Ejemplo de Memoria Alcantarillado Pluvial

PROYECTO EJECUTIVO PARA LA CONSTRUCCIN DE UNA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SISTEMA DE DETENCIN

FRACCIONAMIENTO PUERTA DEL PRADO TLAQUEPAQUE, JALISCO.

COSEPSA S.A. DE C.V.

MEMORIA DESCRIPTIVA




PROYECTO EJECUTIVO PARA LA CONSTRUCCIN DE LA

RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Y SISTEMA DE

DETENCIN PARA EL FRACCIONAMIENTO PUERTA DEL

PRADO.

Tlaquepaque, Jalisco.

OCTUBRE DE 2010




1.0. Introduccin.

En la mayora 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

reas de inters.

Por otra parte, la construccin 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 creacin de superficies poco permeables (que favorece a

la presencia de una mayor cantidad de agua sobre el terreno) y la eliminacin de los

cauces naturales (que reduce la capacidad de desalojo de las aguas pluviales y

residuales).

As, la urbanizacin incrementa los volmenes de agua de lluvia que escurren

superficialmente, debido a la impermeabilidad de las superficies de concreto y

pavimento. Por ello, las conducciones artificiales para evacuar el agua son diseadas

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 dcada de 1940, acelerado a partir del ao de 1985. Esto

ha propiciado que se modifique el uso y destino del suelo, otrora agrcola con altos

rendimientos con densa vegetacin y algunos bosques, ahora urbanizado y

pavimentado.

Estos cambios en el uso del suelo han originado importantes modificaciones:

principalmente, disminucin de la infiltracin 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 incluso han desaparecido.

Para resolver la problemtica antes expuesta, desde el ao de 1948 se han

realizado estudios y proyectos en las cuencas y subcuencas del Valle de Atemajac y

zonas aledaas y especialmente a partir de la dcada de los sesenta, cuando se

intensificaron los programas de construccin de obras hidrulicas, 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 ejecucin de las obras

correspondientes, son responsabilidad del Sistema Intermunicipal para los Servicios

de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA), que es el Organismo Operador, en

coordinacin con la Secretara de Desarrollo Urbano (SEDEUR) a travs de la




Direccin General de Obras Pblicas (DGOP), as como con la correspondiente

Direccin de Obras Pblicas de los Ayuntamientos Municipales que conforman a la

zona conurbada; existiendo una coordinacin estrecha para tal efecto entre las

dependencias mencionadas.

Al respecto, en este captulo se presentan los lineamientos tcnicos bsicos

para realizar los estudios de hidrologa urbana, encaminados a la determinacin de

la relacin precipitacin escurrimiento superficial para la adopcin de los eventos de diseo que puedan ocurrir para un cierto perodo de retorno en las cuencas y

subcuencas en la que de forma natural se encuentra subdividida la zona conurbada.

Eventos de diseo 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 infiltracin hacia el subsuelo donde esto sea factible y

conveniente.

1.1. OBJETIVO

El objetivo del presente proyecto ser determinar mediante los diversos mtodos de

anlisis de diseo de redes de alcantarillado pluvial, el encauzamiento ptimo y

seguro de la precipitacin 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 tuberas, pendientes de las mismas, dimetros

, pozos de visita, coladeras o rejillas y en su caso sistemas de detencin.

1.2. PROBLEMTICA

Debido a que el tipo de suelo del predio en estudio cuenta con un material de

compacidad relativa, semi impermeable de nula o baja cohesin, es imposible la

construccin de pozos de absorcin 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 podra generar problemas futuros en la estructura de la misma.

1.3. MARCO JURIDICO COMPLEMENTARIO.

El marco jurdico complementario del presente proyecto, est contenido en los

siguientes documentos bsicos:

I.- LEY DE AGUAS NACIONALES

(Promulgada el da 29 de abril del 2004)

II.- REGLAMENTO DE ZONIFICACION DEL ESTADO DE JALISCO

(Publicado el 27 de Octubre del 2001)




