Calculo de una red de desague
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ÍNDICEObjetivo General......................................................................................................2
Objetivos Específicos...............................................................................................2
SOLUCIÓN|..............................................................................................................3
a) Calculo del caudal de distribución en marcha...................................................3
COLECTOR LOS PINOS............................................................................3
COLECTOR LOS GERANIOS....................................................................4
COLECTOR LOS ROBLES.........................................................................4
EMISOR LOS LAURELES..........................................................................5
Diagrama de flujo.....................................................................................................6
COLECTOR 4..........................................................................................................7
TRAMO 4-3...........................................................................................................7
TRAMO 4-2...........................................................................................................9
TRAMO 4-1.........................................................................................................11
COLECTOR 3........................................................................................................12
TRAMO 3-3.........................................................................................................12
TRAMO 3-2.........................................................................................................14
TRAMO 3-1.........................................................................................................16
COLECTOR 2........................................................................................................19
TRAMO 2-3.........................................................................................................19
TRAMO 2-2.........................................................................................................21
TRAMO 2-1.........................................................................................................23
EMISOR 1:.............................................................................................................25
TRAMO 1-3.........................................................................................................25
TRAMO 1-2.........................................................................................................27
Recálculo del Tramo 4-1.....................................................................................29
TRAMO 1-1.........................................................................................................31
CONCLUSIONES……………………………………………………………………34
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OBJETIVOS
Objetivo General
Diseñar una red de desague.
Objetivos Específicos
Cálculo de las alturas de los buzones. Cálculo de la pendiente en cada tramo de tubería. Cálculo de cotas de fondo de buzon. Emplear adecuadamente el nomograma de elementos circulares con
altura libre.
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SOLUCIÓNa) Calculo del caudal de distribución en marchaPara cada límite entre calles, calculamos el caudal en marcha (qm). Para esto utilizaremos el área tributaria entre calles. El proceso se detalla paso a paso a continuación.
COLECTOR LOS PINOSSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:
A=3 (130+12 ) (50+12 )=26412m2=2.641 Ha
Lc=3∗(130+12 )=426m
Población=85∗2.641=225 Habqm=qs+q i
qs=2.25∗Q p
Lc=2.25∗Pob∗¿̇
86400L c=2.25∗225∗250
86400∗426=0.0034 l /s /m¿
q i=qu
Lc=9550∗2.641
86400∗426=0.0007 l /s /m
qm=0.0034+0.0007=0.0041l / s/m
Donde:
qs = caudal sanitario.
qi = caudal de infiltración.
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COLECTOR LOS GERANIOSSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:
A=3 (130+12 ) (100+12 )=47712m2=4.771 Ha
Lc=3∗(130+12 )=426m
Población=85∗4.771=406 Habqm=qs+q i
qs=2.25∗Q p
Lc=2.25∗Pob∗¿̇
86400L c=2.25∗406∗250
86400∗426=0.0062 l /s /m¿
q i=qu
Lc=9550∗4.771
86400∗426=0.0012 l /s /m
qm=0.0034+0.0007=0.0074 l /s /m
COLECTOR LOS ROBLESSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:
A=3 (130+12 ) (100+12 )=47712m2=4.771 Ha
Lc=3∗(130+12 )=426m
Población=85∗4.771=406 Habqm=qs+q i
qs=2.25∗Q p
Lc=2.25∗Pob∗¿̇
86400L c=2.25∗406∗250
86400∗426=0.0062 l /s /m¿
q i=qu
Lc=9550∗4.771
86400∗426=0.0012 l /s /m
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qm=0.0034+0.0007=0.0074 l /s /m
EMISOR LOS LAURELESSe ilustra el área tributaria (delimitada por líneas punteadas) a continuación:
Se procede a calcular el caudal por infiltración
A=3 (100+12 )(12)=4032m2=0.403 Ha
