presentacion alcantarillado pluvial

ING. ALFREDO I. BÁEZ RAMÍREZ

SISTEMA DE ALCANTARILLADO PARA AGUA PLUVIAL

ALCANTARILLADO

La función de un sistema de alcantarillado para aguas

pluviales es la “remoción” del agua de lluvia que se capta en

calles y áreas verdes para prevenir daños e

inundaciones.

INTRODUCCIÓN

ING. ALFREDO I. BÁEZ RAMÍREZ ALCANTARILLADO

El ingeniero sanitario se encuentra ante el problema de elegir la tormenta adecuada para

poder diseñar el sistema de alcantarillado pluvial.

Para conocer la cantidad de agua de lluvia se utilizan los

pluviómetros y los pluviógrafos.

PLUVIÓMETROS Y PLUVIÓGRAFOS


PLUVIÓMETRO


Recipiente cilíndrico de lámina de aprox. 20 cm de diámetro y 60 cm de alto.

La tapa del cilindro es un embudo receptor, el cual se comunica con una probeta de sección 10 veces menor

que la de la tapa.

* Cada cm medido en la probeta corresponde a un

mm de altura de lluvia.

PLUVIÓGRAFO


Los más comunes son de forma cilíndrica, y el embudo receptor está ligado a un sistema de

flotadores, que originan el movimiento de una aguja sobre un

papel registrador montado en un sistema

de reloj.

PLUVIÓGRAMA


La gráfica trazada por un pluviógrafo se llama

pluviograma.

INTENSIDAD DE LLUVIA


Es la relación entre la altura total de precipitación ocurrida y el tiempo de

duración de la tormenta:

Donde:

I = intensidad de lluvia (mm/hora)h = altura de lluvia (cm)t = tiempo de duración de la lluvia (min)

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO


Es la relación que hay entre el volumen de agua que escurre por la

superficie y el volumen llovido.

* Principales factores que determinan el coeficiente de escurrimiento:• Permeabilidad.• Evaporación.• Vegetación.• Distribución no uniforme de la lluvia.



Las fórmulas para determinar el coeficiente de escurrimiento son:

Fórmula de Gregory

Fórmulas de McGee:

Superficies impermeables

Superficies permeables

Superficies muy permeables



Tabla IV.1. Valores de “C” para diferentes superficies:No. Tipo de superficie Valor “C”

1. Techos impermeables: 0.75 a 0.952. Pavimentos de asfalto en buen estado: 0.85 a 0.903. Pavimentos empedrados o de adoquín junteados con

cemento:0.75 a 0.85

4. Pavimentos de adoquín sin cemento: 0.50 a 0.705. Pavimentos de terracería: 0.25 a 0.606. Pavimentos de grava: 0.15 a 0.307. Superficies sin pavimentar como patios de ferrocarril y

terrenos sin construir:0.10 a 0.30

8. Parques, jardines y prados dependiendo de su superficie, de su pendiente y características del suelo:

0.05 a 0.25

9. Áreas boscosas dependiendo de su pendiente y del suelo: 0.10 a 0.2010. Zonas citadinas densamente pobladas: 0.70 a 0.90



Tabla IV.2. Valores de “C” para diferentes zonas:No. Tipo de zona Valor “C”

1. Zonas mercantiles: 0.70 a 0.902. Zonas comerciales: 0.60 a 0.853. Zonas industriales: 0.55 a 0.804. Zonas residenciales:

a) Departamentos: 0.50 a 0.70

b) Casas de tipo residencial: 0.25 a 0.50c) Parques: 0.05 a 0.25d) Áreas no desarrolladas: 0.10 a 0.25

ESTUDIO ESTADÍSTICO DE LAS INTENSIDADES DE LLUVIA


En una lluvia lo que interesa es conocer las intensidades

máximas ya que son las que tienen influencia en el diseño.

