INTEGRANTES:• CHAHUAYO HUINCHO, IVÁN• ALVARADO MATOS ,MARCO• ANYAIPOMA BENDEZU, HERBERTH• BAQUERIZO SALAS, BRANDON• PATILLA PRIETO, ROLANDO

2012

DRENAJE (DESAGUE) PLUVIAL EN EDIFICACIONES URBANASINFORME TECNICO

I. DESAGUE PLUVIAL

Se debe considerar la aportación de todos los techos, áreas pavimentadas, garajes, jardines, patios y terrazas mismos que deben drenar a un sistema separado y distinto de los de recolección de aguas servidas negras o grises y hasta el límite del predio.Cuando haya sido aprobado por la autoridad competente y no se contraponga con ninguna ley o normatividad vigente, se permite que las aguas pluviales descarguen sobre áreas planas tales como vialidades, banquetas, jardines de vialidades y siempre que el agua no fluya hacia ninguna de las edificaciones.

I.1 Diseño.

1.1.1Generalidades. Es objetivo primordial en el diseño de los sistemas de alcantarillado de aguas pluviales, el evitar el escurrimiento y acumulación de agua en las vialidades de las poblaciones que llevan a la erosión y deterioro de los pavimentos. De manera similar en los predios se debe separar la recolección y conducción de las aguas de lluvia del resto de las aguas servidas para no sobredimensionar los sistemas o provocar inundaciones por desbordamientos de los muebles sanitarios.

1.1.2 Estudios. Se debe recabar la información climatológica correspondiente a los registros de precipitaciones para obtener de ahí los datos de precipitación característica pero y sobretodo de los valores de la intensidad, duración y periodos de retorno. A partir de esos datos se pueden estimar losgastos de diseño para dimensionar los sistemas de alcantarillado y de la tormenta de diseño asociada.

1.1.3 Gastos de diseño. Existen diversos modelos disponibles, pero por ser el más extensamente utilizado, se debe emplear el llamado de la fórmula racional que relaciona el área de captación con la intensidad de precipitación y el coeficiente de escurrimiento. Especial cuidado hay que tener con la correcta selección de esos valores en la condiciones de saturación del área, de la precipitación, del periodo de retorno y la duración de la tormenta, además de otros valores como el tiempo de concentración y las longitudes de captación

1.2 Dimensiones de las tuberías. La autoridad local competente debe señalar los parámetros mínimos para proveer este servicio. Así algunas autoridades de los climas semifríos del altiplano fijan como mínimo absoluto para el diámetro una tubería de 76 mm para un área de 100 m2. También es aceptable la tubería de 76 mm para bajadas ahogadas en elementos estructurales.En caso de no existir indicación al respecto se toman los valores de las tablas, sin embargo, a menos que se cuente con mecanismos para impedir la obturación de las coladeras y bajadas pluviales con basura, granizo o sólidos de cualquier tipo, se debe instalar un diámetro mínimo de 100 mm en cualquier caso de tuberías verticales excepto rebosadero o vertederos

de demasías en azoteas y de 150 mm en tuberías horizontales. Por seguridad se debe proveer de no menos de dos bajadas para una superficie de techo de 200 m2 y no menos de 4 para áreas mayores a ésa.

Dimensiones de tuberías verticales para bajantes pluviales

Dimensiones de tuberías horizontales para pendientes 1%

1.3 Características de la instalación. Se aplican las recomendaciones constructivas de los párrafos aplicables a las aguas negras y grises de las Secciones

1.4 Pendientes. Las pendientes de las tuberías no deben ser menores del 1 % ni mayores del 4 % excepcionalmente.

1.5 Velocidades. Las velocidades del flujo deben ser de 0,60 a 3,0 metros por segundo a tubolleno.

1.6 Gárgolas. Para los desagües de emergencia en azoteas y terrazas, se permite el uso de gárgolas o rebosaderos y deben separase del drenaje primario, pueden ser descargados por encima del nivel del piso donde sea observable por los ocupantes o el personal de mantenimiento, pero nunca en chorro libre desde la azotea.

1.7 Materiales. Todos los tubos y conexiones deben ser con materiales aprobados, con apego a las normas vigentes y las instrucciones del fabricante.

1.8 Registros. Se deben proveer registros de albañales, de al menos 40 x 60 cm en profundidades de hasta un metro, por cada 10 m de tramo recto y uno en cada cambio de dirección o descarga de una columna o bajada de aguas pluviales.

1.9 Coladeras. Las coladeras en azoteas deben tener un área de boca de por lo menos de una vez y media la de la bajada, las de tipo plana deben tener una área de boca al menos 2 veces la del tubo de descarga al que está conectada.

