anexo x memorias de cÁlculo de servicios pÚblicos · como diseño para el tramo (según la...

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ANEXO X – MEMORIAS DE CÁLCULO DE

SERVICIOS PÚBLICOS

JULIO DE 2019

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TABLA DE CONTENIDO

1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................... 5

1.1 DEFINICIÓN DEL PERIODO DE ANÁLISIS .......................................................................................... 7

1.2 CAUDAL ALCANTARILLADO SANITARIO ........................................................................................... 8

1.2.1 DOTACIÓN NETA MÁXIMA ............................................................................................................. 8

1.2.2 COEFICIENTE DE RETORNO ......................................................................................................... 9

1.2.3 CAUDAL MEDIO DIARIO DE AGUAS RESIDUALES ...................................................................... 9

1.2.4 CAUDAL MÁXIMO HORARIO .......................................................................................................... 9

1.2.5 CONEXIONES ERRADAS .............................................................................................................. 10

1.2.6 CAUDAL POR INFILTRACIONES .................................................................................................. 10

1.2.7 CAUDAL DE DISEÑO SANITARIO ................................................................................................ 11

1.2.8 CAUDAL DE DISEÑO PLUVIAL ..................................................................................................... 11

1.2.9 CONDICIONES DE DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO ..................................................... 12

2. DISEÑO REDES DE ACUEDUCTO .................................................................................. 14

2.1 RESULTADOS MODELACIÓN ............................................................................................................ 15

3. DISEÑO REDES DE ALCANTARILLADO ........................................................................ 16

4. DISEÑO REDES DE ALCANTARILLADO PLUVIAL ....................................................... 25

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ÍNDICE DE IMÁGENES

Imagen 1. Localización proyecto de renovación urbana ............................................................. 6

Imagen 2. Usos y aprovechamiento plan de renovación urbana ................................................ 7

Imagen 3. Modelación sistema de acueducto ........................................................................... 14

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ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1. Dotación neta por clima y Nivel de Complejidad del Sistema .................................... 8

TABLA 2. Resultados tubería - modelación acueducto ............................................................ 15

TABLA 3. Resultados nudos - modelación acueducto .............................................................. 16

TABLA 4. Dotación total ............................................................................................................. 17

TABLA 5. Calculo de caudal alcantarillado sanitario................................................................. 18

TABLA 6. Calculo de coeficiente de escorrentía alcantarillado pluvial. .................................... 26

TABLA 7. Cálculos hidráulicos alcantarillado pluvial ................................................................. 30

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1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El proyecto de renovación urbana comprende el área ubicada dentro de los siguientes límites:

Norte: Avenida Calle 24

Sur: Calle 22 – Av Calle 23

Oriente: Avenida Carrera 36

Occidente: Carrera 37

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Imagen 1. Localización proyecto de renovación urbana

Fuente: La consultoría

Para el presente proyecto se prevé los siguientes usos: (Ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.)

Vivienda: 16 pisos

Comercial: 2 pisos

Oficinas: 12 pisos

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Dotacional provisional: 10 pisos

Imagen 2. Usos y aprovechamiento plan de renovación urbana


1.1 DEFINICIÓN DEL PERIODO DE ANÁLISIS

Según el artículo 40 de la resolución 0330 de 2017 del Ministerio de Vivienda Ciudad y Territorio, el periodo de diseño para todos los componentes de los sistemas de acueducto,

alcantarillado y aseo se adopta un periodo de diseño de 25 años.

El análisis de la red tanto para el diseño de los sistemas de acueducto, alcantarillado residual y pluvial deberá realizarse con una evaluación de caudales para las condiciones del año 2019 como para las condiciones estimadas en el año 2039.

La metodología utilizada en la estimación del caudal de diseño para el diseño del pretratamiento para este periodo de diseño, se determina con base en información de consumos, mediciones recientes registradas en la localidad; se deben estimar los caudales para las condiciones

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iniciales y finales del periodo de diseño. Los caudales que se requiere calcular son los siguientes:

Delimitación de áreas de drenaje

De acuerdo a las condiciones de uso de suelo, distribución de las viviendas, condiciones urbanísticas, se realizará el análisis de área aferente de cada tramo de colector, la evaluación las variables que intervienen en el cálculo de los caudales de aguas residuales se realizar por medio del área de aporte a cada colector.

Evaluación de caudales

A continuación, se presentan los cálculos realizados para determinar los caudales de aguas residuales que permiten la evaluación hidráulica del sistema de alcantarillado.

Caudal sistema de abastecimiento

Para el sistema de abastecimiento del proyecto se utiliza el Caudal medio diario multiplicado por un factor de 1.5 para obtener un Caudal máximo horario, que según el artículo 47 de la Resolución 0330 de 2017 la Red de distribución debe diseñarse con el caudal máximo horario.

