7/21/2019 Diseño y Calculo de Redes Colectoras

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3.4 DISEÑO Y CALCULO DE REDES COLECTORAS.

3.4.1 Principios de diseño y tipos de or!s.

  Las redes colectoras de drenaje, corresponden a un conjunto de obras, las cuales deben

garantizar el cumplimiento de los siguientes objetivos:

• Permitir la recolección de las escorrentías generadas por las unidades de superficie

 prediales (predio) o intraprediales (potreros), mediante la conección de la red

colectora con algún punto del perímetro de estas unidades de superficie.

• arantizar !ue las escorrentías del "rea interna del pro#ecto no descarguen a los

 predios ubicados aguas abajo.

• $segurar !ue los caudales totales generados por el pro#ecto sean absorbidos por la

sección natural o por la sección ampliada de los cauces naturales, de manera de no

ocasionar desbordes aguas abajo.

Las redes colectoras pueden estar compuestas por las siguientes obras:

%uberías &olectoras: 'on tuberías !ue reciben las aguas de drenaje # las descargan

en zanjas o directamente a los cauces naturales eistentes.

anjas &olectoras: 'on zanjas !ue reciben las aguas de drenaje # las descargan en

los cauces naturales eistentes.

&auces *aturales: 'on los ríos # esteros eistentes en la red +idrogr"fica, # reciben

las aguas de drenaje de tuberías o zanjas colectoras.

ependiendo de su estado # capacidad, a veces en estos cauces

se debe realizar la limpieza # ampliación de su sección.

3.4." Sec#enci! $etodo%&'ic! 'ener!% de diseño.

  La metodología secuencial para el dise-o # c"lculo de redes colectoras, considera las

siguientes etapas:

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) efinición del trazado de la red de colectores.

/) elimitación de "reas aportantes por tramos de longitud de cauces naturales, zanjas

o tuberías colectoras.

0) &"lculo del caudal de dise-o.

1) &"lculo de la ampliación de los cauces naturales.

2) &"lculo de dimensiones de los colectores, #a sean zanjas o tuberías.

3.4.3 Tr!(!do de %! red de co%ectores.

  &onsiste en ubicar en el terreno la red de colectores, # definir la dirección del flujo,

 para lo cual es recomendable contar con material cartogr"fico (mapas, planos, cro!uis,

etc.)3 siendo lo óptimo un levantamiento topogr"fico del terreno a drenar.

Para realizar este trazado, deben considerarse los siguientes aspectos:

a) %opografía : Las zanjas deben ubicarse en sentido de la pendiente del terreno, en la

medida !ue el apotreramiento, la forma de los potreros # el trazado seleccionado lo

 permita.

 b) $potreramiento # eslindes: Las zanjas deben !uedar ubicadas contiguas a los

cercos principales.

c) 'ecciones de facilidad constructiva: Las dimensiones resultantes deben ser de un

tama-o tal, !ue no sean demasiado pe!ue-as ni tan grandes, de tal forma de

optimizar el rendimiento de la construcción, #a sea manual o mecanizado.

d) 4esguardar erosión: 5vitar conducir caudales mu# altos o en pendientes mu#

ecesivas, !ue produzcan velocidades !ue sobrepasen la velocidad m"ima no

erosiva.

d) Punto de descarga: eben ser puntos de f"cil acceso, # en lo posible, distribuir el

caudal en varios puntos de descarga.&onsiderando estos criterios, se decide el trazado de la red de colectores # se indica en el

Plano 6%razado de la red de colectores # superficies aportantes en el "rea interna del

Pro#ecto6.

3.4.4 De%i$it!ci&n de )re!s !port!ntes.

  5n cada uno de los colectores # cauces naturales a intervenir, se identifican tramos #

 puntos de su recorrido, en los cuales se reciben caudales de una cierta superficieaportante.

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La delimitación de estas superficies aportantes se realiza considerando los siguientes

criterios:

) La pendiente del terreno posee dirección +acia el tramo o punto considerado del

cauce o colector.

/) 'e considera !ue los deslindes prediales # los caminos interiores # eteriores,

actúan como interceptores de las escorrentías, desvi"ndolas del sentido natural del

escurrimiento.

0) Las "reas aportantes !ue descargan en puntos de confluencia # no en tramos, en su

ma#oría son a!uellas !ue son recolectadas por colectores o por cauces naturales.

1) Los puntos de inicio # t7rmino de los tramos de "reas aportantes en los colectores,

se definen en a!uellos puntos de v7rtice del trazado # en puntos de confluencia

con otros colectores o cauces naturales.