1.10 Bajo nivel. Los desagües de áreas por debajo del nivel de banqueta deben estar protegidos por válvula de no retorno o contra flujo y no menores de 100 mm con trampa hidráulica, sumidero, pozo de absorción o solución equivalente aprobada.

1.1 Sumideros. Los sumideros y pozos de absorción deben ser no menores de 500 mm dediámetro y 60 cm de profundidad, accesibles en su ubicación y asegurando que se separan los sólidos en decantadores previos a la disposición y se cumplen los parámetros de descarga de la normatividad vigente.

Sistema combinado. Para dimensionar las tuberías en sistemas combinados se pueden convertir las proyecciones horizontales de las áreas tributarias a unidades de descarga de mueble de la manera siguiente: para precipitaciones de 25 mm por hora un área de 372 m2 se hace equivalente a 256 udm y para los excedentes se debe adicionar una udm por cada 1,5 m2. Cuando existe una descarga adicional de tanques reguladores por medio de una bomba se debe tomar su caudal para ser adicionado y al menos cada litro por minuto se puede considerar igual a 2,35 m2 de techo. Para otras precipitaciones hacer los ajustes necesarios consultando las referencias especializadas.

II. SISTEMAS DE VENTILACIÓN

2.1.1 Características-Ventilación de muebles.

El sistema sanitario debe estar provisto de un sistema de tubería de ventilación que permita la admisión o emisión de aire de manera que el sello de cualquier trampa hidráulica no esté sujeto a un diferencial de presión de aire de más de 25 mm. (1 pulgada) de columna de agua (249 Pa). Cada trampa y artefacto con trampa deben ser ventilados de acuerdo a uno de los métodos de ventilación especificados. El sistema de ventilación no debe ser utilizado para otros propósitos que no sean la ventilación del sistema sanitario.

2.1.2 Ventilación de inodoros. Cuando el tubo ventilador sirva para varios inodoros, colocados a distintas alturas, se deben ligar los sifones entre si por medio de un tubo de 38 mm de diámetro que termine en el de ventilación del inodoro más alto. Cuando haya un grupo de inodoros en una sola planta de un edificio conectados al mismo tubo de descarga, un solo tubo de ventilación puede servir para los mismos, siempre que el número de éstos no exceda de 5.

2.1.3 Diámetros. Cuando se trate de tubos de ventilación directa de cualquier mueble sanitario con excepción del inodoro, el diámetro no debe ser inferior a la mitad del que tiene el conducto de drenaje que ventila y en ningún caso menor de 32 mm.

2.1.4 Materiales. Los materiales y métodos utilizados para la construcción e instalación de sistemas de ventilación deben cumplir con las disposiciones aplicables al sistema de drenaje sanitario. La lámina de cobre para planchas de escurrimiento, de la tubería de ventilación, debe ser conforme a ASTM B 152 y debe pesar no menos de 2.5 kg/m². La lámina de plomo para planchas de escurrimiento, de la tubería de ventilación, debe tener un peso no menor de 12 kg/m² para planchas de escurrimiento prefabricadas.

2.2. DISEÑO

2.2.1 Ventilaciones verticales de bajadas y columnas

El sistema sanitario de toda edificación debe tener al menos una ventilación cuyo diámetro sea superior a la mitad del correspondiente drenaje de la edificación. Todas las tuberías de albañal deben tener un tubo ventilador al inicio de su recorrido aguas arriba. Las tuberías de ventilación deben correr sin disminuir su dimensión y lo más recto posible hasta su descarga al aire libre.Toda columna o bajada de aguas negras, jabonosas o de doble ventilación debe rematarse prolongando su parte más alta con una ventilación o ventilación al aire libre. Para el diseño de las dimensiones de los tubos de ventilación se debe considerar el número total acumulado de todos lo muebles sanitarios servidos por ese ramal. La longitud a considerar debe ser la del ventilación más largo.

2.2.2 Conexión al sistema de desagüe. Toda columna de ventilación debe drenar en su parte inferior al sistema de desagüe al que sirve, se debe ejecutar con métodos aprobados o piezas especiales y por la parte superior de la línea media de la tubería a la que conecta aguasabajo dentro de los 10 diámetros del tubo principal. Todo núcleo de sanitarios se debe ventilar al menos al inicio aguas arriba de las tuberías horizontales.