Caudal alcantarillado sanitario

1.2 CAUDAL ALCANTARILLADO SANITARIO

1.2.1 DOTACIÓN NETA MÁXIMA

Para el cálculo de la dotación neta, la Resolución 0330 de 2019 establece que, en caso de no tener datos históricos de consumo en la zona de interés, la dotación neta asumida debe cumplir lo siguiente:

TABLA 1. Dotación neta por clima y Nivel de Complejidad del Sistema

Altura promedio sobre el nivel del mar de la zona atendida

Dotación neta (L/hab*día)

> 2000 m.s.n.m. 120

1000 – 2000 m.s.n.m 130

< 1000 m.s.n.m 140

Fuente: Resolución 0330 de 2017

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1.2.2 COEFICIENTE DE RETORNO

Según la Resolución 0330 de 08 de junio de 2017 expedida por el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio “Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS y se derogan las resoluciones 1096 de 2000, 0424 de 2001, 0668 de 2003, 1459 de 2005, 1447 de 2005 y 2320 de 2009” el coeficiente de retorno (CR) se estima a partir de las mediciones de campo realizadas por la persona prestadora del servicio y este corresponde a la relación entre el volumen de agua residual que llega a las alcantarillas y el volumen de agua consumida, cuando no se tienen datos de campo (como es el caso de este estudio) se tomar el siguiente valor:

CR = 0,85

1.2.3 CAUDAL MEDIO DIARIO DE AGUAS RESIDUALES

El caudal medio diario de aguas residuales (QMD), debe obtenerse sumando el caudal máximo horario, el caudal de infiltraciones y el caudal de conexiones erradas. El consumo de la población del colegio se estimó en 120 L/s-habitante, estas cifras se toma con base en datos promedio de consumo para instituciones educativas.

QC P R

D

86400

𝑄𝐷 =120 ∗ 300 ∗ 0,85

86400= 0,354

𝐿

𝑠

Donde

C: Consumo de agua per cápita P: Población R: Coeficiente de retorno

1.2.4 CAUDAL MÁXIMO HORARIO

𝑄𝑀𝐻 = 𝐹 ∗ 𝑄𝑀𝐷

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El cálculo máximo horario se obtiene haciendo mediciones de campo, en las cuales se tenga en cuenta los patrones de consumo de la población. En ausencia de datos de campo (como es el caso de este estudio), se debe estimar con las ecuaciones aproximadas (Babbit, Harmon y Flores) y las limitaciones que puedan presentarse. Este valor deberá estar entre 1,4 - 3,8, Según la Resolución 0330 de 2017 expedida por el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio,

- Babbit

𝐹 = 5

𝑃0,2

- Harmon

𝐹 = 1 + 14

(4 + 𝑃0,5)

- Flores

𝐹 = 3,5

𝑃0,1

𝐹 = 3,5

3000,1 = 3,948

Dado que el valor obtenido sale del rango definido por la norma, se adopta un valor de 3,0.

1.2.5 CONEXIONES ERRADAS

A Los aportes de conexiones erradas deben estimarse a partir de la información existente en el municipio, en ausencia de información, se deberá utilizar un valor de 0.2L/ha (Resolución 0330 de 2017). Para este proyecto no se consideran conexiones erradas porque la red de

alcantarillado es nueva.

1.2.6 CAUDAL POR INFILTRACIONES

Según la resolución 0330 articulo 134 numeral 6, el caudal por infiltración debe estimarse a partir de aforos en el sistema y de consideraciones sobre la naturaleza y permeabilidad del suelo, la topografía de la zona y su drenaje, la cantidad y distribución temporal de la precipitación.

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Si hay ausencia de información se debe utilizar un factor entre 0,1 y 0,3 L/s. ha de acuerdo al reglamento técnico para el sector de agua potable y saneamiento básico-RAS, para este diseño se escogió un factor de 0,2 L/s (según experiencia del diseñador).

1.2.7 CAUDAL DE DISEÑO SANITARIO

El caudal de diseño se obtiene al sumar el caudal máximo horario, los aportes por infiltración y conexiones erradas.

𝑄𝐷𝑇= 𝑄𝑀𝐻 + 𝑄𝐼𝑁𝐹 + 𝑄𝐶𝐸

Cuando el diseño calculado en el tramo sea menor que 1,5 L/s, se debe adoptar este último como diseño para el tramo (Según la Resolución 0330 de 2017 expedida por el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio), por lo tanto, se diseña la red con un caudal de 1,5 L/s.

1.2.8 CAUDAL DE DISEÑO PLUVIAL

La estimación del caudal de aguas lluvias para el presente diseño, se realiza por el método racional como se indica en la Resolución 0330 de 2017, articulo 135, en donde se aconseja utilizar este método siempre y cuando el área de drenaje sea inferior a 80 ha.

De conformidad con la Tabla 16. Periodo de retorno, de la Resolución 0330 de 2017, el periodo

de retorno asumido corresponde a 3 años, para tramos iniciales en zonas residenciales con áreas tributarias menores de 2 hectáreas, y 5 años para tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 2 y 10 hectáreas, en las cuales clasifica el área en donde se ubicará el proyecto. Se asume un tiempo de concentración de 15 minutos para cada tramo de alcantarillado combinado.

El tipo de superficie sobresaliente en los tramos con alcantarillado pluvial, se clasifica de la siguiente manera: una sección, como vías adoquinadas, para el cual se asume un coeficiente de escorrentía de 0.70, esta información se encuentra en la tabla D.4.5. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad, Titulo D, del RAS 2000.

