Universidad centroamericana

UCA

Facultad de Ciencia Tecnología y Ambiente

Ingeniería Civil

Hidráulica

Tarea de Curso No 3:

ANÁLISIS HIDRÁULICO DE UNA ALCANTARILLA

Entrega:

Kenneth Javier García Tapia 2009590052

Profesor: Dr.: Néstor Lanza.

Fecha de entrega:

Managua, 9 Diciembre de 2011

Introducción El deficiente sistema de alcantarillado de la ciudad de Managua así como también al

del resto del país es un reto para los futuros ingenieros, los cuales deberán dar

soluciones más viables, económicas y seguras para la problemática de las aguas

servidas de cada una de las ciudades del país; por tal motivo se generó la iniciativa de

realizar un análisis hidráulico de alcantarilla el cual necesitará el desarrollo del ingenio

y de la facilidad de dar soluciones a las distintas problemáticas presentadas en el

desarrollo del presente informe.

El informe técnico de análisis hidráulico de alcantarilla fue realizado para el barrio San

Luis Sur, ubicado por la pista la resistencia y la carretera norte en el sector noreste del

municipio de Managua departamento de Managua, Nicaragua.

El análisis de la red de alcantarilla se elaboró haciendo uso del área total del proyecto

siendo este el área efectiva por terraza, así como también se usaron las curvas de

nivel trazadas a cada metro y su vaguada, la cual permitió determinar la dirección del

flujo y su drenaje por gravedad en el sistema general. También se utilizó el programa

informático Loop para terminar de realizar el análisis completo de la red de alcantarilla

y cada una de las componentes que hacen posible el correcto funcionamiento y

drenaje de la red.

Dar soluciones a los problemas de aguas servidas en Nicaragua no siempre está en

manos de respuestas hidráulicas independientes, sino que es menester presentar

alternativas de solución al problema donde la hidráulica y las demás ramas de la

ingeniería civil se unan para dar la respuesta más viable y económica posible, por

ende la hidráulica, hidrología, presupuesto y otras ramas de la ingeniera no pueden

estar desligadas para dar soluciones a los inminentes problemas de agua en nuestro

país.

Índice Introducción .................................................................................................................................. 2

Índice ............................................................................................................................................. 2

Objetivos ....................................................................................................................................... 4

Objetivo General ....................................................................................................................... 4

Objetivos Específicos ................................................................................................................. 4

Resumen ........................................................................................................................................ 4

Marco teórico ................................................................................................................................ 4

Configuraciones de un sistema de alcantarillado ..................................................................... 5

Modelo perpendicular ........................................................................................................... 5

Modelo radial ........................................................................................................................ 5

Modelo de interceptores ...................................................................................................... 6

Modelo en abanico ................................................................................................................ 6

Configuraciones de la red de atarjeas ....................................................................................... 7

Trazo en bayoneta ................................................................................................................. 7

Trazo en peine ....................................................................................................................... 8

Trazo combinado ................................................................................................................... 8

Metodología .................................................................................................................................. 9

....................................................................................................................... 10

.......................................................................... 11

............................................................................................................... 11

................................................................. 11

.................................................................................................... 11

....................................................................................................... 11

.................................................................................................. 11

................................................................................................ 11

............................................................................................... 12

................................................................................... 12

TABLA NÚMERO 1. DETERMINACION DE GASTOS PARCIALES PARA CADA TUBERÍA ............. 14

TABLA NÚMERO 2. DETERMINACION DE GASTOS PARCIALES PARA CADA POZO DE VISITA . 17

Corrida del programa Loop con el simulador Sewer. .............................................................. 20

Tabla número 3. Datos del programa Sewer. ..................................................................... 20

Tabla número 4. Resultados de corrida del programa. Caudales en cada tubería,

longitudes, diámetro, velocidades en tramo, pendiente de tubería, pendiente de terreno.

