Calculo de una red de desague

ÍNDICEObjetivo General......................................................................................................2

Objetivos Específicos...............................................................................................2

SOLUCIÓN|..............................................................................................................3

a) Calculo del caudal de distribución en marcha...................................................3

COLECTOR LOS PINOS............................................................................3

COLECTOR LOS GERANIOS....................................................................4

COLECTOR LOS ROBLES.........................................................................4

EMISOR LOS LAURELES..........................................................................5

Diagrama de flujo.....................................................................................................6

COLECTOR 4..........................................................................................................7

TRAMO 4-3...........................................................................................................7

TRAMO 4-2...........................................................................................................9

TRAMO 4-1.........................................................................................................11

COLECTOR 3........................................................................................................12

TRAMO 3-3.........................................................................................................12

TRAMO 3-2.........................................................................................................14

TRAMO 3-1.........................................................................................................16

COLECTOR 2........................................................................................................19

TRAMO 2-3.........................................................................................................19

TRAMO 2-2.........................................................................................................21

TRAMO 2-1.........................................................................................................23

EMISOR 1:.............................................................................................................25

TRAMO 1-3.........................................................................................................25

TRAMO 1-2.........................................................................................................27

Recálculo del Tramo 4-1.....................................................................................29

TRAMO 1-1.........................................................................................................31

CONCLUSIONES……………………………………………………………………34

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTINPágina 1

OBJETIVOS

Objetivo General

Diseñar una red de desague.

Objetivos Específicos

Cálculo de las alturas de los buzones. Cálculo de la pendiente en cada tramo de tubería. Cálculo de cotas de fondo de buzon. Emplear adecuadamente el nomograma de elementos circulares con

altura libre.


SOLUCIÓNa) Calculo del caudal de distribución en marchaPara cada límite entre calles, calculamos el caudal en marcha (qm). Para esto utilizaremos el área tributaria entre calles. El proceso se detalla paso a paso a continuación.

COLECTOR LOS PINOSSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:

A=3 (130+12 ) (50+12 )=26412m2=2.641 Ha

Lc=3∗(130+12 )=426m

Población=85∗2.641=225 Habqm=qs+q i

qs=2.25∗Q p

Lc=2.25∗Pob∗¿̇

86400L c=2.25∗225∗250

86400∗426=0.0034 l /s /m¿

q i=qu

Lc=9550∗2.641

86400∗426=0.0007 l /s /m

qm=0.0034+0.0007=0.0041l / s/m

Donde:

qs = caudal sanitario.

qi = caudal de infiltración.


COLECTOR LOS GERANIOSSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:

A=3 (130+12 ) (100+12 )=47712m2=4.771 Ha

Lc=3∗(130+12 )=426m


qs=2.25∗Q p

Lc=2.25∗Pob∗¿̇

86400L c=2.25∗406∗250

86400∗426=0.0062 l /s /m¿

q i=qu

Lc=9550∗4.771

86400∗426=0.0012 l /s /m

qm=0.0034+0.0007=0.0074 l /s /m

COLECTOR LOS ROBLESSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:

A=3 (130+12 ) (100+12 )=47712m2=4.771 Ha

Lc=3∗(130+12 )=426m


qs=2.25∗Q p

Lc=2.25∗Pob∗¿̇

86400L c=2.25∗406∗250

86400∗426=0.0062 l /s /m¿

q i=qu

Lc=9550∗4.771

86400∗426=0.0012 l /s /m


qm=0.0034+0.0007=0.0074 l /s /m

EMISOR LOS LAURELESSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:

Se procede a calcular el caudal por infiltración

A=3 (100+12 )(12)=4032m2=0.403 Ha

Lc=3∗(100+12 )=336m

q i=9600∗0.40386400∗366

=0.0001l / s/m

Diagrama de flujoA través del gráfico se expresa el sentido del flujo que pasa por los colectores. Así tenemos:


COLECTOR 4

TRAMO 4-3Para el primer buzón (buzón 9) asumimos la altura mínima que determina el R.N.E. (1.20m) luego procedemos el cálculo en los demás tramos, recordando que la pendiente en los primeros 300m es de 1%

