diseÑo de drenajes pluviales
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ANEXO J
APARTADO 1
MEMORIAS DE CÁLCULO DEL RELLENO SANITARIO
Descripción del sistema de recolección de lixiviado
Generación de lixiviado Cálculo de la generación de lixiviado
El volumen de lixiviado o líquido percolado en un relleno sanitario depende de los siguientes factores:
Precipitación pluvial en el área del relleno. Escorrentía superficial y/o infiltración subterránea. Evapotranspiración. Humedad natural de los RSM. Grado de compactación. Capacidad de campo (capacidad del suelo y de los RSM para retener humedad).
El volumen de lixiviado está fundamentalmente en función de la precipitación pluvial. No solo la escorrentía puede generarlo, también las lluvias que caen en el área del relleno hacen que su cantidad aumente, ya sea por la precipitación directa sobre los residuos depositados o por el aumento de infiltración a través de las grietas en el terreno. En la siguiente tabla J.1 se muestra el
análisis para llegar a determinar el volumen promedio de lixiviado generado en tiempo de lluvia.
Tabla J.1.-Resultados del balance hídrico mensual
MES P, mm/mes ETp mm/mesESC (CELDA
CLAUSURADA)
HPIM (CELDA CLAUSURADA)
mm/mes
ETR (CELDA CLAUSURADA)
mm/mes
ETR (CELDA EN OPERACIÓN)
mm/mes
LIXIVIADOS
(CELDA CLAUSURADA)
mm/mes
(CELDA EN OPERACIÓN)
mm/mes
ENE 80.2 166.19 14.15 66.05 166.19 166.19 0.00 0.00
FEB 65.2 151.45 12.11 53.09 151.45 151.45 0.00 0.00
MAR 47.8 166.19 2.58 45.22 141.00 166.19 25.19 0.00
ABR 65.4 160.83 8.26 57.14 140.53 160.83 20.30 0.00
MAY 137.4 100.80 57.33 80.07 67.94 100.80 32.86 0.00
JUN 405.2 97.55 279.19 126.01 97.55 97.55 0.00 28.46
JUL 405.4 100.80 245.03 160.37 99.57 100.80 1.23 59.57
AGO 396.8 100.80 268.28 128.52 100.80 100.80 0.00 27.72
SEP 593.2 97.55 417.60 175.60 97.55 97.55 0.00 78.05
OCT 345.5 100.80 194.39 151.11 100.80 100.80 0.00 50.31
NOV 193.5 160.83 76.51 116.99 160.83 160.83 0.00 0.00
DIC 140.6 166.19 36.39 104.21 166.19 166.19 0.00 0.00
TOTAL 2,876.20 1,569.97 1,151.71 1,264.38 1,490.39 1,569.97 79.58 244.11
P: Precipitación ETp: Evapotranspiración potencial ESC: Escorrentía HPI: Humedad potencial de infiltración ETR: Evapotranspiración Real
Tabla J.2 Proyección de la generación de lixiviado en el horizonte de proyecto
No. Año Ton/añoVolumen dispuesto m3/año
Acumulado m3
Volumen de Agua / m3 de suelo
compactado
Generación de
lixiviados m3/año
1 2012 734.38 734.38 734.38 48.03 12.152 2013 734.75 1,469.13 1,469.13 96.08 24.303 2014 735.11 2,204.24 2,204.24 144.16 36.464 2015 735.48 2,939.71 2,939.71 192.26 48.635 2016 735.84 3,675.55 3,675.55 240.38 60.806 2017 736.21 4,411.76 4,411.76 288.53 72.987 2018 736.57 5,148.33 5,148.33 336.70 85.168 2019 736.94 5,885.26 5,885.26 384.90 97.359 2020 737.30 6,622.56 6,622.56 433.12 109.55
10 2021 737.67 7,360.23 7,360.23 481.36 121.7511 2022 738.03 8,098.26 8,098.26 529.63 133.9612 2023 738.40 8,836.65 8,836.65 577.92 146.1813 2024 738.76 9,575.41 9,575.41 626.23 158.4014 2025 739.13 10,314.54 10,314.54 674.57 170.6215 2026 739.49 11,054.03 11,054.03 722.93 182.8616 2027 739.86 11,793.88 11,793.88 771.32 195.0917 2028 740.22 12,534.10 12,534.10 819.73 207.3418 2029 740.59 13,274.69 13,274.69 868.16 219.5919 2030 740.95 14,015.64 14,015.64 916.62 231.8520 2031 741.32 14,756.95 14,756.95 965.10 244.11
De acuerdo a la Tabla J.2, el caudal continuo en el escenario más crítico de máxima saturación e infiltración, la generación de lixiviado es del orden de los 0.56 lps.
