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DOCUMENTO Nº 2 ANEXOS DE CÁLCULO
DOCUMENTO Nº 2 ANEXOS DE CÁLCULO
• ANEXO 1………………………………………………………………………………………………………………80 CÁLCULO DE LAS REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA • ANEXO 2……………………………………………………………………………………………………………105 CÁLCULO DE LAS REDES DE EVACUACIÓN DE AGUAS USADAS Y PLUVIALES • ANEXO 3……………………………………………………………………………………………………………129 CÁLCULO DE LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓN Y VERTIDO • ANEXO 4……………………………………………………………………………………………………………160 CÁLCULO DE LAS REDES ELÉCTRICAS Y ALUMBRADO PÚBLICO • ANEXO 5……………………………………………………………………………………………………………196 CÁLCULO DE LA RED VIARIA
ANEXO 1 CÁLCULO DE LAS REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
ANEXO 1 CÁLCULO DE LAS REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA 1 RED DE ABASTECIMIENTO…………………………………………………………………………………….82 1.1 CAUDALES CONSIDERADOS……………………………………………………………………82 1.2 FORMULACIÓN………………………………………………………………………………………….82 1.2.1 CAUDAL TEÓRICO……………………………………………………………………..82 1.2.2 COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD………………………………………….83 1.2.3 CAUDAL DE CÁLCULO……………………………………………………………….83
1.2.4 DIÁMETRO INTERIOR DE LOS CONDUCTOS PARA UNA VELOCIDAD “V” DETERMINADA……………………………………………………….83
1.2.5 DIÁMETRO NORMALIZADO……………………………………………………….83 1.2.6 VELOCIDAD DEL FLUIDO………………………………………………………….84 1.2.7 LONGITUD EQUIVALENTE…………………………………………………………84 1.2.8 PÉRDIDA DE CARGA………………………………………………………………….84 1.2.9 PÉRDIDA DE CARGA ACUMULADA……………………………………………85 1.2.10 ALTURA PIEZOMÉTRICA NECESARIA IDEAL………………………….85 1.2.11 ALTURA PIEZOMÉTRICA NECESARIA REAL……………………………85 1.2.12 PRESIÓN………………………………………………………………………………….85 1.2.13 DIMENSIÓN Y ARMADURAS DE LOS ANCLAJES…………………….85 1.3 PROCESO DE CÁLCULO……………………………………………………………………………87 1.4 RESULTADOS……………………………………………………………………………………………92 2 ESTACIÓN DE BOMBEO…………………………………………………………………………………………101 2.1 BOMBAS B1 Y B2……………………………………………………………………………………101
1 RED DE ABASTECIMIENTO
En este apartado se explica el proceso de cálculo empleado para seleccionar
los diámetros de las diferentes conducciones que configuran las redes de
abastecimiento. Así como la presión necesaria en el punto de suministro para que el
éste sea de garantía en todos los puntos de la red.
1.1 CAUDALES CONSIDERADOS
Red de abastecimiento a viviendas: se tomará como caudal de cálculo el
caudal punta de diseño 0’5 litros/seg por vivienda. A este caudal se le aplicará un
coeficiente de simultaneidad dependiendo del número de viviendas abastecidas por
el tramo según la siguiente fórmula:
Csimultaneidad = 1’1 · [19 + n]/[10·(n+1)]
Donde n representa el número de viviendas abastecidas por el tramo,
tomando el coeficiente un valor de 1 para n = 1.
Red de riego: se tomará el caudal de diseño en condiciones de máximo
consumo 11000 litros/hectárea y día, con una previsión de riego de 10 horas al día,
este caudal equivale a 0’3 litros/hectárea y segundo; de manera que a cada parcela
se le asignará un consumo proporcional a su superficie.
Red contra incendios: se tomará como caudal de cálculo el de diseño
impuesta por la Norma CPI-96, 1000 litros/minuto en dos hidrantes consecutivos,
esto equivale a tomar un caudal de 16’66 litros/segundo e hidrante.
1.2 FORMULACIÓN
1.2.1 CAUDAL TEÓRICO:
Qteóricoviviendas = Nºviviendas · 0’5 litros/seg
Qteóricoriego = Sup.parcela · 0’3 litros/seg·ha
Qteóricoincendio = Nºhidrantes · 16’66 litros/seg·hidrantes
1.2.2 COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD:
Csimultaneidad = 1’1 · [19 + n] / [10·(n+1)]
Donde n representa el número de viviendas abastecidas por el tramo,
tomando el coeficiente un valor de 1 para n = 1.Este factor sólo se introduce en el
cálculo de la red de abastecimiento a viviendas.
1.2.3 CAUDAL DE CÁLCULO:
Qcálculo = Csimultaneidad · Qteórico litros/seg
En el caso de red de riego y contra incendios el caudal de cálculo y teórico
coinciden.
1.2.4 DIÁMETRO INTERIOR DE LOS CONDUCTOS PARA UNA VELOCIDAD
“V” DETERMINADA:
D = [ (4·Qcálculo) / (v ·π)]1/2
1.2.5 DIÁMETRO NORMALIZADO:
Se acude a una tabla de referencia, donde están reflejados los distintos
diámetros nominales, exteriores, interiores y los espesores para conductos de
diversos materiales y correspondientes a diversas series. Por comparación con los
diámetros correspondientes a una velocidad de 1 m/s se seleccionan los más
adecuados. Este proceso se realiza con la función DIMENSIONA en la que se deben
incluir como parámetros de búsqueda el material, el caudal circulante y el diámetro
calculado para una velocidad de 1 m/s. Los códigos para los diferentes materiales
son:
CÓDIGO MATERIAL SERIE
14 PVC 4 kg/cm2
16 PVC 6 kg/cm2
110 PVC 10 kg/cm2
116 PVC 16 kg/cm2
125 PVC 25 kg/cm2
24 PE-BD 4 kg/cm2
26 PE-BD 6 kg/cm2
210 PE-BD 10 kg/cm2
34 PE-AD 4 kg/cm2
36 PE-AD 6 kg/cm2
310 PE-AD 10 kg/cm2
4 Fundición 25 kg/cm2
1.2.6 VELOCIDAD DEL FLUIDO:
Una vez determinado el diámetro normalizado del conducto se calcula la
velocidad de paso real del fluido, en función del espesor del conducto seleccionado:
V = [ 4·Qcálculo] / [π · D2interior]
1.2.7 LONGITUD EQUIVALENTE:
Lequivalente = Ltramo + Llocalizada
Donde Llocalizada hace referencia a la longitud equivalente de las piezas
especiales como codos, derivaciones y válvulas, los valores tomados en metros se
reflejan en la siguiente tabla:
Ф(mm) 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150
Codo 45º 0’2 0’34 0’43 0’47 0’56 0’7 0’83 1 1’18 1’25 1’45 1’63
Codo 90º 0’38 0’5 0’63 0’76 1’01 1’32 1’71 1’94 2’01 2’21 2’94 3’99
Derivación1 0’1 0’15 0’2 0’3 0’4 0’5 0’6 0’7 0’8 0’9 1 1’2
Derivación2 1’8 2’5 3 3’6 4’1 4’6 5 5’5 6’2 6’9 7’7 8’9
Válvula
Comp. 0’14 0’18 0’21 0’26 0’36 0’44 0’55 0’69 0’81 1’09 1’44 1’7
Derivación 1 supone una derivación en T de confluencia de ramal (o de paso
recto).
Derivación 2 supone una derivación en T de derivación a ramal (donde el
flujo principal se divide en dos perpendiculares a la dirección original).
1.2.8 PÉRDIDA DE CARGA:
P.C. = [ f·8·Lequivalente·Q2cálculo] / [π2·Dinterior
5·g]
Donde f es el factor de fricción considerado 0’00114 y g es la aceleración de
la gravedad 9’8 m/s2.
1.2.9 PÉRDIDA DE CARGA ACUMULADA:
Se obtiene para cada nodo o punto de demanda como suma de la pérdida de
carga de los tramos comprendidos entre el punto de abastecimiento y el punto de
cálculo.
1.2.10 ALTURA PIEZOMÉTRICA NECESARIA IDEAL:
Alturaideal = Cotageodésica + Pmínimasuministro
Donde la Pmínimasuministro es de 25 m.c.a. Este valor se impone para asegurar
suministro en cada vivienda, teniendo en cuenta que desde la acometida particular
para cada parcela dista una media de 20 metros de la vivienda.
1.2.11 ALTURA PIEZOMÉTRICA NECESARIA REAL:
Alturareal = Alturaideal + P.C.acumulada
Este valor representa la altura piezométrica que se demanda en cada punto
de consumo para tener la presión mínima considerada.
1.2.12 PRESIÓN:
Presión = Máx[Alturareal] + 5 – ( Cotageodésica + P.C.acumulada)
Se calcula la presión necesaria en el punto de suministro necesaria para
satisfacer las condiciones de presión mínima en cada uno de los puntos de
demanda. Se mayora el valor con 5 m.c.a. para subsanar errores en el cálculo de la
P.C. Con este valor se puede también calcular la presión de suministro alcanzada en
cada punto de demanda.
1.2.13 DIMENSIONES Y ARMADURAS DE LOS ANCLAJES:
Para evitar deterioros en la red debido a golpes de ariete y empujes es
necesario proteger los elementos especiales como codos, reducciones, llaves de
paso y derivaciones en T mediante anclajes de hormigón armado. Se siguen las
recomendaciones de la Norma NTE-IFA “Abastecimiento” según la cual las
dimensiones de los dados de hormigón y la disposición de las armaduras son las
siguientes:
Pieza Diámetro Dimensiones en cm
(mm) A B C
Codo 45º Hasta 225 30 40 15
Codo 90º Hasta 225 50 40 20
Reducción Hasta 225 40 30 15
Llaves de paso
(mm)
Dimensiones de dado en
cm
Posición de las
armaduras
A B C E 1
Ф
2
n-Ф
3
n-Ф
Hasta 63 30 10 20 15 6 2-12 4-6
75 40 15 30 15 6 2-12 4-6
90 50 15 30 15 6 2-12 5-6
110 60 20 35 15 6 4-12 5-6
125 70 25 35 15 6 4-12 5-6
140 70 25 35 15 6 4-12 5-6
Piezas en T
(mm)
Dimensiones de dado en
cm
Posición de las
armaduras
A B C E 1
Ф
2
n-Ф
Hasta 63 40 30 25 15 10 2-10
75 50 40 25 15 10 2-10
90 60 40 30 15 10 2-10
110 60 45 30 15 10 4-10
125 80 50 35 15 10 4-10
140 80 50 35 15 10 4-10
1.3 PROCESO DE CÁLCULO
Se desarrolla una herramienta para el cálculo de las redes de abastecimiento
basada en una hoja de cálculo (Excel) en la que se incluyen macros y tablas de
datos (utilizando aplicaciones en Visual Basic) .El objetivo es doble:
1.-Determinar el diámetro de la sección a adoptar en cada tramo de
conducción tal que la velocidad de paso del fluido esté comprendida entre 0’5
(límite inferior por peligro de sedimentación) y 2 m/s (límite superior para evitar
ruidos, empujes y excesivas pérdidas de carga).
2.-Determinar las presiones mínimas admisibles en los puntos de suministro
y consumo.
Para el cálculo de las redes se modelaron los diferentes trazados atendiendo
a las siguientes premisas:
1.-Los puntos de consumo y/o derivaciones próximas entre sí se sustituirán
por acometidas equivalentes, de esta forma para las redes de riego y
abastecimiento a viviendas se crean a partir de 125 puntos de consumo reales
(para cada red) 68 nodos equivalentes.
2.-Se generan los tramos entre acometidas equivalentes y/o derivaciones,
de manera que cada tramo se distingue del siguiente en el caudal asignado.
El proceso de cálculo (común para todas las redes) se muestra en el
siguiente diagrama de flujos:
PROCESO DE CÁLCULO PARA LAS REDES DE ABASTECIMIENTO
Qcálculo
Los datos a introducir en la hoja de cálculo son:
1.-Nombre del tramo: NODOINICIO-NODOFINAL
2.-Condiciones de consumo: este es el único punto en el que se diferencian
las distintas redes:
a) Red de abastecimiento a viviendas: será necesario introducir el número
de viviendas a abastecer por cada tramo, en el caso de tramos pertenecientes a
sectores mallados se contabilizarán sólo la mitad de las viviendas, ya que se hará la
aproximación de que las mallas tendrán dos puntos de alimentación (los entronques
con la red principal).
b) Red de riego: se introduce la superficie de riego para cada tramo en
hectáreas.
c) Red contra incendios: se introduce el número de hidrantes a abastecer
por el tramo en cuestión.
