Departamento de Fomento. 39 de 454

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2 40 de 454 ANEJO Nº : 3 CALCULOS HIDRAULICOS

3 41 de 454 INDICE 1.- RED DE ABASTECIMIENTO 1.1 DETERMINACION DEL CAUDAL 1.2 DISEÑO DE LA RED 2.- RED DE SANEAMIENTO 2.1 DETERMINACION DEL CAUDAL 2.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA RED 2.3 DIMENSIONAMIENTO DEL BOMBEO 3.- RED DE PLUVIALES 3.1 INTRODUCCION 3.2 DATOS METEOROLOGICOS 3.3 CUENCAS DE APORTACION 3.4 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA 3.5 TIEMPO DE CONCENTRACION 3.6 DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA 3.7 DETERMINACION DEL CAUDAL 3.8 CALCULO HIDRAULICO

4 42 de RED DE ABASTECIMIENTO CAUDAL MEDIO ,48 0, DETERMINACION DEL CAUDAL Según la estructura urbana del Área UU.21 de Tafalla a efectos del cálculo del caudal, debemos considerar tres tipos diferentes del suelo. PARCELA SUPERFICIE (m2) COMERCIAL ,00 COMERCIAL ,00 DOTACIONAL 287,74 ZONAS VERDES 564,18 A efectos de cálculos hidráulicos la dotación a cada una de las diferentes actividades es la siguiente: PARCELA SUPERFICIE (m2) PERSONAS/VISITANTES DOTACIÓN COMERCIAL , l/persona.día COMERCIAL , l/visitante.día DOTACIONAL 287,74 10 l/m2.día ZONAS VERDES 564,18 6 l/m2.día Según estas dotaciones el caudal asignado a cada zona es el siguiente: 1.2 DISEÑO DE LA RED Caudales de demanda Los caudales de demanda en cada nudo de la red, se obtiene distribuyendo el caudal medio, teniendo en cuenta el número de acometidas que afectan a cada tramo o ramal. El número de acometidas por tramo, así como la demanda media en cada nudo de la red, quedan resumidos en los cuadros de cálculo correspondientes Caudal punta Debido a la variación diaria de la demanda, presentándose acusadas puntas por coincidentes con el medio día y últimas horas de la tarde, se afectan a los caudales medios de un coeficiente punta C p = 2,4. Por lo tanto el caudal punta en nuestro caso será: Qp = 2,4 Qm = 2,4 x 0,842 = 2,022 l/sg Cálculo de la red La tubería proyectada se conectará a la tubería Ø 150 FN situada en la margen derecha de la Avda. Pamplona, en las proximidades de la rotonda existente. Las pérdidas de carga en el tramo se han calculado mediante la ecuación de Hazen-Williams: PARCELA CAUDAL l/día CAUDAL l/sg COMERCIAL ,00 0,493 COMERCIAL ,00 0,277 DOTACIONAL 2.877,40 0,033 ZONAS VERDES 3.385,08 0,039 h = 10,674*[Q 1,852 /( C 1,852 * D 4,871 )]*L siendo: h = pérdida de carga (m) D = diámetro interior de la tubería (m) Q = caudal (m 3 /sg) L = longitud de la tubería (m) C = coeficientes de rugosidad (adimensional)

5 43 de 454 En nuestro caso, si proyectamos una tubería de fundición nodular de diámetro 150 mm., tendremos una pérdida de carga de: h = 10,674*[2,022 1,852 /( 130 1,852 * ,871 )]*329,00 = 0,3228 m. La velocidad del fluido que circula por la tubería será: V = *C*D 0.63 *J 0.54 siendo: V = velocidad del fluido (m 3 /sg) D = diámetro interior de la tubería (m) J = pérdidas de carga en metro de altura de fluido que circula en la tubería por metro de ésta (0,3228/329 = 0, ) C = coeficiente de rugosidad (adimensional) V = *130* *0, = 0,256 m/sg