Por lo anterior, y debido a las diferentes condiciones de operación y construcción de las celdas en el horizonte de proyecto, y en vez de definir una laguna de lixiviado por una estación de bombeo de recirculación, se opta que la capacidad de diseño de esta última sea de 2 lps para recircular la recolección y el almacenamiento de lixiviado, esta capacidad para cada etapa constructiva de las 3 celdas propuestas del Relleno Sanitario del El Marques de Comillas.
Diseño del sistema de drenaje de lixiviado
Dada la poca extensión superficial del relleno sanitario, en primer lugar se ha minimizado el ingreso de las aguas de lluvia no solo controlando las aguas de escorrentía por medio de canales interceptores a nivel perimetral. También se puede captar las lluvias que caigan directamente sobre los terraplenes o zanjas libres de RSU con la construcción de un drenaje interior. De esta manera, la cantidad de lixiviado tiende a reducirse a lo que cae directamente en los RSU, sobre todo en la época de lluvia.
En segundo lugar, es conveniente construir un sistema de recirculación del lixiviado apoyado por un sistema de drenaje a gravedad, una estación de bombeo como parte del sistema a presión de lixiviado con el objetivo de lograr el cierre del proceso y sirva de tratamiento por percolación y evaporación en el tiempo del proyecto.
El sistema de drenaje de lixiviado tiene como función transportar las aguas lixiviadas producidas dentro de área de influencia de la celda de RSU en el escenario de máxima infiltración, estos fluidos están considerados para ingresar dentro de la red colectora de sección trapecial a través de la grava filtrante y por los orificios de la tubería PAD, el material de la tubería es de polietileno de alta densidad y el método de construcción del conducto será del tipo zanja.
Se compone de una red colectora con un desarrollo total de 289 metros en diámetro de 150 mm, este sistema las conduce finalmente por gravedad a la estación de bombeo propuesto.
El sistema a presión lo compone una red abierta con tubería de 50 mm de diámetro con material de PVC RD26 para llegar a una toma de presión misma conectada a una manguera flexible en una longitud de 100 metros con diámetro de 2” pulgada para regar de líquido lixiviado al área de RSU y así nuevamente generar el proceso de infiltración sobre estos mismos residuos para nuevamente concentrarse en el almacenamiento de la estación de bombeo.
El rebombeo está conformado por una estación equipado con tres tinacos de polietileno con capacidad de 10,000 litros cada uno, de un sistema de interconexión entre ellos con tubería de 2 pulgadas de diámetro de PCV_RD26 y de una descarga con tubería de 2 pulg de diámetro apoyada con dos bombas de 10 HP para un caudal total de lixiviado de 6 lps.
El estimado de producción de lixiviados realizado ha sido utilizado para el diseño de los componentes de este sistema de recolección de lixiviados. Los lixiviados producidos pueden ser manejados por el cárcamo de bombeo. Este Cárcamo o estación de bombeo fue diseñada para manejar los lixiviados en el RSM de El Marques de Comillas bajo la peor condición a acumulación de este líquido . El diseño de un cárcamo o estación de bombeo , esta de acuerdo con los reglamentos federales de México y el estado de Chiapas, cuando no exista espacio suficiente para construir lagunas de evaporación como es el caso en este estudio.
