Tesis Programa Para Alcantarillado

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

ESCUELA DE CONSTRUCCIÓN CIVIL

"SOFTWARE PARA LA ELABORACIÓN DE

MEMORIAS DE CALCULO PARA PROYECTOS DE

EVACUACIÓN DE AGUAS SERVIDAS"

LUIS JUVENAL URIBE URIBE

VALDIVIA

- 2003 -

Tesis para optar al título de Constructor Civil Profesor guía: Sr. Carlos Vergara Ingeniero Civil

Dedicatoria: A mi mamá, Gladys

Agradecimientos:

Normalmente, alcanzar algún objetivo importante en la vida, implica contar con el apoyo desinteresado de diversas personas que permiten que nuestros propósitos se encuentren cada día mas cerca. A mi familia Al Sr. Carlos Vergara, profesor patrocinante. A la Sra. Francisca Quezada, asistente social; del hogar estudiantil Huachocopihue Masculino. A Hardy Pineda, Oscar Martínez y Oscar García por su importante apoyo en el desarrollo del presente tema de titulación.

Gracias

Pagina

RESUMEN 1

SUMMARY 2

CAPITULO I INTRODUCCIÓN 3

1.1 PROPOSITO DEL TRABAJO 31.2 OBJETIVOS 51.3 METODOLOGIA 6

CAPITULO II PLANTEAMIENTO BASICO PARA LA 7

DETERMINACIÓN DEL DIAMETRO

2.1 CALCULOS HIDRÁULICOS 7

2.1.1 ESTADISTICAS 7

2.1.2 BASES DE CALCULO DE CAUDALES 8

2.1.3 COEFICIENTES Y FACTORES 9

2.1.4 CAUDALES DE DISEÑO 10

2.1.4.1 CAUDALES MÁXIMOS 11

2.1.4.2 CAUDALES MINIMOS 15

2.1.5 CAPACIDAD DE LA TUBERÍA 17

2.1.6 VELOCIDADES 17

2.1.7 PENDIENTES 18

CAPITULO III TUBERÍAS DE ALCANTARILLADO 20

3.1 PVC 22

3.2 HDPE 27

3.3 HORMIGON 31

3.3.1 N.Ch. 184 31

3.3.2 BOTTAI 32

INDICE

CAPITULO IV ESTRUCTURA DEL CALCULO 38

HIDRÁULICO DE COLECTORES MEDIANTE SOFTWARE

4.1 DISEÑO LÓGICO 38

4.1.1 CAUDAL 40

4.1.1.1 CALCULO DE CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 40

4.1.1.2 CALCULO DE CAUDAL MINIMO DE DISEÑO 46

4.1.2 VELOCIDAD DE ESCURRIMIENTO, 50

DIAMETRO TEORICO Y H/D4.1.3 VELOCIDAD DE AUTOLAVADO 57

4.1.4 DIAMETRO COMERCIAL 70

4.1.5 CAUDAL MÁXIMO QUE PUEDE TRANSPORTAR 72

UNA TUBERÍA

CAPITULO V SOFTWARE PARA LA MEMORIA DE 74

CALCULO HIDRÁULICO

5.1 DISEÑO DE LA INTERFAZ 74

5.1.1 FORMULARIOS 74

5.1.2 CODIGO 77

5.2 UTILIZACION DEL SOFTWARE 80

5.2.1 CONCEPTOS BÁSICOS 80

5.2.1.1 ARCHIVOS 80

5.2.1.2 TERMINOLOGIA 82

5.2.2 MANEJO DEL SOFTWARE 83

5.2.2.1 ESTRUCTURA DE FUNCIONAMIENTO 83

5.2.2.2 OTRAS UTILIDADES 88

5.3 ESPECIFICACIONES Y LIMITACIONES 90

5.3.1 ESPECIFICACIONES 90

5.3.2 LIMITACIONES 91

CAPITULO VI EJEMPLO 92

CONCLUSIONES 99

BIBLIGRAFIA 102

ANEXOS 103

1

RESUMEN

La necesidad de optimizar nuestros recursos para poder competir o participar en el

mundo de la construcción nos lleva a lograr sistemas eficientes para reducir los tiempos de

elaboración y ejecución de proyectos, especialmente en la realización de cálculos

repetitivos y engorrosos. Para ello una de las herramientas con mayor potencial son los

Software computacionales.

El presente Software, denominado PALAFITO 1.00, creado en ambiente Windows,

permite la elaboración de memorias de calculo para proyectos de dimensionamiento de

colectores de aguas servidas. Trabaja, recibiendo el ingreso de datos generales del proyecto

y luego, datos específicos por cada tramo de tubería. Una base de datos, con diámetros de

las tuberías que se comercializan en nuestro país, es lo que utiliza el programa para

determinar el diámetro mínimo comercial que se necesita a utilizar, de acuerdo a resultados

primarios que se obtienen del desglosamiento de la ecuación de Manning.

En general el programa puede usarse como una herramienta de calculo, confiable y

de fácil manejo, donde se pueden analizar y realizar proyectos de dimensionamiento de

tuberías de alcantarillado con la rapidez de ingresar una cantidad mínima de información.

2

SUMMARY

The necessity to optimize ( to improve ) our resources to compete or participate in

the building world, take us to achieve efficient systems to reduce time in drawing up and

carrying out projects specially in repetitive and bothersome calcuclus. For it ,one of the

most powerful tools are the computer software.

The a present Software called Palafito 1.00 and created in Windows, allow us to

draw up calculus memories for dimensional sewage projects. It receives general data of

project and then specific data about each section of the water results got from the r pipes.

The programme uses a database about pipes that are sold in our country to

determine the minmal commercial diameter that is needed to use according to the first

results got from the manning equation.

In general, the programme can be used as a truthful calculus toot of easy

management to analyse and carry out pipes dimension projects, with a minimal amount of

information quickly.

3

CAPITULO I : INTRODUCCIÓN

1.1 PROPOSITO DEL TRABAJO

En la actualidad el mundo de la computación crece a pasos agigantados y se a

convertido en una herramienta indispensable de trabajo en casi todos los ámbitos. En la

construcción, la computación ha hecho que el tiempo de elaboración de los proyectos se

hayan reducido drásticamente, permitiéndonos realizar obras de mayor envergadura con

mayor control y eficacia en sus distintas etapas de ejecución, optimizando recursos

materiales y humanos. Es por ello que los profesionales de la construcción deben estar

obligatoriamente familiarizados con programas como AutoCad, Proyect, Office, etc., con

los que se puede realizar diversas tareas como informes, planos, dibujos, carta gantt,

cálculos de presupuestos, de recursos humanos, estructurales y muchos más.

Además de los programas o software computacionales que nos entregan la

herramienta para la ejecución de alguna tarea generales, existen otros programas que nos

permiten crear nuestros propios programas, de acuerdo a nuestras propias necesidades o

para satisfacer las necesidades de terceros.

Entre estos programas se destaca a Visual Basic 6.0 de Microsoft, principalmente

por su versatilidad y relativa sencillez en su manejo, lo que permite reducir cálculos

complejos a un sencillo programa, de fácil manejo para el usuario.

El tema de este trabajo demuestra la gran utilidad que nos pueden llegar prestar los

lenguajes de programación, debido a que a pesar de la existencia de software muy

4

avanzados para realizar tareas especificas estos por ser provenientes de otros países difieren

a veces con las normas y conceptos utilizados para este efecto en nuestro país, problema

que queda solucionado al realizar una aplicación que utilice los conocimientos que el

profesional tenga del tema. Si bien en la actualidad existen diversos programas destinados

al calculo de diámetros de colectores de aguas servidas, ellos no consideran las diferencias

en los procedimientos de determinación de diámetros derivados de la aplicación de la N.Ch

1105. of que determina un tratamiento diferente en cuanto al caudal mínimo de diseño

según la función de la tubería, entiéndase: nacientes, cañerías o colectores, lo cual da origen

a formas de cálculos distintos.

Actualmente generar una memoria de calculo para proyectos de alcantarillado,

consiste básicamente en realizar múltiples cálculos parciales relativos a determinar

caudales, velocidades de escurrimiento, razón h / D y velocidades de autolavado que

culminan con la obtención del diámetro mínimo comercial, aplicable para cada tramo de

tubería .

Con el fin de optimizar los recursos materiales y humanos, reducir el tiempo en la

obtención de los resultados de los proyectos, integrar el cálculo de múltiples proyectos en

una plataforma de cálculo, y en fin, en automatizar la obtención de una memoria de cálculo

que presentara las mismas características, tanto de exactitud como de pertinencia en cuanto

a los resultados finales. Se fijo como meta la creación de un programa, que aprovechando

las ventajas de versatilidad de Visual Basic 6.0, lograra estos objetivos, considerando los

diferentes requerimientos de la N.Ch 1105.

5

1.2 OBJETIVOS

Como en todo proyecto, la necesidad de optimizar nuestros recursos para poder

competir o participar en el mundo de la construcción nos lleva a lograr sistemas eficientes

para reducir los tiempos de elaboración y ejecución de proyectos, especialmente en la

realización de cálculos repetitivos y engorrosos. Para ello una de las herramientas con

mayor potencial son los Software computacionales.

En esta dirección, el presente trabajo tiene por finalidad desarrollar un software en

ambiente Windows que permita la elaboración de una memoria de calculo para la

determinación de diámetros de colectores de aguas servidas.

El software permitirá el calculo del diámetro de n colectores, ingresando datos

generales al proyecto, datos que se ingresaran solo una vez al programa, como dotación de

agua potable, coeficiente de recuperación, factor de capacidad, numero de habitantes por

vivienda, capacidad de la tubería y el material que se utilizara para el colector; el programa

almacenara datos de diámetros comerciales de PVC, hormigón simple y plástico de alta

densidad ( HDPE ), con el objetivo de indicar el diámetro comercial mínimo para satisfacer

la necesidad de colector para cada tramo y datos específicos correspondiente a cada tramo

del colector como numero de viviendas, caudal extra y pendiente del tramo.

Los resultados serán entregados en una planilla Flexsgrid donde se mostrarán los

resultados para un calculo con caudal máximo, caudal mínimo y uno con el diámetro

comercial que el programa aconseja, en cada uno de estos cálculos el programa entregará

por cada tramo el caudal, el tirante, la velocidad de escurrimiento y la velocidad de

6

autolavado. Finalizado el cálculo, se tendrá la opción de guardar los datos en el disco duro

del computador e imprimir los resultados.

Se dispondrá de una “ayuda“con información de empresas comerciales y sus

productos, además de temas relacionados.

1.3 METODOLOGIA

En vista de lograr lo anterior, la metodología de trabajo que se aplicó, fue

básicamente la siguiente:

• Revisar la norma chilena NCh 1105 que establece las condiciones de diseño y

cálculo de una red de alcantarillado de aguas residuales.

• Recolectar y seleccionar información técnica, de tuberías para colectores de aguas

servidas que se utilizan en el país.

• Analizar y adecuar las fórmulas que regulan la circulación de fluidos por canales

circulares, para producir una secuencia lógica en la obtención de resultados.

• Generar una formula aplicable a un programa, que defina la velocidad de

autolavado en función de la razón h / D

• Diseñar la interface del programa

• Escribir el código del programa

• Realizar pruebas de funcionamiento y de exactitud del programa y los resultados

7

CAPITULO II : PLANTEAMIENTO BASICO PARA LA DETERMINACIÓN DEL

DIÁMETRO

La N.Ch. 1105 Of. 1999 será el marco que regulara el desarrollo y creación del

software que permitirá el dimensionamiento de diámetros para tuberías de aguas servidas

debido a que establece las condiciones generales relativas al diseño y calculo de una red de

alcantarillado de aguas residuales.

2.1 CALCULOS HIDRAULICOS

El dimensionamiento total o parcial de un sistema de alcantarillado se debe efectuar

teniendo en consideración los conceptos, las estadísticas, los coeficientes y los factores que

se indican a continuación.

2.1.1 ESTADÍSTICAS

1. - Se deben emplear las estadísticas de consumo y de saneamiento que manejan las

empresas sanitarias, en conformidad a la importancia del estudio.

2. - En caso de no disponer de información se deben establecer valores referenciales.

8

3. - Los nuevos sistemas pueden dimensionarse mediante la utilización de las estadísticas

existentes de localidades con similares características geográficas, socioeconómicas y

poblacionales (densidad, tipo de edificación y uso del suelo.

4. - Todo lo anterior debe ser justificado por el proyectista y aprobado por la Autoridad

Competente.

2.1.2 BASES DE CALCULO DE CAUDALES

§ Cobertura

Se debe determinar la cobertura, valor que corresponde en porcentaje a la población

que es saneada con respecto a la población total.

§ Area a sanear

Se debe determinar el área a sanear a base del área tributaria.

§ Población

Se deben analizar los planes de desarrollo de la empresa sanitaria, las estadísticas

censases, el crecimiento de la población a servir, el plano regulador vigente y los estudios

de población efectuados en la misma área, para el agua potable y fuentes propias. Se deben

considerar posibles áreas de expansión del lugar, de modo de poder proyectar la población

9

total y por servir, incluyendo áreas industriales, la cual debe ser debidamente justificada por

el proyectista.