............................................................................................................................................. 20

Tabla número 5. Elevaciones de la corona, invert, profundidad de excavación................. 22

Tabla número 6. Excavaciones de los nodos y distancia de invert a invert. ...................... 23

Detalle típico de la tubería número 1. ................................................................................ 25

Planta de perfil de la tubería principal con sus pozos de visita. ......................................... 26

Resultados y Discusiones ............................................................................................................ 26

Conclusiones y Recomendaciones .............................................................................................. 27

Anexos ......................................................................................................................................... 28

Bibliografía .................................................................................................................................. 28

Objetivos

Objetivo General Realizar análisis hidráulico de una red de alcantarilla del barrio San Luis Sur del

municipio de Managua, Nicaragua.

Objetivos Específicos Calcular los gastos de caudales medio, mínimo, máximo, infiltración y caudal de

diseño de la red haciendo uso del área total del proyecto.

Trazar la red principal y secundaria haciendo uso de la vaguada existente en el plano

por medio de la concavidad de las curvas de nivel.

Delimitar los posos de visita de entrada y salida en dependencia de las altitudes de las

curvas de nivel.

Determinar la dirección del flujo por la alcantarilla tomando en cuenta las alturas

máximas y mínimas de las curvas de nivel.

Calcular gastos parciales (caudal medio, mínimo, máximo, infiltración y caudal de

diseño) para cada tubería de la red de alcantarilla.

Resumen Se realizó el análisis de una red de alcantarilla para el barrio San Luis Sur del

municipio de Managua. Para el análisis se utilizó el área total del proyecto para

calcular los caudales medio, mínimo, máximo, infiltración y de diseño para la red total.

Así como también se elaboró distribución de la red principal y de las secundarias las

cuales estrictamente deberían de trabajar por gravedad debido a la recaudación de los

desechos desde los puntos más altos a los más bajos. También se determinaron los

posos de visita para cada una de las tuberías de la red, en este apartado se

distribuyeron los posos por gravedad donde todos lleguen a suministrar la tubería

principal en dependencia de la dirección del flujo. Finalmente se realizó el cálculo de

gastos parciales para cada tubería calculando de igual forma los caudales medio,

mínimo, máximo, infiltración y de diseño para cada tramo con el objetivo de que al

culminar en la última tubería el caudal de diseño sea igual al calculado para el área

total de proyecto.

Marco teórico Trazo de la red de alcantarillado pluvial

Por razones de economía, el trazo de una red de alcantarillado debe tender a ser una réplica subterránea del drenaje superficial natural.

El escurrimiento debe ser por gravedad, excepto en aquellas zonas donde sea necesario el bombeo.

El trazo de una red de alcantarillado se inicia con la definición del sitio o de los sitios de vertido, a partir de los cuales puede definirse el trazo de colectores y emisores.

Una vez definida esta etapa, se traza la red de atarjeas. En ambos, pueden elegirse varias configuraciones o trazos.

Configuraciones de un sistema de alcantarillado

Se denomina configuración de un sistema de alcantarillado al trazo definido para los colectores y emisores de la red, el cual depende principalmente, de la topografía de la zona, del trazo de las calles en la localidad, de la ubicación de los sitios de vertido y de la deposición final de las aguas.

Los modelos de configuración de colectores y emisores más usuales se pueden agrupar en los tipos siguientes.

a) Modelo perpendicular b) Modelo radial c) Modelo de interceptores d) Modelo en abanico.

Modelo perpendicular

Se utiliza en comunidades que se ubican a lo largo de una corriente, con el terreno inclinado hacia ella, por lo que las tuberías se colocan perpendicularmente a las corrientes y descargan a colectores o a la corriente.

Este modelo se utiliza para buscar la trayectoria más corta hacia los canales superficiales existentes o hacia los colectores.

La figura 4.3 indica un esquema general de este tipo de modelo.

Modelo radial

En este modelo la pendiente del terreno baja del centro del área por drenar hacia los extremos, por lo que la red de atarjeas descarga a colectores perimetrales que llevan el agua al sitio de vertido.

Modelo de interceptores

Se emplea para recolectar aguas pluviales en zonas con curvas de nivel más o menos paralelas.

El agua se capta con colectores cuyo trazo es transversal a las curvas de nivel, que descargan a un interceptor o emisor que lleva el agua al sitio de vertido.

Modelo en abanico

Cuando la localidad se encuentra ubicada en un valle, se traza la red de atarjeas para captar los escurrimientos y transportarlos hacia el centro del valle y mediante un colector y un emisor se traslada el agua pluvial a la zona de vertido.