2.0. Ubicacin de predio en estudio.

El predio se encuentra sobre las avenidas Lauro Badillo Daz y Nueva Galicia, con

las coordenadas geogrficas 203654 N y 1031947 O

Imagen de google earth




3.0. HIDROLOGIA URBANA.

La hidrologa urbana al no ser una ciencia exacta, y para su aplicacin en la

prctica de la ingeniera hidrolgica se debe de recurrir a modelos y frmulas

empricas a fin de determinar la relacin precipitacin escurrimiento en reas urbanizadas. Para ello, en trminos estrictos, se deben de realizar estudios

especficos para cada regin o poblacin, teniendo cuidado al aplicarlos en lugares

diferentes de aquellos donde fueron desarrollados, revisando todas las variables que

intervienen y comparndolas 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 frmulas que hayan

sido el resultado de investigaciones que consideren las caractersticas fisiogrficas y

de urbanizacin de la regin, ser necesario emplear resultados de estudios y

experiencias similares de otros pases y que con las reservas conducentes sean

factibles de aplicar en la ZMG. Los principales criterios y/o frmulas que se

consideran factibles de aplicarse tienen como finalidad estimar la avenida que

producir una tormenta en una cuenca, cuando se cumplan las siguientes

condiciones:

La cuenca en estudio est urbanizada y es relativamente chica; de manera

que se considera que no es necesaria la simulacin detallada de su

funcionamiento mediante modelos matemticos.

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 aportacin de agua pluvial en un sistema de drenaje, dependen de

factores como:

Dimensiones del rea por drenar ( A).

Forma del rea por drenar ( f ).

Pendiente del terreno ( S ).

Intensidad de la lluvia ( i ).

Coeficiente de permeabilidad ( k ).

La funcin 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 ANLISIS HIDRULICO PARA LA RED PLUVIAL

El proyecto de drenaje pluvial constar de los siguientes elementos:

a) Memoria de clculo donde se indicar los datos de proyecto y las tablas de

clculo.

b) Los planos constructivos de la red, en escala adecuada no mayor de 1:2000,

sealando en ellos cotas de terreno y plantilla en los pozos de visita, longitud,

pendiente y dimetro de cada tramo, con la simbologa, resumen de

cantidades de obra y datos de proyecto.

c) Se elaborar un catalogo de conceptos de obra basndose en los alcances

indicados por el departamento y cada concepto sustentado en las

especificaciones que se establezcan.

d) El drenaje pluvial es la determinacin, seleccin y presentacin grfica

(planos) de una serie de parmetros como son dimetro y material de tubos,

longitudes y niveles de desplante de las tuberas, estructuras especiales como

pozos de visita, cajas de cada, coladeras pluviales, bocas de tormenta y de

ms 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 nicamente agua de lluvia

Combinado: Para la eliminacin de aguas negras y pluviales

Los elementos principales que componen un sistema de alcantarillado son:

Albaal 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 ubicacin y funcin 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 absorcin

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 guarnicin

formando parte de ella.

La instalacin de un tipo u otro, o la combinacin 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 nicamente 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

depresin 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 ms

pequeas posible.

4.2. Localizacin.

La separacin de las coladeras se procura no exceda de los 100 mts. Dependiendo de

la zona de la poblacin 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 adems permiten

ms fcilmente dar las pendientes de las cunetas, que permiten una separacin de

50 mts. En cualquier circunstancia se debe tratar de ponerlas cercanas a las

esquinas para calles de pendientes muy pequeas.

4.3. reas totales para fines de clculo.

Es la superficie expuesta al escurrimiento pluvial, en la cual las precipitaciones

pluviales se almacenan, mientras una porcin de estas se filtra, dependiendo del tipo

de superficie, la cual depende de un coeficiente de escurrimiento que es la relacin

entre el volumen escurrido y el llovido; para el estudio del proyecto pluvial del

Fraccionamiento Granjas Guadalupe se delimitaron las reas en base a la

distribucin de las viviendas de tal forma que todas las zonas contarn con un ramal

del sistema para desalojar las aguas pluviales, no se consideraron descargas




domiciliarias debido al diseo de la vivienda ya que cuentan con desalojo directo a la

calle, donde se ubic una coladera pluvial para captar dicha agua.

El rea total es la suma de las reas de la zona de viviendas y las avenidas y qued:

rea Total = 38,000 m2

4.4. Diseo hidrulico.

Se efecta el trazo de la red en confinacin 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 tubera por utilizar en

cuenta el punto de descarga que es en el sistema de detencin sobre la salida a la

calle Nueva Galicia.