§ Consumos

Se debe considerar la dotación de consumo de agua potable y de fuentes propias,

para uso doméstico e industrial, de acuerdo con el nivel socio-económico de la población o

tipo de industria a servir y su variación durante el período de previsión.

§ Infiltración

Cuando corresponda, se debe determinar el caudal de infiltración de las aguas

subterráneas a las redes de alcantarillado.

2.1.3 COEFICIENTES Y FACTORES

§ Coeficiente de Recuperación

1. El coeficiente de recuperación refleja el porcentaje de agua consumida

(potable y de fuentes propias), que se descarga al alcantarillado y depende

entre otros factores, de la estructura urbana del sector, del nivel socio-

económico de la población y del uso que se le de al agua.

10

2. En general, el coeficiente de recuperación está comprendido entre 0,7 y 1,0;

en cualquier caso el valor aplicado debe estar debidamente justificado por el

proyectista.1

§ Factor de Capacidad

Es el coeficiente que corrige entre otros, la distribución de la población futura, los

posibles cambios del uso del suelo y los hábitos de consumo.

Su valor varía entre 1 y un valor mayor de 1, el que debe ser debidamente

justificado ante la Autoridad Competente.

2.1.4 CAUDALES DE DISEÑO

De acuerdo a la NCh 1105 los caudales de diseño que se utilizan para el

dimensionamiento de las tuberías del sistema de alcantarillado incluyen el caudal máximo

y mínimo de aguas servidas, el caudal de riles y el caudal de infiltración.

1 N.Ch 1105 .Of 1999 – Art. 6.4.1.b

11

2.1.4.1 CAUDALES MAXIMOS

Caudal máximo horario de aguas servidas

Es el mayor caudal que puede escurrir en un determinado periodo del día y su calculo

depende de la población a sanear.

• 0 – 100 habitantes : Se podrá utilizar la tabla de caudales máximos instantáneos de

la Boston Society of Civil Engineering ( B.S.C.E.), ver anexo A de la NCh. 11052

• 100 – 1000 Habitantes: Para poblaciones comprendidas en este rango, se interpola

entre el valor entregado por la B.S.C.E. para 20 casas, que es de 3,6 L / s, y el caudal

máximo horario calculado para 1000 habitantes con el coeficiente de Harmon u otro

factor debidamente justificado.

De acuerdo a los antecedentes dados a conocer se obtiene una ecuación que

determina el caudal para poblaciones comprendidas entre 100 y 1000 habitantes.

En que:

Q 1 = 3.6 L /s

X 1 = 100 Habitantes

2 El anexo A de la norma se refiere a la cantidad de viviendas y no de habitantes; pero de forma implícita, considera cinco habitantes por viviendas ( ver N.Ch. 1105 – art. 6.6.1.1)

12

Q 2 = P x D x R x M ; P = 1000 Hab. , M 1000 Hab. = 3.8 , ⇒ Q 2 = 3800 x D x R

86400 86400

X 2 = 1000 Habitantes

GRAFICO Nº1

Caudal/Poblacion

Fuente: Elaboración propia

A (P 1, Q 1)

B (P 2, Q 2)

M = 1 + 14 = 3.8 4 + √ P √ 1000

13

Q X – Q 1 = Q 2 - Q 1 x ( P x – P 1 )

P 2 - P 1

Q X = (Q 2 - Q 1 ) x ( P x – P 1 ) + Q 1

P 2 - P 1

3800 x D x R - 3.6

Q X = 86400 x ( P x – 100 ) + 3.6

1000 – 100

3800 x D x R - 3.6

Q X = 86400 x ( P x – 100 ) + 3.6

900

Donde:

Q x = Corresponde al caudal que se necesita determinar para una población

comprendida entre 100 y 1000 habitantes.

P x = Población comprendida entre 100 y 1000 habitantes.

D = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)

R = Coeficiente de recuperación

14

• Sobre 1000 habitantes : Se obtiene multiplicando el coeficiente de Harmon con el

caudal medio diario.

Qmaxh AS = M x Qmd AS

Qmd AS = P x D x R ( L / S )

86400

En que:

D = Dotación de consumo de agua potable


M = Coeficiente de Harmon

Qmd AS = Caudal medio diario de aguas servidas ( L / s )

P = Población a servir.

Qmaxh AS = Caudal máximo horario de aguas servidas

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Caudal de riles

Se debe considerar el caudal máximo horario de RILES, real o esperado,

debidamente justificado, dependiendo del tipo de industria.

Caudal de Infiltración

El caudal aportado por agua de infiltración tendrá en cuenta entre otros, la

permeabilidad del terreno, la altura del nivel freático, si es que llega a alcanzar a las

tuberías, el tipo de tubería y juntas empleadas, la forma de unión de las conexiones

domiciliarias y las paredes, radieres y conexiones de las cámaras de inspección, tomándose

en consideración la posibilidad de fisuras y roturas de juntas debida a temblores de tierra.

2.1.4.2 CAUDALES MINIMOS

Este caudal se utiliza para verificar si la velocidad de escurrimiento es superior o

igual a la velocidad mínima de autolavado. En conformidad a la norma chilena NCh 1105

para tuberías nacientes y laterales cuando corresponda, se debe utilizar el valor del caudal

máximo instantáneo entregado por la Boston Society of Civil Engineering u otro aceptado

por la autoridad competente. También cuando corresponda para cañerías se debe utilizar el

caudal medio diario y para colectores, interceptores y emisarios el caudal mínimo

corresponde al 60 % del caudal medio diario.

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TABLA Nº 1

Calculo de Caudales Mínimos de Diseño

TUBERIA Formula

Naciente, lateral Ídem. Caudales máximos instantáneos de la (B.S.C.E.)

Cañería Qmd = (P x D x R)/86400

Colector, Interceptor, Emisario Qmd = 0.6 x (P x D x R)/86400

Donde:

Qmd = Caudal mínimo de diseño

P = Población a servir

D = Dotación de consumo de agua potable ( L/hab/dia)


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2.1.5 CAPACIDAD DE LA TUBERIA

El diámetro nominal de las tuberías ( D ), debe calcularse de modo que la altura del

agua ( h ) dentro de la tubería quede entre los limites que se indican:

• Para el caudal máximo de diseño, h:

1. 0,70

2. 0,80 para casos debidamente justificados

• Para el caudal mínimo, h ≥ 0,30 D o el valor equivalente en altura al caudal entregado

por la Boston Society of Civil Engineering

2.1.6 VELOCIDADES

De acuerdo a la norma chilena NCh 1105 las velocidades del agua dentro de las

tuberías quedaran dentro de los limites que se indican.

• Máxima : 3,0 m/s o el valor aceptado por la Autoridad Competente para casos

específicos.

• Mínima : para boca llena ( h = D ) : 0,60 m/s

18

2.1.7 PENDIENTES

Las pendientes mínimas a considerar, serán las que se determinen para caudales

reales que produzcan autolavado. Una cañería tiene autolavado si posee velocidades

capaces de transportar las materias sólidas en suspensión, en consecuencia, los criterios de

pendiente mínima estarán determinados por:

• Velocidad mínima a sección llena : 0,60 m/s

• h / D para Q min = 0,30

19

En la siguiente tabla se indican las pendientes mínimas a considerar en el diseño.

TABLA Nº 2

Pendientes mínimas para tuberías de diámetros nominales 175 mm a 500 mm en tanto por mil ( %o )

Pendientes ( %o )

Tramos no iniciales Tramos iniciales Diámetro

nominal

Mínimas

recomendables

Criticas Mínimas

recomendables

Criticas

175

200

250

300

350

400

500**

5

5

4

3

3

3

3

3

3

3

2

2

2

2

10

10

-

-

-

-

-

7

6

-

-

-

-

-

** Se permite el uso de pendientes menores para diámetros mayores a 500 mm, justificadas

en cada caso.

Fuente: norma chilena NCh 1105

La Autoridad Competente puede autorizar para casos calificados, el uso de

pendientes menores que las que se establecen en la tabla anterior.

20

CAPITULO III : TUBERIAS DE ALCANTARILLADO

Las tuberías que formaran parte de la red de alcantarillado y sus sistemas de unión

deben asegurar la estanqueidad del sistema, evitando el ingreso de agua a los colectores y la

salida de aguas servidas evitando la contaminación del medio ambiente, ante las variadas

solicitaciones que pueden encontrarse en la practica.

El diámetro mínimo de colector es de 175 mm. el que debe aumentarse a 200 mm.

en el tercer tramo o después de 200 m de colector.

En nuestro país, la Superintendencia de Servicios Sanitarios ( www.siss.cl ) es el

organismo encargado de regular y fiscalizar el tema sanitario; agua potable y agua servidas.

Dentro de sus funciones se encuentra, la de registrar y autorizar a empresas que abastecen

de productos que se utilizan en proyectos de agua potable y de alcantarillado. En el

siguiente cuadro se observan las empresas que suministran productos que se utilizan en

proyectos de alcantarillado, autorizadas por la Superintencia de Servicios Sanitarios.

21

TABLA Nº 3

Empresas Fabricantes de Tuberías Registradas por la SISS

MATERIAL EMPRESA

PVC THEMCO LTDA..

PVC VINILIT

PVC PERFECO

PVC PLAS 21

PVC FANAPLAS

Hormigón Simple GRAU

Hormigón Simple BOTTAI

Polietileno de Alta Densidad THEMCO LTDA..

Polietileno de Alta Densidad PERFECO

Fuente: www.siss.cl

Se aborda la descripción de las tuberías en PVC, hormigón simple y polietileno de

alta densidad, comercializadas por las empresas VINILIT, THEMCO LTDA y BOTTAI

respectivamente, con información proporcionadas por dichos empresas.

22

3.1 PVC

Duratec – Vinilit es el nombre de la empresa que produce y comercializa tuberías de

PVC color negro para colectores de aguas servidas. Son fabricadas para cumplir con los

requisitos y exigencias de la Norma Chilena 2252.of 96 y su calidad es certificada por

Organismos Oficiales de Control de Calidad acreditados por el Instituto Nacional de

Normalización

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA TUBERÍA COLECTOR

DURATEC – VINILIT

Duración

Los colectores DURATEC tienen una duración de 50 años, lo que reduce

considerablemente los costos de reparación y mantenimiento del sistema.

Resistencia a la Corrosión

La tubería colector DURATEC- VINILIT posee excelente resistencia a la

acción corrosiva de fluidos ácidos y alcalinos que con frecuencia se presentan en los

sistemas de alcantarillado, como también a los gases que puedan producirse en el interior

23

de los colectores por una mala ventilación, detergentes, productos de limpieza, residuos,

líquidos industriales, etc.

Rapidez de Instalación

El moderno sistema de unión Anger, su bajo peso, la longitud de los tramos (6

metros), permite un gran avance de obra por hora hombre, reduciendo

sustancialmente el tiempo de colocación, ventaja muy relevante en especial en

terrenos con napas de agua superficiales.

Seguridad en la Instalación

Las propiedades mecánicas de los colectores DURATEC - VINILIT y la

hermeticidad de la unión, ofrecen una gran seguridad en la instalación, lo que permite

aprobar en forma rápida las pruebas correspondientes para este tipo de obras.

Hermeticidad

Hermeticidad contra la penetración de raíces y napas. El sistema de unión

Anger evita la entrada de raíces, frecuente causa de obstrucción en los sistemas de

alcantarillado, como también la infiltración del agua proveniente de napas.

24

Bajo coeficiente de rugosidad

Su bajo coeficiente de rugosidad comparado con los materiales tradicionales

permite reducir pendientes mínimas y por lo tanto disminuir costo de excavaciones o

transportar un mayor caudal en diámetros equivalentes.3

TABLA Nº 4

Coeficientes de Rugosidad de Materiales Tradicionales

Material n Manning

PVC 0.009

Asbesto Cemento 0.010

Fierro Fundido 0.012

Cemento Comprimido 0.013

Fuente: www.vinilit.cl

3 La NCh 1105 en el capitulo 6.10.2 señala “ Que el coeficiente de rugosidad que se adopte debe estar de acuerdo con el tipo de material, numero de uniones domiciliarias y otras singularidades, el valor recomendado es el equivalente al n = 0.013 (Manning) u otro valor aceptado por la autoridad competente en casos debidamente justificados”.

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Flexibilidad

Por la flexibilidad de los tubos y el sistema de unión, las instalaciones con

tubería colector DURATEC-VINILIT presentan un excelente comportamiento a

posibles deformaciones en condiciones particulares de obra.

Economía

La tubería colector DURATEC - VINILIT es más económica que otros

materiales tradicionales que poseen ventajas similares a las del colector DURATEC.

