Ejemplo de Memoria Alcantarillado Pluvial

PROYECTO EJECUTIVO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SISTEMA DE DETENCIÓN FRACCIONAMIENTO FRACCIONAMIENTO “ PUERTA DEL PRADO ”

TLAQUEPAQUE, JALISCO.

MEMORIA DESCRIPTIVA

COSEPSA S.A. DE C.V.



PROYECTO EJECUTIVO EJECUTIVO PARA LA CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SISTEMA DE DETENCIÓN PARA EL FRACCIONAMIENTO PUERTA DEL PRADO.

Tlaquepaque, Jalisco.

OCTUBRE DE 2010




PROYECTO EJECUTIVO EJECUTIVO PARA LA CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SISTEMA DE DETENCIÓN PARA EL FRACCIONAMIENTO PUERTA DEL PRADO.

Tlaquepaque, Jalisco.

OCTUBRE DE 2010




1.0. Introducción.

En la mayoría de las ciudades se tiene la necesidad de evacuar las aguas de lluvia para evitar que se inunden las viviendas, los comercios, las industrias y otras áreas de interés. Por otra parte, la construcción de edificios, casas, calles estacionamientos y otros modifican el entorno natural en que habita el hombre y, tiene como algunas de sus tantas consecuencias, la creación de superficies poco permeables (que favorece a la presencia de una mayor cantidad de agua sobre el terreno) y la eliminación de los cauces naturales (que reduce la capacidad de desalojo de las aguas pluviales y residuales). Así, la urbanización urbanización incrementa los volúmenes de agua de lluvia que escurren superficialmente, debido a la impermeabilidad de las superficies de concreto y pavimento. pavimento. Por ello, las conducciones artificiales para evacuar el agua son diseñadas con mayor capacidad que la que tienen las corrientes naturales existentes. La zona conurbada de Guadalajara, ha experimentado un notable desarrollo y crecimiento a partir de la década de 1940, acelerado a partir del año de 1985. Esto ha propiciado que se modifique el uso y destino del suelo, otrora agrícola con altos rendimientos ó con densa vegetación y algunos bosques, ahora urbanizado y pavimentado. Estos cambios en el uso del suelo han originado importantes modificaciones: principalmente, disminución de la infiltración natural de agua pluvial al subsuelo y aumento significativo de caudales de escurrimientos pluviales, con los consiguientes problemas de inundaciones en algunas zonas de uso habitacional e industrial; dado que muchos cauces naturales han sido modificados ó incluso han desaparecido. Para resolver la problemática antes expuesta, desde el año de 1948 se han realizado estudios y proyectos en las cuencas y subcuencas subcuencas del Valle de Atemajac y zonas aledañas y especialmente a partir de la década de los sesenta, cuando se intensificaron los programas de construcción de obras hidráulicas, colectores, interceptores, emisores y canalizaciones, tendientes a un manejo de los caudales pluviales, para ello se han realizado cuantiosas inversiones con fondos estatales y privados. En la actualidad, los estudios, proyectos y la ejecución de las obras correspondientes, correspondientes, son responsabilidad responsabilidad del Sistema Intermunicipal para los Servicios de Agua Potable Potable y Alcantarillad Alcantarilladoo (SIAPA), que es el Organismo Operador, Operador, en coordinación con la Secretaría de Desarrollo Urbano (SEDEUR) a través de la


PROYECTO EJECUTIVO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SISTEMA DE DETENCIÓN FRACCIONAMIENTO “ PUERTA DEL PRADO ”


Dirección General de Obras Públicas (DGOP), así como con la correspondiente Dirección de Obras Públicas de los Ayuntamientos Municipales que conforman a la zona conurbada; existiendo una coordinación estrecha para tal efecto entre las dependencias mencionadas. Al respecto, en este capítulo se presentan los lineamientos técnicos básicos para realizar los estudios de hidrología urbana, encaminados a la determinación de la relación precipitación – escurrimiento superficial para la adopción de los eventos de diseño que puedan ocurrir para un cierto período de retorno en las cuencas y subcuencas en la que de forma natural se encuentra subdividida la zona conurbada. Eventos de diseño para el dimensionamiento de la infraestructura existente o por desarrollar en las distintas zonas urbanas y suburbanas que conforman la zona metropolitana de Guadalajara; dentro de esta infraestructura se contempla tanto aquella que permite un desalojo seguro y expedito de los caudales pluviales, como aquella que permite la infiltración hacia el subsuelo donde esto sea factible y conveniente. 1.1. OBJETIVO

