ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUMICAS

INFORMTICA APLICADA TEMA: |DISEO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR CERCANO A LA DIRECCIN DE ESTUDIOS CENTRO, DE LA CIUDAD DE RIOBAMBA} INTEGRANTES:y y y y

JULIANA MAITA JORGE MIRANDA CRISTIAN CHUQUN AUGUSTO REYES FECHA: 2010-05-04 RIOBAMBA-ECUADOR

ContenidoANTECEDENTES .............................................................................................................................. 9 JUSTIFICACIN ............................................................................................................................... 9 OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 9 General ...................................................................................................................................... 9 Especficos.................................................................................................................................. 9 FUNDAMENTO TERICO ................................................................................................................ 9 Sistema de alcantarillado pluvial................................................................................................. 9 Componentes de un sistema de alcantarillado pluvial............................................................... 10 La infraestructura que compone un sistema de alcantarillado pluvial est definida por un emplazamiento que permite diferenciar los siguientes elementos: .............................................. 10 y y y y y y y Cordn de acera ................................................................................................................... 10 Cuneta.................................................................................................................................. 10 Boca tormenta...................................................................................................................... 10 Cmara de conexin ............................................................................................................. 10 Tubera de conexin ............................................................................................................. 10 Cmara de inspeccin........................................................................................................... 10 Colector principal ................................................................................................................. 10

Cordn de acera ........................................................................................................................... 10 Es un elemento de hormign prefabricado o vaciado en sitio, cuya funcin es separar la calzada de la acera con un cierto desnivel permitiendo la conformacin de la cuneta longitudinalmente. ..... 10 Cuneta ......................................................................................................................................... 10 La cuneta es un canal abierto generalmente de seccin triangular que se forma entre el cordn y la calzada a travs del cual se conducen las aguas hasta las boca tormentas. .................................. 10 Boca tormenta ............................................................................................................................. 10 Es una estructura hidrulica destinada a captar el escurrimiento de las aguas superficiales, consiste en una cmara de hormign o mampostera de piedra ubicada bajo la acera, bajo el nivel de la cuneta y puede o no tener rejillas. Su emplazamiento por lo general podr estar a media cuadra, o en plena esquina de las vas urbanas. ........................................................................................... 10 Cmara de conexin..................................................................................................................... 10 Esta construida de hormign o mampostera de piedra y recibe las aguas pluviales captadas a travs de la boca tormenta........................................................................................................... 10 Tubera de conexin ..................................................................................................................... 10

Es un conducto cerrado de conexin circular destinado a conectar la boca tormenta con una cmara de inspeccin. .................................................................................................................. 10 Cmara de inspeccin .................................................................................................................. 10 Constructivamente puede ser de hormign o mampostera de piedra, mediante esta infraestructura se unen los diferentes tramos colectores unos con otros, estas cmaras reciben nicamente las tuberas de conexin de las boca tormentas. ....................................................... 10 Colector principal ......................................................................................................................... 10 Son tuberas que conducen la contribucin del curso principal de aguas hasta el fondo o final de la cuenca de drenaje y se interconectan con los colectores secundarios que evacuan el agua de los tramos adyacentes. ...................................................................................................................... 11 Condiciones para el estudio de drenaje .................................................................................... 11 Escurrimiento natural:.................................................................................................................. 11 y y Pendiente favorable ............................................................................................................. 11 Seccin de drenaje ............................................................................................................... 11

Escurrimiento controlado: ............................................................................................................ 11 y y y y y Pendiente favorable ............................................................................................................. 11 Seccin de drenaje ............................................................................................................... 11 Uso de la va (peatonal, vehicular) ........................................................................................ 11 Eleccin del drenaje (abierto, cerrado) ................................................................................. 11 Dao/riesgo probable de inundacin .................................................................................... 11

Para la evaluacin de la hidrologa es necesario aplicar mtodos hidrolgicos que permitan establecer especficamente parmetros de diseo: ...................................................................... 11 y y y y Intensidad de la lluvia ........................................................................................................... 11 Duracin de la lluvia ............................................................................................................. 11 Frecuencia de la lluvia .......................................................................................................... 11 reas de drenaje y/o reas de aporte ................................................................................... 11 Mtodo racional ....................................................................................................................... 11 Metodolgicamente se ha establecido que para analizar la precipitacin respecto al escurrimiento se puede adoptar el mtodo racional para el clculo de caudales en superficies de proyecto menor a 10 km = 1000 Ha. ..................................................................................................................... 11 .............................................................................................................................. 11

Q : Caudal .................................................................................................................................... 11 C: Coeficiente de escorrenta........................................................................................................ 11

