Trabajo de Suministro

Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Civil

Licenciatura en Ingeniería Civil Suministro y Recolección de Aguas

Ing. Carlos A. Ruiz P.

Sistema de Distribución de Agua Potable, Servicio Sanitario y Sistema Pluvial.

25 de noviembre

2013 Resumen de cálculos para el diseño de Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable, Sistema de Alcantarillado Sanitario y Sistema de Recolección de Aguas Pluviales en el Residencial “Colonia de los Tecales”

Proyecto Final de Suministro y Recolección de Aguas




Suministro y recolección de Aguas | 2

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA

CENTRO REGIONAL DE CHIRIQUI

DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA, SANITARIA Y CIENCIAS AMBIENTALES

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LIC. EN INGENIERIA CIVIL

PROYECTO DE SUMINISTRO Y RECOLECCION DE AGUAS

Presentado por:

Héctor A. Acosta H

Ced. 3-735-2170

A consideración del Ingeniero:

Carlos A. Ruiz P.

Grupo:

2IC-141

2013

DISEÑO DE SISTEMA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DEL RESIDENCIAL

“COLONIA DE LOS TECALES”





INDICE

Introducción

Descripción General del Proyecto

Vista Satelital de la Urbanización

Plano de la Urbanización

Requerimientos del IDAAN para el Sistema de Distribución de Agua Potable

Criterios para el diseño del sistema de distribución de agua potable

Cálculos Previos

Tabla de caudales (Método de Hardy- Croos)

Sistema de distribución (EPANET)

Conclusiones





INTRODUCCIÓN

En este trabajo de Suministro y Recolección de Aguas, presentamos todos los cálculos y estudios

básicos al momento de idear y diseñar sistema de distribución y alcantarillado sanitario para la

urbanización “Colonia de los Tecales” ubicada en el corregimiento de Los Algarrobos, Distrito de

Dolega.

El proyecto se encuentra divido en dos fases: una primera fase, donde se muestra todo lo

relacionado al sistema de distribución de agua potable, y una segunda fase donde se presenta

diseño de alcantarillado para el transporte de aguas residuales al igual que la movilización de las

aguas lluvias a través de un sistema de aguas pluviales.

Comenzamos con todos los estudios referentes a las características de las región a la que

pensamos suministrar y recolectar el vital líquido, características como las elevaciones del terreno,

la población existente en la urbanización, el tipo de tubería y material que usaremos para

transportar tanto el agua potable como el sistema de alcantarillado sanitario y pluvial; marcan una

pauta significativa al momento de elegir un diseño óptimo para resolver el problema que se nos

presenta.

Luego establecimos los parámetros del diseño de la vía, los cuales nos ayudan a realizar

posteriormente los cálculos referentes a como debe ser los materiales más resistentes y

apropiados para cada uno de los sistemas, las presiones en el caso del sistema potable, o las

elevaciones y cotas topográficas en los sistemas sanitarios y pluviales son puntos importantes que

se deben considerar en todo momento.









DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

Ubicación y Generalidades del proyecto

La provincia de Chiriquí es una de las 9 provincias de la República de Panamá, se encuentra

localizada al occidente del país, cuenta con una población de 416,873 habitantes y 134,369

viviendas (según datos del Instituto Nacional de Estadística y Censo - 2010).

Su economía se basa principalmente en la producción agrícola y ganadera. Es importante resaltar

la gran actividad comercial que se registra en la Ciudad de David, capital de la provincia y tercera

ciudad de país por importancia. Además en los últimos años, la provincia se ha convertido en uno

de los destinos más visitados por los turistas.

Nuestro proyecto de distribución de aguas se encuentra localizado en el distrito de Dolega

(habitantes = 25,102, viviendas = 8496) específicamente en el corregimiento de Los Algarrobos, en

el Residencial “Colinas de los Tecales”, un proyecto urbanístico localizado a orillas de la Vía David –

Boquete, frente al Complejo Deportivo de los Algarrobos

El Residencial cuenta con 33 lotes y con una población aproximada de 5 hab/vivienda.

La demanda de agua en el corregimiento de Los Algarrobos es significativa debido al gran

crecimiento que ha sufrido el mismo en los últimos años.

Existen una gran cantidad de proyectos urbanísticos en la zona, y debido a su cercanía con la

ciudad de David posee un gran atractivo a la hora de optar por una residencia propia.

Debido a este sorprendente incremento en la población, es importante realizar estudios lo más

preciso posible con relación al uso del agua, el cual es un recurso que necesitamos cuidar y optar

por siempre hacer un uso adecuado del él; para así obtener el mayor beneficio posible del mismo.





El proyecto es un residencial del tipo R-2: Residencial Multifamiliar de mediana densidad.

Donde cada propietario de lote será responsable por su sistema de tratamiento de aguas

residuales y de su disposición de basura.