Las profundidades de la instalacin de la red quedaron definidas por:

- La topografa

- El trazo

- Los colchones mnimos

- Las velocidades mximas y mnimas

- Las pendientes de proyecto

- Las descargas domiciliarias

- La economa de las excavaciones

- La resistencia de las tuberas a cargas exteriores

- Los arrastres hidrulicos de la red de drenaje sanitario

El diseo hidrulico 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 diseo de la red:

- Delimitar la zona de influencia del tramo que se calcula




- Obtener el rea total de la zona.

El clculo de las pendientes y elevaciones de plantilla, depende del debido

aprovechamiento de los desniveles topogrficos. La eleccin de la pendiente se hizo

en forma tal que la tubera satisfaga con el menor dimetro, la capacidad de

conduccin requerida sin exceder los lmites de profundidad minima, pendientes y

velocidades mxima y mnima.

Se selecciono el dimetro de las tuberas de manera que su capacidad sea tal que

gasto calculado, el agua escurra sin presin a tubo lleno y con tirante para gasto

mnimo que permita arrastrar las partculas slidas en suspensin, debiendo como

mnimo alcanzar el tirante de 1.5 cm. En caso de fuertes pendientes y en casos

normales, para el clculo del tiempo de concentracin, intensidad, gasto de diseo y

dimetro terico se aplica el siguiente mtodo:

4.5. Mtodo Racional

a) Expresin para la obtencin del caudal pico

CiAQp 278.0 (4.1)

donde:

Qp Caudal de pico, m3/s

C Coeficiente de escurrimiento (Tabla 4.1).

i intensidad media de la lluvia para una duracin igual al tiempo de

concentracin de la cuenca (mm/h)

A rea de la cuenca (km2)

0.278 factor de conversin de unidades

b) Consideraciones:

El mtodo se basa en considerar que, sobre el rea 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 mtodo permite

determinar el caudal mximo provocado por una tormenta, considerando que esto




se alcanza cuando la intensidad de la lluvia es aproximadamente constante durante

una cierta duracin, que se considera es igual al tiempo de concentracin de la

cuenca.

Qe

Qp = 0.278CiA

Qp = 0.278CiA

tc tc t

a) Duracin de la lluvia igual a tc b) Duracin de la lluvia mayor que tc

Figura 4.1. Representacin grfica del mtodo Racional

El tiempo de concentracin para un punto dado, se define como el tiempo que tarda

una gota de agua en viajar desde el punto ms alejado de la cuenca hasta la salida

de esta.

tcsc ttt (4.2)

donde:

tc tiempo de concentracin

tcs tiempo de concentracin sobre la superficie

tt tiempo de traslado a travs de los colectores

Para estimar el tiempo de concentracin a travs de la superficie, se utiliza la

formula propuesta por Kirpich, que se define como:

77.0

0003245.0S

Ltcs

(4.3)

donde:

tcs tiempo de concentracin sobre la superficie ( h )

L longitud del cauce principal ( m )




S pendiente media del cauce principal (decimal)

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

Manning

2/13/21 SRn

V (4.4)

Donde:

V velocidad media de traslado (m/s)

n coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional)

R radio hidrulico (m)

S pendiente hidrulica del tramo (adimensional)

El tiempo de traslado resulta entonces:

V

ltt

(4.5)

Donde:

tt tiempo de traslado, (s)

l longitud del tramo en el cual escurre el agua, (m)

V 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 0.75 0.95

Zonas mercantiles 0.70 0.90

Vecindarios 0.50 0.70

Zonas Residenciales:

Unifamiliares 0.30 0.50

Multifamiliares, espaciados 0.40 0.60

Multifamiliares, compactos 0.60 0.75

Semiurbanas 0.25 0.40

Casas habitacin 0.50 0.70

Zonas Industriales:

Espaciado 0.50 0.80

Compacto 0.60 0.90

Cementerios y parques 0.10 0.25

Campos de juego 0.20 0.35




Patios de ferrocarril y terrenos sin construir 0.20 0.40

Zonas urbanas 0.10 0.30

Calles:

Asfaltadas 0.70 0.95

De concreto hidrulico 0.80 0.95

Adoquinadas o empedradas, junteadas con

cemento

0.70 0.85

Adoqun sin juntear 0.50 0.70

Terraceras 0.25 0.60

Estacionamientos 0.75 0.85

Techados impermeables 0.75 0.95

reas boscosas (segn pendiente y suelos) 0.10 0.20

Praderas:

