MEMORIA DE CLCULO EVACUACIN AGUAS LLUVIA TERMINAL DE CONCENTRADO DE COBRE PUERTO VENTANAS Puerto Ventanas S.A. Comuna de Puchuncav ii NDICE GENERAL 1ANTECEDENTES GENERALES......................................................... 3 1.1DESCRIPCIN DEL LUGAR........................................................ 3 1.2DESCRIPCIN ESPECFICA DEL PROYECTO.............................. 4 1.3DESCRIPCIN DEL SUELO........................................................ 6 2DESCRIPCIN Y SOLUCIONES SITUACIN ACTUAL......................... 8 2.1Bodega Correas Transportadoras de Concentrado de Cobre.......... 8 2.2CaptacineInfiltracinPrecipitacinBajadasAguasLluviaTecho Sur Sector Sur........................................................................11 2.3CaptacineInfiltracinPrecipitacinCanaletasyBajadasAguas Lluvia Techo Sur Sector Norte .................................................12 2.4Captacin y Conduccin Aguas Lluvia Sector Domo Zona Oriente.................................................................................................18 2.5CaptacinyConduccinAguasLluviaSectorNororienteTerminal.................................................................................................20 3ANLISIS Y DISEO DE INGENIERA............................................. 22 3.1Estudio Hidrolgico ...................................................................22 3.1.1Generalidades...............................................................22 3.1.2Informacin Existente ...................................................23 3.1.2.1Estadsticas Existentes ............................................ 23 3.1.2.2Levantamiento Topogrfico Puerto Ventanas............. 23 3.1.3Anlisis del Rgimen de Precipitaciones .........................24 3.1.3.1Precipitaciones Mximas Diarias .............................. 24 3.1.3.2Anlisis Estadstico de las Precipitaciones. ............... 26 3.1.3.3Seleccin de Modelos ............................................... 31 3.1.3.4EleccindelaPrecipitacinMximaen24horaspara un Perodo de Retorno de 10 aos. ........................... 34 3.1.3.5Determinacin de Curvas I-D-F................................ 36 3.1.4Seleccin del Perodo de Retorno ...................................43 3.1.5Clculo de Caudales de Aguas Lluvia.............................44 3.1.5.1Generalidades.......................................................... 44 3.1.5.2Estimacin de Caudales........................................... 44 3.1.5.3Tiempo de Concentracin......................................... 45 3.1.5.4reas Aportantes ..................................................... 46 3.1.5.5Coeficiente de Escorrenta Superficial....................... 47 3.1.5.6Dimensionamiento de Redes de Colectores ............... 49 4SOLUCIN ADOPTADA ................................................................. 53 4.1reaN1+N3CajndeHormignArmadoconRejilla, Sumideros, Colector de Aguas Lluvia y Sedimentador .................53 4.1.1Descripcin ..................................................................53 4.1.2DiseoCajndeHormignArmadoconRejillay Sumideros ....................................................................54 4.1.3Diseo Colector de Aguas Lluvia....................................54 4.1.3.1Generalidades.......................................................... 54 4.1.3.2Dimensionamiento................................................... 54 4.1.4Diseo Sedimentador ....................................................54 iii 4.1.4.1Generalidades.......................................................... 54 4.1.4.2Dimensionamiento................................................... 55 4.2rea N 2 +rea N 4 Cajn de Hormign Armado y Cmaras con Rejilla,ColectordeAguasLluvia,ZanjasdeInfiltraciny Sedimentador............................................................................55 4.2.1Descripcin ..................................................................55 4.2.2Diseo Cajn de Hormign Armado y Cmaras con Rejilla....................................................................................57 4.2.3Diseo Colector de Aguas Lluvia....................................57 4.2.3.1Generalidades.......................................................... 57 4.2.3.2Dimensionamiento................................................... 57 4.2.4Diseo Zanjas de Infiltracin.........................................57 4.2.4.1Factibilidad.............................................................. 57 4.2.4.2Dimensionamiento................................................... 58 4.2.4.3Volumen de Almacenamiento Requerido................... 58 4.2.4.4Longitud mxima de la zanja.................................... 62 4.2.4.5Material de Relleno de la Zanja................................. 63 4.2.4.6Geotextil .................................................................. 63 4.2.4.7Tubera de Reparto .................................................. 64 4.2.4.8Pozo de Observacin (Piezmetro) ............................. 65 4.2.4.9Detalles ................................................................... 65 4.2.4.10Cubierta .................................................................. 65 4.2.4.11Rebase..................................................................... 66 4.2.5Diseo Sedimentador ....................................................66 4.2.5.1Generalidades.......................................................... 66 4.2.5.2Dimensionamiento................................................... 66 4.3rea N 5 + N 6 Colector de Aguas Lluvia y Sedimentador .......67 4.3.1Descripcin ..................................................................67 4.3.2Diseo Colector de Aguas Lluvia....................................68 4.3.2.1Generalidades.......................................................... 68 4.3.2.2Dimensionamiento................................................... 68 4.3.3Diseo Sedimentador ....................................................69 4.3.3.1Generalidades.......................................................... 69 4.3.3.2Dimensionamiento................................................... 69 4.4rea N 7 Zanja de Infiltracin y Sedimentador ........................70 4.4.1Descripcin ..................................................................70 4.4.2Diseo Zanjas de Infiltracin.........................................71 4.4.3Diseo Sedimentador ....................................................73 4.4.3.1Generalidades.......................................................... 73 4.4.3.2Dimensionamiento................................................... 73 4.5rea N 8 Escurrimiento Superficial a Sumidero Existente .......73 4.5.1Descripcin ..................................................................73 4.6rea N 9 Escurrimiento Superficial a Sumideros Existentes ....74 4.6.1Descripcin ..................................................................74 4.7rea N 10 Escurrimiento Superficial a Sumideros Existentes ..74 4.7.1Descripcin ..................................................................74 4.7.2Diseo Colector de Aguas Lluvia....................................74 4.7.2.1Generalidades.......................................................... 74 4.7.2.2Dimensionamiento................................................... 75 4.8rea N 11 Escurrimiento Superficial a Cajones de Hormign con Rejilla, Zanja de Infiltracin y Sedimentador...............................75 iv 4.8.1Descripcin ..................................................................75 4.8.2Diseo Zanja de Infiltracin...........................................75 4.8.3Diseo Sedimentador ....................................................77 4.8.3.1Generalidades.......................................................... 77 4.8.3.2Dimensionamiento................................................... 77 4.9rea N 12 Escurrimiento Superficial a Sumideros...................77 4.9.1Descripcin ..................................................................77 4.9.2Diseo Colector de Aguas Lluvia....................................78 4.9.2.1Generalidades.......................................................... 78 4.9.2.2Dimensionamiento................................................... 78 4.10rea N 13 Escurrimiento Superficial a Sumidero Proyectado ...78 4.10.1Descripcin ..................................................................78 4.11rea N 14 Escurrimiento Superficial a Sumideros Existentes ..78 4.11.1Descripcin ..................................................................78 4.12rea N 15 Escurrimiento Superficial a Quebrada Existente .....79 4.12.1Descripcin ..................................................................79 1 MEMORIA DE CLCULO EVACUACIN AGUAS LLUVIA TERMINAL DE CONCENTRADO DE COBRE PUERTO VENTANAS Puerto Ventanas S.A. Comuna de Puchuncav INTRODUCCIN PuertoVentanasS.A.,principalpuertoprivadodelaregin central del pas, ha contratado los servicios de mi persona para la elaboracin del proyecto de ingeniera Evacuacin Aguas Lluvia Terminal de Concentrado de Cobre, el cual se ejecutar dentro del recinto privado recin citado y que se emplaza en la baha de Quintero. Elpresenteestudiotieneporobjetomejorarelsistemade evacuacindeaguaslluviaexistenteenlasinstalacionescorrespondientesal TerminaldeConcentradodeCobre,debidoaqueenalgunaszonas,cuando precipita, existeciertogradodeinundacin.Asuvez,se disearnlasobras necesariasparasanearlasreasquetodavanoseencuentranconstruidas dentrodelreciento,amododeque,enunfuturo,elsistemacompletosea capaz de funcionar de manera adecuada. Paratalefecto,lasaguaslluviasernconducidasdemanera superficialhaciapuntosbajos,endondeseproyectarnsumideroscon cmarasysereadecuarnaquellosexistentes.Deestamaneraelaguaser evacuada de dos maneras: a travs de colectores proyectados que se conectan acmarasexistentesqueconducenlasaguasalaplayaquelimitaconlas instalaciones;yatravsdeinfiltracin,mediantezanjasdeinfiltracin dispuestas en espacios no construidos. Cabe notar que dada la gran cantidad de partculas finasqueseacumulan en el pavimento,techos, etc., es preciso proyectarobrasanexas(sedimentadores)quepermitanladecantaciny posteriorremocindelasmismas,enconjuntoconunamantencin responsable.Estoltimoresultaunfactordecidorenelfuturo comportamiento y vida til del sistema proyectado. 2 Para la elaboracin de este informe slo se dispone de la siguiente informacin: -Levantamiento Topogrfico. Planta General. -ProyectoEvacuacindeAguasLluviasPatiode Concentrado Puerto Ventanas - DCON Ingeniera, Octubre de 1999 -InformePreliminarMecnicadeSuelos:Bodegade AlmacenamientoConcentradodeCobre,PuertoVentanas-Hctor Ventura & Asociados, Junio de 1999. -EstadsticasPluviomtricasdelosaos1941-1998dela Estacin Quintero-Fotografas del sector en estudio. Enesteinformesepresentan,demaneraresumida,loscriterios de diseo y bases de clculo, como as mismo las Especificaciones Tcnicas y la Cubicacin Estimativa de las Obras a continuacin de este documento. 