ANEJO 12: CÁLCULO RED DE DRENAJE

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1 ANEJO 12: CÁLCULO RED DE DRENAJE DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [1]

2 ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN ESTADO ACTUAL Y DIAGNÓSTICO U03: C/ MARTÍNEZ IZQUIERDO ESQUINA C/LUIS CALVO G17: AV. BRASILIA DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE SOLUCIONES TÉCNICAS DE DRENAJE URBANO SOSTENIBLE C/ MARTÍNEZ IZQUIERDO ESQUINA C/LUIS CALVO G17: AV. BRASILIA NUEVA RED DE DRENAJE C/ MARTÍNEZ IZQUIERDO ESQUINA C/LUIS CALVO... 7 DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [2]

3 1.- INTRODUCCIÓN En el presente Anejo se dimensionan y describen los elementos necesarios para mejorar y adecuar la red de drenaje de aguas pluviales de los espacios objeto de este proyecto constructivo. En primer lugar, en los ámbitos del proyecto se van a implementar técnicas de drenaje urbano sostenible, con los siguientes objetivos: Disminuir los coeficientes de escorrentía Obtención de zonas de infiltración directa al terreno Estos objetivos se logran mediante la plantación de especies arbustivas, así como con la ligera sobreelevación de embordillados en zona verde, de forma que intercepten el flujo laminar superficial de escasa cuantían, facilitando la infiltración in situ. A efectos de drenaje urbano, se persigue reducir al máximo los caudales que deben incorporarse a la red de pluviales gestionada por el canal de Isabel II. Estas actuaciones son incorporadas en los ámbitos, y se fundamentan en la configuración topográfica de los espacios así como en la asignación al suelo de usos o cubiertas que mejoren las condiciones de infiltración de los mismos. En cuanto a la red de drenaje urbano propiamente dicha, encargada de la captación y entrega de los caudales de aguas pluviales a la red de saneamiento gestionada por el Canal de Isabel II, se actúa en dos componentes de la misma Los componentes que forman parte de la mejora del sistema general de saneamiento, en este caso conducciones y pozos, que son objeto de la gestión del sistema integral de saneamiento del Canal de Isabel II y quedan sujetos a su normativa y aprobación técnica DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [3]

4 Los componentes que integran el drenaje superficial urbano, los cuales constituyen elementos de la urbanización y no de la red de saneamiento y quedan, en consecuencia, fuera del objeto del marco normativo del Canal de Isabel II. Por el escaso tamaño, topografía plana, nueva configuración y previsibles mínimos caudales de pluviales generados en los parterres y terrizos, únicamente se plantean actuaciones en la red de drenaje urbano en el parterre U03 (C/ Martínez Izquierdo esquina C/Luis Calvo) y en el parterre G17 (Av. Brasilia 33-35) 2.-Estado actual y diagnóstico U03: C/ Martínez Izquierdo esquina C/Luis Calvo En la actualidad no están presentes elementos de redes de drenaje. El escurrimiento de las aguas de lluvia es libre y se realiza de manera laminar, no detectándose regueros, surcos de erosión o indicios de acumulaciones o embalsamientos de agua que deban ser drenados. La pendiente de la zona, cercana al 5% facilita la evacuación de las aguas pluviales a la C/ Martínez Izquierdo, accediendo finalmente a través de imbornales y buzones a la red del Canal YII. La actuación de pavimentación con firmes terrizos y la configuración de espacios, es motivo suficiente para acometer la ampliación de la red de drenaje en esta zona, para evitar arrastres de arenas. Es importante destacar que no se desea conducir aguas hacia la losa superior del parking adyacente, por lo que se opta por la recogida de estas aguas. Por lo tanto, atendiendo a estas circunstancias sí se considera la implantación de redes de drenaje en este espacio, si bien la aplicación de técnicas de drenaje urbano sostenible para facilitar la infiltración y mejorar el riego de las nuevas plantaciones será muy importante en las zonas con caminos de terrizo G17: Av. Brasilia En la actualidad no están presentes elementos de redes de drenaje, pero ningún elemento que pueda adscribirse como propio del drenaje urbano sostenible. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [4]