2.2.3 Terminales de tubo de ventilación. Toda tubería sanitaria de ventilación abierta que se extienda a través del techo, debe ser terminada a no menos de 1,50 m sobre el nivel del techo, excepto cuando el techo vaya a ser utilizado con otro propósito además de la protección contra la intemperie, en estos casos la extensión del ventilación debe ser de no menos de 2,14 m sobre el nivel del techo.Extensión sobre el techo. Toda extensión de la tubería de ventilación a través de un techo o muro debe ser como mínimo de 76 mm de diámetro. Todo incremento en la ventilación debe hacerse dentro de la estructura a un mínimo de 300 mm debajo del techo o dentro del muro.La junta de cada tubo de ventilación con la línea de techo debe estar sellada herméticamente con una plancha de cobre o plomo o método similar. Cada

ventilación vertical o de bajada debe extenderse al exterior de la edificación y terminar al aire libre. Las terminales de ventilación no deben utilizarse como

III. SISTEMA DE DESAGUE Y VENTILACIÓN COMBINADOS

3.1 Generalidades. Un sistema combinado de desagüe y ventilación no debe servir otros muebles que no sean desagües de piso, fregaderos, lavabos y bebederos y la combinación horizontal de la tubería de desagüe y ventilación. La distancia vertical máxima debe ser de 2438 mm. Los sistemas de desagüe y ventilación combinados no deben recibir la descarga de moledores de desperdicios de comida. La pendiente máxima es de media unidad vertical por 12 unidades horizontales (pendiente del 4 por ciento). La pendiente mínima debe ser conforme a las Tablas. El sistema debe estar provisto con un tubo seco de ventilación conectado en algún punto dentro del sistema. La ventilación que conecta el sistema combinado de desagüe y ventilación se debe extender verticalmente un mínimo de 152 mm sobre el nivel de inundación del mueble más alto que está siendo ventilado antes de hacer el desvío horizontal. El ramal de mueble o desagüe de mueble debe conectarse al sistema combinado dentro de la distancia especificada en la

IV.CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEÑO

Los caudales para sistemas de drenaje urbano menor deberán ser

calculados:

Por el Método Racional si el área de la cuenca es igual o

menor a 13 Km2.

Por el Método de Hidrograma Unitario o Modelos de

Simulación para área de cuencas mayores de 13 Km2.

El período de retorno deberá considerarse de 2 a10 años.

4.1. CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES

Para el diseño del sistema de drenaje de aguas pluviales en

edificaciones ubicadas en localidades de alta precipitación con

características iguales o mayores se deberá tener en consideración las

siguientes indicaciones.

Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas causarán su

almacenamiento; mas con la finalidad de garantizarla estabilidad de las

estructuras de la edificación, estas aguas deberán ser evacuadas a los

jardines o suelos sin revestir a fin de poder garantizar su infiltración al

subsuelo.Si esta condición no es posible deberá realizarse su

evacuación hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada.

4.1.1. Almacenamiento de aguas pluviales en áreas superiores o

azoteas:

El almacenamiento de agua pluvial en áreas superior eso azoteas

transmite a la estructura de la edificación una carga adicional que

deberá ser considerada para determinarla capacidad de carga del techo

y a la vez, el mismo deberá ser impermeable para garantizar la

estabilidad de la estructura.

El almacenamiento en azoteas será aplicable áreas iguales o

mayores a 500 m2.

La altura de agua acumulada en azoteas no deberá ser mayor de

0,50 m.

En el proyecto arquitectónico de las edificaciones sede be considerar

que las azoteas dispondrán de pendientes no menores del 2% hacia la

zona seleccionada para la evacuación.

4.1.2. Criterios para evacuación del as aguas almacenadas en azoteas:

Para la evacuación de las aguas pluviales almacenadas en azoteas se

utilizará montantes de 0.05m de diámetro como mínimo y una ubicación

que permita el drenaje inmediato y eficaz con descarga a jardines o

patios sin revestimiento.

4.1.3. Criterios para evacuación de las aguas pluviales de las viviendas

En última instancia y luego de considerar lo indicado en los párrafos

6.2.1 y 6.2.2 y no ser posible la infiltración de las aguas pluviales, éstas

deberán ser evacuadas hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada

para lo cual, se debe prever la colocación de ductos o canaletas de

descargas sin tener efectos erosivos en las cunetas que corren a lo largo

de las calles.

5. CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO

a) Las caudales para sistema mayor deberán ser calculados por los

métodos del Hidrograma Unitario o Modelos de Simulación. El Método

Racional sólo deberá aplicarse para cuencas menores de 13 Km2.

b) El Período de Retorno no debe ser menor de 25 años.

c) El caudal que o pueda ser absorbido por el sistema menor, deberá

fluir por calles y superficie del terreno.

d) La determinación de la escorrentía superficial dentro del área de

drenaje urbano o residencial producida por la precipitación generada por

una tormenta referida a un cierto periodo de retorno nos permitirá

utilizando la ecuación de Manning determinar la capacidad de la tubería

capaz de conducir dicho caudal fluyendo a tubo lleno.

Donde:

V= Velocidad media de desplazamiento (m/s)

R= Radio medio hidráulico (m)

S = Pendiente de la canalización

n= Coeficiente de rugosidad de Manning.

A= Sección transversal de la canalización (m2)

Q= Caudal (Escorrentía superficial pico) (m3/s)

NOMOGRAMA DE LA ECUACIÓN DE MANNING PARA FLUJO

A TUBO LLENO EN CONDUCTOS CIRCULARES

5.1. TIPOS DE SISTEMAS DE EVACUACION

5.1.1. Condiciones para evacuar por gravedad.

Para el sistema evacue por gravedad, y en función del deposito de

evacuación, las condiciones hidráulicas de descarga son iguales a los

descritos en el párrafo.

En caso de descarga al mar, el nivel de agua en la entrega (tubería o

canal) debe estar 1.50 m sobre el nivel medio del mar.

b) En el caso de descarga a un río, el nivel de agua en la descarga

(tubería o canal) deberá estar por lo menos a1,00 m sobre el máximo

nivel del agua esperado para un periodo de retorno de 50 años.

c) En el caso de un lago, el nivel de evacuación del pelo de agua del

evacuador o dren principal estará a 1.00m, por encima del nivel del agua

que alcanzará el lago para un periodo de 50 años.

d) En general el sistema de evacuación debe descargar libremente (> de

1.00 m sobre los máximos niveles esperados), para evitar la obstrucción

y destrucción del sistema de drenaje pluvial.

En una tubería de descarga a un cuerpo de agua sujetosa considerables

fluctuaciones en su nivel: tal como la descarga en el mar con las

mareas, en necesario prevenir que estas aguas entren en el desagüe,

debiendo utilizar se una válvula de retención de mareas.

5.1.2. Condiciones de evacuación por bombeo

Cuando no es posible la evacuación por gravedad, se debe considerar la

alternativa de evacuación mediante el uso de un equipo de bombas

movibles o fijas (plantas de bombeo).

Como en la evacuación de aguas pluviales la exigencia es de grandes

caudales y relativamente carga bajas, las bombas de flujo axial y gran

diámetro son las más adecuadas para esta acción.

En caso de colocarse sistemas de bombeo accionados por sistemas

eléctricos, deberá preverse otras fuentes de energía para el

funcionamiento alternativo del sistema.

VI. CALCULO DE CAUDALES DE ESCURRIMIENTO

Los caudales de escurrimiento serán calculados por lo menos según:

El Método Racional, aplicable hasta áreas de drenaje no mayores a 13

Km2.

Técnicas de hidrogramas unitarios podrán ser empleados para áreas

mayores a 0.5 Km2, y definitivamente para áreas mayores a 13 Km2.

6.1. MÉTODO RACIONAL

a) Para áreas urbanas, donde el área de drenaje está compuesta de

subáreas o subcuencas de diferentes características, el caudal pico

proporcionado por el método racional viene expresado por la siguiente

forma:

Dónde:

Q : Es el caudal pico m3/s.

I : La intensidad de la lluvia de diseño en mm/hora.

Aj : Es el área de drenaje de la j-ésima de las subcuencas en Km2.

Cj : Es el coeficiente de escorrentía para la j-ésimasubcuencas, y

m es el número de subcuencas drenadas por un alcantarillado.

b) Las subcuencas están definidas por las entradas o sumideros a los

ductos y/o canalizaciones del sistema de drenaje.

c) La cuenca está definida por la entrega final de las aguas a un

depósito natural o artificial, de agua (corriente estable de agua, lago,

laguna, reservorio, etc).

  i = intensidad (mm/h)

                               d = duración (min.)

                                   T = periodo de retorno (años)

6.2. Coeficiente de Escorrentía

Como se ha mencionado, del agua caída durante una lluvia, solamente

una parte escurre y llega a los conductos de desagües, el resto se infiltra

en el suelo o evapora.

La fracción que infiltra en el suelo va a formar parte de las napas

freáticas o es retenida en el mismo por capilaridad. La relación entre el

caudal máximo que llegará a los conductos pluviales, respecto al

producido por la precipitación media de la cuenca se denomina

Coeficiente de Escorrentía “ϕ “.