3 1ANTECEDENTES GENERALES 1.1DESCRIPCIN DEL LUGAR PuertoVentanasS.A.eselprincipalpuertoprivadodelaregin centraldelpas.Susmodernasinstalacionesyampliosespaciosdeacopio otorgangrandesventajas,permitiendohacerdelaempresaelmayorpuerto granelero de la zona. PuertoVentanasS.A.selocalizaenlabahadeQuintero,enla QuintaRegin,a3247'deLatitudSury7133'deLongitudOeste.Enla siguiente figura se muestra su emplazamiento en la Regin de Valparaso. Figura 1-1 Ubicacin Geogrfica Puerto Ventanas S.A. FUENTE: http://www.puertoventanas.cl/ Asuvez,lazonadondeseencuentraemplazadoelproyecto presenta variadas vas de comunicacin, pudindose considerar las siguientes rutas de acceso, dependiendo del lugar de dnde se venga: -Carretera Nogales-Puchuncav (si se viene desde Santiago). -Ruta 68 (si se viene desde Via del Mar o Santiago). 4 -Ruta F-30-E (si se viene desde Via del Mar, uniendo esta ciudad con Papudo). El clima de lazonacorrespondea uno del tipo templado detipo mediterrneo costero. Se presenta en toda la costa de la regin y su influencia llega hasta el interior por medio de los valles. Las variaciones de temperaturas son menores por el influjo del ocano, siendo ms parejas durante el ao con unpromedioanualde14C.Lamediaenveranoesde15,3C,bajandoen invierno a un promedio de 10,1 C. La mxima temperatura en la zona es de 28.8 C y la mnima es de -1,5 C. Durante los meses de verano las temperaturas de la regin en el litoral se ven afectadas por las masas de aire que se originan en el ocano, de temperaturas entre los 10 C y 22 C. Estos vientos aumentan la humedad y suben la temperatura de esa zona hasta los 27 C. A su vez, las precipitaciones son abundantes, alcanzando los 450 mm anuales. Eninvierno,entremayoyoctubre,lareginseveafectadapor masasdeairefrasyhmedasdeorigenpolar.Lastemperaturasdelazona costera pueden bajar incluso a valores menores de 0 C. Losvientostienenunaintensidadmediamsaltaenellitoral debido a la falta de proteccin, especialmente en las zonas entre Valparaso y Quintero. En la zona costera central y sur, la densidad de la poblacin y la actividadproductivahanalteradosignificativamentelavegetacinnativa.Su presencia es escasa, predominando el arbusto espinoso y el bosque esclerfilo en los lugares de menor intervencin. Lafaunaasociadaaestosambientesvegetacionales,est constituida principalmente por aves, insectos y mamferos menores. 1.2DESCRIPCIN ESPECFICA DEL PROYECTO ElTerminaldeConcentradodeCobrelimitahaciaelnortecon otras instalaciones de Puerto Ventanas S.A., siendo stas las dependencias del DepartamentodeOperaciones,GerenciadeOperacionesyAdministracin; 5 hacia el poniente limita con una parte de la playa de Quintero; y hacia el sur y elorienteconcercosquedelimitanlapropiedadconrespectoaaquellasde otras empresas aledaas. Amododepresentarlaubicacinantesdescrita,semuestran tres fotografas del sector en estudio a continuacin: Fotografa 1-1 Entrada Principal Puerto Ventanas S.A. FUENTE: Propiedad consultor 6 Fotografa 1-2 Instalaciones Puerto Ventanas, Sector Domo FUENTE: Propiedad consultor Fotografa 1-3 Instalaciones Puerto Ventanas, Sector Sur Terreno Sin Construir FUENTE: Propiedad consultor 1.3DESCRIPCIN DEL SUELO No se realizaron calicatas en el sector de estudio, debido a que el mandanteproporcionelInformePreliminardeMecnicadeSuelosdela 7 BodegadeAlmacenamientodeConcentradodeCobreelaboradoporla consultora de ingeniera Hctor Ventura & Asociados, Junio de 1999. Deestemodoseextrapolanlasdescripcionesobtenidasenel informerecinmencionado,amodoemplearlosdatosnecesariosenesta memoria de clculo. Lascaractersticasdelsubsuelodelinformepreliminarexistente asumidas para el terreno en estudio, son las siguientes: -Horizonte H-1: Relleno conformado porarenalimosa de color cafclaro,compacidadmediaaalta.Localmentepresenta raicillas.Espesordelestratovariableentre0,2y0,8metros aproximadamente. -HorizonteH-2:Arenafinaeintermediaconconchuela,color grisocafclaroaamarillo,estructurahomognea,humedad media,compacidadmediaaaltaconlaprofundidad. Localmentepresentaestratificaciones,nidosdeconchuelas, lentes dearena gruesadecoloramarilloy gravasaisladas de cantossubredondeadosyredondeadostamaomximo2. ClasificacinSM,SP-SM,SW-SMoSPenelsistemaUSCS. Espesor del estrato indefinido. -NapadeAgua:Sedetecta10metrosdeprofundidad (06/1999). En lo que respecta a la permeabilidad del subsuelo (tasa de flujo o drenaje de agua a travs del estrato), para uno del tipo arenoso fino, se tiene de la literatura hidrulica especializada que el coeficiente de permeabilidad K o coeficiente de Darcy corresponde aprox. a 10-2 [cm/s] (360 [mm/hr]). Debidoaqueestecoeficientetericopuededistardelreal,se emplear aquel utilizado en el Proyecto Evacuacin de Aguas Lluvias Patio de ConcentradoPuertoVentanas-DCONIngeniera,Octubrede1999,elcual correspondeaunvalorde150[mm/hr],siendoestevalorconservativoen comparacin con el terico. 8 2DESCRIPCIN Y SOLUCIONES SITUACIN ACTUAL 2.1Bodega Correas Transportadoras de Concentrado de Cobre Actualmenteelsubterrneodelabodega,endondese encuentranlascorreastransportadorasdeconcentradodecobre,seinunda debidoalasprecipitacionesyvientoquecaracterizanuneventodelluvia.El ingreso de las aguas lluvia se genera por la entrada que se encuentra ms al norte,lacualnopresentaunsistemaqueevitesupasohacialabodegani cuenta con algn sistema operativo de captacin de las mismas que cumpla la mismafuncinpreventiva.Lorecinmencionadopuedeobservarseenla siguiente fotografa. Fotografa 2-1 Entrada Bodega Desprotegida FUENTE: Propiedad consultor Lasaguas,yadentrodelabodega,escurrenfcilmentede manera superficial por la misma, dada la gran pendiente y gran longitud que posee la bodega en susentido longitudinal, lascuales detienensuflujo en la zona final de la bodega y que se encuentra en el subterrneo de la bodega en cuestin,alalmacenarsedegranmaneradadalaimpermeabilidaddelos murosdehormignarmadoquecomponenelsubterrneodelabodega, sumado a la inexistencia de algn sistema que evacue o drene agua. 9 En la Fotografa 2-2 puede apreciarse la marca de agua que deja la inundacin (flecha roja), la cual llega a presentar una altura aproximada a los2,50metros,sobrepasandolosequiposelctricosdispuestosenlas paredes, parte de las correas transportadoras, etc. Porotraparte,tambinexistenpequeossistemasdecaptacin de aguas dentro de la bodega, los cuales, segn el encargado del reciento, no cumplensufuncincuandoprecipitayescurreelaguapordentrodela bodega. A modo de presentar la inoperabilidad de los sistemas existentes para captar el flujo del agua que ingresa a la bodega (cuya capacidad se debe haber calculado para derrames de lquidos dentro de la misma, pero en ningn caso paracaptarlasaguasasociadasaunatormentaparacualquierperodode retorno), se presentan a partir de la Fotografa 2-3 y de la Fotografa 2-4. Fotografa 2-2 Marca de Agua Inundacin Zona Final Subterrneo Bodega FUENTE: Propiedad consultor 10 Fotografa 2-3 Rejilla Captacin Lquidos Inoperante - Zona Correas Transportadoras FUENTE: Propiedad consultor Fotografa 2-4 Acercamiento Fotografa Anterior (Elipse Roja) FUENTE: Propiedad consultor Amododequeelaguanoingresealabodega,serecomienda techarelaccesoalamisma,procurandoquenoquedenlugaresabiertospor donde pueda ingresar agua (aunque sea en menor cantidad). 11 Conrespectoalasrejillasexistentesalinteriordelabodega,se hace obligatoria su limpieza y futura mantencin, a modo de que algo de agua odelquidospuedancaptarcuandoocurraningresosoderramesfortuitos, respectivamente. 2.2CaptacineInfiltracinPrecipitacinBajadasAguasLluvia Techo Sur Sector Sur Actualmente existen dos bajadas de aguas lluvia en el techo que seencuentramsalsur(verFotografa2-5),lascualesseencuentran medianamente en buen estado, salvo el codoquese encuentraalfinal de las mismas, el cual se encuentra maltratado y oxidado (ver Fotografa 2-6). stas, asu vez, evacuan las aguashacia una cmara con rejillaque funciona como infiltrante.Elinconvenientedestasesqueactualmenteseencuentran colmatadas dada la gran presencia de material particulado fino en su interior, elcualnopermitelainfiltracinadecuadadelasaguas.Estopermitela acumulacin de las aguas en la cmara y su posterior rebase, no consiguiendo elfinparaelcualfuedispuesta.Amododepruebasemuestralamarcade agua (aproximadamente 60 cm) dejada en el madero al introducirse ste en la cmara (ver elipse y flecha roja en Fotografa 2-6). Fotografa 2-5 Bajadas de Aguas Lluvia Techo Sur FUENTE: Propiedad consultor 12 Fotografa 2-6 Nivel de Agua Existente en Cmara Captadora de Aguas Lluvia FUENTE: Propiedad consultor Comoseverenelsiguientecaptulo,enelnumeral4.2 especficamente,seproyectancmarasconrejillasacontinuacindelas bajadasdeaguaslluviasdeltechosur(sectorsur),lascualessuplirnlas actualescmarascilndricasyconformarnunpequeocolectordeaguas lluvia que se conectar a una cmara de inspeccin que captar la totalidad de las aguas lluvia mencionadas. Conrespectoalasbajadasdeaguaslluvia,serecomiendala mantencin de las mismas, especialmente la del codo, elemento fundamental a la hora de conducir adecuadamente las aguas hacia un lugar especfico. 2.3CaptacineInfiltracinPrecipitacinCanaletasyBajadas Aguas Lluvia Techo Sur Sector Norte Aligualqueelnumeralanterior,lasaguasprovenientesdelos techos son captadas a travs de canaletas y conducidas a travs de bajadas de aguaslluvia,paradesaguarenlascmarasconrejillasdispuestaspara captarlas.Ladiferenciaesquetantolascanaletascomolasbajadas mencionadasnoseencuentrantenidasenbuenascondiciones,locual 13 imposibilita que las aguas sean conducidas hacia donde se contempl cuando fueron dispuestas. A su vez, las cmaras se encuentran llenas de arena y partculas finas, no pudiendo infiltrar el agua ni menos conducirlas a travs de tuberas de PVC hacia las calles, ya que estas ltimas, o se encuentran rotas, llenas de arenao,simplemente,noexisten.Estosevisualizaapartirdelassiguientes cuatro fotografas. Fotografa 2-7 Bajada de Aguas Lluvia Sin Codo y Cmara Llena de Arena y Partculas Finas FUENTE: Propiedad consultor 14 Fotografa 2-8 Bajada de Aguas Lluvia Conexin Canaleta y Codo en Mal Estado FUENTE: Propiedad consultor Fotografa 2-9 Tubera PVC Conectada de Cmara a Solera-Pavimento Destruida FUENTE: Propiedad consultor 15 Fotografa 2-10 Tubera PVC Conectada de Cmara a Solera-Pavimento Llena de Arena (Ampliacin Fotografa Anterior) FUENTE: Propiedad consultor Ahondandoenlodescritoenelprimerprrafodeestenumeral, ciertas zonas de las canaletas se encuentran destruidas, mientras que algunos de los codos de las bajadas de aguas lluvia ya no existen (ver Fotografa 2-7), lo cual imposibilita que las aguas sean captadas completamente por la cmara. En las siguientes fotografas se muestra lo enunciado. 16 Fotografa 2-11 Canaleta y Bajada de Aguas Lluvia en Mal Estado (ver ampliacin Bajada de Aguas Lluvia en Fotografa 2-7) FUENTE: Propiedad consultor Fotografa 2-12 Ampliacin Canaleta Aguas Lluvia en Mal Estado FUENTE: Propiedad consultor En el sector que se muestra en la Fotografa 2-13 y en una zona cercana a l (un poco ms al norte) se producen anegamientos dado el punto bajo que existe, factor que imposibilita la evacuacin de las aguas lluvias. 