Configuraciones de la red de atarjeas

La red de atarjeas tiene por objeto recolectar y conducir las aguas pluviales captadas en los sumideros distribuidos en la zona de proyecto hasta la red troncal de colectores. El ingreso del agua a la red es entonces paulatino y conforme avanza en su recorrido hacia los colectores se incrementa el caudal.

Una vez elegido el modelo de configuración de colectores y emisores que se considere más adecuado para la zona de estudio, el paso siguiente es trazar la red de atarjeas. Entre los trazos de la red de atarjeas más usuales se pueden mencionar, en forma general, los tipos siguientes:

Trazo en bayoneta

Se denomina así al trazo que, iniciando en una cabeza de atarjea, tiene un desarrollo

en zigzag o en escalera. La ventaja de utilizar este tipo consiste en reducir el número

de cabezas de atarjeas y permitir un mayor desarrollo de las atarjeas, incrementando

el número de descargas para facilitar que los conductos adquieran un régimen

hidráulico establecido, logrando con ello aprovechar eficientemente la capacidad de

los conductos. La desventaja es que para su utilización el trazo requiere que el terreno

tenga pendientes suaves y uniformes.

Trazo en peine

Es el trazo que se forma cuando existen varias atarjeas con tendencia al paralelismo. Empieza la captación con una cabeza de atarjea, la cual descarga su contenido en una atarjea perpendicular común de mayor diámetro a ellas, misma que a su vez descarga a otra atarjea o colector de mayor diámetro.

Las ventajas de este sistema consisten en garantizar la aportación rápida y directa del agua pluvial de la cabeza de atarjea a la tubería común de cada peine y de éstas a los colectores, propiciando que se presente rápidamente un régimen hidráulico establecido. Además, se tiene una amplia gama de valores para las pendientes de las atarjeas, lo cual resulta útil en el diseño cuando la topografía es prácticamente plana. El sistema también tiene desventajas, entre las que se pueden mencionar que debido al corto desarrollo que tienen las atarjeas en el inicio de la red, a partir de la cabeza de atarjea, antes de descargar a un conducto mayor, en la mayoría de los casos aquellas trabajan por debajo de su capacidad, ocasionando que se desaproveche parte de dicha capacidad. Otra desventaja que se presenta se debe a que los tramos iniciales normalmente son poco profundos a fin de que puedan descargar al conducto perpendicular común de diámetro mayor, por lo que se requiere de gran cantidad de pozos de caída adosada para cada uno de estas atarjeas, lo cual eleva los costos de construcción.

Trazo combinado

Como su nombre lo indica, es una combinación de los dos sistemas mencionados anteriormente. Se emplea de acuerdo a la topografía que se presente en el área de proyecto teniendo como objetivo el reducir los costos de construcción. La figura 4.9 ilustra el trazo combinado de una red de atarjeas.

Metodología Inicialmente se determinó el área de demanda tomando en cuenta cada una de las

terrazas de la urbanización, el área de vivienda, los números de viviendas de la

urbanización que están en dependencia del área total entre el área de la vivienda, así

como también se calculó la población total del proyecto tomando en cuenta un índice

de población promedio. Se prosiguió a calcular el caudal de gasto medio, caudal de

gasto mínimo, caudal de gasto máximo, cálculo del caudal de infiltración y finalmente

el caudal de diseño del proyecto total.

Seguidamente se hizo el trazado de la red principal tomando en cuenta la vaguada de

las curvas de nivel, es decir, hacia donde se dirigía la concavidad de la curva de nivel

en esa dirección se dirigía el flujo de las alcantarillas. Posteriormente se trazaron las

redes secundarias de alcantarillado, donde éstas obligatoriamente igual que la

principal tenían que ir de la parte más alta de la urbanización a la parte más baja de

esta, se realizó esto con el objeto de dejar el sistema con un funcionamiento

completamente a gravedad donde los desechos de los puntos más altos pasen

recaudando los de los puntos más bajos.