HB 9=1.20m


d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=1.20−1.14=0.06mH=h+d=1.42+0.06=1.48mHB 10=1.48m

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=0.0074∗1420.5

=1.050.5

=2.10 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00210

π∗0.0112 )

38

=0.065m=2.56

Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8” (0.203m)

Recalculamos el caudal:

Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.010

12

45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s

Cálculo de la velocidad:

V= 4Qπ D2=

4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s

qQ

= 1.0544.36

=0.024


Del Nomograma:

YD

=0.12 vV

=0.44Y=0.12∗0.203=0.024mv=0.44∗1.370=0.603m/ s


TRAMO 4-2

d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=1.66−1.48=0.18mH=d−h=1.42−0.18=1.24mHB 12=1.24 m

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=2∗0.0074∗1420.5

=2.100.5

=4.20 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00420

π∗0.0112 )

38

=0.084 m=3.31



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.010

12

45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s

qQ

= 2.1044.36

=0.047


Del Nomograma:

YD

=0.16 vV

=0.53Y=0.16∗0.203=0.032mv=0.53∗1.370=0.726m / s

TRAMO 4-1En este tramo se supera el límite de longitud para la pendiente mínima (300m) por lo tanto aplicamos la pendiente correspondiente (0.008 m/m)


d=s∗L=0.008∗142=1.14mh=84.40−83.20=1.20m

H=h+1.24+d=1.20+1.24+1.14=3.58mHB 11=3.58m

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=3∗0.0074∗1420.5

=3.150.5

=6.30l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00630

π∗0.00812 )

38

=0.102m=4.02



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.008

12

45/3∗0.010=0.03968m3/s=39.68 l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.03968π∗0.2032 =1.23m /s

qQ

= 3.1539.68

=0.079


Del Nomograma:

YD

=0.20 vV

=0.61Y=0.20∗0.203=0.041mv=0.61∗1.23=0.75m /s

COLECTOR 3

TRAMO 3-3Para el primer buzón (buzón 6) asumimos la altura mínima que determina el R.N.E. (1.20m) luego procedemos el cálculo en los demás tramos, recordando que la pendiente en los primeros 300m es de 0.01 m/m.

HB 6=1.20m


d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=86.24−85.24=1.00m

H=h+1.20+d=1.00+1.20+1.42=3.62mHB 5=3.62m

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=0.0074∗1420.5

=1.050.5

=2.10 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00210

π∗0.0112 )

38

=0.065m=2.56

Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”


Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.010

12

45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s

qQ

= 1.0544.36

=0.024


Del Nomograma:

YD

=0.12 vV

=0.44Y=0.12∗0.203=0.024mv=0.44∗1.370=0.603m/ s

TRAMO 3-2

d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=3.62−1.72=1.9mH=h+d=1.42+1.9=3.32mHB 7=3.32m


Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=2∗0.0074∗1420.5

=2.100.5

=4.20 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00420

π∗0.0112 )

38

=0.084 m=3.31



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.010

12

45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s

qQ

= 2.1044.36

=0.047


Del Nomograma:

YD

=0.16 vV

=0.53Y=0.16∗0.203=0.032mv=0.53∗1.370=0.726m / s

TRAMO 3-1En este tramo se supera el límite de longitud para la pendiente mínima (300m) por lo tanto aplicamos la pendiente correspondiente (0.008 m/m)


d=s∗L=0.008∗142=1.14mh=3.32−0.92=2.40H=h+d=2.40+1.14=3.54 mHB 8=3.54m

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=3∗0.0074∗1420.5

=3.150.5

=6.30l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00630

π∗0.00812 )

38

=0.102m=4.02



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.008

12

45/3∗0.010=0.03968m3/s=39.68 l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.03968π∗0.2032 =1.23m /s

qQ

= 3.1539.68

=0.079


Del Nomograma:

YD

=0.20 vV

=0.61Y=0.20∗0.203=0.041mv=0.61∗1.23=0.75m /s

COLECTOR 2

TRAMO 2-3Para el primer buzón (buzón 1) asumimos la altura mínima que determina el R.N.E. (1.20m) luego procedemos el cálculo en los demás tramos, recordando que la pendiente en los primeros 300m es de 0.01 m/m.