De acuerdo con recomendaciones de la empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá, para el cálculo de los colectores y elementos del sistema pluvial, se tendrá en cuenta la intensidad calculada mediante la siguiente ecuación:

𝐼 = 𝑐 ∗ 𝑇𝑚

𝐷𝑒 + 𝐹

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En donde:

C: 2435.0932

E: 1.0455

F: 23.9443

M: 0.1883

I: Intensidad en mm/hora

T: Periodo de retorno en años

D: Duración de tormenta en minutos

1.2.9 CONDICIONES DE DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO

- A Diámetro Mínimo

El diámetro interno real mínimo permitido en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado sanitario convencional es 170 mm con el fin de evitar obstrucciones de los conductos por objetos relativamente grandes introducidos al sistema. Articulo 140 Resolución 0330 de 2017.

El diámetro interno real mínimo permitido en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado pluvial convencional es 260 mm con el fin de evitar obstrucciones de los conductos por objetos relativamente grandes introducidos al sistema. Articulo 148 Resolución 0330 de 2017.

- Velocidad mínima

La velocidad mínima real permitida en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado sanitario es aquella que genere un esfuerzo cortante en la pared de la tubería mínimo de 1.0 Pa, Articulo 141 Resolución 0330 de 2017.

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La velocidad mínima real permitida en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado pluvial es aquella que genere un esfuerzo cortante en la pared de la tubería mínimo de 2.0 Pa, Articulo 149 Resolución 0330 de 2017.

- Velocidad máxima

En sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado sanitario se recomienda que la velocidad máxima real no sobrepase 5 m/s. Articulo 142 Resolución 0330 de 2017.

En sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado pluvial se recomienda que la velocidad máxima real no sobrepase 5 m/s. Articulo 150 Resolución 0330 de 2017.

- Profundidad hidráulica máxima

Para permitir aireación adecuada del flujo de aguas residuales sanitarias, el valor máximo permisible de la profundidad hidráulica para el caudal de diseño en un colector debe estar entre 70 y 85% del diámetro real de éste.

Para permitir aireación adecuada del flujo de aguas residuales pluviales, el valor máximo permisible de la profundidad hidráulica para el caudal de diseño en un colector es de 93% del diámetro real de éste. Articulo 151 Resolución 0330 de 2017.

- Profundidad mínima a la cota clave

Tabla D.3.11 - Profundidad mínima de colectores redes alcantarillado sanitario y pluvial.

Servidumbre Profundidad a la clave del colector (m)

Vías peatonales o zonas verdes 0,75

Vías vehiculares 1,20

- Profundidad máxima a la cota clave

En general la máxima profundidad de los colectores es del orden de 5 m

- Coeficiente de Manning

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El coeficiente de Manning utilizado para tuberías de PVC es de 0.010.

2. DISEÑO REDES DE ACUEDUCTO

A continuación, se presenta el diseño del sistema de abastecimiento de agua potable, el caudal de diseño es dado por viabilidad para el sector por un factor de 1.5 por ser caudal máximo horario.

QMH = QMD * 1.5

QMH = 4.45 * 1.5

QMH = 6.675 L/s

Para el cálculo del sistema de acueducto se empleó el software de uso libre: EPA SWMM 5.1 (Ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) con el fin de determinar las condiciones óptimas de funcionamiento del sistema.

Imagen 3. Modelación sistema de acueducto

15


2.1 RESULTADOS MODELACIÓN

A En las tablas siguientes se presentan los resultados obtenidos en la modelación del sistema, tanto por redes como por nodos.

TABLA 2. Resultados tubería - modelación acueducto

ID Línea

Longitud Diámetro Rugosidad Caudal Velocidad Pérd. Unit.