Trazada las redes de alcantarilla se determinaron los posos de visita y cabeceros de la

red, estos se enumeraron tomando en cuenta la dirección del flujo, es decir, de las

partes más altas a las partes más bajas tomando en cuenta la altura de cada una de

las curvas de nivel. Haciendo uso de la delimitación de los posos de visita se prosiguió

a determinar los gastos parciales en cada una de las tuberías que conforman las redes

de alcantarilla.

Primeramente se determinó el área propia de cada una de las tuberías las cuales

comprenden un pozo de visita de entrada y uno de salida, seguidamente se calculó el

área de tributaria de dicha tubería el cual es el resultado de las áreas que suministran

al tramo de tubería en análisis, luego se calcula el área acumulada siendo el resultado

de la adición entre el área propia y el área tributaria.

Seguidamente se calcula la cantidad de pobladores que existen en esa área

acumulada del proyecto, posteriormente se calcula el caudal medio, caudal mínimo

ambos en litros por segundo; posterior se calculó el factor de harmon y se comparó

con las condiciones mínimas de dicho teorema el cual establecer que si el harmon

calculado tiene que estar entre los intervalos de entre 1.8 y 3, y si es mayor que 3 se

trabaja con el valor máximo, mientras que si da menor que 3 se trabaja con el harmon

calculado. Luego se determinó el caudal máximo del tramo, así como también el

caudal de infiltración y el caudal de diseño del tramo de tubería a análisis. Dicho

procedimiento se hizo para las cincuenta y nueve (59) tuberías de la red de

alcantarilla.

Se comparó el caudal de diseño calculado por formulas y el obtenido por la tabla de

gastos parciales para cada tubería, estrictamente ambos caudales de diseño tienen

que ser iguales. Posterior se hicieron cero las áreas tributarias de las tuberías para

obtener el caudal en el pozo de entrada y salida del sistema de alcantarilla, al finalizar

se comparó de que la sumatoria de todos estos nuevos caudales (ingresar a Loop)

dieran igual al caudal de diseño, de esta forma se comparó la forma correcta de

cálculo.

Seguidamente se introdujeron los datos en el programa informático Loop para obtener

las profundidades de las coberturas y excavaciones, así como también la altura de la

corona y los invert de entrada y salida entre cada una de los tramos de tubería.

Con los datos arrojados por el Loop se ordenaron y se formó una tabla para realizar un

detalle típico de la sección de una tubería así como también realizar el perfil de la

tubería principal.

( ) ( )

( )

( )( ) ⁄

( ) (

)

( ) (

)

√

( )

(

)

Distribución de

pozos de visita de

entrada y salida.

Distribución de

tuberías principales

y secundarias de la

red de

alcantarillado.

TABLA NÚMERO 1. DETERMINACION DE GASTOS PARCIALES PARA CADA TUBERÍA

TUB TRAMO Área (Ha)

Población Qmedio Qmin Factor de Harmon Qmax Qinfil Qdis

No PV e PV s Propia Tribut Acum Hab lps lps Calc Útil lps lps lps

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 1 2 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 4,081 3,000 1,244 0,020 1,265