6 44 de RED DE SANEAMIENTO 2.1 DETERMINACION DEL CAUDAL Dimensionaremos las tuberías de saneamiento para el caudal punta de abastecimiento, deduciendo el caudal destinado a zonas verdes. La red que se proyecta evacuará hasta los colectores existentes en la zona. Considerando un caudal medio de 0,842 l/seg (Q AB) Q SAN = 2,4 Q AB = 2,4 x 0,872 = 2,022 l/sg = 0,00202 m 3 /sg. El dimensionamiento de las tuberías de saneamiento lo realizaremos utilizando la fórmula de Manning: 2/3 1/2 S Q = ---- R H. i n S : Sección de la tubería (m²) R H : Radio hidraúlico (m) i : pendiente de la tubería (m/m) n : coeficiente de Manning (0,010 para tuberías de P.V.C.) Se ha considerado una velocidad mínima de 0,6 m/sg para evitar sedimentaciones. El diámetro mínimo utilizado es de 315 mm con objeto de evitar obstrucciones y siguiendo la normativa para proyectos de abastecimiento y saneamiento.

7 45 de DIMENSIONAMIENTO DE LA RED Calcularemos para distintas pendientes los caudales y velocidades correspondientes: i = 0,004 => Q 0 = 0,079 m3/sg => V 0 = 1,12 m/sg i = 0,005 => Q 0 = 0,089 m3/sg => V 0 = 1,26 m/sg i = 0,01 => Q 0 = 0,126 m3/sg => V 0 = 1,78 m/sg i = 0,015 => Q 0 = 0,154 m3/sg => V 0 = 2,17 m/sg i = 0,020 => Q 0 = 0,178 m3/sg => V 0 = 2,52 m/sg i = 0,025 => Q 0 = 0,199 m3/sg => V 0 = 2,81 m/sg i = 0,03 => Q 0 = 0,218 m3/sg => V 0 = 3,08 m/sg i = 0,04 => Q 0 = 0,251 m3/sg => V 0 = 3,55 m/sg i = 0,05 => Q 0 = 0,281 m3/sg => V 0 = 3,97 m/sg i = 0,07 => Q 0 = 0,333 m3/sg => V 0 = 4,71 m/sg Introduciendo estos valores en las tablas de variaciones de caudales y velocidades en función de la altura de llenado y fijando éste en un 75% de la sección para el caudal máximo de cálculo a evacuar y una tubería de diámetro 300 mm., obtenemos los siguientes valores: i = 0,004 => Q = 0,065 m3/sg => V = 0,92 m/sg i = 0,005 => Q = 0,083 m3/sg => V = 1,45 m/sg i = 0,01 => Q = 0,116 m3/sg => V = 2,05 m/sg i = 0,015 => Q = 0,142 m3/sg => V = 2,49 m/sg i = 0,020 => Q = 0,164 m3/sg => V = 2,89 m/sg i = 0,025 => Q = 0,183 m3/sg => V = 3,23 m/sg i = 0,03 => Q = 0,201 m3/sg => V = 3,54 m/sg i = 0,04 => Q = 0,231 m3/sg => V = 4,08 m/sg i = 0,05 => Q = 0,259 m3/sg => V = 4,56 m/sg i = 0,07 => Q = 0,306 m3/sg => V = 5,41 m/sg

8 46 de 454 Para obtener velocidades superiores a 0,6 m/sg que es la velocidad mínima admisible para que no se originen depósitos en la tubería es suficiente una pendiente del 0,4%. Por lo tanto se proyectará una conducción de diámetro mínimo 315 mm. y pendiente mínima del 0,4% y fijando el calado en 0,75 D. S 2/3 1/2 Q = R H. i 315 => S = 0,0705 m² n R H = 0,075 m n = 0,014 0,0705 2/3 1/2 Q = * 0,075 * 0,004 = 0,0566 m3/sg > Q SAN = 0,00202 m 3 /sg 0,014.