Finca N° 53 242

Doc. N° 409 261

Asiento N° 1

Propietario Inversiones Los Tecales

Ficha 424 680





VISTA SATELITAL DE LA URBANIZACIÓN “COLONIA DE LOS TECALES”





PLANO DE LA URBANIZACION





REQUERIMIENTOS DEL IDAAN

NORMAS DE DISEÑO PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO

PARÁMETROS GENERALES DE DISEÑO

Para el diseño de los Sistemas de Acueducto el profesional idóneo cumplirá con las siguientes

normas de diseño:

1. Se diseñara para una densidad de 5 habitantes /vivienda.

2. Se utilizará para el diseño, una dotación de 100 galones por persona por día, para los

acueductos urbanos y de 80 galones por persona por día, para los sistemas en áreas rurales.

3. La presión mínima de diseño en cualquier punto de la red de acueducto debe ser de 20 psi.

(14.0 metros) en los sistemas urbanos y de 14 psi

(10 metros) en los sistemas rurales.

4. Cuando el gráfico de presión indique que se requiere de almacenamiento en la red de

distribución, se deberá diseñar tanque(s) de almacenamiento con una capacidad mínima de

un tercio (1/3) del consumo promedio diario.

En caso de que por consideraciones de tipo operativo del sistema existente, en el área donde

se localizará el desarrollo, el IDAAN estime necesario que se contemple almacenamiento, el

mismo deberá incluirse en los diseños.

5. Se utilizará, para el análisis hidráulico de las redes, el caudal máximo horario que será de 2.00

para sistemas urbanos y de 1.50 para sistemas rurales.

6. Las tuberías deberán ser de un diámetro mínimo igual a 4” para sistemas urbanos y 3” en

sistemas rurales. Se podrán aceptar tuberías de 3” en sistemas urbanos en tramos muertos

cuya longitud no exceda de 100 metros. El diámetro interior de las tuberías corresponderá a

su diámetro nominal en pulgadas o milímetros. No se admitirán diámetros menores.

7. La profundidad mínima a la corona del tubo será de 1.60 metro.

8. Las tuberías deben resistir una presión de trabajo mínima de 150 lbs/plg2. Donde se prevea la

instalación de las tuberías en un medio agresivo, estas deberán ser provistas de las

protecciones necesarias para evitar su deterioro.

9. Se utilizarán válvulas de compuerta en tuberías de 3” a 12” de diámetro, y de mariposa para

tuberías mayores a 12” de diámetro. Las válvulas serán de junta mecánica en tamaños de 3” a

12” y de brida en tamaños mayores de 12” de diámetro. Toda válvula deberá contar con su

cono, aro, cuña de hormigón y tapa para tránsito pesado o liviano cuando se requiera.

10. Las válvulas se colocarán en las intersecciones (Cruz o Tee) y se instalarán un mínimo de dos

(2) válvulas.

11. Para las conexiones domiciliarias se utilizaran medidores:

11.1 tipo volumétrico con líneas de suministro horizontal o con adaptadores de líneas de

entrada y salida verticales.





11.2 tipo volumétrico con característica de colocación vertical o inclinada o girada que

respete su rango de precisión.

Las conexiones domiciliarias se harán con tubería de ¾” y las sencillas con ½” de acuerdo al

detalle típico del IDAAN.

12. Todos los hidrantes utilizados serán de tipo tránsito y se instalarán con su válvula de

compuerta. En todo el sistema deberán existir hidrantes que cubran un radio de 150 mts.

13. La servidumbre mínima será de 3.00 metros, cuando se utilice para un solo sistema

(acueducto ó alcantarillado sanitario), y de 4.50 metros en caso de que se proyecten ambos

sistemas.

14. Incluir en la memoria los esquemas hidráulicos iniciales y finales, donde deberán estar

incorporados todos los circuitos con sus correspondientes flujos, elevaciones, longitudes, etc.

15. En los cálculos deberá considerarse el punto donde se tomó la gráfica de presión.

16. Los diseños constarán de un plano general del sistema y detalles completos de los elementos

que la componen.

17. Cuando se contemple el uso de fuentes independientes se deberá tener estudios

hidrogeológicos en el caso de fuentes subterráneas. Estos estudios deberán contar con un

pozo de prueba como mínimo. En el caso de que se utilice una fuente superficial se deberá

adjuntar un estudio de impacto ambiental.





CRITERIOS PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE

Tuberías: PVC

FHM: 2.00

Coeficiente de Hacen Williams (PVC): 150

Cantidad de casas: 33

Población de diseño: 5hab/vivienda

Cantidad de habitantes: 165

Consumo per-cápita de agua: 100 gppd (área urbana según normas del IDAAN)

Altura de presión inicial: 40 psi

Sistema de distribución por gravedad

Diámetro de Tubería: 4plg (diámetro mínimo según las Normas del IDAAN)

CALCULO DE LAS DEMANDAS DEL SISTEMA

DIAGRAMA DE LA RED DE DISTRIBUCION (METODO DE HARDY – CROSS)





CALCULOS PREVIOS

CARACTERISTICAS DE LOS NUDOS Y LAS TUBERIAS

PROPIEDADES DE LOS NUDOS NUDO COTA(m) LOTES A SERVIR DEMANDA(L/seg)