El objetivo del presente proyecto será determinar mediante los diversos métodos de análisis de diseño de redes de alcantarillado pluvial, el encauzamiento óptimo y seguro de la precipitación generada por las variadas intensidades de lluvia presentadas en un determinado lapso de tiempo llamado periodo de retorno, de tal manera que dicha ocurrencia pueda ser solventada por las estructuras pluviales antes mencionadas como son, tipo de tuberías, pendientes de las mismas, diámetros , pozos de visita, coladeras o rejillas y en su caso sistemas de detención. 1.2. PROBLEMÁTICA

Debido a que el tipo de suelo del predio en estudio cuenta con un material de compacidad relativa, semi impermeable de nula o baja cohesión, es imposible la construcción de pozos de absorción y la falta de de un red existente de drenaje pluvial en donde descargar, al igual que no es recomendable que el agua fluya sobre el pavimento ya que podría generar problemas futuros en la estructura de la misma. 1.3.

MARCO JURIDICO COMPLEMENTARIO.

El marco jurídico complementario del presente proyecto, está contenido en los siguientes documentos básicos: I.-

LEY DE AGUAS NACIONALES (Promulgada el día 29 de abril del 2004)

II.-

REGLAMENTO DE ZONIFICACION DEL ESTADO DE JALISCO (Publicado el 27 de Octubre del 2001)




2.0. Ubicación de predio en estudio.

El predio se encuentra sobre las avenidas Lauro Badillo Díaz y Nueva Galicia, con las coordenadas geográficas 20º36’54’’ N y 103º19’47’’ O

Imagen de google earth




3.0.

HIDROLOGIA URBANA.

La hidrología urbana al no ser una ciencia exacta, y para su aplicación en la práctica de la ingeniería hidrológica se debe de recurrir a modelos y fórmulas empíricas a fin de determinar la relación precipitación – escurrimiento en áreas urbanizadas. Para ello, en términos estrictos, se deben de realizar estudios específicos para cada región o población, teniendo cuidado al aplicarlos en lugares diferentes de aquellos donde fueron desarrollados, revisando todas las variables que intervienen y comparándolas con las del sitio en estudio. Dado que nuestro predio en estudio pertenece a la Zona Metropolitana de Guadalajara (ZMG) que hasta la fecha no se han desarrollado fórmulas que hayan sido el resultado de investigaciones que consideren las características fisiográficas y de urbanización de la región, será necesario emplear resultados de estudios y experiencias similares de otros países y que con las reservas conducentes sean factibles de aplicar en la ZMG. Los principales criterios y/o fórmulas que se consideran factibles de aplicarse tienen como finalidad estimar la avenida que producirá una tormenta en una cuenca, cuando se cumplan las siguientes condiciones: La cuenca en estudio está urbanizada y es relativamente chica; de manera que se considera que no es necesaria la simulación detallada de su funcionamiento mediante modelos matemáticos. La cuenca se drena en forma natural; es decir, no existen drenes artificiales que determinen la forma del escurrimiento, ni presas que lo regulen. Los caudales de aportación de agua pluvial en un sistema de drenaje, dependen de factores como: Dimensiones del área por drenar ( A). Forma del área por drenar ( f ). Pendiente del terreno ( S ). Intensidad de la lluvia ( i ). Coeficiente de permeabilidad ( k ). La función compleja Q = F(A, f, S, i, k), condujo a investigaciones para tratar de obtener expresiones sencillas que relacionaran a todos los factores que intervienen en ella.




4.0 ANÁLISIS HIDRÁULICO PARA LA RED PLUVIAL

El proyecto de drenaje pluvial constará de los siguientes elementos: a) Memoria de cálculo donde se indicará los datos de proyecto y las tablas de cálculo. b) Los planos constructivos de la red, en escala adecuada no mayor de 1:2000, señalando en ellos cotas de terreno y plantilla en los pozos de visita, longitud, pendiente y diámetro de cada tramo, con la simbología, resumen de cantidades de obra y datos de proyecto. c) Se elaborará un catalogo de conceptos de obra basándose en los alcances indicados por el departamento y cada concepto sustentado en las especificaciones que se establezcan. d) El drenaje pluvial es la determinación, selección y presentación gráfica (planos) de una serie de parámetros como son diámetro y material de tubos, longitudes y niveles de desplante de las tuberías, estructuras especiales como pozos de visita, cajas de caída, coladeras pluviales, bocas de tormenta y de más accesorios, destinados al desalojo de aguas negras y/o pluviales de una zona urbana. e) De acuerdo al tipo de agua que desalojen los alcantarillados pueden ser; Sanitario : Para eliminar aguas negras exclusivamente Pluvial

