Manual para las instalaciones de Agua Potable, Agua Tratada, Drenaje

Sanitario y Drenaje Pluvial de los Fraccionamientos y Condominios de las Zonas Urbanas del Estado de Quertaro

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas Pg.6.1. Agua Potable 6.1.1. Datos para la presentacin del proyecto 2 6.1.2. Dotaciones 3 6.1.3. Gastos de Diseo 4 6.1.4. Esquema de un Sistema de Agua Potable 5 6.1.5. Prdida de energa por friccin 6 6.1.6. Coeficiente por fraccin n 7 Velocidades mximas y mnimas en tuberas 7 6.1.7 Clculo del dimetro de una tubera 8 Clculo del gasto en una Red de Distribucin 8 Correccin al gasto por el mtodo de Hardy Cross 8 6.1.8. Volumen de un Tanque de Regulacin 9 6.2. Drenaje Sanitario 6.2.1. Datos para la presentacin del proyecto 10 6.2.2. Gastos medio diario, mnimo y extraordinario 11 6.2.3. Velocidades mximas y mnimas permisibles 13 6.2.4. Esquema de un Sistema de Drenaje Sanitario 15 6.2.5. Clculo del gasto en una Red de Drenaje Sanitario 16 6.3. Drenaje Pluvial 6.3.1. Datos para la presentacin del proyecto 17 6.3.2. Mtodo Racional 18 Tiempo de concentracin 18 Tiempo de traslado en colectores 19 Periodo de retorno 20 Periodo de retorno y riesgo 20 6.3.3. Intensidad de la lluvia, duracin, periodo de retorno 21 Clculo del dimetro de una tubera 21 6.3.4. Coeficiente de escurrimiento C 22 6.3.5. Coeficiente de friccin n para canales 23

1

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.1. Datos para presentacin de proyectos de Agua Potable No Dato Caracterstica 1 Tipo de desarrollo Habitacional popular

Habitacional residencial Habitacional campestre Comercial Industrial Mixto

2 Tabla de reas de usos del suelo (m2) Terreno Vendible (habitacional, comercial etc.) Vialidad Donaciones Verde Otros

3 Nmero de lotes Cantidad (habitacional, comercial etc.) 4 Densidad de poblacin autorizada Hab. / Ha o hab. / lote 5 Poblacin de proyecto Habitantes (total para el desarrollo) 6 Gasto medio diario l.p.s. 7 Gasto mximo diario l.p.s. 8 Gasto mximo horario l.p.s. 9 Coeficiente de variacin diaria 1.2 a 1.5 10 Coeficiente de variacin horaria 1.5 a 2.0 11 Tipo de tubera a emplear Material, caractersticas 12 Coeficiente de rugosidad de la tubera f (material de la tubera) 13 Punto de conexin definido por la

C.E.A. Ubicacin del crucero de conexin

14 Presin disponible en el punto de conexin definido por la C.E.A.

Definir carga que proporcionar el punto de conexin

15 Tipo de conduccin Gravedad, bombeo, combinada 16 Regularizacin Tanque superficial, tanque elevado 17 Capacidad de la regularizacin m3 18 Rebombeo Tanque superficial 19 Capacidad de rebombeo m3 20 Tipo de Distribucin Gravedad, bombeo, combinada 21 Definir si habr reuso de aguas

negras o grises Describir

22 Sistema de Distribucin Celular Nombre y nmero

2

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.2. Dotaciones Dotacin para fraccionamientos habitacionales, sin considerar el reuso y tratamiento del agua residual. No Tipo de fraccionamiento Dotacin lts. / hab. / da 1 Popular 200 2 Residencial 200 3 Campestre 300 4 Rural 150

Dotacin para fraccionamientos industriales y/o comerciales, sin considerar el reuso y tratamiento de las aguas del proceso y agua residual. No Tipo de fraccionamiento Dotacin lts. / trabajador. / da / jornal