2 2 3 0,185 0,555 0,740 1183,360 1,659 0,332 3,752 3,000 4,977 0,081 5,058

3 3 4 0,185 0,740 0,925 1479,200 2,074 0,415 3,684 3,000 6,222 0,101 6,323

4 4 5 0,185 0,925 1,109 1775,040 2,489 0,498 3,626 3,000 7,466 0,122 7,587

5 5 6 0,185 1,109 1,294 2070,880 2,903 0,581 3,574 3,000 8,710 0,142 8,852

6 6 7 0,185 1,664 1,849 2958,400 4,148 0,830 3,448 3,000 12,443 0,203 12,646

7 8 9 0,370 0,185 0,555 887,520 1,244 0,249 3,833 3,000 3,733 0,061 3,794

8 9 10 0,370 0,555 0,925 1479,200 2,074 0,415 3,684 3,000 6,222 0,101 6,323

9 10 11 0,370 1,664 2,034 3254,240 4,562 0,912 3,412 3,000 13,687 0,223 13,910

10 11 12 0,370 2,774 3,143 5029,280 7,051 1,410 3,243 3,000 21,153 0,344 21,498

11 12 13 0,370 3,883 4,253 6804,320 9,540 1,908 3,118 3,000 28,619 0,466 29,085

12 13 14 0,370 4,253 4,623 7396,000 10,369 2,074 3,083 3,000 31,108 0,506 31,614

13 15 16 0,370 0,185 0,555 887,520 1,244 0,249 3,833 3,000 3,733 0,061 3,794

14 16 17 0,370 1,294 1,664 2662,560 3,733 0,747 3,486 3,000 11,199 0,182 11,381

15 17 18 0,370 1,664 2,034 3254,240 4,562 0,912 3,412 3,000 13,687 0,223 13,910

16 18 19 0,370 2,034 2,404 3845,920 5,392 1,078 3,349 3,000 16,176 0,263 16,439

17 19 20 0,370 2,774 3,143 5029,280 7,051 1,410 3,243 3,000 21,153 0,344 21,498

18 20 21 0,370 3,513 3,883 6212,640 8,710 1,742 3,156 3,000 26,130 0,425 26,556

19 22 23 0,370 0,185 0,555 887,520 1,244 0,249 3,833 3,000 3,733 0,061 3,794

20 23 24 0,370 0,925 1,294 2070,880 2,903 0,581 3,574 3,000 8,710 0,142 8,852

21 24 25 0,370 2,034 2,404 3845,920 5,392 1,078 3,349 3,000 16,176 0,263 16,439

22 25 26 0,370 2,774 3,143 5029,280 7,051 1,410 3,243 3,000 21,153 0,344 21,498

23 26 27 0,370 3,143 3,513 5620,960 7,881 1,576 3,198 3,000 23,642 0,385 24,027

24 27 28 0,370 3,513 3,883 6212,640 8,710 1,742 3,156 3,000 26,130 0,425 26,556

25 29 30 0,185 0,185 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

26 30 31 0,185 0,370 0,555 887,520 1,244 0,249 3,833 3,000 3,733 0,061 3,794

27 31 32 0,185 0,555 0,740 1183,360 1,659 0,332 3,752 3,000 4,977 0,081 5,058

28 32 33 0,185 1,109 1,294 2070,880 2,903 0,581 3,574 3,000 8,710 0,142 8,852

29 33 34 0,185 1,664 1,849 2958,400 4,148 0,830 3,448 3,000 12,443 0,203 12,646

30 34 35 0,185 2,219 2,404 3845,920 5,392 1,078 3,349 3,000 16,176 0,263 16,439

31 36 8 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 4,081 3,000 1,244 0,020 1,265

32 37 2 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

33 38 10 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

34 39 11 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

35 40 12 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

36 41 6 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

37 7 14 0,185 1,849 2,034 3254,240 4,562 0,912 3,412 3,000 13,687 0,223 13,910

38 42 15 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 4,081 3,000 1,244 0,020 1,265

39 43 16 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

40 44 10 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

41 45 11 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

42 46 12 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

43 47 20 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

44 14 21 0,185 6,656 6,841 10946,080 15,346 3,069 2,916 2,916 44,744 0,749 45,493

45 48 22 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 4,081 3,000 1,244 0,020 1,265

46 49 16 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

47 50 24 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

48 51 25 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

49 52 19 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

50 53 20 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

51 21 28 0,185 6,841 7,026 11241,920 15,761 3,152 2,904 2,904 45,771 0,770 46,540

52 54 29 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 4,081 3,000 1,244 0,020 1,265

53 55 23 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

54 56 24 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

55 57 32 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

56 58 33 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

57 59 34 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 3,935 3,000 2,489 0,041 2,529

58 28 35 0,185 11,279 11,464 18342,080 25,716 5,143 2,690 2,690 69,182 1,256 70,437

59 59 60 0,000 17,750 17,750 28400,640 39,818 7,964 2,501 2,501 99,571 1,944 101,515

𝑸𝒅𝒊𝒔𝒆 𝒐 𝟏𝟎𝟏 𝟓𝟏𝟓 𝒍𝒑𝒔

Caudal en última tubería igual a caudal de

diseño calculado para el proyecto total.

