Pluvial Programa Expli

AYUDANTÍA SANITARIA II

AYUDANTE: RODRIGO SÁNCHEZ1

EJEMPLO ALCANTARILLADO PLUVIAL

Dentro de las necesidades básicas de saneamiento se encuentra la evacuaciónde aguas de lluvia de las calzadas. Es decir, luego de cumplir la instalación y servicio de agua potable y alcantarillado sanitario se coloca el alcantarilladopluvial; generalmente la obra se construye en poblados medianos y ciudades.

El proyecto de alcantarillado pluvial comprende la construcción de boca de tormentas, cámara de conexión, tubería de conexión, cámaras de inspección y colectores primarios y secundarios. Para nuestro caso, las aguas precipitadasse evacuarán por el punto más bajo del plano.

Los cálculos hidráulicos poseen bastante similitud con los utilizados en el alcanta-rillado sanitario y las variaciones se muestran a continuación.

Intensidad. La ecuación varía de zona a zona y de autor a autor

En base al análisis de las curvas INTENSIDAD - DURACIÓN - FRECUENCIA setiene que para la zona del proyecto dicha ecuación tiene la siguiente fórmula:

I : intensidad de precipitación en mm / hrt : tiempo de concentración en hrs.f : frecuencia en años.

Coeficiente de Escorrentía

Para la zona de emplazamiento del proyecto se tiene la siguiente información queayudó para la adopción de un coeficiente ponderado representativo de las condi-ciones de suelo, tejados, tipo de calzadas, etc.

Del texto del INE: ESTADÍSTICAS DEL DEPARTAMENTO DE SANTA CRUZpublicado el 20 de septiembre de 2000 en el cuadro N° 5 de la página 5 :SANTA CRUZ DE LA SIERRA: DISTRIBUCIÓN DE HOGARES SEGÚN MATERIAL PREDOMINANTE EN PAREDES, TECHOS Y PISOS DE LA VIVIENDA, 1999(En porcentaje) se tiene que:

El material predominante en techos correspondía a teja de cemento, arcilla o fibrocemento 74.06%; calamina o plancha 21.28%; losa de hormigón armado 4.16%; paja, caña, palma 0.08% y otros materiales 0.42%.

Además la frecuencia adoptada para la determinación de la intensidad es de 5 añosque corresponde a redes de áreas urbanas residenciales y comerciales. El alcan-tarillado pluvial es colocado despues del agua potable y alcantarillado sanitario porlo que se asume que la zona tiene vías pavimentadas. Asumiremos que dicho pavi-mento es una carpeta asfáltica.

I=123 .04⋅f 0.213

( T60 )

0. 345I=379 . 7⋅f 0 .3556

T 0.7016



Área de viviendas 3.60 Ha → C = 0.7 Residencial Área cordón y calzada 1.68 Ha → C = 0.75 AsfaltadasTOTAL 5.28 Ha

0.716

Cálculo del Caudal con el Método Racional

Con el uso del método racional se obtienen resultados muy acertados sobre la realidad del fenómeno de la escorrentía superficial mientras se utilicen con racio-nalidad la adopción de intensidades y coeficientes de escorrentía. El método es bastante aplicable para pequeñas cuencas.

I : intensidad de precipitación en mm / hrC : coeficiente ponderado de escorrentíaA : área de aporte en Ha

Cálculo del Diámetro

Se utilizó la ecuación siguiente asumiendo una tubería llena:

Cálculo de la Velocidad

Cota Terrreno y Cota Radier

Todas las tuberías se encuentran enterradas en profundidades que garantizan laexistencia de más de 1 metro de suelo por encima del coronamiento de la tuberíacon esto se logra que los esfuerzos principales en la tubería sean los de la cargamuerta por sobre la carga viva. Los tramos iniciales tienen una profundidad de 1.5m

Comprobaciones y/D y Fuerza Tractiva

Para complementar los cálculos hidráulicos mínimos establecidos en la NormaBoliviana de Instalaciones Sanitarias y Alcantarillado NB 688 se calcularon los tirantes reales del escurrimiento y las relaciones y/D correspondientes.

Se obtuvieron relaciones que ván desde el 0.65 hasta incluso 0.80; estando su ma-yoría entre relaciones 0.70 a 0.75. Estas relaciones son aceptables para el alcan-tarillado pluvial ya que se tratan de situaciones extraordinarias en las que trabaja

C POND

=

QMAX=2 .78⋅C⋅I⋅A

Dm=8√(Q (Lt /s )⋅n⋅4

53

1000⋅S12⋅π

)3

Vm=1n⋅(Dm

4 )23⋅S

12



a su mayor capacidad por lo que no justifica trabajar con relaciones y/D similaresa las del alcantarillado sanitario.

