Pr- Pluvial Burkli

Proyecto Separado de Aguas pluvialesAspectos Generales

Burkli-Ziegler fue el investigador que hizo observaciones de lluvias extraordinarias en la ciudad de Zurich, midió los gastos reales en las tuberías de desagüe, los relacionó con el área de la ciudad y la intensidad de lluvia, habiendo obtenido de esta manera la formula que lleva su nombre:

Q=CAI4√SA

El defecto de esta fórmula y de todas las empíricas en general, es que solo pueden aplicarse a localidades que presenten características semejantes a las que mostro el estudio de Burkli-Ziegler.

Como inconveniente notamos que en ellas no interviene la forma del área, si no que considera una determinada área y según sea su extensión, será la reducción del volumen llovido. Dicha reducción se hace mediante el exponente “A”.

La fórmula de Burkli-Ziegler es de fácil manejo, de ahí que sea muy utilizada para el cálculo de los gastos pluviales. A continuación se dará una breve explicación.

En primer lugar, se tiene la relación que hay entre el área y el gasto. (Véase en la figura 44.)

Al empezar a llover, pasará por el desfogue “D” el agua del área achurada (a). Esta zona se irá agrandando cada vez mas hasta que finalice la lluvia, el agua llovida en el contorno superior tardara determinado tiempo en llegar al desfogue “D”, y cuando el tiempo de duración sea igual a este tiempo de concentración, hasta entonces dejara de ensancharse la zona contribuyente de agua, como se ve en (b).

De este momento, la parte cercana al desfogue “D” no aportará más agua, dado que ya no llueve, pero las aguas arriba del contorno superior que todavía no llegaban a “D” escurren hacia este punto (c).

El contorno superior se desalojara hacia arriba al mismo tiempo que el contorno inferior, pero como el área es limitada ya no se tiene una mayor aportación de agua, por lo que el gasto irá disminuyendo hasta hacerse nulo.

De lo anterior se deduce que al empezar la lluvia, el gasto irá aumentando hasta alcanzar un máximo y después tenderá a disminuir. Este máximo está determinado por el agua llovida en una sola parte del área total; si esta disminuye, esta parte tiende a disminuir1% de área que aporta el gasto máximo.

Nombre: Martínez León Daniel Grupo: 8CM3 Año: 2013

Proyecto Separado de Aguas pluvialesPor lo anterior, se puede decir que la función Q=f(A) consiste en una fracción de “A” ; Burkli-

Ziegler estimo que esta función esta dadad por una potencia fraccionaria de “A”, que el fijo en ¾ .

Aún cuando las áreas sean iguales. Estas pueden tener diferentes pendientes que provoquen que el agua llovida se concentre con mayor o menor rapidez en el punto de desagüe. Burkli-Ziegler hizo intervenir en la estructura de su fórmula la pendiente, encontrando que la relación que liga a esta con el gasto, es una potencia fraccionaria de la pendiente. Como ya se dijo, habrá diferentes pendientes y se tomara la pendiente promedio.

Además de estos factores mencionados se tiene a la INTENSIDAD que afecta al gasto, Como esta se pierde por evaporaciones, infiltraciones retenciones en la superficie del terreno, etc., el gasto se verá disminuido, por lo cual se usará un coeficiente “C” que dependerá del tipo de superficie.

Considerando la influencia de los factores anteriores, se llega a la formula completa de Burkli-Ziegler.

Q=C A34 C

14 I

Empíricamente Burkli-Ziegler elaboró la siguiente fórmula

Q=CAI4√ S

A

Como se observa a continuación las 2 ecuaciones anteriores son similares

Q=CAI 4√ SA

=C A34 C

14 I=C A

34 S

14 I

Burkli-Ziegler introdujo un factor de conversión (F9 en su fórmula:

Q=FC A34 I S

14

Y denominó “K” a la siguiente expresión

K=FCI S14

Quedando finalmente

Q=K A34


Proyecto Separado de Aguas pluvialesDonde:

Q=Gasto

C= Coeficiente de impermeabilidad o escurrimiento

A= Área (Ha)