Lc=3∗(100+12 )=336m
q i=9600∗0.40386400∗366
=0.0001l / s/m
Diagrama de flujoA través del gráfico se expresa el sentido del flujo que pasa por los colectores. Así tenemos:
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COLECTOR 4
TRAMO 4-3Para el primer buzón (buzón 9) asumimos la altura mínima que determina el R.N.E. (1.20m) luego procedemos el cálculo en los demás tramos, recordando que la pendiente en los primeros 300m es de 1%
HB 9=1.20m
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d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=1.20−1.14=0.06mH=h+d=1.42+0.06=1.48mHB 10=1.48m
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=0.0074∗1420.5
=1.050.5
=2.10 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00210
π∗0.0112 )
38
=0.065m=2.56
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8” (0.203m)
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.010
12
45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s
= 1.0544.36
=0.024
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Del Nomograma:
YD
=0.12 vV
=0.44Y=0.12∗0.203=0.024mv=0.44∗1.370=0.603m/ s
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TRAMO 4-2
d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=1.66−1.48=0.18mH=d−h=1.42−0.18=1.24mHB 12=1.24 m
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=2∗0.0074∗1420.5
=2.100.5
=4.20 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00420
π∗0.0112 )
38
=0.084 m=3.31
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8” (0.203m)
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.010
12
45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s
= 2.1044.36
=0.047
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Del Nomograma:
YD
=0.16 vV
=0.53Y=0.16∗0.203=0.032mv=0.53∗1.370=0.726m / s
TRAMO 4-1En este tramo se supera el límite de longitud para la pendiente mínima (300m) por lo tanto aplicamos la pendiente correspondiente (0.008 m/m)
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d=s∗L=0.008∗142=1.14mh=84.40−83.20=1.20m
H=h+1.24+d=1.20+1.24+1.14=3.58mHB 11=3.58m
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=3∗0.0074∗1420.5
=3.150.5
=6.30l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00630
π∗0.00812 )
38
=0.102m=4.02
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8” (0.203m)
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.008
12
45/3∗0.010=0.03968m3/s=39.68 l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.03968π∗0.2032 =1.23m /s
= 3.1539.68
=0.079
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Del Nomograma:
YD
=0.20 vV
=0.61Y=0.20∗0.203=0.041mv=0.61∗1.23=0.75m /s
COLECTOR 3
TRAMO 3-3Para el primer buzón (buzón 6) asumimos la altura mínima que determina el R.N.E. (1.20m) luego procedemos el cálculo en los demás tramos, recordando que la pendiente en los primeros 300m es de 0.01 m/m.
HB 6=1.20m
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d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=86.24−85.24=1.00m
H=h+1.20+d=1.00+1.20+1.42=3.62mHB 5=3.62m
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=0.0074∗1420.5
=1.050.5
=2.10 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00210
π∗0.0112 )
38
=0.065m=2.56
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.010
12
45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s
= 1.0544.36
=0.024
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Del Nomograma:
YD
=0.12 vV
=0.44Y=0.12∗0.203=0.024mv=0.44∗1.370=0.603m/ s
TRAMO 3-2
d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=3.62−1.72=1.9mH=h+d=1.42+1.9=3.32mHB 7=3.32m
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Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=2∗0.0074∗1420.5
=2.100.5
=4.20 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00420
π∗0.0112 )
38
=0.084 m=3.31
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.010
12
45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s
= 2.1044.36
=0.047
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Del Nomograma:
YD
=0.16 vV
=0.53Y=0.16∗0.203=0.032mv=0.53∗1.370=0.726m / s
TRAMO 3-1En este tramo se supera el límite de longitud para la pendiente mínima (300m) por lo tanto aplicamos la pendiente correspondiente (0.008 m/m)
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d=s∗L=0.008∗142=1.14mh=3.32−0.92=2.40H=h+d=2.40+1.14=3.54 mHB 8=3.54m
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=3∗0.0074∗1420.5
=3.150.5
=6.30l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00630
π∗0.00812 )
38
=0.102m=4.02
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.008
12
45/3∗0.010=0.03968m3/s=39.68 l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.03968π∗0.2032 =1.23m /s
= 3.1539.68
=0.079
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Del Nomograma:
YD
=0.20 vV
=0.61Y=0.20∗0.203=0.041mv=0.61∗1.23=0.75m /s
COLECTOR 2
TRAMO 2-3Para el primer buzón (buzón 1) asumimos la altura mínima que determina el R.N.E. (1.20m) luego procedemos el cálculo en los demás tramos, recordando que la pendiente en los primeros 300m es de 0.01 m/m.
