1PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Técnicas de diseño para sistema de alcantarillado pluvial. Introducción La función primordial de un sistema de alcantarillado pluvial es eliminar rápida y eficazmente las aguas de lluvia que tienden a acumularse en las zonas bajas de las localidades, causando damos y molestias a la población. La ubicación de los interceptores y la determinación de sus capacidades son los problemas esenciales a resolver en un proyecto pluvial. La ubicación de los interceptores es un problema de relativa sencillez de solución que corresponde a la planeación física del sistema, para lo cual, el ingeniero proyectista dispone de la topografía de la zona o área por drenar y de un conjunto de reglas practicadas, dictadas por el sentido común y la experiencia: los interceptores deben localizarse en el centro de las calles y solo en casos especiales variarse esta ubicación. Nunca deben cruzar edificaciones o manzanas. Deben ubicarse en las calles más bajas para facilitar hacia ellos el escurrimiento de las zonas más elevadas. Debe evitarse de gravedad. Se procurará que las líneas sean lo más rectas posibles, sin inflexiones o vueltas para evitar la formación de las contracorrientes y se buscará siempre el camino más corto para llegar al sitio de vertido. Datos necesarios para la elaboración de un proyecto. a) DATOS GENERALES i. Categoría política ii. Localización geográfica iii. Climatología e hidrología iv. Vías de comunicación v. Servicios públicos vi. Economía vii. Aspectos generales b) DATOS TOPOGRAFICOS i. Plano topográfico actualizado de la localidad a escala 1:2000, con curvas de nivel a equidistancias de un metro, en el cual se indique: nomenclatura de sus calles, elevaciones de terreno en los cruceros de las calles y en los puntos donde exista cambio de pendiente o de dirección de ejes de la calle. ii. Plano topográfico con curvas de nivel a una equidistancia de un metro de la cuenca de influencia a la población, a escala 1:5000. iii. Plano de la red existente del alcantarillado sanitario y pluvial, indicando elevaciones de terreno y plantilla de las tuberías en cada pozo de visita, pendiente y diámetro iv. Plano de la localidad en el cual se indique: clase de pavimento y banquetas, áreas verdes, sondeos en distintos puntos determinando las características geológicas del terreno y su clasificación, profundidad del agua freática. v. Localización del sitio o sitios probables de vertido, obteniendo en detalle la sección transversal, indicando los niveles de agua mínimo y máxima extraordinaria, así como los caudales correspondientes y su sentido de escurrimiento. GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 2 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL vi. Plano de la línea de alta tensión y características de la corriente eléctrica. vii. En los sitios donde se vayan a construir estructuras correspondientes estaciones de bombeo, se determinará la capacidad de carga del terreno. c) Datos pluviográficos. Datos pluviográficos de la estación meteorológica en el lugar o de la más cercana, en los cuales se indique las intensidades máximas anuales de lluvia para diferentes duraciones de tiempo: 5,10,15,20,30,45,60,80 y 120 minutos. Distintos métodos para el cálculo de un alcantarillado pluvial. MÉTODOS FORMULA BÁSICA 1. MÉTODOS RACIONALES 1.1 RACIONAL AMERICANO 𝑄 = 𝐶𝐼𝐴 1.2 GRAFICO