17 Fotografa 2-13 Sector de Anegamiento dada la Existencia de Puntos Bajos FUENTE: Propiedad consultor Primeroquetodo,debenrepararseocambiarselascanaletasde aguaslluviaenmalestado,debidoaqueencontrndoseenelestadoactual, nopuedencaptarlasaguasdemaneracorrectaniencausarlasdelamisma manera. Conrespectoalasbajadasdeaguaslluvia,tambindeben repararselasqueseencuentrenenmalestado,debiendoreemplazarselos codos a punto de desprenderse o aquellos inexistentes. A su vez, debe procurarse que las partculas no se acumulen en las esquinas ni en lugares cercanos a las cmaras. De este modo se impedir quesellenendepartculasfinasyque,cuandoprecipite,elaguaarrastre partculas en demasa. Es por eso que se recomienda una buena mantencin y limpieza en estos lugares crticos. No existir problema alguno si las tuberas de PVC que conectan las cmaras con la solera-pavimento no son reemplazadas ni destapadas. Esto debidoaqueelsistemaproyectadocontemplaquelascmarasno contribuirn en la infiltracin de las aguas, sino que se proyecta que escurran superficialmente por la acera hacia el pavimento y de ah hacia los sumideros dispuestosparacaptarlasmismas.Notarsquedebeexistirunabuena 18 mantencinencuantoalaremocindepartculasfinas,amododequelas que sean arrastradas hacia los sistemas de captacin de aguas lluvia sean las menos. Comoalternativa,puedeconsiderarselapavimentacindelos sectoressinacera,lacualtraerconsigouncostoadicionalaldelasobras proyectadasenesteproyecto.Siserealizaesto,noexistirnespaciosdonde puedan acumularse los sedimentos, la mantencin se podr realizar de mejor maneraylaprobabilidaddequeunagrancantidaddepartculasfinasse mezclenconlasprecipitaciones,serbastantemenor,conrespectoano efectuar esta pavimentacin. Por ltimo, en la zona mostrada en la Fotografa 2-13, se proyecta construirunbadn,elcualbordearelrieldeltranvaycuyoobjetivoser conducir las aguas que se apocen en los puntos bajos hacia aguas abajo. Esta solucin se plantea en el numeral 4.3 en mayor detalle. 2.4CaptacinyConduccinAguasLluviaSectorDomoZona Oriente Actualmenteelcajndehormignconrejilla,cuyafuncin correspondeacaptaryconducirlasaguaslluviasdeunlugarenespecfico parasuposteriorevacuacin,nocumpleconestaconcepcinbsicaparala cual fue proyectado debido a que se encuentra lleno de arena y de partculas finas, lo cual imposibilita su uso por parte de las aguas que escurren. Esto puede apreciarse en las siguientes fotografas. 19 Fotografa 2-14 Cajn de Hormign con Rejilla Lleno de Arena y Partculas Finas FUENTE: Propiedad consultor Fotografa 2-15 Ampliacin Fotografa Anterior FUENTE: Propiedad consultor La solucin adoptada para este problema es la total readecuacin ylimpiezadelcajn,removiendotodaslaspartculasdentrodel.Unmayor detalle de esta solucin se presenta en el numeral 4.4 de este documento. 20 2.5CaptacinyConduccinAguasLluviaSectorNororiente Terminal Al igual que en el numeral anterior, los cajones con rejillas que se existenenestazonaseencuentranllenosdearenaypartculasfinas, encontrndose inoperantes a la hora de captar y conducir aguas lluvia. Esto se diferenciadelopresentadoenelnumeralanteriorenloquerespectaala superficie inoperante de los cajones, ya que no es total. Lorecinexpuestopuedeevidenciarseluegodeobservarlas fotografas siguientes. Fotografa 2-16 Cajn con Rejilla Sin Arena FUENTE: Propiedad consultor 21 Fotografa 2-17 Continuacin N 1 Cajn con Rejilla Parcialmente con Arena FUENTE: Propiedad consultor Fotografa 2-18 Continuacin N 2 Cajn con Rejilla Completamente con Arena FUENTE: Propiedad consultor 22 Fotografa 2-19 Continuacin N 3 Cajn con Rejilla Completamente con Arena FUENTE: Propiedad consultor La solucin se plantea en el captulo 4 SOLUCIN ADOPTADA de esta memoria de clculo. 3ANLISIS Y DISEO DE INGENIERA Amododesolucionarlosproblemasanteriormentedescritoses queseemplearnlasherramientasdeingenieraconquesecuentan, entregando soluciones factibles que permitan mejorar el sistema actual y, a su vez,proyectandonuevasobrasqueposibilitensubuendesempeoalolargo del tiempo. 3.1Estudio Hidrolgico 3.1.1Generalidades Paraanalizarelfuncionamientodelsistemaactualyfuturoes necesariorealizarunestudiohidrolgicoenlazonadondeseencuentra emplazadoelproyecto,amododedeterminarloscaudalesdecrecida asociadosadistintosperodosderetornoyasdisearhidrulicamentelas obrasdelasobrasdecaptaciny/odrenajedeaguaslluviasquepermitan evacuar las mismas. 23 Debido a que en la zona del proyecto mismo no existen registros pluviogrficos,losanlisisseefectanapartirdedatospluviomtricosde precipitacionesmximasen24horasdeunaestacinrepresentativadela zona en estudio. 3.1.2Informacin Existente 3.1.2.1Estadsticas Existentes Enlazonadelestudionoexistenestacionespluviomtricasni datosqueprovengandepluvigrafos(loscualesmidenlaprecipitacinen formacontinua)propiamentetal,porloqueseutilizlainformacin estadsticadelaestacinpluviomtrica(dondeseefectanmedicionesde precipitacindemaneraespordica)mscercana,lacualcorrespondeala estacin meteorolgica existente en la base area de Quintero perteneciente a laFACH.Apartedesecercanaalacosta,presentasmilescondiciones climticas. Debidoaqueelmandantenopudosuministrarinformacin estadsticaactualizadaaesteconsultor,seoptaporemplearaquellas utilizadas en la Memoria de Clculo del Proyecto Evacuacin de Aguas Lluvia PatiodeConcentrado,PuertoVentanaselaboradaporDelgadoZirpel Consultores-DCON-,confechaOctubrede1999,abarcandolosdatos disponibles desde el ao 1941 al ao 1998. 3.1.2.2Levantamiento Topogrfico Puerto Ventanas Amododecontarconinformacinactualizadadeloselementos que conforman la infraestructura de la zona de estudio (lugares pavimentados y sin pavimentar,techos,instalaciones, etc.)y de lasobras de evacuacin de aguas lluvia existentes, se realiz ellevantamientotopogrfico dellugar enla escalaindicadaenlalmina.stesepresentaenelcaptuloPLANOSDE PROYECTO respectivo. 24 3.1.3Anlisis del Rgimen de Precipitaciones 3.1.3.1Precipitaciones Mximas Diarias Paraladeterminacindecrecidasseemplearonmtodos indirectosasociadosalasprecipitacionesdelsector,debidoalainexistencia de estadsticas pluviogrficas. Dadoqueenlaestacinpluviomtricadisponible(Quintero)no existe informacin pluviogrfica, fue necesario efectuar los anlisis a partir de los datos de precipitaciones mximas en 24 horas con que se cuenta, las que se llevan a otras duraciones mediante la aplicacin de coeficientes adecuados. Adems,amodo dereferencia,se utilizaronlosantecedentes deintensidad y duracindetormentasextremas,obtenidosdelanlisisdelainformacin pluviogrficadelasestacionesQuillotayLagoPeuelas,consignadaenel ManualdeCarreterasVolumenN3:InstruccionesyCriteriosdeDiseo, Junio 2002. Laestadsticadeprecipitacionesmximasen24horasparala estacin seleccionada se muestra en la Tabla 3-1. 25 Tabla 3-1 Precipitaciones Mximas en 24 horas, Estacin Quintero (1941-1998) Ao PrecipitacinMxima en 24 hr[mm]1941 59,41942 52,21943 31,81944 39,61945 54,01946 21,01947 37,81948 49,81949 33,61950 42,01951 36,91952 95,01953 65,21954 44,01955 22,91956 44,21957 80,01958 72,01959 37,61960 67,11961 52,01962 64,01963 97,21964 28,01965 58,01966 37,51967 83,31968 14,21969 30,61970 45,01971 94,21972 48,51973 32,51974 81,11975 46,61976 49,11977 51,21978 82,01979 90,01980 62,61981 127,81982 67,01983 38,31984 63,71985 28,21986 45,31987 74,71988 31,81989 34,61990 37,21991 66,71992 114,41993 56,41994 68,31995 43,41996 59,91997 118,61998 12,2 FUENTE: Elaboracin Propia 26 3.1.3.2Anlisis Estadstico de las Precipitaciones. Para determinar la precipitacin mxima en 24 horas asociada a distintosperodosderetorno,serealizunanlisisdefrecuencias,tanto grficocomoanaltico,delaestacinpluviomtricaseleccionada.Ademsse compararonestosresultadosconlascurvasdelasestacionesdeQuillotay LagoPeuelasdelManualdeCarreteras,ascomoconunaestacin representativaobtenidadelaGuadeDiseoTcnicasAlternativaspara Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos, 1996. ParaefectuarelAnlisisdeFrecuenciaGrfico,seprocedia asignar probabilidades empricas de ocurrencia (mtodo de Weibull) a la serie de valores de precipitaciones mximas en 24 horas, anlisis que se muestra en elGrfico3-1.Asuvez,enlaTabla3-2sepresentanlosvaloresde precipitacin y perodo de retorno (ln(T)) que permiten la obtencin del mismo grfico, mostrando la serie de datos ordenada en forma descendente, con sus probabilidades empricas asociadas. Grfico 3-1 Anlisis de Frecuencia Grfico ANLISIS DE FRECUENCIA GRFICOy = 27,739x + 28,754R2 = 0,96580,020,040,060,080,0100,0120,0140,0160,00,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500Ln (T)Precipitacin mxima en 24 h [mm]Datos Lineal (Datos) FUENTE: Elaboracin Propia 27 Tabla 3-2 Anlisis de Frecuencia (Weibull) Ao x = Precipitacin Perodo de Retorno Probabilidad deMxima en 24 hr no Excedencia[mm] T = (n+1)/m Prob. = 1-(1/T)[aos]1981 127,8 59,00 0,98311997 118,6 29,50 0,96611992 114,4 19,67 0,94921963 97,2 14,75 0,93221952 95,0 11,80 0,91531971 94,2 9,83 0,89831979 90,0 8,43 0,88141967 83,3 7,38 0,86441978 82,0 6,56 0,84751974 81,1 5,90 0,83051957 80,0 5,36 0,81361987 74,7 4,92 0,79661958 72,0 4,54 0,77971994 68,3 4,21 0,76271960 67,1 3,93 0,74581982 67,0 3,69 0,72881991 66,7 3,47 0,71191953 65,2 3,28 0,69491962 64,0 3,11 0,67801984 63,7 2,95 0,66101980 62,6 2,81 0,64411996 59,9 2,68 0,62711941 59,4 2,57 0,61021965 58,0 2,46 0,59321993 56,4 2,36 0,57631945 54,0 2,27 0,55931942 52,2 2,19 0,54241961 52,0 2,11 0,52541977 51,2 2,03 0,50851948 49,8 1,97 0,49151976 49,1 1,90 0,47461972 48,5 1,84 0,45761975 46,6 1,79 0,44071986 45,3 1,74 0,42371970 45,0 1,69 0,40681956 44,2 1,64 0,38981954 44,0 1,59 0,37291995 43,4 1,55 0,35591950 42,0 1,51 0,33901944 39,6 1,48 0,32201983 38,3 1,44 0,30511947 37,8 1,40 0,28811959 37,6 1,37 0,27121966 37,5 1,34 0,25421990 37,2 1,31 0,23731951 36,9 1,28 0,22031989 34,6 1,26 0,20341949 33,6 1,23 0,18641973 32,5 1,20 0,16951943 31,8 1,18 0,15251988 31,8 1,16 0,13561969 30,6 1,13 0,11861985 28,2 1,11 0,10171964 28,0 1,09 0,08471955 22,9 1,07 0,06781946 21,0 1,05 0,05081968 14,2 1,04 0,03391998 12,2 1,02 0,0169xbar = 55,56 = 25,37Cv = 0,457g = 0,847 28 FUENTE: Elaboracin Propia ParaelAnlisisdeFrecuenciaAnaltico,elajustededistintas distribucionesdefrecuenciaalasprecipitacionesmximasdiariasseefectu mediante el mtodo de losmomentos,comprobandola bondad delajuste por mediodeltestChi-cuadrado.Lasdistribucionesqueseutilizaronfueronla LogNormalde2parmetros,ladeValoresExtremosTipoI(Gumbel)ylade ValoresExtremosTipoIcorregidaparamuestraspequeas,segnelManual deCarreterasVolumenN2:ProcedimientosdeEstudiosViales,Diciembre 2001. 3.1.3.2.1Distribucin Log Normal La distribucin Normal es una de las distribuciones ms utilizada enprobabilidades,yaquecomosunombrelodice,eslaquerepresentade mejor manera la mayora de los fenmenos de caractersticas normales. Pero, posee un inconveniente: no puede ser utilizada para valores negativos y slo se puedeemplearsielpromediodelosvaloresobservadosesmuygrandeyla desviacinestndaresmuypequea(yaqueestdefinidaentre-y+). Debido a que la precipitacin cada es siempre un valor positivo, se emplea un cambiodevariablequepermitamantenerlaspropiedadesdeladistribucin Normal,lacualnopresentaningunarestriccinyesexplicadaenlos posteriores prrafos. Estecambio de variable daorigenala distribucinLog-Normal de 2 parmetros citada al principio de este prrafo. La funcin de densidad de probabilidad de la distribucin normal es la siguiente: ( )2 e(x)xx x212x((