La empresa consultora utilizó el Software SewerCAD para diseñar y optimizar el sistema de recogida de aguas pluviales y de lixiviados. Este software es una interfaz fácil de usar, funciones automáticas de diseño y herramientas que ayudaron a centrarse en la ingeniería de las mejores opciones de desalojo para este proyecto.
SewerCAD se puede utilizar para modelar tanto tuberías de impulsión hidráulica a presión y gravedad con facilidad, mediante el análisis en estado estacionario con diversos factores estándar en horas pico y simulaciones en período extendido.
A continuación se anexa la tabla resumen de resultados del sistema en conjunto de la red de lixiviado para el RSM_ Marques de Comillas.
DATOS DEL SISTEMA DE LIXIVIADOS 1ra_2da y 3ra ETAPATramo
Gravedad
Nodo Aguas arriba
Nodo Aguas Abajo
Elev. Inicio (m)
Elevación Final (m)
Pendiente (m/m)
Longitud (m)
P- 1_L3 5 6 144.85 144.35 0.007874 63.5P-1_L2 3 4 146.1 144.9 0.017647 68P-2_L1 2 Carcamo_1 146.15 144 0.093478 23P-2_L2 4 Carcamo_2 144.9 142.6 0.1 23P-2_L3 6 Carcamo_3 144.35 142 0.097917 24P_1_L1 1 2 146.4 146.15 0.002857 87.5
289Tramo Presión
Cota Inicio Nodo Final Cota Inicial (m)
Cota Final (m)
Longitud (m)
t1 Carcamo_1 Bomba_1 144 146.75 4 t2 Bomba_1 J-1 146.75 150.75 16 t3 J-1 J-2 150.75 155 46
manguera_1 J-2 Desc_1 155 160 9.5 t4 Carcamo_2 Bomba_2 142.6 145.5 3.5 t5 Bomba_2 J-3 145.5 150.5 14.5 t6 J-3 J-4 150.5 160 34.5
manguera_2 J-4 O-6 160 160 9 t8 Carcamo_3 Bomba_3 142 144.95 3.5 t9 Bomba_3 J-5 144.95 155 14
t10 J-5 J-6 155 157 34 manguera_
3 J-6 O-7 157 160 11 199.5
IDCota
Terreno (m)
Potencia (Hp)
Carga Diseño (m)
Bomba_1 146.75 10 20 Bomba_2 145.5 10 20 Bomba_3 144.95 10 20
El sistema por gravedad y por bombeo es un proceso de tratamiento de lixiviados por recirculación diseñado al horizonte de proyecto.
En este estudio, por presupuesto y tiempo de ejecución, para una primera etapa se propone solamente construir la Celda No.1 y que a continuación se indica en la tabla No. 1 sus características geométricas y de material del subsistema:
Tabla No.J.3. Características del Subsistema 1 de Lixiviado_1ra Etapa
Tramo Material Longitud (m) Diámetro (mm) a Gravedad PAD 110.5 150 a Presión PVC_RD_26 75.5 501 Bomba 10 HP1 Tinaco 10,000 LTS
Fig.J.4. Planta del Sistema recolector de lixiviado en el RSM el Marques en su 1ra Etapa
|
Fig. J.5. Perfil del Sistema recolector de lixiviado en el RSM del Marques ( proceso de operación de recirculación de lixiviado por gravedad y a presión)
Descripción del sistema de pluvial exterior e interior de las Celdas
El sistema de drenaje pluvial tiene como función transportar y proteger al RSM de las aguas de lluvia producidas dentro de área de influencia de propia celda y de la generada por la subcuenca debidamente definida y que aloja el sitio seleccionado del proyecto; esto último ( la subcuenca) fue diseñada con las consideraciones de un escenario de máxima precipitación para una tormenta de diseño y fue extraída de los registros de la estadística histórica del sistema meteorológico nacional con un pico de 194 mm por hora; estas aguas generadas aporto consideraciones para el diseño para obtener capacidades suficientes para permitir que las lluvias ingresen dentro de la red abierta propuesta de conductos pluviales y con trazos adecuados para que las aguas generadas sean conducidas hasta un sitio de disposición final natural y proteger así de estas lluvias al RSM. (Ver APARTADO 2. ESTUDIO HIDROLOGICO de este Anexo J)
Por lo anterior, se planteo un sistema exterior pluvial al RSM de sección trapecial y de concreto armado y de un sistema drenaje interior del RSM con un sistema de tubería de polietileno de alta densidad (PAD); ambos sistemas de desalojo considera el método de construcción del conducto en zanja.