Se acostumbra tomar únicamente los datos correspondientes a los siguientes tiempos en minutos: 5, 10, 15, 20, 30,

45, 60, 80, 100, 120, 150, 180.



El método analítico para ordenar las lluvias máximas se resume en

los pasos siguientes:

a) Para una lluvia dada, separe en intervalos de 5 en 5 minutos y sus múltiplos, enseguida obtenga la altura de lluvia para los intervalos de tiempo encontrados.

EJEMPLO


Dada la siguiente lluvia, separe sus intervalos de tiempo y sus alturas de lluvia respectivas.

t (min) h (cm) Δt (min) Δh (cm)5 0.8

10 1.515 2.220 3.425 4.030 5.335 6.740 8.045 8.750 9.260 9.780 10.4

100 11.1120 11.5TABLA IV.3

EJEMPLO


Dada la siguiente lluvia, separe sus intervalos de tiempo y sus alturas de lluvia respectivas.

TABLA IV.3

t (min) h (cm) Δt (min) Δh (cm)5 0.8 5 0.8

10 1.5 5 0.715 2.2 5 0.720 3.4 5 1.225 4.0 5 0.630 5.3 5 1.335 6.7 5 1.440 8.0 5 1.345 8.7 5 0.750 9.2 5 0.560 9.7 10 0.580 10.4 20 0.7

100 11.1 20 0.7120 11.5 20 0.4



b) Cuando ya se conoce la altura de lluvia para cada

intervalo, se procede a obtener las máximas alturas para los

tiempos elegidos.

* Como el análisis es de maximización, se deben buscar las condiciones más desfavorables: La máxima relación entre las lluvias y el tiempo. Para

el primer intervalo se procura el máximo incremento (Δh), para una duración de dos intervalos se busca la máxima combinación de dos alturas de lluvia consecutivas, y así sucesivamente hasta terminar con los tiempos

elegidos.

EJEMPLO


Tomando los datos de la TABLA IV.3 proceda a obtener la lluvia máxima. t (min) h (cm) Δt (min) Δh (cm)

5 0.8 5 0.810 1.5 5 0.715 2.2 5 0.720 3.4 5 1.225 4.0 5 0.630 5.3 5 1.335 6.7 5 1.440 8.0 5 1.345 8.7 5 0.750 9.2 5 0.560 9.7 10 0.580 10.4 20 0.7

100 11.1 20 0.7120 11.5 20 0.4

* Dado que la lluvia es de 120 minutos, se tomarán los siguientes tiempos para calcular la lluvia máxima: 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 80,

100 y 120 minutos.

*

EJEMPLO


* Para calcular la máxima altura pluvial

para el tiempo de 5 min, se toma de la

TABLA IV.3’ el mayor valor “Δh”, este valor representa el pivote a

partir del cual se procederá a la

acumulación de alturas de lluvias consecutivas.

t (min) Δh (cm)5 0.8

10 0.715 0.720 1.225 0.630 1.335 1.440 1.345 0.750 0.560 0.580 0.7

100 0.7120 0.4

t(min)

hmax parcial (cm)

hmax acum. (cm)

5 1.4 1.4101520

30

45

6080

100120

*

TABLA IV.3’

EJEMPLO


* Para calcular el valor de 10 min, se toma el anterior y el mayor de

los consecutivos.

t (min) Δh (cm)5 0.8

10 0.715 0.720 1.225 0.630 1.335 1.440 1.345 0.750 0.560 0.580 0.7

100 0.7120 0.4

t(min)

hmax parcial (cm)

hmax acum. (cm)

5 1.4 1.410 1.3 2.71520

30

45

6080

100120

TABLA IV.3’

*

EJEMPLO


* Para 15 min, se toma el mayor consecutivo al

bloque ya calculado.

t(min)

hmax parcial (cm)

hmax acum. (cm)

5 1.4 1.410 1.3 2.715 1.3 4.020 0.7 4.7

0.6 5.330 1.2 6.5

0.7 7.20.7 7.9

45 0.8 8.70.5 9.2

60 0.5 9.780 0.7 10.4

100 0.7 11.1120 0.4 11.5

TABLA IV.4.a

* Continuando con el procedimiento anterior, se

llega a la TABLA IV.4.a.