I= Intensidad de lluvia expresada en mm/hr; cm/hr o mm/min

S= Pendiente en milésimos (como número entero)

F= Factor de conversión

Dependiendo de las unidades en que se exprese la intensidad (I) será el valor de “F”, quedando como sigue:

Q=K A34

Donde:

K=27.78CI S14

A=Área en (Ha)

I= Intensidad en (cm/hr)

Q=K A34

Donde:

K=2.778CI S14

A=Área en (Ha)

I= Intensidad en (mm/hr)

Q=K A34

Donde:

K=167 CI S14

A=Área en (Ha)


Proyecto Separado de Aguas pluvialesI= Intensidad en (mm/min)

Datos de proyecto

Área por drenar 55.5963 HaSistema Método pluvialMétodo Burkli-ZieglerFórmula

Q=K A34

K=2.778∗C∗I∗S14

Gumbel I= at+b

Babbit V=610C √SManning

V=1n

r23 S

12

Tiempo de retorno 3 añosNaturaleza de vertido Represa

Sistema de eliminación

Gravedad

Velocidad mínima 0.60 m/sVelocidad máxima 8 m/s


Proyecto Separado de Aguas pluviales

Calculo Hidráulico del Interceptor

De la tabla de cálculo hidráulico del interceptor realizada por el método Racional Americano, se usaran los datos de área propia, área tributaria, área acumulada y longitud propia de cada tramo.

Propia Tributaria Acumulada1 3.0234

0.4251 3.4485 962 6.3436

0.4515 10.2436 983 6.4521

0.4494 17.1451 984 6.3873

0.4504 23.9828 965 6.3705

0.4629 30.8162 976 6.3319

0.4561 37.6042 947 6.1636

0.4283 44.1961 888 5.7676

0.4039 50.3676 829 5.2287

55.5963

Crucero L (m)Area (Ha)

2.- Se obtiene la longitud de la gota más alejada únicamente del crucero número 1:

L= 377 m

3.- Se obtiene la longitud del Interceptor

L=749 m

4.- Se obtiene la longitud, sumando las 2 anteriores

LT= 377+479= 1126 m



5.-Obtención de la Pendiente

C. Long mas alejada= 48.85 mC. ultimo crucero= 29.50 mLongitud= 1126 m

S= 48.85−29.501126

=0.017

c= 0.68

6.- Cálculo del tiempo de concentración usando la formula de Babbit

V=610C √S

Tc= LV

V=610∗0.68 √0.017=53.97 m /min

Tc= 112653.97

=20.86 min

Después se calcula “ I ”

I= at+b

I= 4687.0520.86+22.22

=108.79 mm/hr



7.-Cálculo de Gastos

K=2.778∗C∗I∗S14

Q=K ¿ A34

K=2.778∗0.68∗108.79∗1714 =416.42

Q=416.42¿(3.4485)34=1054 l /s

Q=416.42¿(10.2436)34 =2384 l /s

Q=416.42¿(17.1451)34=3509 l /s

Q=416.42¿(23.9828)34=4513 l /s

Q=416.42¿(30.8162)34=5446 l / s

Q=416.42¿(37.6042)34=6323 l / s

Q=416.42¿(44.1961)34 =7138 l /s

Q=416.42¿(50.3676)34 =7873l / s

Q=416.42¿(55.5963)34=8478l /s

Las columnas de pendiente, diámetro y funcionamiento a tubo lleno (Q & V), se obtienen en el nomograma de Manning.