El drenaje pluvial exterior al RSM se compone una canaleta de sección triangular de .45x.45
metros con un desarrollo de 721 metros de concreto armado y para el drenaje interior una red con desarrollo de 306 metros tubería en un diámetro de 300 mm de material PAD, ambos sistemas diseñados para funcionar por gravedad.
La dimensiones de la secciones fue tal que permitiera que los conductos funcionaran a gravedad y con tirante libre para una lluvia que generara un escurrimiento de hasta 150 lps en la subcuenca que aporta fuera del RSM y de aproximadamente 20 lps de la subcuenca que aporta dentro del RSM; finalmente este sistema contará con la capacidad adecuada y con la función de protección de aguas pluviales contra inundación al RSM mismas que las conduce al arroyo cercano identificado como rio _Lacanja.
Para un primera etapa se construirá solamente la infraestructura de protección para la celda 1 con los siguientes longitudes:
Para el drenaje exterior se construirá una longitud de 270 metros de canal y de 95.50 metros de tubería para el dren interior.
A continuación se anexa la tabla resumen de resultados del sistema en conjunto de la red de pluvial para el RSM_ Marques de Comillas.
Tabla J-6.DATOS DE PROYECTO PLUVIAL ( Exterior e Interior)
ID Nodo Aguas arriba
Nodo Aguas Abajo
Elev. Inicio (m)
Elevación Final (m)
Pendiente (m/m)
Longitud (m)
P-1 1 2 148.05 147.5 0.02 27.5P-2 2 3 147.5 146.05 0.0145 100P-3 3 O-2 146.05 145.75 0.010909 27.5P-4 4 5 148.05 147.55 0.055556 9P-5 5 6 147.55 146.45 0.011055 99.5P-6 6 O-4 146.45 146.35 0.004762 21P-9 7 8 145.8 145 0.010811 74
P-10 8 O-5 145 144.9 0.005 20P-11 9 10 145.8 145 0.010667 75P-12 10 O-6 145 144.8 0.010811 18.5P-13 11 12 144.8 144.55 0.003067 81.5P-14 12 O-7 144.55 143.5 0.023596 44.5P-15 13 O-8 145.1 143.65 0.011789 123P-16 14 15 147 146.75 0.002924 85.5P-17 15 Desc_1_2 146.75 146.6 0.011111 13.5P-18 Desc_1_2 16 146.6 144.9 0.025954 65.5P-19 16 Desc_2_3 144.9 144.85 0.002778 18P-20 Desc_2_3 17 144.85 144.75 0.001575 63.5P-21 17 O-9 144.75 143.65 0.018333 60
Fig. J.7.Planta del Sistema de drenaje pluvial en el RSM de Marques de Comilla
D iám
. : 300
mm
Mater
i al: P
ADL:
56.00
mP-2
1D i
ám. :
300 m
mMa
teri al
: PAD
L: 61.
50 m
P-20
D iám
. : 300
mm
Mater
i al: P
ADL:
15.50
mP-1
9
D iám
. : 30 0
mm
Mate r
i al: P
A DL:
66 .0 0
mP- 1
8
D iám
.: 300
mm
M at er
ial: P
ADL:
15.50
mP- 1
7
Diám
.: 3 00
mm
Mate r
ia l: P
ADL :
86 .50
mP -1
6
D iám
. : 450
mm
Mater
i al: P
ADL:
100. 00
mP- 1
5
D i ám. : 450 mm
Mater i al : PADL: 25. 50 mP- 14
Diám
. : 450
mm
M at er
i al: P
ADL:
85.50
mP- 1
3
D i ám. : 450 mm
Material : P
ADL: 13
. 50 mP-12
Diám
.: 450
mm
M ater
ial: P
AD
L: 83.