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Diámetros comerciales

TABLA Nº 5

Diámetros Comerciales

Clase 1 Clase 2 Diámetro

Exterior

Nominal

Espesor

Pared

Peso Espesor

Pared

Peso

mm pulgadas mm Kg. /tira* mm Kg. /tira*

180

200

250

315

355

400

7”

8”

10”

12”

14”

16”

3.6

4.0

5.0

6.2

7.0

8.0

18.66

22.94

35.31

56.38

71.82

91.35

5.3

5.9

7.3

9.2

10.5

11.7

27.01

33.29

51.74

82.50

105.21

132.93

Fuente: www.vinilit.cl

El tubo clase 1 tiene espesores iguales a la clase 4 de presión ( 4 Kg/cm2 )

El tubo clase 2 tiene espesores iguales a la clase 6 de presión ( 6 Kg/cm2 )

* : tira de 6 m útiles más campana

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3.2 HDPE

TEHMCO LTDA. es una de las empresas que fabrica y comercializa tuberías

de polietileno de alta densidad ( HDPE ) en nuestro país.

Para sistemas de alcantarillado la recomendación de Tehmco es utilizar tubería de

HDPE lisa interior y corrugada exterior, para lo cual ofrecen los tubos Spiropecc y Gran

Flujo

CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS TUBERIAS HDPE

• Alta rigidez anular, lo que le permite resistir las cargas produc to de una

instalación normal de alcantarillado.

• Muy liviano, facilitando el transporte manejo e instalación.

• Resistencia a casi todos los agentes químicos conocidos.

• Baja rugosidad lo que significa mínimas perdidas de carga en el transporte de

fluidos.

• Resistencia a la abrasión.

• Flexible, no se rompe por efectos de sismos.

• Gran resistencia al impacto.

• Cero filtraciones e infiltraciones de agua, las uniones son soldadas.

28

• Cero posibilidad de entrada de raíces.

• Se fabrican en largos de 6 m y 12 m y hasta 18 m, con lo que reduce

notablemente las uniones en terreno.

• La flexibilidad, el bajo peso y el que los tubos se sueldan entre si permite un

avance en la instalación ya que el tubo puede ser soldado fuera de la zanja y

posteriormente bajado a ella en tramos de 100 m y mas.

Esta tubería es de alto peso molecular, de un material termoplástico de origen

petroquímico. Entre sus ventajas, está el poseer gran resistencia a la corrosión, a los agentes

químicos y a la radiación ultravioleta. Es usada en: conducción de aguas, relaves, residuos

industriales y químicos, Plantas de Lixiviación, flotación, entre otras.

De sus especificaciones técnicas cabe señalar que son fabricadas bajo norma DIN 8074;

solo es atacada a temperaturas sobre los 50° y por los siguientes elementos: tetracloruro de

carbono, disulfuro de carbono, cloroformo, fluor, ozono, trióxido de sulfuro, cloruro de

tryonil, tolvenoxileno y tricloroetileno.

29

Diámetros comerciales

Tuberia Gran Flujo

TABLA Nº 6

Diámetros Comerciales Tuberia Gran Flujo

Dn [ mm ] 93 135 180 225 300 400 500 600 1.000 1.200

Di [ mm] 93 135 180 225 300 400 500 600 1.000 1.200

De [ mm] 110 160 210,7 268,13 360,07 472,39 597,68 721,01 1.147,09 1.374,75

Peso Kg/m 0,6 1,2 2,02 2,89 5 8,39 12,97 17,97 36,26 53,76

A cm2/cm 0,2 0,3 0,33 0,38 0,48 0,6 0,75 0,86 1,1 1,32

I [cm4/cm ] 0,025 0,06 0,106 0,244 0,61 1,11 2,548 4,52 8,36 14,632

Fuente: www.tehmco.cl

30

TABLA Nº 7

Diámetros Comerciales Tuberia SPIROPECC

D Clase 60 Clase 120 Clase 240 Clase 345 Clase 450

[ mm ]

Perfil Peso Perfil Peso Perfil Peso Perfil Peso Perfil Peso

N° [ Kg/m] N° [ Kg/m] N° [ Kg/m] N° [ Kg/m] N° [ Kg/m]

350 1 7,9 3 9,3 5 11 5 11

400 2 10 5 12,5 5 13,2 6 16

450 1 10,2 3 11,8 5 14 6 14,67 7 20,9

500 2 12,4 3 13,1 6 19,7 6 19,8 7 21,7

600 3 15,6 5 18,4 7 23,9 7 25,8 8 30,1

700 3 18,1 5 21,3 7 27,7 8 34,9 10 43

800 4 23,9 6 30,8 8 39,6 10 48,8 10 48,8

900 5 27,1 7 35,3 9 49,9 10 54,6 11 60,6

1.000 6 38,2 7 39,1 10 60,2 11 67 13 75,5

1.200 6 45,7 8 58,5 11 79,4 13 89,9 13 89,9

1.400 7 58 10 83,3 13 103,8 13 104,2 17 146,9

1.500 8 74,5 11 100,8 14 122 16 141,8 18 176,7

1.600 8 77,3 11 104,8 14 127,9 16 149,5 18 186,8

1.800 9 97,7 12 130 16 167,1 18 209,3 20 256,4

2.000 10 118 13 146,6 18 230,9 20 283,9 21 315,3

2.200 10 129,4 14 174,1 19 273,5 21 345,9 23 415,1

2.400 11 155,9 15 204,2 20 337,2 22 411,7

2.600 12 186,4 16 238,9 21 404,8

2.800 13 203,4 17 287 22 478,5

3.000 13 217,7 18 342,6 23 558,3

Fuente: www.tehmco.cl

31

3.3 HORMIGON

3.3.1 NCh 184

Los requisitos generales que deben cumplir los tubos de hormigón simple para redes

de alcantarillado y, en general, para la conducción a la presión atmosférica de sustancias

liquidas, o sólidas arrastradas por líquidos se encuentran en la norma chilena NCh 184

TABLA Nº 8

Diámetros Comerciales ( Requisitos generales NCh 184 )

Tubos corrientes de sección circular

Con unión de cazoleta y espiga

Diámetros mm. 200 250 300 350 400 450 -

Con unión de muesca y ranura

Diámetros mm. 500 600 700 800 900 1000 1200

Tubos de alta resistencia de sección circular

Con unión de cazoleta y espiga

Diámetros mm. 400 500 - - - - -

32

Tubos de alta resistencia con base plana

Con unión de muesca y ranura

Diámetros mm. 600 700 800 900 1000 1200 -

3.3.2 BOTTAI

Es una empresa chilena, que desde 1929 se encuentra ofreciendo productos y

soluciones en hormigón prefabricado, para satisfacer las diversas necesidades del mercado

de la construcción.

Tubería de hormigón simple o con refuerzo de armadura con o sin cama pre-

incorporada, de sección circular o cuadrada, con o sin revestimientos y con uniones rígida o

flexibles, son las soluciones que ofrece la empresa para proyectos de alcantarillado. En las

siguientes tablas se observan los diámetros comerciales de los diferentes tipos de tuberías

que son comercializadas por la empresa.

33

TABLA Nº 9

Diámetros Comerciales Tubería Corriente NCh 184

Código Diámetro

Nominal

mm.

Diámetro

Exterior

mm.

Espesor

Pared

mm.

Longitud

Util m.

Peso

Metro

Lineal/kg.

Tipo

de

unión

Profundidad

unión mm.

Capacidad

de carga

litros /ml

Capacidad

de carga

kgf /ml

10102 100 140 20 1 22 C y E 50 7.8 1700

10103 150 200 25 1 37 C y E 50 17.7 1400

10104 175 225 25 1 42 C y E 50 24.1 1400

10105 200 252 26 1 52 C y E 50 31.4 1400

10106 250 310 30 1 78 C y E 50 49.1 1600

10107 300 370 35 1 98 C y E 50 70.7 1900

10108 350 426 38 1 120 C y E 50 96.2 2000

10109 400 490 45 1 180 C y E 50 125.7 2100

10110 450 540 45 1 195 C y E 50 159.0 2200

10111 500 610 55 1 206 M y R 26 196.3 2400

10112 600 720 60 1 260 M y R 26 282.7 2800

10113 700 840 70 1 400 M y R 40 384.8 3100

10114 800 970 85 1 520 M y R 40 502.7 3300

10115 900 1080 90 1 660 M y R 42 636.2 3500

10151 900 1080 90 1.5 990 M y R 42 636.2 3500

10116 1000 1200 100 1 800 M y R 42 785.4 3700

10117 1200 1414 107 1 1050 M y R 50 1131,0 3900

Fuente: www.bottai.cl

34

TABLA Nº 10

Diámetros Comerciales Tubería de Base Plana de Alta Resistencia

Código Diámetro

Nominal

mm

Ancho

Base

mm

Espesor

Base

mm

Espesor

de Pared

mm.

Longitud

Útil m

Peso

Metro

Lineal/kg.

Peso del

Tubo

Kg.

Volumen

Interior

Lt.

Tipo de

unión

10501-5 400 - - 55 2 220 440 251.4 C y E

10502-3 500 - - 69 2 345 690 392.6 C y E

50101 600 360 136 91 2 555 1110 565.5 C y E

50102 700 420 162 91 2 695 1390 769.6 M y R

50103 800 480 185 98 2 870 1740 1005.4 C y E

50104 900 540 206 109 2 1050 2100 1272.4 M y R

50105 1000 600 227 120 1.5 940 1880 1178.1 M y R

50107 1000 600 240 125 2 1253 2507 1570.8 C y E

50106 1200 720 267 140 1.5 1340 2680 1696.0 M y R

50110 1200 720 272 145 2 1787 3574 2262.0 C y E


35

TABLA Nº 11

Diámetros Comerciales Tubería Armada Gran Diámetro ASTM G-76 M

Código Diámetro

Nominal

mm

Tipo de

Pared

Espesor

Base

mm

Espesor

de Pared

mm.

Longitud

Útil m

Peso

Metro

Lineal/kg.

Peso del

Tubo

Kg.

Ancho

de la

Base

Sección

50301 600 C 136 91 2 555 1110 360 B - P

50302 700 B 162 91 2 676 1390 420 B - P

50303 800 B 185 98 2 897 1740 480 B - P

50304 900 B 206 109 2 1083 2100 540 B - P

50305 1000 B 227 120 1.5 1285 1880 600 B - P

50307 1000 B 240 125 2 1380 2507 600 B - P

50306 1200 C 267 140 1.5 1354 2680 700 B - P

50312 1200 C 272 145 2 1700 3574 720 B - P

60101 1450 B - 145 2 1700 3400 - Circ

60102 1600 B - 160 2 2200 4400 - Circ

60103 1800 B - 180 2 2900 5800 - Circ

60104 2000 C - 225 2 3800 7600 - Circ


36

La NCh 1105 en el capitulo 6.10.2 señala “ Que el coeficiente de rugosidad que se

adopte debe estar de acuerdo con el tipo de material, numero de uniones domiciliarias y

otras singularidades, el valor recomendado es el equivalente al n = 0.013 (Manning) u otro

valor aceptado por la autoridad competente en casos debidamente justificados”.

Siguiendo el criterio de la norma chilena, el programa a diseñar deberá utilizar

como coeficiente de rugosidad, el valor entregado por el fabricante o el valor recomendado

por la norma de n = 0.013 en forma general para todos los tipos de tuberías.

Normalmente los coeficientes de rugosidad de los materiales son obtenidos bajo

condiciones ideales de laboratorio, sin embargo para condiciones reales de servicio las

paredes de las tuberías se ve afectada por los siguientes factores:

• Factores constructivos: 1.- Discontinuidad producida por las juntas.

2.- Fallas producidas en el alineamiento de las tuberías.

• Factores de servicio : 1.- Recubrimiento de grasas y otras sustancias en las

paredes interiores de la tubería.

2.- Disturbio en el flujo principal, causado por los caudales

laterales.

37

3.- Recubrimiento de suciedades y fango que afecta,

después de cierto tiempo, la superficie mojada de las tuberías.

La American Society of Civil Engineers ( A.S.C.E.) explica que el n de Manning

para un alcantarillado dado, después de cierto tiempo de servicio se aproxima a una

constante que no es función del material del tubo pero que representa la acumulación

de detritos y crecimientos de suciedades en las paredes del tubo. Este valor es del orden

de 0.013, luego acota que por la naturaleza empírica de las formulas un diseño

conservativo es prudente.

En consecuencia el diseño del presente programa no trabajara con un “n” fijo, sino

que dará la posibilidad de ingresar el coeficiente de rugosidad que se estime

conveniente.

38

CAPITULO IV: PLANTEAMIENTO BASICO PARA LA DETERMINACION DEL DIAMETRO

4.1 DISEÑO LÓGICO

El siguiente diagrama de flujo, muestra la secuencia de ingreso de datos,calculo y entrega de resultados que realizara el software denominado PALAFITO 1.00

39

Dentro de las prestaciones del software estará la de calcular los diámetros de los

colectores a partir de datos generales del proyecto y otros específicos, correspondiente a

cada tramo del colector. Como se observa en el diagrama de flujo de la figura 4.1, el

software comienza recibiendo datos generales, como: dotación de agua potable, coeficiente

de recuperación, capacidad de la tubería, razón h /D, numero de habitantes por vivienda y

eligiendo el material del colector de las empresas que se encuentran predeterminadas; si la

empresa o el material a utilizar como solución, no se encuentra predefinido por el

programa, el usuario deberá ingresar el coeficiente de rugosidad del material a utilizar.