I: Intensidad (mm) ........................................................................................................................ 11 A : rea de aporte ........................................................................................................................ 11 Para superficies mayores a los 10 km es necesario evaluar las caractersticas de la cuenca, los datos histricos de precipitacin y puede utilizarse el mtodo SCS (soil conservation service)...... 11 Sin embargo la exactitud de los mtodos hace a que se puedan obtener las curvas caractersticas de intensidad, duracin y frecuencia (Curvas I-D-F). ..................................................................... 11 El mtodo de la ecuacin racional no puede aplicarse en todos los caso de diseo por contar con las siguientes limitaciones: ........................................................................................................... 11 Al ser una ecuacin emprica solo podr utilizarse en superficies de reas de drenaje menores o iguales a 10 km, debido a que no considera adecuadamente la distribucin espacial de la lluvia puesto que considera que una precipitacin es uniforme en toda la cuenca y por otro lado el mtodo racional supone que a partir del inicio de la precipitacin inmediatamente se produce escurrimientos lo cual no es cierto. .............................................................................................. 12 reas de drenaje .......................................................................................................................... 12 Para determinar el rea de drenaje en una ciudad se debe proceder de manera similar a las reas del alcantarillado trazando diagonales o bisectrices por manzanos siguiendo los cursos de drenaje. En caso de que la poblacin este influenciada por un rea de aporte importante de una cuenca prxima, se deben disear canales interceptores con el fin de evitar que los colectores iniciales sean de gran volumen, es preferible hacer una red de drenaje complementaria aislando as del drenaje urbano pluvial. ................................................................................................................ 12 Intensidad de la lluvia................................................................................................................... 12 Para la evaluacin hidrolgica de la zona donde se va a construir el drenaje pluvial es necesario establecer la intensidad de la lluvia cuyo valor se obtiene de las curvas IDF. ................................ 12 Esta curva en cuanto a la intensidad se define que es inversamente proporcional a la duracin y directamente proporcional a la frecuencia de la lluvia. ................................................................. 12 Esta relacin de parmetros y variables establece que a travs de estudios se defina la siguiente expresin de parmetros generales: ............................................................................................ 12 I : Intensidad de la lluvia ............................................................................................................... 12 c : Valores o coeficientes definidos por las caractersticas regionales de la precipitacin .............. 12 m : Valores o coeficientes definidos por las caractersticas regionales de la precipitacin............. 12 n : Valores o coeficientes definidos por las caractersticas regionales de la precipitacin.............. 12 f : Frecuencia en aos................................................................................................................... 12 t : El tiempo de duracin en minutos ............................................................................................ 12 La intensidad de lluvia que se adopta en el clculo del caudal para los proyectos se determinara con el valor del tiempo de concentracin (Tc). ............................................................................. 12 Frecuencia de lluvias .................................................................................................................... 12

La frecuencia es un factor importante en la capacidad de redes de alcantarillado pluvial en su relacin con la prevencin de inundaciones de vas, reas urbanas, centros de equipamiento, reas verdes, por los riesgos y daos con la propiedad, daos personales, obstruccin del trfico vehicular. ..................................................................................................................................... 12 La eleccin de los periodos de retorno de una precipitacin estar en funcin a las caractersticas de proteccin e importancia del rea en estudio. ......................................................................... 12 Frecuencias de 1 a 2 aos se utiliza para el diseo de redes urbanas y sub urbanas ...................... 13 Frecuencias de 2 a 5 aos se utiliza para areas urbanas residenciales y comerciales ..................... 13 Frecuencias de 10 aos para colectores de 2do orden como la canalizacin de quebradas y riachuelos .................................................................................................................................... 13 Frecuencias de 20 a 50 aos para diseo de obras hidrulicas especiales como la canalizacin de ros de 1er orden .......................................................................................................................... 13 Frecuencias de 100 aos para la red de drenaje de la cuenca principal ......................................... 13 La frecuencia elegida debe ser comparativa contra el riesgo de inundacin y el costo de inversin del proyecto. ................................................................................................................................ 13 El plano de la cuenca es necesario que cuente con curvas de nivel c/5metros, el plano urbano con curvas de nivel cada metro, se puede usar escalas de 1:5000, preferentemente 1:1000. .............. 13 Cuando se utilice la ecuacin del mtodo racional se recomienda aplicar adecuadamente el valor del coeficiente de escurrimiento c en funcin al escurrimiento superficial segn las caractersticas de la superficie, considerando perdidas por infiltracin y otros efectos retardadores. ............................................................................................................................... 13 El valor del coeficiente c podr ser de 0.4 a 0.5 en poblaciones urbanas, para otras reas se debe utilizar valores de las tablas respectivas. ...................................................................................... 13 Duracin de la lluvia ..................................................................................................................... 13 Se puede demostrar que el caudal producido ser el mximo de la duracin de la lluvia cuando es igual al tiempo de concentracin del rea drenada. ..................................................................... 13 El tiempo de concentracin Tc es el tiempo que tarda el agua en llegar desde el punto ms alejado de la cuenca hasta el colector es decir, es el tiempo requerido desde el comienzo de la lluvia para que toda el rea este contribuyendo al colector en cuestin. ....................................................... 13 El tiempo de concentracin es la suma del tiempo de entrada ms el tiempo recorrido en el colector: ....................................................................................................................................... 13

.......................................................................................................................... 13

**Todos los tiempos en minutos .................................................................................................. 13 El tiempo de entrada Te es considerado como aquel recorrido en montaas, terrenos planos, cunetas, zanjas y depresiones y que depende de las caractersticas de la superficie (Pendiente y tipo de superficie). ....................................................................................................................... 13

El tiempo de entrada flucta entre 5 y 10 minutos. ...................................................................... 14 El tiempo de recorrido en el colector depender de la velocidad y la longitud del colector entre pozos. .......................................................................................................................................... 14 Para calcular este tiempo al principio es conveniente asumir una velocidad real en el colector de 1 m/s como velocidad real. ............................................................................................................. 14 El tiempo del trayecto se expresa en minutos y considera el tiempo que tarda la gota terica de agua en recorrer desde la entrada hasta la otra seccin. .............................................................. 14 Recubrimiento mnimo................................................................................................................. 14 Como mnimo 1 metro, en casos excepcionales y solo bajo justificacin 0.5 de metro (recubrimiento mnimo sobre los colectores). .............................................................................. 14 Evaluacin del coeficiente de escurrimiento c ........................................................................... 14 Ci : Coeficiente de escurrimiento superficial de cada sector ......................................................... 14 Ai: rea total de cada sector expresado en hectreas ................................................................... 14 A: rea total de la cuenca de drenaje expresado en hectreas ..................................................... 14 Coeficiente de escurrimiento superficial....................................................................................... 14 Segn el tipo de superficie C ..................................................................................................... 14 Superficie de tejados (cubierta) 0.70-0.95 .................................................................................... 14 y y y y y Vias empedradas 0.25-0.40 .................................................................................................. 14 Pavimento (rigido-flexible) 0.40-0.50 .................................................................................... 14 Vias/ paseos ripiados 0.15-0.30 ............................................................................................ 14 Superficie no pavimentada/lotes vacios 0.10-0.30 ................................................................ 14 Area verde (jardn, parque, granados, etc.) 0.00-0.25 ........................................................... 14

