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Fecha: 24/05/11
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Manuel de Pazos Liaño
Universidad Europea de Madrid
AAD INGENIERÍA SANITARIA (Alcantarillado) Profesora: Marta López Sánchez
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INDICE
OBJETO DE LA AAD
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO
CALCULO DE LA RED DE ALCANTARILLADO
PLANOS
PLANO DE ZONIFICACIÓN Y SUPERFICIES
PLANO DE LA PLANTA DEL ALCANTARILLADO
PLANO DE DETALLES DE LA RED DE ALCANTARILLADO
PERFIL LONGITUDINAL CONEXIÓN AL ALCANTARILLADO EXISTENTE
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OBJETO DE LA AAD
El Objeto de esta Actividad Académica Dirigida es el calculo de una red de Alcantarillado de las calles: CHINDASVINTO, ALMALARICO, ALARICO, EURICO y SUINTILLA, pertenecientes al A.P.E. 11.10 “COLONIA TERCIO Y TEROL” del Distrito de Carabanchel en el Termino Municipal de Madrid.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO
Al pertenecer dichas calles al Ayuntamiento de Madrid ,Los criterios para el diseño de la red de alcantarillado cumplirán con las siguientes Instrucciones, Normas y Ordenanzas del Ayuntamiento de Madrid:
Instrucción de Diseño de la Vía Pública
Ordenanza de Medio Ambiente
Ordenanza del Uso eficiente del Agua del Ayuntamiento de Madrid
la Normalización de Elementos Constructivos para Obras de Urbanización en el Termino Municipal de Madrid
Pliego de Condiciones técnicas Generales para obras de Urbanización.
Siendo los criterios adoptados para cada uno de los elementos que componen la red de Alcantarillado los siguientes:
ACOMETIDAS
Todos los ramales de las acometidas se realizaran con tubular de Hormigón Armado con un diámetro de 300 mm. , una pendiente del 2% y un resalto en el pozo de registro de 0.40 a 0.90 m. con respecto a la cuna de acuerdo con la ficha RA- 3.2 para profundidades < 2,60 mts. Y RA- 4.2 (prof>2.60 m.) tal como se refleja en los planos de detalles.
Las tuberías irán sobre una cama de gravilla de 20 cm. El ancho de la zanja será de 70 cm.
La profundidad mínima será de 1.50 mts.
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ABSORBEDEROS
Los pozos absorbederos se realizaran de fabrica de ladrillo macizo de acuerdo con la ficha RA -7 de la NECOU tal como se refleja en los planos de detalles.
Todos los ramales de los absorbederos se proyectan con tubería Hormigón Armado , con un diámetro de 300 mm. ,y una pendiente del 2%.
Se proyectan absorbederos en todos los puntos bajos y antes de cada paso de peatones.
La distancia máxima entre pozos absorbederos será de 50 mts.
RED GENERAL
La red General discurrirá por el eje de la calzada.
Se proyecta con tubería de Hormigón Armado siendo el diámetro mínimo de 400 mm.
Las tuberías irán sobre una cama de gravilla de 20 cm.
La red General se realizara en Galería Visitable, cuando la Profundidad sea mayor de 4,5 metros
POZOS DE REGISTRO
Los pozos de registro se realizaran de fabrica de ladrillo macizo de acuerdo con la ficha
RA-3.1 (prof<2.60 m.) y RA-4.1 (prof> 2.60 m.) de la NECOU ,tal como se refleja en los planos de detalles.
A los pozos de registro a los cuales entronquen más de dos acometidas se les realizara cámaras de entronque ,de acuerdo con la ficha de la Normalización de Elementos para obras de Urbanización ,con el fin de no debilitar los pozos.
Los materiales a emplear en cada uno de los elementos están recogidos en el Pliego de Condiciones Técnicas Generales del Ayuntamiento de Madrid y en los detalles de los Planos.