A Industrial

1 Consumo de la Industria Con uso de regaderas

Sin uso de regaderas Con superficie menor a 500 m2

De 501 m2 a 1,000 m2 De 1,001 a 1,500 m2

Mayor de 1500 m2

100

6.0 3.0 1.5 1.0

B Comercial 2 Consumo del Comercio Sin uso de regaderas

Con superficie menor a 500 m2 De 501 m2 a 1,000 m2

De 1,001 a 1,500 m2 Mayor de 1500 m2

6.0 3.0 1.5 1.0

C Demanda contra

incendio Para los fraccionamientos habitacionales no deber de considerarse la demanda contra incendio

3

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.3. Gastos de Diseo. Gasto medio diario El gasto medio es la cantidad de agua requerida, para satisfacer las necesidades de una poblacin en un da de consumo promedio.

Qmed = P X D / 86400 donde: Qmed Gasto medio diario en lts. / seg. P Nmero de habitantes D Dotacin en lts / hab / da 86400 segundos / da Gasto mximo diario Es el caudal que debe de proporcionar la fuente de abastecimiento y, se utiliza para disear: La obra de captacin Los equipos de bombeo La lnea de conduccin antes del tanque de regularizacin El tanque de regularizacin y almacenamiento

Qmd = CVd x Qmed

donde: Qmd Gasto mximo diario en lts / seg. CVd Coeficiente de variacin diaria (de 1.2 a 1.5) La CEA acepta 1.2 Qmed Gasto medio diario en lts. / seg. Gasto mximo horario El gasto mximo horario, es el requerido para satisfacer las necesidades de la poblacin en el da y a la hora de mximo consumo. Se utiliza para disear: La lnea de alimentacin a la red (despus del tanque de regularizacin) Las redes de distribucin

Qmh = CVh x Qmd

donde: Qmh Gasto mximo horario en lts / seg. CVh Coeficiente de variacin horaria (de 1.5 a 2.0) La CEA acepta 1.5 Qmd Gasto mximo diario en lts. / seg.

4

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.4. Definicin esquemtica de los principales componentes de un sistema de agua potable

1

2

53

4

6b

6

6b

Red de Distribucin

6a 6a6a

6a

76a 6a

Tuberia

Vlvula

No Componente

Gasto de diseo Abreviatura

1 Fuente de abastecimiento Gasto mximo diario Qmd 2 Estacin de bombeo Gasto mximo diario Qmd 3 Lnea de Conduccin Gasto mximo diario Qmd 4 Tanque de Regulacin

(Almacenamiento) Superficial

Elevado

Gasto mximo diario Qmd

5 Lnea de Alimentacin Gasto mximo horario

Qmh

6 6a 6b

Red de Distribucin Primaria

Secundaria

Gasto mximo horario

Qmh

7 Crucero

5

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.5. Prdidas de energa por friccin en la conduccin, para lnea de conduccin y distribucin. Para el clculo de las prdidas de carga por friccin, se utiliza la frmula de Darcy-Weisback:

hf = f L x V2

D 2g donde: hf Prdida de energa por friccin., en mts. f Coeficiente de prdidas por rozamiento L longitud de tubera en mts. V Velocidad media del flujo en m/seg. D Dimetro interior de la tubera en mts. g Aceleracin de la gravedad = 9.81 m/seg.2 Prdidas de energa por friccin en la conduccin en funcin de n La formula anterior de prdida de energa se puede expresar de manera ms prctica, en funcin de n (coeficiente de rugosidad de la tubera) con la frmula de Manning

hf = K x L x Q2 = 10.3 x n2 x L x Q2

D 16/3 donde: hf Prdida por friccin en mts. L Longitud de la tubera en mts. Q Gasto en m3 / seg. n Coeficiente de rugosidad (ver tabla en este captulo) D Dimetro de la tubera en mts. Velocidad del agua en las tuberas Se emplea la siguiente frmula de Manning para el clculo de la velocidad en tuberas llenas.