: Para desalojar únicamente agua de lluvia

Combinado: Para la eliminación de aguas negras y pluviales Los elementos principales que componen un sistema de alcantarillado son: Albañal pluvial Atarjeas Atarjeas madrinas




Colector Emisor Sitio de vertido f) Entre las estructuras y elementos complementarios de un sistema de alcantarillado se tiene: Bocas de tormenta: estructuras utilizadas para captar los escurrimientos superficiales de las aguas pluviales en las calles y enviarlas a la red de un sistema combinado o pluvial. De acuerdo a su ubicación y función de clasifican. Con coladera de piso Con coladera de banqueta Con coladera de piso y banqueta Longitudinal de banqueta Transversal de calle Con coladera de banqueta y pozo de absorción Con coladera en paso a desnivel 4.1. Coladera Pluvial

Una coladera o sumidero, es un sistema de alcantarillado pluvial o combinado, es la boca por donde pasa el agua de la superficie de terreno al sistema de atarjeas. En general interceptan el agua que escurre por las cunetas del arroyo de la calle. Se les denomina de piso y de banqueta. Las de piso quedan en la superficie de pavimento formando parte del mismo. Las de banqueta se alojan en la guarnición formando parte de ella. La instalación de un tipo u otro, o la combinación de ambos, depende exclusivamente de la pendiente longitudinal de las calles y del caudal por colectar. Las de banqueta




se instalan en las calles con pendientes menos de 2%; co pendiente entre 2% y 5% se instalaran únicamente de piso. Cuando las pendientes de las calles son fuertes, mayores de 3% entonces es necesario que las coladeras de piso y de banqueta o de piso solamente, se haga una depresión en la cuneta para obligar al agua a entrar en la coladera. Estas depresiones son molestas al transito por lo mismo se procura hacerlas lo más pequeñas posible. 4.2. Localización.

La separación de las coladeras se procura no exceda de los 100 mts. Dependiendo de la zona de la población que se trate. Se procura colocarlas cercanas a las esquinas, en los cruces de las calles. En zonas comerciales y para pavimentos de concreto, se especifica que no deben quedar a una distancia mayor de 25 mts. Con objeto de no hacer pronunciadas las ondulaciones en el pavimento para dar la pendiente hacia la coladera. En pavimentos de macadam o empedrados, en que se tengan velocidades bajas de transito, y que además permiten más fácilmente dar las pendientes de las cunetas, que permiten una separación de 50 mts. En cualquier circunstancia se debe tratar de ponerlas cercanas a las esquinas para calles de pendientes muy pequeñas. 4.3. Áreas totales para fines de cálculo.

Es la superficie expuesta al escurrimiento pluvial, en la cual las precipitaciones pluviales se almacenan, mientras una porción de estas se filtra, dependiendo del tipo de superficie, la cual depende de un coeficiente de escurrimiento que es la relación entre el volumen escurrido y el llovido; para el estudio del proyecto pluvial del Fraccionamiento “Granjas Guadalupe” se delimitaron las áreas en base a la

distribución de las viviendas de tal forma que todas las zonas contarán con un ramal del sistema para desalojar las aguas pluviales, no se consideraron descargas




domiciliarias debido al diseño de la vivienda ya que cuentan con desalojo directo a la calle, donde se ubicó una coladera pluvial para captar dicha agua. El área total es la suma de las áreas de la zona de viviendas y las avenidas y quedó: Área Total = 38,000 m2

4.4. Diseño hidráulico.

Se efectúa el trazo de la red en confinación con los trazos definidos para los subcolectores o colectores, como siguiente paso se calcula la pendiente y las elevaciones de platilla para todos y cada uno de los tramos de tubería por utilizar en cuenta el punto de descarga que es en el sistema de detención sobre la salida a la calle Nueva Galicia. Las profundidades de la instalación de la red quedaron definidas por: -

La topografía

-

El trazo

-

Los colchones mínimos

-

Las velocidades máximas y mínimas

-

Las pendientes de proyecto

-

Las descargas domiciliarias

-

La economía de las excavaciones

-

La resistencia de las tuberías a cargas exteriores

-

Los arrastres hidráulicos de la red de drenaje sanitario

El diseño hidráulico de la red se realiza tramo por tramo, iniciando en los pozos cabezas y finalizando en la entrega de subcolectores o colectores. Se efectuaron los siguientes pasos en el diseño de la red: -

Delimitar la zona de influencia del tramo que se calcula




-

Obtener el área total de la zona.