3.-Longitud del tramo en metros
Una vez introducidos estos datos se presentan los siguientes resultados:
Resultados
Фnormalizado
Velocidad del fluido
L.equivalente
Material Longituddel tramo
P.C. en el tramo
Piezas especiales
A.P. teórica Фreferencia
Datos Resultados parciales
Presión mínima
Cota nodo
A.P. ideal
Presión
A.P. Altura piezométrica P.C. Pérdida de carga
1.-Coeficiente de simultaneidad: según la formulación anterior, sólo se
aplicará en el caso de abastecimiento a viviendas.
2.-Caudal de cálculo en litros por segundos, con este valor se comienza el
proceso de cálculo.
3.-Se presentan los diámetros interiores de los conductos que serían
necesarios para obtener velocidades de circulación de 0’5, 1 y 2 m/s. Estos valores
servirán como referencia para seleccionar los diámetros normalizados.
4.-Selección del diámetro normalizado: se hace uso de la macro
“DIMENSIONA” desarrollada para seleccionar el diámetro adecuado partiendo de los
siguientes datos: material elegido (según los códigos indicados anteriormente),
caudal de cálculo y diámetro de referencia. La macro genera un proceso iterativo
que se puede resumir en el siguiente esquema de decisión basado en la
comparación de los diámetros interiores normalizados con el diámetro de
referencia:
PARA UN PASO INTERMEDIO (i)
¿Es Фinterno(i) mayor que la referencia?
¿Es la velocidad(i) ≤ 1’2?
Se selecciona Фinterno(i)
¿Es Фinterno(i) el último disponible del material?
Se selecciona Фinterno(i)
¿Es la velocidad(i) > 2?
Se pasa al siguiente diámetro normalizado (i = i+1)
¿Está la referencia más cerca de Фinterno(i) que de Фinterno(i+1) ?
¿Es la velocidad(i) < 0’5?
Se selecciona Фinterno(i)
¿Es la velocidad(i) ≥ 2?
Se pasa al siguiente diámetro normalizado (i = i+1)
Se selecciona Фinterno(i)
SÍ
SÍ
NO
SÍ
NO
SÍ
NO
SÍ
SÍNO
NO
SÍ
NO
¿Es la velocidad(i+1) < 0’5? SÍ
Se selecciona Фinterno(i+1)NO
¿Es la velocidad(i) ≥ 2? SÍ
Se pasa al siguiente diámetro normalizado (i = i+1) NO
Se selecciona Фinterno(i+1)
5.-Se calcula la velocidad real de circulación de fluido en el tramo para el
diámetro seleccionado.
6.-Se calcula la longitud equivalente del tramo, en la que se incluyen las
piezas especiales, codos, válvulas incluidas en cada tramo.
7.-Se calcula las pérdidas de carga en el tramo a partir de la longitud
equivalente calculada anteriormente.
Una vez determinados los parámetros cinéticos de la red debemos
comprobar que las velocidades obtenidas están dentro de los parámetros de cálculo
(0’5 a 2 m/s). Puede ocurrir que en algunos casos excepcionales las velocidades de
circulación del fluido estén fuera de estos límites, esto es debido a que no existen
diámetros normalizados adecuados para el caudal de cálculo, como solución se
propone:
Para el caso de velocidades mayores de 2 m/s se puede optar por doblar el
conducto, de esta forma se aumenta la sección de paso y se reduce la velocidad.
En el caso de velocidades menores a 0’5 m/s significa que el caudal
circulante es tan bajo que aun con la sección más pequeña posible las velocidades
están por debajo del límite, por lo tanto existirán problemas de sedimentación, por
lo que se deberá aumentar la frecuencia en la revisión de las conducciones y en las
labores de mantenimiento.
Para calcular la presión en los puntos de suministro/consumo se parte de la
cota o altura geodésica de cada uno de ellos, se establece una presión mínima de
suministro, en nuestro caso 25 m.c.a., y se calcula la presión disponible
introduciendo las pérdidas de carga calculadas anteriormente.
8.-Se introduce la altura en metros de cada punto de consumo.
9.-Se calcula la pérdida de carga (en metros) acumulada desde el punto de
abastecimiento hasta el punto de cálculo.
10.-Se determina la altura piezométrica necesaria ideal, como suma de la
cota geodésica de cada punto más la presión mínima de suministro.
11.-Se calcula la altura piezométrica necesaria real, como suma de la altura
piezométrica necesaria ideal más las pérdidas de carga acumulada.
12.-Se determina la altura piezométrica necesaria real mayor de entre todos
los puntos de cálculo; este parámetro condicionará la presión de suministro
necesaria. Se mayora este parámetro en 5 m.c.a más, para subsanar posibles
errores en el cálculo de las pérdidas de carga.
13.-Se calcula la presión necesaria en el punto de suministro para satisfacer
las condiciones anteriores, así como la obtenida en cada uno de los puntos de
consumo. Para ello se toma la máxima altura piezométrica necesaria real mayorada
y se le resta la pérdida de carga acumulada y la altura geodésica del punto de
cálculo.
1.4 RESULTADOS
En las siguientes tablas se muestran los resultados obtenidos:
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LA RED DE ABASTECIMIENTO A VIVIENDAS
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LA RED DE RIEGO
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LA RED CONTRA INCENDIOS
2 ESTACIÓN DE BOMBEO
Se utiliza programa de selección de bombas Caprari Pump Tutor V 2,
facilitado por el fabricante. Introduciendo los parámetros de diseño ( caudal y altura
de impulsión) el programa selecciona la bomba más adecuada para su
funcionamiento en las condiciones indicadas, en particular se selecciona aquella que
ofrece un mejor rendimiento.
2.1 BOMBAS B1 Y B2
Se elige como caudal de diseño 17’46 l/s para las dos bombas trabajando
simultáneamente en paralelo. Esta demanda corresponde a la correspondiente al
riego y suministro a viviendas conjuntamente
Se determina una altura de impulsión de 50 m.c.a, con este valor se asegura
el abastecimiento a todos los puntos de consumo satisfaciendo la condición de
presión mínima en cada punto, además se tiene en cuenta que la profundidad
media de la bomba en el pozo de suministro será de unos 15 m.
A continuación se muestra la curva característica del grupo de bombeo
seleccionado.
Altura de impulsión
Valores NPSH
Rendimiento
Potencia en el eje P2
/4K [1] /4K [2]/4K
74,3%74,3%
Area de aplicación
/4K [1] /4K [2]
/4K [1] /4K [2]
/4K [1]
/4K [2]
05
101520253035404550
55[m]
0
4
[m]
0204060
[%]
48
[kW]
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 [l/s]
Las características de las bombas seleccionadas son las siguientes:
Bomba
-Bomba sumergida de tipo semiaxial.
-Cuerpos aspirante, impelente y difusor: de hierro fundido.
-Rodetes: de hierro fundido, encajados en el eje por medio de casquillos cónicos de
acero inoxidable.
-Eje: de acero inoxidable, soportado en los extremos y en correspondencia con
cada difusor con cojinetes protegidos contra la entrada de arena.
-Acoplamiento, tornillos, rejilla y protección: de acero inoxidable.
-Válvula de retención: incorporada, con boca roscada.
-Barnizado: homologada para agua potable.
Motor eléctrico
-Asíncrono, trifásico, lubricado por el agua de llenado.
-Rotor en cortocircuito.
-Estator: tipo rebobinable, de alambre de cobre recubierto con vaina de material
hidrófugo con elevado grado de aislamiento adecuada para el funcionamiento en
baño de agua.
-Camisa estator: de acero inoxidable.
-Soportes superior e inferior: de hierro fundido.
-Eje: de acero inoxidable, soportado por cojinetes de bronce.
-Cojinete de empuje: tipo Michell, de patines oscilantes.
-Membrana de dilatación para la compensación entre la presión interna y la externa
-Tornillos: de acero inoxidable.
-Barnizado: homologada para agua potable.
Datos técnicos/características:
Qdiseño: 8,83 l/s
Hdiseño: 50,7 m
n. polos: 2
Frecuencia: 50 Hz
Monofásica / Trifásica: 3~
Potencia motor: 7,5 kW
Tensión: 400 V
Diámetro impulsión: G3"
Max. diametro : 150
Se muestra a continuación un croquis de la bomba
seleccionada y las dimensiones características en
milímetros: ø F
ø D
ø E
A
G
B
C
DN
A: 1515
B: 842
C: 673
D: 141
DN: G3”
E: 143
F: 150
G: 124
ANEXO 2 CÁLCULO DE LAS REDES DE EVACUACIÓN DE AGUAS USADAS Y PLUVIALES
ANEXO 2 CÁLCULO DE LAS REDES DE EVACUACIÓN DE AGUAS USADAS Y PLUVIALES 1 CAUDALES CONSIDERADOS…………………………………………………………………………………107 1.1 RED DE AGUAS RESIDUALES URBANAS……………………………………………….107 1.2 RED DE AGUAS PLUVIALES……………………………………………………………………107 1.2.1 SUPERFICIE DE ESCORRENTÍA………………………………………………108 1.2.2 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN…………………………………………………108 1.2.3 CÁLCULO DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA CONSIDERADA……109 2 CÁLCULOS DE LA RED………………………………………………………………………………………….110 2.1 FORMULACIÓN……………………………………………………………………………………….110 2.1.1 CAUDAL ADMISIBLE PARA LA SECCIÓN………………………………..110 2.1.2 CALADO DE LA SECCIÓN………………………………………………………..111 2.1.3 VELOCIDAD DEL FLUIDO…………………………………………………………111 2.1.4 PENDIENTE………………………………………………………………………………112 2.1.5 PROFUNDIDAD DE LA CONDUCCIÓN……………………………………..112 2.2 PROCESO DE CÁLCULO………………………………………………………………………….112 3 RESULTADOS…………………………………………………………………………………………………………115
1 CAUDALES CONSIDERADOS
Para el cálculo de la red (determinación de diámetro de los conductos y
pendiente de los mismos) se le asigna a cada tramo un caudal que se obtiene como
suma de los caudales aguas arriba más los aportados en los puntos de vertido
(albañales de las parcelas e imbornales) que a él acometen.
1.1 RED DE AGUAS RESIDUALES URBANAS
Se consideró un caudal medio de 0’012 litros/seg y vivienda como caudal de
partida, y se trabaja bajo dos hipótesis caudal máximo y mínimo.
Qmedio = 0’012 litros/seg
Qmax = 0’06 litros/seg
Qmin = 0’002 litros/seg
Para el caudal medio se tomó como base la dotación de agua para
abastecimiento (1000 litros por vivienda y día), para los caudales punta máximo y
mínimo se consideraron coeficientes de 5 y 0’2 respectivamente.
1.2 RED DE AGUAS PLUVIALES
Para calcular los caudales a evacuar se siguió el método racional que, en
síntesis, marca los siguientes pasos:
-Superficie de escorrentía de la cuenca
-Tiempo de concentración para cada tramo
-Intensidad de lluvia considerada
La fórmula aplicada para el cálculo del caudal es:
Qpluvial = Supescorrentía·I
1.2.1 SUPERFICIE DE ESCORRENTÍA
La superficie de escorrentía asociada a cada tramo de red se calculará
siguiendo la siguiente formulación:
Supescorrentía = A·e
Supescorrentía= Supviales + Supparcela
Donde:
Supescorrentía se calcula como una superficie equivalente donde sólo se
cuantifica un porcentaje de la superficie total de cada cuenca (este porcentaje es el
coeficiente de escorrentía) para tener en cuenta la capacidad de absorción de agua
por parte del terreno. La superficie de escorrentía se calcula como suma de la
superficie de escorretía correspondiente a la parcela más la superficie de
escorrentía correspondiente a los viales.
I es la intensidad de lluvia considerado en litros/seg y Ha.
A es la superficie real de la cuenca en hectáreas
e es el coeficiente de escorrentía considerado:
Tipo de superficie Coficiente de
escorrentía
Asfalto 0’9
Parcelas 0’675
1.2.2 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
El tiempo de concentración de la cuenca viene determinado por la fórmula:
T = [0’871·L3/H]0’385
Donde:
T es el tiempo de concentración de la cuenca en horas
L es el recorrido máximo del agua en km desde el punto más alejado de la
cuenca hasta el punto de evacuación.
