Download - Tesis Programa Para Alcantarillado
UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
ESCUELA DE CONSTRUCCIÓN CIVIL
"SOFTWARE PARA LA ELABORACIÓN DE
MEMORIAS DE CALCULO PARA PROYECTOS DE
EVACUACIÓN DE AGUAS SERVIDAS"
LUIS JUVENAL URIBE URIBE
VALDIVIA
- 2003 -
Tesis para optar al título de Constructor Civil Profesor guía: Sr. Carlos Vergara Ingeniero Civil
Dedicatoria: A mi mamá, Gladys
Agradecimientos:
Normalmente, alcanzar algún objetivo importante en la vida, implica contar con el apoyo desinteresado de diversas personas que permiten que nuestros propósitos se encuentren cada día mas cerca. A mi familia Al Sr. Carlos Vergara, profesor patrocinante. A la Sra. Francisca Quezada, asistente social; del hogar estudiantil Huachocopihue Masculino. A Hardy Pineda, Oscar Martínez y Oscar García por su importante apoyo en el desarrollo del presente tema de titulación.
Gracias
Pagina
RESUMEN 1
SUMMARY 2
CAPITULO I INTRODUCCIÓN 3
1.1 PROPOSITO DEL TRABAJO 31.2 OBJETIVOS 51.3 METODOLOGIA 6
CAPITULO II PLANTEAMIENTO BASICO PARA LA 7
DETERMINACIÓN DEL DIAMETRO
2.1 CALCULOS HIDRÁULICOS 7
2.1.1 ESTADISTICAS 7
2.1.2 BASES DE CALCULO DE CAUDALES 8
2.1.3 COEFICIENTES Y FACTORES 9
2.1.4 CAUDALES DE DISEÑO 10
2.1.4.1 CAUDALES MÁXIMOS 11
2.1.4.2 CAUDALES MINIMOS 15
2.1.5 CAPACIDAD DE LA TUBERÍA 17
2.1.6 VELOCIDADES 17
2.1.7 PENDIENTES 18
CAPITULO III TUBERÍAS DE ALCANTARILLADO 20
3.1 PVC 22
3.2 HDPE 27
3.3 HORMIGON 31
3.3.1 N.Ch. 184 31
3.3.2 BOTTAI 32
INDICE
CAPITULO IV ESTRUCTURA DEL CALCULO 38
HIDRÁULICO DE COLECTORES MEDIANTE SOFTWARE
4.1 DISEÑO LÓGICO 38
4.1.1 CAUDAL 40
4.1.1.1 CALCULO DE CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 40
4.1.1.2 CALCULO DE CAUDAL MINIMO DE DISEÑO 46
4.1.2 VELOCIDAD DE ESCURRIMIENTO, 50
DIAMETRO TEORICO Y H/D4.1.3 VELOCIDAD DE AUTOLAVADO 57
4.1.4 DIAMETRO COMERCIAL 70
4.1.5 CAUDAL MÁXIMO QUE PUEDE TRANSPORTAR 72
UNA TUBERÍA
CAPITULO V SOFTWARE PARA LA MEMORIA DE 74
CALCULO HIDRÁULICO
5.1 DISEÑO DE LA INTERFAZ 74
5.1.1 FORMULARIOS 74
5.1.2 CODIGO 77
5.2 UTILIZACION DEL SOFTWARE 80
5.2.1 CONCEPTOS BÁSICOS 80
5.2.1.1 ARCHIVOS 80
5.2.1.2 TERMINOLOGIA 82
5.2.2 MANEJO DEL SOFTWARE 83
5.2.2.1 ESTRUCTURA DE FUNCIONAMIENTO 83
5.2.2.2 OTRAS UTILIDADES 88
5.3 ESPECIFICACIONES Y LIMITACIONES 90
5.3.1 ESPECIFICACIONES 90
5.3.2 LIMITACIONES 91
CAPITULO VI EJEMPLO 92
CONCLUSIONES 99
BIBLIGRAFIA 102
ANEXOS 103
1
RESUMEN
La necesidad de optimizar nuestros recursos para poder competir o participar en el
mundo de la construcción nos lleva a lograr sistemas eficientes para reducir los tiempos de
elaboración y ejecución de proyectos, especialmente en la realización de cálculos
repetitivos y engorrosos. Para ello una de las herramientas con mayor potencial son los
Software computacionales.
El presente Software, denominado PALAFITO 1.00, creado en ambiente Windows,
permite la elaboración de memorias de calculo para proyectos de dimensionamiento de
colectores de aguas servidas. Trabaja, recibiendo el ingreso de datos generales del proyecto
y luego, datos específicos por cada tramo de tubería. Una base de datos, con diámetros de
las tuberías que se comercializan en nuestro país, es lo que utiliza el programa para
determinar el diámetro mínimo comercial que se necesita a utilizar, de acuerdo a resultados
primarios que se obtienen del desglosamiento de la ecuación de Manning.
En general el programa puede usarse como una herramienta de calculo, confiable y
de fácil manejo, donde se pueden analizar y realizar proyectos de dimensionamiento de
tuberías de alcantarillado con la rapidez de ingresar una cantidad mínima de información.
2
SUMMARY
The necessity to optimize ( to improve ) our resources to compete or participate in
the building world, take us to achieve efficient systems to reduce time in drawing up and
carrying out projects specially in repetitive and bothersome calcuclus. For it ,one of the
most powerful tools are the computer software.
The a present Software called Palafito 1.00 and created in Windows, allow us to
draw up calculus memories for dimensional sewage projects. It receives general data of
project and then specific data about each section of the water results got from the r pipes.
The programme uses a database about pipes that are sold in our country to
determine the minmal commercial diameter that is needed to use according to the first
results got from the manning equation.
In general, the programme can be used as a truthful calculus toot of easy
management to analyse and carry out pipes dimension projects, with a minimal amount of
information quickly.
3
CAPITULO I : INTRODUCCIÓN
1.1 PROPOSITO DEL TRABAJO
En la actualidad el mundo de la computación crece a pasos agigantados y se a
convertido en una herramienta indispensable de trabajo en casi todos los ámbitos. En la
construcción, la computación ha hecho que el tiempo de elaboración de los proyectos se
hayan reducido drásticamente, permitiéndonos realizar obras de mayor envergadura con
mayor control y eficacia en sus distintas etapas de ejecución, optimizando recursos
materiales y humanos. Es por ello que los profesionales de la construcción deben estar
obligatoriamente familiarizados con programas como AutoCad, Proyect, Office, etc., con
los que se puede realizar diversas tareas como informes, planos, dibujos, carta gantt,
cálculos de presupuestos, de recursos humanos, estructurales y muchos más.
Además de los programas o software computacionales que nos entregan la
herramienta para la ejecución de alguna tarea generales, existen otros programas que nos
permiten crear nuestros propios programas, de acuerdo a nuestras propias necesidades o
para satisfacer las necesidades de terceros.
Entre estos programas se destaca a Visual Basic 6.0 de Microsoft, principalmente
por su versatilidad y relativa sencillez en su manejo, lo que permite reducir cálculos
complejos a un sencillo programa, de fácil manejo para el usuario.
El tema de este trabajo demuestra la gran utilidad que nos pueden llegar prestar los
lenguajes de programación, debido a que a pesar de la existencia de software muy
4
avanzados para realizar tareas especificas estos por ser provenientes de otros países difieren
a veces con las normas y conceptos utilizados para este efecto en nuestro país, problema
que queda solucionado al realizar una aplicación que utilice los conocimientos que el
profesional tenga del tema. Si bien en la actualidad existen diversos programas destinados
al calculo de diámetros de colectores de aguas servidas, ellos no consideran las diferencias
en los procedimientos de determinación de diámetros derivados de la aplicación de la N.Ch
1105. of que determina un tratamiento diferente en cuanto al caudal mínimo de diseño
según la función de la tubería, entiéndase: nacientes, cañerías o colectores, lo cual da origen
a formas de cálculos distintos.
Actualmente generar una memoria de calculo para proyectos de alcantarillado,
consiste básicamente en realizar múltiples cálculos parciales relativos a determinar
caudales, velocidades de escurrimiento, razón h / D y velocidades de autolavado que
culminan con la obtención del diámetro mínimo comercial, aplicable para cada tramo de
tubería .
Con el fin de optimizar los recursos materiales y humanos, reducir el tiempo en la
obtención de los resultados de los proyectos, integrar el cálculo de múltiples proyectos en
una plataforma de cálculo, y en fin, en automatizar la obtención de una memoria de cálculo
que presentara las mismas características, tanto de exactitud como de pertinencia en cuanto
a los resultados finales. Se fijo como meta la creación de un programa, que aprovechando
las ventajas de versatilidad de Visual Basic 6.0, lograra estos objetivos, considerando los
diferentes requerimientos de la N.Ch 1105.
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1.2 OBJETIVOS
Como en todo proyecto, la necesidad de optimizar nuestros recursos para poder
competir o participar en el mundo de la construcción nos lleva a lograr sistemas eficientes
para reducir los tiempos de elaboración y ejecución de proyectos, especialmente en la
realización de cálculos repetitivos y engorrosos. Para ello una de las herramientas con
mayor potencial son los Software computacionales.
En esta dirección, el presente trabajo tiene por finalidad desarrollar un software en
ambiente Windows que permita la elaboración de una memoria de calculo para la
determinación de diámetros de colectores de aguas servidas.
El software permitirá el calculo del diámetro de n colectores, ingresando datos
generales al proyecto, datos que se ingresaran solo una vez al programa, como dotación de
agua potable, coeficiente de recuperación, factor de capacidad, numero de habitantes por
vivienda, capacidad de la tubería y el material que se utilizara para el colector; el programa
almacenara datos de diámetros comerciales de PVC, hormigón simple y plástico de alta
densidad ( HDPE ), con el objetivo de indicar el diámetro comercial mínimo para satisfacer
la necesidad de colector para cada tramo y datos específicos correspondiente a cada tramo
del colector como numero de viviendas, caudal extra y pendiente del tramo.
Los resultados serán entregados en una planilla Flexsgrid donde se mostrarán los
resultados para un calculo con caudal máximo, caudal mínimo y uno con el diámetro
comercial que el programa aconseja, en cada uno de estos cálculos el programa entregará
por cada tramo el caudal, el tirante, la velocidad de escurrimiento y la velocidad de
6
autolavado. Finalizado el cálculo, se tendrá la opción de guardar los datos en el disco duro
del computador e imprimir los resultados.
Se dispondrá de una “ayuda“con información de empresas comerciales y sus
productos, además de temas relacionados.
1.3 METODOLOGIA
En vista de lograr lo anterior, la metodología de trabajo que se aplicó, fue
básicamente la siguiente:
• Revisar la norma chilena NCh 1105 que establece las condiciones de diseño y
cálculo de una red de alcantarillado de aguas residuales.
• Recolectar y seleccionar información técnica, de tuberías para colectores de aguas
servidas que se utilizan en el país.
• Analizar y adecuar las fórmulas que regulan la circulación de fluidos por canales
circulares, para producir una secuencia lógica en la obtención de resultados.
• Generar una formula aplicable a un programa, que defina la velocidad de
autolavado en función de la razón h / D
• Diseñar la interface del programa
• Escribir el código del programa
• Realizar pruebas de funcionamiento y de exactitud del programa y los resultados
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CAPITULO II : PLANTEAMIENTO BASICO PARA LA DETERMINACIÓN DEL
DIÁMETRO
La N.Ch. 1105 Of. 1999 será el marco que regulara el desarrollo y creación del
software que permitirá el dimensionamiento de diámetros para tuberías de aguas servidas
debido a que establece las condiciones generales relativas al diseño y calculo de una red de
alcantarillado de aguas residuales.
2.1 CALCULOS HIDRAULICOS
El dimensionamiento total o parcial de un sistema de alcantarillado se debe efectuar
teniendo en consideración los conceptos, las estadísticas, los coeficientes y los factores que
se indican a continuación.
2.1.1 ESTADÍSTICAS
1. - Se deben emplear las estadísticas de consumo y de saneamiento que manejan las
empresas sanitarias, en conformidad a la importancia del estudio.
2. - En caso de no disponer de información se deben establecer valores referenciales.
8
3. - Los nuevos sistemas pueden dimensionarse mediante la utilización de las estadísticas
existentes de localidades con similares características geográficas, socioeconómicas y
poblacionales (densidad, tipo de edificación y uso del suelo.
4. - Todo lo anterior debe ser justificado por el proyectista y aprobado por la Autoridad
Competente.
2.1.2 BASES DE CALCULO DE CAUDALES
§ Cobertura
Se debe determinar la cobertura, valor que corresponde en porcentaje a la población
que es saneada con respecto a la población total.
§ Area a sanear
Se debe determinar el área a sanear a base del área tributaria.
§ Población
Se deben analizar los planes de desarrollo de la empresa sanitaria, las estadísticas
censases, el crecimiento de la población a servir, el plano regulador vigente y los estudios
de población efectuados en la misma área, para el agua potable y fuentes propias. Se deben
considerar posibles áreas de expansión del lugar, de modo de poder proyectar la población
9
total y por servir, incluyendo áreas industriales, la cual debe ser debidamente justificada por
el proyectista.