Después corresponde el ingreso de los datos específicos como: numero del tramo, cantidad

de viviendas, caudal extra, si corresponde (caudal de infiltración y/o de instituciones),

pendiente y determinar el tipo de tubería que corresponde, si es lateral, naciente, emisario,

colector, etc.

Con el ingreso de estos datos, el programa determinara primero, el caudal para cada

tramo del colector, luego calculara el diámetro mínimo nominal, velocidad de

escurrimiento y velocidad de autolavado para condiciones de caudal máximo, con una

razón h /D de 0.7 ó 0.8, según se predetermine. Si el usuario, al ingresar los datos generales

del proyecto, tuvo que ingresar el coeficiente de rugosidad del material, el proceso de

calculo de diámetro mínimo para colectores de aguas servidas finaliza aquí, entregando

como diámetro a utilizar, el diámetro obtenido en el calculo para condiciones de caudal

máximo; en cambio, si el usuario elige el material del colector, desde una de las empresas

predeterminadas que contiene el programa, el software escogerá, el diámetro mínimo a

utilizar en función de los diámetros comerciales que la empresa ofrezca, escogiendo el

40

diámetro comercial siguiente mas cercano al diámetro mínimo nominal, calculado por el

programa.

Con el diámetro sugerido por el software, este realiza los cálculos para condiciones

de caudal máximo y mínimo; entregando las velocidades de escurrimiento, autolavado y la

razón h/D, para cada una de ellas. Además entregara el caudal máximo de aguas servidas

que puede transportar la tubería, con el diámetro sugerido por el programa para condiciones

predeterminadas de pendiente y razón h/D

Pero para cumplir nuestros objetivos, primero debemos estudiar las formulas que

nos permitan trabajar en el diseño lógico del programa.

4.1.1.CAUDAL

Para calcular los caudales de diseño de los tramos, el programa discrimina entre los

diferentes datos que se ingresan, como se explica a continuación.

4.1.1.1 CALCULO DE CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO

Para calcular los caudales máximo de diseño, el programa discrimina el numero de

viviendas y la población, para escoger las alternativas para el calculo del caudal máximo.

41

Fig.4.0

En la Fig. 4.0, se muestra la forma de ingreso de los datos para el calculo de los

caudales de aguas servidas por tramo; la cantidad de habitantes por vivienda, el factor de

capacidad, el coeficiente de recuperación y la dotación de consumo de agua potable,

información que se ingresara una vez al programa, a través de datos generales, y el numero

de viviendas, se ingresara por cada tramo de colector a calcular. El caudal final del tramo

se obtiene al sumar el caudal máximo horario de aguas servidas mas el caudal de riles y el

caudal de infiltración.

Según la norma chilena NCh 1105, para poblaciones de menos de 100 habitantes

(veinte casas), el caudal máximo horario de aguas servidas, equivale a los entregados por la

Boston Society of Civil Engineering (B.S.C.E) para caudales máximos instantáneos. De lo

42

anterior se desprende que por cada casa, habitan cinco personas, y sabiendo que el numero

de personas que habitan una vivienda, modifican el caudal de aguas servidas que esta

aporta a la red de alcantarillado.

Fig.4.1

Fuente: www.123apuntes.com

Se estableció usar una formula que entregara el caudal en función del numero de

personas que aporta a la red y no en relación al numero de viviendas que existen el tramo.

La figura 4.1 muestra una ecuación que representa los caudales máximos instantáneos de

aguas servidas que entrega la Boston Society of Civil Engineering (B.S.C.E) en relación al

numero de viviendas y que será modificada para determinar el caudal en función del

numero de habitantes.

43

La formula dice:

Q lt/seg = ( nº casas + 1) 1/2 – 1

El número de habitantes, se obtiene de la multiplicación del numero de viviendas

por la cantidad de personas que habitan en ellas y como la norma NCh 1105 establece un

numero de cinco habitantes por vivienda, la formula que determina el caudal máximo

horario de aguas servidas para una población hasta un numero de cien habitantes es la

siguiente:

Q lt./seg = ( S/5 + 1) 1/2 – 1

Donde:

S = Población a servir

Para una población entre un rango de 100 y 1000 habitantes, el programa obtiene

el caudal máximo de aguas servidas de acuerdo a:

Extracto del código del programa:

Select Case s Selecciona s = población, si es menor a 1001

Case Is < 1001

q = Round((((3800/86400) * d * r * f - 3.6) * (s - 100) / (900)) + 3.6 + 1000 * ñ, 3)

Donde :

d = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)

44

r = Coeficiente de recuperación

f = Factor de capacidad

s = Población a servir

q = Q x mas el caudal extra (ñ) aportado por una institución(Escuela, fabrica, etc.) o

infiltración en m/s

3800 x D x R - 3.6 x ( P x – 100 ) + 3.6

Q X = 86400

900

Donde:

Q x = Corresponde al caudal que se necesita determinar para una población

comprendida entre 100 y 1000 habitantes.

P x = Población comprendida entre 100 y 1000 habitantes.

D = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)


45

En cambio si el valor de la población es mayor a mil habitantes el programa calcula

el caudal máximo de aguas servidas de acuerdo a:


Select Case s Selecciona s = población, si es mayor a 1000

Case Is > 1000

q = Round(1000 * ñ + (r * d * s * f * h) / 86400, 3)

End Select

Donde :

d = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)



s = Población

h = Coeficiente de Harmon

q = Qmaxh AS mas el caudal(ñ) aportado por una institución en m/s

Qmaxh AS = M x Qmd AS

46

Qmd AS = P x D x R ( L / S )

86400

En que:

Qmd AS = Caudal medio diario de aguas servidas ( L / s )

P = Población a servir.

Qmaxh AS = Caudal máximo horario de aguas servidas

D = Dotación de consumo de agua potable


M = Coeficiente de Harmon

4.1.1.2 CALCULO DE CAUDAL MINIMO DE DISEÑO

Como se indica en la NCh 1105, para el calculo de caudales mínimo de diseño,

estos se deben realizar teniendo en cuenta el tipo de tubería que realizara la evacuación de

las aguas servidas, debido a que existen tres formas distintas de considerar el caudal

mínimo de diseño, dependiendo del tipo de tubería, entiéndase tuberías nacientes, cañerías

o colectores.

El programa entonces deberá hacer una discriminación del tipo de tubería para

poder calcular el caudal mínimo de diseño

47

Fig. 4.2

Como se observa en la Fig. 4.2, el usuario al ingresar información para cada

tramo de colector, deberá también indicar, haciendo clic, uno de los tres grupos de tuberías

que señala la NCh 1105. Si el usuario indica que el tipo de tubería para un determinado

tramo es una tubería naciente o lateral, entonces el programa de acuerdo con la NCh 1105

dirá que el caudal mínimo de diseño corresponde al valor del caudal máximo instantáneo

entregado por la B.S.C.E.


Select Case tu Selecciona “tu”, que corresponde a seleccionar

opciones de tubería. ( Fig. 4.2 )

Case Is = 10 En caso de ser 10, corresponde a la opción de tuberías

nacientes o laterales

caudall = Round(q, 3) Caudall, es el valor del caudal mínimo de diseño, para

tuberías nacientes y laterales que tiene el valor de q,

que equivale al valor del caudal máximo instantáneo,

obtenido anteriormente para el calculo del caudal

máximo horario para un máximo de veinte casas.

El valor se entrega con tres decimales.

48

Si la opción que selecciona el usuario como tubería, para un determinado tramo es

una cañería, entonces el caudal mínimo de diseño corresponde al caudal medio diario de

aguas servidas y el programa para realizar el calculo hará la siguiente discriminación.




Case Is = 20 En caso de ser 20, corresponde a la opción de cañerías.

caudall = Round (s * r * d * f / 86400, 3)

Donde:

Caudall = Caudal mínimo de diseño, para cañerías, con tres decimales.

s = Población


d = Dotación de agua potable ( L / hab./ día)


86400 = Cantidad de segundos en una hora.

49

Finalmente si la opción que selecciona el usuario como tubería, para un determinado

tramo es un colector, interceptor o emisario, entonces el caudal mínimo de diseño

corresponde al 60% del caudal medio diario de aguas servidas y el programa para realizar

el calculo hará la siguiente discriminación.




Case Is = 30 En caso de ser 30, corresponde a la opción de

colectores, interceptores o emisarios.

caudall = Round (0.6*s * r * d * f / 86400, 3)

Donde:

Caudall = Caudal mínimo de diseño, para colectores, interceptores o

emisarios, con tres decimales.

s = Población


d = Dotación de agua potable ( L / hab./ día)


86400 = Cantidad de segundos en una hora.

50

4.1.2 VELOCIDAD DE ESCURRIMIENTO, DIAMETRO TEORICO Y H/D

La velocidad de escurrimiento corresponde a la velocidad con que se desplaza el

fluido por el interior de la tubería. Para calcular esta velocidad se utilizo la ecuación de

Manning para el flujo en canales:

Donde :

V = Velocidad de Escurrimiento

n = Coeficiente de Manning

i = Pendiente

R h = Radio Hidráulico

Para canales circulares, (tuberías) tenemos:

α

51

2/3

Para diseño de tuberías se conoce; Q, i, n. Si se supone un diámetro se obtiene la

razón h/D y viceversa.

De la ecuación: Q = V x A

Donde :

Q = Caudal

V = Velocidad

A = Área

α = cos –1 1 – 2 * h ( 1 ) ver anexo D

A = D 2 * α * 2 – sen 2α (área de la sección) (2) ver anexo 8 α

P m = α * D ( Perímetro mojado ) (3) ver anexo

R H = D * 2 – sen 2α ( Radio Hidraulico ) (4) 8 α

V = 1 * D * 2 - sen 2α * √ i ( Velocidad ) (5) n 8 α

52

obtenemos que:

2/3

2/3

Si se conoce Q, i, n y D (diámetro), la ecuación se resuelve encontrando el valor de

h/D tal que sea igual al caudal que fluye por la tubería, sin embargo no es posible resolverla

directamente, por lo tanto hay que resolverla mediante iteraciones.

De la ecuación anterior, obtenemos:

5/3

Q = 1 * √ i * D * 2 – sen 2α * D * 2 - sen 2α (6) n 8 α 8 α

2/3 cos –1 1 – 2* h cos –1 1 – 2* h sen2* D sen2* D Q = 1 * √ i * D * 2 - * D2 *α* 2 - . (7) n 8 8 cos –1 1 – 2* h cos –1 1 – 2* h

D D

cos –1 1 – 2* h sen2* D 32 * Q * n = 2 - . * cos –1 1 – 2* h (8) √ i * D (8/3) D cos –1 1 – 2* h D

53

Simplificando la ecuación en:

Se obtiene:

Ahora si desconocemos el diámetro pero sabemos la razón h/D, la ecuación queda

definida de la siguiente manera:

Esta ecuación entrega el diámetro nominal mínimo para satisfacer un razón h/D

particular, ya sea para un caudal máximo o un caudal mínimo.

En resumen, de acuerdo a las ecuaciones definidas anteriormente para obtener la

velocidad de escurrimiento, esta depende si conocemos el diámetro nominal de la tubería o

la razón h/D.

C = cos –1 * 1 – 2 * h D

T = sen 2*C C

32 * Q * n = C * ( 2 – T ) 5/3 (9) √ i * D (8/3)

D = . 32 * Q * n . 3/8 (10) C * √ i * ( 2 – T ) 5/3

54

• Se conoce el diámetro

Además de Q, i, y n. La velocidad de escurrimiento se obtiene primero buscando la

razón h/D de la ecuación n° 7, donde se conoce el caudal que fluye por la tubería, sin

embargo no es posible resolver esta ecuación directamente, por lo tanto hay que

resolverla mediante iteraciones.

Primero arreglando la ecuación n° 7 obtenemos la ecuación n° 9 que es la sgte:

Ahora definimos:

K = 32 * Q * n

√ i * D (8/3)

G = C * ( 2 – T ) 5/3

El valor de K, se obtiene directamente de los datos del problema, ahora es necesario

determinar el valor de la razón h/D, Esto se calculara con la ayuda del computador, que

obtendrá el valor de h/D mediante iteraciones. Iterara el valor de G hasta igualarlo con el

valor de K.

X = capacidad de la tubería h/D, valor a encontrar.

32 * Q * n = C * ( 2 – T ) 5/3 (9) √ i * D (8/3)

55


For X = 0.00001 to 1 step 0.00001

G = C * ( 2 – T ) 5/3

If G > K o G = K Then goto

next X

h/D = X, corresponde al valor de la capacidad de la tubería para condiciones dadas de

caudal, diámetro nominal, pendiente y numero de Manning.