9 47 de DIMENSIONAMIENTO RED DE PLUVIALES 3.1 INTRODUCCION En el presente anejo de la memoria se realizan los estudios y cálculos necesarios para el dimensionamiento de la red de pluviales, la cual permitirá un perfecto drenaje de las calles a proyectar. 3.2 DATOS METEREOLOGICOS Para la obtención de los valores de las precipitaciones máximas se han utilizado los datos recogidos en la publicación de la Dirección General de Carreteras, "Isolíneas de precipitaciones máximas previsibles en un día". En la citada publicación se obtiene el valor de la precipitación máxima anual en 24 horas para un periodo de retorno de 10 años. Dicha precipitación es de 66,42 mm/24 horas, para la Comarca de Tafalla. Po = parámetro o umbral de escorrentía en mm. Pd = precipitación máxima dicha en mm. El coeficiente de escorrentía será mayor en los casos de cuencas urbanas y se puede estimar como media de los valores Po de la fracción natural y de aquella urbanizada, ponderando en razón de las respectivas superficies. Para ello se citan a continuación algunos valores orientativos de suelos artificiales. Para áreas urbanas pueden considerarse los siguientes valores: - Asfaltos, hormigones, tejados 2 < Po < 5 - Adoquinados 3 < Po < 7 - Macadan sin tratamiento superficial 4 < Po`< 9 O bien considerar valores globales: - Ciudades con poca zona verde, o superficies industrializadas 4 < Po < 9 - Areas residenciales o ligeramente industrializadas 7 < Po > CUENCAS DE APORTACION La cuenca de aportación que vamos a definir es la propia calle que vamos a proyectar. El caudal que obtengamos de la cuenca urbana, será el que nos sirva para dimensionar las tuberías de la red de pluviales. Dicho caudal estará formado por el agua procedente de la calzada de las aceras, y de las calles adyacentes a la que se proyecta. 3.5 TIEMPO DE CONCENTRACION Para la determinación del tiempo de concentración Tc se ha utilizado la fórmula: 3.4 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA El cálculo del coeficiente de escorrentía se ha realizado según el método del V.S. Soil Conservation Service, adaptado para España en la publicación de la Dirección General de Carreteras del MOPU. "Cálculo hidrometereológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales". El coeficiente de escorrentía se calcula según la fórmula: L 0,76 Tc = 0,3 ( ) J 1/4 siendo: Tc= Tiempo de concentración en horas L = Longitud del curso de agua en km En donde: (Pd - Po) (Pd + 23 Po) C = (Pd + 11 Po) 2 J = Pendiente media de la cuenca (m/m) Pero por otra parte la circulación de las aguas encuentra condiciones más favorables en las zonas urbanas que en las rurales, y en consecuencia el tiempo de concentración será menor no pudiendo estimarse directamente por la ley anterior, relativa a cuencas naturales. En consecuencia, y como conclusión del estudio de la bibliografía especializada, se ha elaborado para el cálculo del tiempo de concentración la siguiente fórmula:

10 48 de DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA Tc Tc = (2- ) en la que: Tc'= Tiempo de concentración real en cuenca urbana Tc = Tiempo de concentración que le correspondía a la misma cuenca en estado natural no urbanizado, y calculable según la ley La intensidad de lluvia en mm/h. correspondiente al tiempo de concentración, se obtiene a partir de la intensidad diaria mediante la fórmula: 0,1 0,1 28 -Tc' I 0,4 I = ( ) Id Id L 0,76 Tc = 0,3 ( ) J 1/4 Período de retorno "n" = 10 años. En donde: superficie impermeable = superficie total A modo orientativo podemos señalar los siguientes valores de en relación con el grado de urbanización. I = Máxima intensidad media en el intervalo de duración en mm/h Id = Máxima intensidad media diaria en mm/h I1/Id = Relación de la intensidad horaria a la diaria deducida del plano de isolíneas, en nuestro caso I1/Id Grado de urbanización Valores de Tc'= Tiempo de concentración Pequeño <0,05 Moderado 0,05< <0,15 Importante 0,15< <0,30 Muy desarrollado <0, DETERMINACION DEL CAUDAL El caudal de cálculo se obtiene por el método racional en el que los elementos anteriormente descritos se combinan para proporcionar el caudal Q (m3 /sg), procedente de una cuenca de superficie A (Km²), y coeficiente de escorrentía C, sometido a una lluvia de intensidad I (mm/h), máxima correspondiente al período de retorno elegido, y duración igual al tiempo de concentración. C x I x A Q =