ALCANTARILLADO PUVIALSao Paolo Brasil - 1980.

1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6

7 8 9Disposición FinalA.Pluvial.

A11

A12

A13

A14 A15

A16

Disposición FinalA.Pluvial.

80 100

70130

20

2020 20

2020




COEFIECINTE DE ESCORRENTIAÁrea de viviendas C=0.7 (RESIDENCIAL)Área cordón y calzada C=0.75 (ASFALTADAS)TOTAL

I : intensidad de precipitación en mm / hrt : tiempo de concentración en HRS.f : frecuencia en años. (F=5años)

cuando el tiempo de intensidad es en MIN se debe dividir entre 60…………………..

C POND

= 0.716

1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020


1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020


I=123 . 04⋅f 0.213

( T60 )

0.345

I=379 .7⋅f 0 .3556

T 0.7016



1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020


1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020




Nótese que en este caso las acumulaciones de caudales son diferentes a las del alcantarillado sanita-rio, se respeta el flujo según las pendientes de las calzadas. Un diseño óptimo es aquel que deja al agua recorrer un par de cuadras antes de ser atrapado en las bocatormentas. Durante las siguientesclases de la ayudantía se aprenderá a diseñar las bocatormentas y a calcular su número, las cámaras, etc

Se presentan los dibujos también en AUTOCAD haciendo doble clic sobre la imagen que se encuentraabajo, con ello se tiene un mayor detalle sobre los dibujos y las formas de acumular. Se recuerda que la adopción de sentidos del flujo depende únicamente del criterio del diseñista.

Recordar un par de cosas importantes, tanto para el alcantarillado sanitario y pluvial :NO SE DISEÑA CON UNA PENDIENTE ÚNICA TODOS LOS TRAMOS !!!! (POR EJ. S = 0.01) Error muy común en los proyectos de alc. Sanitario. Si la pendiente es favorable por COINCIDENCIAse puede tener un diseño aceptable. Pero al tener un contenido académico es poco coherente tomar esta decisión para el proyecto porque las profundidades son excesivas.

RESPETAR LAS CONSIDERACIONES DE LA NORMA!!!! Sobre Velocidad, YN / D, Fuerza

1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

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A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020


1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020




Tractiva, Profundidades Mínimas y Máximas. Todos los proyectos tienen conclusiones sobre utilizar

CUMPLIR CON LA ORDEN DEL PROYECTO. Sólo tienen la nota máxima en los planos aquellas personas que cumplieron con la tabla resumen: (tramos, caudales de diseño, longitud, diámetro) para el proy. De pluvial no se calificarán planos sin este requisito.

el criterio técnico - económico pero muy pocos lo usan. Hacer el proyecto con anticipación!


AYUDANTE: RODRIGO SÁNCHEZ FERREIRA

EJEMPLO DE CÁLCULO ALCANTARILLADO PLUVIAL

Cámara de Salida Cámara de Llegada Longitud ÁreasSalida Llegada N° Cota Terreno Cota Radier Profun. N° Cota Terreno Cota Radier Profun. Tramo Tramo Acum

4 5 4 1001.00 999.30 1.70 5 1001.00 999.10 1.90 100 0.575 0.5755 6 5 1001.00 999.10 1.90 6 1001.00 998.70 2.30 120 1.295 1.8706 9 6 1001.00 998.70 2.30 9 1000.00 998.20 1.80 150 0.72 2.5907 8 7 1000.00 998.60 1.40 8 1000.00 998.40 1.60 100 0.625 0.6258 9 8 1000.00 998.40 1.60 9 1000.00 998.20 1.80 120 1.345 1.9709 10 9 1000.00 998.20 1.80 10 1000.00 997.90 2.10 60 0.72 5.280

TOTAL 650 5.280 Ha

Tiempo Concent. I C Caudal (Lt/s) Diseño a Tubo LlenoSalida Llegada Ent. (min) Tramo (min) (mm/hr) Parcial Acum S Diam. Calc Diametro Velocidad (S%)

4 5 10.00 1.94 133.8 0.716 153.096 153.096 0.0020 0.4820 0.5 0.860 0.25 6 11.94 1.51 118.1 0.716 304.504 457.601 0.0033 0.6603 0.65 1.323 0.3336 9 13.45 1.80 108.7 0.716 155.709 613.310 0.0033 0.7369 0.7 1.389 0.3337 8 10.00 1.94 133.8 0.716 166.409 166.409 0.0020 0.4973 0.5 0.860 0.28 9 11.94 2.04 118.1 0.716 316.261 482.670 0.0017 0.7671 0.7 0.983 0.1679 10 13.97 0.54 105.79 0.716 151.594 1111.692 0.0050 0.8536 0.800 1.860 0.500