Ahora con el valor de h/D encontrado, la velocidad de escurrimiento queda definida

por:

2/3

VE = √ i * D * ( 2 – T )

n 8000

C = cos –1 * ( 1 – 2 * X)

T = sen 2*C C

56

• Se conoce la capacidad de la tubería h/D

Además de Q, i, y n. La velocidad de escurrimiento se obtiene buscando

primeramente el diámetro nominal para las condiciones dadas anteriormente de caudal,

pendiente, numero de Manning y capacidad de la tubería. La ecuación n°10 nos sirve

para determinar el diámetro nominal buscado.

Ahora con el valor del diámetro nominal encontrado, la velocidad de escurrimiento queda

definida por:

2/3

VE = √ i * D * ( 2 – T )

n 8000

D = . 32 * Q * n . 3/8 (10) C * √ i * ( 2 – T ) 5/3

57

4.1.3 VELOCIDAD DE AUTOLAVADO:

Debido a que las aguas que circulan por las tuberías de alcantarillado

contienen partículas que podrían sedimentarse y formar obstrucciones; se suele especificar

que las pendientes de las tuberías sean superiores a un valor mínimo que garantice

velocidades que permitan un arrastre de las partículas que se encuentran en suspensión.

Esta velocidad se conoce como velocidad de autolavado y es especificada en 2 pies/seg. o

0,60 m/seg para tuberías a boca llena.

Como se aprecia en el siguiente grafico, que es una publicación de la Boston

Society of Civil Engineering ( B.S.C.E.); la velocidad de autolavado depende de la razón

h/D, por eso conociendo este valor; valor que se obtiene según la metodología explicada en

el capitulo 4.1.2, y aplicando el factor de velocidad mínima de autolavado a boca llena para

caudales de aguas servidas es posible determinar gráficamente la velocidad de autolavado

para flujos de aguas servidas.

Es necesario para los fines del programa conocer la ecuación que rige la curva

“Ratio Vs / Vf for n variable with depth”, que se observa en la Fig. 4.3, esta curva muestra

la relación que existe entre la velocidad de autolavado, la velocidad mínima de autolavado

para flujo a boca llena y la razón h/D; por que conocido el valor h/D el programa nos

entregara la velocidad de autolavado para flujos de aguas servidas a partir de la ecuación

que necesitamos desarrollar, evitándose así utilizar la solución grafica mostrada en la Fig.

4.3

58

En la Fig. 4.3 la curva “Ratio Vs / Vf for n variable with depth” se encuentra en

función de la razón entre la velocidad de autolavado y la velocidad mínima de autolavado

para flujo a boca llena, situación que nos obliga a modificar la curva, dejándola en función

de la razón h/D que es el dato que conocemos por cálculos previos y no, la relación entre

las velocidades que es el valor a calcular.

59

Fig. 4.3

Fuente: Gravity Sanitary Sewer Design and Construction, 1982

60

Para encontrar la ecuación que defina la velocidad de autolavado en relación a la

razón h/D trabaje en el programa Microsoft Excel que, con su función “Asistente para

gráficos” permite el desarrollo de estos a partir del ingreso de los pares ordenados que

forman la grafica.

Fig. 4.4

En la Fig. 4.4 muestra algunos de los diferentes gráficos que entrega el programa,

nosotros utilizaremos el grafico XY(Dispersión) que con la propiedad “Dispersión con

puntos de datos conectados por líneas suavizadas” permite el análisis de los pares

61

ordenados de la curva “Ratio Vs / Vf for n variable with depth” que se observa en la

siguiente tabla.

TABLA Nº 12

Pares ordenados de la curva“Ratio Vs / Vf for n variable with depth”

N Vs / Vf h/D N Vs / Vf h/D

1 0.000000000 0.000000000000 28 0.722541925 0.266666666667

2 0.033333333 0.000915360001 29 0.733333333 0.300000000000

3 0.066666666 0.001830721815 30 0.744823716 0.333333333333

4 0.100000000 0.002746082750 31 0.753846807 0.366666666667

5 0.133333333 0.003661443575 32 0.766666666 0.400000000000

6 0.166666666 0.004576804582 33 0.777704531 0.433333333333

7 0.200000000 0.005492165500 34 0.787681922 0.466666666667

8 0.233333333 0.006407526325 35 0.800000000 0.500000000000

9 0.266666666 0.007322887315 36 0.811103333 0.533333333333

10 0.300000000 0.008238248250 37 0.824133504 0.566666666667

11 0.333333333 0.009153609166 38 0.833333333 0.595603676000

12 0.366666666 0.010068870000 39 0.835400183 0.600000000000

13 0.400000000 0.010984331000 40 0.850723696 0.633333333333

14 0.433333333 0.012279477000 41 0.862877307 0.666666666667

15 0.466666666 0.013964473000 42 0.866666666 0.678067521000

16 0.500000000 0.016873294600 43 0.874389473 0.700000000000

17 0.533333333 0.024228206200 44 0.886514945 0.733333333333

18 0.563000769 0.033333333333 45 0.900000000 0.766666666667

19 0.566666666 0.035514547500 46 0.914684992 0.800000000000

20 0.600000000 0.055194560300 47 0.929227286 0.833333333333

21 0.615856776 0.066666666667 48 0.933333333 0.844948340000

22 0.633333333 0.088205658500 49 0.943796672 0.866666666667

23 0.644289883 0.100000000000 50 0.955855428 0.900000000000

24 0.666666666 0.133333333333 51 0.966666666 0.922508334000

25 0.685230335 0.166666666667 52 0.971582967 0.933333333333

26 0.700000000 0.200000000000 53 0.984329254 0.966666666667

27 0.710032852 0.233333333333 54 1.000000000 1.000000000000 Fuente: Elaboración propia

62

Los pares ordenados de la curva ”Ratio Vs / Vf for n variable with depth” se

obtuvieron, haciendo un scanner, de la pagina original donde aparece el grafico, en el libro

“Gravity Sanitary Sewer Design and Construction” , 1982 para luego esta imagen (foto)

exportarla al programa AutoCad 2000, donde fue ampliada lo suficiente como para poder

trabajar con ella. Algunos pares ordenados se obtienen de forma inmediata y precisa con

solo observar el grafico, los otros pares ordenados que tienen bastantes decimales los

obtuve utilizando el comando “Distance” del programa AutoCad 2000.

Fig. 4.5

63

Como se observa en la Fig. 4.5, cada intervalo (0,1; 0,2; etc.) de los ejes X e Y del

grafico se dividió en tres subintervalos iguales para conseguir mayor cantidad de pares

ordenados y tener mayor representación de la grafica, así obtuve las coordenadas del Pto. 1

(0,666; 0,133); de las coordenadas del Pto. 2 se conoce la ordenada que tiene el valor de

0,166; la absisa fue calculada de la manera siguiente: Aplicando regla de tres tenemos las

coordenadas del Pto. 2 ( 0,6 + 0.1 * X / A ; 0.166).

Donde:

0.1 = Diferencia entre 0,7 y 0,6

X = valor que entrega el comando “Distance”, del programa AutoCad 2000

A = valor que entrega el comando “Distance”, del programa AutoCad 2000

En resumen, las coordenadas del Pto. 2 son las siguientes:(0,685;0,166).Este

ejemplo grafica como se obtuvieron los demás pares ordenados de la curva ”Ratio Vs / Vf

for n variable with depth” que en total suman 54 puntos.

64

Fig.4.6

Fuente: Elaboración propia

65

La Fig. 4.6 muestra la curva ”Ratio Vs / Vf for n variable with depth” en función de

la razón h/D y los puntos o pares ordenados obtenidos de la grafica original que se aprecia

en la Fig. 4.3. Pero nuestro objetivo es conseguir la ecuación que defina ha esta curva, para

ello utilizamos las diferentes opciones que entrega el menú de gráficos del programa

Microsoft Excel y escogemos “Agregar línea de tendencia...”, como se observa en la figura

4.7

Fig.4.7

Al hacer clic en esa opción, encontramos diferentes tipos de tendencia o regresión

que puede tener una curva ,como se observa en la Fig. 4.8,

Fig.4.8

66

Fig.4.9

y utilizando un tipo de tendencia que mejor represente a nuestra grafica, e indicando

para cada grafica la ecuación que la define; como se observa en la Fig. 2.9 “ Presentar

ecuación en el grafico”. Se empezó a analizar las diferentes ecuaciones que se nos

presentaron, para escoger la función más representativa que defina nuestra grafica ”Ratio

Vs / Vf for n variable with depth” dentro de los porcentajes de error permitidos que es del

orden de un 5% y así determinar mediante una ecuación la velocidad mínima de autolavado

para aguas servidas ingresando como dato solo la razón h/D.

Siguiendo estos criterios, de encontrar una ecuación que defina la grafica ”Ratio Vs /

Vf for n variable with depth”, la función mas idónea encontrada , presento porcentajes de

67

error superiores a un 30% en los tramos iniciales. Por consiguiente la grafica fue dividida

en tres partes, para disminuir estos porcentajes de errores, obteniéndose tres ecuaciones que

definen la grafica con porcentajes de error inferiores al 0.3 %.

Las ecuaciones y los resultados obtenidos son los siguientes:

69

Al momento de calcular la velocidad de autolavado, el programa discrimina el valor

de la razón h/D y selecciona la ecuación que debe ocupar, como se puede observar en el

siguiente extracto del código del programa.

Select Case X

Case Is < 0.010984331

v3 = Round((-700000000 * (X ^ 6) + 20000000 * (X ^ 5) - 255863 * (X ^ 4) + 1316.6 * (X

^ 3) - 3.0059 * (X ^ 2) + 36.418 * X - 0.0000001) * 0.6, 3)

Case Is < 0.0242282062 and > 0.010984331

v3 = Round((31640 * (X ^ 3) - 3176 * (X ^ 2) + 86.768 * X - 0.2118) * 0.6, 3)

Case Else

v3 = Round((-13.471 * (X ^ 6) + 46.236 * (X ^ 5) - 62.589 * (X ^ 4) + 42.369 * (X ^ 3) -

14.878 * (X ^ 2) + 2.8563 * X + 0.4736) * 0.6, 3)

End Select

Donde el programa selecciona x ( select case x ), que corresponde a h/D. Si h/D se

encuentra dentro de cierto rango ( Case is ), el software utiliza esa formula para calcular la

velocidad mínima de autolavado ( v3 ).

70

4.1.4 DIAMETRO COMERCIAL:

Como se explico, en el capitulo 4.1.2 “ Velocidad de Escurrimiento”, el diámetro

nominal de la tubería esta directamente relacionado con valores de caudal, numero de

Manning, pendiente y la razón h/ D. Esto se puede observar en la siguiente formula:

Donde:

De acuerdo a la NCh 1105 el diámetro de la tubería a utilizar debe encontrarse entre

el diámetro que entregue el calculo para caudal máximo y el diámetro para un calculo de

caudal mínimo. De ambos resultados, el diámetro nominal mínimo, para cumplir con la

NCh 1105, es el valor que entrega el calculo para un análisis de caudal máximo.

En consecuencia, el diámetro comercial mínimo a utilizar en obra, corresponde al

D = . 32 * Q * n . 3/8 (10) C * √ i * ( 2 – T ) 5/3

C = cos –1 * 1 – 2 * h D

T = sen 2*C C

71

diámetro nominal, entregado por el análisis de calculo para caudal máximo. Normalmente

este valor, no es un valor comercial. Por ello, para solucionar este problema, el software

hace una comparación entre este valor y los valores de los diámetros comerciales del

producto que el usuario escoja, como material para la tubería, con esto el programa

aproxima el diámetro resultante al diámetro comercial mínimo que se pueda utilizar, como

se puede apreciar en el siguiente extracto del código del programa:

Ejemplo: Tubería de PVC

If z > 355 And z <= 400 Then Si Z ( diámetro nominal mínimo) se encuentra

g = 400 entre 355 y 400 ( tuberías de PVC ), entonces

End If g ( diámetro comercial mínimo) es 400 mm.

Cabe señalar, que para caudales menores, los diámetros entregados por el análisis de

calculo para caudal máximo y caudal mínimo, son valores pequeños, que no alcanzan un

diámetro comercial mínimo de 180 mm. Como se sabe el diámetro a utilizar debe

encontrarse en ese intervalo, para poder cumplir con las exigencias de calculo. En este caso

el programa asigna, como diámetro mínimo a utilizar, el menor diámetro comercial que

registre el software. Por ejemplo, como se observa en la fig. 2.10 el diámetro de la tubería

para evacuar las aguas servidas de una casa debe estar entre los 38.467 mm y 66.328 mm.,

diámetros que no son comerciales y donde el software determina como diámetro a utilizar,

72

el diámetro mínimo que registra para tuberías de PVC que es de 180 mm., que fueron

algunas de las condiciones que se utilizaron para desarrollar este ejemplo, que se puede

observar en la figura 4.10

Fig. 4.10

4.1.5 CAUDAL MAXIMO QUE PUEDE TRANSPORTAR UNA TUBERIA:

Cuando el programa determina el diámetro mínimo comercial, que se debe utilizar,

para evacuar un determinado caudal de aguas servidas, lo hace primero obteniendo, un

diámetro mínimo nominal, para condiciones preestablecidas por el usuario, entre las que se

cuenta, la razón h/D, que puede ser 0.7 o 0.84.Como normalmente el diámetro mínimo que

obtiene el programa, no es un diámetro comercial, este “escoge” como diámetro comercial

a utilizar, el diámetro inmediatamente siguiente al calculado por el programa.