Color S Q Ø23 1,054 7620 2,384 9121 3,509 10719 4,513 12227 5,446 12229 6,323 12219 7,138 15224 7,873 15224 8,478 152



Color S Ø Q V23 76 1850 3.9020 91 2700 4.0021 107 4100 4.6019 122 6000 4.8027 122 7000 5.7029 122 7000 6.0019 152 10000 5.5024 152 11500 6.2024 152 11500 6.20



Propia Tributaria Acumulada Q (l/seg) V (m/seg)1 3.0234

0.4251 3.4485 96 1,054 23 1,850 3.902 6.3436

0.4515 10.2436 98 2,384 20 91 2,700 4.003 6.4521

0.4494 17.1451 98 3,509 21 107 4,100 4.604 6.3873

0.4504 23.9828 96 4,513 19 122 6,000 4.805 6.3705

0.4629 30.8162 97 5,446 27 122 7,000 5.706 6.3319

0.4561 37.6042 94 6,323 29 122 7,000 6.007 6.1636

0.4283 44.1961 88 7,138 19 152 10,000 5.508 5.7676

0.4039 50.3676 82 7,873 24 152 11,500 6.209 5.2287

55.5963 8,478 24 152 11,500 6.20

Crucero L (m)Area (Ha)

Q (l/s)

Calculo hidráulico del Interceptor (Burkli- Ziegler)

S (milesimos) Ø (cm) Tubo llenoFuncionamiento Hidráulico


Proyecto Separado de Aguas pluvialesCalculo Geométrico del Interceptor

El cálculo geométrico de un interceptor en un proyecto de alcantarillado pluvial se realiza de la misma manera que en el proyecto separado de aguas negras, a partir de las cotas de plantilla en cada crucero.

Este cálculo se iniciará de aguas arriba hacia aguas abajo, con la fórmula:

S= HL

→ H=SL

-Indicar Uniones

Se determinara la altura que al restarlo de la cota de terreno inmediata superior se obtendrá la cota de plantilla requerida. Cuando se observe un cambio de diámetro se anotara la cota de plantilla antes del pozo (Cota auxiliar), restándole a esta la diferencia de diámetros de unión.

Crucero-1

-Profundidad

Datos:

Diámetro inicial= 76 cm

Profundidad=1.32m+0.76 m=2.08 m ≈ 2.10 m+0.40m=2.50 m

La cota de plantilla para el crucero 1 será:

Cotade plantil la=Cotade terreno−Profundidad

Cotade plantilla=46.60−2.50=44.10 m


Proyecto Separado de Aguas pluvialesCrucero-2

Datos:

Crucero 1-2 Crucero 2-3L= 96m L= 98m

S=23 milésimas S=20 milésimasØ=76 cm Ø= 91 cm

Cota Terreno= 46.60m Cota Terreno= 44.38m

Se observa un cambio de diámetro (de 76 a 91cm)

Cota Auxiliar=Cotade plantilla anterior−H

H=96 m∗0.023=2.21 m

Cota Auxiliar=44.10−2.21=41.89 m

Diferencia dediámetros=0.91−0.76=0.15

Cotade plantilla=Cota Auxiliar−Difrencia dediámetros


Profundidad=Cota de terreno−Cota de plantilla

Profundidad=44.38−41.74=2.64 m



Datos:


S=20 milésimas S=21 milésimasØ= 91 cm Ø= 107 cm


Se observa un cambio de diámetro (de 91 a 107 cm)


H=98 m∗0.020=1.96 m



Cotade plantilla=Co ta Auxiliar−Difrencia dediámetros






Datos:





Cota Auxiliar=Cotade plan tilla anterior−H

H=98 m∗0.021=2.06 m









Datos:




No hay cambio de diámetro

H=96 m∗0.019=1.82 m

Cotade plantilla=Cotade plantillaanterior−H



Profundidad=38.50−35.59=2.91m

Crucero-6

Datos:





H=97 m∗0.027=2.62 m

Cotade plantilla=Cotade plantilla anterior−H




Crucero-7


Proyecto Separado de Aguas pluvialesDatos:






H=94 m∗0.029=2.73 m







Crucero-8


Proyecto Separado de Aguas pluvialesDatos:





H=88 m∗0.019=1.67 m





Crucero-9

Datos:

Crucero 8-9 Crucero 9-APTL= 82m L= - - -

S=24 milésimas S=24 milésimasØ= 152cm Ø= 152 cm



H=82m∗0.024=1.97 m



Profundidad=Cota de terre no−Cota de plantilla




Cálculo geométrico del Interceptor


Proyecto Separado de Aguas pluvialesCalculo de Coladeras

Las coladeras forman parte de las bocas de tormenta y están constituidas por una rejilla por la que se recibe o entra el agua de lluvia. Pueden ser de banqueta, de piso, de piso y banqueta y transversales.