Este Coeficiente de Escorrentía “ϕ “, es siempre menor que uno y

depende de las características locales propias del suelo (ej. tipo,

humedad, etc.), absorción (impermeabilización de superficies),

temperatura, pendiente o sea varia con el desarrollo de la edificación y

de la pavimentación y con la duración de la lluvia.

a) La selección del valor del coeficiente de escorrentía deberá

sustentarse en considerar los efectos de:

Características de la superficie.

Tipo de área urbana.

Intensidad de la lluvia (teniendo en cuenta su tiempo de retomo).

Pendiente del terreno.

Condición futura dentro del horizonte de vida del proyecto.

b) El diseñador puede tomar en cuenta otros efectos que considere

apreciables: proximidad del nivel freático, porosidad del subsuelo,

almacenamiento por depresiones del terreno, etc.

c) Las tablas 1a, 1b, 1c pueden usarse para la determinación de los

coeficientes de escorrentía.

d) El coeficiente de escorrentía para el caso de áreas de drenaje con

condiciones heterogéneas será estimado como un promedio ponderado

de los diferentes coeficientes correspondientes a cada tipo de cubierta

(techos, pavimentos, áreas verdes, etc.), donde el factor de ponderación

es la fracción del área de cada tipo al área total.

6.3. Intensidad de la Lluvia

a) La intensidad de la lluvia de diseño para un determinado punto del

sistema de drenaje es la intensidad promedio de una lluvia cuya

duración es igual al tiempo de concentración del área que se drena

hasta ese punto, y cuyo periodo de retorno es igual al del diseño de la

obra de drenaje.

Es decir que para determinarla usando la curva intensidad-duración-

frecuencia (IDF) aplicable a la zona urbana del estudio, se usa una

duración igual al tiempo de concentración de la cuenca, y la frecuencia

igual al recíproco del periodo de retorno del diseño de la obra de

drenaje.

b) La ruta de un flujo hasta un punto del sistema de drenaje está

constituido por:

La parte donde el flujo fluye superficialmente desde el punto más

remoto del terreno hasta su punto de ingreso al sistema de ductos

y/o canalizaciones.

La parte donde el flujo fluye dentro del sistema de ductos y/o

canalizaciones desde la entrada en él hasta el punto de interés.

c) En correspondencia a las partes en que discurre el flujo, enunciadas

en el párrafo anterior, el tiempo de concentración a lo largo de una ruta

hasta un punto del sistema de drenaje es la suma de:

El tiempo de ingreso al sistema de ductos y canalizaciones,t0.

El tiempo del flujo dentro de alcantarillas y canalizaciones desde la

entrada hasta el punto, tf. Siendo el tiempo de concentración a lo

largo de una ruta hasta el punto de interés es la suma de:

d) El tiempo de ingreso, t0, puede obtenerse mediante observaciones

experimentales de campo o pueden estimarse utilizando ecuaciones

como la presentadas en las Tablas 2a y 2b.

e) La selección de la ecuación idónea para evaluar t0 será determinada

según ésta sea pertinente al tipo de escorrentía superficial que se

presente en cada subcuenca. Los tipos que pueden presentarse son el

predominio de flujos superficiales tipo lámina o el predominio de flujos

concentrados en correnteras, o un régimen mixto. La Tabla 2 informa

acerca de la pertinencia de cada fórmula para cada una de las formas en

que puede presentarse el flujo superficial.

f) En ningún caso el tiempo de concentración debe ser inferior a 10

minutos.

g) EL tiempo de flujo, tf, está dado por la ecuación:

Donde:

Li = Longitud del i-ésimo conducción (ducto o canal) alo largo de

la trayectoria del flujo

Vi = Velocidad del flujo en el ducto o canalización.

h) En cualquier punto de ingreso al sistema de ductos y canalizaciones,

al menos una ruta sólo tiene tiempo de ingreso al sistema de ductos,

t0. Si hay otras rutas estas tienen los dos tipos de tiempos t0. ytf.

i) El tiempo de concentración del área que se drena hasta un punto de

interés en el sistema de drenaje es el mayor tiempo de

concentración entre todas las diferentes rutas que puedan tomar los

diversos flujos que llegan a dicho punto.