Esto significa que al utilizarse una tubería con un diámetro un poco mayor al que

entrega el programa para las condiciones preestablecidas de calculo, la razón h/D

4 La NCh 1105 indica que la altura del agua (h) dentro de la tubería para caudal máximo de diseño debe ser: 1.- 0.7 2.- 0.8 para casos debidamente justificados

73

disminuye o se aleja de 0.7 o 0.8, según la diferencia entre el diámetro mínimo que

entregue el calculo y el diámetro comercial inmediatamente siguiente que se va a utilizar

De lo anterior, se desprende que una tubería, puede evacuar un mayor caudal de

aguas servidas, de lo que transporta actualmente por condiciones de calculo iniciales. Al

conocerse el caudal máximo que puede transportar una tubería y descontando el caudal que

actualmente transporta, se obtiene un caudal extra, que puede ser utilizado para condiciones

futuras, sin necesidad de realizar nuevos cálculos.

El calculo del caudal máximo que puede transportar la tubería, se desglosa

de la ecuación nº 9

Donde, todos los valores son conocidos:

Q = caudal máximo que puede transportar la tubería

i = Pendiente

D = Diámetro mínimo comercial

n = numero de manning

h/D = 0.7 o 0.8, según condiciones iniciales

32 * Q * n = C * ( 2 – T ) 5/3 (9) √ i * D (8/3)

C = cos –1 * 1 – 2 * h D

T = sen 2*C C

Q = √ i * D (8/3) * C * ( 2 – T ) 5/3 32 * n

74

CAPITULO V : SOFTWARE PARA LA MEMORIA DE CALCULO HIDRAULICO

5.1 DISEÑO DE LA INTERFAZ

La interfaz corresponde al entorno de un software con el que el usuario interactúa en

la pantalla del computador durante su ejecución. Esta debe entregar al usuario un aspecto

agradable y de fácil acceso a todas los servicios que entregue el programa.

Para el software al que se refiere este texto, se diseño un entorno único y sobrio, con

una sola ventana, que permite al usuario el ingreso de todos los antecedentes que permitan

los cálculos de los objetivos que se plantearos al comenzar este proyecto.

5.1.1 FORMULARIOS

Los formularios son las ventanas mediante las cuales los usuarios interactúan con la

aplicación. En nuestro caso necesitamos de catorce formularios o ventanas para entregar al

usuario todas las herramientas necesarias para realizar un buen proyecto.

En forma general, se puede decir que los formularios están formados por una parte

gráfica, que es la parte visible; donde el programador coloca los controles mediante los

cuales se realizan las acciones. A través de los controles se puede escribir y recibir texto,

usar botones de comando, insertar o manipular imágenes, utilizar cuadros de dialogo, etc.

75

La otra parte de un formulario corresponde a los códigos que en definitiva son los sucesos a

los que debe responder el programa, sucesos que ocurren a través de eventos realizados por

el usuario con algún control del programa, que se encuentra ubicado en la parte grafica del

formulario.

Los eventos son los encargados de relacionar la parte grafica de un formulario con

los códigos. Por ejemplo, los botones de comando tienen un evento llamado Click, que se

dispara cada vez que el usuario hace un clic del mouse sobre el mismo.

76

§ VENTANA PRINCIPAL.

Esta corresponde a la ventana que se activa o abre al ingresar al programa y tiene la

apariencia que muestra la figura siguiente:

Fig. 5.1

77

Esta ventana tiene un entorno conocido como "SDI" o interfaz de documento

simple, en que la ventana principal (se muestra en la figura anterior) puede contener

solamente una ventana activa a la vez y mantiene a todas las ventanas secundarias en su

interior hasta que la intervención del usuario requiera su ejecución.

En nuestro caso, solo necesitamos de una ventana principal, que será la encargada de

recibir nuestros datos, que serán procesados para después los resultados ser mostrados en

una planilla MSFlexsgrid, junto con la opción de imprimir.

Las ventanas secundarias que en total son trece, corresponden a formularios de

ayudas, que pueden ser utilizadas por el usuario, donde encontrara información relacionada

con las tuberías que el software utiliza para realizar los cálculos, como los colectores de

PVC que produce Duratec-Vinilit, los de hormigón que fabrica Bottai, etc, además de

información que entrega la NCh 1105 y la opción de conectarse a Internet.

5.1.2 CÓDIGO.

El código fuente del software esta escrito en Visual Basic 6.0 y en su desarrollo se

intento utilizar la mayor cantidad de herramientas que este lenguaje ofrece, para permitir un

ambiente “amigable” con el usuario. Este punto se limita a entregar un resumen de los

elementos escritos, ya que describir el código es complejo y escapa a los fines de este texto.

El resumen esta compuesto por los siguientes elementos:

§ 14 Módulos de formularios incluyendo la interfaz visual de estos.

78

Cada uno de estos formularios contiene el código que establece las acciones a seguir

en los eventos de cada uno de los controles de la ventana. Es importante mencionar que

todos los procedimientos escritos en un formulario sólo pueden llamarse desde el mismo y

mientras dura cargado.

§ 3 Módulos (*.bas) de código para procedimientos, funciones y variables.

Los módulos son porciones de código que generalmente almacenan declaraciones,

procedimientos y funciones. En estos módulos se ubican todos los elementos que pueden

ser llamados durante todo el periodo de ejecución de la aplicación.

En el primer modulo se encuentra escrito el código que realiza el calculo de todos

los resultados que contiene la memoria de calculo, que el software entrega.

El siguiente modulo contiene el código que permite al programa crear un nuevo

proyecto, abrir un archivo existente y guardar o salvar un proyecto. Cada proyecto salvado

presenta la extensión lju.

El tercer modulo presenta el código que permite al usuario abrir el correo

electrónico del programa Microsoft Outlook de Office.

§ 66 variables publicas (Tipo "Public" )

Las variables se usan para almacenar temporalmente información durante la

ejecución de un programa. Las variables poseen un nombre, un tipo de información, y el

valor en si. Un ejemplo de su sintaxis es la siguiente: "Public VARIABLE As Long", el

nombre de la variable es VARIABLE, el tipo de información que contiene es Long, que

79

corresponde a números enteros y es una variable Public o sea publica, que indica que puede

ser utilizada desde cualquier modulo.

§ 1 matriz de variable o "Arrays"

Estas se ocupan para almacenar una serie de variables del mismo tipo, usando un

solo nombre y un numero de índice que distingue cada elemento de los demás en una sola

declaración de variable.

Para ilustrar lo expuesto se presenta una variable bidimensional, que posee las

clásicas coordenadas (x,y).

Ejemplo de su sintaxis es la siguiente: Public matriz(19, 999) As Variant, que indica

que es una matriz publica, de nombre matriz, de dimensiones 20 x 1000 y del tipo Variant

que permite que la matriz reciba valores de distintos tipos (String, Integer, etc.).

§ 91 procedimientos "Sub" y funciones "Function" (Tipo Public)

Aquí no se incluyen los procedimientos al nivel de formulario que se extienden a la

contabilidad de todos los controles utilizados para realizar este proyecto.

Es irrelevante para los fines de este texto exponer todo el código utilizado para el

funcionamiento del programa, por los motivos explicados al comienzo de este punto.

80

5.2 UTILIZACION SOFTWARE

5.2.1 CONCEPTOS BÁSICOS.

Los conocimientos básicos para la utilización del software pasan por entender la

confección de un proyecto de evacuación de aguas servidas, conocer la normativa que la

regula y manejar las materias explicadas en el capítulo primero de este texto.

Respecto a los conceptos computacionales, solo basta tener conocimientos a nivel

usuario de Windows y de programas para este ambiente, ya que PALAFITO 1.00 utiliza la

misma nomenclatura y presentaciones que estos programas.

5.2.1.1 ARCHIVOS

PALAFITO 1.00 guarda los resultados obtenidos al calcular los diámetros

comerciales de los tramos que conforman un proyecto de evacuación de aguas servidas en

archivos con la extensión o formato “*.txt”, por ejemplo “Los Fundadores.txt”.

Este tipo de archivos se guardan y se abren con cuadros de dialogo estándar de

Windows.

Cabe mencionar que los resultados que el programa entrega son mostrados en una

planilla MSFlexsgrid, que es la que el usuario puede imprimir y que sirve para entregar

como memoria de calculo, y la otra, en forma paralela, el programa entrega la información

del proyecto en una caja de texto, de manera similar a un bloc de notas o archivos de

81

extensión *.txt; y es de esta manera, como archivo de texto que el programa guarda la

información de un proyecto.

Fig. 5.2

Cuando el usuario quiera abrir o leer un archivo existente, como puede observarse

en la Fig. 5.2, lo hará a través de la misma caja de texto que el programa utiliza para

guardar un proyecto. Una vez abierto el archivo, su información puede ser manipulada,

pero no puede ser impresa directamente; antes, la información de ser seleccionada y

exportada a otros programas, como el bloc de notas o utilizar Microsoft Excel.

82

5.2.1.2 TERMINOLOGÍA

La terminología utilizada en el programa se reduce a la utilizada por la NCh 1005

junto a la nomenclatura estándar que utilizan los programas para ambiente Windows, como

abrir, cerrar, guardar como, etc., con excepción de algunos términos propios del programa,

y que se indican a continuación:

• TRAMO : Identificación del tramo.

• ENTRE C.I. : Ubicación del tramo de acuerdo a cámaras de inspección.

• VIVIENDAS : Corresponde al numero de viviendas existentes en el tramo.

• VIV.ACUM. : Numero de viviendas acumuladas en el tramo.

• i % : Muestra la pendiente del tramo en porcentaje.

• Q EXTRA : Todo caudal no aportado por viviendas.

• TUBERÍA : Indica el tipo de tubería que se especifico para el calculo de

razón h/D con caudal mínimo.

• Q REAL : Cantidad de fluido que circula por el tramo de colector.

• Q MINIMO : Corresponde al caudal mínimo de diseño.

• Q TOTAL : Caudal máximo de aguas servidas que puede transportar el

colector, bajo condiciones dadas inicialmente.

• ++++ Q : Diferencia entre caudal total y caudal real, o sea la diferencia

entre el caudal máximo que el colector puede transportar y el

caudal que actualmente se encuentra transportando.

83

• VEL ESC : Velocidad de escurrimiento.

• VEL AUTO : Velocidad de autolavado.

• H / D : Razón entre tirante y diámetro nominal de la tubería.

• D. TEORICO : Diámetro mínimo nominal, que satisface las condiciones dadas

inicialmente.

• D. COMERCIAL : Diámetro comercial mínimo que sugiere el programa.

5.2.2 MANEJO DEL SOFTWARE

5.2.2.1 ESTRUCTURA DE FUNCIONAMIENTO

Para crear un archivo que contenga una memoria de calculo hidráulico de colectores

de aguas servidas se debe seguir la secuencia que indica el siguiente diagrama.

Posicionando el mouse sobre el texto que acompaña a un casillero, aparecerá una

frase relacionada con la información que el usuario deberá ingresar.

• Ingresar al programa

NUEVO PROYECTO

Administrador

84

• Nombre del Proyecto:

Acepta caracteres alfanuméricos.

• Nombre Propietario del proyecto


• Nombre Profesional Proyectista


• Nombre Empresa Consultora


• Numero de Teléfono Profesional Proyectista


• Mail Profesional Proyectista


• Ingresar dotación de agua potable

Expresado en litros/habitante/dia

INGRESAR DATOS DEL PROYECTO

INGRESAR DATOS GENERALES

Administrador

85

• Seleccionar coeficiente de recuperación

Se selecciona a través de un menú despegable

• Seleccionar factor de capacidad


• Seleccionar razón h / D, máximo de diseño


• Numero de Habitantes x Vivienda


• Seleccionar material del colector

Se elige una opción, haciendo clic en el nombre de un material, ejemplo: hacer

clic en PVC

• Nº de manning

Los dígitos de un numero decimal se separan con un punto

• Hacer Clic, en imagen que contiene signo de aprobación, para ingresar los

datos generales del proyecto.

Los datos generales se ingresan solo una vez y sirven para calcular todos los

tramos que contenga un proyecto.

86

• Tramo

Identificar el tramo, con un máximo de seis caracteres alfanuméricos

• Entre C.I.

Indicar la ubicación del tramo, de acuerdo a cámaras de inspección y con un

máximo de cinco caracteres alfanuméricos

• Viviendas

Ingresar el numero de viviendas que contiene el tramo

• Viv. Acum.

Ingresar el numero de viviendas acumuladas en el tramo. Con este valor el

software determina la solicitación de diámetro que el tramo necesita.

• Q Extra

Ingresar todo caudal no aportado por viviendas, en lts/seg ejemplo: Infiltración,

• Pendiente

Ingresar la pendiente del Tramo, en tanto por ciento. Los dígitos de un numero

decimal se separan con un punto

• Indicar tipo de tubería

Se debe seleccionar, entre: tuberías nacientes, cañerías y colectores el tipo de

tubería que define el tramo para el calculo de caudales mínimos de diseño.