V = (0.39 7 D2/3 S1/2 ) / n

donde: V Velocidad del flujo en el tubo en, m/seg. D Dimetro interior de la tubera en mts. S Prdida de carga unitaria h/L (m/m) n Coeficiente de rugosidad (ver tabla)

6

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.6. Coeficiente de friccin n para las frmulas de Manning, para lnea de conduccin y distribucin.

Material n PVC y Polietileno de alta densidad 0.009 Asbesto Cemento 0.010 Hierro fundido nuevo 0.013 Hierro fundido usado 0.017 Concreto liso 0.012 Concreto rugoso 0.016 Mampostera con mortero de cemento 0.020 Acero soldado con revestimiento interior basado en epoxy 0.011 Acero sin revestimiento 0.014 Acero galvanizado nuevo o usado 0.014 Velocidades mxima y mnima permisibles en tuberas.

Velocidad (m/seg.) Material de la tubera Mxima Mnima

Concreto simple hasta 45 cms. de dimetro 3.00 0.30 Concreto reforzado a partir de 60 cms. de dimetro 3.50 0.30 Acero con revestimiento 5.00 0.30 Acero sin revestimiento 5.00 0.30 Acero galvanizado 5.00 0.30 Asbesto cemento 5.00 0.30 Hierro fundido 5.00 0.30 Hierro dctil 5.00 0.30 PEAD (Polietileno de Alta Densidad) 5.00 0.30 PVC (Policloruro de Vinilo) 5.00 0.30

7

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.7. Clculo del dimetro de la tubera. Para lnea de conduccin y distribucin Para la obtencin del dimetro en cms. de la frmula de Manning

Dcm = (691,000 x Q x n / S1/2) 3/8

donde: Dcm Dimetro interior del tubo, en cms. Q Gasto requerido en m3 / seg. n Coeficiente de rugosidad (ver tabla) S Prdida de energa por metro h/L Para la obtencin del dimetro en metros de la frmula de Manning

D = (3.208 x Q x n / S1/2) 3/8 donde: D Dimetro interior del tubo, en mts. Q Gasto requerido en m3 / seg. n Coeficiente de rugosidad ( ver tabla ) S Prdida de energa por metro h/L Clculo del gasto en las redes de Distribucin Para calcular el gasto Q1 (inicial o de primer tanteo) para la longitud acumulada de la lnea, en cada tramo. Proporcional a la Q1 = Qmh x longitud acumulada longitud de tubera longitud total de la lnea Correccin del gasto por el procedimiento de Hardy Cross Se calcula la correccin del gasto haciendo la siguiente relacin:

Qi1 = hf1 / [ 2 ( hf / Q1 )]

8

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.1.- Aguas potable 6.1.8. Tanque de regulacin. Volumen del tanque. Con el rgimen de demandas anterior podemos establecer el volumen til del tanque, haciendo varios ejercicios de entradas al tanque, con diferentes horarios de bombeo y aplicando la siguiente frmula:

Vtanque = Qmd x 3600 x F donde: Vtanque Volumen til del tanque en m3 Qmd Gasto mximo diario en m3 / seg. 3600 Valor para convertir de m3 / seg. a m3 F Valor obtenido de calcular [Mximo dficit] + Mximo supervit dividido entre 100 para convertirlo de porcentaje a unidad Valor de F para distintos horarios de bombeo.

Cantidad de horas de bombeo al da

Horario de bombeo Valor de F

24 0 - 24 3.0 20 4 a 24 2.5 16 16 a 20 5.5 12 6 a 18 9.0 8 9 a 17 14.0 6 10 a 16 16.0

9

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.1. Datos para la presentacin de proyectos de Drenaje Sanitario Para llevar a cabo los proyectos de Drenaje Sanitario de los fraccionamientos y condominios, se deben de conocer los siguientes datos: No Dato Caracterstica 1 Tipo de desarrollo Habitacional popular