11 49 de CALCULO HIDRAULICO Para realizar el dimensionamiento de los colectores, se han considerado DOS (2) cuencas de aportación. Considerando un periodo de retorno de 10 años, se han dimensionado las obras de drenaje antes mencionadas utilizando los criterios del Bureau of Publics Roads. A tal efecto se consideran como factores claves para el dimensionamiento de las obras, la velocidad adquirida por el agua y la altura que alcanza el agua a la entrada de la obra Cálculo del Caudal desaguado en un área compleja Lo expuesto en el apartado anterior permite calcular el caudal de salida de la red de pluviales al final de la cuenca drenada. En el proyecto, de la red se precisa dimensionar a su vez los diferentes ramales. Aplicando el procedimiento expuesto en los apartados anteriores se calcula el caudal desaguado por el área A, considerada como área simple y prescindiendo de las subáreas. Se obtiene el caudal Q T. Análogamente se calculan los caudales Q i de cada subárea A i, considerados como simples. Se obtendrán que i Qi > QT Definimos: Este coeficiente reductor ( ) tiene en cuenta, de alguna manera, el desfase en el CÁLCULO DE CUENCAS QT Q i i 1 tiempo (retardo) cada subárea incorpora un caudal al cauce principal. Teniendo en cuenta estas hipótesis se han determinado los caudales y diámetros de los diferentes colectores, los cuales figuran en los esquemas adjuntos.

12 50 de 454 CALCULOS HIDRAULICOS CALCULOS HIDRAULICOS CUENCA 1 PERIODO DE RETORNO 10 AÑOS CUENCA 2 PERIODO DE RETORNO 10 AÑOS INTENSIDADES MAXIMAS DIARIAS T=Periodo de retorno 10 AÑOS P=Valor medio de precipitacion diaria 46,00 mm/día CALCULO DE Po Kt(t,Cv) 1,4910 Po` % Pt=KtxP 68,59 mm/24 horas TIPOS DE SUELOS C INTENSIDADES MAXIMAS DIARIAS T=Periodo de retorno 10 AÑOS P=Valor medio de precipitacion diaria 46,00 mm/día CALCULO DE Po Kt(t,Cv) 1,4910 Po` % Pt=KtxP 68,59 mm/24 horas TIPOS DE SUELOS C ASFALTOS Y HORMIGONES 6,00 17,00 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA MONTE BAJO 14,00 83,00 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA ASFALTOS Y HORMIGONES 6,00 100,00 C=(Pd-Po)x(Pd+23Po)/((Pd+11Po)^2) 0,19 Po` MEDIOS 12,64 FACT REGIONAL 2,30 Po 29,072 TIEMPO DE CONCENTRACION CUENCA 1,00 Tc=0,3*K*(L/J^(1/4))^0,76 0,435 h LONGITUD (L) 0,9860 Km COTA CABECERA 439,05 m Cuenca Urbana COTA DESAGÜE 427,80 m K=1/1+3(m(2-m))^0.5 m= 0,02 PENDIENTE (J) 0,0114 SUPERFICIE 0,0262 Km2 K= 0, El Tiempo de Concentración será siempre mayor a 10 min. C=(Pd-Po)x(Pd+23Po)/((Pd+11Po)^2) 0,44 Po` MEDIOS 6,00 FACT REGIONAL 2,30 Po 13,8 TIEMPO DE CONCENTRACION CUENCA 1,00 Tc=0,3*K*(L/J^(1/4))^0,76 0,101 h LONGITUD (L) 0,3020 Km COTA CABECERA 427,80 m Cuenca Urbana COTA DESAGÜE 424,31 m K=1/1+3(m(2-m))^0.5 m= 0,20 PENDIENTE (J) 0,0116 SUPERFICIE 0,0223 Km2 K= 0, El Tiempo de Concentración será siempre mayor a 10 min. INTENSIDAD DE LLUVIA I=[(I1/Id)^((0,28^0,1)-(D^0,1))/0,4]*Id 44,10 mm/h I1/Id = 10,00 Id = 2,86 mm/h DETERMINACION DEL CAUDAL Q= C*I*A/3 0,062 m3/sg INTENSIDAD DE LLUVIA I=[(I1/Id)^((0,28^0,1)-(D^0,1))/0,4]*Id 90,69 mm/h I1/Id = 10,00 Id = 2,86 mm/h DETERMINACION DEL CAUDAL Q= C*I*A/3 0,244 m3/sg