INGRESAR DATOS ESPECIFICOS POR TRAMO

87

• Hacer Clic en ENTER, para ingresar los datos específicos del tramo.

Este proceso se repetirá hasta terminar con el ingreso de todos los tramos que

contenga el proyecto.

• Hacer Clic en CALCULAR TABLA

• Hacer Clic en IMPRIMIR

• Hacer Clic en GUARDAR

• Seleccionar Archivo

• Seleccionar Guardar como...

OBTENCION DE RESULTADOS

IMPRIMIR RESULTADOS

GUARDAR RESULTADOS

Administrador

Administrador

Administrador

88

• Seleccionar Archivo

• Seleccionar Abrir...

5.2.2.2 OTRAS UTILIDADES

El software además trae información relacionada con la elaboración de un proyecto

de evacuación de aguas servidas, como son los diámetros comerciales de los principales

tipos de tuberías que se comercializan actualmente, sus especificaciones técnicas,

pendientes mínimas a utilizar, un pequeño programa independiente, para revisar los

diámetros mínimos que recomienda el programa principal y un acceso a Internet; servicios

que el usuario puede utilizar, durante la ejecución de PALAFITO 1.00.

Fig. 5.3

ABRIR ARCHIVO

89

En la Fig. 5.3 se observa que las utilidades que presenta el software se encuentran en

el menú “Servicios”. y son explicadas a continuación:

• Stand: Nos muestra a empresas que se dedican a la comercialización de

tuberías para colectores de aguas servidas, donde se indican características

generales de diámetros comerciales y especificaciones técnicas.

• Pendientes Mínimas: Corresponde a la tabla N° 1 de pendientes mínimas

para tuberías de diámetros nominales 175 mm a 500 mm en tanto por mil de

la Norma Chilena 1105.

• OK Diámetros: Es un programa, que permite la verificación de los

diámetros nominales que entrega PALAFITO 1.0 0

• Calendario: Calendario desde 1900 hasta 2100.

• Internet: Servicio de navegación, donde se encuentra predefinida la

dirección de paginas comerciales y de servicio relacionadas con el tema.

90

5.3 ESPECIFICACIONES Y LIMITACIONES DEL SOFTWARE

5.3.1 ESPECIFICACIONES

Las especificaciones del software se refieren a los requerimientos de PC que

necesita para su funcionamiento, estos son entregados en la carátula del disco de instalación

y son los siguientes:

§ Requerido procesador de 32 Bits

Esto es debido a que las declaraciones hechas al API de Windows son

para 32 Bits.

§ 16 MB en RAM

El software fue probado en un PC con esta RAM por lo que no se

asegura un funcionamiento optimo con menos.

§ 15 MB disponibles de disco duro.

Es el espacio necesario para instalar todos los componentes que

requiere el funcionamiento del software.

§ Resolución monitor 1024 x 768 Píxeles o Superior

Para menos resolución alguna de las ventanas puede quedar fuera de

los limites del monitor.

§ Procesador Pentium 166 MHZ o superior

El software fue probado con este procesador, uno de menor velocidad

puede resultar demasiado lento para hacer funcionar el programa.

91

5.3.2 LIMITACIONES

Las limitaciones del software se manifiestan en tres cosas: una, todo computador

deberá tener instalado el software Visual Basic 6.0 para la ejecución del programa

PALAFITO 1.00 , dos: los cálculos que realiza y los resultados que entrega PALAFITO 1.00

están limitados a la base de datos que el software contiene de los diámetros comerciales de

los principales fabricantes de tuberías que se utilizan actualmente y la tercera limitación

corresponde a que el software no aprovecha toda la capacidad de resolución que tiene una

impresora, imprimiendo los resultados con una resolución mínima de 300 dpi.

92

CAPITULO VI : EJEMPLO

Es importante conocer y analizar los resultados, para poder compararlos, con los

objetivos iniciales, como una manera de evaluar y valorar en forma practica el trabajo

realizado.

En nuestro caso, una manera de evaluar nuestro software será calculando un

proyecto de evacuación de aguas servidas para una población de 122 viviendas, construidas

en la ciudad de Pto. Montt, X Región, el programa recomendara el diámetro mínimo

comercial de tubería que la red necesita, calculara la razón h/d, velocidad de escurrimiento

y la velocidad de autolavado, de acuerdo a caudales de diseño máximo y mínimo que

recomienda la NCh. 1105 of. 1999 y se evaluaran esos resultados con los valores que

entregue el estudio del mismo proyecto con idénticas cond iciones de calculo, pero ahora

calculado en forma tradicional utilizando información grafica que se encuentra en el libro

Gravitary Sanitary Sewer Design and Construction.

Los datos del proyecto considera:

- Habitantes por sitio : 5

- Dotación : 200 lts/hab/dia

- Factor de Capacidad : 1.0

- Factor de Recuperación : 0.8

- Material : PVC

- Coeficiente de Rugosidad : 0.009

93

La Fig. 6.1 muestra la memoria de calculo que entrega el software PALAFITO 1.0

del proyecto que nos sirve ejemplo, se puede observar que la solución corresponde a

diámetros de tubería, no mayores a 200 mm., además que la velocidad de autolavado para

la mayoría de los tramos donde se considera a la tubería como cañería es mayor que la

velocidad de escurrimiento y que la razón h/d nunca excede a 0,3 en condiciones de

caudales mínimo de diseño.

Los resultados del proyecto obtenidos en forma tradicional para condiciones de

caudal mínimo de diseño y caudal máximo de diseño se pueden ver en las tablas Nº 13 y Nº

14 respectivamente.

94

Fig. 6.1 Memoria de Calculo entregada por el software PALAFITO 1.0

Tramo N de Viviendas habitantes Q L/seg i % D mm Qf L/seg Q/Qf H/d Vf m/s V esc/Vf V esc. m/s1 3 15 1,07 1,00 173 42 0,0255 0,12 1,75 0,355 0,6212 5 25 1,58 2,13 173 60 0,0263 0,13 2,52 0,360 0,9073 14 70 2,98 0,99 173 42 0,0710 0,22 1,75 0,490 0,8584 4 20 1,33 2,30 173 65 0,0205 0,12 2,74 0,355 0,9735 7 35 1,90 0,80 173 37 0,0514 0,19 1,68 0,445 0,7486 9 45 2,23 1,00 173 42 0,0531 0,19 1,75 0,455 0,7967 9 45 2,23 1,00 173 42 0,0531 0,19 1,75 0,455 0,7968 2 10 0,76 2,80 173 69 0,0110 0,09 2,92 0,300 0,8769 6 30 1,70 1,00 173 42 0,0405 0,18 1,75 0,422 0,73910 12 60 2,70 1,06 173 43 0,0628 0,20 1,79 0,475 0,85011 17 85 3,30 0,61 173 32 0,1031 0,25 1,39 0,542 0,75312 33 165 3,85 0,60 173 32 0,1203 0,27 1,39 0,567 0,78813 4 20 1,33 1,00 173 42 0,0317 0,15 1,75 0,392 0,68614 6 30 1,70 0,65 173 32 0,0531 0,19 1,39 0,442 0,61415 5 25 1,58 1,20 173 45 0,0351 0,16 1,88 0,392 0,73716 12 60 2,70 1,12 173 43 0,0628 0,20 1,79 0,492 0,88117 9 45 2,23 1,21 173 45 0,0496 0,19 1,88 0,455 0,85518 300 1500 10,22 0,30 173 22 0,4646 0,53 0,94 0,833 0,78319 306 1530 10,41 0,30 173 22 0,4732 0,54 0,94 0,858 0,80720 312 1560 10,59 0,50 173 29 0,3653 0,47 1,24 0,773 0,95921 312 1560 10,59 0,50 173 29 0,3653 0,47 1,24 0,773 0,95922 326 1630 11,03 0,50 173 29 0,3802 0,49 1,24 0,792 0,98223 337 1685 11,37 0,50 173 29 0,3919 0,49 1,24 0,792 0,98224 372 1860 12,44 0,50 173 29 0,4288 0,52 1,24 0,817 1,01325 386 1930 12,86 2,33 173 60 0,2143 0,36 2,49 0,683 1,70126 399 1995 13,25 1,18 173 43 0,3082 0,43 1,77 0,737 1,30427 412 2060 13,64 2,15 173 62 0,2200 0,36 2,50 0,683 1,708

Donde:Q : Caudal maximo de diseño = Caudal maximo horario de aguas servidas i : Pendiente

D : DiametroQf : Caudal de boca llenaVf : Velocidad de boca llena

V esc : Velocidad de escurrimiento

TABLA Nº13

Resultados del proyecto mediante analisis grafico para caudal maximo de diseño

Tramo Tuberia Viviendas habitantes Q i % D mm Qf Q/Qf H/d Vf m/s V e/Vf V e m/s Vsf Va/Vsf V a m/s1 Naciente 3 15 1,070 1,00 173 42 0,0255 0,12 1,75 0,355 0,621 0,60 0,658 0,3952 Naciente 5 25 1,580 2,13 173 60 0,0263 0,13 2,52 0,360 0,907 0,60 0,669 0,4013 Naciente 14 70 2,980 0,99 173 42 0,0710 0,22 1,75 0,490 0,858 0,60 0,705 0,4234 Naciente 4 20 1,330 2,30 173 65 0,0205 0,12 2,74 0,355 0,973 0,60 0,658 0,3955 Cañeria 7 35 0,065 0,80 173 37 0,0018 0,04 1,68 0,168 0,282 0,60 0,577 0,3466 Cañeria 9 45 0,083 1,00 173 42 0,0020 0,04 1,75 0,168 0,294 0,60 0,577 0,3467 Cañeria 9 45 0,083 1,00 173 42 0,0020 0,04 1,75 0,168 0,294 0,60 0,577 0,3468 Cañeria 2 10 0,019 2,80 173 69 0,0003 0,02 2,92 0,082 0,239 0,60 0,513 0,3089 Cañeria 6 30 0,056 1,00 173 42 0,0013 0,03 1,75 0,133 0,233 0,60 0,562 0,33710 Cañeria 12 60 0,111 1,06 173 43 0,0026 0,04 1,79 0,168 0,301 0,60 0,577 0,34611 Cañeria 17 85 0,157 0,61 173 32 0,0049 0,05 1,39 0,200 0,278 0,60 0,595 0,35712 Cañeria 33 165 0,306 0,60 173 32 0,0096 0,09 1,39 0,300 0,417 0,60 0,639 0,38313 Cañeria 4 20 0,037 1,00 173 42 0,0009 0,02 1,75 0,082 0,144 0,60 0,533 0,32014 Cañeria 6 30 0,056 0,65 173 32 0,0018 0,04 1,39 0,168 0,234 0,60 0,577 0,34615 Cañeria 5 25 0,046 1,20 173 45 0,0010 0,03 1,88 0,133 0,250 0,60 0,562 0,33716 Cañeria 12 60 0,111 1,12 173 43 0,0026 0,04 1,79 0,168 0,301 0,60 0,577 0,34617 Cañeria 9 45 0,083 1,21 173 45 0,0018 0,04 1,88 0,168 0,316 0,60 0,577 0,34618 Colector 300 1500 1,667 0,30 173 22 0,0758 0,22 0,94 0,513 0,482 0,60 0,708 0,42519 Colector 306 1530 1,700 0,30 173 22 0,0773 0,22 0,94 0,513 0,482 0,60 0,708 0,42520 Colector 312 1560 1,733 0,50 173 29 0,0598 0,20 1,24 0,473 0,587 0,60 0,700 0,42021 Colector 312 1560 1,733 0,50 173 29 0,0598 0,20 1,24 0,473 0,587 0,60 0,700 0,42022 Colector 326 1630 1,811 0,50 173 29 0,0624 0,21 1,24 0,488 0,605 0,60 0,703 0,42223 Colector 337 1685 1,872 0,50 173 29 0,0646 0,21 1,24 0,488 0,605 0,60 0,703 0,42224 Colector 372 1860 2,067 0,50 173 29 0,0713 0,22 1,24 0,500 0,620 0,60 0,706 0,42425 Colector 386 1930 2,144 2,33 173 60 0,0357 0,15 2,49 0,418 1,041 0,60 0,675 0,40526 Colector 399 1995 2,217 1,18 173 43 0,0516 0,18 1,77 0,445 0,788 0,60 0,692 0,41527 Colector 412 2060 2,289 2,15 173 62 0,0369 0,16 2,50 0,428 1,070 0,60 0,683 0,410

Donde:Q : Caudal minimo de diseñoi : Pendiente

D : DiametroQf : Caudal de boca llena

Vsf : Velocidad minima de autolavado de boca llenaV a : Velocidad de autolavadoVf : Velocidad de boca llena

V esc : Velocidad de escurrimiento

Resultados del proyecto mediante analisis grafico para caudal minimo de diseño

TABLA Nº14

Manual Software Manual Software Manual Software Manual Software Manual SoftwareTramo Viviendas Q H/d H/d V esc V esc. Q H/d H/d V esc V esc V a V a