Segn las condiciones de la cuenca receptora C ........................................................................ 14 y y y y y y Zonas densamente pobladas con vas pavimentadas 0.70-0.90 ............................................. 14 Zonas menos densamente habitadas con vas pavimentadas 0.70 ........................................ 14 Zonas residenciales de construccin cerrada y via pavimentada (condominio) 0.65 .............. 14 Barrios en jardines y vas empedradas 0.30 .......................................................................... 14 Superficie arborizada/parques, campo deportivo 0.10-0.20 .................................................. 14 Zonas residenciales mediamente habitadas 0.55-0.65 .......................................................... 14

Destino final de las aguas pluviales............................................................................................... 14 Las redes que hacen el trazo del drenaje pluvial por lo general forman un sistema de pequeos tramos interconectados entre s a travs de redes ramificadas donde el colector principal es

trazado en la zona ms baja para evacuar todas las aguas de la manera ms directa posible a un curso natural de drenaje (rio, quebrada, lago, torrentera). ........................................................... 14 Boca tormentas ............................................................................................................................ 15 La ubicacin de las boca tormentas ser en aquellos puntos que permitan la captacin superficial de las aguas, debe ser en el punto ms bajo con respecto a la cuneta, puede ser situado en la esquina o vrtice de un manzano como tambin es un punto intermedio del tramo. ................... 15 Cmaras de inspeccin ................................................................................................................. 15 Debern cumplir los mismos criterios que una red de alcantarillado sanitario, las cmaras de inspeccin son instaladas para recibir las aguas captadas por las boca tormentas. Solo en caso de extremada emergencia y por tiempo controlado se puede retirar la tapa de cierre a objeto de permitir que funcione como sumidero. ........................................................................................ 15 Profundidad mxima de los colectores ......................................................................................... 15 La norma establece que la profundidad de las zanjas donde se instalaran los colectores no debe ser mayor a los 6 m de profundidad. ............................................................................................ 15 Dimensiones de los colectores ..................................................................................................... 15 El dimetro minimo para sistemas de recoleccin y evacuacin de aguas pluviales segn norma es de 200 mm (8 ). Sin embargo en casos especiales y previa justificacin el dimetro del colector para los primeros tramos de inicio (arranques) podr ser de 150 mm (6 ). ................................... 15 Si el conducto supera a 1.2 m de dimetro interno es mejor efectuar diseos con conductos rectangulares (canales), de ser posible y econmico el dimetro en tubera circular puede ser hasta de 2 m, si el conducto va a ser canal abierto y va por vas urbanas, peatonales, vehiculares los muros debern sobresalir mnimamente como bordillos de proteccin una altura de 25 a 30 cm del nivel de la calzada y debe tener orificios al nivel de la superficie para permitir el drenaje lateral. .................................................................................................................................................... 15 Es necesario que el conducto trabaje a gravedad sin embargo en secciones rectangulares el bordo libre debe ser incrementado ante el posible ingreso del material flotante (Basura). ..................... 15 Tensin tractiva............................................................................................................................ 15 Bajo el mismo criterio que el sistema de alcantarillado sanitario la tensin tractiva es igual: ........ 16 T: Tensin tractiva (Pa) ................................................................................................................. 16 S : Pendiente de la tubera llena (m/m) ........................................................................................ 16 : Densidad del H2O, 1000 kg/m................................................................................................. 16 g : Aceleracion de la gravedad 9.8 m/s ........................................................................................ 16 R : Radio hidrulico (m) ................................................................................................................ 16 La fuerza tractiva debe ser suficiente como para transportar el 95 % del material granular que hubiese ingresado al sistema de alcantarillado pluvial. En consecuencia la tensin tractiva mnima

admisible para un alcantarillado pluvial deber ser mayor o igual a 1.5 Pa en todo el tramo, la velocidad mnima debe ser 0.6 m/s para evitar sedimentacin. .................................................... 16 Pendiente mnima ........................................................................................................................ 16 La pendiente mnima debe garantizar que el conducto sea autolimpiante y generalmente debe cumplir la relacin de caudales parcialmente llena sobre tubera llena con una relacin de 0.10: . 16 El valor del coeficiente de rugosidad para conductos circulares con tubera deber ser n=0.013, sin embargo en conductos abiertos (canales) se deber adoptar el valor de la rugosidad en funcin al tipo de acabado que tengan las paredes de la seccin. ................................................................. 16 Periodo de diseo ........................................................................................................................ 16 La proyeccin de una red de alcantarillado pluvial se estima que concentrara una vida til al menos de 25 aos. ....................................................................................................................... 16 Planilla de clculo y dimensionamiento hidrulico ........................................................................ 16 Para el clculo es necesario conocer los datos siguientes: ............................................................ 16 y Ecuacin de la intensidad de lluvia ....................................................................................... 16

y Frecuencia de la lluvia, clculo del coeficiente de escurrimiento (escorrenta), trazo del sistema de drenaje en funcin a las condiciones favorables de la pendiente y las condiciones del trazo del flujo. .............................................................................................................................. 16 DESCRIPCIN DEL SECTOR ............................................................................................................ 16 DIMENSIONAMIENTO................................................................................................................... 17 MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS............................................................................................ 17 Materiales: ............................................................................................................................... 17 Equipos: ................................................................................................................................... 17 Software: ................................................................................................................................. 17 Datos ....................................................................................................................................... 17 CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 22 RECOMENDACIONES .................................................................................................................... 22