§ Consumos
Se debe considerar la dotación de consumo de agua potable y de fuentes propias,
para uso doméstico e industrial, de acuerdo con el nivel socio-económico de la población o
tipo de industria a servir y su variación durante el período de previsión.
§ Infiltración
Cuando corresponda, se debe determinar el caudal de infiltración de las aguas
subterráneas a las redes de alcantarillado.
2.1.3 COEFICIENTES Y FACTORES
§ Coeficiente de Recuperación
1. El coeficiente de recuperación refleja el porcentaje de agua consumida
(potable y de fuentes propias), que se descarga al alcantarillado y depende
entre otros factores, de la estructura urbana del sector, del nivel socio-
económico de la población y del uso que se le de al agua.
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2. En general, el coeficiente de recuperación está comprendido entre 0,7 y 1,0;
en cualquier caso el valor aplicado debe estar debidamente justificado por el
proyectista.1
§ Factor de Capacidad
Es el coeficiente que corrige entre otros, la distribución de la población futura, los
posibles cambios del uso del suelo y los hábitos de consumo.
Su valor varía entre 1 y un valor mayor de 1, el que debe ser debidamente
justificado ante la Autoridad Competente.
2.1.4 CAUDALES DE DISEÑO
De acuerdo a la NCh 1105 los caudales de diseño que se utilizan para el
dimensionamiento de las tuberías del sistema de alcantarillado incluyen el caudal máximo
y mínimo de aguas servidas, el caudal de riles y el caudal de infiltración.
1 N.Ch 1105 .Of 1999 – Art. 6.4.1.b
11
2.1.4.1 CAUDALES MAXIMOS
Caudal máximo horario de aguas servidas
Es el mayor caudal que puede escurrir en un determinado periodo del día y su calculo
depende de la población a sanear.
• 0 – 100 habitantes : Se podrá utilizar la tabla de caudales máximos instantáneos de
la Boston Society of Civil Engineering ( B.S.C.E.), ver anexo A de la NCh. 11052
• 100 – 1000 Habitantes: Para poblaciones comprendidas en este rango, se interpola
entre el valor entregado por la B.S.C.E. para 20 casas, que es de 3,6 L / s, y el caudal
máximo horario calculado para 1000 habitantes con el coeficiente de Harmon u otro
factor debidamente justificado.
De acuerdo a los antecedentes dados a conocer se obtiene una ecuación que
determina el caudal para poblaciones comprendidas entre 100 y 1000 habitantes.
En que:
Q 1 = 3.6 L /s
X 1 = 100 Habitantes
2 El anexo A de la norma se refiere a la cantidad de viviendas y no de habitantes; pero de forma implícita, considera cinco habitantes por viviendas ( ver N.Ch. 1105 – art. 6.6.1.1)
12
Q 2 = P x D x R x M ; P = 1000 Hab. , M 1000 Hab. = 3.8 , ⇒ Q 2 = 3800 x D x R
86400 86400
X 2 = 1000 Habitantes
GRAFICO Nº1
Caudal/Poblacion
Fuente: Elaboración propia
A (P 1, Q 1)
B (P 2, Q 2)
M = 1 + 14 = 3.8 4 + √ P √ 1000
13
Q X – Q 1 = Q 2 - Q 1 x ( P x – P 1 )
P 2 - P 1
Q X = (Q 2 - Q 1 ) x ( P x – P 1 ) + Q 1
P 2 - P 1
3800 x D x R - 3.6
Q X = 86400 x ( P x – 100 ) + 3.6
1000 – 100
3800 x D x R - 3.6
Q X = 86400 x ( P x – 100 ) + 3.6
900
Donde:
Q x = Corresponde al caudal que se necesita determinar para una población
comprendida entre 100 y 1000 habitantes.
P x = Población comprendida entre 100 y 1000 habitantes.
D = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)
R = Coeficiente de recuperación
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• Sobre 1000 habitantes : Se obtiene multiplicando el coeficiente de Harmon con el
caudal medio diario.
Qmaxh AS = M x Qmd AS
Qmd AS = P x D x R ( L / S )
86400
En que:
D = Dotación de consumo de agua potable
R = Coeficiente de recuperación
M = Coeficiente de Harmon
Qmd AS = Caudal medio diario de aguas servidas ( L / s )
P = Población a servir.
Qmaxh AS = Caudal máximo horario de aguas servidas
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Caudal de riles
Se debe considerar el caudal máximo horario de RILES, real o esperado,
debidamente justificado, dependiendo del tipo de industria.
Caudal de Infiltración
El caudal aportado por agua de infiltración tendrá en cuenta entre otros, la
permeabilidad del terreno, la altura del nivel freático, si es que llega a alcanzar a las
tuberías, el tipo de tubería y juntas empleadas, la forma de unión de las conexiones
domiciliarias y las paredes, radieres y conexiones de las cámaras de inspección, tomándose
en consideración la posibilidad de fisuras y roturas de juntas debida a temblores de tierra.
2.1.4.2 CAUDALES MINIMOS
Este caudal se utiliza para verificar si la velocidad de escurrimiento es superior o
igual a la velocidad mínima de autolavado. En conformidad a la norma chilena NCh 1105
para tuberías nacientes y laterales cuando corresponda, se debe utilizar el valor del caudal
máximo instantáneo entregado por la Boston Society of Civil Engineering u otro aceptado
por la autoridad competente. También cuando corresponda para cañerías se debe utilizar el
caudal medio diario y para colectores, interceptores y emisarios el caudal mínimo
corresponde al 60 % del caudal medio diario.
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TABLA Nº 1
Calculo de Caudales Mínimos de Diseño
TUBERIA Formula
Naciente, lateral Ídem. Caudales máximos instantáneos de la (B.S.C.E.)
Cañería Qmd = (P x D x R)/86400
Colector, Interceptor, Emisario Qmd = 0.6 x (P x D x R)/86400
Donde:
Qmd = Caudal mínimo de diseño
P = Población a servir
D = Dotación de consumo de agua potable ( L/hab/dia)
R = Coeficiente de recuperación
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2.1.5 CAPACIDAD DE LA TUBERIA
El diámetro nominal de las tuberías ( D ), debe calcularse de modo que la altura del
agua ( h ) dentro de la tubería quede entre los limites que se indican:
• Para el caudal máximo de diseño, h:
1. 0,70
2. 0,80 para casos debidamente justificados
• Para el caudal mínimo, h ≥ 0,30 D o el valor equivalente en altura al caudal entregado
por la Boston Society of Civil Engineering
2.1.6 VELOCIDADES
De acuerdo a la norma chilena NCh 1105 las velocidades del agua dentro de las
tuberías quedaran dentro de los limites que se indican.
• Máxima : 3,0 m/s o el valor aceptado por la Autoridad Competente para casos
específicos.
• Mínima : para boca llena ( h = D ) : 0,60 m/s
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2.1.7 PENDIENTES
Las pendientes mínimas a considerar, serán las que se determinen para caudales
reales que produzcan autolavado. Una cañería tiene autolavado si posee velocidades
capaces de transportar las materias sólidas en suspensión, en consecuencia, los criterios de
pendiente mínima estarán determinados por:
• Velocidad mínima a sección llena : 0,60 m/s
• h / D para Q min = 0,30
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En la siguiente tabla se indican las pendientes mínimas a considerar en el diseño.
TABLA Nº 2
Pendientes mínimas para tuberías de diámetros nominales 175 mm a 500 mm en tanto por mil ( %o )
Pendientes ( %o )
Tramos no iniciales Tramos iniciales Diámetro
nominal
Mínimas
recomendables
Criticas Mínimas
recomendables
Criticas
175
200
250
300
350
400
500**
5
5
4
3
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
10
10
-
-
-
-
-
7
6
-
-
-
-
-
** Se permite el uso de pendientes menores para diámetros mayores a 500 mm, justificadas
en cada caso.
Fuente: norma chilena NCh 1105
La Autoridad Competente puede autorizar para casos calificados, el uso de
pendientes menores que las que se establecen en la tabla anterior.
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CAPITULO III : TUBERIAS DE ALCANTARILLADO
Las tuberías que formaran parte de la red de alcantarillado y sus sistemas de unión
deben asegurar la estanqueidad del sistema, evitando el ingreso de agua a los colectores y la
salida de aguas servidas evitando la contaminación del medio ambiente, ante las variadas
solicitaciones que pueden encontrarse en la practica.
El diámetro mínimo de colector es de 175 mm. el que debe aumentarse a 200 mm.
en el tercer tramo o después de 200 m de colector.
En nuestro país, la Superintendencia de Servicios Sanitarios ( www.siss.cl ) es el
organismo encargado de regular y fiscalizar el tema sanitario; agua potable y agua servidas.
Dentro de sus funciones se encuentra, la de registrar y autorizar a empresas que abastecen
de productos que se utilizan en proyectos de agua potable y de alcantarillado. En el
siguiente cuadro se observan las empresas que suministran productos que se utilizan en
proyectos de alcantarillado, autorizadas por la Superintencia de Servicios Sanitarios.
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TABLA Nº 3
Empresas Fabricantes de Tuberías Registradas por la SISS
MATERIAL EMPRESA
PVC THEMCO LTDA..
PVC VINILIT
PVC PERFECO
PVC PLAS 21
PVC FANAPLAS
Hormigón Simple GRAU
Hormigón Simple BOTTAI
Polietileno de Alta Densidad THEMCO LTDA..
Polietileno de Alta Densidad PERFECO
Fuente: www.siss.cl
Se aborda la descripción de las tuberías en PVC, hormigón simple y polietileno de
alta densidad, comercializadas por las empresas VINILIT, THEMCO LTDA y BOTTAI
respectivamente, con información proporcionadas por dichos empresas.
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3.1 PVC
Duratec – Vinilit es el nombre de la empresa que produce y comercializa tuberías de
PVC color negro para colectores de aguas servidas. Son fabricadas para cumplir con los
requisitos y exigencias de la Norma Chilena 2252.of 96 y su calidad es certificada por
Organismos Oficiales de Control de Calidad acreditados por el Instituto Nacional de
Normalización
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA TUBERÍA COLECTOR
DURATEC – VINILIT
Duración
Los colectores DURATEC tienen una duración de 50 años, lo que reduce
considerablemente los costos de reparación y mantenimiento del sistema.
Resistencia a la Corrosión
La tubería colector DURATEC- VINILIT posee excelente resistencia a la
acción corrosiva de fluidos ácidos y alcalinos que con frecuencia se presentan en los
sistemas de alcantarillado, como también a los gases que puedan producirse en el interior
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de los colectores por una mala ventilación, detergentes, productos de limpieza, residuos,
líquidos industriales, etc.
Rapidez de Instalación
El moderno sistema de unión Anger, su bajo peso, la longitud de los tramos (6
metros), permite un gran avance de obra por hora hombre, reduciendo
sustancialmente el tiempo de colocación, ventaja muy relevante en especial en
terrenos con napas de agua superficiales.
Seguridad en la Instalación
Las propiedades mecánicas de los colectores DURATEC - VINILIT y la
hermeticidad de la unión, ofrecen una gran seguridad en la instalación, lo que permite
aprobar en forma rápida las pruebas correspondientes para este tipo de obras.
Hermeticidad
Hermeticidad contra la penetración de raíces y napas. El sistema de unión
Anger evita la entrada de raíces, frecuente causa de obstrucción en los sistemas de
alcantarillado, como también la infiltración del agua proveniente de napas.
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Bajo coeficiente de rugosidad
Su bajo coeficiente de rugosidad comparado con los materiales tradicionales
permite reducir pendientes mínimas y por lo tanto disminuir costo de excavaciones o
transportar un mayor caudal en diámetros equivalentes.3
TABLA Nº 4
Coeficientes de Rugosidad de Materiales Tradicionales
Material n Manning
PVC 0.009
Asbesto Cemento 0.010
Fierro Fundido 0.012
Cemento Comprimido 0.013
Fuente: www.vinilit.cl
3 La NCh 1105 en el capitulo 6.10.2 señala “ Que el coeficiente de rugosidad que se adopte debe estar de acuerdo con el tipo de material, numero de uniones domiciliarias y otras singularidades, el valor recomendado es el equivalente al n = 0.013 (Manning) u otro valor aceptado por la autoridad competente en casos debidamente justificados”.
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Flexibilidad
Por la flexibilidad de los tubos y el sistema de unión, las instalaciones con
tubería colector DURATEC-VINILIT presentan un excelente comportamiento a
posibles deformaciones en condiciones particulares de obra.
Economía
La tubería colector DURATEC - VINILIT es más económica que otros
materiales tradicionales que poseen ventajas similares a las del colector DURATEC.
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Diámetros comerciales
TABLA Nº 5
Diámetros Comerciales
Clase 1 Clase 2 Diámetro
Exterior
Nominal
Espesor
Pared
Peso Espesor
Pared
Peso
mm pulgadas mm Kg. /tira* mm Kg. /tira*
180
200
250
315
355
400
7”
8”
10”
12”
14”
16”
3.6
4.0
5.0
6.2
7.0
8.0
18.66
22.94
35.31
56.38
71.82
91.35
5.3
5.9
7.3
9.2
10.5
11.7
27.01
33.29
51.74
82.50
105.21
132.93
Fuente: www.vinilit.cl
El tubo clase 1 tiene espesores iguales a la clase 4 de presión ( 4 Kg/cm2 )
El tubo clase 2 tiene espesores iguales a la clase 6 de presión ( 6 Kg/cm2 )
* : tira de 6 m útiles más campana
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3.2 HDPE
TEHMCO LTDA. es una de las empresas que fabrica y comercializa tuberías
de polietileno de alta densidad ( HDPE ) en nuestro país.