H es el desnivel entre la cabecera de la cuenca y el punto de desagüe en
metros.
1.2.3 CÁLCULO DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA CONSIDERADA
Para el cálculo de la intensidad de lluvia considerada se calcula en primer
lugar el tiempo de concentración de la cuenca y a partir de éste y haciendo uso de
las curvas IDF correspondiente para la zona pluviométrica objeto de nuestro
proyecto se determina la intensidad de lluvia.
La zona de actuación pertenece a zona pluviométrica II, por lo que la curva
IDF (intensidad de lluvia, duración del chaparrón, frecuencia recurrente) es la
siguiente :
CURVA IDF ZONA PLUVIOMÉTRICA II
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
Duración del chaparrón (min)
Inte
nsi
dad
de
lluvi
a (l
/sH
a)
Para determinar la intensidad de lluvia se entra e la curva con el tiempo de
concentración calculado anteriormente y se obtiene el valor de la intensidad en (l/s
y Ha).
2 CÁLCULOS DE LA RED
En este apartado se describe la metodología seguida para determinar los
parámetros propios de cada conducción (pendiente, diámetro, velocidad de paso
del fluido) así como los de la red (profundidad de conducción, profundidad de los
pozos).
Se trabajará con varias hipótesis correspondientes a caudales mínimo,medio
y máximo.
Se establece como condición para el diseño la velocidad del fluido en las
conducciones, para ello el diámetro y la pendiente serán tales que la velocidad
mínima del fluido bajo la hipótesis de caudal medio sea mayor a 0’3 m/s para evitar
sedimentaciones, por otra parte la velocidad máxima permitida será 5 m/s. De este
modo se garantiza la autolimpieza de la red con el discurrir del fluido por su
interior.
2.1 FORMULACIÓN
2.1.1 CAUDAL ADMISIBLE PARA LA SECCIÓN:
Se utiliza la formulación de Manning-Strickler
Qsección = A · vllena
A = (π/4) · Ф2
vllena = (1/n) · R2/3 · i1/2
Donde
Ф es el diámetro de la conducción
R es el radio hidráulico de la sección, para el caso de conductor circulares
será de Ф/4
i es la pendiente que presenta el tramo
vllena hace referencia a la velocidad del fluido cuando la sección del conducto
está llena, se incluye como parámetro la pendiente del tramo.
2.1.2 CALADO DE LA SECCIÓN:
Se calcula para cada tramo y sección seleccionada, acudiendo a
nomogramas que relacionan caudal admisible (caudal a sección llena) y caudal
circulante con la relación de alturas de llenado.
2.1.3 VELOCIDAD DEL FLUIDO:
Para secciones llenas parcialmente se acude a nomogramas que relacionan
la velocidad para sección llena y el calado con la velocidad de circulación del fluido.
Nomograma secciones circulares
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1
Relación Q/Qllena
Cal
ado
Nomograma secciones circulares
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
00,05 0,
10,
15 0,2
0,25 0,
30,35 0,
40,
45 0,5
0,55 0,
60,65 0,
70,75 0,
80,
85 0,9
0,95 1
1,05 1,
1
Relación V/Vllena
Cal
ado
2.1.4 PENDIENTE:
Relación entre la diferencia de cotas del tramo en mm y la longitud del
mismo en metros.
P = ∆cotas(mm) / Longitud (m)
2.1.5 PROFUNDIDAD DE LA CONDUCCIÓN:
Se calcula la profundidad de los puntos inicial y final de cada tramo,
respecto de la cota de la rasante. Estableciéndose una profundidad mínima para el
primer pozo de cada sector 2 metros, la profundidad del resto de los pozos se
calculará en función de la longitud del tramo, su pendiente y las cotas del terreno.
Según la siguiente fórmula:
Ppj = Ci – [ Ci – ( Pi + P·Lij ) ]
En la siguiente figura se explica el significado de cada símbolo:
Lij
P
Ppi
Ppj
Ci Cj
Lij Longitud del tramoPpi Profundidad del pozo iCi Cota terreno a la altura del pozo i
Referencia de cotas terreno
P Pendiente del tramo
Terreno
Tramo de condución
2.2 PROCESO DE CÁLCULO
Se desarrolla bajo entorno Excel una hoja de cálculo y se crean macros
(Visual Basic) específicas para el determinar los parámetros necesarios en el cálculo
e integrar los datos correspondientes a las secciones disponibles de cada material.
Se pretende determinar en cada tramo el diámetro del conducto, la
pendiente del mismo y las profundidades de los pozos.
El procedimiento de cálculo es similar para las redes de pluviales y
residuales, simplemente se diferencian a la hora de calcular el caudal asignado a
cada tramo.
CÁLCULO DEL CAUDAL ASIGNADO EN CADA TRAMO
RED DE PLUVIALES
Sup. Parcela
Sup. Viales
Tiempo concentración
Coef.. Escorrentía
Superficie Escorrentía
Intensidad lluvia
Caudal pluvial
Datos Resultados parciales Resultado
CÁLCULO DEL CAUDAL ASIGNADO EN CADA TRAMO
RED DE AGUAS RESIDUALES
Q.minimo
Nº de viviendas Coeficientes Q.medio
Q.máximo
Datos Resultados parciales Resultados
Una vez determinados los caudales de cálculo asignado a cada tramo, se procede a
dimensionar la red, atendiendo al siguiente esquema:
CÁLCULO DE LA SECCIÓN Y PROFUNDIDAD DE LA CONDUCCIÓN
Caudal asignado al tramo
Velocidades y calado
Diámetro seleccionado
Para seleccionar el diámetro adecuado en cada tramo se atiende a varios
condicionantes: capacidad a sección llena mayor al caudal asignado, velocidades
máximas y mínimas dentro de las restricciones (5 y 0’3 m/s respectivamente), para
el tramo de cálculo las secciones de las conducciones aguas arriba serán menores o
a lo sumo iguales. Todos estos condicionantes se engloban en el siguiente esquema
de decisión:
Pendiente asignada al tramo
Longitud del tramo
Profundidad de los pozos
Cota del terreno
Datos Resultados parciales Resultados
Se toma el 1er diámetro de la serie
Se establece la pendiente mínima
¿Es la profundidad de la conducción mayor a 2 metros?
3 RESULTADOS
Se muestran a continuación los resultados obtenidos en el cálculo de las
distintas redes.
¿Es Qsecciónllena mayor de Qcálculo?
Aumentamos la pendiente
NO
SÍ
NO Aumentamos la sección
SÍ
¿Es el diámetro actual mayor oigual que el de aguas arriba?
NO
SÍ
FIN. El diámetro actual es adecuado
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LA RED DE EVACUACIÓN DE AGUAS USADAS DOMÉSTICAS
RESULTADOS DEL CÁLCULO DE LA RED DE
EVACUACIÓN DE AGUAS PLUVIALES
ANEXO 3 CÁLCULO DE LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓN Y VERTIDO
ANEXO 3 CÁLCULO DE LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓN Y VERTIDO 1 CAUDALES Y PARÁMETROS DE DISEÑO………………………………………………………………131 2 SELECCIÓN DE BOMBAS………………………………………………………………………………………131 2.1 BOMBA DE ELEVACIÓN GENERAL………………………………………………………….131 2.2 BOMBA DE EXTRACCIÓN DE LODOS…………………………………………………….135 3 DIMENSIONADO DEL POZO DE BOMBEO…………………………………………………………….139 4 DIMENSIONADO DE LOS ELEMENTOS DE LA LÍNEA DE TRATAMIENTO…………….140 4.1 DATOS DE PARTIDA……………………………………………………………………………….140 4.2 PROCESO DE CÁLCULO………………………………………………………………………….141 4.2.1 DISEÑO DEL REACTOR BIOLÓGICO……………………………………….142 4.2.2 PARÁMETROS DEL PROCESO EN EL REACTOR BIOLÓGICO….148 4.2.3 DISEÑO DEL CLARIFICADOR SECUNDARIO…………………………..150 4.2.4 NEUTRALIZACIÓN Y CONSUMO DE NUTRIENTES………………….152 5 RESULTADOS…………………………………………………………………………………………………………153
1 CAUDALES Y PARÁMETROS DE DISEÑO
Se establecen las siguientes características del afluente:
CARACTERÍSTICAS DEL AFLUENTE
Población equivalente 500 h-e
Dotación 250 l/h-e y día
DBO5 60 gr/h-e y día
Carga Sólidos en suspensión 90 gr/h-e y día
Tª Verano 30 ºC
Tª Invierno 5 ºC
Presión atmosférica 760 mmHg
Para el efluente, se deberá garantizar, después del tratamiento, las
siguientes características:
CARACTERÍSTICAS DEL EFLUENTE
DBO5 40 mg/l
Carga Sólidos volátiles en
suspensión 10 mg/l
Con estos datos, el caudal diario a tratar asciende a un total de 125000
litros.
2 SELECCIÓN DE LAS BOMBAS
2.1 BOMBA DE ELEVACIÓN GENERAL
Esta bomba es la encargada de impulsar el agua bruta que llega al pozo de
desbaste y bombeo, se dimensiona para alcanzar un rendimiento aceptable, y que
al mismo tiempo la potencia demandada no sea muy alta, así mismo el caudal de
diseño tampoco deberá ser muy alto, ya que este factor implicaría un tamaño
excesivo del pozo de bombeo.
Por estas razones se elige como caudal de diseño 5 litros/segundo, con este
valor del caudal se tiene un pozo de bombeo de dimensiones aceptables, y un
régimen de funcionamiento de 4 arranques a la hora. La presión de impulsión será
de 10 m.c.a, con esta altura se garantiza que el agua bruta salve tanto el desnivel
(el conducto de llegada está a 3’48 metros de profundidad) como las pérdidas de
carga en los distintos conductos de la instalación.
Determinación del régimen de funcionamiento:
Caudal diario = 125000 litros -> 5208’33 litros/hora
Para la bomba diseñada Qdiseñobomba = 5 litros/segundos, por lo tanto se
establece un tiempo de funcionamiento de 1042 segundos por cada hora.
Distribuyendo este tiempo en 4 arranques por hora tenemos un régimen de
funcionamiento de 4 arranques por hora, con una duración de unos 261 segundos
por arranque.
Finalmente para seleccionar el tipo de bomba en concreto a emplear, se
utilizó el programa Caprari Pump Tutor 2, facilitado por el fabricante. El modelo
seleccionado es CAPRARI KCVEF 01841NA-E, sus parámetros de trabajo serán:
Qtrabajobomba = 4’91 l/s
Altura de impulsión = 9’64 m
Potencia absorbida = 1’17 kW
Rendimiento = 40’1 %
Altura H(Q=0) = 11’6 m
Intensidad de corriente nominal = 5’9 A
Potencia Nominal = 2’2 kW
A continuación se aprecia las curvas características de la bomba y de
la instalación:
Altura de impulsión
Rendimiento
Potencia en el eje P2
A
47% Rend. hidr.
A
A
0123456789
1011[m]
0
10
20
30
40
[%]
0,4
0,8
1,2
1,6
[kW]
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [l/s]
1
Las dimensiones de la bomba seleccionada aparecen a continuación:
f
h h
d
t C
F Gg
b
D E
B
ø e
øa
mn
Dnp
Ls3
Ls1
qp
r
A
H
N° W / ø X
DN J K
u
v
DIMENSIONES (mm) W=4
A 485 DN 80/PN10 g 173 LS3 260 p 18
B 296 DNp 80/PN10 h 130 m 280 q 156
b 445 E 148 H 140 n 160 r 110
C 373 F 225 J 160 Фa’’ 2 t 320
D 148 f 40 K 200 Фe 12’5 u 553
d 35 G 148 LS1 425 Фv 18 v 102
Con estos datos podemos recalcular de manera más precisa el régimen de
funcionamiento:
RÉGIMEN DE FUNCIONAMIENTO
Caudal a tratar Qtratamiento 5208’33 l/hora
Caudal bomba Qtrabajobomba 4’91 l/s
Arranques por hora 4 arranques/hora
Duración de cada etapa 266 s
La evolución del volumen de agua acumulado en el pozo de bombeo
se muestra a continuación:
Evolución pozo de bombeo
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Tiempo (minutos)
Volu
men
(litr
os)
aportadoevacuadovolumenpozo
Como se puede apreciar el volumen del agua bruta en el pozo de bombeo
oscila entre los 300 litros y los 1300 litros, dependiendo de si la bomba esté o no
en funcionamiento y del tiempo de funcionamiento de la misma.