El cálculo de las pendientes y elevaciones de plantilla, depende del debido aprovechamiento de los desniveles topográficos. La elección de la pendiente se hizo en forma tal que la tubería satisfaga con el menor diámetro, la capacidad de conducción requerida sin exceder los límites de profundidad minima, pendientes y velocidades máxima y mínima. Se selecciono el diámetro de las tuberías de manera que su capacidad sea tal que gasto calculado, el agua escurra sin presión a tubo lleno y con tirante para gasto mínimo que permita arrastrar las partículas sólidas en suspensión, debiendo como mínimo alcanzar el tirante de 1.5 cm. En caso de fuertes pendientes y en casos normales, para el cálculo del tiempo de concentración, intensidad, gasto de diseño y diámetro teórico se aplica el siguiente método: 4.5. Método Racional a)

Expresión para la obtención del caudal pico Q p

0.278CiA

(4.1)

donde: Caudal de pico, m3/s C Coeficiente de escurrimiento (Tabla 4.1). i intensidad media de la lluvia para una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca (mm/h) A área de la cuenca (km2) 0.278 factor de conversión de unidades Q p

b)

Consideraciones:

El método se basa en considerar que, sobre el área estudiada se tiene una lluvia uniforme durante un cierto tiempo, de manera que el escurrimiento en la cuenca se establezca y se tenga un caudal constante en la descarga. Este método permite determinar el caudal máximo provocado por una tormenta, considerando que esto




se alcanza cuando la intensidad de la lluvia es aproximadamente constante durante una cierta duración, que se considera es igual al tiempo de concentración de la cuenca. Qe

Qp = 0.278Ci A Qp = 0.278Ci A tc

tc

a) Duración de la lluvia igual a t c

t

b) Duración de la lluvia mayor que t c

Figura 4.1. Representación gráfica del método Racional

El tiempo de concentración para un punto dado, se define como el tiempo que tarda una gota de agua en viajar desde el punto más alejado de la cuenca hasta la salida de esta. t c

donde: tc tcs tt

t cs

t t

(4.2)

tiempo de concentración tiempo de concentración sobre la superficie tiempo de traslado a través de los colectores

Para estimar el tiempo de concentración a través de la superficie, se utiliza la formula propuesta por Kirpich, que se define como: t cs

donde: tcs L

0.0003245

L S

0.77

tiempo de concentración sobre la superficie ( h ) longitud del cauce principal ( m )


(4.3)



S

pendiente media del cauce principal (decimal)

Para determinar el tiempo de traslado en los colectores se utiliza la fórmula de Manning

V

Donde: V n R S

1

n

R 2 / 3S 1 / 2

(4.4)

velocidad media de traslado (m/s) coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional) radio hidráulico (m) pendiente hidráulica del tramo (adimensional)

El tiempo de traslado resulta entonces: t t

Donde: tt l

V

l V

(4.5)

tiempo de traslado, (s) longitud del tramo en el cual escurre el agua, (m) velocidad media de traslado, (m/s) Tabla 4.1. Valores del Coeficiente de Escurrimiento. TIPO DE AREA DRENADA

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (c) MINIMO MAXIMO

Zonas Comerciales: Zona Comercial Zonas mercantiles Vecindarios

0.75 0.70 0.50

0.95 0.90 0.70

Zonas Residenciales: Unifamiliares Multifamiliares, espaciados Multifamiliares, compactos Semiurbanas Casas habitación

0.30 0.40 0.60 0.25 0.50

0.50 0.60 0.75 0.40 0.70

Zonas Industriales: Espaciado Compacto

0.50 0.60

0.80 0.90

Cementerios y parques Campos de juego

0.10 0.20

0.25 0.35




Patios de ferrocarril y terrenos sin construir Zonas urbanas Calles: Asfaltadas De concreto hidráulico Adoquinadas o empedradas, junteadas con cemento Adoquín sin juntear Terracerías

0.20 0.10

0.40 0.30

0.70 0.80 0.70

0.95 0.95 0.85

0.50 0.25

0.70 0.60

Estacionamientos Techados impermeables reas boscosas (según pendiente y suelos) Praderas: Suelos arenosos planos (pendientes < 0.02) Suelos arenosos con pendientes medias (0.02 – 0.07) Suelos arenosos escarpados (0.07 ó más) Suelos arcillosos planos (0.02 ó menos) Suelos arcillosos con pendientes medias (0.02 – 0.07) Suelos arcillosos escarpados (0.07 ó más)

0.75 0.75 0.10

0.85 0.95 0.20

0.05 0.10

0.10 0.15

0.15 0.13 0.18

0.20 0.17 0.22

0.25

0.35

4.5.1.- METODO GRAFICO ALEMAN

Este método se utiliza para calcular avenidas de diseño en colectores. Su aplicación consiste en: 1)

Se divide la cuenca que se va a utilizar en subcuencas asociadas a cada tramo de la red de drenaje.