Suelos arenosos planos (pendientes < 0.02) 0.05 0.10

Suelos arenosos con pendientes medias (0.02 0.07)

0.10 0.15

Suelos arenosos escarpados (0.07 ms) 0.15 0.20

Suelos arcillosos planos (0.02 menos) 0.13 0.17

Suelos arcillosos con pendientes medias (0.02 0.07)

0.18 0.22

Suelos arcillosos escarpados (0.07 ms) 0.25 0.35

4.5.1.- METODO GRAFICO ALEMAN

Este mtodo se utiliza para calcular avenidas de diseo en colectores. Su aplicacin

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 rea de las subcuencas el tiempo de concentracin que

les corresponde, utilizando la ecuacin 4.3

3) Se calcula el tiempo de concentracin asociado a la cuenca (tc) y se considera

que la lluvia tiene la misma duracin; es decir:

d = tc

donde:

d duracin de la lluvia, (min).

tc tiempo de concentracin en toda la cuenca, (min).

4) Se determina el perodo de retorno, Tr, con los criterios definidos por el

SIAPA.




5) Se calcula la intensidad de la lluvia para la duracin obtenida en el paso 3) y

el perodo de retorno obtenido en 4), con ayuda de las curvas de intensidad de

lluvia duracin perodo de retorno (i d Tr) proporcionadas por el SIAPA, obtenidas por el Consultor si as lo indica el propio SIAPA. Si no se

cuenta con las curvas (i d Tr), se obtiene la precipitacin media por los mtodos de Polgonos de Thiessen Isoyetas, y se divide entre la duracin

para obtener la intensidad de la lluvia correspondiente i.

6) Con la frmula Racional, se estima el escurrimiento mximo en cada una de

las subcuencas, considerando que la intensidad, calculada en el paso 5), es

uniforme sobre toda la cuenca y las nicas variables que cambian son la

superficie y el coeficiente de escurrimiento ponderado con respecto al rea, si

es el caso.

7) Se construyen los hidrogramas de escurrimiento de cada subcuenca. Para ello

se supone que el caudal mximo Qj de la subcuenca en estudio, se alcanza

linealmente en un tiempo igual al de concentracin de la subcuenca; a partir

de ese tiempo, el caudal se mantiene constante hasta un tiempo igual al de la

duracin total de la lluvia (d) y por ltimo, la recesin tambin se realiza en

un tiempo igual al de concentracin como se muestra en la figura 4.2.

Q

Qj

t

tc tc

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 anlisis se inicia a partir de la primera subcuenca, aguas abajo, en la cual

est ubicada la salida general de la cuenca y se prosigue hacia aguas arriba.




8.2) Si los colectores son concurrentes, se supone que empiezan a contribuir

simultneamente; el hidrograma total se obtiene sumando los hidrogramas

producidos por cada unos de ellos.

En la figura 4.3 se muestra grficamente este proceso.

8.3) 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 concentracin; 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 concentracin, tc, se calcula con la ecuacin 4.2, el tiempo de traslado,

tt, definido por la ecuacin 4.5, se obtiene para cada tramo. Al sumar todos los

hidrogramas, considerando las condiciones mencionadas, se calcula el caudal

mximo en el punto considerado.

An cuando el mtodo grfico alemn fue diseado para proyectos de reas urbanas

pequeas, se puede extender a cuencas naturales, teniendo cuidado en la seleccin

de las corrientes que la forman y de las reas 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:

Artculo 287. Reglamento de Zonificacin del Estado de Jalisco.

CAP. II. El caudal de las aguas pluviales se calcular con los lineamientos

del organismo operador o en su defecto con las recomendaciones de la

Comisin Nacional del Agua.