Factor de Fricción

Estado

m mm mm LPS m/s m/km

Tubería 1 39.81 50 0.0015 -0.17 0.01 0 0 Abierto

Tubería 2 65.85 50 0.0015 -0.17 0.01 0 0.138 Abierto

Tubería 3 54.61 0 0.0015 0.86 0.05 0.03 0.034 Abierto

Tubería 4 122.83 150 0.0015 -0.89 0.05 0.03 0.034 Abierto

16

Tubería 5 33.58 150 0.0015 -3.22 0.18 0.27 0.024 Abierto

Tubería 6 96.5 150 0.0015 -1.82 0.1 0.1 0.028 Abierto

Tubería 7 364.82 200 0.0015 -6.67 0.21 0.25 0.022 Abierto

Tubería 8 84.72 150 0.0015 -1.73 0.1 0.09 0.028 Abierto

Tubería 9 7.38 200 0.0015 -6.67 0.21 0.24 0.021 Abierto

Tubería 10 91.82 150 0.0015 -3.46 0.2 0.3 0.023 Abierto

Tubería 11 86.11 150 0.0015 -2.89 0.16 0.22 0.025 Abierto

Tubería 12 12.49 200 0.0015 -6.67 0.21 0.26 0.023 Abierto

Tubería 13 50 200 0.0015 6.67 0.21 0.24 0.021 Abierto

TABLA 3. Resultados nudos - modelación acueducto

ID Nudo

Cota Demanda Base Demanda Altura Presión

m LPS LPS m m

Conexión 1 2555.71 1.243 1.24 2584.86 29.15

Conexión 2 2555.53 0 0 2584.86 29.33

Conexión 4 2555.31 1.557 1.56 2584.86 29.55

Conexión 5 2556.05 0.953 0.95 2584.85 28.8

Conexión 6 2555.8 1.752 1.75 2584.85 29.05

Conexión 7 2555.37 0.837 0.84 2584.86 29.49

Conexión 8 2555.55 0.332 0.33 2584.88 29.33

Conexión 9 2555.26 0 0 2584.89 29.63

Conexión 10 2555.26 0 0 2584.9 29.64

Conexión 11 2555 0 0 2584.99 29.99

Conexión 13 2555.26 0 0 2584.89 29.63

Embalse E3 2585 No Disponible -6.67 2585 0


3. DISEÑO REDES DE ALCANTARILLADO

En la tabla siguiente se presenta la evaluación de consumo y dotación calculada para el proyecto.

Población = 2271 habitantes

Consumo

17

Consumo Residencial = 125 L/hab*d

Consumo Comercial, industrial y público = 16800 L/d

Consumo oficina = 120320 L/d

TABLA 4. Dotación total

L/d Unidad L/hab*d

Domestico Aseo personal 45

Descarga de sanitarios 40

Lavado de ropa 20

Cocina 15

Lavado de pisos 5

Subtotal 125

Comercial Hotel (x Hab) 200 140 0.7

Oficinas (x empleado x 10 m2) 80 1504 18.8

Fuente Soda 1000 10 0.01

Subtotal 19.51

Institucional y público Riego de parques 9

Subtotal 9

Total 153.51

Pérdidas de agua y consumo Total 219.3

220


A continuación, se presenta la evaluación de caudales realizada para el proyecto el cálculo se realizó de la misma forma como se describió en el capítulo anterior.

N° DESCRIPCIÓN

(1) Pozo inicial

(2) Pozo final

(3) Densidad poblacional

(4) Población por área de aporte

(5) Dotación

(6) Área aporte de aguas residuales domesticas

18

N° DESCRIPCIÓN

(7) Área aporte de aguas residuales comerciales

(8) Área aporte de aguas residuales institucionales

(9) Área aporte de aguas residuales industriales

(10) Área aporte de aguas residuales domesticas acumulada

(11) Área aporte de aguas residuales comerciales acumulada

(12) Área aporte de aguas residuales institucionales acumulada

(13) Área aporte de aguas residuales industriales acumulada

(14) Caudal aporte residual

(15) Caudal aporte comercial

(16) Caudal aporte institucionales

(17) Caudal aporte industriales

(18) Caudal total

(19) Caudal por Conexiones Erradas

(20) Zona de infiltración

(21) Caudal de Infiltración

(22) Factor de mayoración

(23) Caudal Máximo Horario

(24) Caudal de Diseño Utilizado

TABLA 5. Calculo de caudal alcantarillado sanitario

IDENTIFICACIÓN ÁREAS DE APORTE ÁREAS DE APORTE ACUM.

Tramo Dens. Pob. Dotación Res. Comer. Insti. Indus. Res. Comer. Insti. Indus.

de a Hab/Ha Hab l/ha*dia Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)

0 1 1,113.00 197.8 220.0 0.178 0.000 0.000 0.000 0.178 0.000 0.000 0.000

1 2 1,113.00 536.4 220.0 0.304 0.000 0.000 0.000 0.482 0.000 0.000 0.000

2 3 1,113.00 721.6 220.0 0.166 0.000 0.000 0.000 0.648 0.000 0.000 0.000

3 6 1,113.00 1,080.2 220.0 0.322 0.000 0.000 0.000 0.971 0.000 0.000 0.000

0 4 1,113.00 342.6 220.0 0.308 0.000 0.000 0.000 0.308 0.000 0.000 0.000

4 5 1,113.00 503.1 220.0 0.144 0.000 0.000 0.000 0.452 0.000 0.000 0.000

5 6 1,113.00 847.7 220.0 0.310 0.000 0.000 0.000 0.762 0.000 0.000 0.000

6 8 1,113.00 2,232.0 220.0 0.273 0.000 0.000 0.000 2.005 0.000 0.000 0.000

4 7 1,113.00 20.4 220.0 0.018 0.000 0.000 0.000 0.018 0.000 0.000 0.000

7 8 1,113.00 39.0 220.0 0.017 0.000 0.000 0.000 0.035 0.000 0.000 0.000

8 9 1,113.00 2,271.0 220.0 0.000 0.000 0.000 0.000 2.040 0.000 0.000 0.000

19

9 10 1,113.00 2,271.0 220.0 0.000 0.000 0.000 0.000 2.040 0.000 0.000 0.000

10 11 1,113.00 2,271.0 220.0 0.000 0.000 0.000 0.000 2.040 0.000 0.000 0.000

11 e 1,113.00 2,271.0 220.0 0.000 0.000 0.000 0.000 2.040 0.000 0.000 0.000

*Continuación ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.