ANTECEDENTES Desde hace 30 aos existe en el sector una red de alcantarillado, segn la informacin obtenida para la construccin de la misma se realizaron los estudios respectivos, sin embargo en los ltimos aos se ha presentado ciertos problemas como colapso de tuberas en ciertos tramos, y taponamiento de otros. JUSTIFICACINLas aguas pluviales no tratadas se consideran actualmente como la fuente fundamental de la contaminacin del agua. El crecimiento descontrolado de las algas en los canales es a menudo resultado de un control deficiente de las aguas pluviales. Las aguas pluviales contribuyen aproximadamente con un 8095 por ciento de los metales pesados (plomo, cobre, cadmio) que se filtran en las aguas de la Florida. La cantidad de nutrientes (nitrgeno y fsforo, las mismas sustancias qumicas existentes en el fertilizante para jardinera) detectado en las aguas pluviales es comparable con la existente en las aguas residuales tratadas

La red de alcantarillado existente ha terminado su vida til, adems la poblacin ha sobrepasado la predicha en los estudios realizados para la construccin de esta red, por lo que se estn presentando problemas ya que la tubera no soporta los caudales de agua residual generados actualmente, esto ha ocasionado el colapso de ciertos tramos de tubera y con ello la proliferacin de ciertas enfermedades en la poblacin por lo que es urgente disear una nueva red de alcantarillado. OBJETIVOS General j Disear la red de alcantarillado pluvial para el sector cercano a la Direccin de Estudios Centro de la ciudad de Riobamba Especficos j Obtener la curva IDF para los datos de precipitacin del ao 2007 de la Estacin Meteorolgica de la ESPOCH. j Estimar la intensidad mxima para un periodo de tiempo similar. j Considerar todos los criterios de bsicos de diseo de una red de alcantarillado pluvial con el fin de garantizar la funcionalidad de la misma. j Calcular el dimetro de la tubera, y otros parmetros utilizando el software EDAR DESIGN 1.0 FUNDAMENTO TERICO Sistema de alcantarillado pluvial

Este sistema tiene por objeto solucionar los problemas de captacin y evacuacin de aguas provenientes de la precipitacin pluvial en zonas urbanas para lo cual es necesario establecer una serie de elementos de colectores y canales que permitan evacuar rpidamente el agua de la calzada generando as un rea de drenaje y evacuacin eliminando de esta manera anegamientos de agua posibilidades de inundacin optimas condiciones de circulacin peatonal y vehicular.

Componentes de un sistema de alcantarillado pluvialLa infraestructura que compone un sistema de alcantarillado pluvial est definida por un emplazamiento que permite diferenciar los siguientes elementos: y y y y y y y Cordn de acera Cuneta Boca tormenta Cmara de conexin Tubera de conexin Cmara de inspeccin Colector principal

Cordn de acera Es un elemento de hormign prefabricado o vaciado en sitio, cuya funcin es separar la calzada de la acera con un cierto desnivel permitiendo la conformacin de la cuneta longitudinalmente. Cuneta La cuneta es un canal abierto generalmente de seccin triangular que se forma entre el cordn y la calzada a travs del cual se conducen las aguas hasta las boca tormentas. Boca tormenta Es una estructura hidrulica destinada a captar el escurrimiento de las aguas superficiales, consiste en una cmara de hormign o mampostera de piedra ubicada bajo la acera, bajo el nivel de la cuneta y puede o no tener rejillas. Su emplazamiento por lo general podr estar a media cuadra, o en plena esquina de las vas urbanas. Cmara de conexin Esta construida de hormign o mampostera de piedra y recibe las aguas pluviales captadas a travs de la boca tormenta. Tubera de conexin Es un conducto cerrado de conexin circular destinado a conectar la boca tormenta con una cmara de inspeccin. Cmara de inspeccin Constructivamente puede ser de hormign o mampostera de piedra, mediante esta infraestructura se unen los diferentes tramos colectores unos con otros, estas cmaras reciben nicamente las tuberas de conexin de las boca tormentas. Colector principal

Son tuberas que conducen la contribucin del curso principal de aguas hasta el fondo o final de la cuenca de drenaje y se interconectan con los colectores secundarios que evacuan el agua de los tramos adyacentes. Condiciones para el estudio de drenaje Escurrimiento natural: y Pendiente favorable y Seccin de drenaje Escurrimiento controlado: y Pendiente favorable y Seccin de drenaje y Uso de la va (peatonal, vehicular) y Eleccin del drenaje (abierto, cerrado) y Dao/riesgo probable de inundacin Para la evaluacin de la hidrologa es necesario aplicar mtodos hidrolgicos que permitan establecer especficamente parmetros de diseo: y Intensidad de la lluvia y Duracin de la lluvia y Frecuencia de la lluvia y reas de drenaje y/o reas de aporte Mtodo racional Metodolgicamente se ha establecido que para analizar la precipitacin respecto al escurrimiento se puede adoptar el mtodo racional para el clculo de caudales en superficies de proyecto menor a 10 km = 1000 Ha. Q : Caudal C: Coeficiente de escorrenta I: Intensidad (mm) A : rea de aporte Para superficies mayores a los 10 km es necesario evaluar las caractersticas de la cuenca, los datos histricos de precipitacin y puede utilizarse el mtodo SCS (soil conservation service). Sin embargo la exactitud de los mtodos hace a que se puedan obtener las curvas caractersticas de intensidad, duracin y frecuencia (Curvas I-D-F). El mtodo de la ecuacin racional no puede aplicarse en todos los caso de diseo por contar con las siguientes limitaciones:

Al ser una ecuacin emprica solo podr utilizarse en superficies de reas de drenaje menores o iguales a 10 km, debido a que no considera adecuadamente la distribucin espacial de la lluvia puesto que considera que una precipitacin es uniforme en toda la cuenca y por otro lado el mtodo racional supone que a partir del inicio de la precipitacin inmediatamente se produce escurrimientos lo cual no es cierto. reas de drenaje Para determinar el rea de drenaje en una ciudad se debe proceder de manera similar a las reas del alcantarillado trazando diagonales o bisectrices por manzanos siguiendo los cursos de drenaje. En caso de que la poblacin este influenciada por un rea de aporte importante de una cuenca prxima, se deben disear canales interceptores con el fin de evitar que los colectores iniciales sean de gran volumen, es preferible hacer una red de drenaje complementaria aislando as del drenaje urbano pluvial. Intensidad de la lluvia Para la evaluacin hidrolgica de la zona donde se va a construir el drenaje pluvial es necesario establecer la intensidad de la lluvia cuyo valor se obtiene de las curvas IDF. Esta curva en cuanto a la intensidad se define que es inversamente proporcional a la duracin y directamente proporcional a la frecuencia de la lluvia. Esta relacin de parmetros y variables establece que a travs de estudios se defina la siguiente expresin de parmetros generales: I : Intensidad de la lluvia c : Valores o coeficientes definidos por las caractersticas regionales de la precipitacin m : Valores o coeficientes definidos por las caractersticas regionales de la precipitacin n : Valores o coeficientes definidos por las caractersticas regionales de la precipitacin f : Frecuencia en aos t : El tiempo de duracin en minutos La intensidad de lluvia que se adopta en el clculo del caudal para los proyectos se determinara con el valor del tiempo de concentracin (Tc). Frecuencia de lluvias La frecuencia es un factor importante en la capacidad de redes de alcantarillado pluvial en su relacin con la prevencin de inundaciones de vas, reas urbanas, centros de equipamiento, reas verdes, por los riesgos y daos con la propiedad, daos personales, obstruccin del trfico vehicular. La eleccin de los periodos de retorno de una precipitacin estar en funcin a las caractersticas de proteccin e importancia del rea en estudio.

Frecuencias de 1 a 2 aos se utiliza para el diseo de redes urbanas y sub urbanas Frecuencias de 2 a 5 aos se utiliza para areas urbanas residenciales y comerciales Frecuencias de 10 aos para colectores de 2do orden como la canalizacin de quebradas y riachuelos Frecuencias de 20 a 50 aos para diseo de obras hidrulicas especiales como la canalizacin de ros de 1er orden Frecuencias de 100 aos para la red de drenaje de la cuenca principal La frecuencia elegida debe ser comparativa contra el riesgo de inundacin y el costo de inversin del proyecto. El plano de la cuenca es necesario que cuente con curvas de nivel c/5metros, el plano urbano con curvas de nivel cada metro, se puede usar escalas de 1:5000, preferentemente 1:1000. Cuando se utilice la ecuacin del mtodo racional se recomienda aplicar adecuadamente el valor del coeficiente de escurrimiento c en funcin al escurrimiento superficial segn las caractersticas de la superficie, considerando perdidas por infiltracin y otros efectos retardadores. El valor del coeficiente c podr ser de 0.4 a 0.5 en poblaciones urbanas, para otras reas se debe utilizar valores de las tablas respectivas. Duracin de la lluvia Se puede demostrar que el caudal producido ser el mximo de la duracin de la lluvia cuando es igual al tiempo de concentracin del rea drenada. El tiempo de concentracin Tc es el tiempo que tarda el agua en llegar desde el punto ms alejado de la cuenca hasta el colector es decir, es el tiempo requerido desde el comienzo de la lluvia para que toda el rea este contribuyendo al colector en cuestin. El tiempo de concentracin es la suma del tiempo de entrada ms el tiempo recorrido en el colector: **Todos los tiempos en minutos El tiempo de entrada Te es considerado como aquel recorrido en montaas, terrenos planos, cunetas, zanjas y depresiones y que depende de las caractersticas de la superficie (Pendiente y tipo de superficie).