13 51 de 454 CALCULOS HIDRAULICOS CUENCA TOTAL PERIODO DE RETORNO 10 AÑOS INTENSIDADES MAXIMAS DIARIAS T=Periodo de retorno 10 AÑOS P=Valor medio de precipitacion diaria 46,00 mm/día CALCULO DE Po Kt(t,Cv) 1,4910 Po` % Pt=KtxP 68,59 mm/24 horas TIPOS DE SUELOS C ASFALTOS Y HORMIGONES 6,00 62,00 COEFICIENTE DE ESCORRENTIA MONTE BAJO 14,00 38,00 C=(Pd-Po)x(Pd+23Po)/((Pd+11Po)^2) 0,30 Po` MEDIOS 9,04 FACT REGIONAL 2,30 Po 20,792 TIEMPO DE CONCENTRACION CUENCA 1,00 Tc=0,3*K*(L/J^(1/4))^0,76 0,304 h LONGITUD (L) 1,2880 Km COTA CABECERA 439,05 m Cuenca Urbana COTA DESAGÜE 424,31 m K=1/1+3(m(2-m))^0.5 m= 0,20 PENDIENTE (J) 0,0114 SUPERFICIE 0,0485 Km2 K= 0, El Tiempo de Concentración será siempre mayor a 10 min. INTENSIDAD DE LLUVIA I=[(I1/Id)^((0,28^0,1)-(D^0,1))/0,4]*Id 53,16 mm/h I1/Id = 10,00 Id = 2,86 mm/h DETERMINACION DEL CAUDAL Q= C*I*A/3 0,212 m3/sg

14 52 de 454 DETERMINACIÓN DE CAUDALES

15 53 de 454 DETERMINACIÓN DE CAUDALES Coeficiente de silmutaneidad Aplicando el procedimiento expuesto, se calcula el caudal desaguado por el área A, considerada como área simple y prescindiendo de la subáreas. Se obtiene un caudal Qt. Análogamente se calcuan los caudales Qi de cada subárea Ai, consideradas como simples. Se obtendrá que Ʃ Qi > Qt Definimos µ = Qt/ΣQi < 1 Este coeficiente reductor (μ) tiene en cuenta el desfase, en el tiempo, (retardo) con que cada subcuenca incorpora su caudal al cauce principal Cuenca 1 0,06198 m3/sg Cuenca 2 0,24424 m3/sg ΣQi 0,30622 m3/sg Qt = 0,21160 m3/sg µ = 0,69100 < 1 Caudal con Caudal Coef. Longitud Caudal m3/sg simultan. m3/sg ml m3/sg/ml DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES LONGITUD Q TUBERIA PENDIENTE (ML) (M3/SG) % COLECTOR P-1 POZOS ,80 0,0872 Ø 400 H.M. 1,30 POZOS ,00 0,1125 Ø 400 H.M. 1,30 POZOS ,00 0,1379 Ø 400 H.M. 1,30 POZOS ,00 0,1632 Ø 400 H.M. 1,30 POZOS ,00 0,1857 Ø 400 H.M. 1,30 POZOS ,00 0,2082 Ø 400 H.M. 1,30 POZOS ,00 0,2307 Ø 400 H.M. 1,30 Cuenca 1 0, , ,0000 Cuenca 2 0, , ,8000 0, , ,23075

16 54 de 454 PLANO DE CUENCAS

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