Memoria de Calculo Alcantarillado
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7/21/2019 Memoria de Calculo Alcantarillado
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[Escriba texto]
ALCANTARILLADO SANITARIOMEMORIA DE CALCULO
HIDRAULICO DE UN SISTEMA DEALCANTARILLADO
Introducción:
El diseño de redes de alcantarillado sanitario en localidades urbanas, es una tarea que implica larealización de diversos cálculos hidráulicos que, aunque sencillos, son laboriosos y repetitivos.
Este trabajo presenta un modelo por medio de fórmulas, que permite la determinación de los
diámetros, la revisión del tramo apegado a normas (!"!#$ y la estimación de las cotas de
proyecto.
El inadecuado dimensionamiento de las tuber%as en las redes de drenaje sanitario de las
comunidades acarrea problemas, como son la falta de eficiencia hidráulica y particularmente &l
depósito de sedimentos en las atarjeas que implican altos costos de conservación.
! fin de evitar el problema anteriormente mencionado, se requiere una atención especial en la
selección de los diámetros de las tuber%as y una revisión de las caracter%sticas hidráulicas de
cada tramo con el propósito de garantizar el funcionamiento hidráulico tomando en cuenta las
'ormas de !lcantarillado #anitario de ocalidades )rbanas de la *ep+blica eicana.
• Datos Necesarios:
"ara dimensionar las tuber%as y poder efectuar la revisión del flujo que pasa por ellas se
considera que ya se cuenta con la planeación integral del sistema de alcantarillado.
En s%ntesis es necesario contar con los siguientes datos-
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[Escriba texto]
"lano de topográfico que tenga las cotas de crucero y de puntos de inter&s referidos al
'.
"lano de pendientes que muestre el sentido del escurrimiento en cada tramo
"lano de traza y nomenclatura que represente la planeación definitiva de la red.
/astos de diseño para cada tramo obtenidos a partir de la población de proyecto y del
gasto unitario del proyecto.
• Consideraciones Hidráulicas:
El flujo en las redes de alcantarillado sanitario se considera permanente y uniforme.
El flujo en las alcantarillas para su estudio se considera como un escurrimiento a superficie
libre, donde el escurrimiento se realiza por la fuerza de la gravedad.
"ara el dimensionamiento de las tuber%as de un sistema de alcantarillado, tradicionalmente se
utilizan epresiones de tipo emp%rico como son la fórmula de anning, 0hezy, 1azen y
2illiams, entre otras.
Este trabajo se apoya en la fórmula de *oberto anning, en la cual en primer lugar se parte de
los requerimientos del proyecto y de datos de campo como es el gasto de diseño, la pendiente
del terreno en el tramo por analizar y el coeficiente rugosidad de anning.
• Canal Circular:
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• Forulas !ásicas utili"adas #ara el dise$o %idráulico:
–
nal$(adimensio hidráulica pendiente #
(m$ hidáulico radio*
nal$(adimensio anning de rugosidad de coef.n
3seg.$m(4.5 emp%rica constante0m
(m3seg.$ flujo del media velocidad6
-donde
#* n
0m6
74
8478
====
=
=
Forula de
Mannin&:
[Escriba texto]
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[Escriba texto]
–
$(m hidráulica área! .$3(m caudal o gasto9
-
8
7
8478
==
=⇒=
seg
donde
S ARn
CmQVAQ
'rinci#io de continuidad:
Diensionaiento de tu!er(as:
738
834 AR
CmS
Qn =
"artiendo de la epresión de anning, pasando al primer miembro los
datos conocidos se tiene-
:ónde-
• El segundo miembro se le conoce como factor de sección
•
;
;
;
8
8 φ
πφ
πφ πφ
==== P
A R y A
"ero, tambi&n se sabe que para un canal circular-