CAP. III. A falta de indicaciones especficas de la autoridad competente, la

intensidad de lluvia se adoptar para un perodo de tiempo que depender de

la ubicacin de la zona, segn se indica a continuacin:

a) Zonas centrales: de 5 a 10 aos.

b) Zonas urbanas perifricas: de 2 a 5 aos.




c) Zonas suburbanas perifricas: de 1 a 2 aos

4.5.2 Intensidad de lluvia

La intensidad de lluvia ser generada a partir de datos obtenidos de las isoyetas de

intensidad de la SCT para la zona de tlaquepaque, y se comparar con las

propuestas del proyecto DELIMITACIN DE ZONA FEDERAL DE ARROYOS DE

EMPLAZAMIENTO DEPORTIVO, el cual incluye en su estudio hidrolgico la

cuenca de aportacin del municipio de Tlaquepaque. A continuacin se muestran los

datos y la comparacin 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

Duracin

(d), min

Periodo de retorno (Tr), aos, Intensidad mm/hr

5 10 20 50 100

5 164 190 214 245 268

10 132 147 165 188 206

20 107 117 132 153 168

30 84 92 104 120 132

60 52 58 67 78 86

120 31 33 37 43 47

240 15 18 21 24 26




4.5.2.2. Datos y curvas i d Tr del proyecto DELIMITACIN DE ZONA

FEDERAL DE ARROYOS DE EMPLAZAMIENTO DEPORTIVO

Estacin 14132 (Tlaquepaque)

Duracin

(d), min

Periodo de retorno (Tr), aos, Intensidad mm/hr

5 10 20 30 60 120

2 137.3 102.7 71.7 56.8 37.3 23.9

5 181.2 135.6 94.6 75 49.2 31.6

10 214.4 160.5 111.9 88.8 58.3 37.4

15 233.8 175 122.1 96.8 63.6 40.8

20 247.6 185.3 129.2 102.5 67.3 43.2

25 258.3 193.3 134.8 106.9 70.2 45.1

50 291.5 218.2 152.2 120.7 79.2 50.9

100 324.8 243.1 169.5 134.4 88.3 56.6




Curvas I-d-Tr (Tlaquepaque, Jalisco)

10

100

1000

5 10 20 30 60 120

duracin, minutos.

Inte

ns

ida

d d

e llu

via

, m

m/h

Tr = 2 aos Tr = 5 aos Tr = 10 aos Tr = 15 aos Tr = 20 aos Tr =25 aos Tr = 50 aos Tr = 100 aos

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 relacin a la rasante del proyecto de las calles,

dividindolo entre la separacin de estos.




La pendiente se obtuvo con la siguiente frmula:

S = ( E1 E2 )/ L

Donde:

E1 = elevacin mayor

E2 = elevacin menor

L = longitud del tramo

4.7. Determinacin del dimetro de tubera

Se seleccion el dimetro de las tuberas de manera que su capacidad sea tal, que al

gasto pico, el agua escurra sin presin a tubo lleno con un tirante que permita el

arrastre de las partculas slidas.

Formulas empleadas:

Q = A x V

Donde:

A = rea de la seccin, 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 hidrulico, mts.

S = pendiente hidrulica del conducto, mm/m.

El valor de n empleado para el clculo del dimetro es de 0,010 para tubos de

Polietileno de Alta Densidad marca ADS Mexicana. La pendiente s utilizada para

calcular el dimetro de la tubera es la mnima de 0,002.

La formula empleada para calcular el gasto mximo de diseo para cualquier

conducto circular, trabajando como canal sin riesgo de ahogamiento.

D 8/3 S 1/2

Qp = 0.311685392 x ---------------------------

n

D = dimetro del conducto en mts.


S = pendiente hidrulica del conducto, mm/m.

Con la frmula anterior y despejando simplemente el dimetro, se tendr una

expresin con la cual el diametro ideal para un conducto circular.




D ideal = 1.548304343 ( n Qp/S ) 3/8

Donde:

Qp = gasto pico en, m3/seg..


S = pendiente hidrulica del conducto, m/m.

El clculo del sistema se encuentra plasmado en una tabla de Excel para facilitar su

labor y obtener mejores resultados.

4.8. Clculo de coladeras

Las coladeras forman parte de las bocas de tormenta y estn constituidas por una

rejilla en la que se colecta el agua pluvial. De acuerdo a su ubicacin y diseo, 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 nmero de tramos mnimo de 3 y mximo de 6

e) Coladera transversal, capacidad de 100 litros por metro de coladera

Para localizar el sitio en donde se colocarn estas coladeras, se debe conocer la

topografa del sitio y el gasto pluvial en cada tramo de la red, ya que este ltimo

ayuda a definir el nmero de coladeras a instalar




4.9. Catalogo de conceptos

La elaboracin de los catlogos de conceptos, cantidades de obra y presupuesto base

de los proyectos ejecutivos, se hicieron tomando como base el catlogo de precios

unitarios de la Comisin Nacional del Agua.