A 124.0 7 0.3066

B 123.60 2 0.0876

C 118.40 9 0.3943

D 119.15 15 0.6571

PROPIEDADES DE LAS TUBERIAS TUBERIA LONGITUD (m) DIAMETRO (plg)

AB 52.00 4

BC 105.30 4

CD 68.50 4

AD 103.80 4





TABLAS DE CAUDALES (METODO DE HARDY CROSS)

Primera Aproximación

TRAMO D(in) L(m) Qsupuesto(L/s) HF(m) HF/Q Δ Q

AB 4 52 0.55 0.003286033 0.005974605 0.01349043 0.53650957

BC 4 105.3 0.4624 0.004827352 0.010439774 0.01349043 0.44890957

CD 4 68.5 0.0681 0.000090784 0.001333101 0.01349043 0.05460957

AD 4 103.8 0.589 0.007445746 0.012641335 0.01349043 0.60249043

-0.000758422 0.030388815 0.01349043

Segunda Aproximación

TRAMO D(in) L(m) Qsupuesto(l/s) HF(m) HF/Q Δ Q

AB 4 52 0.536509574 0.003138479 0.00584981 -0.00209096 0.53860053

BC 4 105.3 0.448909574 0.004570038 0.01018031 -0.00209096 0.45100053

CD 4 68.5 0.054609574 0.000060344 0.001105011 -0.00209096 0.05670053

AD 4 103.8 0.602490426 0.007764307 0.012887022 -0.00209096 0.60039947

0.000116134 0.030022152 -0.00209096

Tercera Aproximación

TRAMO D(in) L(m) Qsupuesto(l/s) HF(m) HF/Q Δ Q

AB 4 52 0.538600529 0.003161145 0.005869183 -0.00015412 0.53875465

BC 4 105.3 0.451000529 0.004609497 0.010220601 -0.00015412 0.45115465

CD 4 68.5 0.056700529 0.000064688 0.001140873 -0.00015412 0.05685465

AD 4 103.8 0.600399471 0.00771453 0.012848996 -0.00015412 0.60024535

0.000008577 0.030079653 -0.00015412





SISTEMA DE DISTRIBUCION (EPANET)

CAUDALES (TUBERÍAS) Y DEMANDAS BASE (NUDOS)

LONGITUDES (TUBERIAS) Y COTAS (NUDOS)





VELOCIDADES (TUBERIAS) Y PRESIONES (NUDOS)

RESULTADOS OBTENIDOS

NODOS

TUBERIAS





CONCLUSION

El Sistema de Abastecimiento de Agua Potable, es de gran importancia para el desarrollo de

cualquier proyecto de carácter urbano ya que debe suplir todas las demandas que la población

necesite para tener una calidad de vida óptima.

Al ser un sistema de agua potable debemos garantizar que esta se encuentre en las mejores

condiciones posibles desde el lugar donde se obtiene hasta cuando llega al consumidor.

En el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, factores como la presión y

velocidad del flujo son fundamentales para el agua llegue a todas partes y no falte en las regiones

más alejadas de la lotificaciòn.

Obtener un diseño apropiado nos garantizara, un ahorro significativo en cuanto al material y

costos del proyecto, lo cual es una tarea que el ingeniero debe tener presente desde el momento

que empieza a resolver este tipo de situaciones.









INDICE

Introducción

Requerimientos del IDAAN para el Sistema de Alcantarillado Sanitario

Criterios para el diseño Sistema de Alcantarillado Sanitario

Cálculos de las Demandas del Sistema

Tablas de datos de tuberías y cámaras de inspección

Conclusiones





INTRODUCCION

En la segunda etapa de nuestro proyecto, mostramos los cálculos y las consideraciones necesarias

para el diseño de un sistema de recolección de aguas sanitarias o aguas servidas.

Se muestran los requerimientos por parte del IDAAN para la aprobación de este tipo de sistema de

movilización de aguas, y a la vez las recomendaciones que esta institución brinda para el correcto

funcionamiento presente y futuro del sistema.

Además se detallan los cálculos numéricos, que nos ofrecen la información requerida al momento

de tomar una decisión en cuanto a diámetros, tuberías, velocidades, etc.





DISEÑO DE SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

NORMAS DE DISEÑO PARA EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

PARÁMETROS GENERALES DE DISEÑO Se utilizará para el análisis hidráulico de las líneas sanitarias el Caudal de Diseño (Qd), el cual será la contribución de Caudal de Aguas Servidas (QAS), que representa el 80% del consumo per cápita (q = 100 gppd), amplificado por un Factor de Máxima (F) que dará como resultado un Caudal Máximo (QM). Este último se sumará a la aportación del Caudal de Infiltración Total (QIT). Así: QAS = 80% * q Qd = QAS * No. de habitantes El Factor de Máxima (F) será el siguiente: F = 6.46*(hab.) ^ (-0.152) Donde hab. = número de habitantes F nunca deberá ser mayor de 3.00 ni menor de 1.80. QM = Qd * F QT = QM + Qi Donde Qi = qi * distancia qi = caudal de infiltración PARA EL DISEÑO SE DEBERÁ CUMPLIR CON LO SIGUIENTE: 1. Los cálculos hidráulicos se efectuarán en hojas de cálculo (utilizando Microsoft Excel) ó en programas que modelen sistema de alcantarillado sanitario, los cuales deberán contener columnas para la descripción de los parámetros de diseño tales como, las cámaras de inspección, aguas servidas, infiltración, condiciones de diseño, condiciones de flujo máximo, descripción de las tuberías, elevaciones de las cámaras, observaciones, etc. 2. Las colectoras deben localizarse a lo largo de la línea central de las calles, excepto en casos en que, por la presencia de otros servicios de utilidad pública, haya necesidad de variar esa posición. En calles muy anchas y de tubería de gran diámetro y de gran tránsito puede estudiarse la posibilidad de reemplazar la tubería central por dos tuberías laterales, fuera del pavimento.