CAUDAL DE APORTE MEDIO DIARIO CAUDAL DE DISEÑO

Tramo Res. Comer Insti. Indus. Total C. Err. Zona Q. Inf. Factor QMH Q

de a l/seg l/seg l/seg l/seg l/seg l/seg Inf. l/seg K l/seg l/seg

(1) (2) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24)

0 1 0.428 0.00 0.00 0.00 0.43 0.04 I.A 0.036 3.000 1.284 1.355

1 2 1.161 0.00 0.00 0.00 1.16 0.10 I.A 0.096 3.000 3.483 3.675

2 3 1.562 0.00 0.00 0.00 1.56 0.13 I.A 0.130 3.000 4.685 4.944

3 6 2.338 0.00 0.00 0.00 2.34 0.19 I.A 0.194 3.000 7.014 7.402

0 4 0.741 0.00 0.00 0.00 0.74 0.06 I.A 0.062 3.000 2.224 2.348

4 5 1.089 0.00 0.00 0.00 1.09 0.09 I.A 0.090 3.000 3.267 3.447

5 6 1.835 0.00 0.00 0.00 1.83 0.15 I.A 0.152 3.000 5.504 5.809

6 8 4.831 0.00 0.00 0.00 4.83 0.40 I.A 0.401 3.000 14.493 15.295

4 7 0.044 0.00 0.00 0.00 0.04 0.00 I.A 0.004 3.000 0.132 0.140

7 8 0.084 0.00 0.00 0.00 0.08 0.01 I.A 0.007 3.000 0.253 0.267

8 9 4.915 0.00 0.00 0.00 4.92 0.41 I.A 0.408 3.000 14.746 15.562

9 10 4.915 0.00 0.00 0.00 4.92 0.41 I.A 0.408 3.000 14.746 15.562

10 11 4.915 0.00 0.00 0.00 4.92 0.41 I.A 0.408 3.000 14.746 15.562

11 e 4.915 0.00 0.00 0.00 4.92 0.41 I.A 0.408 3.000 14.746 15.562


Se diseña un sistema de alcantarillado para un caudal de aguas de residuales de 15,562 L/s.

En las siguientes tablas se presentan los cálculos hidráulicos de las tuberías del alcantarillado sanitario.

N° DESCRIPCIÓN

(1) Pozo inicial

(2) Pozo final

(3) Caudal de diseño calculado

(4) Longitud del tramo

(5) Pendiente tramo

(6) Coeficiente de Manning

(7) Diámetro interno teórico de la tubería cm

20

N° DESCRIPCIÓN

(8) Diámetro interno teórico de la tubería pulgadas

(9) Diámetro externo comercial de la tubería cm

(10) Diámetro externo comercial de la tubería pulgadas

(11) Espesor tubería

(12) Caudal tubo lleno

(13) Velocidad tubo lleno

(14) Fuerza tractiva tubo lleno

(15) Relación caudal de diseño / caudal tubo lleno

(16) Relación v/V

(17) Relación r/R

(18) Relación t/T

(19) Relación H/D

(20) Velocidad Ve (21) Velocidad / gravedad

(22) Radio Hidraulico

(23) Fuerza tractiva

(24) H

(25) Numero de Froude

(26) Perdida de energía

(27) Cota rasante inicial tramo

(28) Cota rasante final tramo

(29) Cota corona inicial tramo

(30) Cota corona final tramo

(31) Cota clave inicial tramo

(32) Cota clave final tramo

(33) Cota batea inicial tramo

(34) Cota batea final tramo

(35) Cota energía inicial tramo

(36) Cota energía final tramo

22

Cálculos hidráulicos alcantarillado sanitario

CAUDAL GEOMETRÍA DEL COLECTOR CONDICIONES HIDRÁULICAS A TUBO LLENO

Tramo DISEÑO Long. Pend Diámetro Q V T q/Q v/V r/R t/T H/D

de a L/s m % n Teórico (cm)

Comer Interno (cm)

Comer Externo (cm)

Dc (")

esp (cm)

L/s m/s k/m2

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19)

0 1 1.50 66.13 0.20 0.010 7.71 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.08

0.503

0.213

0.510

0.141

1 2 3.68 66.05 0.20 0.010 10.78 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.19

0.659

0.340

0.758

0.252

2 3 4.94 66.05 0.20 0.010 12.05 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.26

0.705

0.395

0.847

0.299

3 6 7.40 95.22 0.20 0.010 14.02 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.39

0.792

0.487

0.980

0.374

0 4 2.35 107.72 0.20

0.010 9.12 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.12

0.583

0.268

0.627

0.188

4 5 3.45 48.28 0.20 0.010 10.53 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.18

0.651

0.331

0.743

0.244

5 6 5.81 69.05 0.20 0.010 12.80 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.30

0.730

0.424

0.890

0.322

6 8 15.29 97.85 0.20 0.010 18.41 22.7 25.0 10 1.2

34.61

0.71 0.13

0.44

0.827

0.522

1.026

0.407

4 7 1.50 85.19 0.20 0.010 7.71 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.08