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CALCULO DE LA RED DE ALCANTARILLADO
Calculo del Caudal de Aguas Residuales
Para la estimación del caudal de aguas residuales es necesario conocer la población y la dotación de agua para el año Horizonte (25 años)
Estimación Población año Horizonte
Si en la actualidad (año 2011) la previsión ocupaciones es de 1.600 Habitantes y la tasa de crecimiento geométrico Kg es de 7 x 10-3 ,la previsión para el año horizonte ( año 2036) es:
Pth=1.600 x (1+7x10-3)2036-2011 = 1.905 habitantes
Dotaciones de Suministro de Agua
De acuerdo con las dotaciones estipuladas por las recomendaciones para la elaboración de planes de cuenca del MOPT Instrucciones y Recomendaciones Técnicas Complementarias para la elaboración de los planes Hidrológicos de cuencas Intercomunitarias y la tabla adjunta
En la tabla adjunta se refleja la dotación en litros/habitante/día (incluidas perdidas en conducciones, depósitos, etc.)
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Al ser la población abastecida mayor de 250.000 personas y la zona de actividad industrial
comercial Baja la dotación es para el año Horizonte según la tabla anterior de 350
La dotación para abastecimiento ha de ser estimada para el año actual 2011, y para el año
horizonte 2036, para ello debe hacerse una previsión razonable de su evolución a lo largo de
los 25 años.
Partimos de las dotaciones máximas propuestas en el Plan Hidrológico de la Cuenca del Tajo,
que las establece para los años 1992, 2002 y 2012. Como puede verse supone un incremento
de 1 litro/hab.día por cada año. Sin embargo para su extrapolación al año horizonte adoptamos
la mitad de ese incremento, es decir, 0,5 litro/hab.día por año, bajo el supuesto de una
moderación en los consumos por la política de ahorro y por el mejor aprovechamiento y
eficiencia de las instalaciones domésticas. Por tanto.
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Dotación año actual = 350 – (2012 – 2011) x 1 = 349 l/hab.día
Dotación horizonte = 350 + (2035 – 2012) x 0,5 = 361.5 l/hab.día
Una vez estimada la población y el consumo aplicamos la siguiente formula y las tablas , obtenemos los caudales medios, punta y mínimo :
Obtenemos los siguientes resultados:
Año actual QDm =D x P/86.400 =349 x 1600/86.400 = 6.46 litro/seg
Año Horizonte QDm =D x P/86.400 =361.5 x 1.905/86.400 = 7.97 litro/seg
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CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES AÑO ACTUAL
AÑO HORIZONTE
Dotación suministro agua domestica (litro/hab/dia) 249 361.5 Caudal medio suministro Domestico (litro/seg) 6.46 7.97 Coeficiente de Retorno 0,8 0,8 Caudal Medio Residual (litro/seg) 5.16 6.37 Caudal Punta (litro/seg) 8.93 10.13 Caudal minimo (litro/seg) 3.23 3.1
De acuerdo con la Normativa del CYII se podrían calcular las dotaciones por vivienda adoptando la siguiente dotación Viviendas unifamiliares 1.20 m3/viv/dia. Al ser 550 viviendas unifamiliares, saldría un caudal medio
QDm = 1.20 x 0.8 x 550/86.40 = 6.11 litros /sg.
Y un caudal mínimo
QDmin = 0.25 x QD m = 1,52 litros /sg.
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CALCULO DEL CAUDAL MAXIMO DE AGUAS PLUVIALES
Precipitación Máxima Diaria
En la hoja 3-3 del plano de la Publicación del Ministerio de Fomento “Máximas Lluvias en la España Peninsular”, localizamos la situación de la cuenca y determinamos la precipitación diaria Máxima media Pd y el coeficiente de variación Cv.
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Resultando CV =0.34 Pd=38 mm/dia
De la tabla 7.1 de la misma publicación obtenemos el coeficiente de amplificación, para tener en cuenta el periodo de retorno (10 años) para lluvias máximas.