Para sistemas de alcantarillado la recomendación de Tehmco es utilizar tubería de
HDPE lisa interior y corrugada exterior, para lo cual ofrecen los tubos Spiropecc y Gran
Flujo
CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS TUBERIAS HDPE
• Alta rigidez anular, lo que le permite resistir las cargas produc to de una
instalación normal de alcantarillado.
• Muy liviano, facilitando el transporte manejo e instalación.
• Resistencia a casi todos los agentes químicos conocidos.
• Baja rugosidad lo que significa mínimas perdidas de carga en el transporte de
fluidos.
• Resistencia a la abrasión.
• Flexible, no se rompe por efectos de sismos.
• Gran resistencia al impacto.
• Cero filtraciones e infiltraciones de agua, las uniones son soldadas.
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• Cero posibilidad de entrada de raíces.
• Se fabrican en largos de 6 m y 12 m y hasta 18 m, con lo que reduce
notablemente las uniones en terreno.
• La flexibilidad, el bajo peso y el que los tubos se sueldan entre si permite un
avance en la instalación ya que el tubo puede ser soldado fuera de la zanja y
posteriormente bajado a ella en tramos de 100 m y mas.
Esta tubería es de alto peso molecular, de un material termoplástico de origen
petroquímico. Entre sus ventajas, está el poseer gran resistencia a la corrosión, a los agentes
químicos y a la radiación ultravioleta. Es usada en: conducción de aguas, relaves, residuos
industriales y químicos, Plantas de Lixiviación, flotación, entre otras.
De sus especificaciones técnicas cabe señalar que son fabricadas bajo norma DIN 8074;
solo es atacada a temperaturas sobre los 50° y por los siguientes elementos: tetracloruro de
carbono, disulfuro de carbono, cloroformo, fluor, ozono, trióxido de sulfuro, cloruro de
tryonil, tolvenoxileno y tricloroetileno.
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Diámetros comerciales
Tuberia Gran Flujo
TABLA Nº 6
Diámetros Comerciales Tuberia Gran Flujo
Dn [ mm ] 93 135 180 225 300 400 500 600 1.000 1.200
Di [ mm] 93 135 180 225 300 400 500 600 1.000 1.200
De [ mm] 110 160 210,7 268,13 360,07 472,39 597,68 721,01 1.147,09 1.374,75
Peso Kg/m 0,6 1,2 2,02 2,89 5 8,39 12,97 17,97 36,26 53,76
A cm2/cm 0,2 0,3 0,33 0,38 0,48 0,6 0,75 0,86 1,1 1,32
I [cm4/cm ] 0,025 0,06 0,106 0,244 0,61 1,11 2,548 4,52 8,36 14,632
Fuente: www.tehmco.cl
30
TABLA Nº 7
Diámetros Comerciales Tuberia SPIROPECC
D Clase 60 Clase 120 Clase 240 Clase 345 Clase 450
[ mm ]
Perfil Peso Perfil Peso Perfil Peso Perfil Peso Perfil Peso
N° [ Kg/m] N° [ Kg/m] N° [ Kg/m] N° [ Kg/m] N° [ Kg/m]
350 1 7,9 3 9,3 5 11 5 11
400 2 10 5 12,5 5 13,2 6 16
450 1 10,2 3 11,8 5 14 6 14,67 7 20,9
500 2 12,4 3 13,1 6 19,7 6 19,8 7 21,7
600 3 15,6 5 18,4 7 23,9 7 25,8 8 30,1
700 3 18,1 5 21,3 7 27,7 8 34,9 10 43
800 4 23,9 6 30,8 8 39,6 10 48,8 10 48,8
900 5 27,1 7 35,3 9 49,9 10 54,6 11 60,6
1.000 6 38,2 7 39,1 10 60,2 11 67 13 75,5
1.200 6 45,7 8 58,5 11 79,4 13 89,9 13 89,9
1.400 7 58 10 83,3 13 103,8 13 104,2 17 146,9
1.500 8 74,5 11 100,8 14 122 16 141,8 18 176,7
1.600 8 77,3 11 104,8 14 127,9 16 149,5 18 186,8
1.800 9 97,7 12 130 16 167,1 18 209,3 20 256,4
2.000 10 118 13 146,6 18 230,9 20 283,9 21 315,3
2.200 10 129,4 14 174,1 19 273,5 21 345,9 23 415,1
2.400 11 155,9 15 204,2 20 337,2 22 411,7
2.600 12 186,4 16 238,9 21 404,8
2.800 13 203,4 17 287 22 478,5
3.000 13 217,7 18 342,6 23 558,3
Fuente: www.tehmco.cl
31
3.3 HORMIGON
3.3.1 NCh 184
Los requisitos generales que deben cumplir los tubos de hormigón simple para redes
de alcantarillado y, en general, para la conducción a la presión atmosférica de sustancias
liquidas, o sólidas arrastradas por líquidos se encuentran en la norma chilena NCh 184
TABLA Nº 8
Diámetros Comerciales ( Requisitos generales NCh 184 )
Tubos corrientes de sección circular
Con unión de cazoleta y espiga
Diámetros mm. 200 250 300 350 400 450 -
Con unión de muesca y ranura
Diámetros mm. 500 600 700 800 900 1000 1200
Tubos de alta resistencia de sección circular
Con unión de cazoleta y espiga
Diámetros mm. 400 500 - - - - -
32
Tubos de alta resistencia con base plana
Con unión de muesca y ranura
Diámetros mm. 600 700 800 900 1000 1200 -
3.3.2 BOTTAI
Es una empresa chilena, que desde 1929 se encuentra ofreciendo productos y
soluciones en hormigón prefabricado, para satisfacer las diversas necesidades del mercado
de la construcción.
Tubería de hormigón simple o con refuerzo de armadura con o sin cama pre-
incorporada, de sección circular o cuadrada, con o sin revestimientos y con uniones rígida o
flexibles, son las soluciones que ofrece la empresa para proyectos de alcantarillado. En las
siguientes tablas se observan los diámetros comerciales de los diferentes tipos de tuberías
que son comercializadas por la empresa.
33
TABLA Nº 9
Diámetros Comerciales Tubería Corriente NCh 184
Código Diámetro
Nominal
mm.
Diámetro
Exterior
mm.
Espesor
Pared
mm.
Longitud
Util m.
Peso
Metro
Lineal/kg.
Tipo
de
unión
Profundidad
unión mm.
Capacidad
de carga
litros /ml
Capacidad
de carga
kgf /ml
10102 100 140 20 1 22 C y E 50 7.8 1700
10103 150 200 25 1 37 C y E 50 17.7 1400
10104 175 225 25 1 42 C y E 50 24.1 1400
10105 200 252 26 1 52 C y E 50 31.4 1400
10106 250 310 30 1 78 C y E 50 49.1 1600
10107 300 370 35 1 98 C y E 50 70.7 1900
10108 350 426 38 1 120 C y E 50 96.2 2000
10109 400 490 45 1 180 C y E 50 125.7 2100
10110 450 540 45 1 195 C y E 50 159.0 2200
10111 500 610 55 1 206 M y R 26 196.3 2400
10112 600 720 60 1 260 M y R 26 282.7 2800
10113 700 840 70 1 400 M y R 40 384.8 3100
10114 800 970 85 1 520 M y R 40 502.7 3300
10115 900 1080 90 1 660 M y R 42 636.2 3500
10151 900 1080 90 1.5 990 M y R 42 636.2 3500
10116 1000 1200 100 1 800 M y R 42 785.4 3700
10117 1200 1414 107 1 1050 M y R 50 1131,0 3900
Fuente: www.bottai.cl
34
TABLA Nº 10
Diámetros Comerciales Tubería de Base Plana de Alta Resistencia
Código Diámetro
Nominal
mm
Ancho
Base
mm
Espesor
Base
mm
Espesor
de Pared
mm.
Longitud
Útil m
Peso
Metro
Lineal/kg.
Peso del
Tubo
Kg.
Volumen
Interior
Lt.
Tipo de
unión
10501-5 400 - - 55 2 220 440 251.4 C y E
10502-3 500 - - 69 2 345 690 392.6 C y E
50101 600 360 136 91 2 555 1110 565.5 C y E
50102 700 420 162 91 2 695 1390 769.6 M y R
50103 800 480 185 98 2 870 1740 1005.4 C y E
50104 900 540 206 109 2 1050 2100 1272.4 M y R
50105 1000 600 227 120 1.5 940 1880 1178.1 M y R
50107 1000 600 240 125 2 1253 2507 1570.8 C y E
50106 1200 720 267 140 1.5 1340 2680 1696.0 M y R
50110 1200 720 272 145 2 1787 3574 2262.0 C y E
Fuente: www.bottai.cl
35
TABLA Nº 11
Diámetros Comerciales Tubería Armada Gran Diámetro ASTM G-76 M
Código Diámetro
Nominal
mm
Tipo de
Pared
Espesor
Base
mm
Espesor
de Pared
mm.
Longitud
Útil m
Peso
Metro
Lineal/kg.
Peso del
Tubo
Kg.
Ancho
de la
Base
Sección
50301 600 C 136 91 2 555 1110 360 B - P
50302 700 B 162 91 2 676 1390 420 B - P
50303 800 B 185 98 2 897 1740 480 B - P
50304 900 B 206 109 2 1083 2100 540 B - P
50305 1000 B 227 120 1.5 1285 1880 600 B - P
50307 1000 B 240 125 2 1380 2507 600 B - P
50306 1200 C 267 140 1.5 1354 2680 700 B - P
50312 1200 C 272 145 2 1700 3574 720 B - P
60101 1450 B - 145 2 1700 3400 - Circ
60102 1600 B - 160 2 2200 4400 - Circ
60103 1800 B - 180 2 2900 5800 - Circ
60104 2000 C - 225 2 3800 7600 - Circ
Fuente: www.bottai.cl
36
La NCh 1105 en el capitulo 6.10.2 señala “ Que el coeficiente de rugosidad que se
adopte debe estar de acuerdo con el tipo de material, numero de uniones domiciliarias y
otras singularidades, el valor recomendado es el equivalente al n = 0.013 (Manning) u otro
valor aceptado por la autoridad competente en casos debidamente justificados”.
Siguiendo el criterio de la norma chilena, el programa a diseñar deberá utilizar
como coeficiente de rugosidad, el valor entregado por el fabricante o el valor recomendado
por la norma de n = 0.013 en forma general para todos los tipos de tuberías.
Normalmente los coeficientes de rugosidad de los materiales son obtenidos bajo
condiciones ideales de laboratorio, sin embargo para condiciones reales de servicio las
paredes de las tuberías se ve afectada por los siguientes factores:
• Factores constructivos: 1.- Discontinuidad producida por las juntas.
2.- Fallas producidas en el alineamiento de las tuberías.
• Factores de servicio : 1.- Recubrimiento de grasas y otras sustancias en las
paredes interiores de la tubería.
2.- Disturbio en el flujo principal, causado por los caudales
laterales.
37
3.- Recubrimiento de suciedades y fango que afecta,
después de cierto tiempo, la superficie mojada de las tuberías.
La American Society of Civil Engineers ( A.S.C.E.) explica que el n de Manning
para un alcantarillado dado, después de cierto tiempo de servicio se aproxima a una
constante que no es función del material del tubo pero que representa la acumulación
de detritos y crecimientos de suciedades en las paredes del tubo. Este valor es del orden
de 0.013, luego acota que por la naturaleza empírica de las formulas un diseño
conservativo es prudente.
En consecuencia el diseño del presente programa no trabajara con un “n” fijo, sino
que dará la posibilidad de ingresar el coeficiente de rugosidad que se estime
conveniente.
38
CAPITULO IV: PLANTEAMIENTO BASICO PARA LA DETERMINACION DEL DIAMETRO
4.1 DISEÑO LÓGICO
El siguiente diagrama de flujo, muestra la secuencia de ingreso de datos,calculo y entrega de resultados que realizara el software denominado PALAFITO 1.00
39
Dentro de las prestaciones del software estará la de calcular los diámetros de los
colectores a partir de datos generales del proyecto y otros específicos, correspondiente a
cada tramo del colector. Como se observa en el diagrama de flujo de la figura 4.1, el
software comienza recibiendo datos generales, como: dotación de agua potable, coeficiente
de recuperación, capacidad de la tubería, razón h /D, numero de habitantes por vivienda y
eligiendo el material del colector de las empresas que se encuentran predeterminadas; si la
empresa o el material a utilizar como solución, no se encuentra predefinido por el
programa, el usuario deberá ingresar el coeficiente de rugosidad del material a utilizar.
Después corresponde el ingreso de los datos específicos como: numero del tramo, cantidad
de viviendas, caudal extra, si corresponde (caudal de infiltración y/o de instituciones),
pendiente y determinar el tipo de tubería que corresponde, si es lateral, naciente, emisario,
colector, etc.