ALEMÁN 𝑄 = 𝐶𝐴𝐼 2. MÉTODOS EMPRICOS 2.1 HARKSLEY 4 𝑆 𝑄 = 𝐶𝐴𝐼 √ 𝐴𝐼 2.2 ADAMS 𝑆 𝑄 = 𝐶𝐴𝐼√ 2 2 𝐴 𝐼 2.3 MC MATH 5 𝑆 𝑄 = 𝐶𝐴𝐼 √ 𝐴 2.4 HERNING 5 𝑆 0.27 𝑄 = 𝐶𝐴𝐼 √ 0.15 𝐴 2.5 GREGORY 𝑆 0.186 𝑄 = 𝐶𝐴𝐼 0.140 𝐴 2.6 BURKLI-ZIEGLER 𝑄 = 𝐴 𝐶𝐼𝑆 1⁄4 3⁄4 𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑛 ℎ𝑒𝑐𝑡𝑎𝑟𝑒𝑎𝑠 𝐶 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑖𝑎 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝐼 = 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎 𝑒𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑆 = 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑜 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 3 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Bases conceptuales para el calculo a) Medición de la intensidad de lluvia (l) por medio de pluviográfos. La intensidad de la lluvia (l) es la relación existente entre la altura de lluvia caída (H) y el tiempo que tarda en caer, referida a una unidad de tiempo. La altura se mide en mm, cm, dm o m y la unidad de tiempo generalmente utilizada es la hora (h). 𝐻 𝑙= × 60 = 𝑚𝑚⁄ℎ 𝑡 b) Tiempo de retorno Es el periodo de tiempo (medido en años) en el ocurre con igual intensidad. Se expresa como sigue: 𝑛 𝑇𝑅 = 𝑚 n = número de observaciones. m = numero de orden de la tabla de registros pluvimétricos. c) Frecuencia Se le denomina así a la probabilidad expresada en porcentaje (%) de presentarse una lluvia de cierta intensidad cada año del estudio, y es igual al inverso del tiempo de retorno. 1 𝐹= 𝑇𝑅 d) CALCULO DEL COEFICIENTE “C” DE ESCURRIMIENTO En la introducción de este capítulo se explicó que para calcular el gasto o cantidad de agua pluvial a transportar por un interceptor, se dispone de distintos métodos y que en todos ellos se utiliza un coeficiente de escurrimiento que agrupa a distintos factores tales como la permeabilidad, infiltraciones, evaporación y rugosidad de los materiales de las tuberías y del terreno a área drenada, y que origina que el volumen de agua que llega a las tuberías sea menor que el llovido. El coeficiente de escurrimiento está representado por la expresión: 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑒 𝐶= 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑙𝑙𝑢𝑒𝑣𝑒 El coeficiente de escurrimiento tiene para una localidad distintos valores en diferentes zonas, según sea el tipo de edificaciones y clases de pavimentos, techos, áreas de jardines, etc. Se destaca que para el calculo de los gastos de proyectos se debe utilizar valores promedios de “C” cuya determinación debe hacerse en función de las distintas superficies que se tengan con diferentes coeficientes de escurrimiento. GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 4 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Lo anterior puede expresarse en la forma siguiente: 𝐴1 𝐶1 + 𝐴2 𝐶2 + ⋯ + 𝐶𝑁 𝐴𝑁 𝐶= 𝐴1 + 𝐴2 + ⋯ + 𝐴𝑁 e) INTENSIDAD MAXIMA PROBABLE SEGÚN EL METODO DE GUMBEL Para la determinación de la intensidad (I) máxima probale para un cierto tiempo de retorno y una determinada duración de lluvia, existen diversos métodos probabilísticos. Destacan los siguientes: Método de Gumbel Factores de la curva logarítmica desviada de Allen Hazen Método de Pearson tipo III Análisis estadístico Distribución normal Distribución binomial Distribución de Poisson Calculo del coeficiente “C” de escurrimiento El coeficiente de escurrimiento “C”, se calculará en función de las