= f Cambio de variable:y = ln (x) = log x,donde y [-, +] x [0, +] x: Precipitacin Mxima Anual en 24 hr xbar = (xi)/n 29 n: tamao muestra Aplicandoelcambiodevariablerespectivo,lafuncinde densidad de probabilidad de la distribucin LogNormal de dos parmetros es la siguiente: ( )yy - y21 2 e(x)2y (((

= f

Escrita de otra manera: Siendo sus dos parmetros: = = 3.1.3.2.2Distribucin de Valores Extremos Tipo I (Gumbel) LacurvadefrecuenciaacumuladaF(x)oprobabilidadde ocurrencia de esta distribucin, queda representada por la ecuacin: Y la funcin densidad de probabilidades f (x):

Siendo:y = (x-) : variable reducida = 1,2825/: parmetro de dispersin : moda de la distribucin 3.1.3.2.3Distribucin de Valores Extremos Tipo I (Gumbel) Corregida En el caso del modelo Gumbel o Valores Extremos Tipo I se puede incorporarunacorreccinporeltamaodelamuestra.Sisesuponequela muestraesdetamaograndeoinfinito,losparmetrosseestimanconlas 30 expresionesindicadasenelnumeralanterior.Sisequiereincorporaruna correccin debido al tamao de la muestra se ocupan las siguientes relaciones en funcin de los estadgrafos anteriores y del valor medio (ybar) y desviacin estndar (n) de la variable reducida: Los valores promedio ybar y desviacin estndar n de la variable reducida se calculan a partir de la variable Ym ordenada de mayor a menor: Donde m:nmerodeordendelalluviamximadiaria, ordenandolaserieanualsegnmagnitudes decrecientes Lacurva de frecuenciaacumulada F(x)y lafuncin de densidad deprobabilidadesf(x)sonlasmismadefinidasparaladistribucinGumbel sin corregir. El ajuste de las distintas distribuciones se muestra en la Error! No se encuentra el origen de la referencia. 31 Grfico 3-2 Anlisis de Frecuencia Analtico ANLISIS DE FRECUENCIA ANALTICOFunciones de Densidad de Probabilidad00,0020,0040,0060,0080,010,0120,0140,0160,0180,020,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00Precipitacin [mm]FrecuenciaLog-Normal 2Valores Extremos Tipo I (GUMBEL)Valores Extremos Tipo I (GUMBEL) Corregido FUENTE: Elaboracin Propia 3.1.3.3Seleccin de Modelos Elnicoprocedimientoparaverificarelcomportamientodeun modelomatemtico,yaseaprobabilsticoodeterminstico,escompararlas predicciones efectuadas por el modelo con observaciones de la realidad. En el caso de modelos probabilsticos, debido a la naturaleza misma del modelo, las observacionessonslounamuestradelarealidady,enconsecuencia,una repeticindelensayopuededarunresultadodiferente.Resultapues,poco probableencontrarunacorrespondenciaexactaentremodeloyrealidad,an cuando las hiptesis sean vlidas. Por ello, es necesario definir la magnitud de ladiscrepanciaquepuedeobtenersesinqueseanecesariodesecharla hiptesis estudiada. Entrelosmtodosparaseleccionarmodelosprobabilsticosse distinguenlosprocedimientosgrficosylosanalticos.Ennuestrocaso,el empleado ser analtico o cuantitativo. 3.1.3.3.1Test de Bondad de Ajuste Chi-Cuadrado. Los tests de hiptesis sobre modelos de distribucin cuentan con las siguientes etapas generales: primero, se calcula un estadgrafo a partir de 32 losdatosobservados.Luego,secalculalaprobabilidaddeobtenerel estadgrafocalculado,enelsupuestoqueelmodeloseacorrecto.Estose realiza refirindose a una tabla probabilstica que entregue los percentiles del modelodedistribucindelestadgrafo.Finalmente,silaprobabilidadde obtenerelvalordelestadgrafocalculadoesbaja,seconcluyequeelmodelo supuesto no provee una adecuada representacin de la muestra. Debehacersenotarqueesteprocedimientopermiterechazarun modelopornoseradecuado,peronopermiteprobarqueelmodelo probabilstico elegido sea el correcto.El test ms usado para medir la bondad de ajuste de un modelo eselchicuadrado.steconsisteencomparar,enintervalospreviamente definidosdelavariablealeatoria,elnmerodecasosobservadosenese intervalo con el terico, el cual es funcin del modelo probabilstico en estudio. Si Oi son las frecuencias absolutas observadas y Ei las frecuencias tericas, en cada una de las clases, se define un estadgrafo: LavariableX2tiendeatenerunadistribucinchi-cuadradocon K-S-1 grados de libertad, siendo K el nmero de clases o intervalos definidos y Selnmerodeparmetrosestimadosenelmodelo.Paraqueelajustedela distribucin a la muestra sea aceptable, se requiere que el valor chi-cuadrado seamenoro,alosumo,igualalvalortericoquetomaladistribucinchi-cuadrado para un cierto nivel de significacin (normalmente 5%). Lastablasdeladistribucinchi-cuadradopermitenconocerel valortericodechienfuncindelosgradosdelibertadydelnivelde probabilidad deseado. Enestecasolosgradosdelibertadparalasdistribuciones empleadas son iguales, ya que todas poseen la misma cantidad de parmetros. Por lo tanto: Grados de libertad = 7 2 1 = 4 (para las tres distribuciones) 33 Delatablaparaladistribucinchi-cuadradosetiene,paraun 95% de confiabilidad y los grados de libertad calculados, el siguiente valor: X2 (0,95; 2) = 9,49 Lonicoquerestaescompararesteltimovalorconel estadsgrafo resultante de cada distribucin: Tabla 3-3 Test Chi-Cuadrado Distribucin Log-Normal 2 Clase Lmite ni Frecuencia Frecuencia ProbabilidadRelativa Acumulada IncrementalEmprica Oi Terica Terica Ei1 12,2 27,9 27,9 4,0 0,069 0,086 0,0862 27,9 44,5 44,5 19,0 0,328 0,385 0,3003 44,5 61,2 61,2 14,0 0,241 0,670 0,2844 61,2 77,8 77,8 10,0 0,172 0,839 0,1705 77,8 94,5 94,5 6,0 0,103 0,925 0,0856 94,5 111,1 111,1 2,0 0,034 0,965 0,0407 111,1 127,8 127,8 3,0 0,052 1,00 0,03558 1,00 1,444Rango[mm]0,186X^20,1500,3760,0020,2240,0470,459 FUENTE: Elaboracin Propia Tabla 3-4 Test Chi-Cuadrado Distribucin Gumbel (Valores extremos tipo I) Clase Lmite ni Frecuencia Frecuencia ProbabilidadRelativa Acumulada IncrementalEmprica Oi Terica Terica Ei1 12,2 27,9 27,9 4,0 0,069 0,103 0,1032 27,9 44,5 44,5 19,0 0,328 0,375 0,2723 44,5 61,2 61,2 14,0 0,241 0,655 0,2804 61,2 77,8 77,8 10,0 0,172 0,834 0,1785 77,8 94,5 94,5 6,0 0,103 0,925 0,0916 94,5 111,1 111,1 2,0 0,034 0,967 0,0427 111,1 127,8 127,8 3,0 0,052 1,00 0,03358 1,00 2,3910,011RangoX^2[mm]0,6370,6500,3150,0980,0820,597 FUENTE: Elaboracin Propia 34 Tabla 3-5 Test Chi-Cuadrado Distribucin Gumbel (Valores extremos tipo I) Corregida Clase Lmite ni Frecuencia Frecuencia ProbabilidadRelativa Acumulada IncrementalEmprica Oi Terica Terica Ei1 12,2 27,9 27,9 4,0 0,069 0,123 0,1232 27,9 44,5 44,5 19,0 0,328 0,381 0,2583 44,5 61,2 61,2 14,0 0,241 0,642 0,2604 61,2 77,8 77,8 10,0 0,172 0,815 0,1745 77,8 94,5 94,5 6,0 0,103 0,910 0,0956 94,5 111,1 111,1 2,0 0,034 0,958 0,0477 111,1 127,8 127,8 3,0 0,052 1,00 0,04258 1,00 2,9051,379Rango[mm]X^20,2020,1231,0760,0810,0000,044 FUENTE: Elaboracin Propia Debido a que el valor igual a 9,49 es mayor que los estadsgrafos resultantesparacadadistribucin,lahiptesisnulanopuedeserrechazada paralasdistribucionesanalizadas.Estoquieredecirquelainformacinde precipitacionesnocontieneinformacinqueindiquequelahiptesisdelas distribucionesLog-Normaldedosparmetros,GumbelyGumbelcorregida deba ser rechazada. Porltimo,essabidoquemientraselvalordeX2seams pequeo,menoserrorpresentarelajuste.Porestemotivoesqueseeligela distribucin Log-Normal de dos parmetros como la ms indicada para obtener la precipitacin mxima anual en 24 horas para un perodo de retorno T. 3.1.3.4EleccindelaPrecipitacinMximaen24horasparaunPerodo de Retorno de 10 aos. EnlaTabla3-6semuestrauncuadroresumenconlas precipitaciones mximas en 24 horas para un perodo de retorno de 10 aos, segntipodeanlisisdefrecuencia,yaseaanalticoogrfico.Adems,se incluyen valores de referencia, obtenidos a partir de informacin pluviogrfica, mediante curvas IDF para las estaciones de Quillota y Lago Peuelas extrada del Manual de Carreteras Volumen N 3:Instrucciones y Criteriosde Diseo, Junio 2002, y a partir de la estacin de Valparaso, valor de referencia extrado de la Gua de Diseo Tcnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos, 1996. 35 Tabla 3-6 Cuadro Resumen - Precipitacin Mxima en 24 horas [mm] PerodoRetorno[aos]10Valores Extremos Tipo I (GUMBEL)88,65Log-Normal 288,27Valores Extremos Tipo I (GUMBEL) Corregido92,0092,63IDF Quillota 74,40IDF Lago Peuelas 210,96Manual MINVUValparaso 83,30MC-Vol N3Anlisis de Frecuencia GrficoTipo de AnlisisDistribucinAnlisis de Frecuencia AnalticoValores de Referencia FUENTE: Elaboracin Propia Alanalizarlosresultadosdelatablaanteriorseobservalo siguiente: -Existe muy poca diferencia entre los valores obtenidos para cada uno de losanlisis,salvo para elcasode losvalores de referencia, especficamente los obtenidos a partir de las estacionesQuillotayLagoPeuelas.Dadolosresultados paraestasestaciones,seinfierequestasnoson representativas para la ubicacin en estudio, por lo cual se descartasuposteriorempleo.Casosimilarocurreconla estacin de Valparaso, cuyo valor de precipitacin mxima en24horasnodistamuchoencomparacinconlos resultadosobtenidosmediantelosanlisisdefrecuencia, pero se descarta su empleo por ser ste ms bajo que todos los resultados obtenidos mediante anlisis de frecuencia. -Conrespectoalanlisisdefrecuenciagrfico,stese descartadebidoaqueelajustelinealnoentregaunvalor 36 deR2tancercanoalaunidad,loquereflejalaexistencia de mejores ajustes. -Sibienladistribucinlog-normaldedosparmetros resultaserlamsadecuada,segnelTestdeBondadde AjusteChi-Cuadrado(Tabla3-3),enlaeleccindela precipitacinmximaen24horasparaunperodode retornode10aos,finalmenteseoptaporescogerla distribucinGumbel,debidoaqueestadistribucines caracterstica de las series de eventos extremos, tales como lasanalizadas.Porelloesquesedecidiadoptarlos valoresresultantesdelajusteanalticoparaesa distribucinoriginalycorregida,optandoporelegirel promedio de ambas, el cual entrega un valor un tanto ms desfavorableconrespectoalcorrespondientedela distribucin log-normal en cuestin. El criterio adoptado se muestra en la Tabla 3-7. Tabla 3-7 Valor Adoptado - Precipitacin Mxima en 24 horas para T=10 aos [mm] PerodoRetorno[aos]10Valores Extremos Tipo I (GUMBEL)88,65Log-Normal 288,27Valores Extremos Tipo I (GUMBEL) Corregido92,0092,6390,33 Valor Adoptado Promedio (GUMBEL)Anlisis de Frecuencia GrficoTipo de AnlisisDistribucinAnlisis de Frecuencia Analtico FUENTE: Elaboracin Propia 3.1.3.5Determinacin de Curvas I-D-F 3.1.3.5.1Duraciones entre 1 y 24 horas LascurvasdeIntensidad-Duracin-Frecuenciaquecaracterizan la zona de inters, para duraciones de 1 hora a 72 horas y perodos de retorno 37 de2,5,10,20,25,50y100aos,sederivanapartirdelosantecedentes disponibles de acuerdo a las siguientes relaciones: En que: TtP : Lluvia de duracin t horas y perodo de retorno de T aos, en mm 1024P: Lluvia de 24 horas de duracin y perodo de retorno de 10 aos, obtenida de la Tabla 3-7. CDt:Coeficientededuracinquetransformalalluviade24 horas de duracin en otra de duracin t, entre 1 hora y 24 horas. CFT:CoeficientedefrecuenciaparaTaosdeperodode retorno. TtI :Intensidaddelalluviadeduracinthorasyperodode retorno de T aos, en mm/hr. EnlaTabla3-8semuestranlosCoeficientesdeDuracin adoptados para duraciones de lluvia entre 1 y 72 horas. Para duraciones entre 1y24horasseutilizaronloscoeficientesdeduracindelaestacinde Valparaso,presentesenlaGuadeDiseoTcnicasAlternativaspara Soluciones de Aguas Lluvias en SectoresUrbanos, 1996. Para duracionesde lluvia mayores de 24 horas se utiliz la relacin de Grunsky, que se presenta a continuacin: t 24tP (T) P (T)24= P24 (T) : Lluvia mxima en 24 horas para un perodo de retorno T. t : Tiempo de duracin de la lluvia, mayor de 24 horas. 