1 3 1,070 0,12 0,125 0,621 0,632 1,070 0,12 0,125 0,621 0,632 0,395 0,4002 5 1,580 0,13 0,126 0,907 0,925 1,580 0,13 0,126 0,907 0,925 0,401 0,4013 14 2,980 0,22 0,207 0,858 0,853 2,980 0,22 0,207 0,858 0,853 0,423 0,4234 4 1,330 0,12 0,114 0,973 0,903 1,330 0,12 0,114 0,973 0,903 0,395 0,3955 7 1,900 0,19 0,174 0,748 0,693 0,065 0,04 0,035 0,282 0,250 0,346 0,3346 9 2,230 0,19 0,179 0,796 0,786 0,083 0,04 0,038 0,294 0,292 0,346 0,3377 9 2,230 0,19 0,179 0,796 0,786 0,083 0,04 0,038 0,294 0,292 0,346 0,3378 2 0,760 0,09 0,083 0,876 0,817 0,019 0,02 0,015 0,239 0,263 0,308 0,2879 6 1,700 0,18 0,157 0,739 0,726 0,056 0,03 0,031 0,233 0,258 0,337 0,330

10 12 2,700 0,20 0,193 0,850 0,849 0,111 0,04 0,042 0,301 0,325 0,346 0,34311 17 3,300 0,25 0,245 0,753 0,740 0,157 0,05 0,057 0,278 0,298 0,357 0,35712 33 3,848 0,27 0,266 0,788 0,769 0,306 0,09 0,078 0,417 0,363 0,383 0,37413 4 1,330 0,15 0,139 0,686 0,674 0,037 0,02 0,026 0,144 0,228 0,320 0,32314 6 1,700 0,19 0,174 0,614 0,624 0,056 0,04 0,034 0,234 0,222 0,346 0,33415 5 1,580 0,16 0,145 0,737 0,757 0,046 0,03 0,027 0,250 0,260 0,337 0,32516 12 2,700 0,20 0,191 0,881 0,866 0,111 0,04 0,042 0,301 0,331 0,346 0,34217 9 2,230 0,19 0,171 0,855 0,841 0,083 0,04 0,036 0,316 0,311 0,346 0,33518 300 10,221 0,53 0,548 0,783 0,777 1,667 0,23 0,208 0,482 0,472 0,425 0,42319 306 10,410 0,54 0,554 0,807 0,781 1,700 0,23 0,210 0,482 0,475 0,425 0,42320 312 10,594 0,47 0,481 0,959 0,951 1,733 0,20 0,187 0,587 0,572 0,420 0,41921 312 10,594 0,47 0,481 0,959 0,951 1,733 0,20 0,187 0,587 0,572 0,420 0,41922 326 11,027 0,49 0,492 0,982 0,960 1,811 0,21 0,191 0,605 0,579 0,422 0,42023 337 11,366 0,49 0,501 0,982 0,968 1,872 0,21 0,194 0,605 0,585 0,422 0,42024 372 12,435 0,52 0,528 1,013 0,989 2,067 0,22 0,204 0,620 0,602 0,424 0,42225 386 12,859 0,36 0,35 1,701 1,760 2,144 0,15 0,143 1,041 1,046 0,405 0,40726 399 13,251 0,43 0,428 1,304 1,385 2,217 0,18 0,171 0,788 0,832 0,415 0,41527 412 13,641 0,36 0,369 1,708 1,737 2,289 0,16 0,150 1,070 1,037 0,410 0,409

Caudal Minimo de DiseñoCaudal Maximo de Diseño

TABLA Nº 15

Cuadro comparativo Metodo Manual v/s Software PALAFITO 1.0 de los resultados que entregaron para identico proyecto

98

La tabla Nº 15 corresponde a un resumen de los resultados entregados por el método

tradicional y mediante la utilización del software PALAFITO 1.00, donde se puede

observar diferencias y similitudes en los valores que estos entregan para el calculo de

caudales máximo y mínimo de diseño, razón h/d, velocidad de escurrimiento y velocidad de

autolavado. En la columna razón h/d, para caudales máximo de diseño se presentaron las

mayores diferencias, los valores calculados mediante el programa son todos menores a los

valores calculados en forma convencional en porcentajes que en algunos tramos alcanza

hasta un 11 %. En las siguientes columnas las diferencias de los resultados obtenidos son

menores, principalmente en la columna de velocidad de autolavado.

99

CONCLUSIONES

La importancia que representa, conocer y manejar programas computacionales, que

nos permita desarrollar software de acuerdo a nuestras necesidades específicas, sin la

necesidad de adoptar ni adaptar otros programas, que normalmente presentan soluciones un

poco mas generales que requieren de una permanente retroalimentación de información. En

forma particular PALAFITO 1.00 utiliza como marco regulador la última versión de la

norma N.Ch 1105, es decir la Of. 1999, que reemplaza la normativa no oficial que se

aplicaba desde la década de los 70, la cual no consideraba para el cálculo, distinciones entre

tuberías nacientes, laterales y cañerías.

Siguiendo esta premisa, PALAFITO 1.00 ha cumplido con todos los objetivos, para

los cuales fue diseñado. El fácil manejo en el uso del programa, que permite ingresar una

cantidad mínima de información para desarrollar una memoria de calculo, permite analizar

diferentes soluciones, de acuerdo a distintos tipos de materiales que se usen para colectores.

Los resultados que el software entrega son exactos, debido a que se obtienen de formulas

teóricas, y incluidos los resultados de velocidad de autolavado, que a pesar de obtenerse de

ecuaciones ajustadas a información grafica, los errores que entrega la ecuación de

autolavado en relación al modelo grafico utilizado son en promedio menor a un 0.3%.

Funcionalmente el programa permite determinar el caudal máximo de aguas

servidas que escurre por la tubería realizando una discriminación en el numero de

habitantes, para escoger la ecuación de calculo que lo representa. De igual forma para el

calculo de caudales mínimo de diseño, el programa discrimina la ecuación que permite este

100

calculo, de acuerdo a la opción señalada por el usuario que indica la función que cumple la

tubería, si es naciente, cañería o colector.

Dentro de la información que la memoria de calculo entrega, quiero destacar que

PALAFITO 1.00 proporciona además de los valores de las variables convencionales, el

valor del caudal máximo que puede transportar cada tramo (cuando el H/D es igual al

máximo admisible según la norma), lo que permite evaluar la futura utilización de la

tubería para ampliaciones de la red, sabiendo de antemano la cantidad de caudal que la

tubería puede transportar, sin la necesidad de hacer nuevos cálculos.

PALAFITO 1.00, entrega los resultados del proyecto en forma clara y ordenada,

donde cada fila de información, corresponde a lo que sucede con cada tramo en particular.

Al momento de imprimir los resultados esta sirve para ser presentada como memoria de

calculo del proyecto.

Después de utilizar el programa, el usuario puede guardar la información del

proyecto en el disco duro del computador, o traspasarla a otros programas como el block de

notas o a la planilla de calculo Excel, donde el usuario puede ordenar los resultados y

generar nuevas presentaciones de memorias de calculo como estime conveniente.

Los resultados entregados del análisis de un proyecto en común, calculado en forma

manual y con el software PALAFITO 1.00 arrojan una similitud en los resultados,

diferencias mínimas que pueden culparse a errores en el calculo en forma manual, debido a

las numerosas interpretaciones numéricas que se deben hacer al analizar la información

grafica que determina cada tramo en particular, y que desde ahora pueden evitarse

utilizando el software PALAFITO 1.00 para este fin. En definitiva el programa puede

101

usarse como una herramienta de cálculo, confiable y de fácil manejo, donde se pueden

analizar y realizar proyectos de dimensionamiento de tuberías de alcantarillado con la

rapidez que permite el ingreso de una cantidad mínima de información, e incorporando la

N.Ch.1105 en el proceso de dimensionamiento y verificación de la red.

102

BIBLIOGRAFÍA

A.S.C.E., 1982. ¨ Gravitary Sanitary Sewer Design and Construction.¨

American Society of Civil Engineers

Control Federation ISBH0-87262-313-0

N.Ch. 1105, of 1105 Norma Chilena Oficial

Ingeniería Sanitaria – Alcantarillado de aguas residuales – Diseño y

calculo de redes

Potter, Merle C. y Wiggert David C., 1998 ¨Mecanica de Fluidos ¨ Segunda Edición

Prentice Hall, Mexico 1998

www.siss.cl , Superintendencia de servicios sanitarios

www.vinilit.cl , Vinilit Ltda.

www.tehmco.cl , Tehmco Ltda.

www.bottai.cl , Bottai.Ltda..

103

ANEXOS

§ CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS DE LA BOSTON SOCIETY OF

CIVIL ENGINEERING § ECUACIÓN DE AUTOLAVADO TRAMO I § ECUACIÓN DE AUTOLAVADO TRAMO II § ECUACIÓN DE AUTOLAVADO TRAMO III § AUMENTO DE DIÁMETRO § CAUDALES DE DISEÑO MÁXIMO Y MINIMO § FORMULAS GEOMETRICAS

Caudales maximos instantaneos de la Boston Society of Civil Enginnering

Unidades de viviendas Caudalconectadas ( L / s )

1 0,442 0,763 1,074 1,335 1,586 1,77 1,98 2,059 2,2310 2,411 2,5512 2,713 2,8414 2,9815 3,0816 3,217 3,318 3,419 3,520 3,6

Ecuacion de Autolavado - Tramo I

y = -7E+08x6 + 2E+07x5 - 255863x4 + 1316,6x3 - 3,0059x2 + 36,418x - 1E-07

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01

h/D

Vs/

Vf

Vs/Vf = 0 - 0,4

Ecuacion de Autolavado - Tramo II

y = 31640x3 - 3176x2 + 86,768x - 0,2118

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02

h/D

Vs/

Vf

Vs/Vf = 0,4 - 0,5

Ecuacion de Autolavado - Tramo III

y = -13,471x6 + 46,236x5 - 62,589x4 + 42,369x3 - 14,878x2 + 2,8563x + 0,4736

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

h/D

Vs/

Vf

Vs/Vf = 0,5 - 1,0

Habitantes 5 100 500 2500 5000 10000 15000n = 0,009 42,1 92,6 99,4 146,3 184,2 230,7 262,4n = 0,013 48,3 106,3 114,1 167,9 211,5 264,8 301,2

% Aumento 14,73 14,79 14,79 14,76 14,82 14,78 14,79

Pendiente : 0,5%H/D : 0,7

Habitantes 5 100 500 2500 5000 10000 15000n = 0,009 37 81,3 87,3 128,5 161,8 202,6 230,5n = 0,013 42,4 93,4 100,2 147,5 185,7 232,5 264,5

% Aumento 14,59 14,88 14,78 14,79 14,77 14,76 14,75

Pendiente : 1%H/D : 0,7

Observacion: Existe un aumento constante, de un 15% en la solicitud de diametros de tuberiaal utilizar un coeficiente de rugosidad n=0,013; recomendado por la Autoridad Competenteo, utilizar el coeficiente de rugosidad que indica el fabricante, en este caso n=0,009, coeficiente de rugosidad del PVCy del polietileno de alta densidad, HDPE

DIAMETROS MINIMOS (mm.)

DIAMETROS MINIMOS (mm.)

Aumento de Diametro

Caudales de Diseño Maximo y Minimo

0,44

0,76

1,07

1,33

1,581,71,92,052,232,42,552,72,842,983,083,23,33,43,53,6

4,618

5,674

0

0,911

0

1,519

3,606

4,639

0,729

0,077

1,215

0,128

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300

N° de Viviendas

Cau

dal

L

ts /

seg

Cañeria

Tuberias nacientes y lateralesCaudal Minimo = Caudal maximo

Habitantes x Vivienda = 5,00Factor de Capacidad = 1,00Coef. de Recuperacion = 0,70Dotacion = 150 Lt/Hab/dia

Colector, Interceptores y Emisarios

Curva de caudales Maximos

CAUDALES DE DISEÑO MAXIMO Y MINIMO

0,44

0,76

1,071,331,581,71,92,052,232,42,552,72,842,983,083,23,33,43,53,6

6,485

0

1,736

0

0,8331,042

5,278

5,302

3,609

0,146

1,389

0,0880

1

2

3

4

5

6

7

0 50 100 150 200 250 300

Nº de Viviendas

Cau

dal

L

ts /

seg

Habitantes x Vivienda = 5,00Factor de Capacidad = 1,00Coef. de Recuperacion = 0,80Dotacion = 150 Lt/Hab/dia

Tuberias nacientes y lateralesCaudal Minimo = Caudal maximo

Cañeria

Colector, Interceptores y Emisarios

Curva de Caudales Maximos

FORMULAS GEOMETRICAS

Del libro Mecánica de Fluidos Segunda Edición, de los autores Merle

Potter y David Wiggert se extrajeron las siguientes formulas:

A = D2 * a * ( 2 a – sen 2 a ) 8 a a

A = D2 * a * ( 2 a – sen 2 a ) 8 a

Tesis Programa Para Alcantarillado

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