El tiempo de entrada flucta entre 5 y 10 minutos. El tiempo de recorrido en el colector depender de la velocidad y la longitud del colector entre pozos. Para calcular este tiempo al principio es conveniente asumir una velocidad real en el colector de 1 m/s como velocidad real. El tiempo del trayecto se expresa en minutos y considera el tiempo que tarda la gota terica de agua en recorrer desde la entrada hasta la otra seccin. Recubrimiento mnimo Como mnimo 1 metro, en casos excepcionales y solo bajo justificacin 0.5 de metro (recubrimiento mnimo sobre los colectores). Evaluacin del coeficiente de escurrimiento c Ci : Coeficiente de escurrimiento superficial de cada sector Ai: rea total de cada sector expresado en hectreas A: rea total de la cuenca de drenaje expresado en hectreas Coeficiente de escurrimiento superficial Segn el tipo de superficie C Superficie de tejados (cubierta) 0.70-0.95 y Vias empedradas 0.25-0.40 y Pavimento (rigido-flexible) 0.40-0.50 y Vias/ paseos ripiados 0.15-0.30 y Superficie no pavimentada/lotes vacios 0.10-0.30 y Area verde (jardn, parque, granados, etc.) 0.00-0.25 Segn las condiciones de la cuenca receptora C y Zonas densamente pobladas con vas pavimentadas 0.70-0.90 y Zonas menos densamente habitadas con vas pavimentadas 0.70 y Zonas residenciales de construccin cerrada y via pavimentada (condominio) 0.65 y Barrios en jardines y vas empedradas 0.30 y Superficie arborizada/parques, campo deportivo 0.10-0.20 y Zonas residenciales mediamente habitadas 0.55-0.65 Destino final de las aguas pluviales Las redes que hacen el trazo del drenaje pluvial por lo general forman un sistema de pequeos tramos interconectados entre s a travs de redes ramificadas donde el colector

principal es trazado en la zona ms baja para evacuar todas las aguas de la manera ms directa posible a un curso natural de drenaje (rio, quebrada, lago, torrentera). Boca tormentas La ubicacin de las boca tormentas ser en aquellos puntos que permitan la captacin superficial de las aguas, debe ser en el punto ms bajo con respecto a la cuneta, puede ser situado en la esquina o vrtice de un manzano como tambin es un punto intermedio del tramo. Cmaras de inspeccin Debern cumplir los mismos criterios que una red de alcantarillado sanitario, las cmaras de inspeccin son instaladas para recibir las aguas captadas por las boca tormentas. Solo en caso de extremada emergencia y por tiempo controlado se puede retirar la tapa de cierre a objeto de permitir que funcione como sumidero.

Profundidad mxima de los colectores La norma establece que la profundidad de las zanjas donde se instalaran los colectores no debe ser mayor a los 6 m de profundidad. Dimensiones de los colectores El dimetro minimo para sistemas de recoleccin y evacuacin de aguas pluviales segn norma es de 200 mm (8 ). Sin embargo en casos especiales y previa justificacin el dimetro del colector para los primeros tramos de inicio (arranques) podr ser de 150 mm (6 ). Si el conducto supera a 1.2 m de dimetro interno es mejor efectuar diseos con conductos rectangulares (canales), de ser posible y econmico el dimetro en tubera circular puede ser hasta de 2 m, si el conducto va a ser canal abierto y va por vas urbanas, peatonales, vehiculares los muros debern sobresalir mnimamente como bordillos de proteccin una altura de 25 a 30 cm del nivel de la calzada y debe tener orificios al nivel de la superficie para permitir el drenaje lateral. Es necesario que el conducto trabaje a gravedad sin embargo en secciones rectangulares el bordo libre debe ser incrementado ante el posible ingreso del material flotante (Basura). Tensin tractiva

Bajo el mismo criterio que el sistema de alcantarillado sanitario la tensin tractiva es igual:

T: Tensin tractiva (Pa) S : Pendiente de la tubera llena (m/m) : Densidad del H2O, 1000 kg/m g : Aceleracion de la gravedad 9.8 m/s R : Radio hidrulico (m) La fuerza tractiva debe ser suficiente como para transportar el 95 % del material granular que hubiese ingresado al sistema de alcantarillado pluvial. En consecuencia la tensin tractiva mnima admisible para un alcantarillado pluvial deber ser mayor o igual a 1.5 Pa en todo el tramo, la velocidad mnima debe ser 0.6 m/s para evitar sedimentacin. Pendiente mnima La pendiente mnima debe garantizar que el conducto sea autolimpiante y generalmente debe cumplir la relacin de caudales parcialmente llena sobre tubera llena con una relacin de 0.10:

El valor del coeficiente de rugosidad para conductos circulares con tubera deber ser n=0.013, sin embargo en conductos abiertos (canales) se deber adoptar el valor de la rugosidad en funcin al tipo de acabado que tengan las paredes de la seccin. Periodo de diseo La proyeccin de una red de alcantarillado pluvial se estima que concentrara una vida til al menos de 25 aos. Planilla de clculo y dimensionamiento hidrulico Para el clculo es necesario conocer los datos siguientes: y y Ecuacin de la intensidad de lluvia Frecuencia de la lluvia, clculo del coeficiente de escurrimiento (escorrenta), trazo del sistema de drenaje en funcin a las condiciones favorables de la pendiente y las condiciones del trazo del flujo.

DESCRIPCIN DEL SECTOR Se ha diseado la Red de Alcantarillado pluvial para cuatro manzanas que aportarn a un solo colector, las que estn comprendidas entre las calles 11 de noviembre y Cristbal

Coln; en el sector cercano, a la Direccin de Estudios Centro, de la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo; en donde existen un nmero promedio de 15 casas por manzana y una poblacin de 230 habitantes actualmente; el lugar esta a una altura de 2831msnm, el sitio cuenta con todos los servicios bsicos y en general es una zona residencial. DIMENSIONAMIENTO Para el dimensionamiento de la red de alcantarillado pluvial se utiliz las curvas IDF, el mtodo de la ecuacin racional para obtener el caudal, y para calcular el dimetro de la tubera y otros parmetros se uso el programa EDAR DESIGN 1.0. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS Materiales: Cinta Mtrica de de 50 m Nivel