2.2 BOMBA DE EXTRACCIÓN DE LODOS
Esta bomba es la encargada de impulsar los lodos depositados en el fondo
del clarificador hasta el depósito de lodos o la cabecera de la instalación. Se
dimensiona para alcanzar un rendimiento aceptable, y que al mismo tiempo la
potencia demandada no sea muy alta, así mismo el caudal de diseño tampoco
deberá ser muy alto, ya que este factor implicaría un tamaño excesivo del fondo del
depósito clarificador.
Por estas razones se elige como caudal de diseño 5 litros/segundo, con este
valor del caudal se tiene un clarificador de diensiones aceptables, y un régimen de
funcionamiento de 2 arranques cada 24 horas. La presión de impulsión será de 20
m.c.a, con esta altura se garantiza que el lodo salve tanto el desnivel (el fondo del
depósito está a 2’5 metros por debajo de la cota del terreno) como las posibles
pérdidas de carga en los distintos conductos de la instalación.
Determinación del régimen de funcionamiento:
Caudal diario = 2850 litros -> 119 litros/hora
Para la bomba diseñada Qdiseñobomba = 5 litros/segundos, por lo tanto se
establece un tiempo de funcionamiento de 570 segundos por cada 24 horas.
Distribuyendo este tiempo en 2 arranques tenemos un régimen de funcionamiento
de 2 arranques cada 24 horas, con una duración de unos 285 segundos por
arranque.
Finalmente para seleccionar el tipo de bomba en concreto a emplear, se
utilizó el programa Caprari Pump Tutor 2, facilitado por el fabricante. El modelo
seleccionado es CAPRARI KCMEF 02221NA-E, sus parámetros de trabajo serán:
Qtrabajobomba = 4’785 l/s
Altura de impulsión = 18’3 m
Potencia absorbida = 1’8 kW
Rendimiento = 48’1 %
Altura H(Q=0) = 25’5 m
Intensidad de corriente nominal = 5’26 A
Potencia Nominal = 2’2 kW
A continuación se muestran las curvas características de la bomba, así como
la de la instalación.
Altura de impulsión
Rendimiento
Potencia en el eje P2
A
62,6% Rend. hidr.
A
A
02468
101214161820222426[m]
01020304050
[%]
0,8
1,2
1,6
[kW]
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [l/s]
Calculation
Las dimensiones se aprecian en el siguiente gráfico:
DIMENSIONES
A 485 DNm 65/PN16 K 185
A 513 E 148 Ls1 395
B 296 F 225 Ls3 230
C 373 G 148 Фb 75
D 148 H 140 Фx 18
DN 65/PN16 J 145 W 4
N° W / ø X
DN J K
ø b
a
F GC
Ls1Ls3
A
HDNmD E
B
Con estos datos podemos recalcular de manera más precisa el régimen de
funcionamiento:
Evolución volumen de lodos
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Tiempo (horas)
Volu
men
(litr
os)
AportadoEvacuadoAcumulado
RÉGIMEN DE FUNCIONAMIENTO
Caudal a tratar Qtratamiento 119 l/hora
Caudal bomba Qtrabajobomba 4’785 l/s
Arranques por hora 2 arranques/día
Duración de cada etapa 285 s
3 DIMENSIONADO DEL POZO DE BOMBEO
Según los datos recogidos en el apartado “2.1 Bomba de elevación general”,
el pozo de bombeo debe ser tal que el volumen útil se comprenda entre los 1300
litros y los 300 litros. A continuación se muestra un croquis con las dimensiones
más indicativas del pozo.
45°
30°C/410°45°
ø/2
ø
C/4
C/4
BS
C
C
C
ø/2
4÷5 ø
AS80°L max.
ø/3
X
X
2÷3 ø
sez. X-X
L %
Ø
DIMENSIONES (mm)
AS BS C L% LMAX LMIN Ф
1200 2200 296 63 843 425 300
4 DIMENSIONADO DE LOS ELEMENTOS DE LA LÍNEA DE TRATAMIENTO
4.1 DATOS DE PARTIDA
Población y cargas contaminantes:
Población: 500 hab-eq
Dotación: 250 l/hab-eq día
Carga DBO5: 60 g/hab-eq día
Carga de SS (g/hab-eq día): 90
Condiciones ambientales:
Tª verano: 30 ºC
Tª invierno: 4 ºC
Presión: 760 mmHg
Datos del afluente a tratar:
Caudal: 0’001446759 m3/s
Concentración DBO: 240 mg/l
Concentración VSS: 0 mg/l
Tª verano: 24ºC
Tª invierno: 16 ºC
Alcalinidad (CaCo3): 50 mg/l
Nitrógeno (NTK): 60 mg/l
Fósforo (P): 1 mg/l
Datos del efluente:
Concentración DBO máxima permitida (Sefinal): 40 mg/l
Concentración VSS máxima permitida: 10 mg/l
Concentración NVSS máxima permitida: 0
Parámetros de trabajo del reactor:
Porcentaje de sólidos no volátiles en MLSS (Fv): 80%
Concentración de VSS en reactor: 2500 mg/l
Parámetros biocinéticos de referencia a 20ºC:
k : 0’0075 l/mg día
Y: 0’73 kg MLVSS/ kg DBO consumida
Kd : 0’075 1/día
b: 0’1065 1/día
a: 0’52 kg O2/ kg DBOconsumida
Parámetros de trabajos en la extracción de lodos:
Concentración de VSS en extracción: 7000 mg/l
El esquema de la ETAR es el siguiente:
Alimentaciónfresca
QfSfXv,fXnv,f
Qo
Xnv,oXv,oSo
Alimentacióncombinada
Qaire
BiológicoReactor
SeXv,aXnv,a
ReactorSalida
Qo
Xnv,aXv,aSe
SecundarioDecantador
Xnv,aXv,aSe
Tw
Qo
Xnv,aXv,aSe
Efluente
LodosExtracción
SeXv,uXnv,u
Qu
Qr
Xnv,uXv,uSe
LodosRecirculación
PurgaCorriente
Se
Xnv,uXv,u
Qw
4.2 PROCESO DE CÁLCULO
Se realizará un tanteo preliminar para determinar las condiciones de trabajo
en verano e invierno, con este paso se pretende establecer el volumen de reactor
adecuado para conseguir un efluente con concentraciones adecuadas a las
condiciones de vertido.
Una vez determinadas las condiciones de trabajo en invierno y verano
(temperaturas) y el volumen adecuado del reactor, se calcularán todos los
parámetros propios del tratamiento (concentraciones, demandas de oxígeno,
tiempo de residencia, producción de lodos…)
A continuación se diseñará el clarificador de manera que las condiciones
obtenidas en el vertido sean las previstas.
Por último se realizará un estudio de neutralización para determinar la
necesidad de realizar tratamientos para reducir la alcalinidad y la demanda de
nutrientes.
4.2.1 DISEÑO DEL REACTOR BIOLÓGICO
Partiendo de los datos del apartado 4.1 se realizará un tanteo para calcular
las condiciones de trabajo del reactor biológico según se indica en el siguiente
diagrama de flujos que describe el sistema iterativo de decisión adoptado:
1.- Estimación de Tª licor
2.- Tiempo de residencia
Criterio1 Criterio 2
3.-Volumen reactor
4.- Condiciones de trabajo obtenidas
5.- Demandas de O2 y aire
1.- Estimación de temperatura del licor: se toman temperaturas de trabajo
para el licor, tanto en verano como en invierno.
2.- Cálculo de los parámetros biocinéticos a la temperatura estimada: para
introducir el efecto de la temperatura en la cinética de la reacción se recalculan los
parámetros de la reacción para las temperaturas estimadas en verano e invierno.
Los parámetros dependientes de la temperatura son K, Kd y b:
K (Tª) = K (20ºC) · 1’03(Tª - 20)
Kd (Tª) = Kd (20ºC) · 1’05(Tª - 20)
6.- Balance térmico reactor
¿Tw = Testimada? No
Testimada = Tw
Sí .Fin
b (Tª) = b (20ºC) · 1’05(Tª - 20)
3.- Cálculo del volumen del reactor biológico: Se atiende a dos criterios para
determinar el volumen del reactor biológico necesario para obtener condiciones de
salida del efluente admisibles.
Criterio 1: Obtención de Se máximo permitido:
Con este criterio se calcula el volumen mínimo de reactor tal que las
condiciones de salida del efluente (Se) sean admisibles, con un volumen por debajo
de éste las condiciones de diseño no serán admisibles, de manera que marcará una
cota inferior para el volumen de reactor adoptado.
Este criterio hace referencia a las curvas [A/M]->ψ y [A/M]->IVL
Correlación [A/M] -> ψ
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8[A/M] (1/días)
ψ
Curva [A/M]-> IVL
0102030405060708090
0,17 0,211 0,28 0,427 0,6 0,7 0,825 0,85[A/M] (1/días)
IVL
C
Se supone un valor de ψ, entonces se realizan los siguientes cálculos:
t = Tiempo de residencia = (Sf –Se) / (K(T) · XV,a · Se) (días)
Donde Se se calcula como
Se = Sefinal · ψ · XV,e (mg/l)
[A/M] = Sf / (Xv,a · t) (1/días)
Con el valor de [A/M] se va a la curva [A/M]-> ψ y se comprueba si el valor
obtenido de ψ se corresponde con el supuesto inicial. Si es así la iteración a
finalizado y por lo tanto el tiempo de residencia es el calculado, determinando el
volumen como: Volumen = Qf · t
Se determina además el parámetro de sedimentación según la curva [A/M]-
> IVL para comprobar que con ese tiempo el lodo obtenido presenta condiciones de
sedimentación admisibles.
Criterio 2.- Obtención de condiciones óptimas de sedimentación:
Con este criterio se pretende obtener un lodo con las mejores condiciones de
sedimentación, este factor favorecerá el proceso de clarificación secundaria que
sigue al reactor biológico.
Para ello se parte de un valor de [A/M] tal que las condiciones obtenidas
sean las óptimas para la sedimentación del lodo a tratar, por lo tanto se utilizará la
curva [A/M]->IVL del lodo particular:
Curva [A/M]-> IVL
0102030405060708090
0,17 0,211 0,28 0,427 0,6 0,7 0,825 0,85[A/M] (1/días)
IVL
C
En nuestro caso tomamos [A/M] = 0’6 (que es el óptimo)
Con ese valor de [A/M]óptimo se calcula el tiempo de residencia
t = Tiempo de residencia = Sf / (Xv,a · [A/M]óptimo) (días)
Se calculan las condiciones de salida del efluente, para comprobar que sean
admisibles:
Se = Sf / ( 1 + K(T) · XV,a · t ) (mg/l)
Si las condiciones Se son aceptables para los valores de diseño adoptados, el
tiempo de residencia será válido. Y el volumen se calcula como:
Volumen = Qf · t
Finalmente se adoptará el volumen del reactor más favorable.
4.- Condiciones de trabajo obtenidas: se calculan los valores de Sefinal, Se y
DBOconsumida para el volumen adoptado y las temperaturas supuestas:
Sefinal = valor impuesto en los parámetros de partida
Se = Sefinal · ψ · XV,e (mg/l)
DBOconsumida = Qf · (Sf – Se) (kg/día)
5.- Demanda de oxígeno y aire:
O2demandado = a· (Sf –Se)·Qf + b·XV,a·V (kg/día)
Qaire = Cm · O2demandado / (%peso O2aire · ε) (kg/día)
Donde:
ε = eficiencia de la difusión = 10 %
%peso O2aire = 23’23 %
Cm = coeficiente de mayoración = 2
6.- Cálculo de la temperatura del licor: se establece un balance energético
en el reactor para recalcular la temperatura del licor.
AIRE Tw
Qf Tf
La alimentación total al reactor se puede dividir en dos, la reclicada (que no
contribuye al intercambio térmico) y la del afluente (que pasa de Tf a Tw)
El caudal de aire sufre un calentamiento debido al proceso de compresión
considerado no isentrópico, se supone que el aire es capaz de alcanzar la
REACTOR BIOLÓGICO (Tªequilibriolicor = Tw)
Qf Tw
Qr Tw
AIRE T2,P2
Compresor
Qr Tw
AIRE Tamb Pamb
temperatura de equilibrio del reactor en su recorrido, debido a que se infiltra en
forma de pequeñas burbujas.