0.503

0.213

0.510

0.141

23

7 8 1.50 42.75 0.20 0.010 7.71 18.2 20.0 8 0.9

19.09

0.61 0.10

0.08

0.503

0.213

0.510

0.141

8 9 15.56 21.07 0.20 0.010 18.53 22.7 25.0 10 1.2

34.61

0.71 0.13

0.45

0.834

0.529

1.035

0.414

9 10 15.56 100.38 0.20

0.010 18.53 22.7 25.0 10 1.2

34.61

0.71 0.13

0.45

0.834

0.529

1.035

0.414

10 11 15.56 119.35 0.20

0.010 18.53 22.7 25.0 10 1.2

34.61

0.71 0.13

0.45

0.834

0.529

1.035

0.414

11 e 15.56 131.33 0.20

0.010 18.53 22.7 25.0 10 1.2

34.61

0.71 0.13

0.45

0.834

0.529

1.035

0.414


CONDICIONES HIDRÁULICAS REALES COTAS REFERIDAS A LOS EJES DE LOS POZOS

v V2/2g

R (Radio H) t H NF E Cota Rasante Cota Corona Cota Clave Cota Batea Cota Energía

m/s m cm Kg/m2

m m Inicial Final Inicial Final Inicial Final Inicial Final Inicial Final

(20) (21) (22) (23)

(24)

(25)

(26) (27) (28) (29) (30) (31) (33) (33) (34) (35) (36)

0.31 0.00 4.3 0.05

0.03

0.61

0.05

2556.09

2555.80

2555.29

2555.16

2555.29

2555.15

2555.10

2554.97

2555.15

2555.02

0.40 0.01 6.8 0.08

0.05

0.60

0.08

2555.80

2555.46

2554.96

2554.83

2554.95

2554.82

2554.77

2554.64

2554.85

2554.71

0.43 0.01 7.9 0.08

0.05

0.59

0.09

2555.46

2555.43

2554.83

2554.70

2554.82

2554.69

2554.64

2554.51

2554.73

2554.60

0.48 0.01 9.7 0.10

0.07

0.59

0.11

2555.43

2555.41

2554.70

2554.51

2554.69

2554.50

2554.51

2554.32

2554.62

2554.43

0.35 0.01 5.4 0.06

0.03

0.61

0.06

2556.09

2555.73

2555.29

2555.08

2555.29

2555.07

2555.10

2554.89

2555.16

2554.95

24


v V2/2g

R (Radio H) t H NF E Cota Rasante Cota Corona Cota Clave Cota Batea Cota Energía

m/s m cm Kg/m2

m m Inicial Final Inicial Final Inicial Final Inicial Final Inicial Final

(20) (21) (22) (23)

(24)

(25)

(26) (27) (28) (29) (30) (31) (33) (33) (34) (35) (36)

0.40 0.01 6.6 0.07

0.04

0.60

0.07

2555.73

2555.56

2555.08

2554.98

2555.07

2554.97

2554.89

2554.79

2554.96

2554.87

0.44 0.01 8.5 0.09

0.06

0.59

0.09

2555.56

2555.41

2554.98

2554.84

2554.97

2554.84

2554.79

2554.65

2554.89

2554.75

0.58 0.02 13.0 0.13

0.09

0.61

0.15

2555.41

2555.23

2554.84

2554.65

2554.83

2554.64

2554.61

2554.41

2554.75

2554.56

0.31 0.00 4.3 0.05

0.03

0.61

0.05

2555.73

2555.58

2554.93

2554.76

2554.93

2554.76

2554.74

2554.57

2554.79

2554.62

0.31 0.00 4.3 0.05

0.03

0.61

0.05

2555.58

2555.23

2554.76

2554.68

2554.76

2554.67

2554.57

2554.49

2554.62

2554.53

0.59 0.02 13.2 0.13

0.09

0.61

0.15

2555.23

2555.23

2554.68

2554.64

2554.67

2554.63

2554.44

2554.40

2554.59

2554.55

0.59 0.02 13.2 0.13

0.09

0.61

0.15

2555.23

2555.23

2554.64

2554.44

2554.63

2554.43

2554.40

2554.20

2554.55

2554.35

0.59 0.02 13.2 0.13

0.09

0.61

0.15

2555.23

2555.04

2554.44

2554.20

2554.42

2554.19

2554.20

2553.96

2554.35

2554.11

0.59 0.02 13.2 0.13

0.09

0.61

0.15

2555.04

2555.04

2554.20

2553.93

2554.19

2553.92

2553.96

2553.70

2554.11

2553.85


25

4. DISEÑO REDES DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

A continuación, se presenta la evaluación hidráulica realizada para el proyecto.