Cuaderno de apuntes. Equipos: y Cmara de fotos. y Computador Software: y Auto CAD y EDAR DESIGN 1.0 y Microsoft Excel DatosDATOS AO 2007 Min MES Enero Febrer Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Octubre DA 27 14 23 6 4 1 26 28 19 5 2.2 0.1 5.2 4.4 1.2 1 1 2.2 0.1 10 3.1 0.1 5.7 7.4 4.5 5.5 0.2 2.2 2.7 20 3.9 0.2 8.7 8.9 6.4 7 1 2.6 3.3 45 7.6 0.3 10.5 12.1 11.2 8.9 1.6 7.5 6.6 80 10.9 2.3 21.8 12.5 11.4 11.8 2.4 11.4 11.8 120 20.9 13.7 33.3 22.5 17.1 11.9 3.8 16.8 16.2

Noviembre

5

0.7

4.2

5.4

6.8

8.5

13.8

TABLA DE INTENSIDADmin/h Enero Febrer Marzo Abril Mayo JunioJulio Agosto Octubre Noviembre 5 26.4 1.2 62.4 52.8 14.4 12 12 26.4 1.2 8.4

10 18.6 0.6 34.2 44.4 27 33 1.2 13.2 16.225.2

Duracin Min 20 45 11.7 10.1333333 0.6 0.4 26.1 14 26.7 16.1333333 19.2 14.9333333 21 11.8666667 3 2.13333333 7.8 10 9.9 8.816.2 9.06666667

80 8.175 1.725 16.35 9.375 8.55 8.85 1.8 8.55 8.856.375

120 10.45 6.85 16.65 11.25 8.55 5.95 1.9 8.4 8.16.9

TABLA DE INTENSIDAD ORDEN MAYOR A MENOR # orden Periodo (Tr) 5 10 1 11 62.4 44.4 2 5.5 52.8 34.2 3 3.67 26.4 33 4 2.75 26.4 27 5 2.2 14.4 25.2 6 1.83 12 18.6 7 1.57 12 16.2 8 1.38 8.4 13.2 9 1.22 1.2 1.2 10 1.1 1.2 0.6 N1 2 3 4 5 6 7 8

20 26.7 26.1 21 19.2 16.2 11.7 9.9 7.8 3 0.6 Y

45 16.1333333 14.9333333 14 11.8666667 10.1333333 10 9.06666667 8.8 2.13333333 0.4 X1Y

80 16.35 9.375 8.85 8.85 8.55 8.55 8.175 6.375 1.8 1.725 X2Y

120 16.65 11.25 10.45 8.55 8.4 8.1 6.9 6.85 5.95 1.9 X1 2 X22 X1X2

I1 (mm/h)62.4 52.8 26.4 26.4 14.4 12 12 8.4

X2

X1

0.69897 1.04139269 1.79518459 0.69897 0.74036269 1.72263392 0.69897 0.56466606 1.42160393 0.69897 0.43933269 1.42160393 0.69897 0.34242268 1.15836249 0.69897 0.26245109 1.07918125 0.69897 0.19589965 1.07918125 0.69897 0.13987909 0.92427929

1.8694921 1.25478018 1.08449872 0.48855907 0.72790225 1.27537388 1.20406944 0.54813691 0.48855907 0.51749131 0.80273149 0.62455708 0.9936585 0.31884776 0.48855907 0.39468464 0.9936585 0.19301322 0.48855907 0.30708037

0.39664959 0.80966064 0.11725329 0.48855907 0.23934318 0.28323229 0.75431532 0.06888057 0.48855907 0.18344544 0.21141123 0.75431532 0.03837667 0.48855907 0.13692798 0.12928734 0.6460435 0.01956616 0.48855907 0.09777129

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

1.2 1.2 44.4 34.2 33 27 25.2 18.6 16.2 13.2 1.2 0.6 26.7 26.1 21 19.2 16.2 11.7 9.9 7.8 3 0.6

0.69897 0.08635983 0.07918125 0.69897 0.04139269 0.07918125 1 1.04139269 1.64738297 1 0.74036269 1.53402611 1 0.56466606 1.51851394 1 0.43933269 1.43136376 1 0.34242268 1.40140054 1 0.26245109 1.26951294 1 0.19589965 1.20951501 1 0.13987909 1.12057393 1 0.08635983 0.07918125 1 0.04139269 0.22184875 1.30103 1.04139269 1.42651126 1.30103 0.74036269 1.41664051 1.30103 0.56466606 1.32221929 1.30103 0.43933269 1.28330123 1.30103 0.34242268 1.20951501 1.30103 0.26245109 1.06818586 1.30103 0.19589965 0.99563519 1.30103 0.13987909 0.8920946

0.00683808 0.05534532 0.00745802 0.48855907 0.06036293 0.00327752 0.05534532 0.00171335 0.48855907 0.02893225 1.71557257 1.64738297 1.08449872 1.13573569 1.53402611 0.54813691 0.85745329 1.51851394 0.31884776 0.6288449 1.43136376 0.19301322 0.47987133 1.40140054 0.11725329 0.33318506 1.26951294 0.06888057 0.23694357 1.20951501 0.03837667 0.15674486 1.12057393 0.01956616 0.00683808 0.07918125 0.00745802 -0.00918292 0.22184875 0.00171335 1 1.04139269 1 0.74036269 1 0.56466606 1 0.43933269 1 0.34242268 1 0.26245109 1 0.19589965 1 0.13987909 1 0.08635983 1 0.04139269