60TT ttPIt=10241,1T Tt tP P CD CF = 38 Tabla 3-8 Coeficientes de Duracin, 1 - 72 horas 1 2 4 6 8 10 12 14 18 24Valparaso 0,14 0,23 0,33 0,46 0,55 0,64 0,70 0,78 0,90 1,00Duracin [hr]Estacin FUENTE: Gua de Diseo Tcnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos, 1996 Tabla 3-9 Coeficientes de Frecuencia, 1 - 72 horas 2 5 10 20 25 50 100Valparaso 0,58 0,83 1,00 1,17 1,21 1,39 1,56EstacinPerodo de Retorno [aos] FUENTE: Gua de Diseo Tcnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos, 1996 LascurvasPrecipitacin-Duracin-FrecuenciaeIntensidad-Duracin-Frecuencia para duraciones de 1 hasta 72 horas se presentan en la siguientepginaenlaTabla3-10yenlaTabla3-11.EnelGrfico3-3se presentan las curvas I-D-F para duraciones superiores a 1 hora. Grfico 3-3 Curvas Intensidad Duracin Frecuencia, Duracin entre 1 y 72 Horas CURVAS I-D-F0,005,0010,0015,0020,0025,000 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80Duracin [hr]Intensidad de Precipitacin [mm/hr]T=2 aosT=5 aosT=10 aosT=20 aosT=25 aosT=50 aosT=100 aos FUENTE: Elaboracin Propia 39 Tabla 3-10 Curvas Precipitacin-Duracin-Frecuencia (P-D-F) [mm], 1 - 72 horas 12468101214182436487228,0713,2519,0226,5131,7036,8840,3444,9551,8757,6370,5881,5099,81511,5518,9727,2137,9445,3652,7857,7364,3274,2282,47101,00116,63142,841013,9122,8532,7945,7054,6563,5969,5577,5089,4290,33110,63127,74156,452016,2726,7438,3653,4763,9474,4081,3790,67104,62116,25142,38164,40201,352516,8327,6539,6755,3066,1276,9484,1693,77108,20120,22147,24170,02208,235019,3431,7645,5863,5375,9688,3996,68107,72124,30138,11169,15195,31239,2110021,7035,6551,1571,3085,2599,20108,50120,90139,50155,00189,83219,20268,47(*) Se utiliz coeficientes de duracin de estacin Valparaso hasta 24 horas; para 36, 48 y 72 horas se us relacin de GrunskyPerodo de Retorno [aos]Duracin [hr] (*) FUENTE: Elaboracin Propia Tabla 3-11 Curvas Intensidad Duracin Frecuencia (I-D-F) [mm/hr], 1 - 72 horas 12468101214182436487228,076,634,754,423,963,693,363,212,882,401,961,701,39511,559,486,806,325,675,284,814,594,123,442,812,431,981013,9111,438,207,626,836,365,805,544,973,763,072,662,172016,2713,379,598,917,997,446,786,485,814,843,953,432,802516,8313,839,929,228,277,697,016,706,015,014,093,542,895019,3415,8811,3910,599,498,848,067,696,915,754,704,073,3210021,7017,8212,7911,8810,669,929,048,647,756,465,274,573,73(*) Se utiliz coeficientes de duracin de estacin Valparaso hasta 24 horas; para 36, 48 y 72 horas se us relacin de GrunskyPerodo de Retorno [aos]Duracin [hr] FUENTE: Elaboracin Propia 40 3.1.3.5.2Duraciones menores a 1 hora Para duraciones inferiores a 1 hora se emplean los coeficientes de Bell,elcualestudilasrazonesentrelluviasdedistintasduracioneseigual frecuencia o perodos de retorno y tambin la razn entre lluvias de diferentes perodos de retorno e igual duracin. LoscoeficientesdeduracinydefrecuenciapropuestosporBell cumplenlassiguientesrelaciones,vlidasparaduracionesdelluviaentre5 minutosydoshoras(ennuestrocasosloseemplearhasta60minutos)y para perodos de retorno entre 2 y 100 aos. Donde T es el periodo de retorno en aos. Notar que para t=10 se obtiene CF=1,00. Adems el coeficiente de duracin, CD, en relacin a la lluvia de una hora de duracin (60 minutos), est dado por: Donde t es la duracin en minutos. Notar que para t=60, es decir una hora, se obtiene CD=1,00. Entonceslaprecipitacindeduracint,entre5y 120minutos (en nuestro caso slo hasta 60 minutos), y perodo de retorno T, entre 2 y 100 aos,sepuedeestimarenbasealaprecipitacindeunahoray10aosde perodo de retorno, como: Siendo: Pt T: Lluvia en mm de duracin t minutos y T aos de perodo de retorno. T: Perodo de retorno, en aos. t: Duracin de la lluvia, en minutos. 41 P6010:Precipitacindeunahoray10aosdeperiodode retorno, en mm. Elusodelaexpresinanteriorserecomiendaparaobtener estimaciones de las curvas I-D-F para duraciones menores a una hora, cuando nosecuentecondatospluviogrficosenelsitiodeintersquepermitan desarrollarunafamiliadecurvasI-D-Fenellugar,siendosteelcaso presentado en este estudio. LaecuacinparaelCoeficientedeDuracincorrespondeal mismoenrelacinalaprecipitacinde1hora,cuyosvaloresnumricosse indican en la Tabla 3-12. Tabla 3-12 Coeficientes de Duracin, 5 60 minutos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 600,31 0,46 0,56 0,64 0,70 0,76 0,81 0,86 0,90 0,94 0,97 1,00Duracin [min] FUENTE: Gua de Diseo Tcnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos, 1996 Porltimo,lascurvasPrecipitacin-Duracin-Frecuenciae Intensidad-Duracin-Frecuencia(calculadasegnecuacinpresentada anteriormente) para duraciones de 5 minutoshasta 60minutos se presentan en la Tabla 3-13 y en la Tabla 3-14 de la pgina siguiente. 42 Tabla 3-13 Curvas Precipitacin-Duracin-Frecuencia (P-D-F) [mm], 5 60 minutos 5101520253035404550556022,673,954,815,506,026,536,967,397,748,088,348,0753,445,106,217,097,768,428,989,539,9710,4210,7511,55104,025,967,268,309,079,8510,5011,1511,6712,1812,5713,91204,606,838,319,5010,3911,2812,0212,7613,3613,9514,4016,27254,797,118,659,8910,8111,7412,5113,2913,9014,5214,9816,83505,377,979,7011,0912,1313,1714,0414,9015,6016,2916,8119,341005,958,8410,7612,2913,4514,6015,5616,5217,2918,0618,6321,70Perodo de Retorno [aos]Duracin [min] FUENTE: Elaboracin Propia Tabla 3-14 Curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (P-D-F) [mm/hr], 5 60 minutos 51015202530354045505560231,9823,7319,2616,5114,4413,0711,9411,0910,329,709,108,07541,2330,5924,8221,2818,6216,8415,3914,3013,3012,5011,7311,551048,2235,7829,0424,8921,7819,7018,0016,7215,5514,6213,7213,912055,2140,9733,2528,5024,9422,5620,6119,1517,8116,7415,7116,272557,4742,6434,6029,6625,9523,4821,4519,9318,5417,4316,3516,835064,4647,8338,8133,2729,1126,3424,0622,3520,7919,5518,3419,3410071,4553,0143,0336,8832,2729,2026,6724,7823,0521,6720,3321,70Perodo de Retorno [aos]Duracin [min] FUENTE: Elaboracin Propia 43 3.1.4Seleccin del Perodo de Retorno En la eleccin del perodo de retorno, frecuencia o probabilidad a utilizar en el diseo de una obra, es necesario considerar la relacin existente entre la probabilidad de excedencia de un evento, la vida til de la estructura y el riesgo de falla aceptable, dependiendo, este ltimo, de factores econmicos, sociales, ambientales, tcnicos y otros. La confiabilidad del diseo, representada por la probabilidad que no falle la estructura durante el transcurso de su vida til, considera el hecho quenoocurrauneventodemagnitudsuperioralautilizadaeneldiseo durantelavidatil,esdecir,nodebepresentarseuneventodemagnitud superior a la usada en el diseo durante el primer ao de funcionamiento de la estructura, durante el segundo, y as sucesivamente. Dado que la probabilidad deocurrenciaparacadaunodeestoseventosesindependiente,la probabilidad de falla o riesgo (r) durante el perodo de vida til de la estructura sedeterminamediantelasiguienteexpresin,enfuncindelperodode retorno (T, aos) y la vida til (n, aos): EnlaTabla3-15semuestranlosvalorestpicosdeperodode retornoparaeldiseodediversostiposdeobras,ascomolavidatil supuesta y el riesgo de falla para las mismas. Tabla 3-15 Perodos de Retorno para Diseo FUENTE: Tabla 3.702.2.B - Manual de Carreteras Volumen N 3: Instrucciones y Criterios de Diseo, Junio 2002 44 Dadaslascaractersticasdelproyectoenestudio,Evacuacin AguasLluviaTerminaldeConcentradodeCobre,esposiblesuasociacin, con respecto a la tabla anterior, a una obra del tipo Drenaje de la Plataforma ytipoderutacaminos.DeestamanerasedesprendequeelPerodode Retorno de diseo y la Vida til Supuesta adoptados para este estudio sern igual a 5 aos para ambos conceptos. Debidoaqueelproyectoenestudio,anteunaeventualfalla frenteaeventosextraordinarios,noinvolucraelcolapsodealgntipode infraestructuraniponeenpeligrolaseguridaddelosusuarios,seomitela consideracin en el diseo del Perodo de Retorno de Verificacin. Porltimo,hayquehacernotar,delaTabla3-15,quelos nmeros entre parntesis ((1), (2), (2) y (4)) no competen a este tipo de estudio, por lo cual no fueron adjuntadas sus definiciones a la misma. 3.1.5Clculo de Caudales de Aguas Lluvia 3.1.5.1Generalidades A fin de cuantificar la cantidad de agua que es necesario evacuar sedeben definir,segnlatopografa disponible ynumerosos factores,ciertos procedimientos y parmetros que permitirn su obtencin. stos se plantean a continuacin. 3.1.5.2Estimacin de Caudales Elclculodeloscaudalessolicitantesserealizaratravsdel Mtodo Racional, el cual es apropiado de utilizar en cuencas pequeas, como son las reas aportantes involucradas en el presente estudio. 6 . 3A I cQ = donde: Q: Caudal mximo, en m3/s. c: Coeficiente de escorrenta. 45 I:Intensidadmediamxima,correspondientealtiempode concentracin, en mm/h. A: rea tributaria, en km2. 3.1.5.3Tiempo de Concentracin En generalla duracinde lastormentas dediseoseselecciona parecidaaltiempodeconcentracindelacuencaaportante.Estesepuede estimarcomoeltiempoquetardaensalirunagotadelluviaquecaeenel puntomsalejadodelacuencayqueesarrastradaporelflujohastala seccin de salida de la cuenca. Para calcularlo se puede definir el recorrido de lasupuestagotayestimarlasvelocidadesmediasdelflujoencadatramo, empleandoparaellorelacionesdelahidrulica.Tambinesposibleutilizar frmulas empricas desarrolladas y aplicadas en otros pases.Paraestecasoenparticular,endondeelterrenonoest completamente urbanizado actualmente, pero s tiene pensado hacerse en un futuro,seemplearnlasrelacionesparacuencasurbanasdelManualde Pavimentacin y Aguas Lluvia del SERVIU Metropolitano (2004). - En cuencas ya urbanizadas: Cuencasurbanas relativamenteplanas,formadaspor patios,estacionamientos,parques, techos, calles, etc. 3 , 0 4 , 06 , 0 6 , 07S in LTc =Paracunetas,colectoresy caucesengeneralrelativamenteanchos, estimando la velocidad con la relacin deManning |||