3. La profundidad mínima a la corona del tubo será de 100 metros para calles y veredas calles que soporten cargas de transito y 0.60 metros para veredas y espacios abiertos. La máxima profundidad a la corona será de alrededor de 4.50 metros, cuando el proyecto presenta solicitudes mayores en caso especial se debe consultar ante la autoridad solicitudes mayores la cuales deben La profundidad dependerá del nivel de la salida de aguas negras de las casas y de la pendiente de diseño. Para determinar la profundidad de las líneas se considerara que deben recibir las aguas negras de las edificaciones situados a ambos lados de la calle, pero no se justifica la inclusión de las edificaciones hasta de 18 metros de la calle. Siempre que ello sea posible, las colectoras deben tener la profundidad alrededor de 2.00 metros. El empleo de profundidades mayores que las señaladas como máxima se permitirá sólo en casos excepcionales y por razones de economía, como por ejemplo, cuando la instalación de tramos cortos de tubería a gran profundidad, evite el bombeo de las aguas negras. Cuando haya que instalar tuberías a poca profundidad, por exigencias especiales, estas deberán protegerse adecuadamente para evitar que sufran daño como consecuencia de su escasa profundidad. Todas las tuberías deberán proyectarse tomando en cuenta el peso del relleno de las zanjas o de otras cargas que puedan afectarlas, a fin de evitar rupturas. Para tales cálculos debe tenerse en cuenta el ancho de la zanja. 4. El diámetro mínimo será de 15 cm. (6") para colectoras principales y de en colectoras laterales. En casos especiales de ramales para una sola manzana en barrios residenciales podrá usarse diámetro mínimo de 10 cms. (4”), siempre y cuando el IDAAN le dé su aprobación. Los diámetro de la tubería domiciliaria serán determinado por los cálculos hidráulicos correspondientes aplicando la formula de Manning con un coeficiente de n = 0.01 para tuberías PVC, con una pendiente mínima, de p = 0.01 cuando sean de 4” de diámetro. 5. No se debe exceder del 80% de la relación, tirante de agua a diámetro del tubo. 6. Todas las tuberías deben proyectarse con pendiente suficiente para que la velocidad del flujo no sea menor de 0.6 metros por segundo cuando el tubo se encuentre fluyendo a sección llena o a media sección y dependerá del coeficiente de rugosidad del material, calculada por la fórmula de Ganguiller-Kutter. Pueden usarse otras fórmulas como la de Bazin, Manning, etc. siempre que los valores de los coeficientes se seleccionen debidamente. Para tubos de hormigón puede usarse "n" igual a 0.013. Para tubería PVC y Polietileno “n” igual a 0.01. Toda tubería que ha de ser instalada expuesta y bajo los cauces de ríos y quebradas deberá ser de hierro dúctil. En el segundo de estos casos lan tubería deberá estar protegida también con un bloque de hormigón de acuerdo a los detalles típicos del IDAAN. 7. Las siguientes son las velocidades máximas según los materiales de las tuberías.





MATERIAL DEL TUBO VELOCIDAD MÁXIMA Hormigón 3.00 metros/seg. ó 9.8 pies/seg. Hierro Fundido 3.00 metros/seg. ó 9.8 pies/seg. Polietileno 3.35 metros/seg. ó 11 pies/seg. PVC 3.35 metros/seg. ó 11 pies/seg. 8. El caudal unitario de infiltración será de 0.0001 l/s/m (qi) para tuberías de PVC o Polietileno y de 0.0005 l/s/m para tuberías de hormigón. 9. Las Cámaras de Inspección se adecuarán a lo indicado en los detalles típicos del IDAAN y se instalarán: I. En las extremidades de cada tramo. II. En toda intersección de colectora. III. En los cambios de dirección (intersección de rumbos). IV. En los cambios de pendiente (por topografía del terreno) V. A distancia no mayores de 100 metros, en los tramos rectilíneos. 10. Cuando la diferencia de cota invert, entre la tubería que entra y la que sale de una cámara de inspección, presente como: mínimo y máximo Mínimo Máximo 0.38 m 0.45 m para tuberías de 6” de diámetro 0.35 m 0.55 m para tuberías de 8” de diámetro 0.42 m 0.58 m para tuberías de 10”de diámetro 0.48 m 0.63m para tuberías de 12” de diámetro Se deberá usar un accesorio especial a 45° de acuerdo a los detalles típicos del IDAAN que encauce el caudal con un mínimo de turbulencia. Cuando se exceda de estos valores indicados en la tabla se usará una caída de 90°. 11. En el diseño de sifones, los mismos deben tener por lo menos dos tuberías de diámetro mínimo de 6" y deberán proveerse de los dispositivos necesarios para su conveniente mantenimiento. Adicionalmente deben tener carga hidráulica suficiente y tubos de diámetro apropiado para que, por lo menos, a la descarga media, la velocidad sea alrededor de un metro por segundo. Las entradas y salidas deben proveerse de desvíos para que la descarga normal se pueda encausar por uno de los tubos y se pueda atender en esa forma a la limpieza del otro. MATERIALES Para la selección de los materiales deben tenerse en cuenta las características de las aguas negras, las posibilidades de descomposición, el posible desgaste, las características de los terrenos y de las aguas del subsuelo, la resistencia de los cimientos, las cargas exteriores.





