HIDRÁULICA DE ALCANTARILLAS. Amilkar E. ILAYA AYZA

Transcripción

1 HIRÁULICA E ALCANTARILLAS INGENIERÍA SANITARIA II CIV 9 B M.Sc.Ing.. Amilkar Ernesto ILAYA AYZA

2 INTROUCCIÓN En sistemas de alcantarillado el escurrimiento debe ser sin presión para: Evitar el reflujo de las aguas, que produciría problemas en artefactos sanitarios Evitar la creación de zonas de contaminación (aguas residuales)

3 FORMULAS PARA EL ISEÑO Según Chezy: Manning propuso: S R C V 6 R n C Ecuación de Manning: 5 P A S n Q S R n V A V Q ( ) 5 8 sen S n Q θ θ θ

4 ALCANTARILLAS PARCIALMENTE LLENAS Para sección circular, con θ en radianes: ( ) θ senθ A 8 θ senθ R 4 P θ θ sen T cos θ y EJEMPLO ( ) 5 8 sen S n Q θ θ θ

5 TENSION TRACTIVA τ γ R H S τ Pa τ γ R H S Alcantarillado sanitario 0.6Pa τ Tramos de arranque A. Sanit. τ.5pa Alcantarillado pluvial

6 TENSIÓN TRACTIVA Como el peso específico es igual a: Entonces: γ ρ τ ρ g R S H τ Tensión tractiva en Pa ρ ensidad del agua (000 kg/m ) g Aceleración de la gravedad (9.8 m/seg ) g R H Radio hidráulico en m S Pendiente de la tubería en m/m kgf/m ~ 0 Pa 0. kgf/m ~ Pa

7 ETERMINACIÓN EMPÍRICA E LA TENSIÓN TRACTIVA Según Shields: τ Resistencia del Sedimento al Movimiento (Tensión Tractiva) (Kg/m) f Constante 0,04 0,8 (adimensional) γ a Peso específico del material de fondo (arena) (kg/m) γ w Peso específico del agua (kg/m) d 90%-95% iámetro específico en metros, del 90% al 95% de las partículas que deben ser transportadas.

8 EJEMPLO eterminar la pendiente mínima de un colector de alcantarillado de 0,5 m de diámetro, si las partículas de la arena hasta d mm de diámetro, tienen que ser transportadas, cuando el flujo es 8% de la capacidad llena del colector (f0,06 Adoptado para arena en suspensión)

9 TIPOS E SECCIONES - Sección circular - Sección lenticular normal

10 TIPOS E SECCIONES - Sección lenticular realzada - Sección lenticular rebajada

11 TIPOS E SECCIONES - Sección en capacete - Sección circular realzada

12 TIPOS E SECCIONES Las secciones tipo capacete y lenticular son muy resistentes por su forma geométrica, por lo que pueden utilizarse para el caso de tener que soportar grandes cargas.

13 SECCION OVOIE - Sección ovoide normal - Sección ovoide peraltada

14 SECCION OVOIE - Sección ovoide ensanchada - Sección ovoide rebajada

15 SECCION OVOIE Las secciones ovoides presentan la ventaja de que para un llenado parcial el calado es mayor que en otras secciones, muy conveniente en las redes unitarias por el efecto de arrastre que puede realizar con caudales bajos, en comparación con secciones circulares de igual capacidad de desagüe.

16 COLECTORES VISITABLES Se componen básicamente de una bóveda, apoyada en paramentos verticales, andén lateral y cuna de sección geométrica semicircular en la parte inferior, para evacuación de aguas negras.

17 COLECTORES VISITABLES En general la característica hidráulica más interesante en estos colectores, es la capacidad de desagüe que pueden alcanzar caudales de hasta 80 m/s con pendientes del % en eventos lluviosos y evacuar pequeños caudales de aguas negras

18 IMENSIONAO A SECCION LLENA Para secciones circulares llenas: R 4 V 0.97 n S Q 0. n 8 S

19 IMENSIONAO A SECCION LLENA Para secciones NO circulares llenas Se utilizan las relaciones comparando con la sección circular: A NO CIRCULAR A CIRCULAR R NO CIRCULAR R CIRCULAR Para luego calcular la velocidad o caudal.

20 SECCIONES NO CIRCULARES LLENAS Área A (m) A NC /A C

21 CONOCIENO LA VELOCIA O CAUAL E SECCION CIRCULAR:

22 EJEMPLO Una tubería de alcantarillado con diámetro 60 cm, desagua con una pendiente de /500 un caudal Q a sección llena. eterminar el caudal y velocidad en una sección ovoide normal 60/90 por Manning.

23 ALCANTARILLAS PARCIALMENTE LLENAS Para sección circular, con θ en radianes: ( ) θ senθ A 8 θ senθ R 4 P θ θ sen T cos θ y EJEMPLO ( ) 5 8 sen S n Q θ θ θ

24 SECCIONES CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS Pueden utilizarse gráficos o tablas, en las cuales se utiliza la relación de caudales y velocidades: ll ll ll ll ll R A R A S R n A S R n A Q Q ll ll ll R R S R n S R n V V

25 SECCIONES CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS (TABLA)

26 SECCIONES CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS (GRAFICO) CAUAL VELOCIA

27 SECCIONES CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS (GRAFICO) CAUAL VELOCIA

28 EJEMPLO eterminar el tirante y la velocidad en una alcantarilla de diámetro pulg y /00 m/m de pendiente con un valor de n 0,0, Para un caudal de 0 l/s. Para usar la tabla o grafico debemos calcular a sección llena: Q 0. n 8 S V 0.97 n S EJEMPLO

29 y/h PARA SECCION OVOIE NORMAL

30 EJEMPLO 4 Por una sección ovoide 60/90, circula un caudal de 844,5 l/s, la pendiente es del %, determinar el calado y la velocidad SOLUCION: Calcular el caudal para una sección circular llena de 600 mm Calcular el caudal para una sección ovoide normal llena 60/90 Calcular la relación de caudal parcial y caudal lleno para recurrir al gráfico y determinar y/h.

31 ENERGÍA ESPECÍFICA Y TIRANTE CRITICO g V y E + A g Q y E + c c T A g Q T A g V F FLUJO ESTABLE: 0.9 < F <.

32 EJEMPLO 5 eterminar el tipo de flujo en una alcantarilla pluvial de hormigón de 0cm que transporta 0 l/s con una pendiente %. Aguas abajo se tiene otro colector con las mismas características pero con pendiente de 0.%. Indicar el tipo de problemas que podrían producirse con esta disposición de alcantarillas.

33 CUELLOS E BOTELLA