HB 1=1.20m

d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=1.93−1.20=0.73H=d−h=1.42−0.73=0.69

Pero la altura mínima de los buzones debe ser 1.20m (recomendación del R.N.E.), lo cual hace necesario que cambiemos la pendiente.

s=h+Hl

=1.20+0.73142

=0.0136HB 3=1.20

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=0.0041∗1420.5

=0.5820.5

=1.16 l / s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00116

π∗0.013612 )

38

=0.049m=1.93



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.0136

12

45/3∗0.010=0.05174 m3/ s=51.74 l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.05174π∗0.2032 =1.60m /s


qQ

=0.58251.74

=0.011

Del Nomograma:

YD

=0.08 vV

=0.35Y=0.08∗0.203=0.016mv=0.35∗1.60=0.56m / s

TRAMO 2-2


d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=88.47−87.27=1.2m

H=h+1.20+d=1.20+1.20+1.42=3.82mHB 2=3.82m

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=2∗0.0041∗1420.5

=1.1640.5

=2.33 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00233

π∗0.0112 )

38

=0.067m=2.65



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.010

12

45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s

qQ

=1.16444.36

=0.026


Del Nomograma:

YD

=0.12 vV

=0.44Y=0.12∗0.203=0.024mv=0.44∗1.370=0.603m/ s

TRAMO 2-1En este tramo se supera el límite de longitud para la pendiente mínima (300m) por lo tanto aplicamos la pendiente correspondiente (0.008 m/m) a menos que el las alturas no sean correspondientes


d=s∗L=0.008∗142=1.14mh=4.11−3.82=0.29H=d−h=1.14−0.29=0.85m

Pero la altura mínima de los buzones debe ser 1.20m (recomendación del R.N.E.), lo cual hace necesario que cambiemos la pendiente.

s=h+Hl

=1.20+0.29142

=0.0105HB 4=1.20

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=3∗0.0041∗1420.5

=1.750.5

=3.49 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00349

π∗0.010512 )

38

=0.078m=3.07



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.0105

12

45/3∗0.010=0.04546m3/s=45.46l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.04546π∗0.2032 =1.40m /s


qQ

= 1.7545.46

=0.038

Del Nomograma:

YD

=0.13 vV

=0.46Y=0.13∗0.203=0.026mv=0.61∗1.40=0.644m / s

EMISOR 1:Para el Cálculo de emisores, basta con definir la pendiente de estos, dado que al calcular los colectores, tendremos las alturas de los buzones previamente (salvo el buzón 13).


TRAMO 1-3

h=1.20−0.76=0.44d=s∗L=112 s

H=d+h→d=3.54−0.44=3.10→s=3.10112

=0.0277=2.77 %

Según el R.N.E. la relación yD

=0.75 (en el caso de emisores)

YD

=0.75→ qQ

=0.925→Q=q los pinos+q loslaureles+qindustrial

0.925=1.75+10−4∗112+90

0.925

Q=91.760.925

=99.20l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.09920

π∗0.027712 )

38

=0.227m=8.94 →10 (comercial)

Recalculamos el Caudal:

Q=A R

23 S

12

n =π∗0.254

83∗0.0277

12

453∗0.010

=0.13423m3 / s=134.23l / s

V= 4Qπ D2=

4∗0.13423π∗0.2542 =2.65m /s

qQ

= 91.76134.23

=0.68


Del Nomograma:

YD

=0.61 vV

=1.08Y=0.61∗0.254=0.15mv=1.08∗2.65=2.862m /s

TRAMO 1-2


h=84.40−83.60=0.80d=s∗L=112 s

H=3.58−3.54−d−h→d=0.04−0.44=−0.40→s=−0.40112

=−0.00036=−0.36 %

La pendiente es menor a la mínima, y lo que es más importante, este valor al ser negativo significa que el flujo del agua trabajará a contrapendiente. Para evitar esto, debemos hacer un rediseño del buzón 11, cambiando su altura y la pendiente del tramo 4-1. Esto se logrará haciendo un recalculo en el tramo en estudio (1-2), por tanto, la pendiente aquí será la mínima (0.01, dado que aun no hemos pasado los 300m), para generar un buzón de mayor dimensión.