Con el ingreso de estos datos, el programa determinara primero, el caudal para cada
tramo del colector, luego calculara el diámetro mínimo nominal, velocidad de
escurrimiento y velocidad de autolavado para condiciones de caudal máximo, con una
razón h /D de 0.7 ó 0.8, según se predetermine. Si el usuario, al ingresar los datos generales
del proyecto, tuvo que ingresar el coeficiente de rugosidad del material, el proceso de
calculo de diámetro mínimo para colectores de aguas servidas finaliza aquí, entregando
como diámetro a utilizar, el diámetro obtenido en el calculo para condiciones de caudal
máximo; en cambio, si el usuario elige el material del colector, desde una de las empresas
predeterminadas que contiene el programa, el software escogerá, el diámetro mínimo a
utilizar en función de los diámetros comerciales que la empresa ofrezca, escogiendo el
40
diámetro comercial siguiente mas cercano al diámetro mínimo nominal, calculado por el
programa.
Con el diámetro sugerido por el software, este realiza los cálculos para condiciones
de caudal máximo y mínimo; entregando las velocidades de escurrimiento, autolavado y la
razón h/D, para cada una de ellas. Además entregara el caudal máximo de aguas servidas
que puede transportar la tubería, con el diámetro sugerido por el programa para condiciones
predeterminadas de pendiente y razón h/D
Pero para cumplir nuestros objetivos, primero debemos estudiar las formulas que
nos permitan trabajar en el diseño lógico del programa.
4.1.1.CAUDAL
Para calcular los caudales de diseño de los tramos, el programa discrimina entre los
diferentes datos que se ingresan, como se explica a continuación.
4.1.1.1 CALCULO DE CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO
Para calcular los caudales máximo de diseño, el programa discrimina el numero de
viviendas y la población, para escoger las alternativas para el calculo del caudal máximo.
41
Fig.4.0
En la Fig. 4.0, se muestra la forma de ingreso de los datos para el calculo de los
caudales de aguas servidas por tramo; la cantidad de habitantes por vivienda, el factor de
capacidad, el coeficiente de recuperación y la dotación de consumo de agua potable,
información que se ingresara una vez al programa, a través de datos generales, y el numero
de viviendas, se ingresara por cada tramo de colector a calcular. El caudal final del tramo
se obtiene al sumar el caudal máximo horario de aguas servidas mas el caudal de riles y el
caudal de infiltración.
Según la norma chilena NCh 1105, para poblaciones de menos de 100 habitantes
(veinte casas), el caudal máximo horario de aguas servidas, equivale a los entregados por la
Boston Society of Civil Engineering (B.S.C.E) para caudales máximos instantáneos. De lo
42
anterior se desprende que por cada casa, habitan cinco personas, y sabiendo que el numero
de personas que habitan una vivienda, modifican el caudal de aguas servidas que esta
aporta a la red de alcantarillado.
Fig.4.1
Fuente: www.123apuntes.com
Se estableció usar una formula que entregara el caudal en función del numero de
personas que aporta a la red y no en relación al numero de viviendas que existen el tramo.
La figura 4.1 muestra una ecuación que representa los caudales máximos instantáneos de
aguas servidas que entrega la Boston Society of Civil Engineering (B.S.C.E) en relación al
numero de viviendas y que será modificada para determinar el caudal en función del
numero de habitantes.
43
La formula dice:
Q lt/seg = ( nº casas + 1) 1/2 – 1
El número de habitantes, se obtiene de la multiplicación del numero de viviendas
por la cantidad de personas que habitan en ellas y como la norma NCh 1105 establece un
numero de cinco habitantes por vivienda, la formula que determina el caudal máximo
horario de aguas servidas para una población hasta un numero de cien habitantes es la
siguiente:
Q lt./seg = ( S/5 + 1) 1/2 – 1
Donde:
S = Población a servir
Para una población entre un rango de 100 y 1000 habitantes, el programa obtiene
el caudal máximo de aguas servidas de acuerdo a:
Extracto del código del programa:
Select Case s Selecciona s = población, si es menor a 1001
Case Is < 1001
q = Round((((3800/86400) * d * r * f - 3.6) * (s - 100) / (900)) + 3.6 + 1000 * ñ, 3)
Donde :
d = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)
44
r = Coeficiente de recuperación
f = Factor de capacidad
s = Población a servir
q = Q x mas el caudal extra (ñ) aportado por una institución(Escuela, fabrica, etc.) o
infiltración en m/s
3800 x D x R - 3.6 x ( P x – 100 ) + 3.6
Q X = 86400
900
Donde:
Q x = Corresponde al caudal que se necesita determinar para una población
comprendida entre 100 y 1000 habitantes.
P x = Población comprendida entre 100 y 1000 habitantes.
D = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)
R = Coeficiente de recuperación
45
En cambio si el valor de la población es mayor a mil habitantes el programa calcula
el caudal máximo de aguas servidas de acuerdo a:
Extracto del código del programa:
Select Case s Selecciona s = población, si es mayor a 1000
Case Is > 1000
q = Round(1000 * ñ + (r * d * s * f * h) / 86400, 3)
End Select
Donde :
d = Dotación de consumo de agua potable ( L / hab./ día)
r = Coeficiente de recuperación
f = Factor de capacidad
s = Población
h = Coeficiente de Harmon
q = Qmaxh AS mas el caudal(ñ) aportado por una institución en m/s
Qmaxh AS = M x Qmd AS
46
Qmd AS = P x D x R ( L / S )
86400
En que:
Qmd AS = Caudal medio diario de aguas servidas ( L / s )
P = Población a servir.
Qmaxh AS = Caudal máximo horario de aguas servidas
D = Dotación de consumo de agua potable
R = Coeficiente de recuperación
M = Coeficiente de Harmon
4.1.1.2 CALCULO DE CAUDAL MINIMO DE DISEÑO
Como se indica en la NCh 1105, para el calculo de caudales mínimo de diseño,
estos se deben realizar teniendo en cuenta el tipo de tubería que realizara la evacuación de
las aguas servidas, debido a que existen tres formas distintas de considerar el caudal
mínimo de diseño, dependiendo del tipo de tubería, entiéndase tuberías nacientes, cañerías
o colectores.
El programa entonces deberá hacer una discriminación del tipo de tubería para
poder calcular el caudal mínimo de diseño
47
Fig. 4.2
Como se observa en la Fig. 4.2, el usuario al ingresar información para cada
tramo de colector, deberá también indicar, haciendo clic, uno de los tres grupos de tuberías
que señala la NCh 1105. Si el usuario indica que el tipo de tubería para un determinado
tramo es una tubería naciente o lateral, entonces el programa de acuerdo con la NCh 1105
dirá que el caudal mínimo de diseño corresponde al valor del caudal máximo instantáneo
entregado por la B.S.C.E.
Extracto del código del programa:
Select Case tu Selecciona “tu”, que corresponde a seleccionar
opciones de tubería. ( Fig. 4.2 )
Case Is = 10 En caso de ser 10, corresponde a la opción de tuberías
nacientes o laterales
caudall = Round(q, 3) Caudall, es el valor del caudal mínimo de diseño, para
tuberías nacientes y laterales que tiene el valor de q,
que equivale al valor del caudal máximo instantáneo,
obtenido anteriormente para el calculo del caudal
máximo horario para un máximo de veinte casas.
El valor se entrega con tres decimales.
48
Si la opción que selecciona el usuario como tubería, para un determinado tramo es
una cañería, entonces el caudal mínimo de diseño corresponde al caudal medio diario de
aguas servidas y el programa para realizar el calculo hará la siguiente discriminación.
Extracto del código del programa:
Select Case tu Selecciona “tu”, que corresponde a seleccionar
opciones de tubería. ( Fig. 4.2 )
Case Is = 20 En caso de ser 20, corresponde a la opción de cañerías.
caudall = Round (s * r * d * f / 86400, 3)
Donde:
Caudall = Caudal mínimo de diseño, para cañerías, con tres decimales.
s = Población
r = Coeficiente de recuperación
d = Dotación de agua potable ( L / hab./ día)
f = Factor de capacidad
86400 = Cantidad de segundos en una hora.
49
Finalmente si la opción que selecciona el usuario como tubería, para un determinado
tramo es un colector, interceptor o emisario, entonces el caudal mínimo de diseño
corresponde al 60% del caudal medio diario de aguas servidas y el programa para realizar
el calculo hará la siguiente discriminación.
Extracto del código del programa:
Select Case tu Selecciona “tu”, que corresponde a seleccionar
opciones de tubería. ( Fig. 4.2 )
Case Is = 30 En caso de ser 30, corresponde a la opción de
colectores, interceptores o emisarios.
caudall = Round (0.6*s * r * d * f / 86400, 3)
Donde:
Caudall = Caudal mínimo de diseño, para colectores, interceptores o
emisarios, con tres decimales.
s = Población
r = Coeficiente de recuperación
d = Dotación de agua potable ( L / hab./ día)
f = Factor de capacidad
86400 = Cantidad de segundos en una hora.
50
4.1.2 VELOCIDAD DE ESCURRIMIENTO, DIAMETRO TEORICO Y H/D
La velocidad de escurrimiento corresponde a la velocidad con que se desplaza el
fluido por el interior de la tubería. Para calcular esta velocidad se utilizo la ecuación de
Manning para el flujo en canales:
Donde :
V = Velocidad de Escurrimiento
n = Coeficiente de Manning
i = Pendiente
R h = Radio Hidráulico
Para canales circulares, (tuberías) tenemos:
α
51
2/3
Para diseño de tuberías se conoce; Q, i, n. Si se supone un diámetro se obtiene la
razón h/D y viceversa.
De la ecuación: Q = V x A
Donde :
Q = Caudal
V = Velocidad
A = Área
α = cos –1 1 – 2 * h ( 1 ) ver anexo D
A = D 2 * α * 2 – sen 2α (área de la sección) (2) ver anexo 8 α
P m = α * D ( Perímetro mojado ) (3) ver anexo
R H = D * 2 – sen 2α ( Radio Hidraulico ) (4) 8 α
V = 1 * D * 2 - sen 2α * √ i ( Velocidad ) (5) n 8 α
52
obtenemos que:
2/3
2/3
Si se conoce Q, i, n y D (diámetro), la ecuación se resuelve encontrando el valor de
h/D tal que sea igual al caudal que fluye por la tubería, sin embargo no es posible resolverla
directamente, por lo tanto hay que resolverla mediante iteraciones.
De la ecuación anterior, obtenemos:
5/3
Q = 1 * √ i * D * 2 – sen 2α * D * 2 - sen 2α (6) n 8 α 8 α
2/3 cos –1 1 – 2* h cos –1 1 – 2* h sen2* D sen2* D Q = 1 * √ i * D * 2 - * D2 *α* 2 - . (7) n 8 8 cos –1 1 – 2* h cos –1 1 – 2* h
D D
cos –1 1 – 2* h sen2* D 32 * Q * n = 2 - . * cos –1 1 – 2* h (8) √ i * D (8/3) D cos –1 1 – 2* h D
53
Simplificando la ecuación en:
Se obtiene:
Ahora si desconocemos el diámetro pero sabemos la razón h/D, la ecuación queda
definida de la siguiente manera:
Esta ecuación entrega el diámetro nominal mínimo para satisfacer un razón h/D
particular, ya sea para un caudal máximo o un caudal mínimo.
En resumen, de acuerdo a las ecuaciones definidas anteriormente para obtener la
velocidad de escurrimiento, esta depende si conocemos el diámetro nominal de la tubería o
la razón h/D.
C = cos –1 * 1 – 2 * h D
T = sen 2*C C
32 * Q * n = C * ( 2 – T ) 5/3 (9) √ i * D (8/3)
D = . 32 * Q * n . 3/8 (10) C * √ i * ( 2 – T ) 5/3
54
• Se conoce el diámetro
Además de Q, i, y n. La velocidad de escurrimiento se obtiene primero buscando la
razón h/D de la ecuación n° 7, donde se conoce el caudal que fluye por la tubería, sin
embargo no es posible resolver esta ecuación directamente, por lo tanto hay que
resolverla mediante iteraciones.
Primero arreglando la ecuación n° 7 obtenemos la ecuación n° 9 que es la sgte:
Ahora definimos:
K = 32 * Q * n
√ i * D (8/3)
G = C * ( 2 – T ) 5/3
El valor de K, se obtiene directamente de los datos del problema, ahora es necesario
determinar el valor de la razón h/D, Esto se calculara con la ayuda del computador, que
obtendrá el valor de h/D mediante iteraciones. Iterara el valor de G hasta igualarlo con el
valor de K.
X = capacidad de la tubería h/D, valor a encontrar.
32 * Q * n = C * ( 2 – T ) 5/3 (9) √ i * D (8/3)
55
Extracto del código del programa:
For X = 0.00001 to 1 step 0.00001
G = C * ( 2 – T ) 5/3
If G > K o G = K Then goto
next X
h/D = X, corresponde al valor de la capacidad de la tubería para condiciones dadas de
caudal, diámetro nominal, pendiente y numero de Manning.