5.0. SISTEMA DE DETENCIN

Un sistema de detencin se utiliza para mitigar los efectos del incremento en

los gastos mximos causados por el desarrollo urbano. Existen diversos tipos

los cuales incluyen: estanques secos y almacenamientos, superficiales y

subterrneos, ubicados sobre la corriente y laterales, locales y regionales y por

ltimo, en serie interconectados.

En general los sistemas de detencin tienen un efecto de atenuacin del

hidrograma de entradas, lo cual significa que el gasto pico es reducido y

retrasado. El plan comn de diseo y operacin de in sistema de detencin es

que el gasto mximo posterior al desarrollo urbano se reduzca, como mnimo,

a la magnitud de las condiciones previas. La crtica bsica de tal enfoque, es

que incluso con el estanque de detencin, el escurrimiento total se incrementa

debido a la urbanizacin. Esto ltimo justifica el uso de los estanques de

retencin y de las prcticas de induccin de la infiltracin.

Los elementos principales de un sistema de detencin son: el almacenamiento,

el dique o terrapln, las estructuras de descarga y le vertedor de emergencia.

El diseo hidrolgico e hidrulico de los sistemas de detencin es un proceso

de ensayo error, durante el cual se busca la combinacin ms adecuada entre

el almacenamiento, dimensiones y costo. Otros aspectos que pueden influir en

el diseo son las consideraciones estticas y ambientales.

5.1. Uso, justificacin y diseo

Para el caso de nuestro predio en estudio, dadas las condiciones de

problemtica mencionadas anteriormente sobre la falta de puntos de descarga

y la no capacidad de respuesta de filtracin del suelo, se propone el uso y

construccin de un sistema de detencin con tubera ADS N-12, de tal manera

que el agua interceptada por la red pluvial previamente calculada, conduzca

el agua hacia un serie de bateras de tuberas que a continuacin se realizar

su propuesta de diseo y construccin, que garanticen la detencin del gasto

pico y a su vez pueda ser drenada con tubera de 6 de dimetro hacia el pozo de descarga donde el sistema de drenaje cubre la necesidad de desage, lo

cual y de manera momentnea asegurara en el pozo existente con cota

1563.34 msnm, la descarga de ambos sistemas y la seguridad de no generar

dao 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 ser los superficiales y

subterrneos. Ya que dichos sistemas se ubican generalmente en depresiones

del terreno o reas excavadas ex profeso, en zonas donde todava es posible

localizarlos pues existe terreno urbanizado. Los sistemas subterrneos son la

nica solucin en zonas urbanas, altamente desarrolladas como la unin de

Guadalajara y Tlaquepaque, y consisten principalmente en tuberas

prefabricadas de grandes dimetros enterradas. El funcionamiento

hidrolgico e hidrulico de ambos sistemas es igual, lo que cambia es la

manera de cmo se evala el volumen disponible en cada cota, as como las

condiciones d entrada y de salida de ambos gastos.

5.3. Atenuacin y retraso.

En la figura se muestra los conceptos que se encuentran asociados con el

funcionamiento de lo sistemas de detencin. El hidrograma de entradas es la

respuesta de la cuenca a una tormenta y tiene como caractersticas

importantes:

1. Su gasto mximo y el tiempo en que ocurre, denominado tiempo pico.

2. Su duracin total o tiempo base y

3. Su volumen representado bajo el rea bajo tal hidrograma.

Volumen

requerido

Gasto

Hidrograma de entrada

Tp Retraso

Atenuacin

Tiempo

Gasto pico de entrada

Gasto pico de salida

Hidrograma de salidas

Atenuacin y retraso del gasto pico debido al transito en un sistema de detencin.

La descargar de un sistema de detencin define el hidrograma de salidas, el

cual se obtiene por medio del transito, en funcin del hidrograma de entradas




y de las caractersticas fsicas del almacenamiento y estructura de descarga,

generalmente orificio. La atenuacin o reduccin del gasto pico de entrada se

debe al almacenamiento temporal del estanque y con tal disminucin se

origina el retraso en el tiempo de ocurrencia en el gasto pico de salida.