EJEMPLO


t(min)

hmax parcial (cm)

hmax acum. (cm)

5 1.4 1.410 1.3 2.715 1.3 4.020 0.7 4.730 1.2 6.545 0.8 8.760 0.5 9.780 0.7 10.4

100 0.7 11.1120 0.4 11.5

TABLA IV.4.a



EJEMPLO


t(min)

hmax acum. (cm)

5 1.410 2.715 4.020 4.730 6.545 8.760 9.780 10.4

100 11.1120 11.5

TABLA IV.4.a



EJEMPLO


TABLA IV.4.b

* Se divide la altura máxima acumulada entre

el tiempo respectivo, convirtiendo las unidades

a mm/hora, quedando:

Para obtener la intensidad en mm/hora de cada

tiempo, se hace lo siguiente:t

(min)hmax acum.

(cm)i

(mm/hora)

5 1.410 2.715 4.020 4.730 6.545 8.760 9.780 10.4

100 11.1120 11.5

EJEMPLO


TABLA IV.4.b

* Se divide la altura máxima acumulada entre

el tiempo respectivo, convirtiendo las unidades

a mm/hora, quedando:

Para obtener la intensidad en mm/hora de cada

tiempo, se hace lo siguiente:t

(min)hmax acum.

(cm)i

(mm/hora)

5 1.4 16810 2.7 16215 4.0 16020 4.7 14130 6.5 13045 8.7 11660 9.7 9780 10.4 78

100 11.1 66.6120 11.5 57.5

INTENSIDADES MÁXIMAS DE LLUVIA


Calculadas las intensidades para cada lluvia, interesa conocer la frecuencia de las intensidades más grandes, para ello, se tabulan las máximas intensidades para la lluvia obtenida en la tabla anterior IV.4.b, descartando

las lluvias de baja intensidad comparando con la siguiente relación:

Donde:i = intensidad en mm/hrt = tiempo en minutos

EJEMPLO


TABLA IV.4.cTabule las máximas intensidades para la lluvia obtenida en la tabla anterior IV.4.b con la ecuación:

y compare los resultados.

t(min)

i(mm/hora)

5 16810 16215 16020 14130 13045 11660 9780 78

100 66.6120 57.5

EJEMPLO


TABLA IV.4.cSe puede observar que no se descartará ningún valor y se

procede a tabular los resultados de la lluvia.

t(min)

i(mm/hora)

5 120 16810 75 16215 60 16020 52.5 14130 45 13045 40 11660 37.5 9780 35.6 78

100 34.5 66.6120 33.8 57.5

EJEMPLO


TABLA IV.5

Proponiendo un intervalo de variación de 25 mm/hr para

tabular, tenemos:Duración

(min)DURACIÓN mm/hr

1 - 25 26 - 50 51 - 75 76 - 100 101 - 125 126 - 150 151 - 175

5 110 115 120 130 145 160 180 1

100 1120 1

CURVAS DE FRECUENCIA


Se puede relacionar la intensidad con el tiempo en la

gráfica “Curva de Precipitación”.

Estas curvas sirven para que el ingeniero que estudia un

alcantarillado, escoja entre ellas la más conveniente para

su problema.

CURVAS DE FRECUENCIA


La relación entre la intensidad y el tiempo queda expresada por

la función:

MÉTODOS PARA DETERMINAR LAS CURVAS DE FRECUENCIA E INTENSIDAD DE LLUVIA


Método aproximado.

Método estadístico.

POR SU ATENCIÓN,

GRACIAS.SEPTIEMBRE, 2011


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