Ahora con el valor de h/D encontrado, la velocidad de escurrimiento queda definida
por:
2/3
VE = √ i * D * ( 2 – T )
n 8000
C = cos –1 * ( 1 – 2 * X)
T = sen 2*C C
56
• Se conoce la capacidad de la tubería h/D
Además de Q, i, y n. La velocidad de escurrimiento se obtiene buscando
primeramente el diámetro nominal para las condiciones dadas anteriormente de caudal,
pendiente, numero de Manning y capacidad de la tubería. La ecuación n°10 nos sirve
para determinar el diámetro nominal buscado.
Ahora con el valor del diámetro nominal encontrado, la velocidad de escurrimiento queda
definida por:
2/3
VE = √ i * D * ( 2 – T )
n 8000
D = . 32 * Q * n . 3/8 (10) C * √ i * ( 2 – T ) 5/3
57
4.1.3 VELOCIDAD DE AUTOLAVADO:
Debido a que las aguas que circulan por las tuberías de alcantarillado
contienen partículas que podrían sedimentarse y formar obstrucciones; se suele especificar
que las pendientes de las tuberías sean superiores a un valor mínimo que garantice
velocidades que permitan un arrastre de las partículas que se encuentran en suspensión.
Esta velocidad se conoce como velocidad de autolavado y es especificada en 2 pies/seg. o
0,60 m/seg para tuberías a boca llena.
Como se aprecia en el siguiente grafico, que es una publicación de la Boston
Society of Civil Engineering ( B.S.C.E.); la velocidad de autolavado depende de la razón
h/D, por eso conociendo este valor; valor que se obtiene según la metodología explicada en
el capitulo 4.1.2, y aplicando el factor de velocidad mínima de autolavado a boca llena para
caudales de aguas servidas es posible determinar gráficamente la velocidad de autolavado
para flujos de aguas servidas.
Es necesario para los fines del programa conocer la ecuación que rige la curva
“Ratio Vs / Vf for n variable with depth”, que se observa en la Fig. 4.3, esta curva muestra
la relación que existe entre la velocidad de autolavado, la velocidad mínima de autolavado
para flujo a boca llena y la razón h/D; por que conocido el valor h/D el programa nos
entregara la velocidad de autolavado para flujos de aguas servidas a partir de la ecuación
que necesitamos desarrollar, evitándose así utilizar la solución grafica mostrada en la Fig.
4.3
58
En la Fig. 4.3 la curva “Ratio Vs / Vf for n variable with depth” se encuentra en
función de la razón entre la velocidad de autolavado y la velocidad mínima de autolavado
para flujo a boca llena, situación que nos obliga a modificar la curva, dejándola en función
de la razón h/D que es el dato que conocemos por cálculos previos y no, la relación entre
las velocidades que es el valor a calcular.
59
Fig. 4.3
Fuente: Gravity Sanitary Sewer Design and Construction, 1982
60
Para encontrar la ecuación que defina la velocidad de autolavado en relación a la
razón h/D trabaje en el programa Microsoft Excel que, con su función “Asistente para
gráficos” permite el desarrollo de estos a partir del ingreso de los pares ordenados que
forman la grafica.
Fig. 4.4
En la Fig. 4.4 muestra algunos de los diferentes gráficos que entrega el programa,
nosotros utilizaremos el grafico XY(Dispersión) que con la propiedad “Dispersión con
puntos de datos conectados por líneas suavizadas” permite el análisis de los pares
61
ordenados de la curva “Ratio Vs / Vf for n variable with depth” que se observa en la
siguiente tabla.
TABLA Nº 12
Pares ordenados de la curva“Ratio Vs / Vf for n variable with depth”
N Vs / Vf h/D N Vs / Vf h/D
1 0.000000000 0.000000000000 28 0.722541925 0.266666666667
2 0.033333333 0.000915360001 29 0.733333333 0.300000000000
3 0.066666666 0.001830721815 30 0.744823716 0.333333333333
4 0.100000000 0.002746082750 31 0.753846807 0.366666666667
5 0.133333333 0.003661443575 32 0.766666666 0.400000000000
6 0.166666666 0.004576804582 33 0.777704531 0.433333333333
7 0.200000000 0.005492165500 34 0.787681922 0.466666666667
8 0.233333333 0.006407526325 35 0.800000000 0.500000000000
9 0.266666666 0.007322887315 36 0.811103333 0.533333333333
10 0.300000000 0.008238248250 37 0.824133504 0.566666666667
11 0.333333333 0.009153609166 38 0.833333333 0.595603676000
12 0.366666666 0.010068870000 39 0.835400183 0.600000000000
13 0.400000000 0.010984331000 40 0.850723696 0.633333333333
14 0.433333333 0.012279477000 41 0.862877307 0.666666666667
15 0.466666666 0.013964473000 42 0.866666666 0.678067521000
16 0.500000000 0.016873294600 43 0.874389473 0.700000000000
17 0.533333333 0.024228206200 44 0.886514945 0.733333333333
18 0.563000769 0.033333333333 45 0.900000000 0.766666666667
19 0.566666666 0.035514547500 46 0.914684992 0.800000000000
20 0.600000000 0.055194560300 47 0.929227286 0.833333333333
21 0.615856776 0.066666666667 48 0.933333333 0.844948340000
22 0.633333333 0.088205658500 49 0.943796672 0.866666666667
23 0.644289883 0.100000000000 50 0.955855428 0.900000000000
24 0.666666666 0.133333333333 51 0.966666666 0.922508334000
25 0.685230335 0.166666666667 52 0.971582967 0.933333333333
26 0.700000000 0.200000000000 53 0.984329254 0.966666666667
27 0.710032852 0.233333333333 54 1.000000000 1.000000000000 Fuente: Elaboración propia
62
Los pares ordenados de la curva ”Ratio Vs / Vf for n variable with depth” se
obtuvieron, haciendo un scanner, de la pagina original donde aparece el grafico, en el libro
“Gravity Sanitary Sewer Design and Construction” , 1982 para luego esta imagen (foto)
exportarla al programa AutoCad 2000, donde fue ampliada lo suficiente como para poder
trabajar con ella. Algunos pares ordenados se obtienen de forma inmediata y precisa con
solo observar el grafico, los otros pares ordenados que tienen bastantes decimales los
obtuve utilizando el comando “Distance” del programa AutoCad 2000.
Fig. 4.5
63
Como se observa en la Fig. 4.5, cada intervalo (0,1; 0,2; etc.) de los ejes X e Y del
grafico se dividió en tres subintervalos iguales para conseguir mayor cantidad de pares
ordenados y tener mayor representación de la grafica, así obtuve las coordenadas del Pto. 1
(0,666; 0,133); de las coordenadas del Pto. 2 se conoce la ordenada que tiene el valor de
0,166; la absisa fue calculada de la manera siguiente: Aplicando regla de tres tenemos las
coordenadas del Pto. 2 ( 0,6 + 0.1 * X / A ; 0.166).
Donde:
0.1 = Diferencia entre 0,7 y 0,6
X = valor que entrega el comando “Distance”, del programa AutoCad 2000
A = valor que entrega el comando “Distance”, del programa AutoCad 2000
En resumen, las coordenadas del Pto. 2 son las siguientes:(0,685;0,166).Este
ejemplo grafica como se obtuvieron los demás pares ordenados de la curva ”Ratio Vs / Vf
for n variable with depth” que en total suman 54 puntos.
64
Fig.4.6
Fuente: Elaboración propia
65
La Fig. 4.6 muestra la curva ”Ratio Vs / Vf for n variable with depth” en función de
la razón h/D y los puntos o pares ordenados obtenidos de la grafica original que se aprecia
en la Fig. 4.3. Pero nuestro objetivo es conseguir la ecuación que defina ha esta curva, para
ello utilizamos las diferentes opciones que entrega el menú de gráficos del programa
Microsoft Excel y escogemos “Agregar línea de tendencia...”, como se observa en la figura
4.7
Fig.4.7
Al hacer clic en esa opción, encontramos diferentes tipos de tendencia o regresión
que puede tener una curva ,como se observa en la Fig. 4.8,
Fig.4.8
66
Fig.4.9
y utilizando un tipo de tendencia que mejor represente a nuestra grafica, e indicando
para cada grafica la ecuación que la define; como se observa en la Fig. 2.9 “ Presentar
ecuación en el grafico”. Se empezó a analizar las diferentes ecuaciones que se nos
presentaron, para escoger la función más representativa que defina nuestra grafica ”Ratio
Vs / Vf for n variable with depth” dentro de los porcentajes de error permitidos que es del
orden de un 5% y así determinar mediante una ecuación la velocidad mínima de autolavado
para aguas servidas ingresando como dato solo la razón h/D.
Siguiendo estos criterios, de encontrar una ecuación que defina la grafica ”Ratio Vs /
Vf for n variable with depth”, la función mas idónea encontrada , presento porcentajes de
67
error superiores a un 30% en los tramos iniciales. Por consiguiente la grafica fue dividida
en tres partes, para disminuir estos porcentajes de errores, obteniéndose tres ecuaciones que
definen la grafica con porcentajes de error inferiores al 0.3 %.
Las ecuaciones y los resultados obtenidos son los siguientes:
68
69
Al momento de calcular la velocidad de autolavado, el programa discrimina el valor
de la razón h/D y selecciona la ecuación que debe ocupar, como se puede observar en el
siguiente extracto del código del programa.
Select Case X
Case Is < 0.010984331
v3 = Round((-700000000 * (X ^ 6) + 20000000 * (X ^ 5) - 255863 * (X ^ 4) + 1316.6 * (X
^ 3) - 3.0059 * (X ^ 2) + 36.418 * X - 0.0000001) * 0.6, 3)
Case Is < 0.0242282062 and > 0.010984331
v3 = Round((31640 * (X ^ 3) - 3176 * (X ^ 2) + 86.768 * X - 0.2118) * 0.6, 3)
Case Else
v3 = Round((-13.471 * (X ^ 6) + 46.236 * (X ^ 5) - 62.589 * (X ^ 4) + 42.369 * (X ^ 3) -
14.878 * (X ^ 2) + 2.8563 * X + 0.4736) * 0.6, 3)
End Select
Donde el programa selecciona x ( select case x ), que corresponde a h/D. Si h/D se
encuentra dentro de cierto rango ( Case is ), el software utiliza esa formula para calcular la
velocidad mínima de autolavado ( v3 ).
70
4.1.4 DIAMETRO COMERCIAL:
Como se explico, en el capitulo 4.1.2 “ Velocidad de Escurrimiento”, el diámetro
nominal de la tubería esta directamente relacionado con valores de caudal, numero de
Manning, pendiente y la razón h/ D. Esto se puede observar en la siguiente formula:
Donde:
De acuerdo a la NCh 1105 el diámetro de la tubería a utilizar debe encontrarse entre
el diámetro que entregue el calculo para caudal máximo y el diámetro para un calculo de
caudal mínimo. De ambos resultados, el diámetro nominal mínimo, para cumplir con la
NCh 1105, es el valor que entrega el calculo para un análisis de caudal máximo.
En consecuencia, el diámetro comercial mínimo a utilizar en obra, corresponde al
D = . 32 * Q * n . 3/8 (10) C * √ i * ( 2 – T ) 5/3
C = cos –1 * 1 – 2 * h D
T = sen 2*C C
71
diámetro nominal, entregado por el análisis de calculo para caudal máximo. Normalmente
este valor, no es un valor comercial. Por ello, para solucionar este problema, el software
hace una comparación entre este valor y los valores de los diámetros comerciales del
producto que el usuario escoja, como material para la tubería, con esto el programa
aproxima el diámetro resultante al diámetro comercial mínimo que se pueda utilizar, como
se puede apreciar en el siguiente extracto del código del programa:
Ejemplo: Tubería de PVC
If z > 355 And z <= 400 Then Si Z ( diámetro nominal mínimo) se encuentra
g = 400 entre 355 y 400 ( tuberías de PVC ), entonces
End If g ( diámetro comercial mínimo) es 400 mm.
Cabe señalar, que para caudales menores, los diámetros entregados por el análisis de
calculo para caudal máximo y caudal mínimo, son valores pequeños, que no alcanzan un
diámetro comercial mínimo de 180 mm. Como se sabe el diámetro a utilizar debe
encontrarse en ese intervalo, para poder cumplir con las exigencias de calculo. En este caso
el programa asigna, como diámetro mínimo a utilizar, el menor diámetro comercial que
registre el software. Por ejemplo, como se observa en la fig. 2.10 el diámetro de la tubería
para evacuar las aguas servidas de una casa debe estar entre los 38.467 mm y 66.328 mm.,
diámetros que no son comerciales y donde el software determina como diámetro a utilizar,
72
el diámetro mínimo que registra para tuberías de PVC que es de 180 mm., que fueron
algunas de las condiciones que se utilizaron para desarrollar este ejemplo, que se puede
observar en la figura 4.10
Fig. 4.10
4.1.5 CAUDAL MAXIMO QUE PUEDE TRANSPORTAR UNA TUBERIA:
Cuando el programa determina el diámetro mínimo comercial, que se debe utilizar,
para evacuar un determinado caudal de aguas servidas, lo hace primero obteniendo, un
diámetro mínimo nominal, para condiciones preestablecidas por el usuario, entre las que se
cuenta, la razón h/D, que puede ser 0.7 o 0.84.Como normalmente el diámetro mínimo que
obtiene el programa, no es un diámetro comercial, este “escoge” como diámetro comercial
a utilizar, el diámetro inmediatamente siguiente al calculado por el programa.