2) Los puntos de inicio # t7rmino de los tramos de "reas aportantes en los cauces

naturales, se definen en a!uellos puntos identificados con secciones transversales,

# en puntos de confluencia con otros colectores o cauces naturales.

  &onsiderando estos criterios, se definen "reas aportantes para los diferentes colectores

# cauces naturales a intervenir, los cuales se presentan en los Planos 6%razado de la red de

colectores # superficies aportantes en el "rea interna del Pro#ecto6, # 6'uperficies

aportantes en el "rea interna # eterna del Pro#ecto6

La importancia de definir estas "reas reside en !ue son utilizadas para el c"lculo de

caudales de drenaje, al aplicar el valor de 5scorrentía en cada "rea.

3.4.* C!#d!% de diseño +,d-.

  5l &audal de ise-o o &audal de renaje es a!uel generado por una determinada

superficie aportante o "rea de influencia # se obtiene conociendo el valor de la

5scorrentía.

5n síntesis, como se muestra en el siguiente es!uema, mediante modelos # ecuaciones

!ue incorporan factores de suelo # cobertura vegetal, se obtiene la 5scorrentía a partir 

de la precipitación3 posteriormente esta escorrentía se pro#ecta en una determinadasuperficie de influencia, gener"ndose el valor de &audal de renaje.

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  8odelos #

  5cuaciones

  9actores de rea de

  'uelo # &obertura ;nfluencia

i'. 3. 5s!uema c"lculo caudal de drenaje

3.4./ C)%c#%o di$ensiones de Co%ectores.

3.4./.1 Identi0ic!ci&n de %os co%ectores

  5n el %razado de la 4ed de &olectores presentada en el Plano 6%razado de la red de

colectores # superficies aportantes en el "rea interna del Pro#ecto6, se deben indicar los

&olectores Principales pro#ectados, los cuales se identifican con números consecutivos

3.4./." Est!c!do de %! Red de Co%ectores

  &on el objetivo de dise-ar # calcular en forma definitiva las dimensiones de los

colectores, se debe realizar en terreno un estacado de toda la red de colectores pro#ectada

# medir topogr"ficamente el Perfil Longitudinal, con cotas # distancias.

5ste estacado se realiza colocando estacas cada /< m., las cuales son de madera de roble

de /6 6 # de <,2 m. de largo, con una cara cepillada. La estaca sobresale < cm. del

nivel del suelo # !ueda identificada con un número escrito con tinta instant"nea en su cara

cepillada. Las estacas se pintan en su parte superior, en sus tres caras no cepilladas, con

 pintura óleo de color rojo.'e deben adjuntar los Planos de los Perfiles Longitudinales del 5stacado de los

&olectores.

3.4./.3 &r$#%!s y p!r)$etros p!r! e% c)%c#%o de di$ensiones de co%ectores (!n!s.

  Los par"metros de dimensionamiento de una zanja de sección trapezoidal, !ue se

indican en la 9igura 1, son los siguientes:

 b = >ase> = $nc+o superior  

EscorrentíaEscorrentíaCaudal deCaudal de

DrenajeDrenajePrecipitación

de Diseño

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d = %irante ?idr"ulico

r = 4evanc+e o altura libre.

= %alud de las paredes.

? = Profundidad

i'#r! 4.i'#r! 4. P!r)$etros de di$ensiones de (!n!sP!r)$etros de di$ensiones de (!n!s

  Para calcular estas dimensiones se utiliza la 9órmula de 8anning para canales, sin

incorporar el criterio de m"ima eficiencia, debido a !ue la pendiente del terreno es tan

reducida, !ue no resiste los valores de tirante +idr"ulico del criterio de m"ima eficiencia.

@ = $ A

A = (Bn) ($BP) /B0  'o B/ 9órmula de 8anning

$ = b d C d/

P = b C / d ( C /) B/

? = d C r  

> = b C / ?

onde:

@ = &audal de drenaje (m0Bs)

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$ = rea transversal de conducción (m/)

A = Aelocidad del flujo (mBs)

 b = >ase (m)

d = %irante +idr"ulico (m)

= %alud de la pared (adim).

n = &oeficiente de rugosidad de 8anning (adm).

P = Perímetro mojado (m).

'o = Pendiente de la rasante (mBm).

Para calcular las dimensiones de la zanja, la fórmula de 8anning la epresamos de la

siguiente forma:

@ = $ A

@ = $ (Bn) ($BP) /B0 'o B/

(@ n) B 'o B/  = $ 2B0 B P /B0

((@ n) B 'o B/ ) 0 = $ 2 B P/

( (@ n) B 'o B/ ) 0 = ( b d C d / ) 2 B ( b C / d ( C /) B/ ) /

$l realizar el c"lculo, son conocidos los siguientes valores:

@ : &alculado considerando el valor de escorrentía # el "rea de aporte

n : 'e obtiene de tablas.'o : 'e obtiene en el plano topogr"fico, o se asume.

: 'e obtiene de tablas.

Para calcular d # b, debe asumirse un valor para alguno de estos par"metros, # calcular 

el otro iterando en la ecuación.