YnYn / D θ° θr

Am Pm Rh V τSalida Llegada (m) (m2) (m) (m) (m/s) (Pa)

4 5 0.350 0.700 3.96 0.069 0.0000 0.017 0.000 0.007 0.0025 6 0.487 0.749 4.18 0.073 0.0000 0.024 0.000 0.012 0.0056 9 0.550 0.785 4.36 0.076 0.0000 0.027 0.000 0.014 0.0067 8 0.365 0.730 4.10 0.072 0.0000 0.018 0.000 0.008 0.0028 9 0.580 0.829 4.58 0.080 0.0000 0.028 0.000 0.010 0.0039 10 0.639 0.799 4.42 0.077 0.0000 0.031 0.000 0.019 0.010

1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

70130

20

2020 20

2020


I=379 .7⋅f 0 . 3556

T 0.7016



EJEMPLO ALCANTARILLADO PLUVIAL (PROYECTO)

Diseñar la red de alcantarillado pluvial con los siguientes datos obtenidos del análisis hidrológico y de lascaracterísticas de tejados y calles de la zona de estudio.

Datos:Alcantarillado para la ciudad de SucreCoeficiente de escorrentía para las calles de 0.65 Coeficiente de escorrentía para los tejados de 0.95Frecuencia de las lluvias 12 añosDuración de la lluvia (tiempo de flujo superficial "inlet") de 15 minutos

Intensidad. La ecuación varía de zona a zona y de autor a autor

En base al análisis de las curvas INTENSIDAD - DURACIÓN - FRECUENCIA setiene que para la zona del proyecto dicha ecuación tiene la siguiente fórmula:

I : intensidad de precipitación en mm / hrt : tiempo de concentración en hrs.f : frecuencia en años.

Coeficiente de Escorrentía

Área de viviendas 10.06 Ha → C = 0.95 Residencial Área cordón y calzada 4.87 Ha → C = 0.65 AsfaltadasTOTAL 14.93 Ha

0.852

Cálculo del Caudal con el Método Racional

Con el uso del método racional se obtienen resultados muy acertados sobre la realidad del fenómeno de la escorrentía superficial mientras se utilicen con racio-nalidad la adopción de intensidades y coeficientes de escorrentía. El método es bastante aplicable para pequeñas cuencas.

I : intensidad de precipitación en mm / hrC : coeficiente ponderado de escorrentíaA : área de aporte en Ha

C POND

=

QMAX=2 .78⋅C⋅I⋅A

70310.0

33096.02457.180

t

fI



Cálculo del Diámetro

Se utilizó la ecuación siguiente asumiendo una tubería llena:

Cálculo de la Velocidad

Cota Terrreno y Cota Radier

Todas las tuberías se encuentran enterradas en profundidades que garantizan laexistencia de más de 1 metro de suelo por encima del coronamiento de la tuberíacon esto se logra que los esfuerzos principales en la tubería sean los de la cargamuerta por sobre la carga viva. Los tramos iniciales tienen una profundidad de 1.5m

Comprobaciones y/D y Fuerza Tractiva

Para complementar los cálculos hidráulicos mínimos establecidos en la NormaBoliviana de Instalaciones Sanitarias y Alcantarillado NB 688 se calcularon los tirantes reales del escurrimiento y las relaciones y/D correspondientes.

Dm=8√(Q (Lt /s )⋅n⋅4

53

1000⋅S12⋅π

)3

Vm=1n⋅(Dm

4 )23⋅S

12







ALTERNATIVA 1



ALTERNATIVA 2



EJEMPLO DE CÁLCULO ALCANTARILLADO PLUVIAL SUCRE - ALTERNATIVA 1

Cámara de Salida Cámara de Llegada Longitud ÁreasSalida Llegada N° Cota Terreno Cota Radier Profun. N° Cota Terreno Cota Radier Profun. Tramo Tramo

7 8 7 402.50 400.80 1.70 8 403.50 400.60 2.90 132.86 3.3078 9 8 403.50 400.60 2.90 9 402.50 400.00 2.50 108.79 1.2319 10 9 402.50 400.00 2.50 10 401.30 399.00 2.30 114.81 0.98410 15 10 401.30 399.00 2.30 15 400.50 398.00 2.50 73.66 0.63212 13 12 401.50 399.90 1.60 13 402.30 399.70 2.60 129.67 1.88813 14 13 402.30 399.70 2.60 14 401.50 399.40 2.10 111.51 1.80214 15 14 401.50 399.40 2.10 15 400.50 398.00 2.50 112.79 0.42815 20 15 400.50 398.00 2.50 20 399.50 397.20 2.30 121.13 0.766