Donde:
Tw = [Qf·Cpf·Tf + Qaire·Cpaire·T2] / [Qf·Cpf + Qaire·Cpaire] es la temperatura de equilibrio
en e reactor biológico.
T2 = (1/ηisentrópico)· Tamb · [P2 / Pamb][(γ-1)/γ] como consecuencia del proceso
isentrópico que se da en el compresor.
γ = 1’4
ηisentrópico = 0’8
(P2/Pamb) = 4
Una vez calculada la temperatura Tw (de verano e invierno) se comparará
con la Tª estimada inicial, si la diferencia es menor de 1 grado se considerará válida
la temperatura supuesta, dando por finalizado el proceso iterativo. En caso
contrario se retoma el paso segundo de la iteración con la temperatura calculada en
este apartado.
4.2.2 PARÁMETROS DEL PROCESO EN EL REACTOR BIOLÓGICO
Una vez se ha determinado el volumen del reactor biológico y las
temperaturas de funcionamiento, se calculan todos los parámetros que determinan
el proceso de digestión de los residuos:
1.-Producción neta de biomasa:
∆XV = Y·(Sf-Se)·Qf – Kd·XV,a·V (kg(día)
2.-Cálculo de la relación de reciclado:
r = (Qf·XV,a - ∆XV –XV,f)/(Qf·(XV,u-XV,a)
3.- Cálculo del tiempo de residencia hidráulica:
th = t/(1+r) (días)
4.-Condiciones de efluente obtenidas:
DBOconsumida = Qf · (Sf –Se) (kg/día)
5.-Cálculo de caudales:
Caudal de reciclado = Qr = r · Qf
Caudal de alimentación combinada = Qo = Qf (1+r) (m3/s)
Caudal de purga de lodos = Qw = (∆XV+ Qf·XV,f - Qf·XV,e)/(XV,u-XV,e) (m3/día)
Caudal del efluente = Qe = Qf – Qw (m3/día)
Caudal de extracción de lodos = Qu = Qr + Qw
6.- Balance de materia de los sólidos no volátiles:
Sólidos no volátiles a la salida del reactor: XNV,a = (1-FV)·XV,a / FV (mg/l)
Sólidos no volátiles en la alimentación combinada: XNV,o = XNV,a (mg/l)
Sólidos no volátiles en el clarificador secundario: XNV,u = Qf·(1+r)·XNV,a / Qu (mg/l)
Sólidos no volátiles en la alimentación combinada: XNV,f=(1+r)·XNV,a –r·XNV,u (mg/l)
7.- Concentraciones en la alimentación combinada:
So = (Sf + r·Se)/(1+r) (mg/l)
XV,o = (XV,f+r·XV,u)/(1+r) (mg/l)
8.- Evaluación de DBOtotal del efluente:
DBOtotalefluente = Se + ψ·XV,e
9-Producción de lodos:
Sólidos volátiles en la purga (VSS)w=∆XV + Qf·XV,f –Qe·XV,e (kg/día)
Sólidos no volátiles en la purga (NVSS)w = Qw·XNV,u = Qf·XNV,f (kg/día)
Producción total de lodos (TSS)w = (VSS)w + (NVSS)w
10.- Tiempo de residencia de los lodos:
Tiempo de residencia medio θm = (XV,a·V)/[Y·(Sf-Se)·Qf+Qf·XV,f] (días)
Edad de los lodos θc = (XV,a·V)/(∆XV) (días)
Edad mínima de los lodos θcmin = 1/(Y·k·Sf – Kd) (días)
4.2.3 DISEÑO DEL CLARIFICADOR SECUNDARIO
Se calculará la superficie mínima del clarificador tomando como datos de
partida los siguientes:
Concentración de sólidos en el afluente al clarificador Xv,a
Concentración de sólidos admisible en el efluente del clarificador VSS
Concentración en la extracción de lodos XV,u
Curva de sedimentación considerada para los lodos:
Curva de sedimentación por zonas (VSZ)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 20 25 30 35 40 45
Tiempo se sedimentación (min)
Altu
ra d
e la
inte
rfase
(ml)
Curva del flujo de sólidos considerada:
Curva del f lujo total de sólidos
0
20
40
60
80
100
120
0 500 1000 2000 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Concentración de sólidos (mg/l)
Fluj
o de
sól
idos
(kg/
m2·
día)
Para calcular el área mínima del clarificador se calculará según dos criterios:
Criterio 1.- Clarificación de los lodos:
A partir de la curva VSZ propuesta se determina la velocidad mínima de
sedimentación (ésta se corresponde con el máximo tiempo de sedimentación), esta
velocidad es Vs
Se calcula el área según la fórmula:
Aclarificador = Qo/VS m2
Criterio 2.- Espesamiento de los lodos:
Se determina el flujo de lodos a partir de la curva considerada, Gt en función
de la concentración de sólidos en el afluente al clarificador. Una vez obtenido Gt se
calcula el área según:
Aclarificador = M/Gt m2
Donde M es la cantidad de sólidos incorporados al clarificador en un día.
La superficie de clarificador a adoptar será mayor que las calculadas.
4.2.4 NEUTRALIZACIÓN Y CONSUMO DE NUTRIENTES
1.-Alcalinidad: se determinará la necesidad de tratamiento de las aguas para
reducir su alcalinidad antes de realizar el vertido, para ello se calcula la alcalinidad
consumida y la inicial, si la alcalinidad inicial es mayor a la consumida será
necesario reducirla mediante tratamientos terciarios.
Alcalinidad consumida = DBO5consumida · 0’5
Alcalinidad inicial = Qf · Concentración CaCO3 reactor
2.- Nitrógeno: se realiza un balance de nitrógeno en el proceso para estudiar la
necesidad de introducir o no nitrógeno.
N perdido en la purga de lodos = Npurga = 0’12 · ∆XV (kg/día)
N perdido en el efluente = Nefluente = Qf ·1 (kg/día)
N perdido total = N perdidototal = Npurga + Nefluente (kg/día)
N disponible = Ndisponible = Qf · NTK (kg/día)
3.- Fósforo: se realiza un balance de fósforo en el proceso para estudiar la
necesidad de introducirlo o no.
P perdido en la purga de lodos = Ppurga = 0’02 · ∆XV (kg/día)
P perdido en el efluente = Pefluente = Qf ·0’5 (kg/día)
P perdido total = P perdidototal = Ppurga + Pefluente (kg/día)
P disponible = Pdisponible = Qf · [P] (kg/día)
5 RESULTADOS
A continuación se muestran los resultados asociados al cálculo del proceso
de tratamiento de las aguas residuales.
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓN Y VERTIDO
ANEXO 4 CÁLCULO DE LAS REDES ELÉCTRICAS Y ALUMBRADO PÚBLICO
ANEXO 4 REDES ELÉCTRICAS Y ALUMBRADO PÚBLICO 1 CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ALTA TENSIÓN………………………163 1.1 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL SELECCIONADO……………………………163 1.2 PARÁMETROS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO………………………………….164 1.3 FORMULACIÓN……………………………………………………………………………………….164 1.3.1 INTENSIDAD DE CORRIENTE EN RÉGIMEN PERMANENTE…….164 1.3.2 CAÍDA DE TENSIÓN…………………………………………………………………164 1.3.3 INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO…………………………………………165 1.3.4 TIEMPO DE CORTOCIRCUITO…………………………………………………165 1.4 RESULTADOS………………………………………………………………………………………….165 2 CÁLCULO DE LOS CENTROS DE TRANSFORMACIÓN………………………………………….168 2.1 DATOS DE PARTIDA……………………………………………………………………………….168 2.2 FORMULACIÓN……………………………………………………………………………………….169 2.2.1 INTENSIDADES……………………………………………………………………….169 a) Intensidad nominal en el primario b) Intensidad nominal en el secundario c) Intensidad de cortocircuito en el primario d) Intensidad de cortocircuito en el secundario 2.2.2 EMBARRADO……………………………………………………………………………170 a) Densidad de corriente b) Solicitación electrodinámica c) Solicitación térmica en cortocircuito 2.2.3 PROTECCIONES……………………………………………………………………….172 a) Protecciones en alta tensión b) Protecciones en baja tensión 2.2.4 VENTILACIÓN………………………………………………………………………….173 2.2.5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA………………………………………………174 a) Investigación de las características del suelo b) Determinación de las corrientes máximas de puesta a tierra
y del tiempo máximo correspondiente a la eliminación del defecto
c) Parámetros característicos del sistema de puesta a tierra d) Valores máximos admisibles de las tensiones e) Separación entre líneas de protección y servicio 2.3 RESULTADOS………………………………………………………………………………………….176 2.3.1 INTENSIDADES……………………………………………………………………….176
a) Intensidad nominal en el primario b) Intensidad nominal en el secundario c) Intensidad de cortocircuito en el primario d) Intensidad de cortocircuito en el secundario 2.3.2 EMBARRADO……………………………………………………………………………177 a) Densidad de corriente b) Solicitación electrodinámica c) Solicitación térmica en cortocircuito 2.3.3 PROTECCIONES……………………………………………………………………….178 a) Protecciones en alta tensión b) Protecciones en baja tensión 2.3.4 VENTILACIÓN………………………………………………………………………….179 2.3.5 INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA………………………………………179 a) Valores máximos admisibles en las tensiones b) Configuraciones elegidas en los sistemas de puesta a tierra c) Separación entre líneas de protección y servicio 3 CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE BAJA TENSIÓN……………………….182 3.1 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL SELECCIONADO……………………………182 3.2 PARÁMETROS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO……………………………………182 3.3 FORMULACIÓN……………………………………………………………………………………….182 3.3.1 INTENSIDAD DE CORRIENTE RÉGIMEN PERMANENTE………….182 3.3.2 CAÍDA DE TENSIÓN…………………………………………………………………182 3.3.3 RESISTENCIA………………………………………………………………………….184 3.3.4 INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO…………………………………………184 3.3.5 TIEMPO DE CORTOCIRCUITO…………………………………………………185 3.4 PROCESO DE CÁLCULO Y DIMENSIONADO………………………………………….185 3.5 RESULTADOS………………………………………………………………………………………….186
4 CÁLCULO DEL ALUMBRADO PÚBLICO………………………………………………………………….195
4.1 DETERMINACIÓN DE LAS LUMINARIAS………………………………………………..195
4.2 CÁLCULO DE LA CIMENTACIÓN DE LOS BÁCULOS………………………………195
1 CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ALTA TENSIÓN
Los cálculos de las líneas se encaminan a elegir la sección adecuada de los
conductores de manera que se adecue a las premisas siguientes:
* La intensidad circulante por el cable en régimen permanente será menor a
la intensidad de corriente máxima admisible por el mismo, siguiendo
especificaciones propias del fabricante.
* La caída de tensión en el caso de los cables de media tensión tiene poca
importancia, ya que al transportar energía a alta tensión se reducen
considerablemente las intensidades, por lo cual las caídas de tensión y pérdidas de
potencia se minimizan considerablemente.
* La densidad de corriente será admisible para la sección elegida en caso de
cortocircuito según el criterio de la Norma UNE 21145, esto significa que el cable
podrá estar sometido a sobreintensidades sobre la máxima admisible, mencionada
anteriormente, durante un tiempo antes de que actúen las protecciones. En
concreto este tiempo viene fijado por la ley de calentamiento adiabático I2 t = k S2,
donde I es intensidad en Amperios, es tiempo en Segundos, k es una constante que
depende del material del cable S es la sección en mm2. Hay que tener en cuenta
que nuestra red de alta tensión viene protegida por relés tarados a 0’5 segundos,
por lo que éste será el tiempo máximo de cortocircuito considerado.
1.1 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL SELECCIONADO
Se selecciona como tipo de cableado VOLTALENE H de PIRELLI de sección
150 mm2, fabricados de conformidad con la Norma UNE 21022, UNE-HD 620-7E;
con tensión de aislamiento 12/20. El conductor será aluminio. La composición de
estos cables es:
-Conductor: cuerda redonda compacta de hilos de aluminio, clase 2,
conforme a norma UNE 21022
-Semiconductor interno: capa extrusionada de material conductor
-Aislamiento: polietileno reticulado (XLPE)
-Semiconductor externo: capa extrusionada de material conductor separable
en frío.