JUNTAS Las especificaciones debe incluir el método que debe utilizarse para hacer las juntas y el material que debe usarse, el cual deberá ser capaz de evitar la infiltración y la penetración de raíces en los tubos y deberá resistir temperaturas hasta de 70° C sin desintegrarse. Las especificaciones deberán incluir también análisis de estancamiento o exfiltración, que tengan como límite de escapes de agua con la zanja seca, o de infiltración, con la zanja con agua, incluyendo las conexiones domiciliarias. Las juntas en la tubería PVC serán con glándula de caucho, garantizando la hermeticidad de la línea y certificada por la empresa distribuidora. Para tuberías de polietileno la empresa fabricante debe certificar que las tuberías de polietileno HDPE, son para uso sanitario de acuerdo con la Norma ASTM D3212 y que el tipo de tubería de polietileno de HDPE es N-12 IB WT. CONTACTO CON LÍNEAS DE AGUA Debe excluirse cualquier contacto entre las tuberías del alcantarillado y las líneas de abastecimiento de agua potable (público o privado) que pueda dar margen a contaminación de agua potable de aguas negras en la misma zanja. Las líneas de alcantarillado cercanas a las tuberías de agua potable deberán mantener una separación horizontal y vertical que se indica a continuación: 1. Separación horizontal: Las líneas de alcantarillado deben ser tendidas con una separación de por lo menos a 3 metros (10 pies) de la línea madre de agua potable. 2. Separación vertical: Cuando las tuberías de alcantarillado deben cruzar las tuberías madre de agua potable, estas deberán instalarse de manera que la parte inferior de la tubería madre de agua potable esté a 0.46 metros (18 pulgadas) mínimo, por encima de la tubería de alcantarillado. 3. Condiciones extraordinarias: Cuando sea imposible obtener la separación horizontal y vertical mínima estipulada anteriormente, la línea madre de agua potable debe ser de tuberías de hierro dúctil o fundido, con uniones mecánicas y debe extenderse a cada lado del cruce hasta que la distancia normal de la tubería madre de agua a la línea de alcantarillado sea la mínima establecida.





CRITERIOS PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

Tuberías: PVC

Área: 2 Ha

Densidad de Población: 400 hab/Ha (Según el Plan Normativo de la Ciudad de David,

Residencial tipo R-2)

Coeficiente “n” de Manning (PVC): 0.010

Pendiente de la tubería: 2.5%

Longitud de tubería: 500m

Cantidad de habitantes: 800

Consumo per-cápita de agua potable: 100 gppd (área urbana según normas del IDAAN)

FAR= 0.70

Sistema de recolección por gravedad

Diámetro de Tubería: 6 plg (diámetro mínimo según las Normas del IDAAN)

Se diseñara la demanda de todo el proyecto y se distribuirá en todos los elementos.

CALCULO DE LAS DEMANDAS DEL SISTEMA

El caudal del sistema de alcantarillado sanitario esta dado por:

Dado que el Residencial no posee aéreas de actividad industrial, entonces tenemos que

Para los volúmenes de agua por infiltración y por conexiones ilícitas el IDAAN recomienda los

siguientes valores:





CAUDAL POR CONEXIONES DOMESTICAS

Para calcular el caudal domestico amplificado, utilizamos la ecuación de Saavedra Reina

(Recomendada por el IDAAN), para obtener el factor de amplificación

Reemplazando el valor de H= 800 hab.





CAUDAL POR INFILTRACION

CAUDAL POR CONEXIONES ILICTAS

Reemplazando tenemos:





Utilizando la Ec. De Mannig

Y Reemplazando los valores, obtenemos el Diámetro mínimo de tubería que se requiere:

Observación: Al analizar toda el área de la urbanización, y tomando en cuenta todas las

consideraciones de diseño, podemos observar que el caudal que se genera en la urbanización no

es lo suficientemente grande como para requerir un diámetro mayor al diámetro mínimo exigido

por el IDAAN, por lo tanto todas las tuberías tendrán el diámetro mínimo de 6plg.