5 El escurrimiento de las aguas de lluvia es libre y se realiza de manera laminar, no detectándose regueros, surcos de erosión o indicios de acumulaciones o embalsamientos de agua que deban ser drenados. No obstante, el incremento de plantaciones arbustivas sobre la losa superior del parking (que precisamente constituye la zona verde) impone, con criterio prudencial, establecer sistemas que ayuden a drenar los flujos subsuperficiales. Por lo tanto sí se considera la implantación de redes de drenaje; no siendo posible la aplicación de técnicas de drenaje urbano sostenible para facilitar la infiltración, excepto en las zonas laterales, donde ya no existe losa subyacente. 3.-Descripción y justificación de soluciones Técnicas de drenaje urbano sostenible C/ Martínez Izquierdo esquina C/Luis Calvo Las técnicas de drenaje urbano sostenible son: Reducción del coeficiente es escorrentía por cambio de uso del suelo. Creación de zonas sumidero que permiten la recepción e infiltración de aguas de lluvia Reducción del coeficiente de escorrentía El coeficiente de escorrentía corresponde al parámetro C perteneciente a la fórmula del método racional que permite relacionar las características de lo cuenca o superficie aportadora: en la que Q=C I A/360 Q, es el caudal máximo (m3/s) C, es el coeficiente de escorrentía de la cuenca, adimensional I, es la intensidad de lluvia máxima previsible para un periodo de retorno dado, en mm/h. Corresponde a una precipitación de duración igual al tiempo de concentración. A, es lo superficie de la cuenca aportadora, en Ha. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [5]

6 La influencia del coeficiente de escorrentía es lineal, a igualdad de los otros factores, por lo que una reducción en el mismo supone la mengua automática de los caudales generados en la cuenca aportadora y redunda en el dimensionado de la red de drenaje. Los valores aproximados de este coeficiente de escorrentía para varios usos del suelo son los siguientes: Tipo de superficie Coeficiente de escorrentia Pavimentos de hormigón y bituminosos Pavimentos de macadam 0,70 a 0,95 0,25 a 0,60 Adoquinados 0,50 a 0,70 Superficie de grava 0,15 a 0,30 Zonas arboladas y bosque 0,10 a 0,20 Zonas con vegetación densa: Terrenos granulares Terrenos arcillosos Zonas con vegetación media: Terrenos granulares Terrenos arcillosos 0,05 a 0,35 0,15 a 0,50 0,10 a 0,50 0,30 a 0,75 Tierra sin vegetación 0,20 a 0,80 Zonas cultivadas 0,20 a 0,40 El incremento de 190 m 2, de plantaciones en zonas que actualmente son un terrizo, va a permitir el paso de un coeficiente de escorrentía de 0,40 (tierra sin vegetación, pendientes medias, y con textura granular) a 0,05 (tierra con vegetación densa, pendientes medias y con textura granular), es decir, en estas zonas se reducirá la escorrentía en un 87,5%. Si además se considera que la zona de actuación es de m 2 y que en el resto del espacio no se varía de forma sensible dicho coeficiente (1.298 m 2 con C=0,35), la adopción de esta técnica permite reducir globalmente un 11% las aguas de escorrentía en este espacio G17: Av. Brasilia No se aplican técnicas de drenaje urbano sostenible DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [6]

7 3.2.- Nueva red de drenaje C/ Martínez Izquierdo esquina C/Luis Calvo Atendiendo a lo anteriormente expuesto, la red de drenaje urbano proyectada constará, básicamente, de los siguientes componentes: Conducciones de saneamiento (Albañales y colectores) Pozos de registro Canales de desagüe con rejilla Consiste en la instalación de 4 canaletas con rejilla de hormigón de 3 metros de ancho, destinada a captar las escorrentías generadas en el camino terrizo paralelo a la C/ Luis Calvo. Se intercalarán pozos prefabricado de 2,1 m de profundidad, normalizado y conforme a especificaciones del Canal de Isabel II, con cerco y tapa de hormigón para evitar los robos. El entronque con la red existente se realiza en buzón en C/ Luis Calvo, El diámetro del albañal será de 250 mm, fabricándose en PVC doble capa SN8, color teja, material normalizado por el ayuntamiento de Madrid. Los colectores serán de diámetro 400 mm y el mismo material. Caudales de cálculo Se procede a realizar el cálculo del caudal de aguas pluviales según el Anexo 4 Cálculo del caudal de aguas pluviales de la publicación Normas para redes de saneamiento del Canal de Isabel II, año Para ello se emplea el método racional: Q=C I A K/3600 Q: caudal de aguas pluviales, en l/s A: área de la superficie drenada, en m2 C: coeficiente de escorrentía K: coeficiente dependiente del grado de uniformidad de la precipitación. En ausencia de información detallada al respecto, suele tomarse para el coeficiente K el valor de 1,2 I: intensidad de precipitación. Corresponde a un periodo de retorno T. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [7]