2)

Se calcula para cada área de las subcuencas el tiempo de concentración que les corresponde, utilizando la ecuación 4.3

3)

Se calcula el tiempo de concentración asociado a la cuenca (t c) y se considera que la lluvia tiene la misma duración; es decir: d = tc donde: d tc

4)

duración de la lluvia, (min). tiempo de concentración en toda la cuenca, (min).

Se determina el período de retorno, Tr, con los criterios definidos por el SIAPA.




5)

Se calcula la intensidad de la lluvia para la duración obtenida en el paso 3) y el período de retorno obtenido en 4), con ayuda de las curvas de intensidad de lluvia – duración – período de retorno ( i – d – Tr) proporcionadas por el SIAPA, ú obtenidas por el Consultor si así lo indica el propio SIAPA. Si no se cuenta con las curvas ( i – d – Tr), se obtiene la precipitación media por los métodos de Polígonos de Thiessen ó Isoyetas, y se divide entre la duración para obtener la intensidad de la lluvia correspondiente i.

6)

Con la fórmula Racional, se estima el escurrimiento máximo en cada una de las subcuencas, considerando que la intensidad, calculada en el paso 5), es uniforme sobre toda la cuenca y las únicas variables que cambian son la superficie y el coeficiente de escurrimiento ponderado con respecto al área, si es el caso.

7)

Se construyen los hidrogramas de escurrimiento de cada subcuenca. Para ello se supone que el caudal máximo Qj de la subcuenca en estudio, se alcanza linealmente en un tiempo igual al de concentración de la subcuenca; a partir de ese tiempo, el caudal se mantiene constante hasta un tiempo igual al de la duración total de la lluvia (d) y por último, la recesión también se realiza en un tiempo igual al de concentración como se muestra en la figura 4.2. Q

Qj

tc

tc

t

tll Figura 4.2. Hidrograma de escurrimiento.

8)

Se calcula el hidrograma de escurrimiento total, para lo cual se procede de la manera siguiente:

8.1)

El análisis se inicia a partir de la primera subcuenca, aguas abajo, en la cual está ubicada la salida general de la cuenca y se prosigue hacia aguas arriba.




8.2)

8.3)

Si los colectores son concurrentes, se supone que empiezan a contribuir simultáneamente; el hidrograma total se obtiene sumando los hidrogramas producidos por cada unos de ellos. En la figura 4.3 se muestra gráficamente este proceso. Si los colectores son consecutivos, se considera que el colector de la subcuenca, aguas arriba, empieza a aportar agua cuando el de la subcuenca aguas abajo haya llegado a su tiempo de concentración; es decir, el hidrograma de la subcuenca aguas arriba se suma a partir de que termina el ascenso del hidrograma de la subcuenca de aguas abajo. En la figura 4.4 se indica la manera de hacerlo.

El tiempo de concentración, t c, se calcula con la ecuación 4.2, el tiempo de traslado, tt, definido por la ecuación 4.5, se obtiene para cada tramo. Al sumar todos los hidrogramas, considerando las condiciones mencionadas, se calcula el caudal máximo en el punto considerado. Aún cuando el método gráfico alemán fue diseñado para proyectos de áreas urbanas pequeñas, se puede extender a cuencas naturales, teniendo cuidado en la selección de las corrientes que la forman y de las áreas tributarias de cada una de ellas. Q

tc3 Colector 1

Q3

Colector 2 Colector 3

Q2 Q1 t

tc1 tc2 tll

Figura 4.3.


Suma de hidrogramas de colectores concurrentes.



Q tll

Colector 3 Colector 2 Colector 1

Q3

Q2

Q1

tc1

tc2

tc3

t Figura 4.4.

Suma de hidrogramas de colectores consecutivos.