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HB 1=1.20m
d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=1.93−1.20=0.73H=d−h=1.42−0.73=0.69
Pero la altura mínima de los buzones debe ser 1.20m (recomendación del R.N.E.), lo cual hace necesario que cambiemos la pendiente.
s=h+Hl
=1.20+0.73142
=0.0136HB 3=1.20
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=0.0041∗1420.5
=0.5820.5
=1.16 l / s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00116
π∗0.013612 )
38
=0.049m=1.93
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.0136
12
45/3∗0.010=0.05174 m3/ s=51.74 l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.05174π∗0.2032 =1.60m /s
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=0.58251.74
=0.011
Del Nomograma:
YD
=0.08 vV
=0.35Y=0.08∗0.203=0.016mv=0.35∗1.60=0.56m / s
TRAMO 2-2
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d=s∗L=0.01∗142=1.42mh=88.47−87.27=1.2m
H=h+1.20+d=1.20+1.20+1.42=3.82mHB 2=3.82m
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=2∗0.0041∗1420.5
=1.1640.5
=2.33 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00233
π∗0.0112 )
38
=0.067m=2.65
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.010
12
45/3∗0.010=0.04436m3/s=44.36l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.04436π∗0.2032 =1.37m /s
=1.16444.36
=0.026
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Del Nomograma:
YD
=0.12 vV
=0.44Y=0.12∗0.203=0.024mv=0.44∗1.370=0.603m/ s
TRAMO 2-1En este tramo se supera el límite de longitud para la pendiente mínima (300m) por lo tanto aplicamos la pendiente correspondiente (0.008 m/m) a menos que el las alturas no sean correspondientes
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTINPágina 22
d=s∗L=0.008∗142=1.14mh=4.11−3.82=0.29H=d−h=1.14−0.29=0.85m
Pero la altura mínima de los buzones debe ser 1.20m (recomendación del R.N.E.), lo cual hace necesario que cambiemos la pendiente.
s=h+Hl
=1.20+0.29142
=0.0105HB 4=1.20
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=3∗0.0041∗1420.5
=1.750.5
=3.49 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00349
π∗0.010512 )
38
=0.078m=3.07
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8”
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.0105
12
45/3∗0.010=0.04546m3/s=45.46l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.04546π∗0.2032 =1.40m /s
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= 1.7545.46
=0.038
Del Nomograma:
YD
=0.13 vV
=0.46Y=0.13∗0.203=0.026mv=0.61∗1.40=0.644m / s
EMISOR 1:Para el Cálculo de emisores, basta con definir la pendiente de estos, dado que al calcular los colectores, tendremos las alturas de los buzones previamente (salvo el buzón 13).
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TRAMO 1-3
h=1.20−0.76=0.44d=s∗L=112 s
H=d+h→d=3.54−0.44=3.10→s=3.10112
=0.0277=2.77 %
Según el R.N.E. la relación yD
=0.75 (en el caso de emisores)
YD
=0.75→ qQ
=0.925→Q=q los pinos+q loslaureles+qindustrial
0.925=1.75+10−4∗112+90
0.925
Q=91.760.925
=99.20l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.09920
π∗0.027712 )
38
=0.227m=8.94 →10 (comercial)
Recalculamos el Caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.254
83∗0.0277
12
453∗0.010
=0.13423m3 / s=134.23l / s
V= 4Qπ D2=
4∗0.13423π∗0.2542 =2.65m /s
= 91.76134.23
=0.68
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Del Nomograma:
YD
=0.61 vV
=1.08Y=0.61∗0.254=0.15mv=1.08∗2.65=2.862m /s
TRAMO 1-2
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h=84.40−83.60=0.80d=s∗L=112 s
H=3.58−3.54−d−h→d=0.04−0.44=−0.40→s=−0.40112
=−0.00036=−0.36 %
La pendiente es menor a la mínima, y lo que es más importante, este valor al ser negativo significa que el flujo del agua trabajará a contrapendiente. Para evitar esto, debemos hacer un rediseño del buzón 11, cambiando su altura y la pendiente del tramo 4-1. Esto se logrará haciendo un recalculo en el tramo en estudio (1-2), por tanto, la pendiente aquí será la mínima (0.01, dado que aun no hemos pasado los 300m), para generar un buzón de mayor dimensión.