-Pantalla metálica: hilos de cobre en hélice, sección total 16 mm2
-Protección longitudinal al agua: cordones hinchantes
-Cubierta exterior: poliolefina termoplástico (Z1)
1.2 PARÁMETROS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO
-Condiciones de instalación señaladas en el apartado 5.1.1
-Temperatura del terreno 30 ºC.
-Terreno seco (resistividad del terreno 200ºC-cm/W) .
-Cada zanja podrá estar compartida por varias líneas, guardando siempre la
distancia de seguridad necesaria.
-Tensión nominal 12/20 kV.
-cosφ = 0’9
-ε= 4%, tensión de cortocircuito en % del transformador. Tal como indica la
Norma UNE 21428-1-2 para el tipo de transformador considerado en el apartado
6.4.3.5 del documento MEMORIA.
-Potencia de cada transformador Sn 400 kVA
-Coeficientes de seguridad para los cables proporcionados por el fabricante,
en función a las condiciones de instalación de los mismos.
-Propiedades del cable VOLTALENE H (RHZ1) de 150 mm2:
Intensidad máxima admisible a régimen permanente: 300 A
Resistencia unitaria: 0’277 Ω/km
Resistencia unitaria: 0’112 Ω/km
1.3 FORMULACIÓN
1.3.1 INTENSIDAD DE CORRIENTE EN RÉGIMEN PERMANENTE:
I1= Sn / (√3 · U1) ; donde:
-Sn = Potencia nominal de la línea en kVA
-U1 = Tensión nominal de la línea de alta tensión, en kV
1.3.2 CAÍDA DE TENSIÓN:
C.T.= √3 ·L·I·(R·cosφ + X·senφ ); donde:
-L: longitud del tramo en kilómetros
-I: intensidad en régimen permanente en Amperios
-R: resistencia por unidad de longitud (Ω/km)
-X: reactancia por unidad de longitud (Ω/km)
-cosφ: factor de potencia (se tomará 0’9)
1.3.3 INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO:
Icc= Scc / (√3 · U1) ; donde:
-Scc = potencia de cortocircuito de la red en Watios
-U1 = tensión nominal de la red en Voltios
1.3.4 TIEMPO DE CORTOCIRCUITO: es el tiempo máximo al que puede estar
sometido el cable para la sobreintensidad considerada alcanzándose la temperatura
máxima admisible del cable, se calcula por la ley de calentamiento adiabático.
I2 t = k S2, donde:
-I es la intensidad considerada (Amperios)
-t es el tiempo en segundos
-k constante del material, para el aluminio tomamos 8649, según
indicaciones del fabricante.
-S es la sección del cable considerado en mm2
Este tiempo marca el límite máximo para la actuación de las protecciones
previstas.
Teniendo en cuenta que la línea está protegida en su salida por relés tarados
a 0’5 segundos, habrá que corroborar que para 0’5 segundos la intensidad máxima
admisible sea mayor que la intensidad de cortocircuito.
1.4 RESULTADOS
En las siguientes tablas se muestran los resultados correspondientes a los
cálculos para el cable seleccionado
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LA RED DE
DISTRIBUCIÓN EN ALTA TENSIÓN
2 CÁLCULO DE LOS CENTROS DE TRANSFORMACIÓN
En este apartado se determinan las condiciones mínimas del embarrado y la
sección mínima de las rejillas de ventilación. Los resultados obtenidos se encaminan
a asegurar:
* Estabilidad del embarrado frente a solicitaciones térmicas, tanto en
régimen permanente como en cortocircuitos.
* Estabilidad estructural del embarrado frente a solicitaciones
electrodinámicas originadas por las intensidades de corriente de cortocircuito.
* Asegurar la correcta ventilación del centro de transformación para evacuar
el calor generado, manteniendo las condiciones de trabajo óptimas. Con este fin se
deberá dotar de una superficie suficiente para realizar la renovación de aire
necesaria.
2.1 DATOS DE PARTIDA
-Tensión nominal en primario (U1)………………….……………..…….…………….. 20 kV
-Tensión máxima de servicio en primario……………………………………….…….24 kV
-Tensión nominal en secundario (U2)……………………………....….…………….. 400 V
-Tensión de cortocircuito(εcc)…………….…………...…………………..……………………4%
-Número de fases………………………………………..………………..…………….……………… 3
-Frecuencia nominal…………………………………………………………………….….……. 50 Hz
-Nivel de aislamiento a frecuencia industrial (1’)………………………..………. 50 kV
-Nivel de aislamiento a impulsos tipo rayo………………………..…….………… 125 kV
-Potencia nominal del transformador(Sn)…………………………….….…….……400 kVA
-Potencia de cortocircuito en la red de alta(Scc)…………………..…....…….350 MVA
-Tiempo de cortocircuito (tiempo de falta) de la red ……………..……. …..0’5 seg
2.2 FORMULACIÓN
2.2.1 INTENSIDADES
a) Intensidad en el primario (I1) en amperios:
I1= Sn / (√3 · U1) ; donde:
-Sn = Potencia nominal del tranformador en kVA
-U1 = Tensión nominal de la línea de alta tensión, en kV
b) Intensidad en el secundario (I2) en amperios:
I2= Sn / (√3 · U2) ; donde:
-Sn = Potencia nominal del tranformador en kVA
-U2 = Tensión nominal de la línea de alta tensión, en kV
c) Intensidad de cortocircuito en el primario del transformador (Icc1) en
amperios:
Icc,p,1 = Scc / (√3 · U1)
Icc,max,1 = √2 · 1’8 · Icc,p,1
Donde:
-Icc,p,1 = corriente de cortocircuito permanente en el primario
-Icc,max,1 = corriente de cortocircuito máxima en el primario
-Scc = potencia de cortocircuito en la línea de alta
-U1 = tensión nominal en el primario
d) Intensidad de cortocircuito en el secundario del transformador (Icc2) en
amperios:
Icc,p,2 = I2 / εcc
Icc,max,2 = √2 · 1’8 · Icc,p,2
Donde:
-Icc,p,2 = corriente de cortocircuito permanente en el primario
-Icc,max,2 = corriente de cortocircuito máxima en el primario
-εcc = relación de cortocircuito del transformador, 4%
2.2.2 EMBARRADO
Las características del embarrado suministrado en las celdas seleccionadas
son:
Intensidad asignada: 400 A
Límite térmico,1 s: 16 kA eficaces
Límite electrodinámico: 40 kAcresta
Dicho embarrado debe soportar la intensidad nominal sin superar la
temperatura de régimen permanente (comprobación por densidad de corriente), así
como los esfuerzos electrodinámicos y térmicos que se produzcan durante un
cortocircuito.
a) Cálculo por solicitación térmica del embarrado, o de densidad de
corriente admisible, en régimen permanente:
Para tener en cuenta los efectos térmicos, la sección de los conductores será
tal que la temperatura máxima admitida en conductores desnudos para la
intensidad nominal de servicio en régimen permanente no sea superior a 80 ºC. En
todo momento, según MIE-RAT 05, el diámetro mínimo o sección equivalente de los
conductores será tal que su resistencia eléctrica sea inferior a la de una varilla de
cobre de 0’8 cm de diámetro, esto equivale a tomar secciones mayores a 50 mm2
en el caso de que los conductores sean de cobre. En nuestro caso, la intensidad
asignada en el diseño del embarrado (400 A) es mucho mayor a la intensidad real
que circulará por ellos (unos 12 A).
b) Solicitación electrodinámica
Se deberá asegurar la integridad estructural de los conductores en caso de
cortocircuito, debido a que aparecen por efectos electrodinámicos fuerzas no
despreciables sobre los embarrados al recorrerlos intensidades de corriente
elevadas.
Según MIE RAT 05, la tensión originada en el conductor debe ser menor al
valor de la carga de rotura de tracción del material de los conductores (daN/cm2) .
La tensión se calcula según la expresión:
σoriginada = (I2ccp · L2 )/( 60 · d · W )≤ σrotura; donde:
- Icc,p es la intensidad de cortocircuito en permanente que recorre el
conductor en kA.
- L es la longitud considerada entre los apoyos del embarrado, en metros.
-d es la distancia entre conductores (fases) en cm, especificada en MIE RAT
12 “Aislamiento”.
-W es el módulo resistente en cm3 mínimo que presenta la sección a
calcular.
Cabe señalar que ésta expresión considera el caso más desfavorable de los
posibles, en el que los conductores se suponen simplemente apoyados sobre los
aisladores, estando situados éstos en los extremos. Otras formulaciones menos
conservadoras consideran los apoyos como empotrados.
c) Solicitación térmica a cortocircuito del embarrado
Se debe asegurar que con la sección de los conductores propuesta, el
incremento de temperatura durante el cortocircuito máximo será admisible sin que
se ponga en riesgo la integridad del embarrado. Se aplicará la expresión:
S = (Icc.max /k) · (t/∆T)0’5 ; donde :
-S es la sección considerada en mm2
-Icc.max es la intensidad máxima de cortocircuito a considerar en A
-k es una constante que depende de la capacidad térmica del conductor y de
su resistividad media en el intervalo de temperatura considerado, se considera un
valor de k = 12.
-∆T es el incremento de temperatura admisible, se toma 150 ºC
-t es el tiempo de disipación de la falta en segundos, se toma 1 segundo.
2.2.3 PROTECCIONES
Los centros de transformación estarán dotados de la aparamenta eléctrica
necesaria para su protección. En el lado de alta tensión, la protección la llevan a
cabo las celdas asociadas a los transformadores; en el lado de baja tensión la
protección se realiza en los cuadros de BT.
a) Protección en alta tensión
La protección general en AT de los centros de transformación se realiza
mediante:
Celda de línea:
Interruptor-Seccionador en carga SF6 24 kV In=400 A
Celda de protección:
Interruptor-Seccionador en carga SF6 24 kV, In=400 A
Seccionador de puesta a tierra inferior y superior
Juego de tres cartuchos fusibles FUSARC-CF de calibre I A
Determinación del calibre de los fusibles FUSARC-CF:
Un transformador impone principalmente tres esfuerzos a un fusible; por eso
los fusibles deben ser capaces de:
1.Resistir sin fusión intempestiva a la intensidad de cresta del arranque que
acompaña a la conexión del transformador. La intensidad de fusión del fusible a 0’1
segundos (If 0’1 s)debe ser más elevada que 12 veces la intensidad nominal del
transformador (Intransfo)
If(0’1 s) > 12 · Intransfo
2.Cortar las corrientes de defectos a las bornas del secundario del
transformador. El fusible asignado a la protección de un transformador debe evitar,
cortando antes, el cortocircuito previsto para este transformador (Icc).
Icc> If (2 s)
3.Soportar la intensidad de servicio continuo y las eventuales sobrecargas.
La intensidad nominal del fusible tiene que ser superior a 1’4 veces la intensidad
nominal del transformador.
Infusible > 1’4 · Intransfo
b) Protección en baja tensión
En el circuito de baja tensión de los transformadores, según RU6392, se
instalará un cuadro de Distribución de 4 salidas ampliables a 4 más. Se instalarán
fusibles en todas las salidas, con una intensidad nominal igual o inmediatamente
superior al valor de la intensidad exigida a esa salida, y con un poder de corte
mayor o igual a la corriente de cortocircuito máxima de cada línea.
2.2.4 VENTILACIÓN
Se considera que el transformador tiene un rendimiento del 98% a plena
carga, esto conlleva unas perdidas Wp, estas pérdidas se disipan en forma de calor,
que deberá ser evacuado por convección. La cantidad de aire necesaria para
evacuar una potencia Wp, será:
Q aire = Wp/(Cp · ∆T) m3/seg
Donde :
-Wp es la potencia a evacuar en kW
-Cp es el calor específico por m3 del aire, para el intervalo de temperaturas
considerado. Se toma como valor de Cp 1’16 kJ/ºC·m3
-∆T es el incremento de teperatura previsto para el aire, se toma 15ºC
Una vez calculado el caudal de aire a ventilar, se propone una superficie
mínima de rejillas para que la circulación de aire sea la prevista, supuesto una
diferencia de cotas entre entrada y salida de 2 metros:
S reja = Q/v sal m2
Donde:
-Q es el caudal de aire a ventilar en m3/seg
-vsal es la velocidad del aire supuesta, se tomará 0’7 m/seg.