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•
73<
73=
738
73887388
834 ;;;;;
πφ φ πφ φ πφ ==
=
xCmS
Qn
#ustituyendo en el factor de sección-
•
=3773<
834
;
=π
φ CmS
Qn
:espejando el diámetro se tiene-
Tirante #arcial o noral )*+:
( )7388
834
738
834
4
;=
−
−=
=
θ
ϑ φ θ θ
φ sen sen
CmS
Qn
ARCmS
Qn
"ara determinar el tirante parcial o normal que se
presentará en la tuber%a, se parte de la epresión que relaciona al factor de sección-
[Escriba texto]
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( )
8
=
8cos4
88
θφ
θ θ φ
θ φ
=
−=
−=
P
sen A
y
#ustituyendo los elementos geom&tricos del canal circular para un tirante y
área parcial-
,elocidad #arcial ),+:
834738 S Rn
CmV parcial Velocidad
parcial perimetro
parcial área
P
A R
=
==
"ara obtener la velocidad parcial se utiliza la fórmula de
anning conociendo el radio hidráulico a tubo parcialmente lleno-
,elocidad a tu!o lleno ),-+:
834738
;
S Rn
CmV llenotuboaVelocidad
llenotuboa perimetro
llenotuboaárea
P
A R
=
=== φ
!qu% se considera que el caudal ocupara toda el área
hidráulica que corresponde al área total del tubo y para determinar la velocidad se aplica el
principio de continuidad-
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Calculo de Cotas de Dise$o:
"ara efectos de proyecto es indispensable conocer las cotas de plantilla, las cotas de lomo y los
niveles piezom&tricos, todas ellas referidas a las cotas de terreno de cada uno de los tramos. as
cotas de plantilla se obtienen proponiendo un colchón en cualquiera de los etremos del tramo-
Ni.eles de 'ro*ecto:
[Escriba texto]
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T/rinos
en Ni.eles:
• CPi = Cota de plantilla al inicio
• CPf = Cota de plantilla al final
• CLi = Cota de lomo al inicio
• CLf = Cota del lomo al final
• NPi = Nivel piezomtricos al inicio
• NPf = Nivel piezomtricos al final
• Ci = Colc!"n al inicio
• Cf = Colc!"n al final
• e = espesor de la tuber#a
• f = diámetro de la tuber#a
• y pt $ tirante parcial del propio
tramo
• ytp $ tirante parcial del tramo
siguiente
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•
•
•
•
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• E0#resiones #ara Ni.eles:
•
$8(
$(
$8(
eCPf C%f Cf
&Sg CPiCPf
eCiC%iCPi
++−=−=
++−=
φ
φ
0otas de plantilla-
•
•
•
• 0otas de lomo-
•
eCPf C&f
CiC%iC&i
8++=−=
φ
•
•
• 'iveles piezom&tricos
•
ts
tp
yeCPf NPf
yeCPi NPi
++=
++=
•
•
• Consideraciones #ara el cálculo %idráulico: "endiente m%nima debe ser igual a 5.557
"endientes /eom&tricas se multiplican por valores entre 5.5575 a 4.8
0olchón m%nimo igual a 5.>5 m
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6elocidad m%nima igual a 5.75 m3seg
6elocidad máima igual a <.55 m3seg
?irante m%nimo igual a 4.4> m
Calculo %idráulico de colectores
• Trao A
Colector A1
• :atos-
•
=3773<
834
;
=π
φ CmSg
Qn=37
73<
834
;
$4>@7.5(4
$547.5(>78>.<
=π
Lon&itud #arcial )L#+2
34564
Lon&itud acuulada )La+2 17895
;asto )<+2 =597 Lts>se&
Cota de Terreno )Ct1+2 631544
Cota de Terreno )Ct7+2 61544
'endiente de Terreno )St+ 2 (0t4 A 0t8$ 3 p B (@C4.55D@>4.55$ 3 C5.@5 B 451814
'endiente ;eo/trica )S&+ 2 (#t$ (4.8$ B (5.4;45$ (4.8$ B 45169
Diáetro Teórico )φ
+2
• B 4544?
2 4544? 0 144 c 2 54?
• Diáetro Coercial )φ
+ 2 74 c
• #i el
φ
teórico es menor que 85 cm, el diámetro comercial que se utiliza es de 85 cm.
• Es#esor )e+ 2 7564 c #araφ
coercial de 74 c
•
• An&ulo[Escriba texto]
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• #e proponen valores de ángulos hasta que tu factor de sección
738 AR se iguale con
tu constante
834S
Qn
.