Habitacional residencial Habitacional campestre Comercial Industrial Mixto

2 Tabla de reas de usos del suelo (m2) Terreno Vendible (habitacional, comercial etc.) Vialidad Donaciones Verde Otros

3 Nmero de lotes Cantidad (habitacional, comercial etc.) 4 Densidad de poblacin autorizada Hab. / Ha o hab. / lote 5 Poblacin de proyecto Habitantes (total para el desarrollo) 6 Gasto de consumo (Dotacin) l.p.s. 7 % de Dotacin % 8 Gasto de aportacin de aguas negras l.p.s. 9 Gasto medio diario l.p.s. 10 Gasto mnimo l.p.s. 11 No. de Harmon M = 12 Coeficiente de seguridad 1.5 13 Gasto mximo instantneo l.p.s. 14 Gasto mximo extraordinario l.p.s. 15 Velocidad mxima M / seg. 16 Velocidad mnima m / seg. 17 Tipo de tubera a emplear Material, caractersticas 18 Coeficiente de rugosidad de la tubera f (material de la tubera) 19 Punto de descarga definido por la

C.E.A. Ubicacin, dimetro, cota de la rasante, cota de arrastre hidrulico.

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6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.2. Gasto de Dotacin del Drenaje Sanitario Se establece el criterio de valorar el gasto de dotacin de drenaje sanitario como un porcentaje del gasto de consumo de agua potable.

QAN = 80% Qmed APOT lts. / hab / d Para los fraccionamientos Industriales y comerciales, el desarrollador deber de analizar el porcentaje de la dotacin que se vertir al drenaje sanitario, considerando que parte del agua de consumo debe de emplearse en el reuso del proceso industrial y reas verdes. Gastos de diseo para drenaje sanitario Los gastos que se consideran en los proyectos de drenaje sanitario son: Gasto medio Gasto mnimo Gasto mximo instantneo Gasto mximo extraordinario Gasto medio Es el valor del caudal de aguas negras residuales en un da de aportacin promedio al ao.

Qmed AN = QAN = AP X P

86,400 donde:

Qmed AN Gasto medio de aguas negras en, l / seg. AP Aportacin de aguas negras en l / hab / da (% del consumo) P Poblacin en nmero de habitantes 86400 Numero de segundos al da Gasto mnimo El gasto mnimo Qmin es el menor volumen de escurrimiento que se presenta y se calcula con la siguiente frmula:

Qmin = 0.5 Qmed AN

11

El gasto mnimo corresponde a la descarga de un excusado de 6 litros, dando un gasto de 1.0 lt/seg.. Este ser el gasto mnimo al inicio de una atarjea.

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.2. Gasto de Dotacin del Drenaje Sanitario Con este gasto se revisa la velocidad mnima (ver tabla de velocidades), la cual no debe ser menor a 0.30 m/seg., empezando con el dimetro mnimo permisible de 20 cms.

Gasto mximo instantneo. Es el valor mximo de escurrimiento que se puede presentar en un instante dado. Se obtiene a partir del coeficiente de Harmon (M)

M = 1+ 14

4 + Pm1/2 donde:

M Coeficiente de Harmon o de variacin instantnea Pm Poblacin en miles de habitantes El gasto mximo instantneo se calcula con:

Qminst = M X Qmed AN

donde:

Qminst Gasto mximo instantneo en lts. / seg. M Coeficiente de Harmon ( 3.8 < 1000 hab) Qmed AN Gasto medio de aguas negras en, l / seg.

Gasto mximo extraordinario

Es el caudal de aguas residuales que considera aportaciones de agua que no forman parte de las descargas normales, como por ejemplo: escurrimientos de aguas pluviales de bajadas de azoteas, patios o las provocadas por un crecimiento demogrfico explosivo no considerado En funcin de este gasto se determina el dimetro de las tuberas y se revisa la velocidad mxima comparndola con las permitidas.

Para el caso de los fraccionamientos de Quertaro y la zona Conurbada, se determina como coeficiente de seguridad 1.5, obteniendo la siguiente formula:

12

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.2. Gasto de Dotacin del Drenaje Sanitario

Gasto mximo extraordinario

Qmext = 1.5 x Qminst donde: Qmext Gasto mximo extraordinario en lts / seg. 1.5 Valor del coeficiente de seguridad Qminst Gasto mximo instantneo en lts. / seg.