\|=21321 601S hn LTc Donde: Tc : Tiempo de concentracin, en minutos. L: Longitud del escurrimiento superficial, en metros. L1: Longitud del cauce, en metros. S: Pendiente, en metros por metro. i: Intensidad de la lluvia, en mm/hora. 46 h: Altura media del escurrimiento en cauces, en metros. n: Coeficiente de rugosidad de Manning de la superficie o el cauce, segn los valores de la Tabla 3-16. Tabla 3-16 Coeficientes de Rugosidad de Manning segn tipo de Superficie Tipo de superficieCoeficiente n Tubos de plstico0,011 Tubos de cemento asbesto0,012 Tubos de mortero comprimido0,013 Calles de hormign y asfalto0,015 Techos0,018 Jardines0,025 Superficies de tierra 0,030 Superficies con vegetacin 0,050 FUENTE: Manual de Pavimentacin y Aguas Lluvia del SERVIU Metropolitano (2004) 3.1.5.4reas Aportantes Enlazonadeestudiosehanconsideradolassiguientesreas aportantesalsistemadeevacuacindeaguaslluvia,cuyanotaciny superficie total se muestra en la siguiente tabla: Tabla 3-17 Superficie Total reas Aportantes rea Aportante Superficie Total[m2]A1 16570A2 15585A3 925A4 1715A5 4725A6 849A7 17020A8 6064A9 1120A10 3128A11 1779A12 2221A13 5180A14 932A15 765 78580 FUENTE: Elaboracin Propia 47 Cada una de estas reas presentan caractersticas particulares de escorrentasuperficial,lascualesdebensertomadasencuentaantesde disearelsistemadeaguaslluvia.Esporestaraznquecadaunodeestas superficiessehadivididoentreszonasclaramenteidentificablesque presentan caractersticas similares. Estas zonas corresponden a: -Calles de asfalto y aceras de hormign. -Patios (superficie no pavimentada). -Techos. Enlasiguientetablasemuestranlassuperficiesdeestaszonas para cada una de las reas aportantes consideradas en el estudio. Tabla 3-18 Superficies que Conforman cada rea Aportante reaAportante Calles PatiosTechos[m2] [m2] [m2]A1 15938 484 148A2 15106 480 -A3 234 223 468A4 - 230 1485A5 2921 329 1475A6 849 - -A7 10741 4304 1975A8 2629 116 3318A9 456 124 540A10 1439 1352 337A11 1385 394 -A12 2081 21 119A13 2291 874 2015A14 932 - -A15 - 765 -Superficies que Conforman cada rea Aportante FUENTE: Elaboracin Propia 3.1.5.5Coeficiente de Escorrenta Superficial El coeficiente de escorrenta expresa la cantidad de precipitacin queescurresuperficialmenteporlasuperficieenestudio.Estecoeficiente dependedelascaractersticasgeomorfolgicasdelasuperficie,topografa, vegetacin, capacidad de almacenamiento, condiciones de infiltracin, etc. 48 A continuacin se muestran los valores tpicos de coeficientes de escorrenta para los tipos de suelo empleados en este caso. Tabla 3-19 Coeficientes de Escorrenta Superficial Tipo de Superficie CoeficienteCalles 0,85Patios 0,50Techos 0,90 FUENTE: Tcnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos, MINVU 1996 Paraobteneruncoeficienterepresentativodelreaaportanteen estudioesnecesariorealizarunpromedioponderadodelcoeficientede escorrenta mediante la expresin siguiente. TOTALnii iAA cc==1 Utilizando los antecedentes anteriores se obtienen los coeficientes de escorrenta ponderados para cada una de las reas aportantes consideradas en el estudio. Este resultado se muestra en la siguiente tabla. Tabla 3-20 Coeficientes de Escorrenta Ponderados para Cada rea Aportante rea CoeficienteAportante EscorrentaA1 0,84A2 0,84A3 0,79A4 0,85A5 0,84A6 0,85A7 0,77A8 0,87A9 0,84A10 0,70A11 0,77A12 0,85A13 0,81A14 0,85A15 0,50 FUENTE: Elaboracin Propia 49 3.1.5.6Dimensionamiento de Redes de Colectores Seempleantodoslosconceptosexplicadosanteriormentepara obtenerlasdimensionesdeloscolectoresdeaguaslluviaqueconducirnlas aguas hacia su evacuacin. Eldimensionamientoserealizarrespetandounaseriede condicionesestablecidasenelManualdePavimentacinyAguasLluviadel SERVIU Metropolitano (2004), siendo los criterios hidrulicos, en los cuales se basan las posteriores tablas, los siguientes. Pendiente:Correspondealapendientedelatuberaysuvalor debe ser mayor a 0,2%. Caudal:Correspondealcaudaldediseoparalaverificacinde lascondicionesdeescurrimientoenlatubera.Correspondealmximo producto de las precipitaciones de diseo bajo el Mtodo Racional. Altura:Correspondealaalturadeaguaenlatuberadadoel caudaldediseo.Suvalordebesermenoroigualal80%deldimetrodela tubera. h/D:Correspondealcuocienteentrelaalturadeaguaenla tuberadadoelcaudaldediseoyeldimetrodelamisma.Comoyase seal, su valor debe ser menor o igual a 0,8. Velocidad: Correspondealavelocidadmedia en latubera dado elcaudalde diseo.Suvalor debesersuperiora0,9[m/s],mientrasquesu valormximodeberespetarlos4[m/s]encasodetuberasdecemento comprimido y los 6 [m/s] para tuberas de PVC o similar. Acontinuacinse procedeamostrarlastablasque muestran el diseo y verificacin de los colectores de aguas lluvia proyectados en las reas aportantesrespectivas.stasincluyendimensionesdetuberasdecemento comprimido, pendientes, alturas de cmara, verificacin de velocidades, etc. 50 Tabla 3-21 Dimensionamiento de Redes - reas N 2+N 4 PROYECTO:Evacuacin Aguas Lluvia Terminal de Concentrado de Cobre Puerto VentanasSECTOR: Areas 2+4PRECIPITACIN DIARIA DE PERIODO DE RETORNO 10 AOS: 90,33 [mm]PERIODO DE RETORNO: 5 aosNMERO DE TUBERAS: 4NMERO DE REAS APORTANTES: 2COEFICIENTE DE ESCORRENTA PROMEDIO: 0,85Inicial Final1 99,78 99,36 33,9 0,250 0,013 1,24 0,022 0,099 0,40 1,212 99,34 99,25 4,9 0,250 0,013 1,84 0,022 0,089 0,36 1,403 99,23 99,15 7,0 0,250 0,013 1,14 0,022 0,101 0,41 1,184 99,13 99,11 1,5 0,500 0,013 1,33 0,110 0,171 0,34 1,85Cumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadTuberaCota [m] Pendiente %Caudal [m3/s]Velocidad [m/s]n SituacinAltura h [m]h/DCumple: Altura de agua y velocidadLongitud [m]Dimetro [m] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-22 Tiempo de Concentracin Adoptado - reas N 2+N 4 1 1715 0,85 0,003 0,015 48,6 7,0 48,6 0,01 4,8 5,92 15585 0,84 0,010 0,018 330,0 21,7 330,0 0,01 21,3 21,5reaCoef. Escorr.Long. Esc. Sup. [m]Pendiente [m/m]rea [m2]nLong. Cauce [m]tc Adoptado [min]tc Cuencas UrbanasAlt. Media. Esc. [m]tc [min]tc Colectores y Caucestc [min] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-23 Dimensionamiento de Redes - reas N 1+N 3+N 5+N 6+N 10 PROYECTO:Evacuaci'on Aguas Lluvia Terminal de Concentrado de Cobre Puerto VentanasSECTOR: Areas 1+3+5+6+10PRECIPITACIN DIARIA DE PERIODO DE RETORNO 10 AOS: 90,33 [mm]PERIODO DE RETORNO: 5 aosNMERO DE TUBERAS: 14NMERO DE REAS APORTANTES: 5COEFICIENTE DE ESCORRENTA PROMEDIO: 0,80Inicial Final1 99,77 99,59 13,5 0,200 0,013 1,33 0,011 0,074 0,37 1,052 99,57 99,51 4,1 0,200 0,013 1,46 0,011 0,072 0,36 1,083 99,49 99,31 11,1 0,200 0,013 1,62 0,011 0,070 0,35 1,124 99,29 99,20 14,5 0,600 0,013 0,62 0,163 0,240 0,40 1,545 99,18 99,10 12,6 0,600 0,013 0,63 0,163 0,239 0,40 1,566 99,08 98,72 46,3 0,600 0,013 0,78 0,163 0,226 0,38 1,677 99,70 99,49 13,6 0,600 0,013 1,54 0,163 0,188 0,31 2,148 99,22 98,73 17,5 0,200 0,013 2,80 0,011 0,061 0,30 1,369 98,71 98,34 11,1 0,600 0,013 3,33 0,174 0,160 0,27 2,8810 98,74 98,54 10,0 0,400 0,013 1,97 0,056 0,119 0,30 1,8011 98,32 98,20 14,3 0,700 0,013 0,84 0,230 0,249 0,36 1,8712 98,18 98,08 24,0 0,700 0,013 0,42 0,230 0,301 0,43 1,4513 98,40 97,93 19,2 0,700 0,013 2,45 0,230 0,189 0,27 2,7514 97,91 97,89 3,9 0,800 0,013 0,51 0,218 0,261 0,33 1,53Longitud [m]Dimetro [m]SituacinAltura h [m]h/DCumple: Altura de agua y velocidadVelocidad [m/s]n TuberaCota [m] Pendiente %Caudal [m3/s]Cumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidad FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-24 Tiempo de Concentracin Adoptado - reas N 1+N 3+N 5+N 6+N 10 1 16570 0,84 0,020 0,015 246,0 11,6 246,0 0,01 9,4 10,52 925 0,79 0,006 0,018 25,5 4,0 25,5 0,01 2,1 5,03 4725 0,84 0,008 0,015 80,0 7,1 80,0 0,01 4,8 5,94 849 0,85 0,020 0,015 31,0 2,7 31,0 0,01 1,2 5,05 3128 0,70 0,009 0,015 57,4 5,5 57,4 0,01 3,4 5,0tc Adoptado [min]tc Cuencas UrbanasAlt. Media. Esc. [m]tc [min]tc Colectores y Caucestc [min]Long. Cauce [m]n reaCoef. Escorr.Long. Esc. Sup. [m]Pendiente [m/m]rea [m2] 51 Tabla 3-25 Dimensionamiento de Redes - rea N 7 PROYECTO:Evacuacion de Aguas Lluvia Terminal de Concentrado de Cobre Puerto VentanasSECTOR: Area 7PRECIPITACIN DIARIA DE PERIODO DE RETORNO 10 AOS: 90 [mm]PERIODO DE RETORNO: 5 aosNMERO DE TUBERAS: 3NMERO DE REAS APORTANTES: 1COEFICIENTE DE ESCORRENTA PROMEDIO: 0,77Inicial Final1 98,63 98,55 6,2 0,500 0,013 1,29 0,133 0,191 0,38 1,932 98,53 98,50 1,0 0,500 0,013 3,00 0,133 0,153 0,31 2,613 98,48 98,30 29,0 0,500 0,013 0,62 0,133 0,234 0,47 1,47Longitud [m]Dimetro [m]SituacinAltura h [m]h/DCumple: Altura de agua y velocidadVelocidad [m/s]n TuberaCota [m] Pendiente %Caudal [m3/s]Cumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidad FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-26 Tiempo de Concentracin Adoptado - rea N 7 1 17020 0,77 0,003 0,015 105,0 12,4 105,0 0,01 10,3 11,4tc Adoptado [min]tc Cuencas UrbanasAlt. Media. Esc. [m]tc [min]tc Colectores y Caucestc [min]Long. Cauce [m]n reaCoef. Escorr.Long. Esc. Sup. [m]Pendiente [m/m]rea [m2] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-27 Dimensionamiento de Redes - rea N 11 PROYECTO:puerto ventanasSECTOR: rea 11PRECIPITACIN DIARIA DE PERIODO DE RETORNO 10 AOS: 90 [mm]PERIODO DE RETORNO: 5 aosNMERO DE TUBERAS: 2NMERO DE REAS APORTANTES: 1COEFICIENTE DE ESCORRENTA PROMEDIO: 0,77Inicial Final1 98,36 98,33 1,5 0,250 0,013 2,00 0,021 0,085 0,34 1,422 98,31 98,28 4,0 0,250 0,013 0,75 0,021 0,110 0,44 0,99Longitud [m]Dimetro [m]SituacinAltura h [m]h/DCumple: Altura de agua y velocidadVelocidad [m/s]n TuberaCota [m] Pendiente %Caudal [m3/s]Cumple: Altura de agua y velocidad FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-28 Tiempo de Concentracin Adoptado - rea N 11 1 1779 0,77 0,018 0,015 57,0 4,2 57,0 0,01 2,3 5,0reaCoef. Escorr.Long. Esc. Sup. [m]Pendiente [m/m]rea [m2]nLong. Cauce [m]tc Adoptado [min]tc Cuencas UrbanasAlt. Media. Esc. [m]tc [min]tc Colectores y Caucestc [min] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 52 Tabla 3-29 Dimensionamiento de Redes - rea N 12 PROYECTO:Evacuacion Aguas Lluvia Terminal Concentrado de Cobre Puerto VentanasSECTOR: Area 12PRECIPITACIN DIARIA DE PERIODO DE RETORNO 10 AOS: 90 [mm]PERIODO DE RETORNO: 5 aosNMERO DE TUBERAS: 4NMERO DE REAS APORTANTES: 1COEFICIENTE DE ESCORRENTA PROMEDIO: 0,85Inicial Final1 98,32 98,20 12,2 0,250 0,013 1,01 0,018 0,094 0,38 1,072 98,18 98,02 14,9 0,250 0,013 1,07 0,018 0,093 0,37 1,093 98,00 97,92 4,4 0,250 0,013 1,82 0,018 0,081 0,32 1,324 97,90 97,87 3,4 0,300 0,013 0,88 0,018 0,091 0,30 1,00Longitud [m]Dimetro [m]SituacinAltura h [m]h/DCumple: Altura de agua y velocidadVelocidad [m/s]n TuberaCota [m] Pendiente %Caudal [m3/s]Cumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidadCumple: Altura de agua y velocidad FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-30 Tiempo de Concentracin Adoptado - rea N 12 1 2221 0,85 0,002 0,015 116,2 14,9 116,2 0,01 13,1 14,0tc Adoptado [min]tc Cuencas UrbanasAlt. Media. Esc. [m]tc [min]tc Colectores y Caucestc [min]Long. Cauce [m]n reaCoef. Escorr.Long. Esc. Sup. [m]Pendiente [m/m]rea [m2] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-31 Dimensionamiento de Redes - rea N 13 PROYECTO:Evacuacion aguas Lluvia Terminal de Concentrado de Cobre Puerto VentanasSECTOR: Area 13PRECIPITACIN DIARIA DE PERIODO DE RETORNO 10 AOS: 90 [mm]PERIODO DE RETORNO: 5 aosNMERO DE TUBERAS: 1NMERO DE REAS APORTANTES: 1COEFICIENTE DE ESCORRENTA PROMEDIO: 0,81Inicial Final1 98,57 98,54 4,2 0,400 0,013 0,71 0,067 0,171 0,43 1,30TuberaCota [m] Pendiente %Caudal [m3/s]Velocidad [m/s]n SituacinAltura h [m]h/DCumple: Altura de agua y velocidadLongitud [m]Dimetro [m] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 Tabla 3-32 Tiempo de Concentracin Adoptado - rea N 13 1 5180 0,81 0,002 0,015 28,6 5,9 28,6 0,01 3,7 5,0reaCoef. Escorr.Long. Esc. Sup. [m]Pendiente [m/m]rea [m2]nLong. Cauce [m]tc Adoptado [min]tc Cuencas UrbanasAlt. Media. Esc. [m]tc [min]tc Colectores y Caucestc [min] FUENTE: Planilla Clculo AGUASSERVIU SERVIU Metropolitano, Diciembre 2005 53 4SOLUCIN ADOPTADA La solucin a adoptar depender del rea aportante que se quiera sanear.Dadoestacondicinserndiversaslassolucionesaadoptar,las cuales se describirn en los siguientes numerales para cada rea aportante. 