áreas obtenidas del plano de urbanización, así como los coeficientes de escurrimiento determinados. TIPO DE CONSTRUCCIÓN COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO Calles pavimentadas 0.87 Edificaciones 0.20 Casas de apartamentos y edificios o.68 suburbanos y de negocios 25.4275 × 0.87 + 33.2540 × 0.68 + 10.7936 × 0.20 𝐶= 69.4751 𝐶 = 0.67 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 5 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Calculo de la intensidad por el método de Gumbel Para medir y graficar las alturas de lluvia caída con relación del tiempo, se han construido aparatos cada vez más precisos llamados fluviógrafos. Estos aparatos registran los datos y INTENSIDADES MAXIMAS ANUALES PARA DIFERENTES TIEMPOS DE DURACION OBTENIDAS DEL PLUVIOGRAFO Y ORDENADAS DE FORMA DECRECIENTE. No 5 10 15 20 30 45 60 80 100 120 1 216 168 160 150 140 120 97 73 59 56 2 216 132 118 99 94 76 60 46 43 49 3 180 132 108 93 80 66 56 44 40 34 4 156 126 100 90 75 65 53 43 38 32 5 144 120 96 84 74 64 52 41 36 31 6 132 115 92 81 72 62 52 40 35 30 7 132 108 84 78 70 58 51 40 34 30 8 120 96 80 72 62 53 47 37 32 29 9 102 90 79 72 60 45 46 36 29 28 10 84 81 70 60 56 38 30 24 20 27 Σ 1482 1168 987 879 783 647 544 424 366 346 PROMEDIO ῑ 148.2 116.8 98.7 87.9 78.3 64.7 54.4 42.4 36.6 34.6 los grafican por medio de pluviógramas. Con los datos así obtenidos se forman las tablas de intensidades para diferentes tiempos de lluvia. Como se muestra en la tabla No. 1. Tabla No. 2 cálculo de la intensidad por el método de Gumbel DIFERENCIAS AL CUADRADO DE LAS INTENSIDADES MAXIMAS ANUALES E INTENSIDADES PROMEDIO(i-ῑ)^2 PARA DIFERENTES TIEMPOS DE DURACION. No 5 10 15 20 30 45 60 80 100 120 1 4596.84 2621.44 3757.69 3856.41 3806.89 3058.09 1814.76 936.36 501.76 457.96 2 4596.84 231.04 372.49 123.21 246.49 127.69 31.36 12.96 40.96 207.36 3 1011.24 231.04 86.49 26.01 2.89 1.69 2.56 2.56 11.56 0.36 4 60.84 84.64 1.69 4.41 10.89 0.09 1.96 0.36 1.96 6.76 5 17.64 10.24 7.29 15.21 18.49 0.49 5.76 1.96 0.36 12.96 6 262.44 3.24 44.89 47.61 39.69 7.29 5.76 5.76 2.56 21.16 7 262.44 77.44 216.09 98.01 68.89 44.89 11.56 5.76 6.76 21.16 8 795.24 432.64 349.69 252.81 265.69 136.89 54.76 29.16 21.16 31.36 9 2134.44 718.24 388.09 252.81 334.89 388.09 70.56 40.96 57.76 43.56 10 4121.64 1281.64 823.69 778.41 497.29 712.89 595.36 338.56 275.56 57.76 Σ(i-ῑ)^2 17859.6 5691.6 6048.1 5454.9 5292.1 4478.1 2594.4 1374.4 920.4 860.4 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 6 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Método de los mínimos cuadrados Este método se emplea para hacer el ajuste de la curva de las intensidades de lluvia para los diferentes tiempos de duración que servirán para obtener la siguiente expresión: 𝑎 𝐼= (A) 𝑡+𝑏 El reciproco de la ecuación (A) 1 𝑡 𝑏 = + (𝐵) 𝐼 𝑎 𝑎 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 (𝐶) 1 1 𝑏 𝑦= ; 𝑚= ; 𝑥 = 𝑡; 𝑏= 𝐼 𝑎 𝑎 Por lo tanto, se tiene que: 1 145,525 𝑎𝛴 𝐼 𝑎= 𝑏= − 48.5 𝑡 1 10 10𝛴 − 485𝛴 𝐼 𝐼 Una vez entendido en que consiste el método de los mínimos cuadrados se proseguirá a calcular la desviación estándar asociada a cada tiempo empleado la formula (I). (𝑖 − ῑ)2 𝐷=√ 𝑛−1 DESVIACIÓN ESTANDAR No 5 10 15 20 30 45 60 80 100 120 D 44.55 25.15 25.92 24.62 24.25 22.31 16.98 12.36 10.11 9.78 Específicamente para este proyecto se contemplará un periodo de retorno de 5 años, por lo cual se deduce de