4.5.1 Periodo de retorno

De acuerdo al articulo 287: Artículo 287. Reglamento de Zonificación del Estado de Jalisco. CAP. II. El caudal de las aguas pluviales se calculará con los lineamientos del organismo operador o en su defecto con las recomendaciones de la Comisión Nacional del Agua. CAP. III. A falta de indicaciones específicas de la autoridad competente, la intensidad de lluvia se adoptará para un período de tiempo que dependerá de la ubicación de la zona, según se indica a continuación: a) Zonas centrales: de 5 a 10 años. b) Zonas urbanas periféricas: de 2 a 5 años.




c) Zonas suburbanas periféricas: de 1 a 2 años 4.5.2 Intensidad de lluvia

La intensidad de lluvia será generada a partir de datos obtenidos de las isoyetas de intensidad de la SCT para la zona de tlaquepaque, y se comparará con las propuestas del proyecto “DELIMITACIÓN DE ZONA FEDERAL DE ARROYOS DE EMPLAZAMIENTO DEPORTIVO”, el cual incluye en su estudio hidrológico la

cuenca de aportación del municipio de Tlaquepaque. A continuación se muestran los datos y la comparación entre ellos. 4.5.2.1. Datos y curvas i – d – Tr de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT), para el municipio de Guadalajara

Duración (d), min 5 10 20 30 60 120 240

Periodo de retorno (Tr), años, Intensidad mm/hr 5 10 20 50 164 190 214 245 132 147 165 188 107 117 132 153 84 92 104 120 52 58 67 78 31 33 37 43 15 18 21 24


100 268 206 168 132 86 47 26



4.5.2.2. Datos y curvas i – d – Tr del proyecto “ DELIMITACIÓN DE ZONA

FEDERAL DE ARROYOS DE EMPLAZAMIENTO DEPORTIVO” Estación 14132 (Tlaquepaque) Duración (d), min 2 5 10 15 20 25 50 100

Periodo de retorno (Tr), años, Intensidad mm/hr 5 10 20 30 60 137.3 102.7 71.7 56.8 37.3 181.2 135.6 94.6 75 49.2 214.4 160.5 111.9 88.8 58.3 233.8 175 122.1 96.8 63.6 247.6 185.3 129.2 102.5 67.3 258.3 193.3 134.8 106.9 70.2 291.5 218.2 152.2 120.7 79.2 324.8 243.1 169.5 134.4 88.3


120 23.9 31.6 37.4 40.8 43.2 45.1 50.9 56.6



Curvas I-d-Tr (Tlaquepaque, Jalisco) 1000

h / m m , a i v u l l e 100 d d a d i s n e t n I

10 5

10

20

30

60

120

duración, minutos. Tr = 2 años

Tr = 5 años

Tr = 10 años

Tr = 15 años

Tr = 20 años

Tr =25 años

Tr = 50 años

Tr = 100 años

4.6. Pendiente de escurrimiento

Es el desnivel que existe de un punto a otro, dividido entre la distancia que los separa, para el estudio de drenaje del fraccionamiento, se tomaron las diferencias de niveles entre los pozos, con relación a la rasante del proyecto de las calles, dividiéndolo entre la separación de estos.




La pendiente se obtuvo con la siguiente fórmula:

S = ( E1 – E2 )/ L Donde: E1 = elevación mayor E2 = elevación menor L = longitud del tramo 4.7. Determinación del diámetro de tubería

Se seleccionó el diámetro de las tuberías de manera que su capacidad sea tal, que al gasto pico, el agua escurra sin presión a tubo lleno con un tirante que permita el arrastre de las partículas sólidas. Formulas empleadas: Q=AxV Donde: A = área de la sección, km2 V = velocidad media de escurrimiento, m/seg. La formula empleada es la de Manning, para calcular la velocidad del agua en tubos llenos.




V = ( 1/n ) x R 2/3 x S 1/2 Donde: V = Velocidad media del escurrimiento, m/seg. n = coeficiente de rugosidad, adimensional R = radio hidráulico, mts. S = pendiente hidráulica del conducto, mm/m.

El valor de “n” empleado para el cálculo del diámetro es de 0,010 para tubos de Polietileno de Alta Densidad marca ADS Mexicana. La pendiente “s” utilizada para

calcular el diámetro de la tubería es la mínima de 0,002. La formula empleada para calcular el gasto máximo de diseño para cualquier conducto circular, trabajando como canal sin riesgo de ahogamiento. D 8/3 S 1/2 Qp = 0.311685392 x --------------------------n

D = diámetro del conducto en mts. n = coeficiente de rugosidad, adimensional S = pendiente hidráulica del conducto, mm/m.

Con la fórmula anterior y despejando simplemente el diámetro, se tendrá una expresión con la cual el diametro ideal para un conducto circular.




D ideal = 1.548304343 ( n Qp/S ½ ) 3/8 Donde: Qp = gasto pico en, m3/seg.. n = coeficiente de rugosidad, adimensional S = pendiente hidráulica del conducto, m/m.