Esto significa que al utilizarse una tubería con un diámetro un poco mayor al que
entrega el programa para las condiciones preestablecidas de calculo, la razón h/D
4 La NCh 1105 indica que la altura del agua (h) dentro de la tubería para caudal máximo de diseño debe ser: 1.- 0.7 2.- 0.8 para casos debidamente justificados
73
disminuye o se aleja de 0.7 o 0.8, según la diferencia entre el diámetro mínimo que
entregue el calculo y el diámetro comercial inmediatamente siguiente que se va a utilizar
De lo anterior, se desprende que una tubería, puede evacuar un mayor caudal de
aguas servidas, de lo que transporta actualmente por condiciones de calculo iniciales. Al
conocerse el caudal máximo que puede transportar una tubería y descontando el caudal que
actualmente transporta, se obtiene un caudal extra, que puede ser utilizado para condiciones
futuras, sin necesidad de realizar nuevos cálculos.
El calculo del caudal máximo que puede transportar la tubería, se desglosa
de la ecuación nº 9
Donde, todos los valores son conocidos:
Q = caudal máximo que puede transportar la tubería
i = Pendiente
D = Diámetro mínimo comercial
n = numero de manning
h/D = 0.7 o 0.8, según condiciones iniciales
32 * Q * n = C * ( 2 – T ) 5/3 (9) √ i * D (8/3)
C = cos –1 * 1 – 2 * h D
T = sen 2*C C
Q = √ i * D (8/3) * C * ( 2 – T ) 5/3 32 * n
74
CAPITULO V : SOFTWARE PARA LA MEMORIA DE CALCULO HIDRAULICO
5.1 DISEÑO DE LA INTERFAZ
La interfaz corresponde al entorno de un software con el que el usuario interactúa en
la pantalla del computador durante su ejecución. Esta debe entregar al usuario un aspecto
agradable y de fácil acceso a todas los servicios que entregue el programa.
Para el software al que se refiere este texto, se diseño un entorno único y sobrio, con
una sola ventana, que permite al usuario el ingreso de todos los antecedentes que permitan
los cálculos de los objetivos que se plantearos al comenzar este proyecto.
5.1.1 FORMULARIOS
Los formularios son las ventanas mediante las cuales los usuarios interactúan con la
aplicación. En nuestro caso necesitamos de catorce formularios o ventanas para entregar al
usuario todas las herramientas necesarias para realizar un buen proyecto.
En forma general, se puede decir que los formularios están formados por una parte
gráfica, que es la parte visible; donde el programador coloca los controles mediante los
cuales se realizan las acciones. A través de los controles se puede escribir y recibir texto,
usar botones de comando, insertar o manipular imágenes, utilizar cuadros de dialogo, etc.
75
La otra parte de un formulario corresponde a los códigos que en definitiva son los sucesos a
los que debe responder el programa, sucesos que ocurren a través de eventos realizados por
el usuario con algún control del programa, que se encuentra ubicado en la parte grafica del
formulario.
Los eventos son los encargados de relacionar la parte grafica de un formulario con
los códigos. Por ejemplo, los botones de comando tienen un evento llamado Click, que se
dispara cada vez que el usuario hace un clic del mouse sobre el mismo.
76
§ VENTANA PRINCIPAL.
Esta corresponde a la ventana que se activa o abre al ingresar al programa y tiene la
apariencia que muestra la figura siguiente:
Fig. 5.1
77
Esta ventana tiene un entorno conocido como "SDI" o interfaz de documento
simple, en que la ventana principal (se muestra en la figura anterior) puede contener
solamente una ventana activa a la vez y mantiene a todas las ventanas secundarias en su
interior hasta que la intervención del usuario requiera su ejecución.
En nuestro caso, solo necesitamos de una ventana principal, que será la encargada de
recibir nuestros datos, que serán procesados para después los resultados ser mostrados en
una planilla MSFlexsgrid, junto con la opción de imprimir.
Las ventanas secundarias que en total son trece, corresponden a formularios de
ayudas, que pueden ser utilizadas por el usuario, donde encontrara información relacionada
con las tuberías que el software utiliza para realizar los cálculos, como los colectores de
PVC que produce Duratec-Vinilit, los de hormigón que fabrica Bottai, etc, además de
información que entrega la NCh 1105 y la opción de conectarse a Internet.
5.1.2 CÓDIGO.
El código fuente del software esta escrito en Visual Basic 6.0 y en su desarrollo se
intento utilizar la mayor cantidad de herramientas que este lenguaje ofrece, para permitir un
ambiente “amigable” con el usuario. Este punto se limita a entregar un resumen de los
elementos escritos, ya que describir el código es complejo y escapa a los fines de este texto.
El resumen esta compuesto por los siguientes elementos:
§ 14 Módulos de formularios incluyendo la interfaz visual de estos.
78
Cada uno de estos formularios contiene el código que establece las acciones a seguir
en los eventos de cada uno de los controles de la ventana. Es importante mencionar que
todos los procedimientos escritos en un formulario sólo pueden llamarse desde el mismo y
mientras dura cargado.
§ 3 Módulos (*.bas) de código para procedimientos, funciones y variables.
Los módulos son porciones de código que generalmente almacenan declaraciones,
procedimientos y funciones. En estos módulos se ubican todos los elementos que pueden
ser llamados durante todo el periodo de ejecución de la aplicación.
En el primer modulo se encuentra escrito el código que realiza el calculo de todos
los resultados que contiene la memoria de calculo, que el software entrega.
El siguiente modulo contiene el código que permite al programa crear un nuevo
proyecto, abrir un archivo existente y guardar o salvar un proyecto. Cada proyecto salvado
presenta la extensión lju.
El tercer modulo presenta el código que permite al usuario abrir el correo
electrónico del programa Microsoft Outlook de Office.
§ 66 variables publicas (Tipo "Public" )
Las variables se usan para almacenar temporalmente información durante la
ejecución de un programa. Las variables poseen un nombre, un tipo de información, y el
valor en si. Un ejemplo de su sintaxis es la siguiente: "Public VARIABLE As Long", el
nombre de la variable es VARIABLE, el tipo de información que contiene es Long, que
79
corresponde a números enteros y es una variable Public o sea publica, que indica que puede
ser utilizada desde cualquier modulo.
§ 1 matriz de variable o "Arrays"
Estas se ocupan para almacenar una serie de variables del mismo tipo, usando un
solo nombre y un numero de índice que distingue cada elemento de los demás en una sola
declaración de variable.
Para ilustrar lo expuesto se presenta una variable bidimensional, que posee las
clásicas coordenadas (x,y).
Ejemplo de su sintaxis es la siguiente: Public matriz(19, 999) As Variant, que indica
que es una matriz publica, de nombre matriz, de dimensiones 20 x 1000 y del tipo Variant
que permite que la matriz reciba valores de distintos tipos (String, Integer, etc.).
§ 91 procedimientos "Sub" y funciones "Function" (Tipo Public)
Aquí no se incluyen los procedimientos al nivel de formulario que se extienden a la
contabilidad de todos los controles utilizados para realizar este proyecto.
Es irrelevante para los fines de este texto exponer todo el código utilizado para el
funcionamiento del programa, por los motivos explicados al comienzo de este punto.
80
5.2 UTILIZACION SOFTWARE
5.2.1 CONCEPTOS BÁSICOS.
Los conocimientos básicos para la utilización del software pasan por entender la
confección de un proyecto de evacuación de aguas servidas, conocer la normativa que la
regula y manejar las materias explicadas en el capítulo primero de este texto.
Respecto a los conceptos computacionales, solo basta tener conocimientos a nivel
usuario de Windows y de programas para este ambiente, ya que PALAFITO 1.00 utiliza la
misma nomenclatura y presentaciones que estos programas.
5.2.1.1 ARCHIVOS
PALAFITO 1.00 guarda los resultados obtenidos al calcular los diámetros
comerciales de los tramos que conforman un proyecto de evacuación de aguas servidas en
archivos con la extensión o formato “*.txt”, por ejemplo “Los Fundadores.txt”.
Este tipo de archivos se guardan y se abren con cuadros de dialogo estándar de
Windows.
Cabe mencionar que los resultados que el programa entrega son mostrados en una
planilla MSFlexsgrid, que es la que el usuario puede imprimir y que sirve para entregar
como memoria de calculo, y la otra, en forma paralela, el programa entrega la información
del proyecto en una caja de texto, de manera similar a un bloc de notas o archivos de
81
extensión *.txt; y es de esta manera, como archivo de texto que el programa guarda la
información de un proyecto.
Fig. 5.2
Cuando el usuario quiera abrir o leer un archivo existente, como puede observarse
en la Fig. 5.2, lo hará a través de la misma caja de texto que el programa utiliza para
guardar un proyecto. Una vez abierto el archivo, su información puede ser manipulada,
pero no puede ser impresa directamente; antes, la información de ser seleccionada y
exportada a otros programas, como el bloc de notas o utilizar Microsoft Excel.
82
5.2.1.2 TERMINOLOGÍA
La terminología utilizada en el programa se reduce a la utilizada por la NCh 1005
junto a la nomenclatura estándar que utilizan los programas para ambiente Windows, como
abrir, cerrar, guardar como, etc., con excepción de algunos términos propios del programa,
y que se indican a continuación:
• TRAMO : Identificación del tramo.
• ENTRE C.I. : Ubicación del tramo de acuerdo a cámaras de inspección.
• VIVIENDAS : Corresponde al numero de viviendas existentes en el tramo.
• VIV.ACUM. : Numero de viviendas acumuladas en el tramo.
• i % : Muestra la pendiente del tramo en porcentaje.
• Q EXTRA : Todo caudal no aportado por viviendas.
• TUBERÍA : Indica el tipo de tubería que se especifico para el calculo de
razón h/D con caudal mínimo.
• Q REAL : Cantidad de fluido que circula por el tramo de colector.
• Q MINIMO : Corresponde al caudal mínimo de diseño.
• Q TOTAL : Caudal máximo de aguas servidas que puede transportar el
colector, bajo condiciones dadas inicialmente.
• ++++ Q : Diferencia entre caudal total y caudal real, o sea la diferencia
entre el caudal máximo que el colector puede transportar y el
caudal que actualmente se encuentra transportando.
83
• VEL ESC : Velocidad de escurrimiento.
• VEL AUTO : Velocidad de autolavado.
• H / D : Razón entre tirante y diámetro nominal de la tubería.
• D. TEORICO : Diámetro mínimo nominal, que satisface las condiciones dadas
inicialmente.
• D. COMERCIAL : Diámetro comercial mínimo que sugiere el programa.
5.2.2 MANEJO DEL SOFTWARE
5.2.2.1 ESTRUCTURA DE FUNCIONAMIENTO
Para crear un archivo que contenga una memoria de calculo hidráulico de colectores
de aguas servidas se debe seguir la secuencia que indica el siguiente diagrama.
Posicionando el mouse sobre el texto que acompaña a un casillero, aparecerá una
frase relacionada con la información que el usuario deberá ingresar.
• Ingresar al programa
NUEVO PROYECTO
84
• Nombre del Proyecto:
Acepta caracteres alfanuméricos.
• Nombre Propietario del proyecto
Acepta caracteres alfanuméricos.
• Nombre Profesional Proyectista
Acepta caracteres alfanuméricos.
• Nombre Empresa Consultora
Acepta caracteres alfanuméricos.
• Numero de Teléfono Profesional Proyectista
Acepta caracteres alfanuméricos.
• Mail Profesional Proyectista
Acepta caracteres alfanuméricos.
• Ingresar dotación de agua potable
Expresado en litros/habitante/dia
INGRESAR DATOS DEL PROYECTO
INGRESAR DATOS GENERALES
85
• Seleccionar coeficiente de recuperación
Se selecciona a través de un menú despegable
• Seleccionar factor de capacidad
Se selecciona a través de un menú despegable
• Seleccionar razón h / D, máximo de diseño
Se selecciona a través de un menú despegable
• Numero de Habitantes x Vivienda
Se selecciona a través de un menú despegable
• Seleccionar material del colector
Se elige una opción, haciendo clic en el nombre de un material, ejemplo: hacer
clic en PVC
• Nº de manning
Los dígitos de un numero decimal se separan con un punto
• Hacer Clic, en imagen que contiene signo de aprobación, para ingresar los
datos generales del proyecto.
Los datos generales se ingresan solo una vez y sirven para calcular todos los
tramos que contenga un proyecto.
86
• Tramo
Identificar el tramo, con un máximo de seis caracteres alfanuméricos
• Entre C.I.
Indicar la ubicación del tramo, de acuerdo a cámaras de inspección y con un
máximo de cinco caracteres alfanuméricos
• Viviendas
Ingresar el numero de viviendas que contiene el tramo
• Viv. Acum.
Ingresar el numero de viviendas acumuladas en el tramo. Con este valor el
software determina la solicitación de diámetro que el tramo necesita.
