPLU, facilitado con la citada publicación, a partir de las coordenadas geográficas o U.T.M., en las siguientes fases: CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 5

7 - Obtención del valor medio de la precipitación diaria anual P y del coeficiente de variación Cv. - Estimación de la precipitación diaria máxima correspondiente a diferentes periodos de retorno, a partir del valor de su media y su coeficiente de variación, asumiendo una distribución SQRT-ET max. En el presente proyecto se aplica el programa MAXPLU a la zona de nuestro proyecto, ubicándola mediante sus coordenadas Geográficas: 5º E 43º N Con la citada aplicación informática, el programa calcula los valores de la máxima precipitación diaria anual P y el coeficiente de variación asociados al punto de localización de cada estación, para cada período de retorno. T Pd (mm/día) CÁLCULO DE CAUDALES METODOLOGÍA A continuación se definen a los criterios adoptados para la determinación de los caudales de cálculo, clasificados en dos grupos según su procedencia: pluviales y residuales (domésticos e industriales). CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 6

8 Aguas pluviales Para el cálculo de los caudales de aguas pluviales se adopta como base un aguacero tipo correspondiente a un periodo de retorno de 10 años Determinación del caudal Para la determinación del caudal se utilizará la fórmula racional: Q p = S I c C m, donde Q p = Caudal de aguas pluviales (l/seg). S = Superficie del área drenada (Ha). I c = Intensidad media de precipitación para el periodo de retorno de proyecto y duración del aguacero igual al tiempo de concentración del área drenada (L/seg. Ha). C m = Coeficiente medio de escorrentía Intensidad media de precipitación La intensidad media de precipitación se determinará mediante la aplicación de los valores zonales de la publicación Máximas lluvias diarias en la España peninsular de 1999 de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento Tiempo de concentración Se adopta como tiempo de concentración: siendo T c = t e + t r T c = Tiempo de concentración. t e = Tiempo de escorrentía. t r = Tiempo de recorrido en conductos. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 7

9 Con las siguientes restricciones: t e 5 minutos T c 10 minutos Coeficientes de escorrentía Para la determinación de caudales de aguas pluviales se adoptan los siguientes coeficientes unitarios de escorrentía: TIPO DE SUELO Industrial Dotaciones y equipamientos Zonas verdes Viales COEF. C 0,80 0,80 0,30 1, Aguas residuales Se adoptan las siguientes notaciones: QD A B = Caudal de aguas residuales domésticas QI A B = Caudal de aguas residuales industriales siendo: superíndice A: a = año actual h = año horizonte subíndice B: mín = mínimo m = medio p = punta CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 8

10 Domésticas Los caudales de aguas residuales domésticas se calcularán a partir de las dotaciones de agua potable actuales y futuras para el año horizonte. Se adopta una dotación de 350 l/hab y día para el año horizonte Caudal medio Con las dotaciones adoptadas resultan los siguientes valores para el caudal medio: QD a m = (Dot a * Pa) / QD h m = (Dot h * Ph) / siendo P a = Población actual P h = Población del año horizonte Caudal punta - Para caudales medios mayores de 2 l/seg: (QD) p = (QD) m + 2,6 * (QD) 0,7 m (l/seg) - Para caudales medios menores de 2 l/seg: (QD) p = 5,5 * (QD) 0,2 m (l/seg) Caudal mínimo Adoptamos como caudal mínimo el 50 % del caudal medio en todos los casos Industriales Caudal medio Para el cálculo del caudal medio de aguas residuales industriales se ha adoptado una dotación de 1 l/s.ha bruta, para el año horizonte. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 9