TABLA NÚMERO 2. DETERMINACION DE GASTOS PARCIALES PARA CADA POZO DE VISITA

TUB TRAMO Área (Ha)

Poblac Qmedio Qmin Factor de Harmon Qmax Qinfil Qloop

No PV e PV s Propia Tribut Acum Hab lps lps Calc Útil lps lps lps

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 1 2 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

2 2 3 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

3 3 4 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

4 4 5 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

5 5 6 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

6 6 7 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

7 8 9 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

8 9 10 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

9 10 11 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

10 11 12 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

11 12 13 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

12 13 14 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

13 15 16 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

14 16 17 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

15 17 18 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

16 18 19 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

17 19 20 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

18 20 21 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

19 22 23 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

20 23 24 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

21 24 25 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

22 25 26 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

23 26 27 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

24 27 28 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

25 29 30 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

26 30 31 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

27 31 32 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

28 32 33 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

29 33 34 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

30 34 35 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

31 36 8 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

32 37 2 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

33 38 10 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

34 39 11 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

35 40 12 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

36 41 6 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

37 7 14 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

38 42 15 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

39 43 16 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

40 44 10 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

41 45 11 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

42 46 12 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

43 47 20 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

44 14 21 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

45 48 22 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

46 49 16 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

47 50 24 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

48 51 25 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

49 52 19 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

50 53 20 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

51 21 28 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

52 54 29 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

53 55 23 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

54 56 24 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

55 57 32 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

56 58 33 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

57 59 34 0,370 0,000 0,370 591,680 0,830 0,166 2,501 2,501 2,074 0,041 2,115

58 28 35 0,185 0,000 0,185 295,840 0,415 0,083 2,501 2,501 1,037 0,020 1,057

59 59 60 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 2,501 2,501 0,000 0,000 0,000

𝑸𝑳𝒐𝒐𝒑 𝑸𝒅𝒊𝒔𝒆 𝒐 𝟏𝟎𝟏 𝟓𝟏𝟓 𝒍𝒑𝒔

La sumatoria de todos los caudales

para ingresar a Loop es igual al

caudal de diseño.

Corrida del programa Loop con el simulador Sewer.

Tabla número 3. Datos del programa Sewer.

Tabla número 4. Resultados de corrida del programa. Caudales en cada tubería,

longitudes, diámetro, velocidades en tramo, pendiente de tubería, pendiente de

terreno.

Tabla número 5. Elevaciones de la corona, invert, profundidad de excavación.

Tabla número 6. Excavaciones de los nodos y distancia de invert a invert.

Luego de corrido el programa con todos los datos de la red de alcantarilla se prosigue

a llenar la siguiente tabla para elaborar la planta de perfil de la tubería principal.

Detalle típico de la tubería número 1.

COBERTURA INVERT

EXCAVACIONES CORONA

TUBERIA

DIAMETRO (in) PVSe PVSs PVSe PVSs PVSe PVSs PVSe PVSs

INVERT CON INVERT

1 6 1,20 1,20 71,15 68,45 1,35 1,35 71,30 68,60 0,00

2 6 11,01 11,18 58,64 57,97 11,16 11,33 58,79 58,12 9,81

3 6 11,18 9,61 57,97 57,44 11,13 9,76 58,12 57,59 0,00

4 6 9,61 7,95 57,44 56,99 9,76 8,11 57,59 57,15 0,00

5 6 7,55 6,36 56,99 56,59 8,11 6,51 57,15 56,74 0,00

6 6 6,36 5,54 56,59 56,20 6,51 15,61 56,74 56,36 5,16

37 6 5,54 5,89 56,20 55,56 15,60 14,34 56,36 55,71 0,00

44 14 5,89 5,92 55,35 55,22 14,55 13,28 55,71 55,58 0,00

51 12 5,92 5,80 55,27 55,10 13,23 11,80 55,58 55,10 0,00

58 14 5,80 5,85 54,75 54,40 11,85 10,70 55,10 54,75 0,00

59 16 5,85 5,77 54,35 53,12 10,75 6,18 54,75 53,53 0,00

Planta de perfil de la tubería principal con sus pozos de visita.