6.4. Área de Drenaje

a) Debe determinarse el tamaño y la forma de la cuenca o subcuenca

bajo consideración utilizando mapas topográficos actualizados. Los

intervalos entre las curvas de nivel deben ser lo suficiente para poder

distinguir la dirección del flujo superficial.

b) Deben medirse el área de drenaje que contribuye al sistema que se

está diseñando y las sub áreas de drenaje que contribuyen a cada uno

de los puntos de ingreso a los ductos y canalizaciones del sistema de

drenaje.

c) El esquema de la divisoria del drenaje debe seguirlas fronteras reales

de la cuenca, y de ninguna manera las fronteras comerciales de los

terrenos que se utilizan en el diseño de los alcantarillados de desagües.

d) Al trazar la divisoria del drenaje deberán atenderse la influencia de las

pendientes de los pavimentos, la localización de conductos subterráneos

y parques pavimentados y no pavimentados, la calidad de pastos,

céspedes y demás características introducidas por la urbanización.

6.5. Periodo de Retorno

a) El sistema menor de drenaje deberá ser diseñado para un periodo de

retorno entre 2 y 10 años. El periodo de retorno está en función de la

importancia económica de la urbanización, correspondiendo 2 años a

pueblos pequeños.

b) El sistema mayor de drenaje deberá ser diseñado para el periodo de

retorno de 25 años.

c) El diseñador podrá proponer periodos de retorno mayores a los

mencionados según su criterio le indique que hay mérito para postular

un mayor margen de seguridad debido al valor económico o estratégico

de la propiedad a proteger.

6.6. Información Pluviométrica

Cuando el estudio hidrológico requiera la determinación de las curvas

intensidad – duración - frecuencia (IDF)representativas del lugar del

estudio, se procederá de la siguiente manera:

a) Si la zona en estudio esta en el entorno de alguna estación

pluviográfica, se usará directamente la curva IDF perteneciente a esa

estación.

b) Si para la zona en estudio sólo existe información pluviométrica, se

encontrará la distribución de frecuencia de la precipitación máxima en 24

horas de dicha estación, y luego junto con la utilización de la información

de la estación pluviográfica más cercana se estimarán las precipitación

es para duraciones menores de 24 horas y para el período de retorno

que se requieran. La intensidad requerida quedará dada por I(t,T) =

P(t,T)/t, donde I(t,T) es la intensidad para una duración t y periodo de

retorno T requeridos;y P(t,T) es la precipitación para las mismas

condiciones.

c) Como método alternativa para este último caso pueden utilizarse

curvas IDF definidas por un estudio regional. De utilizarse el estudio

regional «Hidrología del Perú»IILA - UM – SENAMHI 1983 modificado,

las fórmulas IDFrespectivas son las mostradas en las Tablas 3 a y 3 b.

d) Si el método racional requiere de intensidades de lluvia menores de

una hora, debe asegurarse que la curva o relación IDF sea válida para

esa condición.

VII. METODOS QUE USAN TÉCNICAS DE HIDROGRAMASUNITARIOS

7.1. Hietograma de Diseño

a) En sitios donde no se disponga de información que permita establecer

la distribución temporal de la precipitación durante la tormenta

(hietograma), el hietograma podrá ser obtenido en base a técnicas

simples como la distribución triangular de la precipitación o la técnica de

bloques alternantes.

b) La distribución triangular viene dado por las expresiones:

h= 2P /T, altura h del pico del hietograma, donde P es la

precipitación total.

r= ta/Td, coeficiente de avance de la tormenta igual al tiempo al

pico, ta, entre la duración total. tb =Td - ta = (1 - r)

Td, tiempo de recesión.

Dónde:r puede estimarse de las tormentas de estaciones

pluviográficas cercanas o tomarse igual a 0,6 dentro de un criterio

conservador.

c) La duración total de la tormenta para estos métodos simplificados

será 6, 12 o 24 horas según se justifique por información de registros

hidrológicos o de encuestas de campo.

7.2. Precipitación Efectiva

Se recomienda realizar la separación de la precipitación efectiva de la

total utilizando el método de la Curva Número (CN); pero pueden usarse

otros métodos que el diseñador crea justificable.

7.3. Descarga de Diseño

Determinado el hietograma de diseño y la precipitación efectiva se

pueden seguir los procedimientos generales de hidrología urbana

establecidos por las técnicas de hidrogramas unitarios y que son

descritas en las referencias de la especialidad, con el fin de determinar

las descargas de diseño.

Fórmula IILA Modificada

Para t<3 horas

Donde:

i = intensidad de la lluvia (mm/hora)

a = parámetro de intensidad (mm)

K = parámetro de frecuencia (adimensional)

b = parámetro (hora)

n = parámetro de duración (adimensional)

t = duración (hora)

Donde:

P24 = Máxima Precipitación en 24 horas

T = tiempo de retorno

tg= duración de la lluvia diaria, asumido en promedio de 15,2 para Perú.