Para D = 6plg = 0.152m, tenemos:

Caudal a tubo lleno

Relaciones Hidráulicas

Relación Hidráulica para los caudales





Para

, tenemos:

Relación Hidráulica para las velocidades

Relación Hidráulica para los tirantes

TIRANTE DE AGUA QUE CIRCULA POR LAS TUBERÍAS

VELOCIDAD DEL AGUA DE EN LAS TUBERÍAS





TABLA D E DATOS DE TUBERIAS Y CAMARAS DE INSPECCION

Datos de Tuberías

DE C.I. A C.I. Longitud (m) Pendiente Elev. Inicial Elev. Final Diámetro Material

1 2 52.89 2.50% 125.00 123.68 6" PVC

2 3 50.72 2.50% 123.23 121.96 6" PVC

2 7 34.85 2.50% 123.23 122.36 6" PVC

7 8 26.50 2.50% 122.31 121.65 6" PVC

3 4 54.44 2.50% 119.48 118.12 6" PVC

5 4 39.29 2.50% 118.75 117.77 6" PVC

4 6 45.69 2.50% 117.72 116.58 6" PVC

6 10 30.41 2.50% 116.53 115.77 6" PVC

8 9 55.90 2.50% 121.30 119.90 6" PVC

9 10 51.19 2.50% 119.85 118.57 6" PVC

10 11 40.47 2.50% 115.70 114.69 6" PVC

Datos de Cámaras de Inspección

CI Elev. Tapa Elev. Fondo Elev. Entrada Tipo

1 128.00 124.92 - Tipo A

2 125.75 123.15 123.68 Tipo B

3 123.00 119.40 121.96 Tipo C

4 120.75 117.64 118.12 Tipo B

5 119.75 118.67 - Tipo A

6 120.00 116.45 116.58 Tipo A

7 125.25 122.23 122.36 Tipo A

8 125.25 121.22 121.65 Tipo B

9 122.50 119.77 119.90 Tipo A

10 120.00 115.62 118.57 Tipo C

11 118.00 114.61 114.69 Tipo B

.





CONCLUSIONES

El sistema de recolección de aguas sanitarias está íntimamente ligado al sistema de

abastecimiento de agua potable, porque como vimos anteriormente el 80% del agua potable

regresa en forma de agua residual a los sistemas de distribución.

Otros factores determinantes en este tipo de sistema es considerar el uso del suelo y clasificar

nuestro proyecto para conocer si existen o no zonas industriales que nos generaran aguas

residuales especiales y por ende requieren un tratamiento igual de especial. En este proyecto en

particular no existía zona industrial por lo cual este caudal no se consideraba.

Finalmente considerar que existen aumentos en el caudal por infiltraciones a la tubería y

conexiones ilícitas por parte de los usuarios, nos asegurara un diseño optimo y apropiado para

solucionar el problema que se nos plantea.

BIBLIOGRAFIA

NORMAS DEL IDAAN PARA EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO









INDICE

Introducción

Requerimientos del MOP para el Sistema de Alcantarillado Pluvial

Criterios para el diseño Sistema de Alcantarillado Pluvial

Cálculos del caudal

Espaciamiento entre tragantes

Tabla de elevaciones de las C.I.P

Conclusiones





INTRODUCCION

La última parte del proyecto consiste en el diseño de un sistema de recolección de aguas pluviales

tipo cordón-cuneta.

Se presentan los cálculos y las recomendaciones el MOP para el correcto funcionamiento sistema y

aprobación de los planos al momento de presentar el proyecto.





Diseño de Sistema de Alcantarillado Pluvial

Especificaciones Técnicas del MOP

CAPITULO 35

CORDONES Y CORDONES-CUNETAS DE HORMIGON 1. DESCRIPCION

Este trabajo consiste en la construcción de cordones o una combinación de cordones y cunetas de

hormigón, de acuerdo con lo que indiquen estas especificaciones y en conformidad con los

alineamientos, elevaciones, espesores y detalles que muestren los planos o según lo ordenado por

el Ingeniero Residente.

2. MATERIALES

2.1. Material de Base

A menos que se indique u ordene de otra manera, este material consistirá en arena, grava o piedra

triturada u otro material aprobado en todos los casos, de una graduación tal que todas sus

partículas pasen por un tamiz de malla cuadrada de 1.27 cm (½ pulg.).

2.2. Hormigón

El hormigón para cordones y cunetas se conformará con los requisitos establecidos en el Capítulo

13 (ESTRUCTURAS DE HORMIGON) con un f’c de acuerdo a lo que especifique el diseñador del

proyecto. De no especificarse este valor se utilizará un f’c de 46kg/cm2 a la flexión (650 lbs/plg2)

mínimo. Con la aprobación del Ingeniero Residente, el Contratista podrá hacer los ajustes

necesarios para obtener un hormigón de tal consistencia o manejabilidad que permita al acabado

deseado.

2.3. Barras de Amarre

Las barras de amarre se conformarán con AASHTO M 31 ó M 42. Las barras de amarre serán

deformadas. No se permitirá el uso de acero relaminado para barras de amarre que hayan de

doblarse o enderezarse durante la construcción.