El cálculo del sistema se encuentra plasmado en una tabla de Excel para facilitar su labor y obtener mejores resultados. 4.8. Cálculo de coladeras

Las coladeras forman parte de las bocas de tormenta y están constituidas por una rejilla en la que se colecta el agua pluvial. De acuerdo a su ubicación y diseño, las coladeras pueden ser: a) Coladera de banqueta, capacidad de 15 lps aproximadamente b) Coladera de piso, capacidad de 25 lps aproximadamente c) Coladera de piso y banqueta, 40 lps de capacidad aproximada d) Coladera de tormenta (longitudinal de banqueta), capacidad de 40 lps por tramo, con un número de tramos mínimo de 3 y máximo de 6 e) Coladera transversal, capacidad de 100 litros por metro de coladera Para localizar el sitio en donde se colocarán estas coladeras, se debe conocer la topografía del sitio y el gasto pluvial en cada tramo de la red, ya que este último ayuda a definir el número de coladeras a instalar




4.9. Catalogo de conceptos

La elaboración de los catálogos de conceptos, cantidades de obra y presupuesto base de los proyectos ejecutivos, se hicieron tomando como base el catálogo de precios unitarios de la Comisión Nacional del Agua.




5.0. SISTEMA DE DETENCIÓN Un sistema de detención se utiliza para mitigar los efectos del incremento en los gastos máximos causados por el desarrollo urbano. Existen diversos tipos los cuales incluyen: estanques secos y almacenamientos, superficiales y subterráneos, ubicados sobre la corriente y laterales, locales y regionales y por último, en serie interconectados. En general los sistemas de detención tienen un efecto de atenuación del hidrograma de entradas, lo cual significa que el gasto pico es reducido y retrasado. El plan común de diseño y operación de in sistema de detención es que el gasto máximo posterior al desarrollo urbano se reduzca, como mínimo, a la magnitud de las condiciones previas. La crítica básica de tal enfoque, es que incluso con el estanque de detención, el escurrimiento total se incrementa debido a la urbanización. Esto último justifica el uso de los estanques de retención y de las prácticas de inducción de la infiltración. Los elementos principales de un sistema de detención son: el almacenamiento, el dique o terraplén, las estructuras de descarga y le vertedor de emergencia. El diseño hidrológico e hidráulico de los sistemas de detención es un proceso de ensayo error, durante el cual se busca la combinación más adecuada entre el almacenamiento, dimensiones y costo. Otros aspectos que pueden influir en el diseño son las consideraciones estéticas y ambientales. 5.1. Uso, justificación y diseño

Para el caso de nuestro predio en estudio, dadas las condiciones de problemática mencionadas anteriormente sobre la falta de puntos de descarga y la no capacidad de respuesta de filtración del suelo, se propone el uso y construcción de un sistema de detención con tubería ADS N-12, de tal manera que el agua interceptada por la red pluvial previamente calculada, conduzca el agua hacia un serie de baterías de tuberías que a continuación se realizará su propuesta de diseño y construcción, que garanticen la detención del gasto pico y a su vez pueda ser drenada con tubería de 6 ” de diámetro hacia el pozo de descarga donde el sistema de drenaje cubre la necesidad de desagüe, lo cual y de manera momentánea aseguraría en el pozo existente con cota 1563.34 msnm, la descarga de ambos sistemas y la seguridad de no generar daño alguno a las avenidas del predio y otras fuera de este. 5.2. Tipo de sistema.




El tipo de sistema a proponer para el fraccionamiento será los superficiales y subterráneos. Ya que dichos sistemas se ubican generalmente en depresiones del terreno o áreas excavadas ex profeso, en zonas donde todavía es posible localizarlos pues existe terreno urbanizado. Los sistemas subterráneos son la única solución en zonas urbanas, altamente desarrolladas como la unión de Guadalajara y Tlaquepaque, y consisten principalmente en tuberías prefabricadas de grandes diámetros enterradas. El funcionamiento hidrológico e hidráulico de ambos sistemas es igual, lo que cambia es la manera de cómo se evalúa el volumen disponible en cada cota, así como las condiciones d entrada y de salida de ambos gastos. 5.3. Atenuación y retraso.

En la figura se muestra los conceptos que se encuentran asociados con el funcionamiento de lo sistemas de detención. El hidrograma de entradas es la respuesta de la cuenca a una tormenta y tiene como características importantes: 1. Su gasto máximo y el tiempo en que ocurre, denominado tiempo pico. 2. Su duración total o tiempo base y 3. Su volumen representado bajo el área bajo tal hidrograma. Atenuación y retraso del gasto pico debido al transito en un sistema de detención.