De acuerdo con su localización y diseño, las bocas de tormenta pueden tener algunas de las siguientes coladeras:

Coladeras Simbología GastoBanqueta 15 l/s

Piso 25 l/s

Piso y banqueta 40 l/s

Tormenta 40 l/s/tramo

(3,4,5,6 tramos)

Transversal 100 l/m de coladera

Para localizar el sitio en donde se colocaran las coladeras pluviales, es necesario conocer la topografía de la localidad, así como el gasto pluvial efectivo en cada tramo. El número de coladeras se determinará con la siguiente fórmula:


Proyecto Separado de Aguas pluvialesQ efectivo= Q subsiguiente – Q anterior

Se usaran coladeras de:

-Tormenta de 5 tramos= 200 l/s

-Piso y banqueta = 40 l/s

-Piso= 25 l/s

Gastos:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Crucero

1,054

2,384

3,509

4,513

5,446

6,323

7,138

7,873

8,478

Q (l/s)

Crucero-1

Q efectivo= 1054 l/s

Tipo Coladera Capacidad (l/s) CantidadTormenta 5 tramos 200 5 200 * 5 =

Piso y banqueta 40 1 40 * 1 =Piso 25 1 25 * 1 =

Σ= 1,065 > 1,054

1,000

2540

Operación Resultado



Q efectivo=2384-1054= 1330 l/s



Σ= 1,355 > 1,330

1,2008075


Crucero-3

Q efectivo=3509-2384=1125 l/s



Σ= 1,130 > 1,125

1,0008050


Crucero-4

Q efectivo= 4513-3509=1004 l/s



Σ= 1,025 > 1,004

1,0000

25


Crucero-5

Q efectivo=5446-4513=933 l/s



Σ= 955 > 933

8008075




Q efectivo=6323-5446=877 l/s



Σ= 890 > 877

8004050


Crucero-7

Q efectivo= 7138-6323=815 l/s



Σ= 865 > 815

8004025


Crucero-8

Q efectivo=7873-7138=735 l/s



Σ= 755 > 735

6008075


Crucero-9

Q efectivo= 8478-7873=605 l/s



Σ= 625 > 605

6000

25




Croquis de Coladeras

Catalogo de obra y Presupuesto del Interceptor

Profundidad Media.


Proyecto Separado de Aguas pluvialesNos apoyamos en la siguiente tabla para que en función a la suma de las dos profundidades de

pozo obtengamos la profundidad media.

Cálculo.

2.50+2.64= 5.14 2.50

2.64+2.78= 5.42 2.50

2.78+2.95= 5.73 3.00

2.95+2.91= 5.86 3.00

2.91+2.93= 5.84 3.00

2.93+3.21= 6.14 3.00

3.21+3.23= 6.44 3.00

3.23+3.20= 6.43 3.00


Profundidad Media (m)

2.50

1.503.50

2.004.50

2.505.50

3.006.50

3.507.50


Obtención de profundidades medias



Después se obtendrán las cantidades de obra auxiliándonos de la tabla de relación de volúmenes de obra. Con coeficientes en (m3/m) en función de diámetro y profundidad media.



Concepto Coeficiente (m3/m) Cantidad (m3)Diámetro (cm)= 76 Excavación 4.139 96 * 4.139 = 397.34

Plantilla 0.264 96 * 0.264 = 25.34R. Apisonado 1.073 96 * 1.073 = 103.01

Longitud (m)= 96 Vol. Tubo 0.691 96 * 0.691 = 66.34Acarreo Plantilla + Vol. tubo 25.34 + 66.34 = 91.68




Operación

Profundidad media (m)=

2.50

Operación


2.50







Operación


3.00

Operación


3.00




Operación


3.00









Operación


3.00

Operación


3.00




Operación


3.00

CANTIDADES DE TUBERÍADiámetro (cm) Longitud (m)