8 El cálculo de la intensidad media de precipitación It asociada a una duración t, se realizará a partir del valor de lluvia diaria real (Pd), según la siguiente ley intensidad-duración: Donde: It, intensidad media correspondiente al intervalo de duración t deseado, en mm/h Id, intensidad media de precipitación correspondiente al período de retorno considerado y a un intervalo de tiempo de t horas, en mm/h Pd, precipitación total diaria correspondiente a dicho período de retorno, en mm I1/Id, cociente entre la intensidad horaria y la diaria, que para la Comunidad de Madrid puede considerarse aproximadamente igual a 10 t, duración del intervalo al que se refiere It, en horas. El valor de t deberá ser igual al del tiempo de concentración, t c, que se calcula sumando dos componentes: t c = t e +t r Como valor para el tiempo de concentración, siguiendo la publicación de referencia y dado que no hay datos precisos sobre su componente t e, tiempo de recorrido en los cauces naturales y que t r tiempo de recorrido en las conducciones de la red puede despreciarse al estimarse un incremento inferior a 20 s en estas pequeñas redes, se adoptará un valor de 3 minutos. Esta decisión está del lado de la seguridad, puesto que según la formulación seguida, a menores tiempos de concentración, mayores intensidades. La precipitación total diaria Pd se determina conforme a los criterios indicados en el mapa de máximas lluvias diarias en la España peninsular del Ministerio de Fomento (1999), según DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [8]

9 el cual la precipitación máxima en 24 horas asociada a un periodo de retorno T se calcula según la siguiente expresión: Pd = Y T P Pd, precipitación total diaria correspondiente a un período de retorno T, en mm Y T, cuantil regional. Depende del coeficiente de variación CV y del periodo de retorno T P, valor medio de las precipitaciones máximas, en mm En el caso concreto de la Comunidad Autónoma de Madrid, las variables P y CV se obtienen de las figuras adjuntas: Coeficiente de variación Cv DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [9]

10 Valor medio de las precipitaciones máximas, P Para obtener el cuantil Y T, se hará uso de la siguiente tabla, entrando con el período de retorno en años, T, y el coeficiente de variación, Cv. El periodo de retorno observado es de 25 años, adecuado para el drenaje de plataformas, según establece la instrucción de drenaje superficial. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [10]

11 Por lo tanto, para la zona de la Guindalera y un periodo de retorno de 25 años, se tiene que Cv=0,338, Y T =1,717, P=39 mm, Pd=66,96 mm Aplicando las fórmulas propuestas, se obtiene que It es de 125,96 mm, para un periodo de retorno de 25 años y un t c de 3 minutos Coeficiente de escorrentía. La metodología seleccionada indica que su cálculo debe realizarse atendiendo a la siguiente expresión Donde, C, coeficiente de escorrentía P d, precipitación total diaria correspondiente a un período de retorno T, en mm P o, Umbral de escorrentía. Valor de la precipitación acumulada por debajo del cual no se producen escorrentías, en mm. o En nuestro caso, se adoptarán los siguientes coeficientes: Tipo de superficie T (años) Po (mm) Pd (mm) Pd/Po C Pavimento terrizo 25 10,0 66,96 6,70 0,54 Adoquín impermeable 25 2,5 66,96 26,79 0,90 Se procede seguidamente a calcular los caudales que se ha previsto que circulen por cada una de las conducciones, a fin de dimensionarlas; el resultado figura en la siguiente tabla: DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [11]