4.1reaN1+N3CajndeHormignArmadoconRejilla, Sumideros, Colector de Aguas Lluvia y Sedimentador 4.1.1Descripcin Dado que en un futuro se ha manifestado la intencin, por parte delmandante,deextendersusinstalacionesalsectornourbanizado,se consideraelcasomsdesfavorablequepuedadarseparaloscoeficientesde escorrenta,siendostelaconsideracindelterrenocomopavimentado. Adems,comonoexisteningnproyectodeserviciosparaelterrenoen cuestin,seconsideraqueelsistemaplanteadoacontinuacinsanearde manera completa el terreno denominado como rea N 1. Se considera la posibilidad de proyectar un sistema combinado de sumideros,cajndehormignarmadoconrejilla,cmarasdeinspeccin, tuberas y sedimentador, a modo de captar y conducir las aguas provenientes de las reas aportantes N 5 y N 6, las cuales corresponden a techos, calles y patios de la parte sur del terreno en cuestin. Lasaguascaptadasensumayoraporuncajndehormign armadoconrejilla(dispuestoenelcuellodelpavimentoexistenteenelsur-oeste del terreno) a travs de un sistema de colectores, no sin antes decantar laspartculasfinasenunsedimentador(dispuestoalextremodelterreno,a mododenodificultarlafuturapavimentacinytrnsitodevehculos proyectada por el mandante). Debido a que en algunos sectores de las calles (rea N 3) existen puntosaltosporloscualesnopuedeescurrirelaguademanerasuperficial, sta se queda apozada en dos zonas especficas, por lo cual se proyectan dos sumideros en estos lugares donde se produce el anegamiento (puntos bajos). A su vez, stos se conectan entre s mediante cmaras de inspeccin y tuberas 54 de cemento comprimido, para evacuar las aguas captadas hacia el cajn antes mencionado. 4.1.2Diseo Cajn de Hormign Armado con Rejilla y Sumideros Eldiseodelcajnsepresentaenlosplanosdeproyecto respectivos, as como las dimensiones de los sumideros proyectados. 4.1.3Diseo Colector de Aguas Lluvia 4.1.3.1Generalidades Lastuberasdecementocomprimidoqueconducirnlasaguas lluvia a travs del cajn de hormign armado con rejilla, del sedimentador y de las cmaras, sern dimensionadas como se especifica a continuacin. 4.1.3.2Dimensionamiento Este sistema ser dimensionado y verificado como un conjunto a partir de la Tabla 3-23 dispuesta al final del captulo anterior. 4.1.4Diseo Sedimentador 4.1.4.1Generalidades A modo de comprender el uso del suelo escogido para los terrenos dePuertoVentanas,sedestacalaconsideracindelosterrenosno pavimentadoscomoPatios,deaquellospavimentadoscomoCallesydelas superficiestechadascomoTechos(laeleccindeestosnombresguarda relacin con el coeficiente de escorrenta apropiado para el terreno respectivo). Las caractersticas del uso del suelo son las siguientes: Techos:148 m2 Calles : 15.938 m2 Patios :484 m2 Total: 16.570 m2 De la explicacin planteada en el numeral 1.3 es posible adoptar un valor de infiltracin igual 150 [mm/hr]. 55 Si se siguen los procedimientos descritos en el numeral 4.2.2.3 es posibleobtenerelvolumendealmacenamientonecesariooneto,dato necesarioparaefectuareldimensionamientodelsedimentador.Luegode desarrollarlosprocedimientos,setienequeestevalorcorrespondea 269,69 m3. 4.1.4.2Dimensionamiento Enestecasosedispondrdeunsedimentadordeunvolumen igualal50%delvolumendealmacenamientoneto,esdecirde135m3.Las dimensionesquepermitenobtenerestevolumensonlassiguientes: Lsed=45m,Bsed=2,0myHsed=1,5m.Conrespectoalosvalores adoptados,elanchoselimitlomsposible,dadoqueenunfuturoel mandanteposeelaintencindepavimentarlazonadondeseemplazael sedimentador,amododequeloscamionespasenalasromanasdemanera directa. Por este motivo es que el sedimentador se proyecta lo ms apegado al bordedelterreno,noquitandotantoterrenoalafuturapavimentacin.Asu vez, el largo tambin se dispuso de manera que sus bordes (cmara entrada y salida sedimentador) interfirieran de la menor manera posible en el empleo del terrenoafuturo.Porltimo,elaltosefijenunvalorquepermitieseuna mantencindeltipomanual,esdecir,laremocindelossedimentos decantadoshaciaelexteriormediantepersonasintroducidasdentrodel sedimentador.Serecomiendaquelaspersonasseandeunaalturamayora1,7 m, a modo de que la remocin con pala, por ejemplo, no se haga incmoda. Asuvez,elgastodediseodeestaobraanexaserigualal caudal mximo del afluente, que ocurre en los primeros 5 minutos de la lluvia de diseo, igual a Qm = 0,2168 m3/s (216,8 l/s). 4.2rea N 2 +rea N 4 Cajn de Hormign Armado y Cmaras con Rejilla, Colector de Aguas Lluvia, Zanjas de Infiltracin y Sedimentador 4.2.1Descripcin Seconsideralaposibilidaddeconstruiruncajndehormign armado,unsedimentador,zanjasdeinfiltracinycmarasconrejillasenel 56 sectorquese encuentraalsurdelterrenodePuertoVentanas,elcualnose encuentra pavimentado al momento de proyectar estas obras. Dado que en un futurosehamanifestadolaintencin,porpartedelmandante,deextender susinstalacionesalsectornourbanizado,seconsideraelcasoms desfavorable que pueda darse para los coeficientes de escorrenta, siendo ste la consideracin del terreno como pavimentado. Adems,comonoexisteningnproyectodeserviciosparael terrenoencuestin,seconsideraquelaszanjasaproyectarsanearnde manera completa el terreno denominado como rea N 2 y rea N 4. Lasaguaslluvia,correspondientesalreaN2,tambinsern captadas por un cajn de hormign armado con rejilla (dispuesto en el cuello del pavimento existente en el sur-este del terreno), siendo conducidas hacia un sedimentador, a modo de decantar las partculas finas, que estar conectado a lazanjadeinfiltracinproyectada,parafinalmenteinfiltrar(direccineste-oeste)enlazanjaproyectada.Asuvez,lasaguaslluviascorrespondientesal reaN4(techosur,sectorsur)sernconducidasporlasdosbajadasde aguaslluviasdispuestasactualmenteparatalefecto,parafinalmenteser captadasporcmarasconrejillas,lascualesseconectarnmedianteun pequeocolectordeaguaslluvia(tuberasdecementocomprimido)haciala cmaradeentradadelsedimentador,paraposteriormenteinfiltrarenlas zanjas proyectadas. Dadoellimitadoespaciodisponibleparaproyectarel sedimentadorylaszanjasdeinfiltracinenlazonadeinters,es indispensablequePuertoVentanascontemplecomoreadeproteccin aquelladondeseproyectanlasobrasanexasyaquellasdeinfiltracin contempladasenestenumeralyquesondestacadasenelplanodeproyecto correspondiente.Estodebidoaqueelsedimentadorylaszanjasvana necesitardeunamantencinperidica,dadoelvolumendepartculasde cobreyfinasacaptarporlasobras,debindose stasencontrarlibresensu parte superior para facilitar y disminuir los costos de mantencin estipulados a lo largo de la vida til de las obras. El contemplar esta recomendacin ser de mucha importancia en la vida til que pueda llegar a desarrollar el sistema 57 desaneamientodeaguaslluviaproyectado.Porltimo,lasmedidasa contemplar,enloquearadiosdecurvaturaserefiere,semuestranenla planta de la solucin de aguas lluvia de los planos de proyecto. 4.2.2Diseo Cajn de Hormign Armado y Cmaras con Rejilla Eldiseodeestasobrassepresentaenlosplanosdeproyecto respectivos. 4.2.3Diseo Colector de Aguas Lluvia 4.2.3.1Generalidades Lastuberasdecementocomprimidoqueconducirnlasaguas lluviaatravsdelascmarassinyconrejillaydelsedimentador,sern dimensionadas como se especifica a continuacin. 4.2.3.2Dimensionamiento Este sistema ser dimensionado y verificado como un conjunto a partir de la Tabla 3-21 dispuesta al final del captulo anterior. 4.2.4Diseo Zanjas de Infiltracin Aligualqueladefinicindelusodelsuelodelreaanterior,se tienequelascaractersticassonlassiguientesparalasdosreasaportantes (rea N 1 y rea N 2): Calles : 15.106 m2 Patios :710 m2 Techos: 1.485 m2 Total: 17.301 m2 De la explicacin planteada en el numeral 1.3 es posible adoptar un valor de infiltracin igual 150 [mm/hr]. 4.2.4.1Factibilidad Lainstalacindeunazanjadeinfiltracinenestaurbanizacin es factible, dado que se cumplen las siguientes condiciones: pendiente menor que20%,tasadeinfiltracinmayorque7mm/hora,contenidodearcilla 58 menorque30%ysuperficiedereaadrenarmenorque5hectreas.La condicin que se exige para la profundidad de la napa (mayor que 1,2 m bajo labase)imponeunarestriccinalaprofundidaddelazanja,laquedeber tenerenestecaso unvalormximode8,80metros.Estevalorsebasaenel InformePreliminarMecnicadeSuelos:BodegadeAlmacenamiento Concentrado de Cobre, Puerto Ventanas-Hctor Ventura & Asociados, Junio de 1999, en donde se establece que la profundidad de la napa se encuentra a 10,0 metros de profundidad. 4.2.4.2Dimensionamiento Consiste fundamentalmente en determinar las dimensiones de la zanja para que sea capaz de almacenar e infiltrar el agua lluvia que llegue a su superficie. En este caso se seleccionar una lluvia de cinco aos de perodo deretorno(verTabla3-15),dadaslasobrasqueexistenaguasabajodel sistema proyectado. 4.2.4.3Volumen de Almacenamiento Requerido Siguiendo el procedimiento habitual para obras de infiltracin, el volumen de almacenamiento, Valm, se calcula como la mxima diferencia entre elvolumenafluenteacumuladodeagualluvia,Vafl(t),paraunalluviadel perodo de retorno de diseo, y el volumen acumulado infiltrado, Vinf (t). El volumen afluente acumulado de agua lluvia para una duracin tdelatormentadediseo,seestimaenfuncindelaprecipitacindeesa duracin de acuerdo a la ecuacin que se presenta a continuacin, como: Vafl (t) = 1,25*0,001*C*A*It*t = 1,25*0,001*C*A*Pt5 Donde C es el coeficiente de escorrenta de toda el rea aportante, calculado ponderando las diferentes reas del suelo. A su vez, los coeficientes deescorrentaseobtienendelaGuadeDiseoTcnicasAlternativaspara SolucionesdeAguasLluviasenSectoresUrbanos,1996.Delosclculosse obtiene que el coeficiente de escorrenta es C = 0,84. Pt5 es la lluvia correspondiente a un perodo de retorno de 5 aos y duracint,variabledesdeunospocosminutoshasta24horasomssies 59 necesario para determinar el volumen mximo de almacenamiento. Se estima enbasealaprecipitacinde10aosdeperiododeretornoy24horasde duracin y los coeficientes de duracin y frecuencia correspondientes como: Pt5 = 1,1 * P2410 * CDt24 * CF105 Donde P2410 corresponde a la precipitacin mxima para 10 aos de perodo de retorno y 24 horas de duracin, que se obtiene de la Tabla 3-7. CF105 corresponde al coeficiente de frecuencia para transformar la precipitacin de 10 aos en otra de 5 aos de perodo de retorno, es el que se obtiene de la Tabla 3-9 de coeficientes de frecuencia y arroja un valor de 0,83 para la ciudad de Valparaso. CDt24 es el coeficiente de duracin, que se obtiene de la Tabla 3-8 de coeficientes de duracin para t entre 1 y 24 horas o de la Tabla 3-12 para lluvias menores de 1 hora. Entonces,reemplazandoenlaecuacinanteriorlosvalores correspondientes,laprecipitacindecincoaosdeperiododeretornoy duracin t, para t entre 24 horas y una hora, est dada por: Pt5 = 82,47 * CDt24para 24 > t > 1 Enparticularparaunahoraelcoeficientededuracinen Valparaso es 0,14, con lo que se obtiene: P15 = 11,55 [mm] Las precipitaciones menores de una hora se obtienen a partir de sta con los coeficientes de duracin de la Tabla 3-12 como: Pt5 = 11,55 * CDt1para 1 hora > t > 0 Con estos valores de precipitacin se calcula el volumen afluente acumulado en m3 empleando la expresin Vafl (t) anterior: Vafl (t) = 18,16 * Pt5 Similarmente el volumen infiltrado acumulado para una duracin t de la tormenta se estima a partir de la expresin: 60 Vinf (t) = 0,001*CS*f *AZ*t Donde f es la tasa de infiltracin de diseo que corresponde a la delterreno,enmm/hora,CSelfactordeseguridadquedependedela mantencinadaralaobrainfiltrante,teltiempoenhoras,AZeselrea filtrante de la zanja, en este caso despreciando la contribucin del fondo: AZ = 2*h*(L+b) DondeLeslalongituddelazanja,queestimpuestaporel