2.4. Material para Relleno de Juntas

El material de sello elástico para las juntas deberá satisfacer los requisitos de AASHTO M 173. Las

láminas de relleno premoldeadas deberán satisfacer los requisitos de AASHTO M 33, M 153, M

213 ó M 220, como lo indiquen los planos o lo ordene el Ingeniero Residente.





3. CONSTRUCCION

3.1. Base de Asiento

La excavación necesaria se hará a la profundidad requerida y el lecho será apisonado para formar

una superficie firme y pareja. Todo el material blando o inadecuado será retirado y sustituido por

otro material apropiado.

Según lo indicado en los planos, el material para la construcción de la base, sobre la cual el cordón

o combinación de cordón-cuneta ha de asentarse, se colocará y compactará para formar un

asiento del espesor requerido con una superficie firme y pareja.

3.2. Formaletas

Las formaletas podrán ser de madera o de metal y deberán cumplir con las disposiciones

aplicables de los Artículos 18 (FORMALETAS DE MADERA) y 19 (MOLDES O FORMALETAS DE

METAL) del Capítulo 13 (ESTRUCTURAS DE HORMIGON) de estas especificaciones.

Cuando se trate de moldes de metal, éstos serán de una sección aprobada.

Las formaletas deberán ser rectas, libres de torceduras o combas, y de tal construcción que no

presenten obstáculos para la inspección y verificación de elevaciones y alineamientos.

Todas las formaletas deberán alcanzar la profundidad total del cordón; deberán estar arriostradas

y fijadas, lo suficientemente rígidas y firmes, para que no ocurra desviación alguna durante el

vaciado del hormigón.

3.3. Mezcla y Colocación del Hormigón

El hormigón deberá ser dosificado, mezclado y vaciado de acuerdo con los requisitos establecidos,

para la clase de hormigón indicado, en el Capítulo 13 (ESTRUCTURAS DE HORMIGON). La

consolidación del hormigón vaciado, deberá hacerse mediante vibración, según lo establecido en

el Artículo 21 (COLOCACION) del Capítulo 13 (ESTRUCTURAS DE HORMIGON).

La superficie del hormigón será terminada en forma lisa y pareja, canteándose sus bordes de

acuerdo con los radios indicados en los planos, mediante canteadores aprobados. Las formaletas

deberán permanecer en su sitio por un período no menor de 24 horas, o hasta cuando el

hormigón haya fraguado suficientemente para permitir el retiro de las formaletas sin producir

daños al acabado del borde.

Tan pronto como las formaletas hayan sido retiradas, la cara expuesta del cordón será

inmediatamente frotada hasta obtener una superficie uniforme, según lo establecido en el sub-

artículo 25.2 (ACABADO, PULIDO O FROTADO) del Capítulo 13 de estas especificaciones.

Con el propósito de igualar los acabados de hormigones adyacentes, o por otras razones, el

Ingeniero Residente podrá permitir otros métodos.

No se permitirán manchas en los frentes o en las caras expuestas; todas las porciones rechazadas

serán retiradas y sustituidas por el Contratista a sus expensas.





3.4. Secciones y Juntas

El cordón o la combinación de cordón y cuneta deberá construirse en secciones que tengan un

largo uniforme de 3 m (10 pies) cada una, a menos que se ordene de otro modo para ajustar

cierres o por razón de coincidencias con las juntas de pavimentos adyacentes.

Las secciones deberán estar separadas entre sí por juntas abiertas de 0.32 cm (1/8 pulg.), a las

cuales se les aplicará el material de sello elástico para juntas, en concordancia con la designación

AASHTO M 173, excepto en las juntas de expansión.

Las juntas de expansión deberán conformarse donde lo indiquen los planos, usando láminas de

relleno premoldeadas de 1.9 cm (3/4 pulg.).

Cuando el cordón o la combinación de cordóncuneta se construya adyacente a un pavimento de

hormigón, la junta de expansión se formará en concordancia con la correspondiente del

pavimento.

3.5. Curado

El hormigón se protegerá convenientemente contra los efectos del clima hasta que haya

endurecido suficientemente.

Inmediatamente después de terminar el frotamiento, los cordones serán mantenidos húmedos

por un período de tres (3) días o curados mediante el método de recubrimiento con membrana o

película impermeable, según lo establece el Artículo 23 (CURADO DEL HORMIGON) del Capítulo 13

de estas especificaciones.

El método y detalles del curado estará sujeto a la aprobación del Ingeniero Residente.

3.6. Relleno

Después que el hormigón haya endurecido suficientemente, los espacios en el frente y la parte

posterior del cordón-cuneta se rellenarán a la cota requerida, empleando un material adecuado

que será apisonado en capas de no más de 15 cm hasta lograr su consolidación.

3.7. Máquina Acordonadora

Con la aprobación del Ingeniero Residente, los cordones pueden ser construidos mediante

métodos mecánicos de formaletas deslizantes.

3.8. Reconstrucción de Cordones y Cordones

Cunetas de Hormigón

Esta actividad se realizará para restituir cordones y cordones cunetas destruidos, eliminando los

restos de lo anterior y reconstruyendo los tramos afectados con iguales características y

alineamientos.