N° DESCRIPCIÓN

(1) Pozo inicial

(2) Pozo final

(3) Área aporte de aguas residuales domesticas

(4) Área aporte de aguas residuales comerciales

(5) Área aporte de aguas residuales institucionales

(6) Área aporte de aguas residuales recreacionales

(7) Área aporte de aguas residuales industriales

(8) Área aporte de aguas residuales domesticas acumulada

(9) Área aporte de aguas residuales comerciales acumulada

(10) Área aporte de aguas residuales institucionales acumulada

(11) Área aporte de aguas residuales recreacionales acumulada

(12) Área aporte de aguas residuales industriales acumulada

(13) Coeficiente de escorrentía para aguas residuales domesticas

(14) Coeficiente de escorrentía para aguas residuales comerciales

(15) Coeficiente de escorrentía para aguas residuales institucionales

(16) Coeficiente de escorrentía para aguas residuales recreacionales

(17) Coeficiente de escorrentía para aguas residuales industriales

(18) Coeficiente de escorrentía * área de aporte

(19) Área de aporte

(20) Coeficiente de escorrentía ponderado

26

TABLA 6. Calculo de coeficiente de escorrentía alcantarillado pluvial.

Tramo

ÁREAS PARCIALES DE APORTES AL TRAMO

ÁREAS TOTALES DE APORTE

COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA

C PONDERADO

de a Res. Comer. Insti. Recr. Indus. Res.

Comer.

Insti.

Recr.

Indus. Res.

Comer

Insti.

Recr.

Indus.

S Ci*Ai S Ai C

Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha

(1)

(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20)

1 2 0.482 0.000 0.000 0.000 0.000 0.482 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.338

0.482

0.700

2 3 0.166 0.000 0.000 0.000 0.000 0.649 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.454

0.649

0.700

3 6 0.322 0.000 0.000 0.000 0.000 0.971 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.680

0.971

0.700

6 8 0.273 0.000 0.000 0.000 0.000 1.786 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 1.250

1.786

0.700

8 9 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 2.303 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 1.612

2.303

0.700

9 10 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

2.303 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 1.612

2.303

0.700

10

11 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

2.303 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 1.612

2.303

0.700

11 e 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

2.303 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 1.612

2.303

0.700

5 6 0.542 0.000 0.000 0.000 0.000 0.542 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.379

0.542

0.700

27

0 4 0.308 0.000 0.000 0.000 0.000 0.308 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.215

0.308

0.700

4 7 0.103 0.000 0.000 0.000 0.000 0.411 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.287

0.411

0.700

7 8 0.107 0.000 0.000 0.000 0.000 0.517 0.000

0.000

0.000

0.000

0.700

0.850

0.350

0.350

0.400 0.362

0.517

0.700

28

En las siguientes tablas se presentan los cálculos hidráulicos de las tuberías del alcantarillado sanitario.

N° DESCRIPCIÓN

(1) Pozo inicial

(2) Pozo final

(3) Área aporte tramo

(4) Área aporte acumulada

(5) Coeficiente de escorrentía

(6) Tiempo de concentración inicial

(7) Tiempo de concentración acumulado

(8) Intensidad de la lluvia

(9) Caudal de diseño

(10) Longitud de tramo

(11) Pendiente tramo

(12) Coeficiente de Manning

(13) Diámetro interno teórico de la tubería cm

(14) Diámetro interno teórico de la tubería pulgadas

(15) Diámetro externo comercial de la tubería cm

(16) Diámetro externo comercial de la tubería pulgadas

(17) Caudal tubo lleno

(18) Velocidad tubo lleno

(19) Fuerza tractiva tubo lleno

(20) Relación caudal de diseño / caudal tubo lleno

(21) Relación v/V

(22) Relación r/R

(23) Relación t/T

(24) Relación H/D

(25) Velocidad Ve

(26) Radio Hidraulico

(27) Fuerza tractiva

(28) H

(29) Numero de Froude

(30) Velocidad / gravedad

(31) Perdida de energía

(32) Cota rasante inicial tramo

(33) Cota rasante final tramo

(34) Cota corona inicial tramo

29

N° DESCRIPCIÓN

(35) Cota corona final tramo

(36) Cota clave inicial tramo

(37) Cota clave final tramo

(38) Cota batea inicial tramo

(39) Cota batea final tramo

(40) Cota energía inicial tramo

(41) Cota energía final tramo

30

TABLA 7. Cálculos hidráulicos alcantarillado pluvial

CAUDAL DE DISEÑO GEOMETRÍA DEL COLECTOR CONDICIONES HIDRÁULICAS A TUBO LLENO

Tramo Área (Ha) C

T (minutos) I

Q diseño

Long.

Pend. Diámetro Q V T

q/Q v/V d/D t/T H/D

de a

Parcial

Total

Inic.

Acum.

mm/h l/s m % n

Dt (cm)

Dt (")

Dc (cm)

Dc (") l/s

m/s

k/m2

(1)

(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

(12) (13)