11 Caudal punta y mínimo Como caudales punta y mínimo industrial se adoptan las expresiones antes señaladas para aguas domésticas Caudales de Proyecto Para la designación de los caudales de proyecto se adopta la siguiente notación: Q A C = = Caudal de proyecto siendo superíndice A: a = año actual h = año horizonte subíndice C: mín = mínimo de proyecto máx = máximo de proyecto Caudal máximo de Proyecto Este será el caudal que utilizaremos para el diseño hidráulico de las conducciones, con los valores correspondientes al año horizonte (Qmáx). Se contempla únicamente el caso de redes unitarias, por lo que el caudal máximo de proyecto será: b.1) Colector anterior a un aliviadero: Qmax = (QD) h p +(QI) h p +QP b.2) Colector posterior a un aliviadero: Qmax = (QD) h m + 16 Ph / (QI) h m CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 10

12 Caudal mínimo de Proyecto Se adopta como caudal mínimo de proyecto el siguiente: Qmin= (QD) a min + (QI) a min RESULTADOS Caudales de aguas Aguas pluviales Intensidad media de precipitación De la aplicación de la fórmula racional a los resultados de precipitación media diaria en la zona de estudio, y considerando t = 20 minutos, se obtienen los valores de intensidad media (Im) asociada a los períodos de retorno considerados con anterioridad: I t P d I = 24 I 1 d 28 I En la zona de Asturias, 1 = 8,5. I d Por tanto, se obtienen los siguientes resultados: 0,1 ( 20 ) 60 0,395 0,1 T It (mm/h) 10 38, , , , ,74 CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 11

13 Caudales Se obtienen de la aplicación de la fórmula racional: C Im A Q = 3000 siendo: Im (intensidad media de precipitación) en mm/h A (área) en m 2 El coeficiente divisor es, en este caso y con estas unidades, igual a Caudales de aguas residuales Se considera, en este caso, y sólo para la superficie industrial, una dotación bruta de 1 l/s.ha. Para la zona residencial se considera la población en el año horizonte establecida en el anejo correspondiente. La dotación adoptada es de 350 l/hab.día, valor considerado en los estudios de saneamiento realizados por la Confederación Hidrográfica del Norte (Actual Confederación Hidrográfica del Cantábrico). CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 12

14 Valores En la tabla adjunta se recogen los resultados del cálculo de aguas pluviales en todas las zonas de estudio. TIPO DE USO SUPERFICIE (m2) AGUAS PLUVIALES Coeficiente de escorrentia QP (l/sg) Población Futura Estimada (hab) AGUAS RESIDUALES DOTACIÓN Qm (l/s) Qp (l/s) Qmin (l/s) Residencial ,8 94, l/hab.dia 0,18 3,91 0,09 Residencial ,8 21, l/hab.dia 0,05 3,00 0,02 Industrial ,8 285,18-1 l/sg.ha 2,81 8,17 1,41 Industrial ,8 608,00-1 l/sg.ha 6,00 15,10 3,00 Industrial ,8 573,22-1 l/sg.ha 5,65 14,39 2,83 Industrial ,8 615,65-1 l/sg.ha 6,07 15,26 3,04 Residencial ,8 55, l/hab.dia 0,08 3,33 0,04 Industrial ,8 125,37-1 l/sg.ha 1,24 5,74 0,62 Industrial ,8 55,47-1 l/sg.ha 0,55 4,87 0,27 Industrial ,8 203,10-1 l/sg.ha 2,00 6,23 1,00 Residencial ,8 312, l/hab.dia 0,60 4,97 0,30 Residencial ,8 459, l/hab.dia 0,89 5,37 0,44 Residencial ,8 107, l/hab.dia 0,24 4,13 0,12 Industrial ,8 315,21-1 l/sg.ha 3,11 8,86 1,55 Industrial ,8 223,98-1 l/sg.ha 2,21 6,74 1,10 Industrial ,8 782,94-1 l/sg.ha 7,72 18,59 3,86 Industrial ,8 237,81-1 l/sg.ha 2,35 7,07 1,17 Industrial ,8 179,52-1 l/sg.ha 1,77 6,17 0,89 Industrial ,8 682,52-1 l/sg.ha 6,73 16,61 3,37 Industrial ,8 432,07-1 l/sg.ha 4,26 11,43 2,13 Industrial ,8 224,93-1 l/sg.ha 2,22 6,76 1,11 Industrial ,8 782,03-1 l/sg.ha 7,71 18,57 3,86 Industrial ,8 652,31-1 l/sg.ha 6,43 16,00 3,22 Residencial ,8 405, l/hab.dia 0,70 5,13 0,35 Residencial ,8 121, l/hab.dia 0,23 4,12 0,12 Residencial ,8 398, l/hab.dia 0,77 5,21 0,38 TOTAL 8956,07 72,57 225,74 36, CALCULOS HIDRAULICOS METODOLOGÍA Para proceder al dimensionamiento de los colectores, se ha utilizado el programa a CYPE-alcantarillado. Se ha introducido los caudales de pluviales y de fecales que circulan por las tuberías en función del área tributaria de cada tramo. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 13

