CALCULO HIDRÁULICO DE REDES DE SANEAMIENTO

Transcripción

1 CALCULO HIDRÁULICO DE REDES DE SANEAMIENTO COLEGIO DE INGENIEROS AGRÓNOMOS DE BARCELONA Barcelona - Mayo de 2008

2 Cálculo hidráulico de redes de saneamiento Datos necesarios: Trazado en planta de la red, en función de: Parcelación de las zonas a urbanizar Cuencas vertientes de la zona a urbanizar Situación del punto final de evacuación (cauce receptor o estación depuradora) Superficie de cada una de las zonas vertientes a la red de saneamiento Si. Porcentaje de superficie edificable, de viales y de espacios verdes. Coeficientes de escorrentía de las distintas superficies Ci. Tiempo de escorrentía. Tiempo de concentración. Periodo de retorno. Precipitación máxima horaria para el periodo de retorno considerado Im.

3 Cálculo hidráulico de redes de saneamiento Datos necesarios (cont.) Perfiles longitudinales de cada uno de los ramales Identificación de cada uno de los ramales. Situar los pozos de inspección Caudales de cálculo: Pluviales: Q = C x I x S Residuales residenciales Q = Q calculo abast.

4 TRAZADO EN PLANTA Y ESQUEMA DE AREAS QUE VIERTEN A CADA RAMAL EDAR 9

5 Coeficiente de escorrentía Es el cociente entre el caudal que discurre por la superficie en relación con el caudal total precipitado. TIPO DE SUPERFICIE C Cubiertas impermeables 0,70-0,95 Asfaltos 0,85-0,90 Hormigones 0,85-0,90 Adoquinado o entarugado rejuntado 0,80-0,85 Macadam bituminoso 0,70-0,90 Adoquinado ordinario 0,50-0,70 Empedrado de mosaico 0,40-0,50 Macadam ordinario 0,25-0,50 Pavimentos sin afirmar 0,15-0,30 Terrenos sin construir y deportivos 0,15-0,30 Jardines y praderas 0,05-0,25 Parques 0,01-0,20

6 TIPO DE ZONA C Casco urbano con edificación muy densa 0,70-0,90 Barrios antiguos con edificación densa 0,65-0,90 Zona industrial en ciudad 0,60-0,85 Barrios modernos con muchos edificios 0,50-0,70 Zona residencial de edificios aislados 0,25-0,60 Zona industrial de edificios aislados 0,25-0,60 Zona residencial unifamiliar en extraradio 0,25-0,50 Zona suburbana poco poblada 0,-0,30 Zona rural 0,05-0,25

7 Tiempo de escorrentía Es el tiempo que tarda una gota de agua caída en la cuenca en el punto más alejado, en llegar a la red de alcantarillado. Este tiempo depende de: La distancia a recorrer por la gota de agua. La pendiente del terreno. Grado de impermeabilidad del terreno. En la práctica varía a entre un mínimo m de 3 minutos y un máximo de 20 minutos Valores normales: entre 5 y minutos

8 Tiempo de concentración Tiempo de concentración, en un punto x cualquiera de la red es el tiempo empleado por una gota de agua, caída en el lugar más alejado de dicho punto, para llegar al punto considerado x. El tiempo de concentración es la suma del tiempo de escorrentía más el tiempo de recorrido. En la práctica, y para cuencas pequeñas (de hasta 50 ha) varía a entre un mínimo m de minutos y un máximo m de 60 minutos Normalmente se toman valores comprendidos entre y 30 minutos

9 Periodo de retorno El periodo de retorno de un suceso (intensidad de un aguacero) se define como el número de años en que se supera, una vez como promedio, la intensidad media de dicho suceso. Las curvas de precipitación media anual pueden estar representadas para periodos de retorno de 1, 5,, 25, 50 o más años, con un índice de probabilidad del 90%. A efecto de homologación de base de datos se acepta como frecuencia tipo un periodo decenal Coeficiente de afección n del Periodo de retorno Periodo de retorno P (años) Coeficiente de afección ,45 0,60 0,80 1,00 1, 1,25 1,50 1,91

10 Intensidad de lluvia o Precipitación n máxima m en 1 hora Es el caudal máximo de agua caído en una unidad de superficie y una hora de duración. En meteorología este caudal se suele expresar en mm. Para el cálculo hidráulico se expresa en l/s. ha. Equivalencias: 1 mm/min = 166,67 l/s 1 mm/h = 2,78 l/s. 1 mm = 1 l/m² 1 l/s.ha = 0,0001mm/s = 0,006 mm/min = 0,36 mm/h Lluvias de corta duración son generalmente las más intensas. Su valor debe tomarse de los gráficos experimentales de curvas de intensidad de lluvia-duración del chaparrón, para un periodo determinado. A falta de estos gráficos locales pueden utilizarse las curvas de la Fig. 1 en las que:

11 I m = Intensidad media en un tiempo dado (mm/h). I h = Intensidad media en aguaceros de una hora de duración (mm/h). Tc = Duración del chaparrón igual a tiempo de concentración (min.) Curva adecuada Valor máxima intensidad media (I m ) para el periodo de retorno considerado. A falta de este dato el Gráfico 2 da un valor orientativo para un periodo decenal. La curva correspondiente será la de I h que nos permitirá hallar el valor de I m Curvas IDF: Intensidad Duración Frecuencia Para calcular el valor de Im se entra en el gráfico I.D.F (Fig. 1) con el valor de Ih obtenido del gráfico 2 y con el tiempo de concentración, como duración del chaparrón. En la escala izquierda se obtendrá el valor de I m en l/s.ha.