Tubería Concreto Reforzado 76 96Tubería Concreto Reforzado 91 98Tubería Concreto Reforzado 107 98Tubería Concreto Reforzado 122 287Tubería Concreto Reforzado 152 170

Σ= 749

Concepto



CANTIDADES DE OBRAExcavación a 4.00m 4,793.18 m3 Material I (70%) 3,355.00 m3 Material II (20%) 960.00 m3 Material III (10%) 480.00 m3 Plantilla 375.00 m3 Relleno Apisonado 1,225.00 m3 Acarreo 1,510.00 m3

POZO DE VISITA ESPECIAL Profundidad (m) 9

2.50 I Piezas2.75 I3.00 IIII3.25 III

Brocal de Fo. Fo.

Tipo de coladera CantidadTormenta 5 tramos 39

Piso y banqueta 11Piso 17

Resumen de Coladeras



PRESUPUESTO DEL INTERCEPTORCANTIDAD UNIDAD PRECIO UNITARIO IMPORTE

96 m $840.19 $80,658.2498 m $1,633.11 $160,044.7898 m $2,616.43 $256,410.14

287 m $4,006.16 $1,149,767.92170 m $5,722.50 $972,825.00

96 m $90.60 $8,697.6098 m $163.92 $16,064.1698 m $229.76 $22,516.48

287 m $265.01 $76,057.87170 m $369.20 $62,764.00

1 Pozo $5,941.76 $5,941.761 Pozo $6,191.02 $6,191.024 Pozo $6,741.09 $26,964.363 Pozo $6,870.15 $20,610.45

17 Pza. $2,040.20 $34,683.4011 Pza. $3,444.19 $37,886.0939 Pza. $19,032.32 $742,260.48

SUMA: $4,335,804.93

CONCEPTO

Excavacion a mano para zanjas en material A, I en seco hasta 4m. 3,355 m3 $90.31 $302,990.05

Excavacion a mano para zanjas en material B, II en seco hasta 4m. 960 m3 $101.35 $97,296.00

Plantilla apisonada, con pison de mano con materiales I y/o II productos de la excavacion

375 m3 $196.85 $73,818.75

Excavacion con uso de explosivo para zanjas en material C, III en seco y extraccion de regaza a mano hasta 4m.

480 m3 $116.83 $56,078.40

3.00 m de profundidad

61 cm de diametro91 cm de diametro

122 cm de diametro152 cm de diametro183 cm de diametro

Fabricación de tubería de concreto reforzado, de:

Instalación y junteo de tubería de concreto simple de:

Pozo de visita especial para tuberias de 61 cm de diametro. Material y mano de obra excluyendo vocal, tapa y excavacion hasta:

2.50 m de profundidad2.75 m de profundidad

61 cm de diametro91 cm de diametro

122 cm de diametro152 cm de diametro183 cm de diametro

3.25m de profundidad

Suministro e instalacion de brocal y tapa para pozo de visita de: Fo. Fo., con rejella y peso minimo de 103 Kg

9 Pza.

Relleno de zanja apisonado y compactado con agua en capas de 20 cm. De espesor, con material I y/o II producto de la excavacion, hasta 0.30m sobre lomo de tubo

1,225 m3 $33.84 $41,454.00

$9,184.68

Coladera pluvial, excluyendo suministro de brocal y rejilla de fo.fo., incluye suministro e instalación.

PisoPiso y banqueta

Tormenta 5 tramos

$1,020.52

Acarreo de material producto de la excavacion, primer kilometro 1,510 m3 $49.43 $74,639.30



Resumen total Pluvial

Interceptor $4,335,805.00 $4,335,805.00

Este presupuesto importa la cantidad de: $4,335,805.00 (Cuatro millones, trescientos treinta y cinco mil ochocientos cinco pesos 00/100 M.N)

Ing. Proyectó Ing. RevisóMartínez León Daniel Sanchez Segura Araceli

Concepto Inversión Colectiva Total


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