15 4.2.- RESULTADOS Con base en los valores de caudal estimados en cada zona se obtienen los valores de los diámetros de los diferentes tramos de estudio. A efectos de funcionamiento hidráulico, se debe intentar que la velocidad de circulación no supere los 5 m/s ni sea menor de 0,5 m/s. Se recomienda un grado de llenado del 75% del calado para caudales máximos CONCLUSIONES La red de saneamiento se resuelve con cuatro redes independientes. Las tres primeras conducen las aguas residuales y pluviales generadas en la practica totalidad de la superficie objeto de este plan, al aliviadero de Fonciello, diseñado y ejecutado para atender las necesidades de la zona objeto del plan. De las tres redes del aliviadero de Fonciello, dos de ellas permiten realizar los cruces de la autovía A-8 por las obras de paso existentes, solamente siendo necesario realizar hinca para el cruce de la vía ferrea. En la primera de las redes si será necesario realizar una hinca para el cruce de la A- 8 y la vía de FEVE, ya que el diámetro de la tubería hincada existente es claramente insuficiente para conducir el caudal necesario. La cuarta red es la menor de todas y solo recogerá las aguas generadas en la unidad homogénea 74 de uso residencial. La cota a la que se encuentra el punto mas bajo de esta unidad dificulta enormemente la conducción de estas aguas al aliviadero de Fonciello, con lo que se opta por conducirlo al aliviadero de El Berrón aunque sea necesario acometer labores de ampliación del estanque de tormentas. En el presupuesto se recoge una partida presupuestaria en este sentido. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 14

16 Para la ejecución de los tramos de hinca, la tubería deberá ir alojada en el interior de otra de mayor diámetro con todo el ancho de la explanación de la carretera con el fin de evitar daños a la misma en caso de roturas y poder retirillos en caso de avería. La distancia entre la generatriz superior de la tubería exterior, una vez instalada, y la rasante del pavimento de la carretera, no será inferior al mayor de los siguientes valores: 2 metros o el doble de diámetro de la citada tubería exterior de protección. En el correspondiente proyecto constructivo se deberá realizar un estudio detallado al respecto. Las redes de saneamiento se ubicarán de forma general en la zona de servidumbre, fuera de la zona de dominio público de las carreteras. Para la ejecución de cruces de carreteras mediante hinca, se ejecutarán con maquinaria adecuada, en ambas márgenes de la carretera y fuera del dominio público, sendos pozos o arquetas, de modo que el diámetro de la perforación se corresponda con el de la tubería, de forma que no se produzcan oquedades entre ésta y el terreno de la explanación de la carretera. 5.- ESTUDIO DE VERTIDOS NECESIDADES DE VERTIDO El diseño de una urbanización y en este caso de un polígono industrial, conlleva entre otros servicios, la evacuación de las aguas residuales, englobando en ellas las consideradas como aguas fecales y aguas pluviales. Según indica el artículo 245 del Reglamente del Dominio Público Hidráulico (en adelante RDPH), se consideran vertidos los que se realicen directa o indirectamente en las aguas continentales, así como en el resto del dominio público hidráulico, cualquiera que sea el procedimiento o técnica utilizada. Para el desarrollo de la zona de actuación del plan especial se diseña una red unitaria, con recogida conjunta de aguas fecales y pluviales atendiendo a diversas razones ya expuestas con anterioridad. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 15

