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Francisco Rama Labrador Ingeniero Técnico de Obras Públicas

HIDRAULICA DEL IMBORNAL DE PASO CONTROLADO

La arqueta interconecta dos cavidades, la cavidad de recepción con la de desagüe en forma de U por su parte inferior. Se puede dar el caso de que debido a un fuerte aguacero el nivel de agua en la cavidad de recepción sea mayor que en la cavidad de desagüe y es el que se estudia a continuación no teniendo en cuenta coeficientes de minoración para el caudal interceptado por el imbornal de paso controlado.

Lluvia de calculo = 500 /sg/Ha con una duración de 10 minutos y con un tiempo de concentración de

10 minutos. Periodo de retorno de 25 años. Cálculo de la intensidad de lluvia I

1 /sg/Ha = 0,0001 mm/sg = 0,006 mm/min = 0,36 mm/h.

Para una lluvia de 500 /sg/Ha I = 500 x 0,36 I = 180 mm/h. Cálculo del caudal circulante Q25

Q25 = x x A x I /360

Q25 = 1,20 x 0,6 x x 180/360 Q25 = 0,108 m3/sg.

Cálculo del espesor de la lámina de agua y.

Utilizamos la formula de Manning.

Q25 = 0,845 x x J1/2 x y8/3 0,108 = 0,845 x x 0,021/2 x y8/3

y = 0,0512 m.

Cálculo del caudal interceptado por el imbornal de paso controlado.

Cálculo de la sección inundada.

a x 0,025 = 0,0512

a = 2.048 m.



Cálculo de la sección útil de rejilla Su.

Su = 6 x 0,22 x 0,03 Su = 0,0396 m2 Cálculo del caudal interceptado Qi.

y1 = 0,33 x 0,02 y1 = 0,0066 m.

= x 0,60 x 0,0396

Qi = 0,0148 m3/sg.



Cálculo de la superficie de abertura de emplazamiento de la boya SB y de la altura h1

Tg

= 50º

SB = 23,00 x 18,00 + 2 SB = 461,56 cm2

Igualando los radios hidráulicos de la tubería de desagüe a sección llena con la de la abertura de

conexión entre las cavidades determinaremos h1.

h1 = 18 cm.

Cálculo de la velocidad V1 y de la altura h3.

0,0148 = 0,6 x 0,22 x 0,18 x V1 V1 = 0,623 m/sg. V1 = 0,6232 = 2 x 9,8 x h3 h3 = 0,0198 m.

Cálculo de la velocidad V2.

Empleando la fórmula de Weisbach, que relaciona la pérdida de carga y la velocidad que se produce en la conexión entre cavidades:

h3 = x

l = longitud de la conexión desde la entrada hasta el eje de la tubería de desagüe. l = 0,18 + 0,235 l = 0,415 m. P = perímetro mojado P = 2 x 0,22 + 2 x 0,18 P = 0,80 m.

0,0198 = V2 = 0,63 m/sg.



Cálculo de la altura h4 y de la velocidad V3.

V3 = velocidad en el inicio del desagüe. Qi = D = diámetro de la tubería = 0,20 m.

0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

0,0272 0,1072 0,4173 0,9119 1,5713 2,3734

0,0148 = 0,6 x x 0,205/2 = 1,3780

Interpolando para = 1,3780 =0,3707

h4 = 0,20 x 0,3707 h4 = 0,074 m.

V3 = V3 =

V3 = 0,128 m/sg. Determinación de la altura mínima h2 y de la altura mínima de la arqueta H.

Según el cálculo realizado para un aguacero de 500 /sg/Ha duración de 10 min. y tiempo de concentración 10 min., el nivel máximo Nmax en la cavidad de desagüe es el siguiente:

Nmax = 9,00 + 23,50 +10,00 + 7,40 = 49,90 cm.

A este nivel máximo habría que añadirle el diámetro de la boya que es de 20,00 cm. por tanto la altura de la arqueta sería de 69,90 cm.

Se opta por una altura H = 75 cm. siendo h2 = 31,50 cm.



Cálculo del peso de la boya. P.

Espesor de la boya = 0,2 cm. Densidad del poliuretano durómero = 1,024 gr/cm3

P=

P = 417,72 gr.

Cálculo del empuje para un calado de 2,00 cm.

Supongamos que la boya está sumergida en el agua con una profundidad de 2,00 cm.

Densidad de agua d = 1 gr/cm3



Peso A. PA

Peso B. PB

Volumen de la semiesfera de radio 18,16 cm.

Volumen del segmento (C+D)



Volumen del segmento (B+E)

Volumen del casquete F

Volumen del semicasquete (B+C)

Volumen de B

Peso de B = VB x 1,00 PB = 20,80 gr.

Cálculo del empuje E. E = PA + 2 PB E = 376,06 + 2 x 20,80 E = 417,66 gr.

Peso de la boya = 417,72 gr. Estabilidad para un calado de 2,00 cm.

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