alcantarilla y agua de lluvia
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Diseño de alcantarillado y aguas de lluviaTRANSCRIPT
SISTEMA DE ALCANTARILLADO
Calculo de Areas
Área total= 104400/10000= 10,44 Ha
1) Calculo de Áreas por tramo
Para el tramo A1-B1
Para el tramo A1-A2
Las áreas de los tramos restantes se calcularon de manera similar.
Cantidad de casas= 184 casas.
Si se toman 5 personas por casa:
Po= 184x5= 920 habitantes
Número de años en los que se trabajara:
2015-2016=16 años
R en Barcelona= 5/100= 0,05
Tg45= 43/43=1
A=43 x432
x2=1849
86
100
43
43
14
X= 100-86
X=14
A=( 100+142 )x 43=2451
Población Futura:
Se aplica el método exponencial para hallar población futura.
Pf=920 x (1+0,05 )16=2008,4 hab
Intensidad en Barcelona
400 L/p/d
Coeficiente de escorrentía
Pavimento= 0,9
Vegetación= 0,3
Dotación para poblaciones menores de 20000 hab
Dotación= 300
Qmedio=2008,24habx 300
86400=6,9730 lts
seg
Qmaxh=2,5 x6,9730=17,4325ltsseg
Long total= (22x100)+(4x60)+(3x86)= 2698 metros
Qinf=20000 x (2,698 km)
86400=0,6245 lts
sg
Método Racional
2% CIA= 0,002x0,90x400x8,06= 58,032 lts/seg
2% CIA= 0,02x0,30X400x2,236= 5,3664 lts/seg
2%CIA TOTAL= 58,032+5,3664= 63,3984 lts/seg
Caudal total
Qtotal= 17,4325+0,6245+63,3984=81,4554 lts/seg
Caudal Gasto
Para hallar el caudal gasto, se utilizó la siguiente formula:
Qgasto= QtotalLongtotal
∗Longtramo
Donde la longitud total se calculó de la siguiente manera:
Se contaron la cantidad de tramos que había en el plano teniendo que había:
- 22 tramos de 100 m- 4 tramos de 60 m- 3 tramos de 86 m
Dando un total de 2678 m =2,678 km
La longitud del tramo:
Se tomó en cuenta las longitudes arriba y la longitud propia del tramo como se muestra en la siguiente tabla, tomando un tramo como ejemplo:
Para el tramo b3 b4
Tramos Arriba Propia TotalB3 B4 472 100 572
Entonces para el tramo b3-b4 tenemos un caudal gasto =
81,455ltsm
x572m
2678=17,269
ltsseg
Pendiente:
Para hallar la pendiente se necesita conocer la cota inicial y la cota final de cada tramo para aplicar la siguiente formula:
S= cotai−cotaflong propia
Para conseguir las cotas se hizo una relación de triángulos con las cotas conocidas en el plano. Se realizó de la siguiente manera:
Para el tramo b3- b4
Teniendo asi la siguiente relación:
2,21
=2x=0,909m
Luego se suma este resultado a la cota inicial= 12 y se obtendrá la cota inicial del tramo que es:
Cotai : 12+0,990=12,909m
Nota: este proceso se realizó para hallar todas las cotas del proyecto.
Luego de obtener las cotas, se prosiguió con el cálculo de la pendiente de cada tramo:
Para el tramo b3-b4
2,2 cm
1 m
2 cm
x
12
13
S=12,909−11,35100
=0,0156
Está pendiente se elevó a la ½ para luego calcular el diámetro de la tubería para cada tramo, teniendo asi que:
S0,5=0,1248
N=
Como las tubería serán de concreto se tomó n= 0,012
Diámetro
Para calcular el diámetro de la tubería, se utilizó la siguiente formula:
D=( 10,08xQgastoxNS0,5 x π )38
Para el tramo b3-b4 se calculó un diámetro de tubería:
D=( 10,08x 0,017 x 0,0120,1248xπ )38=0,1404
Diámetro comercial
El diámetro comercial para las tuberías se halló tomando en cuenta el diámetro anteriormente calculado 0,1404 m. entonces para saber que diámetro comercial le corresponde a este tramo se tiene que:
El mínimo diámetro a utilizar es de 6 pulgadas, y se sabe que 1 pulgada son 2,54 cm, entonces pasamos de pulgadas a cm teniendo que:
6 pulgadas=6 x 2,54cm=15,24 cm
Y estos 15,24 cm se llevan a metros teniendo:
15,24cm
100cmx1m=0,1524
El diámetro comercial para el tramo b3-b4 será de 6 pulgadas por ser el más cercano al diámetro real anteriormente calculado.