K = K’gb = 0,5 horas (Costa, centro y sur)

0,4 horas (Sierra)

0,2 horas (Costa norte y Selva)

g = Parámetro para determinar P24

MAPA NACIONAL DE PRECIPITACIONES

EJEMPLOS DEL METODO RACIONAL

1. EJEMPLO

2. EJEMPLO

VIII. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA DE LLUVIA A ENCAUZAR

EJEMPLO: Una casa en Huancayo, según croquis siguiente con:

a = 12 m

b = 9,6 m

c = 7,6 m

MÉTODO 1

Determinación de la superficie de recogida de agua "S", de cada una de las vertientes de la cubierta en estudio, siendo la superficie de recogida de la vertiente la proyección sobre el plano horizontal de la superficie de la misma.

Vertiente 1. Superficie de recogida (S1)S1 = a x b

Vertiente 2. Superficie de recogida (S2) S2 = a x c

Solución al ejemplo:S1 = 12 x 9,6 = 116 m2S2 = 12 x 7,6 = 92 m2

Cálculo del caudal por vertiente, mediante la siguiente fórmula:

Siendo:

Q = caudal calculado en l/s

S = superficie de recogida por vertiente en m2.

lm = índice pluviométrico considerado en l/min.

Para esta zona se cuenta con un Im = 2,47 l/min/m2.

Determinación del número de bajantes por vertiente en función del tipo de canaleta. Según el tipos de canaleta se realizara el calculo de la cantidad de bajantes aquí se tomara el valor de caudal máximo por bajante en litros por segundo (l/s)

La cantidad de bajantes es el resultado del caudal a evacuar por vertiente, por el caudal máximo que evacua el tipo de canaleta.

Se escoge la canaleta

Para este caso tipo Serie Omega, cuyo caudal máximo es de 2 l/s. Entonces el número de bajantes por cada vertiente será:

se escoge el canalón tipo Serie Alfa, cuyo caudal máximo es de 3,5 l/s.

Entonces para la vertiente1 y la vertiente2 se usara 2 se usara 2 bajantes.

MÉTODO 2

Escoger correctamente la dimensión de la canaleta

El tamaño de la canaleta debe estar en relación con la superficie de cubierta que desagua. Se calcula una sección de 0,8 cm2 por cada m2 de cubierta.

Calculo de sección de canaletaS1 = 12 x 9,6 = 116 m2 x 0.8 cm2 = 92.8 cm2 S2 = 12 x 7,6 = 92 m2 x 0.8 cm2 = 73.6 cm2

Vamos a los tamaños comerciales y elegimos

Catalogo de secciones de cunetas

Calcular la pendiente del canal

No existe una norma fija respecto a la pendiente mínima de las canales, pero es un hecho que las con menos pendiente se ven mejor que las de inclinación mayor.

Normalmente son más eficientes las de mayor inclinación; siempre es posible instalar canales con menos pendiente en las fachadas con más vista y dejar las de mayor pendiente en las menos visibles.

La pendiente más usual es entre 0,7 a 1 cms. por cada metro lineal.

La pendiente de la canaleta deberá conducir hacia la bajada más cercana.

Cuando la pendiente es poca, una bajante cada 5 o 6 mts. de canal puede ser suficiente. Si la pendiente es mayor, considere una bajante cada 9 o 10 mts.

Elegir la cantidad y el tamaño de las bajadas de aguas lluvia

Superficie de cubierta que desagua. Lo más frecuente es considerar 0,7 cm2 de sección por cada m2 de cubierta.

Calculo de sección de la bajanteS1 = 12 x 9,6 = 116 m2 x 0.7 cm2 = 81.2 cm2 S2 = 12 x 7,6 = 92 m2 x 0.7 cm2 = 64.4 cm2

un tubo de pvc de 110 mm de diametro (4 pulgadas) tiene capacidad para desagotar 80 m2 de terraza, entonces según el diámetro una bajada sirve para evacuar aproximadamente 65 m2 de superficie de techo.

Entonces para este caso tendremos para la S1 la superficie mayor 2 bajantes y para la S2 una superficie menor de 1 aunque seria 2 por cuestión de seguridad.

En zona de pocas lluvias, necesitará menos bajadas que en las muy lluviosas.

Aunque lo normal es que vayan en los extremos de las canales, las bajadas pueden instalarse en cualquier punto a lo largo del recorrido de una canal.