(14) (15) (16) (17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

1 2 0.482

0.482

0.700

16.10

16.10

72.48 67.96

66.05

0.51

0.010

27.04

10.65 35.6 14

141.24

1.42

0.45

0.48

0.854

0.550

1.060

0.437

2 3 0.166

0.649

0.700

1.10

17.20

70.26 88.62

66.05

0.20

0.010

35.59

14.01 40.6 16

126.44

0.97

0.20

0.70

0.948

0.692

1.178

0.631

3 6 0.322

0.971

0.700

1.59

18.79

67.27

126.99

95.22

0.20

0.010

40.73

16.04 45.7 18

173.10

1.05

0.23

0.73

0.956

0.711

1.187

0.658

6 8 0.273

1.786

0.700

1.63

20.42

64.45

223.84

97.85

0.20

0.010

50.38

19.83 50.8 20

229.25

1.13

0.25

0.98

1.062

0.885

1.204

1.232

8 9 0.000

2.303

0.700

0.35

21.13

69.67

312.05

21.07

0.20

0.010

57.06

22.46 61.0 24

372.78

1.28

0.31

0.84

0.996

0.782

1.210

0.784

9 10

0.000

2.303

0.700

1.67

22.81

66.83

299.33

100.38

0.20

0.010

56.18

22.12 61.0 24

372.78

1.28

0.31

0.80

0.978

0.755

1.203

0.730

10

11

0.000

2.303

0.700

1.99

22.41

67.48

302.24

119.35

0.20

0.010

56.38

22.20 61.0 24

372.78

1.28

0.31

0.81

0.982

0.762

1.205

0.742

11 e

0.000

2.303

0.700

2.19

24.60

64.02

286.75

131.33

0.20

0.010

55.28

21.76 61.0 24

372.78

1.28

0.31

0.77

0.968

0.736

1.196

0.697

5 6 0.542

0.542

0.700

16.15

16.15

72.38 76.27

69.05

0.23

0.010

32.88

12.95 35.6 14

94.12

0.95

0.20

0.81

0.982

0.762

1.205

0.742

31

0 4 0.308

0.308

0.700

16.80

16.80

71.07 42.54

107.72

0.33

0.010

24.55

9.66 35.6 14

114.48

1.15

0.30

0.37

0.778

0.473

0.961

0.362

4 7 0.103

0.411

0.700

1.42

18.22

68.32 54.55

85.19

0.20

0.010

29.67

11.68 35.6 14

88.56

0.89

0.18

0.62

0.924

0.642

1.149

0.558

7 8 0.107

0.517

0.700

0.71

18.93

67.02 67.42

42.75

0.84

0.010

24.56

9.67 35.6 14

181.21

1.82

0.75

0.37

0.778

0.473

0.961

0.362



v d t H NF V2/2g

E Cota Rasante Cota Clave Cota Corona Cota Batea Cota Energía

m/s cm Kg/m2 m m m Inicial Final Inicial Final Inicial Final Inicial Final Inicial Final

(25) (26)

(27) (28)

(29)

(30) (31)

(32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41)

1.27785

18.6

0.54859

0.14

1.07

0.08 0.27

2,555.80

2,555.46

2,555.00

2,554.60

2,555.01

2,554.61

2,554.65

2,554.26

2,554.92

2,554.52

0.92372

28.1

0.23995

0.26

0.58

0.04 0.32

2,555.46

2,555.43

2,554.60

2,554.47

2,554.61

2,554.48

2,554.21

2,554.07

2,554.53

2,554.40

1.00772

32.5

0.27182

0.3 0.59

0.05 0.38

2,555.43

2,555.41

2,554.47

2,554.28

2,554.48

2,554.29

2,554.02

2,553.83

2,554.40

2,554.21

1.20117

45 0.30646

0.63

0.48

0.07 0.52

2,555.41

2,555.23

2,554.18

2,553.98

2,554.19

2,553.99

2,553.68

2,553.49

2,554.20

2,554.01

1.27168

47.7

0.3697 0.48

0.59

0.08 0.56

2,555.23

2,555.23

2,553.98

2,553.94

2,553.99

2,553.95

2,553.38

2,553.34

2,553.94

2,553.90

1.24972

46 0.36731

0.45

0.6 0.08 0.54

2,555.23

2,555.23

2,553.94

2,553.74

2,553.95

2,553.75

2,553.34

2,553.14

2,553.88

2,553.68

1.25479

46.4

0.36794

0.45

0.6 0.08 0.54

2,555.23

2,555.04

2,553.69

2,553.45

2,553.70

2,553.46

2,553.09

2,552.85

2,553.64

2,553.40

1.23608

44.8

0.36533

0.42

0.61

0.08 0.53

2,555.04

2,555.04

2,553.43

2,553.17

2,553.44

2,553.18

2,552.83

2,552.57

2,553.36

2,553.10

32

0.93107

27.1

0.24245

0.26

0.58

0.04 0.32

2,555.56

2,555.41

2,554.76

2,554.61

2,554.77

2,554.62

2,554.42

2,554.26

2,554.73

2,554.58

0.89637

16.8

0.28601

0.13

0.8 0.04 0.21

2,556.09

2,555.73

2,555.29

2,554.93

2,555.30

2,554.94

2,554.95

2,554.59

2,555.16

2,554.80

0.82403

22.8

0.20477

0.2 0.59

0.03 0.26

2,555.73

2,555.58

2,554.87

2,554.70

2,554.88

2,554.71

2,554.53

2,554.36

2,554.79

2,554.62

1.41892

16.8

0.71668

0.13

1.26

0.1 0.27

2,555.58

2,555.23

2,554.65

2,554.30

2,554.66

2,554.30

2,554.31

2,553.95

2,554.58

2,554.22


anexo x memorias de cÁlculo de servicios pÚblicos · como diseño para el tramo (según la...

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