trazado(lamayoradelasveces)yqueenestecasoseasumeiguala67m, b es el ancho de la zanja, al que se le dar un valor inicial arbitrario de 3,0 m y heslaprofundidaddelazanja,quesedeterminaenfuncindelas condiciones de terreno y se le da un valor de 4,5 m. Reemplazando, se obtiene Az = 630 m2. Para el coeficiente de seguridad que corrige la tasa de infiltracin seconsideraqueelaguaesdebuenacalidad,quehabrdispositivode tratamiento, pero que no se dispondr de una mantencin regular (aunque as se recomiende, siendo este caso como el ms desfavorable a ocurrir). En estas condiciones se recomienda Cs = 0,75. Con los valores de este caso, el volumen infiltrado acumulado para el tiempo t, de acuerdo a la expresin para el Vinf (t) se calcula como: Vinf (t) =70,88 * t Losvaloresobtenidosparaloscoeficientesdeduracin,las precipitaciones y los volmenes resultantes del agua afluente a las zanjas y el agua infiltrada, as como el volumen almacenado en el interior de la zanja para distintas duraciones se presentan a continuacin: 61 Tabla 4-1 Volmenes Afluente, Infiltracin y Almacenado - Zanja Infiltracin rea N 2 + rea N 4 CDt Pt 5 V afl V inf V alm(*) [mm] [m3] [m3] [m3]0 h 0 m 0,000 0,00 0,00 0,00 0,000,08 h 5 m 0,307 3,55 64,49 5,91 58,580,17 h 10 m 0,460 5,31 96,53 11,81 84,720,33 h 20 m 0,642 7,41 134,63 23,63 111,010,50 h 30 m 0,764 8,82 160,18 35,44 124,750,67 h 40 m 0,858 9,91 179,95 47,25 132,701 h 0,140 11,55 209,72 70,88 138,852 h 0,230 18,97 344,54 141,75 202,794 h 0,330 27,22 494,35 283,50 210,856 h 0,460 37,94 689,09 425,25 263,848 h 0,550 45,36 823,91 567,00 256,9110 h 0,640 52,78 958,73 708,75 249,9812 h 0,700 57,73 1048,61 850,50 198,1114 h 0,780 64,33 1168,46 992,25 176,2118 h 0,900 74,22 1348,22 1275,75 72,4724 h 1,000 82,47 1498,02 1701,00 -202,98Duracin(*) Para duraciones menores de una hora los coeficientes se refieren a la lluvia de una hora. Para duraciones mayores de una hora se refieren a la lluvia de 24 horas.[horas] [min] FUENTE: Elaboracin Propia Sepuedeapreciarqueelvalormximodealmacenamiento (volumen dealmacenamiento necesarioo neto)correspondea 263,84 m3que seacumulanalas6horas.ElError!Noseencuentraelorigendela referencia.siguientemuestralaestimacingrficadelvolumende almacenamiento,obtenidocomoladiferenciamximaentreelvolumen afluente acumulado y el volumen infiltrado acumulado. 62 Grfico 4-1 Estimacin Grfica Volumen Almacenamiento -Zanja Infiltracin rea N 2 + rea N 4 VOLMENES0200400600800100012001400160018000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26Tiempo [hr]Volumen [m3]V afl V infV alm FUENTE: Elaboracin Propia Delgrficoanteriorseapreciaqueeltiempototaldeinfiltracin (tiempoparaelcualelvolumenacumuladoaportadoporlalluviaesigualal volumenacumuladoinfiltrado,esdecireltiempoparaelcuallascurvasde recargaeinfiltracinsecruzanenelgrfico)obtenidocumpleconla recomendacin de ser inferior a 24 horas para la lluvia de diseo. Elvolumendealmacenamientoproporcionadoporlazanja (volumendealmacenamientototal)seobtieneapartirdelasiguiente expresin: Valm = p Vzanja = p*L*b*hDonde p es la porosidad del material de relleno de la zanja, que se consideraiguala30%;Asuvez,L=67m,h=4,5myb=3,0m corresponden a los valores para lograr un volumen de 263,84 m3. 4.2.4.4Longitud mxima de la zanja Como la pendiente del terreno es de aproximadamente 0,3% en la direccinenqueseorientalazanja,stasedividirentramosdelongitud 63 mxima igual a 50 m, siendo ste el valor mximo recomendado a proyectar en este tipo de obras. Debidoaquelazanjanopuedeserde67metros,sehaoptado por dividir la zanja en dos y conectar ambas a travs de una cmara. El agua noinfiltradaenlaprimerazanjapasaralacmaradeconexin,para posteriormentedistribuirsealasegundazanjaeinfiltrarsedemanera completa. Aprovechando la disposicin actual, en donde la parte sur de los terrenosdePuertoVentanasseencuentransinpavimentar,seconstruirn 2zanjasindividualesde28y39metrosdelargo,segnladisposicin planteadaenlosplanosdeproyecto.Ambassealimentarnapartirdelas aguas lluvia de las bajadas de aguas lluvia del techo sur, sector sur (captadas porcmarasconrejilla)yaquellasqueseproyectanqueescurranporla superficieapavimentar,lascualesserncaptadasporelcajndehormign armadoconrejilladispuestoparatalefecto,conectadoalsedimentadory posteriormente a las zanjas a partir de tuberas y cmaras dispuestas en sus extremos.Tambinhayquemencionarquesecontemplaunapequea contribucindealimentacinsuperior,lascualesserelacionanconel escurrimientosuperficialdelterrenosinpavimentardondeseencuentran emplazadas. 4.2.4.5Material de Relleno de la Zanja Paramejorarlascondicionesdeestabilidaddelasparedesdela zanja,esnecesariorellenarlaconunmaterialptreo.Elmaterialagregado para la zanja consiste en un agregado limpio, tipo ripio, sin polvo ni material fino,conundimetrouniformevariableentre3,5cmy7,5cm.Tambin pueden usarse bolones. Por los supuestos de diseo, la porosidad del agregado sepuedesuponerqueesigualaun30%.Elagregadodeberaestar completamente rodeado por un filtro geotextil. 4.2.4.6Geotextil Entre el fondo y las paredes de la excavacin y el relleno se coloca ungeotextil,cubriendoelrellenounavezcolocadoensupartesuperior.Se 64 recomiendaempleargeotextilesdematerialessintticos,notejidos,de permeabilidad al menos igual a 10 veces la permeabilidad del suelo. Los paos laterales se deben traslapar por lo menos en 40 cm.4.2.4.7Tubera de Reparto Elgastodediseodeestatuberapuedeestimarsecomoel aportadoporunatormentacorta,deduracin5minutossobreelrea aportante,demaneradetomarencuentalapartemsintensadelalluvia, que es la que genera los mayores caudales a ser distribuidos en la zanja: Eltamao,odimetrodelatubera,sepuedecalcular considerandoquetodoel gastoque entrase repartealolargo delazanja de longitud L, con una prdida de carga no superior a un dimetro y un factor de friccin de 0,02. En estas condiciones el dimetro es por lo menos: D = 0,286 * L1/6 * Q1/3 ConLyDenmetrosyQenm3/s.Paralatuberasepueden empleartubosdehormigndecementodeltipoalcantarilladocolocadossin emboquillar,tubosdePVCperforados,otubosdedrenajeenvueltosen geotextil. En cualquier caso la tubera debe ser de dimetro uniforme y recta, conunalongitudmximaentrecmarasnomayorque50metrosydeun dimetro mnimo de 0,20 m. Sedisearparauncaudaldelalluviade5minutosde duracin,queequivalena3,55mmygeneranunvolumenafluentede64,49 m3, que se traducen en 64,49/67 m3 por metro de zanja en 5 minutos. Esto es un gasto, para la zanja de 50 metros, de: 64, 49*50 1*67 5*60Q == 0,1604 [m3/s] = 160,4 [l/s] Eldimetronecesariodelatuberaes,segnlaecuacin presentada anteriormente:D = 0,298 [m] Sin embargo, si se toma el caso ms desfavorable como el de una zanja de 67 metros de largo, el caudal y el dimetro respectivo, seran igual a: 65 Q = 0,2150 [m3/s] D = 0,345 [m] Por lo tanto, para el caso de la zanja de 28 metros (primera en recibirlasaguaslluvia),eldimetroadoptadoparalatuberaesigualaD = 350 [mm]. A su vez, el caudal y dimetro para la zanja de 39 metros, es: Q = 0,1251 [m3/s] D = 0,236 [m] Esporestoque,paraelcasodelazanjade39metros,el dimetro adoptado para la tubera es igual a D = 250 [mm]. 4.2.4.8Pozo de Observacin (Piezmetro) Se recomienda instalar un pozo de observacin (piezmetro) para medir el nivel de agua en el interior del pozo por cada 25 m de longitud de la zanja.Estepuedeconsistirenunatuberaverticalperforadaoabiertaensu parteinferiorrodeadaconunfiltrogeotextil,consupartesuperiorenel exterior,quepermitamedirelniveldelaguaenelinteriordelazanja.Se recomiendaemplearuntubodeacerogalvanizadodedospulgadasde dimetro con una tapa rosca en su extremo exterior para evitar problemas de vandalismo y de introduccin de elementos no deseados. 4.2.4.9Detalles Elplanoadjuntomuestralosdetallesparalamaterializacinde la zanja propuesta. El diseo se complementa con los detalles que se indican a continuacin. 4.2.4.10Cubierta Ambaszanjassecubrirnconfiltroyunacapadepiedrastipo huevillo, como se detallan en los planos de proyecto y en el siguiente prrafo. Elfiltroserdispuestodemanerasuperficial,formadoporuna capa de ripio, otra de gravilla, y un geotextil en la parte superior a travs de la 66 cualpercolarelaguaqueentraalazanja.Cuandoestefiltrosecolmatees relativamente sencillo reponer estas capas por otras nuevas y limpias. 4.2.4.11Rebase Lasegundazanjatendrdosrebases:desdelacmarade alimentacin y de salida, las cuales se conectarn directamente a la cuneta de la calle mediante un tubo de PVC. Esto no debiera cursar problemas ya que la altura de agua sera despreciable en los 39 m de zanja. Debe tenerse en cuenta que dadas las condiciones de diseo, las zanjas generaran caudales de rebase una vez cada 5 aos. 4.2.5Diseo Sedimentador 4.2.5.1Generalidades Serecomiendaencarecidamentequelospozosinfiltrenaguas limpias,esdeciraguaslluviasqueescurrensobretechoslimpios,zonascon pasto,patiosimpermeables,tambinlimpios,enlosquenoseproduzca erosinnicontaminacin.Sinembargosielaguaquellegaalpozocontiene cantidadesnodespreciablesdematerialesensuspensinesnecesario removerlos antes de llegar al pozo, disponiendo para ello de un sedimentador o filtros en la entrada. Estos elementos encarecen la mantencin del pozo ya que requieren limpieza y extraccin de los lodos peridicamente. Elvolumendelsedimentadordependedelacomposicin granulomtrica de los materiales en suspensin y de la proporcin de ellos que se necesite remover. Como una primera aproximacin, dado que no se tiene los datosmencionados, puede estimarseunvolumen delsedimentadoriguala la mitaddelvolumendealmacenamientonetodelpozo.Asuvez,debe considerarse un mtodo de limpieza y extraccin de lodos (ver Especificaciones Tcnicas Especiales). 4.2.5.2Dimensionamiento En este caso se dispondr de un sedimentador previo a las zanjas deinfiltracindeunvolumenigualal50%delvolumendealmacenamiento neto, es decir de 132 m3. Las dimensiones que permiten obtener este volumen 67 son las siguientes: Lsed = 35 m, Bsed = 2,5 m y Hsed = 1,5 m. Con respecto a losvaloresadoptados,ellargoyelanchoestnlimitadosporelterreno disponible;encambio,elaltosefijenunvalorquepermitieseuna mantencindeltipomanual,esdecir,laremocindelossedimentos decantadoshaciaelexteriormediantepersonasintroducidasdentrodel sedimentador.Serecomiendaquelaspersonasseandeunaalturamayora1,7 m, a modo de que la remocin con pala, por ejemplo, no se haga incmoda. Asuvez,elgastodediseodeestaobraanexaserigualal caudal mximo del afluente, que ocurre en los primeros 5 minutos de la lluvia de diseo, igual a: Qm = 0,2150 m3/s = 215 l/s Porltimo,hayquedestacarquelaszanjasnoentrarnen funcionamientoasusmximascapacidadeshastaquesehayan construidolasinmediacionesimpermeables,amodo dequeescurranlas aguas de manera superficial, las que se sumarn a las aguas captadas por lasbajadasdeaguaslluviaprovenientesdeltechosur(sectorsur). Actualmenteelterrenosinpavimentarinfiltracasilatotalidaddelas aguas(informacinproporcionadaportrabajadoresdePuertoVentanas), porlocuallaconstruccindelasegundazanjanoesimperante.Esto hastaqueseconcretelapavimentacindelterrenodenominadocomo rea N 2. 4.3rea N 5 + N 6 Colector de Aguas Lluvia y Sedimentador 4.3.1Descripcin Seproyectaunsistemacombinadodesumideros,badenes, cmaras de inspeccin, tuberas y sedimentador, a modo