CONSIDERACIONES A TOMAR

En el canaletas, los ganchos deberán estar a un máximo de 60 cm entre sí en las zonas móviles (dilatables) y siempre a 5 cm. como mínimo de cualquier obstáculo que impida su movilidad. En las bajantes se deberá pasar las bridas o abrazaderas como máximo cada dos metros en vertical y cada metro en horizontal y nunca encolar la bajante al elemento de dilatación.

Trazado de la línea de canalón determinando el recorrido y la pendiente, teniendo en cuenta que la pendiente aconsejable es de entre 0,3 y 0,5% (de 3 a 5 mm cada metro).

Coeficiente de dilatación: 0.7 mm x metro x 10º C de salto térmico. Por su flexibilidad, las de hojalata se deforman y abollan fácilmente. Por esto mismo, resultan fáciles de reparar. La labor de recambio de las piezas metálicas es un poco más compleja, pues suelen estar soldadas o selladas con silicona.

Desde el punto de vista estético, las canales de hojalata permiten variados diseños, mientras que las de PVC vienen con sus perfiles y diseños predefinidos de fábrica.

La preocupación por el diseño en canaletas de PVC ha permitido desarrollar una serie de piezas especiales e implementos, que no sólo facilitan su instalación, sino también el mantenimiento de todo el sistema.

Si la instalación se presenta como en la figura superior; Linea recta sin ángulos en esquinas y que no exceda los 12 metros de longitud, será suficiente con la instalación de una única bajante encolada. La dilatación se producirá hacia el extremo libre (parte de la instalación opuesta a la bajante)

Si la instalación rodea una cubierta a 4 aguas, tal y como se indica en la figura superior; se deberán combinar bajantes a dilatación y fundas de dilatación*

Si la instalación se presenta como en la figura superior; Linea recta con bloqueo en ambos extremos, o opuesta con bloqueo en el lateral opuesto a la bajante, inferior a los 12 metros de longitud, deberá emplear una bajante con dilatación.

Si la instalación se presenta como en la figura de la izquierda; Línea recta con bloqueo en ambos extremos, de longitud superior a 12 m, deberá de emplear 2 bajantes laterales a encolar y una funda central de dilatación. La separación entre las 2 bajantes laterales deberá ser inferior a los 24 metros.

AGUA DE LLUVIAS

Disposición de sumideros en azoteas

Detalle de sumidero

Plano de drenaje de sumideros en azoteas

Consideraciones a tomar En conductos de diámetro menores de 4” los registros serán del mismo diámetro

que el de la tubería a que sirven en los de 4” de diámetro o mayores deberá utilizarse registros de 4’’ como mínimo.

La distancia mínima entre el sumidero y una pared u otro obstáculo la limpieza del sistema será de 45 cm para tuberías de 4” y de 30 cm para tuberías de 3” o menos.

En edificaciones el diámetro de bajantes es usualmente de 4” para facilitar su mantenimiento

La cantidad de sumideros esta dada por la cantidad de caudal que van a drenar y el diseño de la terraza o azotea.

Los sumideros no podrán estar cubiertos con mortero o cemento sino con tapas metálicas adecuadas para su fácil mantenimiento.

Tanto la tapa como el cuerpo deberán quedar enrasados con el piso.

Método de cálculoFormulas caudal ………..….(1)

Según Chezy …………...…….(2)

Según Manning ……………..(3)

Ejemplo determinar la capacidad de una tubería de PVC de 4” con una pendiente de 2%DATOS--- n = 0.010--- S =2% = 0.02Hallando el radio hidráulico

R= AP

=d4=0.10m

4=0.025m

Reemplazando en (3)

V= 10.010

∗ 3√0.0252∗√0.02=0.086 x 0.1410.010

=1.21m / s

La velocidad esta dentro del rango que una tubería puede soportar

Q=V x A=1.21 xπd4

=1.21x π x 0.102

4=0.0078m 3/s

Q=0.0078m 3sx1000=7.8 L/s

ANEXOS

DESAGUE PLUVIAL EN ESTRUCTURAS

BAJANTE DE AGUA DE LLUVIA (facultad de ingeniería Av.Giráldez)

CANALETAS - CANALONES

ESCORRENTIA EN LOSA

REJILLA –SUMIDERO

COLECTOR UNION DE SUMIDEROS EN SOTANO

SUMIDEROS EN AZOTEA – INSTALACION SUMIDERO EN TECHO

(Conjunto Departamental Jr. Huancas)

DESAGUE PLUVIAL URBANO

CAMARAS DE DESAGUE PLUVIAL (Conjunto Departamental Jr. Huancas)

FLUJO DE AGUA EN CALLES – REJILLAS – ALCANTARILLAS (FACULTAD DE INGENIERIA GIRALDEZ)