3.8.1. Procedimiento para la Reconstrucción:

a) Colocar los elementos de seguridad y ubicar los bandereros que sean necesarios para

orientar el tránsito.





b) El Ingeniero Residente delimitará las secciones a reponer y las dimensiones del nuevo

cordón.

c) Demoler los restos del cordón o cordón cuneta destruido, cargarlos y transportarlos a

las zonas autorizadas para la eliminación de desechos por la Sección Ambiental del MOP.

d) Excavar las zanjas para fundación del nuevo cordón, respetando el diseño original de la

obra.

e) Preparar e instalar las formaletas, manteniendo los alineamientos y características

originales.

f) Cumplir todo lo especificado en el punto 3 – Construcción, de este capítulo, aplicable a

la reconstrucción.

g) Recoger cualquier material suelto que pudiera quedar.

h) Retirar elementos de seguridad y dejar libre el paso al tránsito.

4. MEDIDA

Las cantidades que se pagarán en concepto de este detalle, se formarán por el número de metros

lineales de cordón de hormigón, de los distintos espesores, o de la combinación de cordón-cuneta,

construidos o reconstruidos, debidamente terminados y aceptados. Los cordones y combinaciones

de cordón-cuneta se medirán a lo largo del frente del cordón. No se hará deducción alguna por las

estructuras de drenaje instaladas en los cordones.

5. PAGO

Las cantidades, medidas en la forma antes indicada, se pagarán a los precios del Contrato, por

unidad de medida, para los detalles de pago que se indican a continuación y que figuren en los

pliegos de licitación.

Dichos precios y pago serán compensación total por la excavación, el suministro y colocación de

todos los materiales, incluyendo toda la mano de obra, equipo, herramientas e imprevistos

necesarios para completar la obra prescrita en este capítulo. En el caso de reconstrucción incluye

además la demolición y disposición del cordón deteriorado.

El pago se hará bajo los siguientes detalles:

a) Cordón de Hormigón Tipo______ de _____ cm de ancho y _____ cm de espesor......................

por METRO LINEAL (ML)

b) Cordón-cuneta de Hormigón Tipo______ de ______ cm de ancho y ______ cm de

espesor.................... por METRO LINEAL (ML).

c) Reconstrucción de Cordón de Hormigón........................................................por METRO LINEAL

(ML).

d) Reconstrucción de Cordón-Cuneta de Hormigón........................................................por METRO

LINEAL (ML).





CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

Sistema por gravedad, tipo cordón - cuneta

Área de captación: 2 Ha.

Tiempo de concentración:

Periodo de Retorno: 20 años

Coeficiente de escorrentía “c” = 0.85

Ecuación de intensidad de precipitación para la Vertiente del Pacifico

CALCULOS DEL CAUDAL

Para un periodo de retorno de 20 años y una vertiente hacia el pacifico la ecuación de

intensidad de lluvia es:

Reemplazando los valores tenemos:

Para diseños pluviales en áreas sub urbanas y en rápido crecimiento el valor a utilizar del

coeficiente de escorrentía se estima en 0.85.

Cálculo del Caudal (Formula Racional):

Caudal por precipitación





ESPACIAMIENTO ENTRE TRAGANTES

Coeficiente de rugosidad para concreto: n = 0.013

CALCULO PARA LA PENDIENTE DE LA CALLE

Distancia entre dos puntos = 103.8 m

Diferencia de elevaciones entre dos puntos = 4.88m

Pendiente: S = 0.047

El espejo de agua para el cordón-cuneta será de 2m de ancho

Área

Radio Hidráulico





Reemplazando en la Ec. De Mannig tenemos:

Para la Formula Racional se tiene que:

CALCULO PARA LA DISTANCIA “B”

Distancia en el centro de calle y el fondo del lote

Igualando los caudales obtenidos en la Formula Racional y en la Ecuación de Manning tenemos

que:

De acuerdo al valor obtenido, se concluye que los tragantes serán colocados con una separación

de 54m





TABLA DE ELEVACIONES DE LAS C.I.P

CIP Elevación (m)

1 127,75

2 125,50

3 123,00

4 120,50

5 119,50

6 119,75

7 125,00

8 125,00

9 125,50

10 119,50

11 118,00





CONCLUSION

El sistema de recolección de aguas pluviales, es uno de los más importantes sistemas dentro de un

área residencial al igual que en una carretera o en una zona industrial.

Su importancia radica en que si no se calculan bien sus aportes y se diseñan bien sus elementos los

daños que pueden causar son mucho mayores que en los sistemas potables y sanitarios.

Para su diseño se requiere conocer la intensidad de lluvia sobre la región, el coeficiente de

escorrentía y el área de captación total, para poder utilizar la Formula Racional y así estimar el

caudal por precipitación. Además este dato se utiliza para calcular la distancia entre los tragantes y

poderlos ubicar bien a lo largo del sistema.

BIBLIOGRAFIA

Diseño de Sistema de Alcantarillado Pluvial. Especificaciones Técnicas del MOP

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Trabajo de Suministro