Velocidades mxima y mnima permisibles. Velocidad mnima. Con objeto de no se presenten depsitos o sedimentos en las tuberas de drenaje sanitario, se establece como velocidad mnima Vmin = 0.3 m /seg., para el gasto mnimo de 1 lt / seg. Mencionado en el captulo 2.1.6 Gasto mnimo. Velocidad mxima. Para evitar las erosiones o desgastes excesivos en las tuberas y estructuras de drenaje sanitario se establece como velocidad mxima la que de el clculo del dimetro de tubera empleando el gasto mximo extraordinario Qmext, no excediendo los valores de la siguiente tabla en funcin del tipo de material de la tubera. Velocidad mxima y mnima permisible en tuberas.

Velocidad (m/seg.) Material de la tubera Mnima Mxima

Concreto simple hasta 45 cms. de dimetro 0.30 3.00 Concreto reforzado a partir de 60 cms. de dimetro 0.30 3.50 Acero con revestimiento 0.30 5.00 Acero sin revestimiento 0.30 5.00 Acero galvanizado 0.30 5.00 Asbesto cemento 0.30 5.00 Fierro fundido 0.30 5.00 Hierro dctil 0.30 5.00 PEAD (Polietileno de Alta Densidad) 0.30 5.00 PVC (Policloruro de Vinilo) 0.30 5.00

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6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.3. Velocidades mxima y mnima permisibles (continua). Para el caso de pendientes fuertes, donde no se pueda seguir la pendiente del terreno, ser necesario hacer escalonamientos en el perfil de la lnea de drenaje, utilizando para este caso tuberas que no sean de concreto, las cuales se ven afectadas por el sulfuro de hidrgeno que se produce en las cadas libres. Debiendo emplearse tuberas de P.V.C. o PEAD La velocidad en las tuberas llenas, se calcula con la siguiente frmula de Manning:

V = ( r 2/3 x S 1/2 ) / n donde: V Velocidad media del flujo en m / seg. r Radio hidrulico total de la tubera S Pendiente h / l n Coeficiente de friccin Para el caso de de tuberas parcialmente llenas, la formula anterior se convierte en:

V = ( rh 2/3 x S 1/2 ) / n donde: V Velocidad media del flujo en m / seg. rh Radio hidrulico de la tubera parcial = A / pm A rea transversal del flujo en m2 Pm Permetro mojado en m. S Pendiente h / l n Coeficiente de friccin (ver la siguiente tabla) Coeficiente de friccin n para las frmulas de Manning.

Material n PVC y Polietileno de alta densidad 0.009 Asbesto Cemento 0.010 Hierro fundido nuevo 0.013 Hierro fundido usado 0.017 Concreto liso 0.012 Concreto rugoso 0.016 Mampostera con mortero de cemento 0.020 Acero soldado con revestimiento interior a base de epoxy 0.011 Acero sin revestimiento 0.014 Acero galvanizado nuevo o usado 0.014

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6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.4. Definicin esquemtica de un Sistema de Drenaje Sanitario

1 ALBAAL 5 EMISOR 2 ATARJEA 6 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

NEGRAS 3 COLECTOR 7 CUERPO RECEPTOR 4 INTERCEPTOR POZO DE VISITA

2

F R A C C IO N A M IE N T O 1

F R A C C IO N A M IE N T O 2 F R A C C IO N A M IE N T O 3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2 2

2

2

2

2

3

3

3 4

5

6

7

4

T ra z o d e a ta r je a s e n p e in e T ra zo d e a ta r je a s e n b a y o n e ta

T ra z o d e a ta r je a s c o m b in a d o .2

2

2

2

2

4

T ra z o d e a ta r je a s c o m b in a d o .