• Q Extra
Ingresar todo caudal no aportado por viviendas, en lts/seg ejemplo: Infiltración,
• Pendiente
Ingresar la pendiente del Tramo, en tanto por ciento. Los dígitos de un numero
decimal se separan con un punto
• Indicar tipo de tubería
Se debe seleccionar, entre: tuberías nacientes, cañerías y colectores el tipo de
tubería que define el tramo para el calculo de caudales mínimos de diseño.
INGRESAR DATOS ESPECIFICOS POR TRAMO
87
• Hacer Clic en ENTER, para ingresar los datos específicos del tramo.
Este proceso se repetirá hasta terminar con el ingreso de todos los tramos que
contenga el proyecto.
• Hacer Clic en CALCULAR TABLA
• Hacer Clic en IMPRIMIR
• Hacer Clic en GUARDAR
• Seleccionar Archivo
• Seleccionar Guardar como...
OBTENCION DE RESULTADOS
IMPRIMIR RESULTADOS
GUARDAR RESULTADOS
88
• Seleccionar Archivo
• Seleccionar Abrir...
5.2.2.2 OTRAS UTILIDADES
El software además trae información relacionada con la elaboración de un proyecto
de evacuación de aguas servidas, como son los diámetros comerciales de los principales
tipos de tuberías que se comercializan actualmente, sus especificaciones técnicas,
pendientes mínimas a utilizar, un pequeño programa independiente, para revisar los
diámetros mínimos que recomienda el programa principal y un acceso a Internet; servicios
que el usuario puede utilizar, durante la ejecución de PALAFITO 1.00.
Fig. 5.3
ABRIR ARCHIVO
89
En la Fig. 5.3 se observa que las utilidades que presenta el software se encuentran en
el menú “Servicios”. y son explicadas a continuación:
• Stand: Nos muestra a empresas que se dedican a la comercialización de
tuberías para colectores de aguas servidas, donde se indican características
generales de diámetros comerciales y especificaciones técnicas.
• Pendientes Mínimas: Corresponde a la tabla N° 1 de pendientes mínimas
para tuberías de diámetros nominales 175 mm a 500 mm en tanto por mil de
la Norma Chilena 1105.
• OK Diámetros: Es un programa, que permite la verificación de los
diámetros nominales que entrega PALAFITO 1.0 0
• Calendario: Calendario desde 1900 hasta 2100.
• Internet: Servicio de navegación, donde se encuentra predefinida la
dirección de paginas comerciales y de servicio relacionadas con el tema.
90
5.3 ESPECIFICACIONES Y LIMITACIONES DEL SOFTWARE
5.3.1 ESPECIFICACIONES
Las especificaciones del software se refieren a los requerimientos de PC que
necesita para su funcionamiento, estos son entregados en la carátula del disco de instalación
y son los siguientes:
§ Requerido procesador de 32 Bits
Esto es debido a que las declaraciones hechas al API de Windows son
para 32 Bits.
§ 16 MB en RAM
El software fue probado en un PC con esta RAM por lo que no se
asegura un funcionamiento optimo con menos.
§ 15 MB disponibles de disco duro.
Es el espacio necesario para instalar todos los componentes que
requiere el funcionamiento del software.
§ Resolución monitor 1024 x 768 Píxeles o Superior
Para menos resolución alguna de las ventanas puede quedar fuera de
los limites del monitor.
§ Procesador Pentium 166 MHZ o superior
El software fue probado con este procesador, uno de menor velocidad
puede resultar demasiado lento para hacer funcionar el programa.
91
5.3.2 LIMITACIONES
Las limitaciones del software se manifiestan en tres cosas: una, todo computador
deberá tener instalado el software Visual Basic 6.0 para la ejecución del programa
PALAFITO 1.00 , dos: los cálculos que realiza y los resultados que entrega PALAFITO 1.00
están limitados a la base de datos que el software contiene de los diámetros comerciales de
los principales fabricantes de tuberías que se utilizan actualmente y la tercera limitación
corresponde a que el software no aprovecha toda la capacidad de resolución que tiene una
impresora, imprimiendo los resultados con una resolución mínima de 300 dpi.
92
CAPITULO VI : EJEMPLO
Es importante conocer y analizar los resultados, para poder compararlos, con los
objetivos iniciales, como una manera de evaluar y valorar en forma practica el trabajo
realizado.
En nuestro caso, una manera de evaluar nuestro software será calculando un
proyecto de evacuación de aguas servidas para una población de 122 viviendas, construidas
en la ciudad de Pto. Montt, X Región, el programa recomendara el diámetro mínimo
comercial de tubería que la red necesita, calculara la razón h/d, velocidad de escurrimiento
y la velocidad de autolavado, de acuerdo a caudales de diseño máximo y mínimo que
recomienda la NCh. 1105 of. 1999 y se evaluaran esos resultados con los valores que
entregue el estudio del mismo proyecto con idénticas cond iciones de calculo, pero ahora
calculado en forma tradicional utilizando información grafica que se encuentra en el libro
Gravitary Sanitary Sewer Design and Construction.
Los datos del proyecto considera:
- Habitantes por sitio : 5
- Dotación : 200 lts/hab/dia
- Factor de Capacidad : 1.0
- Factor de Recuperación : 0.8
- Material : PVC
- Coeficiente de Rugosidad : 0.009
93
La Fig. 6.1 muestra la memoria de calculo que entrega el software PALAFITO 1.0
del proyecto que nos sirve ejemplo, se puede observar que la solución corresponde a
diámetros de tubería, no mayores a 200 mm., además que la velocidad de autolavado para
la mayoría de los tramos donde se considera a la tubería como cañería es mayor que la
velocidad de escurrimiento y que la razón h/d nunca excede a 0,3 en condiciones de
caudales mínimo de diseño.
Los resultados del proyecto obtenidos en forma tradicional para condiciones de
caudal mínimo de diseño y caudal máximo de diseño se pueden ver en las tablas Nº 13 y Nº
14 respectivamente.
94
Fig. 6.1 Memoria de Calculo entregada por el software PALAFITO 1.0
Tramo N de Viviendas habitantes Q L/seg i % D mm Qf L/seg Q/Qf H/d Vf m/s V esc/Vf V esc. m/s1 3 15 1,07 1,00 173 42 0,0255 0,12 1,75 0,355 0,6212 5 25 1,58 2,13 173 60 0,0263 0,13 2,52 0,360 0,9073 14 70 2,98 0,99 173 42 0,0710 0,22 1,75 0,490 0,8584 4 20 1,33 2,30 173 65 0,0205 0,12 2,74 0,355 0,9735 7 35 1,90 0,80 173 37 0,0514 0,19 1,68 0,445 0,7486 9 45 2,23 1,00 173 42 0,0531 0,19 1,75 0,455 0,7967 9 45 2,23 1,00 173 42 0,0531 0,19 1,75 0,455 0,7968 2 10 0,76 2,80 173 69 0,0110 0,09 2,92 0,300 0,8769 6 30 1,70 1,00 173 42 0,0405 0,18 1,75 0,422 0,73910 12 60 2,70 1,06 173 43 0,0628 0,20 1,79 0,475 0,85011 17 85 3,30 0,61 173 32 0,1031 0,25 1,39 0,542 0,75312 33 165 3,85 0,60 173 32 0,1203 0,27 1,39 0,567 0,78813 4 20 1,33 1,00 173 42 0,0317 0,15 1,75 0,392 0,68614 6 30 1,70 0,65 173 32 0,0531 0,19 1,39 0,442 0,61415 5 25 1,58 1,20 173 45 0,0351 0,16 1,88 0,392 0,73716 12 60 2,70 1,12 173 43 0,0628 0,20 1,79 0,492 0,88117 9 45 2,23 1,21 173 45 0,0496 0,19 1,88 0,455 0,85518 300 1500 10,22 0,30 173 22 0,4646 0,53 0,94 0,833 0,78319 306 1530 10,41 0,30 173 22 0,4732 0,54 0,94 0,858 0,80720 312 1560 10,59 0,50 173 29 0,3653 0,47 1,24 0,773 0,95921 312 1560 10,59 0,50 173 29 0,3653 0,47 1,24 0,773 0,95922 326 1630 11,03 0,50 173 29 0,3802 0,49 1,24 0,792 0,98223 337 1685 11,37 0,50 173 29 0,3919 0,49 1,24 0,792 0,98224 372 1860 12,44 0,50 173 29 0,4288 0,52 1,24 0,817 1,01325 386 1930 12,86 2,33 173 60 0,2143 0,36 2,49 0,683 1,70126 399 1995 13,25 1,18 173 43 0,3082 0,43 1,77 0,737 1,30427 412 2060 13,64 2,15 173 62 0,2200 0,36 2,50 0,683 1,708
Donde:Q : Caudal maximo de diseño = Caudal maximo horario de aguas servidas i : Pendiente
D : DiametroQf : Caudal de boca llenaVf : Velocidad de boca llena
V esc : Velocidad de escurrimiento
TABLA Nº13
Resultados del proyecto mediante analisis grafico para caudal maximo de diseño
Tramo Tuberia Viviendas habitantes Q i % D mm Qf Q/Qf H/d Vf m/s V e/Vf V e m/s Vsf Va/Vsf V a m/s1 Naciente 3 15 1,070 1,00 173 42 0,0255 0,12 1,75 0,355 0,621 0,60 0,658 0,3952 Naciente 5 25 1,580 2,13 173 60 0,0263 0,13 2,52 0,360 0,907 0,60 0,669 0,4013 Naciente 14 70 2,980 0,99 173 42 0,0710 0,22 1,75 0,490 0,858 0,60 0,705 0,4234 Naciente 4 20 1,330 2,30 173 65 0,0205 0,12 2,74 0,355 0,973 0,60 0,658 0,3955 Cañeria 7 35 0,065 0,80 173 37 0,0018 0,04 1,68 0,168 0,282 0,60 0,577 0,3466 Cañeria 9 45 0,083 1,00 173 42 0,0020 0,04 1,75 0,168 0,294 0,60 0,577 0,3467 Cañeria 9 45 0,083 1,00 173 42 0,0020 0,04 1,75 0,168 0,294 0,60 0,577 0,3468 Cañeria 2 10 0,019 2,80 173 69 0,0003 0,02 2,92 0,082 0,239 0,60 0,513 0,3089 Cañeria 6 30 0,056 1,00 173 42 0,0013 0,03 1,75 0,133 0,233 0,60 0,562 0,33710 Cañeria 12 60 0,111 1,06 173 43 0,0026 0,04 1,79 0,168 0,301 0,60 0,577 0,34611 Cañeria 17 85 0,157 0,61 173 32 0,0049 0,05 1,39 0,200 0,278 0,60 0,595 0,35712 Cañeria 33 165 0,306 0,60 173 32 0,0096 0,09 1,39 0,300 0,417 0,60 0,639 0,38313 Cañeria 4 20 0,037 1,00 173 42 0,0009 0,02 1,75 0,082 0,144 0,60 0,533 0,32014 Cañeria 6 30 0,056 0,65 173 32 0,0018 0,04 1,39 0,168 0,234 0,60 0,577 0,34615 Cañeria 5 25 0,046 1,20 173 45 0,0010 0,03 1,88 0,133 0,250 0,60 0,562 0,33716 Cañeria 12 60 0,111 1,12 173 43 0,0026 0,04 1,79 0,168 0,301 0,60 0,577 0,34617 Cañeria 9 45 0,083 1,21 173 45 0,0018 0,04 1,88 0,168 0,316 0,60 0,577 0,34618 Colector 300 1500 1,667 0,30 173 22 0,0758 0,22 0,94 0,513 0,482 0,60 0,708 0,42519 Colector 306 1530 1,700 0,30 173 22 0,0773 0,22 0,94 0,513 0,482 0,60 0,708 0,42520 Colector 312 1560 1,733 0,50 173 29 0,0598 0,20 1,24 0,473 0,587 0,60 0,700 0,42021 Colector 312 1560 1,733 0,50 173 29 0,0598 0,20 1,24 0,473 0,587 0,60 0,700 0,42022 Colector 326 1630 1,811 0,50 173 29 0,0624 0,21 1,24 0,488 0,605 0,60 0,703 0,42223 Colector 337 1685 1,872 0,50 173 29 0,0646 0,21 1,24 0,488 0,605 0,60 0,703 0,42224 Colector 372 1860 2,067 0,50 173 29 0,0713 0,22 1,24 0,500 0,620 0,60 0,706 0,42425 Colector 386 1930 2,144 2,33 173 60 0,0357 0,15 2,49 0,418 1,041 0,60 0,675 0,40526 Colector 399 1995 2,217 1,18 173 43 0,0516 0,18 1,77 0,445 0,788 0,60 0,692 0,41527 Colector 412 2060 2,289 2,15 173 62 0,0369 0,16 2,50 0,428 1,070 0,60 0,683 0,410
Donde:Q : Caudal minimo de diseñoi : Pendiente
D : DiametroQf : Caudal de boca llena
Vsf : Velocidad minima de autolavado de boca llenaV a : Velocidad de autolavadoVf : Velocidad de boca llena
V esc : Velocidad de escurrimiento
Resultados del proyecto mediante analisis grafico para caudal minimo de diseño
TABLA Nº14
Manual Software Manual Software Manual Software Manual Software Manual SoftwareTramo Viviendas Q H/d H/d V esc V esc. Q H/d H/d V esc V esc V a V a