17 Esta red general de saneamiento se resuelve mediante cuatro redes independientes. Tres de las redes conducen las aguas fecales y pluviales generadas hasta el aliviadero de Fonciello, mientras que la cuarta red (la menor de todas) conduce las aguas hasta el aliviadero de El Berrón. Así pues, la totalidad de las aguas negras serán evacuadas al colector general de la red de saneamiento existente en la zona VERTIDOS Puntos de Vertido y Caudales Las aguas fecales y pluviales serán recogidas por las nuevas redes que dispondrán de dos puntos de evacuación de las aguas. El primer punto de vertido corresponde al aliviadero de Fonciello donde evacuarán las aguas de las redes denominadas como 1, 2 y 3. El segundo punto de vertido corresponde al aliviadero de El Berrón donde evacuarán las aguas de la red denominada como 4. Los caudales recogidos por ambos aliviaderos corresponden a: FECALES (l/s) FECALES+PLUVIALES (l/s) RED 1 31,5 1187,13 RED 2 54, ,41 RED 3 134, ,93 ALIVIADERO FONCIELLO 220, ,47 RED 4 5,12 410,18 ALIVADERO EL BERRON 5,12 410,18 El aliviadero del Fonciello dispone de capacidad suficiente para recoger las aguas de las redes 1, 2 y 3, ya que en su diseño se tuvieron en cuenta los caudales a recoger por las aguas del polígono del Berrón. Debido a la orografía del terreno, dificulta enormemente la recogida y conducción de las aguas recogidas por la red 4 hasta el aliviadero de Fonciello, por lo que se opta por conducirlas al aliviadero del El Berrón, siendo necesario acometer labores de ampliación del estanque de tormentas. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 16

18 Por tanto la totalidad de las aguas negras generadas serán vertidas a la red general de saneamiento existente Cargas Contaminantes AGUAS NEGRAS Las aguas negras procedentes de la actividad industrial, soportarán restos de materias primas utilizadas, productos de transformación y acabados, así como la variación térmica. Para cada tipo de industria, es variable la cantidad y variedad de vertidos, no existiendo similitud alguna entre vertidos de actividades químicas, alimenticias, agrícolas, forestales A priori se desconocen de antemano los tipos de industria que se van a localizar en el polígono industrial y por tanto el tipo de vertidos que realizarán a la red. ESCORRENTIA SUPERFICIAL Una fuente clara de aporte de contaminación a los sistemas acuáticos es la escorrentía superficial. Esta escorrentía, generada a partir de los sucesos de lluvia, disuelve y arrastra los materiales de todo tipo que se encuentran depositados en la superficie. Como consecuencia de las diferentes actividades y usos que se realizan para cada tipo de cuenca (natural, industrial, urbana ), las aguas de escorrentía tendrán diferentes tipos de cargas de contaminación Vertidos Autorizables En virtud de las empresas que se instalen en la zona, cada una de ellas deberá pedir la correspondiente autorización de vertido a realizar, debiendo cumplir con los valores o parámetros máximos establecidos reglamentariamente, y adecuando sus instalaciones de saneamiento y depuración la capacidad de la red general de saneamiento tanto en caudal como en carga contaminante de los mismos. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 17

19 Por lo tanto, la solicitud de autorización de vertido deberá ser solicitada en el momento en que estén ejecutadas las obras de urbanización correspondiente a la red de saneamiento y antes de la implantación de la industria correspondiente. CONCEJO DE SIERO (ASTURIAS) Pág. 18