Determinamos la Precipitación diaria Máxima para un periodo de retorno de 10 años, que será:
Pd=1.423 x 38 = 54.07 mm/dia
Curva Intensidad-Duración
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Tiempo de Concentración
El tiempo de concentración es el tiempo que tarda en llegar al punto del cálculo la gota de agua más alejada, y tiene dos componentes, el tiempo de escorrentía superficial de entrada a la red por los elementos de captación (te) y el tiempo de circulación por los colectores hasta el punto de cálculo (tr)
Al ser zona urbana totalmente consolidada consideramos que te es despreciable e igual a 0
Tr lo calculamos midiendo la distancia desde el punto más alejado en el plano de planta y consideramos una velocidad de 4 m/seg, lo que resulta :
Tc=tr=449 /4 m/( m/seg)=112.25 seg = 1.87 min = 0.0311 horas
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De la formula de la Instrucción, despejando I, y teniendo encuentra que :
Pd= 54.07 mm/dia
Id=Pd/24 = 54.074/24 = 2.253
t= d/60 = 0.0311
I1/Id =10
(28 0.1-D 0.1)/(28 0.1-1)= (28 0.1-0.0311 0.1)/(28 0.1-1)=1.739
I= Id x 10 1.739 = 2.25 x 54.82
De donde resulta:
I =2.253 x 54.82 =123.50 mm
Calculo coeficiente Ponderado de Escorrentía
Se adjunta el plano nº 1 en el que se refleja la zonificación del Ámbito, y las superficies de cada zona (ZONA VERDE ,VIARIOS PUBLICOS, PARCELAS UNIFAMILIARES) con el fin de obtener el coeficiente de escorrentía ponderado.
USO SUPERFICIE (m2) COEFICIENTE DE
ESCORRENTIA
SUPERFICIE NETA
(m2)
Verde 3.774,79 0,25 943,69
Viario 20.386,44 0,95 19.367,19
Residencial 35.714;59 0,7 25.000,21
Media ponderada 0,76
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Caudal máximo de pluviales
Aplicando la fórmula del método Racional obtenemos el Caudal máximo de pluviales.
Donde resultan los siguientes caudales para el dimensionamiento del tubular en el Punto 1.
Coeficiente medio ponderado de escorrentía, C = 0,76
Intensidad máxima de lluvia, I = 57.15 mm/h
Superficie total de la cuenca A = 5,8 ha
Fórmula racional, Q = C . I . A / 360 =0.76 x 123.5 x 5.98 /360 = 1.55 m3/s
CÁLCULOS HIDRÁULICOS
introducción
El dimensionamiento de los conductos tubulares de la red comprende la determinación del
diámetro de forma que se cumplan los criterios hidráulicos de proyecto, en cuanto a capacidad
y a velocidad de circulación.
Los datos de partida para la verificación hidráulica son el caudal máximo y el caudal mínimo de
diseño, y los criterios de proyecto de velocidad máxima y mínima y de grado de llenado
máximo.
En general, para la comprobación hidráulica se supone un régimen hidráulico permanente y
uniforme en el conducto para los caudales de diseño. Esta hipótesis de flujo equivale a igualar
la pérdida de carga habida a lo largo del conducto con la pendiente geométrica del conducto.
En el caso de tuberías circulares la fórmula de Manning posibilita obtener el diámetro estricto
necesario por capacidad hidráulica.
Siendo los caudales de diseño
Q max = Caudal máx. Pluviales + caudal punta residuales año horizonte = 1.55+ 10.13/1000 =
1.551 m3/s
Q min = caudal mín. aguas residuales año actual = 3.23/1000 = 0.00323 m3/s
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De acuerdo obtiene:
Si se especifica un grado de llenado máximo, usualmente entre el 75% y el 85%, las fórmulas
de dimensionamiento son similares a la anterior cambiando el coeficiente numérico:
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DIMENSIONAMIENTO DE LA RED
Desarrollamos en este punto el cálculo del diámetro del tramo del colector que discurre desde
el ultimo pozo de nuestra urbanización hasta la galería existente a una profundidad de 9
metros en la calle Toboso.
Los datos que tenemos para dicho cálculo son los aportados por los planos cartográficos y los
caudales calculados anteriormente.
Caudal punta (año horizonte): 1.551m3/seg.
Caudal mínimo (año actual): 0.00323 m3/seg.
Grado de llenado: 80 %
n: 0,013 - Coeficiente de rugosidad de Manning para Hormigón
J: Pérdida de carga = Pendiente geométrica (m/m)
Q: Caudal (m3/s)
D: Diámetro (m)
Obteniendo un diámetro de 712 mm, al que le corresponde un diámetro comercial igual a
800 mm, pero según el pliego de prescripciones técnicas particulares para tuberías de
saneamiento,
Se adjunta una tabla con el dimensionamiento de la sección circular de 800 y pendiente del 2.5
%, en la cual se puede comprobar que las velocidades cumplen para los caudales al 80 % y el
mínimo, obteniéndose velocidades admisibles para dichos caudales ,al encontrarse en el rango
de velocidades máxima y mínima.