Gasto pico de entrada

Hidrograma de entrada

Atenuación

Gasto

Volumen requerido

Gasto pico de salida

Hidrograma de salidas

Tp

Retraso

Tiempo

La descargar de un sistema de detención define el hidrograma de salidas, el cual se obtiene por medio del transito, en función del hidrograma de entradas




y de las características físicas del almacenamiento y estructura de descarga, generalmente orificio. La atenuación o reducción del gasto pico de entrada se debe al almacenamiento temporal del estanque y con tal disminución se origina el retraso en el tiempo de ocurrencia en el gasto pico de salida. 5.4. Dimensionamiento en cuencas pequeñas.

Un el sistema de detención drena una cuenca urbana menor a que 61 hectáreas, la consideración de lluvia uniforme sobre ella es aceptable para estimaciones del volumen de escurrimiento. Entonces, el almacenamiento requerido en un estanque de detención que drena una cuenca pequeña, puede ser estimado de manera directa por la diferencia entre los volúmenes de entrada y salda. Esta aproximación es conocida como método volumétrico, implica aceptar al método racional y considerar por simplicidad hidrogramas triangulares o trapezoidales. 5.4.1. Método de los hidrogramas triangulares.

En cuencas pequeñas como la de nuestro predio en estudio se puede aceptar dicho método, por su simplicidad, que su hidrograma de respuesta es triangular, con tiempo pico ( Tp) igual al tiempo de concentración ( Tc) de tal cuenca y que su tiempo base es 2*Tc. En este método los gasto pico antes de la urbanización y después de esta, Qpa y Qpd, respectivamente se pueden estimar con el método racional. El procedimiento comienza definiendo los parámetros α y σ: Qpa Qpd


Tpa

Tca

Tpd

Tcd

(5.1)

(5.2)


TLAQUEPAQUE, JALISCO. Esquematización del método de los hidrogramas triangulares.

Qpd

Hidrograma de entrada (despúes de la urbanización)

asto

Qpa

Hidrograma antes del desarrollo urbano

0

Tcd

Vr

*

VE d

Vr VE d

Tca

4

Tiempo

Cuando

2

(5.4)

Cuando

2

(5.5)

5.5. Procedimiento de cálculo.

Condiciones de la zona de estudio antes de la urbanización. De acuerdo a la tabla 4.1 para coeficientes de escurrimiento, el valor correspondiente a terrenos arcillos con pendientes mayores a 0.07 oscila entre 0.25 y 0.35, por lo tomaremos el máximo igual a 0.35. Con un coeficiente de escurrimiento de 0.35 y un área de 0.042 km 2, se puede observar que el predio en estudio contaba con un Qp igual a 0.6947 m3/s, y un tiempo de concentración de 9.45 min. Por lo que al revisar las curvas I - d - Pr, se obtiene una intensidad de lluvia igual a 170 mm/h. En la tabla siguiente se muestran los parámetros calculados con el método de los hidrogramas triangulares.




Ce Antes Después

i, mm /h

Aa, km2

Qp, m3/s

tc

tb

0.35

170

0.042

0.6947

9.45

18.9

0.7

108.1

0.042

0.8835

5.34

10.68

α

σ

0.79

1.77

α

-

σ

α + σ

0.98

2.56

Vr/Ve 3 d Vr m

0.38

283.08

Se puede observar que el volumen requerido para solventar la atenuación es igual a 283.08 m 3. Graficando los gastos antes y después ( Qpa y tiempos de concentración ( Tca y Tcd), tenemos:

Qpd),

con sus respectivos

Hidrogramas triangulare s para e l fraccionamiento "Puertas del prado" 1

0.9

0.8

0.7

s 0.6 / 3 m , 0.5 o t s a 0.4 G 0.3

0.2

0.1

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Tiempo, minutos

Qpa

Qpd

Finalmente dimensionamos el volumen requerido a un sistema de tuberías, que para tal proyecto, se propondrá con tubería ADS N-12 con  60”, el procedimiento para dimensionar es el siguiente: Proponemos el diámetro mayor equivalente a 60” para asegurar mayor área hidráulica. Con base en las especificaciones técnicas de la tubería, observamos que el diámetro correspondiente a 60” cuenta con un capacidad 0.55 m 3/m a tubo lleno por lo que se recomienda que las tuberías no trabaje a tubo


Ejemplo de Memoria Alcantarillado Pluvial

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