1 3 1,070 0,12 0,125 0,621 0,632 1,070 0,12 0,125 0,621 0,632 0,395 0,4002 5 1,580 0,13 0,126 0,907 0,925 1,580 0,13 0,126 0,907 0,925 0,401 0,4013 14 2,980 0,22 0,207 0,858 0,853 2,980 0,22 0,207 0,858 0,853 0,423 0,4234 4 1,330 0,12 0,114 0,973 0,903 1,330 0,12 0,114 0,973 0,903 0,395 0,3955 7 1,900 0,19 0,174 0,748 0,693 0,065 0,04 0,035 0,282 0,250 0,346 0,3346 9 2,230 0,19 0,179 0,796 0,786 0,083 0,04 0,038 0,294 0,292 0,346 0,3377 9 2,230 0,19 0,179 0,796 0,786 0,083 0,04 0,038 0,294 0,292 0,346 0,3378 2 0,760 0,09 0,083 0,876 0,817 0,019 0,02 0,015 0,239 0,263 0,308 0,2879 6 1,700 0,18 0,157 0,739 0,726 0,056 0,03 0,031 0,233 0,258 0,337 0,330
10 12 2,700 0,20 0,193 0,850 0,849 0,111 0,04 0,042 0,301 0,325 0,346 0,34311 17 3,300 0,25 0,245 0,753 0,740 0,157 0,05 0,057 0,278 0,298 0,357 0,35712 33 3,848 0,27 0,266 0,788 0,769 0,306 0,09 0,078 0,417 0,363 0,383 0,37413 4 1,330 0,15 0,139 0,686 0,674 0,037 0,02 0,026 0,144 0,228 0,320 0,32314 6 1,700 0,19 0,174 0,614 0,624 0,056 0,04 0,034 0,234 0,222 0,346 0,33415 5 1,580 0,16 0,145 0,737 0,757 0,046 0,03 0,027 0,250 0,260 0,337 0,32516 12 2,700 0,20 0,191 0,881 0,866 0,111 0,04 0,042 0,301 0,331 0,346 0,34217 9 2,230 0,19 0,171 0,855 0,841 0,083 0,04 0,036 0,316 0,311 0,346 0,33518 300 10,221 0,53 0,548 0,783 0,777 1,667 0,23 0,208 0,482 0,472 0,425 0,42319 306 10,410 0,54 0,554 0,807 0,781 1,700 0,23 0,210 0,482 0,475 0,425 0,42320 312 10,594 0,47 0,481 0,959 0,951 1,733 0,20 0,187 0,587 0,572 0,420 0,41921 312 10,594 0,47 0,481 0,959 0,951 1,733 0,20 0,187 0,587 0,572 0,420 0,41922 326 11,027 0,49 0,492 0,982 0,960 1,811 0,21 0,191 0,605 0,579 0,422 0,42023 337 11,366 0,49 0,501 0,982 0,968 1,872 0,21 0,194 0,605 0,585 0,422 0,42024 372 12,435 0,52 0,528 1,013 0,989 2,067 0,22 0,204 0,620 0,602 0,424 0,42225 386 12,859 0,36 0,35 1,701 1,760 2,144 0,15 0,143 1,041 1,046 0,405 0,40726 399 13,251 0,43 0,428 1,304 1,385 2,217 0,18 0,171 0,788 0,832 0,415 0,41527 412 13,641 0,36 0,369 1,708 1,737 2,289 0,16 0,150 1,070 1,037 0,410 0,409
Caudal Minimo de DiseñoCaudal Maximo de Diseño
TABLA Nº 15
Cuadro comparativo Metodo Manual v/s Software PALAFITO 1.0 de los resultados que entregaron para identico proyecto
98
La tabla Nº 15 corresponde a un resumen de los resultados entregados por el método
tradicional y mediante la utilización del software PALAFITO 1.00, donde se puede
observar diferencias y similitudes en los valores que estos entregan para el calculo de
caudales máximo y mínimo de diseño, razón h/d, velocidad de escurrimiento y velocidad de
autolavado. En la columna razón h/d, para caudales máximo de diseño se presentaron las
mayores diferencias, los valores calculados mediante el programa son todos menores a los
valores calculados en forma convencional en porcentajes que en algunos tramos alcanza
hasta un 11 %. En las siguientes columnas las diferencias de los resultados obtenidos son
menores, principalmente en la columna de velocidad de autolavado.
99
CONCLUSIONES
La importancia que representa, conocer y manejar programas computacionales, que
nos permita desarrollar software de acuerdo a nuestras necesidades específicas, sin la
necesidad de adoptar ni adaptar otros programas, que normalmente presentan soluciones un
poco mas generales que requieren de una permanente retroalimentación de información. En
forma particular PALAFITO 1.00 utiliza como marco regulador la última versión de la
norma N.Ch 1105, es decir la Of. 1999, que reemplaza la normativa no oficial que se
aplicaba desde la década de los 70, la cual no consideraba para el cálculo, distinciones entre
tuberías nacientes, laterales y cañerías.
Siguiendo esta premisa, PALAFITO 1.00 ha cumplido con todos los objetivos, para
los cuales fue diseñado. El fácil manejo en el uso del programa, que permite ingresar una
cantidad mínima de información para desarrollar una memoria de calculo, permite analizar
diferentes soluciones, de acuerdo a distintos tipos de materiales que se usen para colectores.
Los resultados que el software entrega son exactos, debido a que se obtienen de formulas
teóricas, y incluidos los resultados de velocidad de autolavado, que a pesar de obtenerse de
ecuaciones ajustadas a información grafica, los errores que entrega la ecuación de
autolavado en relación al modelo grafico utilizado son en promedio menor a un 0.3%.
Funcionalmente el programa permite determinar el caudal máximo de aguas
servidas que escurre por la tubería realizando una discriminación en el numero de
habitantes, para escoger la ecuación de calculo que lo representa. De igual forma para el
calculo de caudales mínimo de diseño, el programa discrimina la ecuación que permite este
100
calculo, de acuerdo a la opción señalada por el usuario que indica la función que cumple la
tubería, si es naciente, cañería o colector.
Dentro de la información que la memoria de calculo entrega, quiero destacar que
PALAFITO 1.00 proporciona además de los valores de las variables convencionales, el
valor del caudal máximo que puede transportar cada tramo (cuando el H/D es igual al
máximo admisible según la norma), lo que permite evaluar la futura utilización de la
tubería para ampliaciones de la red, sabiendo de antemano la cantidad de caudal que la
tubería puede transportar, sin la necesidad de hacer nuevos cálculos.
PALAFITO 1.00, entrega los resultados del proyecto en forma clara y ordenada,
donde cada fila de información, corresponde a lo que sucede con cada tramo en particular.
Al momento de imprimir los resultados esta sirve para ser presentada como memoria de
calculo del proyecto.
Después de utilizar el programa, el usuario puede guardar la información del
proyecto en el disco duro del computador, o traspasarla a otros programas como el block de
notas o a la planilla de calculo Excel, donde el usuario puede ordenar los resultados y
generar nuevas presentaciones de memorias de calculo como estime conveniente.
Los resultados entregados del análisis de un proyecto en común, calculado en forma
manual y con el software PALAFITO 1.00 arrojan una similitud en los resultados,
diferencias mínimas que pueden culparse a errores en el calculo en forma manual, debido a
las numerosas interpretaciones numéricas que se deben hacer al analizar la información
grafica que determina cada tramo en particular, y que desde ahora pueden evitarse
utilizando el software PALAFITO 1.00 para este fin. En definitiva el programa puede
101
usarse como una herramienta de cálculo, confiable y de fácil manejo, donde se pueden
analizar y realizar proyectos de dimensionamiento de tuberías de alcantarillado con la
rapidez que permite el ingreso de una cantidad mínima de información, e incorporando la
N.Ch.1105 en el proceso de dimensionamiento y verificación de la red.
102
BIBLIOGRAFÍA
A.S.C.E., 1982. ¨ Gravitary Sanitary Sewer Design and Construction.¨
American Society of Civil Engineers
Control Federation ISBH0-87262-313-0
N.Ch. 1105, of 1105 Norma Chilena Oficial
Ingeniería Sanitaria – Alcantarillado de aguas residuales – Diseño y
calculo de redes
Potter, Merle C. y Wiggert David C., 1998 ¨Mecanica de Fluidos ¨ Segunda Edición
Prentice Hall, Mexico 1998
www.siss.cl , Superintendencia de servicios sanitarios
www.vinilit.cl , Vinilit Ltda.
www.tehmco.cl , Tehmco Ltda.
www.bottai.cl , Bottai.Ltda..
103
ANEXOS
§ CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS DE LA BOSTON SOCIETY OF
CIVIL ENGINEERING § ECUACIÓN DE AUTOLAVADO TRAMO I § ECUACIÓN DE AUTOLAVADO TRAMO II § ECUACIÓN DE AUTOLAVADO TRAMO III § AUMENTO DE DIÁMETRO § CAUDALES DE DISEÑO MÁXIMO Y MINIMO § FORMULAS GEOMETRICAS
Caudales maximos instantaneos de la Boston Society of Civil Enginnering
Unidades de viviendas Caudalconectadas ( L / s )
1 0,442 0,763 1,074 1,335 1,586 1,77 1,98 2,059 2,2310 2,411 2,5512 2,713 2,8414 2,9815 3,0816 3,217 3,318 3,419 3,520 3,6
Ecuacion de Autolavado - Tramo I
y = -7E+08x6 + 2E+07x5 - 255863x4 + 1316,6x3 - 3,0059x2 + 36,418x - 1E-07
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01
h/D
Vs/
Vf
Vs/Vf = 0 - 0,4
Ecuacion de Autolavado - Tramo II
y = 31640x3 - 3176x2 + 86,768x - 0,2118
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02
h/D
Vs/
Vf
Vs/Vf = 0,4 - 0,5
Ecuacion de Autolavado - Tramo III
y = -13,471x6 + 46,236x5 - 62,589x4 + 42,369x3 - 14,878x2 + 2,8563x + 0,4736
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
h/D
Vs/
Vf
Vs/Vf = 0,5 - 1,0
Habitantes 5 100 500 2500 5000 10000 15000n = 0,009 42,1 92,6 99,4 146,3 184,2 230,7 262,4n = 0,013 48,3 106,3 114,1 167,9 211,5 264,8 301,2
% Aumento 14,73 14,79 14,79 14,76 14,82 14,78 14,79
Pendiente : 0,5%H/D : 0,7
Habitantes 5 100 500 2500 5000 10000 15000n = 0,009 37 81,3 87,3 128,5 161,8 202,6 230,5n = 0,013 42,4 93,4 100,2 147,5 185,7 232,5 264,5
% Aumento 14,59 14,88 14,78 14,79 14,77 14,76 14,75
Pendiente : 1%H/D : 0,7
Observacion: Existe un aumento constante, de un 15% en la solicitud de diametros de tuberiaal utilizar un coeficiente de rugosidad n=0,013; recomendado por la Autoridad Competenteo, utilizar el coeficiente de rugosidad que indica el fabricante, en este caso n=0,009, coeficiente de rugosidad del PVCy del polietileno de alta densidad, HDPE
DIAMETROS MINIMOS (mm.)
DIAMETROS MINIMOS (mm.)
Aumento de Diametro
Caudales de Diseño Maximo y Minimo
0,44
0,76
1,07
1,33
1,581,71,92,052,232,42,552,72,842,983,083,23,33,43,53,6
4,618
5,674
0
0,911
0
1,519
3,606
4,639
0,729
0,077
1,215
0,128
0
1
2
3
4
5
6
0 50 100 150 200 250 300
N° de Viviendas
Cau
dal
L
ts /
seg
Cañeria
Tuberias nacientes y lateralesCaudal Minimo = Caudal maximo
Habitantes x Vivienda = 5,00Factor de Capacidad = 1,00Coef. de Recuperacion = 0,70Dotacion = 150 Lt/Hab/dia
Colector, Interceptores y Emisarios
Curva de caudales Maximos
CAUDALES DE DISEÑO MAXIMO Y MINIMO
0,44
0,76
1,071,331,581,71,92,052,232,42,552,72,842,983,083,23,33,43,53,6
6,485
0
1,736
0
0,8331,042
5,278
5,302
3,609
0,146
1,389
0,0880
1
2
3
4
5
6
7
0 50 100 150 200 250 300
Nº de Viviendas
Cau
dal
L
ts /
seg
Habitantes x Vivienda = 5,00Factor de Capacidad = 1,00Coef. de Recuperacion = 0,80Dotacion = 150 Lt/Hab/dia
Tuberias nacientes y lateralesCaudal Minimo = Caudal maximo
Cañeria
Colector, Interceptores y Emisarios
Curva de Caudales Maximos
FORMULAS GEOMETRICAS
Del libro Mecánica de Fluidos Segunda Edición, de los autores Merle
Potter y David Wiggert se extrajeron las siguientes formulas:
A = D2 * a * ( 2 a – sen 2 a ) 8 a a
A = D2 * a * ( 2 a – sen 2 a ) 8 a