1

5

15

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.2.- Drenaje Sanitario 6.2.5. Clculo del gasto en una tubera de drenaje sanitario Obtenidos en forma proporcional a la longitud propia del tramo en estudio, relacionado con la longitud total de la red

Qmin del tramo 1-2 = Qmin x longitud propia tramo 1-2 + long. acumulada

Longitud total red del fraccionamiento

QMext del tramo 1-2 = QMext x longitud propia tramo 1-2 + long. acumulada

Longitud total red fraccionamiento

O bien en base al nmero de descargas que recibe cada tramo de atarjea:

Qmin del tramo 1-2 = Qmin total x No. de descargas del tramo 1-2 +desc. acum. No. total de descargas total del fraccionamiento

QMext del tramo 1-2 = QMext No. de descargas del tramo 1-2 + desc. acum.

No. total de descargas total del fraccionamiento

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6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.1. Datos para la presentacin de un proyecto de Drenaje Pluvial Para llevar a cabo los proyectos de Drenaje Pluvial de los fraccionamientos y condominios, se deben de conocer los siguientes datos: No Dato Caracterstica 1 Tipo de desarrollo Habitacional popular

Habitacional residencial Habitacional campestre Comercial Industrial Mixto

2 Tabla de reas de usos del suelo (m2) Terreno Vendible (habitacional, comercial etc.) Vialidad Donaciones Verde Otros

3 Nmero de lotes Cantidad (habitacional, comercial etc.) 4 Densidad de poblacin autorizada Hab. / Ha o hab. / lote 5 Poblacin de proyecto Habitantes (total para el desarrollo) 6 Intensidad de la lluvia mm / hr 7 Coeficiente (s) de escurrimiento Ver tabla 8 rea de la cuenca Ha. 9

Lluvia de proyecto mm / hr

10 Tipo de drenaje pluvial Superficial Tubera Canal

11 Tipo de tubera a emplear Material, caractersticas 12 Coeficiente de rugosidad de la tubera f (material de la tubera) 13 Tipo de canal Material, caractersticas 14 Coeficiente de rugosidad del canal F (material del canal) 15 Cuerpo o estructura receptora definida

por la C.E.A. Ubicacin, caractersticas, dimetro, seccin del canal, cota de la rasante, cota de arrastre hidrulico.

16 Cruce de escurrimientos adicionales a la cuenca del fraccionamiento

Describir, con caractersticas.

17

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.2. Mtodo Racional. Para la determinacin del escurrimiento superficial en estructuras hidrulicas menores como los fraccionamientos, que son estructuras en las que no hay almacenamiento ni retencin de agua pluvial, se emplear el Mtodo Racional que emplea la siguiente formula:

Q = C x id x A x 0.27777 donde: Q Gasto del escurrimiento superficial en m3 / seg. C Coeficiente de escurrimiento ponderado para el rea tributaria por

analizar = porcentaje de la lluvia que aparece como escurrimiento directo (ver tabla).

id Intensidad media de la lluvia en mm / hr. para una duracin igual al tiempo de concentracin de la cuenca.

A rea tributaria del drenaje por analizar (km2). 0.2777 Factor de conversin de unidades. Tiempo de concentracin. La duracin del diseo es igual al tiempo de concentracin para el rea de drenaje en consideracin. Se supone que el mximo escurrimiento se presenta en el tiempo de concentracin tc cuando toda la cuenca est contribuyendo al flujo en su salida. El tiempo de concentracin tc es el tiempo requerido por una gota de agua para fluir desde el punto ms remoto de la cuenca hasta el punto de estudio, se calcula mediante:

tc = tcs + tt donde: tc Tiempo de concentracin. tcs Tiempo de concentracin sobre la superficie. tt Tiempo de traslado a travs de los colectores. Tiempo de concentracin sobre la superficie tcs Para estimar el tiempo de concentracin sobre la superficie, se pueden utilizar las siguientes formulas:

tcs = [(0.87 L3 ) / D]0.385 (Rowe) donde: tcs Tiempo de concentracin en hrs. L Longitud del cauce en kilmetros D Desnivel total del cauce en metros.