acuerdo al tiempo de retorno un valor para la constante “K” el cual se ocupara para la fórmula de Gumbel de intensidad máxima probable. Tiempo de retorno Constante (TR) (K) 5 años -0.2541 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 7 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Posteriormente se calculará la intensidad máxima probable con la fórmula de Gumbel: 𝐼 = ῑ − 𝐷𝐾 TIEMPO DE RETORNO: 5 AÑOS 𝐾 = −0.7199 t 5 10 15 20 30 45 60 80 100 120 DK -32.07 -18.10 -18.66 -17.72 -17.46 -16.06 -12.22 -8.90 -7.28 -7.04 I 180.26 134.90 117.36 105.62 95.76 80.76 66.62 51.29 43.88 41.64 𝑎 𝐼= 𝑡+𝑏 Finalmente, para la determinación de los valores de a y b para la formula se emplea el método de los mínimos cuadrados: METODO DE LOS MINOMIOS CUADRADOS SUMA t 5 10 15 20 30 45 60 80 100 120 𝑡⁄𝐼 0.028 0.074 0.128 0.189 0.313 0.557 0.901 1.559 2.279 2.882 8.9106 1⁄𝐼 0.0055 0.0074 0.0085 0.0095 0.0104 0.0124 0.0150 0.0195 0.0238 0.0240 0.1351 Al sustituir en las fórmulas para la obtención d a y b se tiene lo siguiente: 145,525 6168.94(0.1351) 𝑎= = 6168.94749 𝑏= − 48.5 = 34.8325 10(8.9106)−485(0.1351) 10 a 6168.94749 b 34.8325129 T 5 10 15 20 30 45 60 80 100 120 I 154.87 137.60 123.79 112.51 95.15 77.27 65.05 53.72 45.75 39.84 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 8 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Imm/hr 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Imm/hr GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 9 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL DATOS BÁSICOS DE PROYECTO Una vez realizados los trabajos de apoyo al proyecto, se estará en condiciones de realizar el cálculo hidráulico y geométrico del sistema. Para estos cálculos se requiere conocer los siguientes datos básicos de proyecto. DATOS BÁSICOS DE PROYECTO PARA EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Nombre de la población: Tlaxcoapa Estado de Hidalgo Población de proyecto: Periodo de retorno: 5 años Área por drenar: Coeficiente de escurrimiento ponderado: 0.67 Intensidad de lluvia: Sistema: alcantarillado pluvial Eliminación: por gravedad Vertido Método de diseño: racional americano Formulas: Harmon y manning Tipo de tuberías: concreto Coeficiente de rugosidad: 0.013 Velocidad mínima( a tubo parcialmente lleno): 0.60 𝑚⁄𝑠 Velocidad mínima ( a tubo lleno): 0.90 𝑚⁄𝑠 Velocidad máxima (recomendado por fabricante): 8 − 10 𝑚⁄𝑠 Gasto total de la población: Diámetro mínimo: 30 cm Diámetro del emisor: GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 10 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CALCULO HIDRAULICO DEL INTERCEPTOR: Solamente se realiza el cálculo hidráulico de la tubería principal (colector). En esta sección se desarrolla el cálculo del funcionamiento hidráulico y geométrico del interceptor, a partir de los datos básico de proyectos citados anteriormente. A continuación, se describe el significado y forma de llenar cada una de las columnas de la tabla. COLUMNA 1: IDENTIFICACIÓN DE CRUCEROS. Como su nombre lo indica, esta columna sirve para identificar los cruceros de calle entre los tramos que se encuentran comprendidos. Para llenar esta columna se enumeran todos los pozos del interceptor, de aguas arriba hacia aguas abajo, dejando un espacio entre crucero y crucero. COLUMNA 2: ÁREA PROPIA Corresponde al área propia del interceptor, expresado en Ha. El dato se toma del plano de