Caudal de diseño (Qc).
Para hallar el Qc del tramo b3-b4, se tomara el diámetro comercial anteriormente hallado, y se utilizara la siguiente fórmula para calcularlo:
Qc= 1Nx(πx D2
4 ) x ( D4 )23 x S0,5
Introduciendo todos los datos, anteriormente calculados, se tiene que Qc para el tramo b3-b4=
Qc= 10,012
x(πx 0,152424 ) x ( 0,15244 )23 x (0,0156 )0,5=0,022 m
3
seg
Nota: se multiplicara por 1000 para llevarlo a Lts.
Qc= 10,012
x(πx 0,152424 ) x ( 0,15244 )23 x (0,0156 )0,5 x( 1000 lts
1m3 )=22 ltsseg
Velocidad de diseño (Vc).
Para calcular la Velocidad de diseño se tomó el Qc en metros cúbicos y se dividió entre el área del diámetro comercial en metros cuadrados utilizando la siguiente formula:
Vc=QcAc
Donde: Ac=πx (Dc )2
4
Introduciendo los datos se tiene que:
Ac=πx (0,1524m )2
4=0,0182m2
Vc= 0,0220,0182
=1,180ms
Caudal real
El caudal real será igual al caudal de gasto.
Qr=Qgasto= 17,269ltsseg
Relación Qr/Qc
Se toma el Qr y el Qc en litros se halla esta relación:
QrQC
=0,820
Con esta relación se entra en el nomograma de relación de elementos hidráulicos y se tiene que la relación Vr/Vc= 1,14
Velocidad Real
Se toma la relación Vr/Vc =1,14 y se despeja Vr
Vr=1,14Vc
Donde Vc= 1,180 m/s
Introduciendo Vc en la fórmula:
Vr=1,14 x 1,180=1,346 ms
La velocidad cumple con el requisito de ser mayor a 0,75 para evitar sedimentación en la tubería.
Nota: Todos los cálculos anteriormente expuestos se realizaron para todos los tramos del proyecto, y se verán reflejados en la tabla N°1:
Las velocidades resaltadas en amarillo, son aquellas que cumplieron la condición anteriormente expuesta. El resto son las velocidades que no son mayores de 0,75 m/s.
Para estos tramos donde sus velocidades reales no cumplieron, se estableció que su nueva velocidad real seria 0,75 (la min establecida), hallando una nueva pendiente con la siguiente formula:
S=( VxN(D4 )23 )2
Se procede a hallar un nuevo Qc con la nueva pendiente utilizando la siguiente formula:
Qc= 1Nx(πx D2
4 ) x ( D4 )23 x S0,5
Luego se halla una nueva relación Qr/ Qc y se comprueba que es menor de 1.
Finalmente se halló la velocidad de diseño con el nuevo caudal de diseño.
También se muestran las cotas tanto de terreno, rasantes y el banqueo.
La cota rasante es el resultado de la resta entre la cota terreno y una excavación de 1,2 m. por ejemplo, para el tramo B3-B4 se tiene:
Terreno Arriba Rasante Terreno abajo Rasante Banqueo12,909 11,709 11,35 10,15 1,2
Perfil longitudinal del Tramo Critico:
Para realizar el diseño del drenaje, se optó por modificar la vía, realizando los rellenos y excavaciones necesarias en el tramo crítico; esto para obtener una pendiente constante de 0,006 en todos los tramos, con la finalidad de facilitar los cálculos.
-Tramo C1- D1
El tramo c1-d1, al ser modificada su velocidad real, ya posee una pendiente de 0,006.
-Tramo D1-D2
Para este tramo se decidió realizar un relleno de 0,255 metros en la progresiva 0+200, esto con la finalidad de tener una pendiente de 0,006, y se calculó de la siguiente forma:
13,005−(12,15+x )100
=0,006
Donde x es la cantidad de relleno en metros.
Se procedió a despejar ‘x’ teniendo que:
x=0,255m
Teniendo como cota final de via:
cotavia :12,15+0,255=12,405m
-Tramo D2-D3
Con la nueva cota vía= 12,405 m, se prosiguió a calcular la nueva pendiente del tramo D2-D3 para saber si esta es igual a 0,006 m.