00 m
P- 11
D i ám. : 450 mm
Materi al : PAD
L: 22. 00 m
P-10
Diám
. : 450
mm
Mater
i al: P
ADL:
79.0 0
mP-9
D i ám. : 450 mm
Materi al : PAD
L: 25. 00 mP-6
Diám
. : 45 0
mm
Mate r
i al: P
A DL:
10 0. 50
mP- 5
D i ám. : 450 mm
Materi al : PADL: 6. 50 m
P- 4
D i ám. : 450 mmMateri al : PADL: 12. 50 mP-3
D iám
.: 450
mm
M ater
ial: P
ADL:
99.00
mP- 2
D i ám. : 450 mmM ateri al : PAD
L: 26. 50 mP- 1
El ev: 144. 00 mO -8
El ev: 145. 00 m12
El ev: 146. 80 mO -4
El ev: 145. 30 m17
El ev: 148. 50 m4
El ev: 147. 00 m6
El ev: 147. 00 m15
El ev: 145. 20 mD esc_2_3El ev: 145. 40 m
O -5
El ev: 146. 95 mD esc_1_2
El ev: 148. 00 m2
El ev: 146. 30 m9
El ev: 148. 50 m1
El ev: 147. 35 m14
El ev: 145. 25 m11
El ev: 144. 00 mO -9
El ev: 146. 30 m7
El ev: 145. 25 m16
El ev: 146. 20 mO -2
El ev: 145. 50 m8
El ev: 145. 30 mO -6
El ev: 144. 00 mO -7
El ev: 146. 50 m3
El ev: 145. 60 m13
El ev: 145. 50 m10
El ev: 148. 00 m5
Fig. J.8. Perfil del Sistema Pluvial en el RSM de Marques de Comilla ( proceso de operación por gravedad)
APARTADO 2. ESTUDIO HIDROLOGICO
pluv int Calculo Pluvial @ 0.00 hr
STORM WATER MANAGEMENT MODEL - VERSION 5.0
GRUPO BENESCO SA DE CV
---------------------------------------------------------------
*********************************************************
NOTA: El resumen estadístico mostrado en este informe se
basa en los resultados obtenidos en todos los intervalos
de cálculo, no sólo en los intervalos registrados en el
informe.
*********************************************************
********************
Opciones de Análisis
*********************
Unidades de Caudal .............. LPS
Modelos utilizados:
Lluvia/Escorrentía ............ SI
Deshielo de Nieve ............. NO
Flujo Subterráneo ............. NO
Cálculo Hidráulico ............ SI
Permitir Estancamiento . NO
Calidad del Agua .............. NO
Método de Infiltración .......... HORTON
Método de Cálculo Hidráulico .... KINWAVE
Fecha de Comienzo ............... JUN-13-2011 00:00:00
Fecha de Finalización ........... JUN-13-2011 02:00:00
Días Previos sin Lluvia ......... 0.0
Report Time Step ................ 00:15:00
Intervalo para Tiempo de Lluvia . 00:05:00
Intervalo para Tiempo Seco ...... 01:00:00
Intervalo de Cálculo Hidráulico . 30.00 s
**********************
Errores de Continuidad
**********************
************************** Volumen Altura
Escorrentía Superficial ha·m mm
************************** --------- -------
Precipitación Total ...... 0.058 11.667
Pérdidas Evaporación ..... 0.000 0.000
Pérdidas Infiltración .... 0.000 0.000
Escorrentía Superficial .. 0.043 8.690
Almacen. Final en Sup. ... 0.015 2.958
% Error Continuidad ...... 0.158
************************** Volumen Volumen
Cálculo Hidráulico ha·m 10^3 m3
************************** --------- ---------
Aporte Tiempo Seco ....... 0.000 0.000
Aporte Tiempo Lluvia ..... 0.039 0.387
Aporte Ag. Subterranea ... 0.000 0.000
Aportes dep. Lluvia ...... 0.000 0.000
Aportes Externos ......... 0.000 0.000
Descargas Externas ....... 0.036 0.355
Descargas Internas ....... 0.000 0.000
Perdidas Almacenamiento .. 0.000 0.000
Vol. Almacenado Inicial .. 0.000 0.000
Vol. Almacenado Final .... 0.003 0.032
% Error Continuidad ...... -0.144
********************************
Máximos Índices de Inestabilidad
********************************
Todas las líneas son estables.