5.4. Dimensionamiento en cuencas pequeas.

Un el sistema de detencin drena una cuenca urbana menor a que 61

hectreas, la consideracin de lluvia uniforme sobre ella es aceptable para

estimaciones del volumen de escurrimiento. Entonces, el almacenamiento

requerido en un estanque de detencin que drena una cuenca pequea, puede

ser estimado de manera directa por la diferencia entre los volmenes de

entrada y salda. Esta aproximacin es conocida como mtodo volumtrico,

implica aceptar al mtodo racional y considerar por simplicidad hidrogramas

triangulares o trapezoidales.

5.4.1. Mtodo de los hidrogramas triangulares.

En cuencas pequeas como la de nuestro predio en estudio se puede aceptar

dicho mtodo, por su simplicidad, que su hidrograma de respuesta es

triangular, con tiempo pico (Tp) igual al tiempo de concentracin (Tc) de tal

cuenca y que su tiempo base es 2*Tc. En este mtodo los gasto pico antes de la

urbanizacin y despus de esta, Qpa y Qpd, respectivamente se pueden

estimar con el mtodo racional. El procedimiento comienza definiendo los

parmetros y :

d

a

Qp

Qp (5.1)

d

a

d

a

Tc

Tc

Tp

Tp (5.2)




Gasto

Hidrograma de entrada

(despes de la urbanizacin)

Tcd Tiempo

Hidrograma antes del

desarrollo urbano

Esquematizacin del mtodo de los hidrogramas triangulares.

Qpd

Qpa

Tca0

4*

dVE

Vr Cuando 2 (5.4)

dVE

Vr Cuando 2 (5.5)

5.5. Procedimiento de clculo.

Condiciones de la zona de estudio antes de la urbanizacin.

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 mximo igual a 0.35.

Con un coeficiente de escurrimiento de 0.35 y un rea de 0.042 km2, se puede

observar que el predio en estudio contaba con un Qp igual a 0.6947 m3/s, y un

tiempo de concentracin 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 parmetros calculados con el mtodo de los hidrogramas

triangulares.




Ce i, mm/h Aa, km2

Qp, m3/s tc tb - +

Vr/Ved Vr m

3

Antes 0.35 170 0.042 0.6947 9.45 18.9 0.79 1.77 0.98 2.56 0.38 283.08

Despus 0.7 108.1 0.042 0.8835 5.34 10.68

Se puede observar que el volumen requerido para solventar la atenuacin es

igual a 283.08 m3.

Graficando los gastos antes y despus (Qpa y Qpd), con sus respectivos

tiempos de concentracin (Tca y Tcd), tenemos:

Hidrogramas triangulares para el fraccionamiento "Puertas del prado"

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Tiempo, minutos

Gasto

, m

3/s

Qpa Qpd

Finalmente dimensionamos el volumen requerido a un sistema de tuberas,

que para tal proyecto, se propondr con tubera ADS N-12 con 60, el procedimiento para dimensionar es el siguiente:

Proponemos el dimetro mayor equivalente a 60 para asegurar mayor rea hidrulica.

Con base en las especificaciones tcnicas de la tubera, observamos que

el dimetro correspondiente a 60 cuenta con un capacidad 0.55 m3/m a tubo lleno por lo que se recomienda que las tuberas no trabaje a tubo




lleno o a presin, as que se tomar un como porcentaje de llenado el

80%, por lo tanto con tal porcentaje de llenado una tubera de dimetro

60 cuenta con una capacidad de 0.64 m3/m, por lo que multiplicando dicha capacidad por 283.08 m3, obtenemos la longitud requerida para el

sistema de detencin o sea 283.03 m3.

Porcentaje de llenado mximo 80%, tirante de 1.22m tubo de 60

Los resultados de la propuesta se pueden observar en la tabla siguiente:

Dimetro

propuesto Capacidad Long de Tuberas Long tub.60" en m. No. De tubos 60" Long. De batera

No total de bateras

in m m3/m m. Comercial Efectivo Pzas. m Pzas

60" 1.524 0.64 181.17 6.1 6 30 30 6.04

Finalmente la representacin de los resultados de encuentran plasmados en los

planos correspondientes al sistema de detencin.

5.6. Catalogo de conceptos

La elaboracin de los catlogos de conceptos, cantidades de obra y presupuesto base de los proyectos ejecutivos, se hicieron tomando como base el catlogo de precios unitarios de la Comisin Nacional del Agua

Ejemplo de Memoria Alcantarillado Pluvial

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