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DIMENSIONAMIENTO DE SECCIÓN CIRCULAR
Diámetro (mm) = 800 V max (m/seg) = 4.402C. Manning = 0.014 Q max (m3/seg) = 2.086Pendiente (m/m)= 0.025 Q 80%(m3/seg) = 1.898V min = 0.858 Qcarga (m3/seg) = 1.941
H(mm) H/D ANG A(m2) P(m) RH(m) V(m/seg) Q(m3/seg)0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0000
16 0.02 0.57 0.00 0.23 0.01 0.54 0.001332 0.04 0.81 0.01 0.32 0.02 0.86 0.005840 0.05 0.90 0.01 0.36 0.03 0.99 0.009380 0.10 1.29 0.03 0.51 0.05 1.55 0.0405
120 0.15 1.59 0.05 0.64 0.07 2.00 0.0944160 0.20 1.85 0.07 0.74 0.10 2.38 0.1700200 0.25 2.09 0.10 0.84 0.12 2.71 0.2659240 0.30 2.32 0.13 0.93 0.14 3.00 0.3802280 0.35 2.53 0.16 1.01 0.15 3.26 0.5105320 0.40 2.74 0.19 1.10 0.17 3.48 0.6543360 0.45 2.94 0.22 1.18 0.19 3.69 0.8087400 0.50 3.14 0.25 1.26 0.20 3.86 0.9707440 0.55 3.34 0.28 1.34 0.21 4.01 1.1371480 0.60 3.54 0.31 1.42 0.22 4.14 1.3044520 0.65 3.75 0.35 1.50 0.23 4.25 1.4685560 0.70 3.96 0.38 1.59 0.24 4.33 1.6255600 0.75 4.19 0.40 1.68 0.24 4.38 1.7704640 0.80 4.43 0.43 1.77 0.24 4.40 1.8977680 0.85 4.69 0.46 1.88 0.24 4.39 2.0006720 0.90 5.00 0.48 2.00 0.24 4.34 2.0692760 0.95 5.38 0.49 2.15 0.23 4.23 2.0861800 1.00 6.28 0.50 2.51 0.20 3.86 1.9415
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PLANOS
PLANO DE ZONIFICACIÓN Y SUPERFICIES
Se adjunta el plano nº 1 en el que se refleja la zonificación del Ámbito, y las superficies de cada zona (ZONA VERDE, VIARIOS PUBLICOS, PARCELAS UNIFAMILIARES) con el fin de obtener el coeficiente de escorrentía ponderado.
PLANO DE LA PLANTA DEL ALCANTARILLADO
Se adjuntan los planos nº 2.1 y 2.2 en el que se refleja el trazado del alcantarillado, así como la disposición del las acometidas y los pozos absorbederos
PLANO DE DETALLES DE LA RED DE ALCANTARILLADO
Se adjuntan los planos nº 3.1, 3.2 y 3.3 en el que se refleja los detalles de los elementos que constituyen el alcantarillado, así como la conexión del tubular a la Galería Visitable existente
PLANO DE DETALLES DE LA RED DE ALCANTARILLADO
Para poder realizar el perfil Longitudinal de la conexión de la red proyectada con la galería visitable Tipo I que discurre por la calle Toboso a una profundidad de 9 metros, realizamos unos cálculos aproximados de la cota de llegada al último pozo de la red proyectada (P-1)
Partiendo del Pozo mas alejado (P-A) se estima una pendiente media del 2.% en toda la red proyectada.
La profundidad del pozo P-A es de 2.50 metros.
Cota del terreno del Pozo P-A es de 622,21 metros.
La longitud desde el pozo P-A al pozo P-1 es de 446,97 metros.
Con estos datos de partida calculamos los siguientes:
Cota Cuna del Pozo P-A = 622.21-2.50 = 619.71 metros
Cota de cuna en el Pozo P-1 = 620.38-446.97 x 1/100 =628.38 –4.47 =615.25 metros
De acuerdo con la cota del terreno en el Pozo P-1 que es de 619.53 m. resulta el perfil Longitudinal Adjunto.