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:

Tabla N°1 Calculo de alcantarillado

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

Barcelona, 09 de marzo de 2015