12 Conducción Tipo de superficie m2 Ci C A (m2) I (mm/h) Q (l/s) 250PVCSN8 Pavimento terrizo 71 0,35 Tramo 1.1 Pavimento baldosa 80 0,9 0, ,39 400PVCSN8 Pavimento terrizo 209 0,35 Tramo 1.2 Pavimento baldosa 80 0,9 0, ,08 400PVCSN8 Pavimento terrizo 275 0,35 Tramo 1.3 Pavimento baldosa 80 0,9 0, ,89 250PVCSN8 Pavimento terrizo 129 0,35 Tramo 2.1 Pavimento baldosa 0 0,9 0, ,58 400PVCSN8 Pavimento terrizo 404 0,35 Tramo 3 Pavimento baldosa 80 0,9 Acometida 0, ,47 Cálculo hidráulico de canaletas Cuando la columna de agua sobre la reja se proyecta para funcionar con calado menor de 12 cm, se puede usar una fórmula de cálculo de vertedero para dimensionar estos elementos, mediante la fórmula expuesta en la instrucción 5.2 drenaje superficial : siendo: Q (l/s), caudal absorbido por el imbornal L (cm), perímetro exterior de la rejilla supuesta desprovista de barras. H (cm) la profundidad del agua desde el borde inferior de la abertura, medida en su centro. En nuestro caso, para garantizar un funcionamiento y confort adecuados, por tratarse de una zona peatonal, se limita a 3 cm dicho parámetro H Los resultados del cálculo se exponen a continuación: Tipo L (m) H Q (l/s) Canaleta 4 m 8, ,5 DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [12]

13 Se comprueba en todos los casos que los elementos seleccionados son capaces de evacuar los caudales de cálculo. Comprobación hidráulica por control de entrada a tubulares A continuación, se procede a dimensionar las condiciones por el método del control de entrada, garantizando que todos los caudales de aguas pluviales se incorporan de manera adecuada a la red de cañerías, especialmente en el caso de canaletas, para evitar remansos de agua en zonas peatonales. Para ello se establece un control de entrada y se considera que la carga hidráulica aguas arriba de las conducciones no debe superar dos veces el diámetro de los colectores. A continuación se ha tomado uno de los nomogramas de la FHWA norteamericana, correspondiendo a unidades en sistema imperial (1m3/s = 35,315 cfs y 1 in =2,54 cm), dado que es el gráfico que mejor se adapta a los bajos caudales que se presentan en este caso. En él se han reflejado, para conducciones de 250 mm las situación correspondientes (1 cfs equivale a 0,029 m3/s, 29 l/), valor mínimo que admite el ábaco), así como las correspondientes a relaciones calado/diámetro iguales a 1,5, valor éste que se considerará límite admisible en este caso. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [13]

14 Los caudales admisibles quedan situados en 2,5 cfs (72,5 l/s) para el diámetro de 250 mm, por lo que existe un amplio margen de capacidad de incorporación de aguas pluviales a los tubulares, superiores a las calculadas. Comprobación hidráulica de conducciones DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [14]

15 Una vez comprobado que el acceso a las conducciones es adecuado, se procede a realizar la comprobación del funcionamiento hidráulico de las conducciones de 250 y 400 mm seleccionadas, circulando el agua sin presión. Según CYII, para una red separativa (en este proyecto se calculan únicamente las redes de pluviales), ha de cumplirse que Q max =Qp Q max caudal máximo de diseño de las conducciones de la red de alcantarillado (l/s) Qp caudal de aguas pluviales (l/s). Las condiciones de circulación han de ser 1) Velocidad. Deberá comprobarse la velocidad de circulación del agua en las secciones que se consideren representativas de las conducciones en la hipótesis de circulación del caudal máximo de diseño (Q max ), donde deberá verificarse que la velocidad de circulación del agua no excede, en general, el valor de 3 m/s, sin sobrepasar nunca el de 5 m/s. 2) Llenado de la conducción. En las conducciones cuyo funcionamiento sea en lámina libre, deberá comprobarse que, en la hipótesis de circulación del caudal máximo de proyecto (Q max ), el llenado de las mismas es inferior al 75 u 85 % de la sección en los casos de conducciones de aguas residuales o de aguas pluviales, respectivamente. J, pérdida de carga continua, por unidad de longitud, en m/m (igual a la pendiente de la conducción) Hc pérdida de carga continua, en m L longitud del tramo, en m v velocidad del agua, en m/s n coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional) RH radio hidráulico de la conducción, en m DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [15]