18

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.2. Mtodo Racional. Tiempo de concentracin (continua).

tcs = 0.0003245 ( L / S1/2 )0.77 (Kirpich) donde: tcs Tiempo de concentracin en hrs. L Longitud del cauce en metros S Pendiente media del colector principal (h/L)

tcs = L1.15 / 3085 D0.38 (SCS)

donde: tcs Tiempo de concentracin en hrs. L Longitud del cauce en metros D Desnivel total del cauce en metros.

Se recomienda calcular los valores de las formulas anteriores y obtener un promedio para el tcs. La formula de Kirpich es la ms usada Tiempo de traslado en los colectores. Para determinar el tiempo de traslado en los colectores (tubera, canales, vialidad, etc.), se emplean las siguientes formulas:

V = (rh2/3 x S1/2 ) / n donde: V Velocidad media del flujo en m/seg. rh Radio hidrulico de la tubera, canal en mts, = A / pm A rea transversal del flujo en m2 Pm Permetro mojado en mts. S Pendiente hidrulica del tramo (adimensional) h/l n Coeficiente de friccin (adimensional)

(ver tabla de coeficiente de friccin de Manning ) El tiempo de traslado resulta

tt = l / V donde: tt Tiempo de traslado en seg. l Longitud del tramo en el cual escurre el agua en mts. V Velocidad media de traslado en m/seg.

19

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.2. Mtodo Racional. Para el mtodo Racional se considera que la duracin de la lluvia es igual al tiempo de concentracin:

d = tc donde: d Duracin de la lluvia en minutos. tc Tiempo de concentracin en toda la cuenca en minutos. Periodo de Retorno En hidrologa es comn tratar con los conceptos de periodo de retorno y probabilidad de riesgo. El periodo de retorno o intervalo de recurrencia (en aos), se define como el nmero de aos en que en promedio se presenta un evento y se calcula como:

T = 1/ P(x) donde: T Periodo de retorno en aos. P(x) Es la probabilidad de ocurrencia de un evento mayor o igual a x.

Periodo de Retorno y Riesgo.

T = (n + 1) / m donde: T Periodo de retorno en aos. n Es el nmero de datos de la muestra. m Es el nmero de orden de la lista de datos ordenada de mayor a menor

(para el caso de mximos anuales) La probabilidad de de no excedencia de un evento ser:

Q(x) = 1- P(x) = 1 m / (n+1) Para efectos prcticos y considerando que gran parte del drenaje pluvial de los fraccionamientos se realiza por superficie, la C.E.A. determina como periodo de retorno para el anlisis de sus obras pluviales T = 10 aos.

20

6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.3. Intensidad de la lluvia, duracin, periodo de retorno. Para la determinacin del evento o eventos de lluvia que deben usarse en el diseo es utilizar una tormenta que involucre una relacin entre la intensidad de la lluvia (o profundidad), la duracin y las frecuencias o periodos de retornos apropiados para la obra y el sitio. En algunos casos existen las curvas (IDF) para varios periodos de retorno, pero en caso contrario se presenta el procedimiento para su clculo. La formula que relaciona simultneamente las tres variable es:

i = k Tm / (d + c)n donde: i Intensidad de la precipitacin en mm/h T Periodo de retorno en aos. d Duracin en minutos k, m, n, c, Parmetros que se calculan a partir de los datos mediante un anlisis

de correlacin lineal mltiple. Clculo del dimetro de la tubera. Una vez obtenido el gasto por el Mtodo Racional se proceder a calcular el dimetro de la tubera con las diferentes formulas descritas a continuacin, que dan un valor terico del mismo, el cual deber de revisarse con los dimetros comerciales ms cercanos. Para la obtencin del dimetro en cms. de la frmula de Manning

Dcm. = (691000 x Q x n / S1/2 ) 3/8

donde: Dcm. Dimetro interior del tubo, en cms. Q Gasto requerido en m3 / seg. n Coeficiente de rugosidad ( ver tabla ) S Prdida de energa /m h/L Para la obtencin del dimetro de la frmula de Manning