2.2.5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Se siguen las Recomendaciones UNESA “Método de cálculo y proyecto de
instalaciones de puesta a tierra para centros de transformación conectados a redes
de tercera categoría”.
a) Investigación de las características del suelo
Se supone que el terreno donde se instalarán cada uno de los centros de
transformación presentan una resistividad media ρs de 100 Ω x m. Para el piso del
interior de los centros de transformación (hormigón) se tomará un valor de la
resistividad de ρh 3000 Ω x m.
b) Determinación de las corrientes máximas de puesta a tierra y del tiempo
máximo correspondiente a la eliminación del defecto
Se tomarán para ambos centros de transformación una intensidad de
corriente máxima de 300 A, ya que estos valores dependen de las condiciones de la
red de alta tensión, desconocidas para nosotros.
En cuanto al tiempo de eliminación del defecto se toma 1 segundo para
ambos centros.
c) Parámetros característicos del sistema de puesta a tierra
* Tierra de protección y de servicio
-Resistencia del sistema de puesta a tierra Rt = Kr · ρ (Ω)
-Tensión de defecto Vd = Rt · Id (V)
-Tensión de paso máxima V’p = kp · ρs · Id (V)
-Tensión de contacto exterior máxima V’c = kc · ρs · Id
Donde :
Kr , kp , kc son parámetros dependiente de la disposición de los electrodos
ρs es la resistividad del terreno
Id es la intensidad de corriente máxima de puesta a tierra
Al existir un mallazo en la solera del centro, unido al electrodo de tierra y a
los elementos accesibles al operador que pudieran estar en tensión, el interior del
centro de transformación será una superficie equipotencial, de manera que no
existirá riesgo de contactos. Para este tipo de instalaciones, la tensión de paso de
acceso (un pie en el centro y otro en el exterior) es equivalente al valor de la
tensión de contacto exterior máxima.
d) Valores máximos admisibles de las tensiones
Deberá comprobarse que para las configuraciones elegidas para los
electrodos de protección y de servicio, las tensiones generadas sean siempre
inferiores a las máximas admisibles, calculadas según las fórmulas siguientes:
- Tensión admisible de paso (V) ………………………Vp = (10 · k / tn )· (1 + (6ρs/1000))
- Tensión admisible de paso de acceso(V) Vpacceso = (10 · k / tn )· (1 + ((3ρs+3ρh)/1000))
-Tensión admisible de contacto en el interior (V).. Vc = ( k / tn )· (1 + (1’5ρs/1000))
Donde:
-k y n son parámetros dependientes del tiempo, tabulados en MIE RAT 13
-t es el tiempo de eliminación del defecto en segundos
- ρh es la resistividad del hormigón
-Condiciones a cumplir por los electrodos de tierra
-Protección de la aparamenta de baja tensión: Vd ≤ Vbt
-Vbt es la tensión soportada a frecuencia industrial por la aparamenta de
baja tensión .
e) Separación entre líneas de protección y servicio
Será función de la intensidad de defecto y de la resistividad del terreno
según se indica en las Recomendaciones UNESA “Método de cálculo y proyecto de
instalaciones de puesta a tierra para centros de transformación conectados a redes
de tercera categoría”.
2.3 RESULTADOS
Conforme a la formulación antes mostrada se obtienen los siguientes
resultados:
2.3.1 INTENSIDADES
a) Intensidad en alta tensión
Transformador Potencia
Sn(kVA)
Tensión nominal
U1 (kV)
Intensidad
I1 (A)
CT I 400 20 11’55
CT II 400 20 11’55
b) Intensidad en baja tensión
Transformador Potencia
Sn(kVA)
Tensión nominal U2
(kV)
Intensidad
I2 (A)
CT I 400 0’4 577’35
CT II 400 0’4 577’35
c) Intensidades de cortocircuito en el primario
Transformador
Potencia
corto.
Scc (MVA)
Tensión
nominal U1
(kV)
Intensidad
corto.
permanente
Icc,p,1 (KA)
Intensidad
corto máx.
Icc,max,1 (KA)
CT I 350 20 10’10 25’7
CT II 350 20 10’10 25’7
d) Intensidades de cortocircuito en el secundario
Transformador Intensidad.
I2 (A)
Tensión corto
εcc (%)
Intensidad
corto.
permanente
Icc,p,2 (KA)
Intensidad
corto máx.
Icc,max,2 (KA)
CT I 577’35 4 14’43 36’73
CT II 577’35 4 14’43 36’73
2.3.2 EMBARRADO
Al ser los parámetros de referencia idénticos para ambos centros de
transformación, los resultados en este apartado serán coincidentes para los dos
casos.
a)Solicitación térmica en régimen permanente
Dada la intensidad nominal en el primario de 11’55 A bastaría con pletinas
de cobre de 12 x 2 mm, con sección de 24 mm2, pero teniendo en cuenta lo
especificado en MIE RAT 05 acerca de la resistencia eléctrica máxima de los
conductores, es necesario tomar secciones mayores 50 mm2. Este punto queda
totalmente satisfecho al tomar para el embarrado una intensidad nominal de 400 A,
con la sección correspondiente según el fabricante.
b)Solicitación electrodinámica máxima
Se toma para el cobre una carga de rotura a la tracción de 1200kg/cm2, se
dimensiona la sección del conductor buscando el módulo resistente mínimo (W) que
cumpla la condición de no rotura:
σoriginada = (I2ccp · L2 )/( 60 · d · W )≤ σrotura
Despejando:
W ≥ (I2ccp · L2 )/( 60 · d · σrotura )
Para las celdas propuestas el fabricante deberá asegurar que se cumplen
estos requisitos.
c)Solicitación térmica en cortocircuito
Se calcula la sección mínima que debe tener la pletina para soportar la
solicitación térmica en cortocircuito, considerando como intensidad la máxima de
cortocircuito. Esta condición debe ser satisfecha por el fabricante para las celdas
propuestas.
Intensidad corto
máx. Icc,max,1 (A) k Tiempo (seg) ∆T (ºC)
Sección
mínima (mm2)
25700 12 1 150 175
2.3.3 PROTECCIONES
a) Protección en alta tensión
Se determina en este apartado el calibre de los fusibles a instalar en las
celdas seleccionadas: se colocarán fusibles FUSARC-CF de calibre 40 A.
Conexión del transformador: If(0’1 s) = 295 A > 12 · Intransfo = 138’6 A ;
CUMPLE
Corte en caso de cortocircuito: If(2 s) = 180 A < Icc = 10100 A ; CUMPLE
Funcionmiento en régimen permanente: Infusible = 40 A > 1’4 · Intransfo =
16’17 A ; CUMPLE
b) Protección en baja tensión
Se muestra en la siguiente tabla los valores de selección de los fusibles y las
características de los fusibles seleccionados, en cada una de las líneas.
CUADRO BAJA TENSIÓN. CENTRO TRANSFORAMCIÓN I
Parámetros Línea1 Línea2 Línea3 Alumbrado1 Alumbrado2 Alumbrado 3
Itramo (A) 174’04 192’15 90’21 9’74 8’18 17’15
Imaxcable (A) 258 258 112’1 68’4 90 147’5
Iccmax(A) 12997 13770 12997 9430 12616 12997
tcc (s) 3’04 10’99 0’76 0’25 0’14 0’76
Iccmin(A) 412 538 40’17 154’85 154’85 114
Calibre fusible(A) 250 250 100 32 32 32
Poder corte 80/176 80/176 80/176 80/176 80/176 80/176
1s 8000 8000 5000 1000 1000 1000
3s 4650 4650 2900 570 570 570
20s 1800 1800 1150 220 220 220
Intensidad de
corta duración
(A)
30s 1500 1500 950 180 180 180
CUADRO BAJA TENSIÓN. CENTRO TRANSFORAMCIÓN II
Parámetros Línea1 Línea2 Línea3 Línea 4 Alumbrado1 Alumbrado2 Alumbrado 3 Itramo (A) 93’86 178’54 131’69 93’86 17’54 7’79 7’4
Imaxcable (A) 184’9 326’8 163’4 126’85 77’4 68’4 68’4
Iccmax(A) 6585’7 14068 13730 6324’6 9430’6 11471’5 10743’3
tcc (s) 12’22 10’39 2’73 3’21 0’25 0’17 0’19
Iccmin(A) 524’31 375’28 378’97 647’75 106’36 120’33 136’63
Calibre fusible(A) 100 250 160 100 32 32 32
Poder corte 80/176 80/176 80/176 80/176 80/176 80/176 80/176 1s 5000 8000 5000 5000 1000 1000 1000
3s 2900 4650 2900 2900 570 570 570
20s 1150 1800 1150 1150 220 220 220
Intensidad
de corta
duración
(A) 30s 950 1500 950 950 180 180 180
2.3.4 VENTILACIÓN
Potencia
Sn(kVA)
Perdidas (2%)
(kW)
Cp (kJ/ºCm3) ∆Taire (ºC) Qaire (m3/s)
400 8 1’17 15 0’46
Para este caudal de aire, la superficie de rejillas será:
Qaire (m3/s) V salida
(m/s)
Superficie rejilla
(m2)
0’46 0’7 0’65
Se deberá cumplir que para el centro de transformación seleccionado en el
apartado 1.5.2.1 la superficie de rejillas sea mayor que la aquí indicada.
2.3.5 INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA
Siguiendo la formulación antes mencionada, las Recomendaciones de UNESA
e Instrucciones del RAT, se obtiene:
a) Valores máximos admisibles de las tensiones:
k T
(seg) n
ρs
(Ω·m) Vp (V)
Vpacceso
(V)
Vc
(V)
Vbt
(V)
78’5 1 0’18 100 1256 8086 90 6000
b) Configuraciones elegidas en los sistemas de puesta a tierra
*En la línea de puesta a tierra de Protección se opta por la configuración 40-
30/8/82, que suponen ocho picas de 14mm de diámetro y 2 m de longitud,
clavadas verticalmente en los vértices y en el centro de los lados de un rectángulo
de 4 x 3 m formado por el conductor desnudo de cobre de 50 mm2 de sección a una
profundidad de 0’8 m. Los valores de los coeficientes kr y kp así como los valores
de Vd , V’p y V’c obtenidos se muestran en la tabla siguiente.
Configuración L pica (m) kr kc kp Vd (V) V’p (V) V’c=V’pacceso
(V)
40-30/8/82 2 0’084 0’014
3
0’038
9 2520 429 1167
Se comprueba que los valores obtenidos son válidos respecto a los máximos
admisibles, incluso con configuraciones más simples se pueden obtener resultados
válidos, en nuestro caso hemos sobredimensionado la instalación por razones de
seguridad. Para el valor de Vc admisible (90 V) no es necesario comprobación ya
que al existir mallazo electrosoldado conectado a las partes metálicas de los
distintos elementos, el interior de los centros de transformación se convierten en
espacios equipotenciales.
*En la línea de puesta a tierra de Servicio se opta por configuración 5/24,
que supone 2 picas de 4 m de longitud y 14 mm de diámetro en su sección circular,
de cobre, separadas una distancia de 6 m, y conectadas mediante cable aislado
0’6/1kV de cobre de sección 50 mm2, enterrado a una profundidad de 0’5 m. Los
valores de los coeficientes kr y kp así como los valores de Vd y V’p obtenidos se
muestran en la tabla siguiente.
Configuración L pica (m) kr Kp Vd (V) V’p (V)
5/24 4 0’113 0’0208 3390 624
Se comprueba que los valores obtenidos son válidos respecto a los máximos
admisibles, incluso con configuraciones más simples se pueden obtener resultados
válidos, en nuestro caso hemos sobredimensionado la instalación por razones de
seguridad.
c) Separación entre las líneas de Protección y de Servicio:
Según determina las recomendaciones UNESA, en función de la
intensidad de defecto considerada y de la resistividad del terreno, a distancia
mínima entre los electrodos más próximos de las instalaciones debe ser de 5 m.
3 CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN
Los cálculos de las líneas se encaminan a elegir la sección adecuada de los
conductores de manera que se adecue a las premisas siguientes:
* La intensidad circulante por el cable en régimen permanente será menor a
la intensidad de corriente máxima admisible por el mismo, siguiendo lo dictaminado
en MIE BT 007 y especificaciones propias del fabricante.