16 Am área mojada de la conducción, en m 2 Pm perímetro mojado, en m La siguiente tabla refleja el cálculo individualizado e indica las características geométricas, incluida la pendiente, las pérdidas de carga, caudales, la relación A m /A y las velocidades alcanzadas para los caudales máximos calculados a partir de la formulación anterior, para la situación más desfavorable: ID Material L (m) n D (m) J (m/m) Q (m3/s) V (m/s) Qp (l/s) Qp/Q h/d Vp/V Vp (m/s) Ap (m2) Ap/A (%) 1 PVC SN8 10 0,013 0,21 0,0250 0,059 1,71 3,390 0,057 0,159 0,560 0,96 0, ,24 2 PVC SN8 25 0,013 0,34 0,0250 0,214 2,35 7,470 0,035 0,125 0,480 1,13 0,0066 7,28 Donde: ID, es la identificación codificada de la conducción, referida a la tabla anteriormente expuesta Material, es el material constructivo de la conducción L, es la longitud del tramo, en m n, es la rugosidad Manning, coeficiente adimensional D, es el diámetro interior (útil) de la conducción, en m J, es la pendiente de la conducción, en tanto por uno, Q, es el caudal máximo a sección llena, dado por la fórmula de Manning, en m 3 /s V es la velocidad a sección llena, en m/s Qp es el caudal de diseño de aguas pluviales para cada colector, obtenido anteriormente, expresado en l/s. h/d es la relación calado-diámetro, determinada a partir de las tablas Thormann- Franke, conociendo la relación Qp/Q Vp/V es la relación velocidad de cálculo-velocidad a sección llena, determinada a partir de las tablas Thormann-Franke, conociendo la relación Qp/Q Vp es la velocidad correspondiente al caudal de cálculo, lo que permite conocer este requisito. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [16]

17 A m es la sección mojada, determinada una vez conocidos Qp y Vp como cociente de los mismos A m /A es el porcentaje de sección de conducción mojada respecto al total, lo que permite comprobar este requisito. Por lo tanto, se seleccionan conducciones de 250 mm para los albañales y 400 mm para colectores, siendo aptas para todas las situaciones. Los trazados y los timbrajes se indican en los planos, habiéndoseles dotado de una pendiente del 2,5 %, excepto el albañal sur que se tenderá con un 2%. Comprobación hidráulica de canaletas Como aproximación, se supondrá un flujo uniforme, se adjunta comprobación mediante fórmula de Manning, con los parámetros ya conocidos, siendo h el calado máximo y b el ancho de la canaleta. Denominación L (m) H (m) B (m) P S R n J Q (l/s) v (m/s) Canaletas 5 0,60 0,30 1,70 0,18 0,106 0,017 0, , Descripción de elementos de la red Imbornales El diseño de los imbornales normalizados permite su fácil limpieza. Las tolerancias en las dimensiones del cuerpo de los imbornales y sumideros construidos in situ no serán superiores a 10 mm respecto a lo especificado en los planos de Proyecto Rejilla Las rejillas de cubrimiento de las canaletas serán lo más anchas y largas posibles, si bien no se recomienda que la longitud de la reja sea superior a 1 m, correspondiendo a 66 cm al modelo seleccionado, de hormigón armadom para evitar su robo. Las rejillas se dispondrán con las barras en dirección de la corriente y la separación entre ellas no excede de 4 cm. Tienen la resistencia necesaria para soportar el paso de vehículos y están sujetas de forma que no puedan ser desplazadas por el tráfico. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [17]

18 Canaletas Dichos canales recogerán las aguas superficiales que no puedan ser introducidas directamente en imbornales y las conducirán hasta los imbornales o pozos más cercanos. A tal efecto, en el presente proyecto se dota a las canaletas de una sección útil de 30x50 (ancho por alto) cm, con una pendiente de solera del 2%, más que suficiente para los caudales calculados, permitiendo establecer un control de entrada en los albañales. Colector y albañal Se seleccionan conducciones de PVC SN8 de 400 mm para los colectores y 250 mm albañales. La pendiente en red de alcantarillado es del 2,5% 82% en albañal sur), no excediéndose el 4%, de modo que la velocidad no supera el valor de 3,5 m/s. Pozos Los pozos serán elementos normalizados del Ayuntamiento de Madrid. El entronque del albañal con el pozo de registro de la red de alcantarillado garantiza un resalto (medido entre las cotas inferiores del albañal y del colector receptor) situado entre 0,4 y 0,8 metros. DOCUMENTO Nº1 MEMORIA ANEJO Nº12 [18]