D = (3.208 x Q x n / S1/2 ) 3/8 donde: D Dimetro interior del tubo, en mts. Q Gasto requerido en m3 / seg. n Coeficiente de rugosidad ( ver tabla )

S prdida de energa /m h/L

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6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.4. Coeficiente de escurrimiento C Tipo de rea Coeficiente C Residencial reas unifamiliares 0.30 0.50 Unidades mltiples separadas 0.40 0.60 Unidades mltiples conectadas 0.60 0.75 reas departamentales 0.50 0.70 Techos 0.75 0.95 Casa habitacin 0.50 0.70 Comercial Centro de la ciudad 0.70 0.95 Fuera del centro de la ciudad 0.50 0.70 Techos 0.75 0.95 Industrial Ligera 0.50 0.80 Pesada 0.60 0.90 Techos 0.75 0.95 Calles Asfalto 0.70 0.95 Concreto 0.80 0.95 Adoqun 0.70 0.85 Aceras y andadores 0.75 0.85 Terraceras 0.25 0.60 Parques, jardines, prados Suelo arenoso plano < o = a 2% 0.05 - 0.10 Suelo arenoso pendiente de 2 a 7% 0.10 0.15 Suelo arenoso pendiente de 7% o mayor 0.15 0.20 Suelo arcilloso plano < o = a 2% 0.13 0.17 Suelo arcilloso pendiente 2 a 7% 0.18 0.22 Suelo arcilloso pendiente de 7% o mayor 0.25 0.35 reas no urbanizadas 0.10 0.30 reas de monte o bosque segn su pendiente y caractersticas del suelo

0.01 0.20

Al seleccionar el coeficiente de escurrimiento debe tomarse en cuenta tambin depende de las caractersticas y condiciones del suelo, como la humedad antecedente, el grado de compactacin, la porosidad, la vegetacin, la pendiente y el almacenamiento por alguna depresin, as como la intensidad de la lluvia.

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6.- Tablas Hidrulicas y Frmulas 6.3.- Drenaje Pluvial 6.3.5. Coeficiente de friccin n para las frmulas de Manning en canales y Velocidad mxima y mnima permisibles.

Material n V Mxima

agua limpia

V Mxima

agua que transporta

limos coloidales

V Mnima

Arena fina coloidal 0.020 0.45 0.75 0.30 Marga arenosa no coloidal 0.020 0.50 0.75 0.30 Marga limosa no coloidal 0.020 0.60 0.90 0.30 Limos aluviales no coloidales 0.020 0.60 1.05 0.30 Marga firme ordinaria 0.020 0.75 1.05 0.30 Ceniza volcnica 0.020 0.75 1.05 0.30 Arcilla rgida muy coloidal 0.025 1.15 1.50 0.30 Limos aluviales coloidales 0.025 1.15 1.50 0.30 Esquistos y subsuelos de arcilla dura 0.025 1.80 1.80 0.30 Grava fina 0.020 0.75 1.50 0.30 Marga graduada a cantos rodados, no coloidales

0.030 1.15 1.50 0.30

Limos graduados a cantos rodados coloidales

0.030 1.20 1.65 0.30

Grava gruesa no coloidal 0.025 1.20 1.80 0.30 Cantos rodados y ripio de cantera 0.035 1.50 1.65 0.30 Mampostera junteada 0.018 a

0.025 2.50 3.00 0.30

Concreto 0.014 a 0.020

3.00 3.50 0.30

Los valores de la tabla anterior son indicativos, el proyectista deber de verificarlos en cualquier caso de acuerdo a las condiciones del canal por calcular.

NoANoGasto de diseo

NoM = 1+ 14

MCoeficiente de Harmon o de variacin instantne

Para el caso de los fraccionamientos de QuertarQmext = 1.5 x Qminst

NoLluvia de proyecto

Se recomienda calcular los valores de las formulaPeriodo de Retorno y Riesgo.Sprdida de energa /m h/LCoeficiente C