Tiempo Concent. I C Caudal (Lt/s) Diseño a Tubo LlenoSalida Llegada Entrada (min) Tramo (min) (mm/hr) Parcial Acum S Diam. Calc Diametro Velocidad

7 8 15.00 2.17 61.1 0.852 478.881 478.881 0.0015 0.7796 0.800 1.0218 9 17.17 1.01 55.6 0.852 162.124 641.004 0.0055 0.6817 0.700 1.7879 10 18.18 0.85 53.4 0.852 124.422 765.427 0.0087 0.6688 0.700 2.24610 15 19.04 0.44 51.7 0.852 77.361 842.788 0.0136 0.6380 0.700 2.80412 13 15.00 2.53 61.1 0.852 273.305 273.305 0.0015 0.6288 0.600 0.85313 14 17.53 1.49 54.8 0.852 233.755 507.060 0.0027 0.7143 0.700 1.24814 15 19.02 0.78 51.7 0.852 52.465 559.525 0.0124 0.5564 0.600 2.41915 20 19.47 0.94 50.9 0.852 92.357 1330.278 0.0066 0.8667 0.800 2.138

YnYn / D θ° θr

Am Pm Rh V τSalida Llegada (m) (m2) (m) (m) (m/s) (Pa)

7 8 0.566 0.707 228.91 3.995 0.3799 1.598 0.238 1.145 3.5118 9 0.495 0.707 228.99 3.997 0.2910 1.399 0.208 2.006 11.2569 10 0.483 0.689 224.50 3.918 0.2829 1.371 0.206 2.507 17.62810 15 0.453 0.647 214.18 3.738 0.2634 1.308 0.201 3.079 26.80912 13 0.469 0.782 248.65 4.340 0.2372 1.302 0.182 0.971 2.75713 14 0.527 0.753 240.85 4.204 0.3110 1.471 0.211 1.416 5.57814 15 0.398 0.663 218.10 3.807 0.1991 1.142 0.174 2.674 21.226



15 20 0.652 0.815 258.18 4.506 0.4388 1.802 0.243 2.437 15.773













EJEMPLO DE CÁLCULO ALCANTARILLADO PLUVIAL SUCRE - ALTERNATIVA 1

ÁreasAcum3.3074.5385.5226.1541.8883.6894.117

11.038













DEMOSTRACION ALCANTARILLADO PLUVIAL PLANILLA DE EXCEL

DATOSn: 0.013t: 10 minF: 5

CAMARA DE LLEGADA CAMARA DE SALIDA Longitud Áreas Cota Terreno Cota Radier Profun. Cota Terreno Cota Radier Profun. Tramo Tramo

1001 999.3 1.7 1001 999.1 1.9 100 0.5751001 999.1 1.9 1001 998.7 2.3 120 1.2951001 998.7 2.3 1000 998.2 1.8 150 0.721001 998.7 2.3 1000 998.2 1.8 150 0.72

Tiempo Concent. I C Caudal (Lt/s) Diseño a Tubo LlenoEnt. (min) Tramo (min) (mm/hr) C Parcial Acum S(m/m) Diam. Calc

10.00 1.94 133.78 0.716 153.12 153.12 0.0020 0.4811.94 1.51 118.15 0.716 304.54 457.66 0.0033 0.6613.45 1.80 108.66 0.716 155.73 613.39 0.0033 0.7415.25 1.65 99.50 0.716 142.60 755.99 0.0033 0.80

I=47 ,67∗T−⃗¿⋅0.786

¿I=

379 .7⋅f 0 .3556

T 0.7016

HaAcum0.5751.872.592.59

Yn Yn / D θr Am Pm RhDiametro Velocidad (m) - - (m2) (m) (m)

0.50 0.86 0.350 0.700 3.964 0.147 0.991 0.1480.65 1.32 0.487 0.749 4.185 0.267 1.360 0.1960.70 1.39 0.550 0.786 4.357 0.324 1.525 0.2130.80 1.52 0.583 0.728 4.090 0.392 1.636 0.240

1002 1002 1002

1001 1001 1001

1000 1000 1000

A1 A5

A2 A3 A6

A8

A7

A4

A9

A10

10999 10

1 2 3

45

6

7 8 9

1 2 3

4 5 6


A11

A12

A13

A14 A15

A16


80 100

7013

020

2020 20

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V τ(m/s) (Pa)0.963 2.9061.499 6.4111.582 6.9541.714 7.839

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