h=0.80d=s∗L=0.01∗112=1.12H 11=3.54+0.80+1.12=5.46m
Según el R.N.E. la relación yD
=0.75 (en el caso de emisores)
YD
=0.75→ qQ
=0.925→Q=∑ qcalles anteriores
0.925=3.15+10−4∗112+91.76
0.925=94.92
0.925
Q=94.920.925
=102.62 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.10262
π∗0.0112 )
38
=0.278m=10.94 →12 (comercial
Calculo del nuevo caudal:
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Q=A R
23 S
12
n =π∗0.3048
83∗0.010
12
453∗0.010
=0.13115m3/ s=131.15m3/s
V= 4Qπ D2=
4∗0.13115π∗0.30482 =1.80m /s
= 94.92131.15
=0.72
Del Nomograma:
YD
=0.63 vV
=1.09Y=0.63∗0.3048=0.19mv=1.09∗1.80=1.96m /s
Recálculo del Tramo 4-1
Habiendo definido la altura del buzón en el emisor anterior, procedemos a hacer el cálculo de la nueva pendiente.
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d=s∗L=142 sd=5.46−1.24−1.20=3.02142 s=3.02→s=0.0213=2.13 %
Para la tubería:
YD
=0.5→ qQ
=0.5→Q=3∗0.0074∗1420.5
=3.150.5
=6.30l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.00630
π∗0.021312 )
38
=0.085m=3.35
Como el diámetro es menor al mínimo, trabajamos con 8” (0.203m)
Recalculamos el caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.203
83∗0.0213
12
45/ 3∗0.010=0.06475m3 /s=64.75 l /s
Cálculo de la velocidad:
V= 4Qπ D2=
4∗0.06475π∗0.2032 =2.00m /s
= 3.1564.75
=0.049
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Del Nomograma:
YD
=0.15 vV
=0.53Y=0.15∗0.203=0.03mv=0.53∗2.00=1.06m /s
TRAMO 1-1Para este tramo la pendiente correspondiente será de 0.008m/m debido a que ya se pasarán los 300m. El cálculo corresponderá a la altura del buzón 13.
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h=5.46−2.54=2.92d=s∗L=0.90H 13=d+h→d=2.92+0.90=3.82
Según el R.N.E. la relación yD
=0.75 (en el caso de emisores)
YD
=0.75→ qQ
=0.925→Q=∑ qcalles anteriores
0.925=94.92+10−4∗112+3.15
0.925=98.08
0.925
Q=98.080.925
=106.03 l /s
Por Manning:
Q= A R23 S
12
n→D=
(453 nQ )
38
π S12
=( 453∗0.010∗0.10603
π∗0.00812 )
38
=0.293m=11.54 →12(comercial)
Recalculamos el Caudal:
Q=A R
23 S
12
n =π∗0.3048
83∗0.008
12
453∗0.010
=0.11730m3/ s=117.30 l /s
V= 4Qπ D2=
4∗0.13423π∗0.2542 =1.61m/ s
= 98.08117.30
=0.84
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Del Nomograma:
YD
=0.72 vV
=1.12Y=0.72∗0.3048=0.22v=1.12∗1.61=1.80m/ s
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CONCLUSIONES
Que un sistema de desague sanitario es un complemento muy importante a un sistema de agua potable, ya que no solo se trata de llevar el agua a su destino si no también es darle una salida al agua después de ser utilizada.
Que para realizar trabajos de calidad, en materia de ingeniería es muy importante guiarse de las normas, en nuestro caso el Reglamento Nacional de Edificaciones que sirve como instrumento guía para obtener los parámetros de diseño más no como impedimento para nuestra elección en las características donde nuestro criterio nos indique ciertos valores.
El diseño de una red de desague depende mucho del criterio, conocimientos, perspicacia y experiencia del proyectista, ya que se tendrá que prever problemas que pasen durante y después de la construcción de la obra.
Que así como en una canal, se debe evitar trabajar en contrapendiente, también se debe evitarlo para los sistemas de red desague ya que son tubería que no trabajan a tubo lleno, como lo que trabajan las tuberías de abastecimiento de agua potable (a presión), ellos si pueden trabajar a contrapendiente.
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BIBLIOGRAFÍA
Abastecimiento de agua y alcantarilla, Vierendel, 4ta edición (2009) Apuntes de clase de la asignatura de Abastecimiento de Agua y
Alcantarillado del ciclo 2015-II UNSM.
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