* La caída de tensión en cada línea será menor de un porcentaje de la
tensión nominal de suministro (5% en el caso de redes de distribución a abonados
y 3% en el caso de redes de alumbrado público) tal y como viene recogido en MIE
BT 017
* La densidad de corriente será admisible para la sección elegida en caso de
cortocircuito según el criterio de la Norma UNE 21145, esto significa que el cable
podrá estar sometido a sobreintensidades sobre la máxima admisible, mencionada
anteriormente, durante un tiempo antes de que actúen las protecciones. En
concreto este tiempo viene fijado por la ley de calentamiento adiabático I2 t = k S2,
donde I es intensidad en Amperios, es tiempo en Segundos, k es una constante que
depende del material del cable S es la sección en mm2.
3.1 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL SELECCIONADO
Se selecciona como tipo de cableado RETENAX FLAM de PIRELLI con
aislamiento de polietileno reticulado XLPE y cubierta de policloruro de vinilo PVC,
fabricados de conformidad con la Norma UNE 21123; con tensión de aislamiento
0,6/1 kV dado su idoneidad para acometidas de corriente, instalaciones de
alumbrado público, instalaciones industriales, al aire o enterradas. El conductor
será aluminio. La temperatura máxima en los conductores de estos cables, en
servicio permanente, es de 90 ºC, y la de cortocircuito llega hasta los 250 ºC. Las
secciones disponibles son, en mm2, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240,
300, 400, 500, 630 según el fabricante, pero atendiendo a las razones expuestas
en el apartado “1.5.1.3 Conductores” sólo serán aplicables las secciones de 16, 50,
120 y 240 mm2 tanto en el caso de distribución a abonados como para las líneas de
alumbrado público.
3.2 PARÁMETROS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO
-Condiciones de instalación señaladas en el apartado 6.4.4.2 del documento
MEMORIA.
-Temperatura del terreno 30 ºC.
-Terreno seco (resistividad del terreno 200ºC-cm/W) .
-Cada zanja podrá estar compartida por varias lineas, guardando siempre la
distancia de seguridad necesaria.
-Tensión nominal 230/400 V.
-cosφ = 0’8 para punto de consumo (parcela).
-factor de mayoración de carga de 1’8 para las luminarias.
-ε= 4%, tensión de cortocircuito en % del transformador. Tal como indica la
Norma UNE 21428-1-2 para el tipo de transformador considerado en el apartado
6.3.4.5 del documento MEMORIA.
-Potencia del transformador Sn 400 kVA
-Coeficientes de seguridad para los cables proporcionados por el fabricante,
de acuerdo con MIE BT 007 en función a las condiciones de instalación de los
mismos.
3.3 FORMULACIÓN
3.3.1 INTENSIDAD DE CORRIENTE (A) EN RÉGIMEN PERMANENTE: al
tratarse de corriente trifásica
I = P / (√3 Un cosφ)
Donde:
- P es la potencia activa demandada en el tramo en watios
-Un es la tensión nominal de la linea en voltios
-cosφ de la instalación, para el caso de distribución a abonados
- en el caso de alumbrado público el factor de mayoración de 1’8 equivale a
tomar un cosφ de 0’56
3.3.2 CAÍDA DE TENSIÓN (V): se calcula según recomendaciones del fabricante
∆V= C · L · I
Donde:
-C es un coeficiente que define el fabricante para cada sección, que
representa la resistencia del cable (Ω/km):
Sección
(mm2) 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240
Resistencia
(Ω/km) 3,42 2,19 1,6 1,21 0,86 0,65 0,53 0,45 0,37 0,30
-L es la longitud del tramo en km
-I es la intensidad de corriente en régimen permanente que circula por el
tramo en Amperios.
3.3.3 RESISTENCIA(Ω): se calcula según define el fabricante:
R= Ru · L
Donde:
-Ru es la resistencia por metro del cable, que depende de la sección del
mismo, los valores se corresponden a los de la tabla anterior.
-L es la longitud del tramo en km
3.3.4 INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO (A): se calcula la intensidad de
corriente cuando se da un cortocircuito en el punto más alejado de cada tramo, se
calcula según la fórmula
Icc=Un / (√3· √(Rcc+R)2 + (Xcc+X)2)
Donde :
-Rcc= εRcc · Un2 / Sn es la resistencia a cortocircuito (Ω) del transformador.
-Xcc= εXcc · Un2 / Sn es la reactancia a cortocircuito (Ωr) del transformador.
- εRcc, εXcc (%) de tensión de cortocircuito del transformador; se tomará
εRcc=1,5% y εXcc=3,7%, de manera que ε 2= εRcc2 + εXcc
2 = 4 %, según recomienda
la Norma UNE 21428-1-2.
-Sn potencia del transformador en voltioamperios, tomaremos 400 VA
-R resistencia que presenta el circuito desde el transformador hasta el
tramo actual.
-X reactancia que presenta el circuito desde el transformador hasta el tramo
actual, en el caso de circuitos de baja tensión este parámetro se despreciará.
3.3.5 TIEMPO DE CORTOCIRCUITO (s): es el tiempo máximo al que puede estar
sometido el cable para la sobreintensidad considerada alcanzándose la temperatura
máxima admisible del cable que en nuestro caso es de 250 ºC, se calcula por la ley
de calentamiento adiabático.
I2 t = k S2
Donde:
-I es la intensidad considerada (Amperios)
-t es el tiempo en segundos
-k constante del material, para el aluminio tomamos 8927, según
indicaciones del fabricante.
-S es la sección del cable considerado en mm2
Este tiempo marca el límite máximo para la actuación de las protecciones
previstas.
3.4 PROCESO DE CÁLCULO Y DIMENSIONADO
Aplicando la formulación anterior, se diseñó una hoja de cálculo en la que se
presentan todos los resultados necesarios para cada tramo.
a) Como datos de entrada se precisa:
-Tensión nominal del circuito (V): 400
-cosφ de las instalaciones: 0’8 ,sólo en el caso de distribución a abonados.
-coeficiente de mayoración de cargas: 1’8, exclusivamente en el caso de
alumbrado público.
-denominación del tramo: NODOORIGEN-NODODESTINO.
-longitud del tramo en metros, para cada tramo.
-número de viviendas a abastecer, en el caso de distribución a abonados.
Para el caso de alumbrado público se introduce el número de puntos de luz a
abastecer por el tramo.
-número de líneas que comparten las zanja, para cada tramo.
b) Una vez introducidos los datos para todos los tramos, la hoja presenta
como resultados iniciales:
-sección mínima del tramo (mm2) que satisface la condición de intensidad
máxima admisible mayor que la intensidad circulante. En este cálculo se introducen
los coeficientes reductores de la intensidad admisibles que proporciona el
fabricante.
-caída de tensión unitaria (V/m) en cada tramo.
-caída de tensión total (V) en cada tramo.
-caída de tensión acumulada (V) desde el inicio de la red hasta el final del
tramo a considerar. Este valor deberá estar por debajo del 5% ó 3% de la tensión
nominal de la red según se trate de distribución a abonados o al alumbrado público
respectivamente.
-resistencia (Ω) que presenta el tramo.
-resistencia acumulada (Ω) que presenta la línea desde su inicio hasta el
punto final del tramo en cuestión.
- intensidad de cortocircuito (A) calculada en el punto final de cada tramo.
-tiempo máximo de cortocircuito (segundos), al que puede estar sometido el
tramo para la intensidad de cortocircuito correspondiente.
c) Se comprobará que en la casilla correspondiente a caída de tensión
acumulada el valor sea menor del previsto (20 V en el caso de distribución a
abonados, 12 V para el alumbrado público). En caso contrario se irá aumentando la
sección de aquellos tramos en los que la caída de tensión unitaria sea mayor hasta
satisfacer la condición anterior para todos los tramos; cumpliéndose siempre la
premisa de que la línea mantiene la sección o en todo caso la disminuye, es decir,
no pueden existir tramos con sección mayor a su predecesor.
d) Se comprobará que en la casilla correspondiente al tiempo de
cortocircuito no aparezca el mensaje “no cumple”, esto significaría que el tiempo
máximo de cortocircuito es demasiado pequeño para asegurar un correcto
funcionamiento de los elementos de protección. En caso contrario se procede a
aumentar la sección del tramo en cuestión hasta que desaparezca el mensaje “no
cumple”, teniendo en cuenta la condición antes mencionada de que no pueden
existir tramos con sección mayor a su predecesor.
e) Una vez realizados estos pasos la línea queda dimensionada.
3.5 RESULTADOS
Se presentan a continuación los resultados del cálculo de las líneas
acompañados de planos de referencia donde se aprecia el trazado de cada línea,
posición de los puntos de abastecimiento (centros de transformación) y puntos de
demanda (caja general de protección de cada vivienda o puntos de luz) y la
nomenclatura de estos.
RESULTADOS DEL CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN A BAJA TENSIÓN.
ABONADOS
RESULTADO DEL CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN A BAJA TENSIÓN.
ALUMBRADO PÚBLICO
4 CÁLCULO DEL ALUBRADO PÚBLICO
4.1 DETERMINACIÓN DE LAS LUMINARIAS
Siguiendo las recomendaciones indicadas en la Norma NTE-IEE “Alumbrado
exterior” se opta por luminarias con lámparas de vapor de sodio a alta presión. Al
tratarse de vías de 7 metros de ancho, la configuración recomendada es la de
unilateral.
Para una altura del punto de luz de 8 metros (recomendada por NTE-IEE) se
obtienen los siguientes parámetros característicos:
Potencia de la
lámpara (W) 150
Tipo de luminaria II
Separación (m) 30
Iluminación
media (lux) 24
Relación
luminancias
acera-calzada
0’65
Luminancia
media (cd/m2) 1’7
Unifomidad
media de la
luminancia
0’53
Uniformidad
extrema
longitudinal de la
luminancia
0’72
Deslumbramiento
molesto 4’7
Deslumbramiento
perturbador 16’1
4.2 CÁLCULO DE LA CIMENTACIÓN DE LOS BÁCULOS
Como se indicó en el apartado 1.5.3.1 “Distribución y luminarias” la
cimentación de cada báculo de realizará por dado de hormigón armado. Para las
dimensiones de los báculos escogida (8 metros de altura), la Norma NTE-IEE
recomienda: dado de 0’65 x 0’65 x 0’8 (m) (ancho x largo x profundo), y una
longitud de pernos L de 500 mm (incluida la parte externa de anclaje).
ANEXO 5 CÁLCULO DE LA RED VIARIA
1 CÁLCULO DE LAS SECCIONES TIPO
Para determinar las secciones tipo a adoptar en los distintos viales se siguió
las recomendaciones indicadas en la Instrucción 6.1 y 6.2 IC de la Dirección
General de Carreteras sobre Secciones de Firme (1989). En estas se hace
referencia a la intensidad diaria de tráfico pesado, y en función de este parámetro
se selecciona la sección más adecuada:
Dado lo reducido de nuestra zona de población (125 parcelas habitables), el
tráfico registrado en los viales será discreto, consideramos una Intensidad Media de
Vehículos Pesados (IMDP) menor de 50, correspondiendo una categoría de tráfico
pesado según Instrucción 6.1 de T4.
La explanada a considerar será del tipo E2, con límites de CBR inferior de 10
y superior de 20.
En cuanto a las variables climáticas únicamente se consideran las
temperaturas que se alcanzan en verano y la precipitación media anual según
indica la Instrucción 6.1 y 2 IC. La zona de actuación objeto de nuestro proyecto se
encuadra en la zona CÁLIDA y POCO LLUVIOSA.
Una vez determinadas estas variables se selecciona la sección tipo 421 del
Catálogo de Secciones de Firme de la Instrucción 6.1 y 2C.
La sección seleccionada corresponde a una subbase de zahora natural de 20
cm, base de zahorra artificial de 20 cm y capa de rodadura de 5 cm de espesor de
mezclas bituminosas. Las características de la mezcla bituminosa se corresponden a
la S-20 (mezclas en caliente) con betún asfáltico B 60/70 5% en peso. Las
características granulométricas de la mezcla se deben ajustar a la siguiente tabla:
TAMIZ UNE % peso
40 -
25 100
20 80-95
12’5 65-80
10 60-75
5 43-58
2’5 30-45
0’63 15-25
0’32 10-18
0’16 6-13
0’08 3-7
* 3’5-5’5
En cuanto al trazado de los viales, éstos se aprecian en los planos correspondientes (E1, E2). Las premisas mínimas a adoptar será que el radio mínimo de encuentro entre viales sea de 8 metros, y que el ancho de las calzadas sea de 7 metros para viales principales y de 3’5 para viales secundarios.