12,405−10,847100
=0,0158m
Como esta no es igual a 0,006 se realizó un relleno de 0,958 metros en la progresiva 0+300, hallado de la siguiente formula:
12,405−(10,847+x )100
=0,006
Despejando ‘x’
x=0,958m
Teniendo como cota vía:
cota via :11,805m
Tramo D3-D4
Se procedió a verificar si con la nueva cota vía de 11,805 m se cumplía que la pendiente es: 0,006.
11,805−9,774100
=0,0203m
Al no cumplir, se procedió a realizar un relleno de 1,431 m en la progresiva 0+400 para obtener una pendiente de 0,006. El relleno se halló de la siguiente forma:
11,805−(9,774+x )100
=0,006
x=1,431m
Se obtuvo una cota vía:
cota via :11,205m
Tramo D4-D5
Se realizó el mismo proceso de verificación del tramo d3-d4, y la pendiente hallada no cumplió con ser igual a 0,006.
Se procedió a realizar un relleno de 1,845 m en la progresiva 0+460 para obtener una pendiente de 0,006, obteniendo como cota vía:
cota via :10,845m
Tramo D5-C5
En este tramo se realizó un relleno de 0,378 metros en la progresiva 0+560 para obtener una pendiente de 0,006, teniendo una cota vía:
cota via :10,245m
Tramo C5-B5
En este tramo se realizó un corte en la progresiva 0+660, ya que se necesitaba aumentar la diferencia de altura entre la cota inicial y final, porque la pendiente
resultado de la diferencia entre estas divididas por la longitud del tramo era muy pequeña.
10,245−(10,25−x )100
=0,006
Despejando ‘x’
Se obtuvo un corte de:
x=0,605
Teniendo una cota vía de:
cota via :9,645m
Después de haber modificado la cota vía, se puede diferenciar la cota terreno, vía y rasante, en el siguiente perfil:
El banqueo será =1,2 m para todos los tramos.
Perfil longitudinal con todos los datos:
Qr= expresado en lts/sg
Vc= expresado en m/s
Vr= expresado en m/s
DRENAJE
Para el diseño del drenaje se procedió a calcular los siguientes datos:
Q=CIA
-Coeficiente de escorrentía:
Ce vegetación= 0,3
Ce pavimento=0,9
-Intensidad
Para hallar la intensidad se calculó el tiempo en minutos de la siguiente forma:
Tc=0,0195( L3
H)
Donde la longitud seria la longitud total del tramo crítico.
L=660m
‘H’ será igual a la diferencia entre la cota inicial y la cota final:
H=14−10,25
H=3,75m
Sustituyendo:
Tc=21,1643min
-Frecuencia: se tomó como 25 años.
Al tener todos los datos se procede a intersectarlos en el siguiente nomograma:
Se tiene una intensidad= 320 lps/ha.
Área propia del tramo (A):
Reflejada en tabla N°1
Longitud de la ventana (T)
Se tomó igual a 3 m en todos los tramos.
Z
Se tomó z=0,50 m para todos los tramos
Altura de inundación (y)
y=300cm50cm
y=6cm
Caudal de la calle (Q)
Q=0,00175(Zn )12 S
12 y
83
Para el tramo C1-D1
Q=0,00175( 0,500,0015 )12 (0,006)
12 (6)
83
Q=53,711 ltsseg
Pendiente transversal (Sx)
Sx=2% para todos los tramos.
Relación Qi/Q
Con los datos: T, Sx y So se va al diagrama de relación de intercepción, para hallarla:
Y se tiene que:
QiQ
=0,77
Luego se procede a despejar Qi:
Qi=0,77 x53,711 ltsseg
Qi=41,357 ltssg
Numero de sumideros:
Numerode sumideros :QciaQcalle
Separación:
Para el tramo c1-d1: Se coloca un sumidero al final de la calle, que posee una longitud de 3 m
Como en este tramo hay que colocar 2 sumideros, se debe dividir los 97 metros entre dos: teniendo que la separación será: 48,5 metros.
Nota: el mismo análisis se realizó para todos los tramos y se puede observar en la siguiente tabla:
C1 1
D1
100
100-3=97 metros
100 m
48,5
República Bolivariana de Venezuela
Universidad Santa María
Nucleo Oriente-Barcelona
Facultad y Escuela de Ingeniería
ALCANTARILLADO Y SISTEMA DE AGUAS DE LLUVIA
Profesor: Realizado Por:
Glency Reyes Francis Pernalete