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14 Ejemplo de cálculo: c Red de saneamiento en Guadalajara Superficies: Edificación viviendas: superficies cubiertas y pavimentadas: m². Superficie de viales: m². No se consideran las zonas verdes Coeficiente de escorrentía en edificación, pavimentación y viales: C = 0,8 Precipitación máxima horaria en Guadalajara para un periodo de retorno de años y nivel de probabilidad del 90%: 25 mm. Tiempo de concentración considerado: 15 minutos Intensidad de lluvia según curvas IDF: 80 l/s. Ha.

15 RAMAL NUDOS J L SUPERFICIES m² CAUDAL QUE APORTA (l/s) % m. VIALES VIVIENDAS. VIALES VIV. TOTAL G , ,8 0,0 4, , ,8 0,0 4, ,6 0,0 9,6 H , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, ,0 38,4 38,4 F , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, , ,8 6,4 11, ,0 64,0 112,0 I-J 3 4 1, ,6 6,4 16, , ,5 6,4 7, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, , ,0 0,0 0, ,1 12,8 23,9 G , ,6 0,0 9, , ,8 0,0 4, , ,8 0,0 4, ,00 23,5 0,0 0,0 0, ,00 23,5 00 0,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, ,88 32,5 00 0,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 6,4 6, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3, , ,0 3,2 3,2

16 2 Ejemplo de cálculoc Sistema unitario Caudal de aguas negras aportado a cada nudo: 2,5 l/s EDAR 40 Longitud 15 Caudal de pluviales 00 R 1 6 5% R %0 9%0 20 7% %0 7%0 3%0 5% R %0 5% R R - 1 R % % %0 4% R %0 6%0 8%0 8%0 9%0 70 6%0 4% % % %0 R - 1 4%0 1 1

17 Tramo Caudal Longitud Alcantarilla, del al pend. Tramo en que total en o pozo pozo sección Qpluv. Q neg. j L Colector Desagua el tramo nº nº (l/s) x 00 (l/s) x 00 (l/s) (m/km)x (m) R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R-2 1 R R

18 Alcantarilla, Caudal de Cálculo Pendiente Diámetro A sección llena A caudal de cálculo A caudal mínimo Tramo Longitud del al interior Q Q mínimo Tramo o (l/ s) Caudal Velocidad Velocidad Calado Velocidad Calado en que pozo pozo Pluviales Negras Aportado Caudal j d Q V V h V h L Colector del tramo del tramo por otros Total Desagua nº nº Qpl Qn ramales Q (m/ km) (mm) (l/ s) (m/ s) (m/ s) (mm) (m/ s) (mm) (m) R ,0 2,5 0,0 12,5 4, ,01 1,03 0,78 82,80 0,46 33,00 40, ,0 2,5 0,0 30,0 4, ,01 1,03 0,98 133,50 0,46 33,00 R-1 80,00 R ,0 2,5 0,0 12,5 4, ,01 1,03 0,78 82,80 0,46 33,00 70, ,0 2,5 0,0 30,0 4, ,01 1,03 0,98 133,50 0,46 33,00 60, ,0 2,5 0,0 44,5 4, ,01 1,03 1,07 170,40 0,46 33,00 R-1 70,00 R-1 1 2,0 2,5 0,0 12,5 7, , 1,37 0,95 70,80 0,58 29,40 50, ,0 2,5 0,0 27,0 6, ,77 1,27 1,12 112,20 0,53 30,00 60, ,0 2,5 74,5 119,0 6, ,55 1,52 1,59 230,00 0,52 27,20 50, ,0 2,5 0,0 171,5 5, ,03 1,50 1,60 288,00 0,48 27,45 50, ,0 2,5 0,0 204,0 5, ,03 1,50 1,60 333,90 0,48 27,45 50, ,0 2,5 0,0 246,5 4, ,60 1,60 1,63 315,00 0,42 26,40 R 50,00 R ,0 2,5 0,0 12,5 8, ,91 1,47 1,01 69,30 0,60 27,90 50, ,0 2,5 0,0 25,0 8, ,91 1,47 1,22 99,30 0,60 27,90 50, ,0 2,5 0,0 37,5 6, ,77 1,27 1,21 133,50 0,53 30,00 50, ,0 2,5 0,0 50,0 6, ,77 1,27 1,30 159,30 0,53 30,00 R-2 50,00 R-2 1 2,0 2,5 0,0 12,5 9, ,32 1,56 1,05 66,30 0,62 27,30 70, ,0 2,5 0,0 35,0 9, ,32 1,56 1,39 114,30 0,62 27,30 40, ,0 2,5 0,0 42,5 9, ,32 1,56 1,45 127,80 0,62 27,30 70, ,0 2,5 0,0 60,0 7, , 1,37 1,43 170,40 0,58 29,40 60, ,0 2,5 0,0 72,5 7, , 1,37 1,47 195,90 0,58 29,40 50, ,0 2,5 0,0 85,0 7, ,75 1,51 1,56 192,50 0,56 28,00 70, ,0 2,5 0,0 7,5 7, ,75 1,51 1,62 226, 0,56 28,00 20, ,0 2,5 0,0 115,0 5, ,61 1,39 1,46 237,60 0,49 28,40,00 0 9,0 2,5 50,0 177,5 5, ,03 1,50 1,60 293,85 0,48 27,45 45, ,0 2,5 0,0 200,0 5, ,03 1,50 1,60 328,05 0,48 27,45 R 45,00 R 1 2,0 2,5 446,5 459,0 3, ,13 1,52 1,63 477,40 0,37 26, ,00