******************************************
Resumen de Intervalo de Cálculo Hidráulico
******************************************
Intervalo de Cálculo Mínimo : 30.00 seg
Intervalo de Cálculo Medio : 30.00 seg
Intervalo de Cálculo Máximo : 30.00 seg
Porcentaje en Reg. Permanente : 0.00
Nº medio iteraciones por instante : 2.50
************************************
Resumen de Escorrentía en Subcuencas
************************************
----------------------------------------------------------------------------------------------
Precip Aporte Evap Infil Escor. Escor. Escor. Coef.
Total Total Total Total Total Total Punta Escor.
Subcuenca mm mm mm mm mm 10^6 ltr LPS
----------------------------------------------------------------------------------------------
Subcuenca 11.667 0.000 0.000 0.000 8.690 0.434 205.037 0.745
--------------------------------------------------------------------------------------------
Sistema 11.667 0.000 0.000 0.000 8.690 0.434 205.037 0.745
*************************
Resumen de Nivel en Nudos
*************************
---------------------------------------------------------------------
Nivel Nivel Altura Instante
Medio Máximo Máxima Nivel Máx.
Nudo Tipo Metros Metros Metros días hr:min
---------------------------------------------------------------------
2 JUNCTION 0.08 0.20 149.20 0 02:00
Descarga OUTFALL 0.07 0.19 144.19 0 02:00
***************************
Resumen de Aportes en Nudos
***************************
-------------------------------------------------------------------------------------
Aporte Aporte Instante Volumen Volumen
Lateral Total de Aporte Aporte Aporte
Máximo Máximo Máximo Lateral Total
Nudo Tipo LPS LPS días hr:min 10^6 ltr 10^6 ltr
-------------------------------------------------------------------------------------
2 JUNCTION 145.24 145.24 0 02:00 0.389 0.387
Descarga OUTFALL 0.00 138.45 0 02:00 0.000 0.355
******************************
Resumen de Sobrecarga en Nudos
******************************
No hay ningún nudo en carga.
******************************
Resumen de Inundación en Nudos
******************************
No hay inundación en ningún nudo.
*******************
Resumen de Vertidos
*******************
-----------------------------------------------------------
Frec. Caudal Caudal Volumen
Vertido Medio Máximo Total
Nudo de Vertido % Porc. LPS LPS 10^6 ltr
-----------------------------------------------------------
Descarga 48.55 101.83 138.45 0.355
-----------------------------------------------------------
Sistema 48.55 101.83 138.45 0.355
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Resumen de Caudal en Líneas
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Caudal Instante Veloc. Caudal Nivel
Máximo Caudal Máx Máxima Máx/ Máx/
Línea Tipo LPS días hr:min m/sec Lleno Lleno
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Dren CONDUIT 138.45 0 02:00 2.16 0.37 0.43
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Resumen de Sobrecarga de Conductos
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Ningún conducto ha entrado en carga.
Instante de inicio del análisis: Wed Jun 15 01:15:09 2011
Instante de finalización del análisis: Wed Jun 15 01:15:09 2011
Fig.2 Modelo de Precipitación
Caudal Calculado= Dren CONDUIT 138.45 lps
Caudal de Diseño= 150 lps ( a repartir según áreas tributarias del drenaje exterior e interior de las Celdas del RSM_Marques de Comillas) .
Fig.3 Revisión de la capacidad de desalojo en el canal.