Resultados y Discusiones Al realizar el análisis hidráulico de la red de alcantarillado del barrio San Luis Sur, se

trazaron un total de 59 tuberías que conformaban la red principal y secundaria con 60

pozos de visita (entrada y salida) que conectan el sistema de alcantarillado rigiéndolo

bajo gravedad completa.

Se calculó un caudal de diseño para el proyecto total, con el objetivo de compararlo

con el caudal adquirido en el último tramo de tubería, obtenido por medio de la

determinación de gastos parciales para cada una de las tuberías de la red; dando

ambos un caudal de 101.515 lps para una población servida de 28,400 habitantes en

un área efectiva de 17.75 Ha.

Se obtuvieron los caudales en cada uno de los pozos de visita de la red, los cuales se

ingresaron en el programa informático Loop.

A realizar la corrida del programa Loop con el simulador para análisis de alcantarillas

Sewer, se obtuvieron velocidades mayores a la mínima propuesta por ENACAL con

pendientes en la tubería bastantes pequeñas, pero se obtuvieron excavaciones

mayores a la mínima requerida de 3.8 m de profundidad de excavación, dicho caso se

repitió en un 40% de los tramos de tubería.

De igual forma se obtuvieron relación de invert con invert en dos casos bastantes

grandes a la mínima de 1 m pero en su mayoría el 92% de las tuberías cumplen con

una relación de 0 m, es decir que en el acople de las tuberías en los posos estas

mantienen una pendiente igual a 0%.

Conclusiones y Recomendaciones Se logró realizar el análisis hidráulica para un sistema de alcantarillas para el barrio

San Luis Sur, municipio de Managua. Al realizar la corrida en el programa Loop se

logró determinar que las profundidades de excavación entre tramos de tuberías no

cumplió con la máxima requerida de 3.8 m, es decir, que se obtuvieron en su mayoría

excavaciones mayores a los 3.8 m.

Dichos resultados significan que en esos tramos de tubería para que se cumpliera con

la velocidad mínima requerida por ENACAL donde el flujo tuviese una velocidad de 0.6

m/s se demandó pendientes grandes del terreno para cumplir con el estándar.

Provocando que las profundidades de excavación y cobertura crecieran en grandes

proporciones respecto a la altura de las cotas de los pozos de visita de entrada y

salida encontrándose a la altura del terreno natural.

También al plantear un diámetro mínimo de 6 pulgadas o 152.4 mm en cada uno de

los tramos de tubería complicó el desarrollo eficiente de la red debido a que los

caudales calculados para cado pozo de visita y el que fluye por los tramos de tubería

son demasiado pequeños como para establecer una relación de llenado a tubo lleno

mínimo del 50%, eso aun cuando existiese el servicio completo de la población.

La topografía del terreno es otro factor influyente debido a que las distancias entre

curvas de nivel del proyecto se encontraban a cada metro provocando que para

obtener una velocidad mínima aumentara la pendiente del terreno haciendo

excavaciones a profundidades grandes. Así como también de presentar una superficie

del suelo bastante plana, es decir poco inclinada generó que las excavaciones también

se alteraran.

Para que las excavaciones en el terreno estén comprendidas entre el valor mínimo

requerido se necesita una demanda del servicio mayor, es decir, aumentando el

caudal en los nodos la relación de llenado será mayor logrando obtener velocidades

mayores en pendientes más pequeñas del terreno para que las profundidades de

excavación y cobertura se mantengan en las mínimas.

No es recomendable realizar excavaciones mayores que las mínimas establecidas (3.8

m) debido a factores económicos, por lo que se propone realizar un diseño que se

adapte a las condiciones topográficas y cumpla con los estándares requeridos.

Anexos

Bibliografía conagua. (1 de Febrero de 2006). Recuperado el 8 de Diciembre de 2011, de

http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/AnexB-VisitasTecnicas2.pdf

rincondelvago. (12 de Junio de 2008). Recuperado el 8 de Diciembre de 2011, de

http://pdf.rincondelvago.com/sistemas-de-alcantarillado.html

uam. (21 de Agosto de 2009). Recuperado el 8 de Diciembre de 2011, de

http://www.uamenlinea.uam.mx/materiales/licenciatura/hidrologia/libro2-

hidrologia/HU4.7-03.pdf