1.48555839 1.85593394 1.08449872 1.69267905 1.35488312 1.04882778 1.84309179 0.54813691 1.69267905 0.96323407 0.74661237 1.72024696 0.31884776 1.69267905 0.73464749 0.56379619 1.66961339 0.19301322 1.69267905 0.57158501 0.41416537 1.57361531 0.11725329 1.69267905 0.44550218 0.28034654 1.38974185 0.06888057 1.69267905 0.34145674 0.19504459 1.29535125 0.03837667 1.69267905 0.25487132 0.12478538 1.16064184 0.01956616 1.69267905 0.18198689 0.04120411 0.62074906 0.00745802 1.69267905 0.11235673 -0.00918292 0.28863188 0.00171335 1.69267905 0.05385312 1.25771505 1.99662461 1.08449872 2.73311162 1.72164342 0.86930186 1.94113065 0.54813691 2.73311162 1.22397686 0.64717961 1.89479321 0.31884776 2.73311162 0.933513

1.30103 0.08635983 0.47712125 1.30103 0.04139269 0.22184875

16.1333333 1.65321251 1.04139269 1.20772411 14.9333333 1.65321251 0.74036269 1.17415676 14 1.65321251 0.56466606 1.14612804 11.8666667 1.65321251 0.43933269 1.07432874 10.1333333 1.65321251 0.34242268 1.00575233 10 1.65321251 0.26245109 1

0.47198774 1.77609372 0.19301322 2.73311162 0.72631031 0.34439241 1.66272234 0.11725329 2.73311162 0.56609746 0.26245109 1.65321251 0.06888057 2.73311162 0.43388743 0.18756366 1.58286444 0.03837667 2.73311162 0.32386376 0.13211337 1.56143057 0.01956616 2.73311162 0.23124986 0.02841746 0.54400399 0.00745802 2.73311162 0.14277115 -0.01647181 -0.6578794 0.00171335 2.73311162 0.06843091 3.6217515 1.98186399 3.6217515 1.40897682 3.6217515 1.07461033 3.6217515 0.83608965 3.6217515 0.65166118 3.6217515 0.49946804 3.6217515 0.37281467 3.6217515 0.26620249 3.6217515 0.16435053

9.06666667 1.65321251 0.19589965 0.95744765 8.8 1.65321251 0.13987909 0.94448267 2.13333333 1.65321251 0.08635983 0.32905872 0.4 1.65321251 0.04139269 0.39794001 16.35 1.90308999 1.04139269 1.21351776 9.375 1.90308999 0.74036269 0.97197128 8.85 1.90308999 0.56466606 0.94694327 8.85 1.90308999 0.43933269 0.94694327 8.55 1.90308999 0.34242268 0.93196611 8.55 1.90308999 0.26245109 0.93196611 8.175 1.90308999 0.19589965 0.91248776 6.375 1.90308999 0.13987909 0.80448019 1.8 1.90308999 0.08635983 0.25527251

1.26374852 2.30943349 1.08449872 0.71961127 1.8497488 0.54813691

0.53470673 1.80211826 0.31884776 0.41602314 1.80211826 0.19301322 0.31912634 1.77361538 0.11725329 0.24459552 1.77361538 0.06888057 0.17875604 1.73654632 0.03837667 0.11252995 1.53099819 0.01956616 0.02204529 0.48580655 0.00745802

50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 SUMATORIA

1.725 1.90308999 0.04139269

0.2367891

0.00980134 0.45063096 0.00171335

3.6217515

0.078774

16.65 2.07918125 1.04139269 1.22141424 11.25 2.07918125 0.74036269 1.05115252 10.45 2.07918125 0.56466606 1.01911629 8.55 2.07918125 0.43933269 0.93196611 8.4 2.07918125 0.34242268 0.92427929 8.1 2.07918125 0.26245109 0.90848502 6.9 2.07918125 0.19589965 0.83884909 6.85 2.07918125 0.13987909 0.83569057 5.95 2.07918125 0.08635983 0.77451697 1.9 2.07918125 0.04139269 0.2787536

1.27197185 2.53954158 1.08449872 4.32299465 2.16524414 0.77823411 2.18553661 0.54813691 4.32299465 1.53934822 0.57546038 2.11892748 0.31884776 4.32299465 1.17404309 0.40944318 1.93772647 0.19301322 4.32299465 0.9134523

0.31649419 1.92174416 0.11725329 4.32299465 0.71195882 0.23843288 1.88890501 0.06888057 4.32299465 0.54568338 0.16433025 1.7441193 0.03837667 4.32299465 0.40731088

0.11689563 1.73755216 0.01956616 4.32299465 0.29083397 0.06688715 1.61036115 0.00745802 4.32299465 0.17955774 0.01153836 0.57957926 0.00171335 4.32299465 0.08606289 27.9912974 79.0847887 14.3864681 138.590959 33.2825288

86.3548375 23.1249549 56.9970904

X2 X1 Y X1Y X2Y X1 2 X22 X1X2

86.3548375 23.1249549 56.9970904 27.9912974 79.0847887 14.3864681 138.590959 33.2825288

Sustituyendo los valores de la ltima tabla en el sistema de ecuaciones se obtiene:

Ec. a Ec. b Ec. c

Reemplazo a1 y a2 en Ec. a

Al resolver las ecuaciones tenemos:

Entonces:

Para obtener la intensidad de precipitacin utilizamos la siguiente ecuacin:

Con este resultado calculo en caudal con la ecuacin:

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA CHOW Ben. Hidrulica de canales abiertos http://www.co.sandiego.ca.us/reusable_components/images/awm/Docs/awq_1408S_01-09.pdf http://autorneto.com/referencia/ciencia/drenaje-pluvial/