h=0.80d=s∗L=0.01∗112=1.12H 11=3.54+0.80+1.12=5.46m



YD

=0.75→ qQ

=0.925→Q=∑ qcalles anteriores

0.925=3.15+10−4∗112+91.76

0.925=94.92

0.925

Q=94.920.925

=102.62 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.10262

π∗0.0112 )

38

=0.278m=10.94 →12 (comercial

Calculo del nuevo caudal:


Q=A R

23 S

12

n =π∗0.3048

83∗0.010

12

453∗0.010

=0.13115m3/ s=131.15m3/s

V= 4Qπ D2=

4∗0.13115π∗0.30482 =1.80m /s

qQ

= 94.92131.15

=0.72

Del Nomograma:

YD

=0.63 vV

=1.09Y=0.63∗0.3048=0.19mv=1.09∗1.80=1.96m /s

Recálculo del Tramo 4-1

Habiendo definido la altura del buzón en el emisor anterior, procedemos a hacer el cálculo de la nueva pendiente.


d=s∗L=142 sd=5.46−1.24−1.20=3.02142 s=3.02→s=0.0213=2.13 %

Para la tubería:

YD

=0.5→ qQ

=0.5→Q=3∗0.0074∗1420.5

=3.150.5

=6.30l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.00630

π∗0.021312 )

38

=0.085m=3.35



Q=A R

23 S

12

n =π∗0.203

83∗0.0213

12

45/ 3∗0.010=0.06475m3 /s=64.75 l /s


V= 4Qπ D2=

4∗0.06475π∗0.2032 =2.00m /s

qQ

= 3.1564.75

=0.049


Del Nomograma:

YD

=0.15 vV

=0.53Y=0.15∗0.203=0.03mv=0.53∗2.00=1.06m /s

TRAMO 1-1Para este tramo la pendiente correspondiente será de 0.008m/m debido a que ya se pasarán los 300m. El cálculo corresponderá a la altura del buzón 13.


h=5.46−2.54=2.92d=s∗L=0.90H 13=d+h→d=2.92+0.90=3.82



YD

=0.75→ qQ

=0.925→Q=∑ qcalles anteriores

0.925=94.92+10−4∗112+3.15

0.925=98.08

0.925

Q=98.080.925

=106.03 l /s

Por Manning:

Q= A R23 S

12

n→D=

(453 nQ )

38

π S12

=( 453∗0.010∗0.10603

π∗0.00812 )

38

=0.293m=11.54 →12(comercial)

Recalculamos el Caudal:

Q=A R

23 S

12

n =π∗0.3048

83∗0.008

12

453∗0.010

=0.11730m3/ s=117.30 l /s

V= 4Qπ D2=

4∗0.13423π∗0.2542 =1.61m/ s

qQ

= 98.08117.30

=0.84


Del Nomograma:

YD

=0.72 vV

=1.12Y=0.72∗0.3048=0.22v=1.12∗1.61=1.80m/ s


CONCLUSIONES

Que un sistema de desague sanitario es un complemento muy importante a un sistema de agua potable, ya que no solo se trata de llevar el agua a su destino si no también es darle una salida al agua después de ser utilizada.

Que para realizar trabajos de calidad, en materia de ingeniería es muy importante guiarse de las normas, en nuestro caso el Reglamento Nacional de Edificaciones que sirve como instrumento guía para obtener los parámetros de diseño más no como impedimento para nuestra elección en las características donde nuestro criterio nos indique ciertos valores.

El diseño de una red de desague depende mucho del criterio, conocimientos, perspicacia y experiencia del proyectista, ya que se tendrá que prever problemas que pasen durante y después de la construcción de la obra.

Que así como en una canal, se debe evitar trabajar en contrapendiente, también se debe evitarlo para los sistemas de red desague ya que son tubería que no trabajan a tubo lleno, como lo que trabajan las tuberías de abastecimiento de agua potable (a presión), ellos si pueden trabajar a contrapendiente.


BIBLIOGRAFÍA

Abastecimiento de agua y alcantarilla, Vierendel, 4ta edición (2009) Apuntes de clase de la asignatura de Abastecimiento de Agua y

Alcantarillado del ciclo 2015-II UNSM.


Documents

Calculo de una red de desague