acumulación de áreas propias y tributarias. (véase plano P-3) COLUMNA 3: ÁREA TRIBUTARIA Corresponde a la suma de todas las áreas que llegan a cada pozo del interceptor. El dato se toma del plano de acumulación de áreas propias y tributarias. COLUMNA 4: ÁREA ACUMULADA Es la suma de área propia y tributaria. A partir del segundo crucero, se agrega el área previamente acumulada. COLUMNA 5: LONGITUD Es la longitud de cada tramo del interceptor. Se obtiene midiendo cada tramo en el correspondiente plano. COLUMNA 6: TIEMPO EXTERNO O DE INGRESO A LA TUBERÍA: Es el tiempo que tarda en llegar a la tubería del conducto o interceptor, la gota más alejada también se le conoce como tiempo de penetración, de entrada, o de desagüe. GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 11 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL 0.64 𝐿 𝑉. 𝑇. 𝐶𝐻𝑂𝑊 𝑡𝑒 = 0.303 ( ) √𝑆 En donde: 𝑡𝑒 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑢𝑡𝑜𝑠 𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜, 𝑒𝑥𝑝𝑟𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑚. 𝑆 = 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑥𝑝𝑟𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 (%) 𝑉 = 610𝐶√𝑆 En donde: 𝐶 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑆 = 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑟 (𝑚𝑖𝑙é𝑠𝑖𝑚𝑜𝑠). 𝑚 𝑉 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 ( ) 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜 𝐿 𝑇𝑒 = 𝑉 𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑛 𝑚. En general se recomienda calcular con la fórmula de Babbit, quien experimento el recorrido que hace el agua de lluvia desde una azotea hasta llegar a la tubería de la calle. El tiempo resultante de la experimentación de Babbit fue de 5 a 20 minutos. Se recomienda tomar como mínimo 10. COLUMNA 7: TIEMPO INTERIOR O DE TRANSITO: Corresponde al tiempo que tarda una gota de agua en recorrer la longitud existente entre crucero y crucero por el interior de la tubería. Este tipo se calculará hasta el final de llenar la tabla. También se le conoce como tiempo de escurrimiento o tiempo de flujo. COLUMNA 8: TIEMPO DE CONCENTRACIÓN: Es la suma del tiempo de ingreso más el tiempo de tránsito. 𝑡𝑐 = 𝑡𝑒 + 𝑡𝑡 Se calculará provisionalmente con el mismo tiempo de ingreso, porque en esta etapa del cálculo hidráulico, el tiempo de transito no se conoce todavía. GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 12 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL COLUMNA 9: INTENSIDAD Se calcula con la fórmula: 𝑎 𝐼= 𝑡+𝑏 COLUMNA 10: GASTO Se aplica la fórmula. 𝑄 = 2.778𝐶𝐼𝐴 COLUMNA 11: PENDIENTE 𝐻 𝑆= 𝐿 COLUMNA 12: DIÁMETRO Con la ayuda del nomograma de Manning, se obtiene el diámetro. COLUMNA 13 Y 14: FUNCIONAMIENTO A TUBO LLENO: Con el nomograma de Manning, se obtiene Q y V a tubo lleno. COLUMNA 15: VELOCIDAD REAL. También con el nomograma de Manning, donde la velocidad máximo no deberá pasar de 8 − 10 𝑚⁄𝑠 COLUMNA 16: TIEMPO DE TRÁNSITO. Se obtiene como se indica: 𝐿⁄ 𝑡𝑡 = 𝑉⁄ 60 Con este tiempo se vuelve a calcular la tabla, colocando (𝑡𝑡 ) en la columna 7 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 13 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 1 𝐶= 0.67 𝐿 = 488𝑚 82.10 − 81.30 𝑆= = 0.00164 ∗ 100 = 0.16 488 Tiempo de ingreso U.T. CHOW 488 0.64 𝑡𝑒 = 0.303 ( ) = 28.40 𝑚𝑖𝑛 √0.16 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0.00164 = 16.55𝑚𝑖𝑛 488 𝑡= = 29.48 𝑚𝑖𝑛 16.55 6168.95 𝐼= = 95.92 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 29.48 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 95.91 ∗ 8.806 = 1572 𝐿⁄𝑠 81.30 − 79.78 𝑆= = 0.0135 = 14 112 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 91𝑐𝑚 1572 𝑅𝑄 = 2200 = 0.71 RV=1.083 𝑄 = 2200 𝐿𝑃𝑆 RV=1.083*3.38=3.66 𝑉 = 3.38 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 112 𝑡𝑡 = 3.66⁄ 60 = 0.51𝑚𝑖𝑛 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 14 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 2 𝑡𝑡 + 𝑡𝑐 = 0.49 + 29.49 = 29.98 𝐶= 0.67 𝐿 = 496𝑚 80.63 − 79.78 𝑆= = 0.00171 497 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0.00171 = 16.90𝑚𝑖𝑛 496 𝑡= = 29.34 𝑚𝑖𝑛 16.90 𝑡𝑐 = 29.98 > 𝑡𝑖 = 29.34 6168.95 𝐼= = 95.18 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 29.98 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 95.18 ∗ 23.3623 = 4139 𝐿⁄𝑠 79.78 − 78.53 𝑆= = 0.0133 = 13 94 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 122𝑐𝑚 4139 𝑅𝑄 = = 0.94 RV=1.138 4400 𝑄 = 4400𝐿𝑃𝑆 RV=1.138*4=4.52 𝑉 = 4 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 94 𝑡𝑡= 5.8⁄ 60 = 0.32𝑚𝑖𝑛 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 15 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 3 𝑡𝑡 + 𝑡𝑐 = 0.32 + 29.98 = 30.30 𝐶= 0.67 𝐿 = 483𝑚 79.52 − 78.53 𝑆= = 0.00205 483 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0.00205 = 18.50𝑚𝑖𝑛 483 𝑡= = 26.10 𝑚𝑖𝑛 18.50 𝑡𝑐 = 30.30 > 𝑡𝑖 = 26.10 6168.95 𝐼= = 94.72 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 30.30 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 94.72 ∗ 35.5736 = 6272 𝐿⁄𝑠 78.53 − 77.01 𝑆= = 0.0185 = 19 82 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 152𝑐𝑚 6272 𝑅𝑄 = 9000 = 0.69 RV=1.0529 𝑄 = 9000𝐿𝑃𝑆 RV=1.0520*4.60=4.84 𝑉 = 4.60 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 82 𝑡𝑡= 4.84⁄ 60 = 0.28𝑚𝑖𝑛 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 16 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 4 𝑡𝑡 + 𝑡𝑐 = 0.23 + 30.30 = 30.53 𝐶= 0.67 𝐿 = 482𝑚 78.70 − 77.01 𝑆= = 0.00351 482 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0.00351 = 24.21𝑚𝑖𝑛 482 𝑡= = 19.90 𝑚𝑖𝑛 24.21 𝑡𝑐 = 30.53 > 𝑡𝑖 = 19.90 6168.95 𝐼= = 94.39 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 30.53 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 94.39 ∗ 46.7114 = 8206 𝐿⁄𝑠 77.01 − 75.92 𝑆= = 0.0165 = 17 66 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 152𝑐𝑚 8206 𝑅𝑄 = 9600 = 0.85 RV=1.0252 𝑄 = 9600𝐿𝑃𝑆 RV=1.0252*4.60=5.33 𝑉 = 5.2 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 66 𝑡𝑡 = 5.33⁄ 60 = 0.20𝑚𝑖𝑛 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 17 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 5 𝑡𝑡 + 𝑡𝑐 = 0.18 + 30.53 = 30.70 𝐶= 0.67 𝐿 = 0𝑚 𝑆=0 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0 = 0𝑚𝑖𝑛 482 𝑡= = 0 𝑚𝑖𝑛 0 𝑡𝑐 = 30.70 > 𝑡𝑖 = 0 6168.95 𝐼= = 94.13 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 30.70 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 94.13 ∗ 47.242 = 8184 𝐿⁄𝑠 75.92 − 74.70 𝑆= = 0.018 = 18 66 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 183𝑐𝑚 8184 𝑅𝑄 = = 0.81 RV=1.115 10000 𝑄 = 10000 𝐿𝑃𝑆 RV=1.115*5.40=6.02 𝑉 = 5.4 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 66 𝑡𝑡= 5.33⁄ 60 = 0.18𝑚𝑖𝑛 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 18 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 6 𝑡𝑡 + 𝑡𝑐 = 0.16 + 30.70 = 30.86 𝐶= 0.67 𝐿 = 405𝑚 77.15 − 74.70 𝑆= = 0.00605 405 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0.00605 = 31.79𝑚𝑖𝑛 405 𝑡= = 12.74 𝑚𝑖𝑛 31.79 𝑡𝑐 = 30.86 > 𝑡𝑖 = 12.74 6168.95 𝐼= = 93.91 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 30.86 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 93.91 ∗ 57.510 = 10053 𝐿⁄𝑠 74.70 − 72.95 𝑆= = 0.0175 = 18 100 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 183𝑐𝑚 10053 𝑅𝑄 = = 0.65 RV=1.064 15500 𝑄 = 15500 𝐿𝑃𝑆 RV=1.064*6.2=6.60 𝑉 = 6.2 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 66 𝑡𝑡= 6.60⁄ 60 = 0.18𝑚𝑖𝑛 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 19 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CRUCERO 7 𝑡𝑡 + 𝑡𝑐 = 0.25 + 30.86 = 31.11 𝐶= 0.67 𝐿 = 480𝑚 72.95 − 71.47 𝑆= = 0.0031 480 BABBIT 𝑉 = 610𝐶√𝑆 = 610 ∗ 0.67 ∗ √0.0031 = 22.75𝑚𝑖𝑛 480 𝑡= = 21.10 𝑚𝑖𝑛 22.75 𝑡𝑐 = 31.11 > 𝑡𝑖 = 21.10 6168.95 𝐼= = 93.54 𝑚𝑚⁄ℎ𝑟 31.11 + 34.83 𝑄 = 2.778 ∗ 0.67 ∗ 93.54 ∗ 73.736 = 12800 𝐿⁄𝑠 72.95 − 71.47 𝑆= = 0.0175 = 18 84 Entrando con el Q y S al diagrama de Manning se obtiene: ø = 183𝑐𝑚 10053 𝑅𝑄 = = 0.65 RV=1.064 15500 𝑄 = 15500 𝐿𝑃𝑆 RV=1.064*6.2=6.60 𝑉 = 6.2 𝑚⁄𝑠 TIEMPO DE TRÁNSITO O INTERIOR 66 𝑡𝑡 = 6.60⁄60 = 0.18 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 20 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 21 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CALCULO GEOMÉTRICO DEL INTERCEPTOR GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 22 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL CALCULO GEOMÉTRICO DEL INTERCEPTOR El cálculo geométrico del interceptor se calcula de la misma manera en el proyecto de aguas negras, conociendo las cotas de plantilla de cada cálculo. Este cálculo se iniciará de aguas arribas hacia aguas abajo con la siguiente formula: 𝐻 𝑆= ∴𝐻 =𝑆×𝐿 𝐿 La pendiente S se utilizará en milésimos y se multiplicará por la longitud existente entre pozo y pozo de los cruceros del colector (L), obteniéndose un coeficiente H que al restarlo a la cota de terreno inmediata superior, se obtendrá la cota de plantilla requerida. Cuando se observe un cambio de diámetro, se anotará la cota de plantilla obtenida antes del pozo y restara a esta la diferencia que existe entre el diámetro se calcula y el diámetro de la tubería a conectarse. 𝑃𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎 = 1.32 + 0.91 = 2.23 ≈ 2.25 + 0.40 = 2.65𝑚 Crucero 1-2 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎 = 𝑐𝑜𝑡𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 − 𝑃𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎 = 81.30 − 2.65 = 78.65𝑚 𝐻 = 112 × 0.014 = 1.57 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑢𝑛𝑖ó𝑛 = 𝑐𝑜𝑡𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎 − 𝐻 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑢𝑛𝑖ó𝑛 = 78.65 − 1.57 = 77.08 CRUCERO DE 2-3 UNIÓN 𝐷𝑖𝑓ø = ø𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 − ø𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 = 1.22 − 0.91 = 0.31 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎 = 77.08 − 0.31 = 76.77𝑚 𝑃 = 79.78 − 76.77 = 3.01 GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 23 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017 24 PROYECTO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL GONZALEZ GONZALEZ LUIS G. 8CM9 AGOSTO-DICIEMBRE 2017
Report "Técnicas de Diseño Para Sistema de Alcantarillado Pluvial"