•
θ B ?353 &rados 2 15=94=3 rad
•
( )7388
4;=
−
−
θ
ϑ φ θ θ
φ sen sen
Factor de Sección )738 AR + 2
•
( )
7388
<75><C.4
$<75><C.4(4;
455385$<75><C.4(<75><C.4=
455385
−
−
sen sen
B
• 2 4544413? m8/3
• Constante )834S
Qn
+ 2
834
Sg
Qn
B
834$4>@7.5(
$547.5$(45553>78>.<(
2 4544413?
m8/ 3
•
( )$<75><C.4(<75><C.4=
455385 8
sen−= ( )θ θ φ
sen A −==
8
@rea 'arcial:
• 2 45447 m2
•
;
$455385(4;4>.78
=;
E8πφ
= A
@rea a tu!o lleno:
• 2 4549187 m2
•
8
$<75><C.4(455385=
8
θφ = P
'er(etro 'arcial:
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• 2 451=
•
πφ = P $455385(4;4>.7='er(etro a tu!o lleno:
• 2 459
•
4<.5
558>>.5==
P
A R
Radio 'arcial:
•
= 0.017 m
•
=
>7.5
574;8>.5==
P
A R
Radio a tu!o lleno:
• 0.05 m
•
558>>.5
45553>78>.<=
A
Q=6
,elocidad 'arcial:
•
2 7517 >se&
•
834738$4>@7.5($5<.5(
547.5
55.4= 834738 S R
n
CmV =
,elocidad a tu!o lleno:
• 2 8594 >se&
•
$574;8.5$(75.;(= VAQ =;asto a tu!o lleno:
•
2 4519868 m
3
/seg
•
−=
8
<75><C.4cos4
8
85
−=
8cos4
8
θ φ y
Tirante #arcial o noral )*+:
• 2 7536 c
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•
Es#esores * Cotas de 'ro*ecto
•
$4(>5.54 Sg C += $4>@7.54(>5.5 +=
Colc%ón 1:
• 2 4534
•
[email protected](8455385C5.5(55.@C4 ++−= $8( eCiC%iCPi ++−= φ
Cota
de 'lantilla 1 )C#1+:
• 2634548
•
[email protected](4>@7.55;.@C5 −= $( &Sg CPiCPf −=
Cota de 'lantilla 7 )C#7+:
• 2 6=?548
•
$8( eCPf C%f ++−= φ $8( eCPf C%f Cf ++−= φ
Colc%ón 7:
•
[email protected](84553855;.@<=(@>4 ++−=
2 7534
•
[email protected];.@C5 ++= eCPiC& ++= φ 4
Cota de Cla.e 1 )CL1+:
• 2 634573
•
[email protected];.@<= ++= eCPf C& ++= φ 8
Cota de Cla.e 7 )CL7+:
• 2 6=?573
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•
C5.555.@C4 −= CiC%i &i −=Cota de Loo )L1+:
• 2 634594
•
•
•
[email protected](84553855;.@<= ++= eCPf C&f 8++= φ Cota de Loo )L7+:
• 2 6=?594
•
[email protected]@5.85;.@C5 ++= yeCPi Np ++=−4Ni.el de 'ie"oetrico 1
)N#1+:
• 2 634514
•
[email protected]@5.85;.@<= ++= yeCPf Np ++=− 8Ni.el 'ie"oetrico 7
)N#7+:
• 2 6=?514
Cantidades de O!ra
•
CpiC%id −=−4 5;.@C555.@C4 −='roBundidad 1 )d1+:
• 2 456
•
Cpf C%f d −=− 8 5;.@<=55.@>4 −='roBundidad 7 )d7+:
• 2 756
•
$$>5.5(@@.474(= $$>5.5((F>5 % ' =− $$(@<.5$(83$(( 84 &pd d % −− +=
[email protected]$(@<.5$(83$@>.8@>.5(( +=Trao deE0ca.ación:
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• 2 191566 9
• E0ca.ación clase A:
• 2 36516 9
•
$$85.5((F85 % '' =− $$85.5(@@.474(=E0ca.ación clase :
• 2 7584 9
•
$$85.5((F85 % ''' =− $$85.5(@@.474(=E0ca.ación clase C:
• 2 7584 9
•
•
•
•
•
$$(E( &p AV% = [email protected](G574;8>.5(=,oluen Tu!o:
• 2 7579 9
•
$( V% % VR −= $87.8@@.474( −=,oluen Relleno:
• 2 17653 9
•
$7.4$($(@<.5$(7.5$(( &pVC() += φ ,oluen Co#actado Material de anco:
•
$7.4$(@5.C5$(@<.5$(7.5$455385(( +=
• 28953? 9
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[Escriba texto]
•
VC()VRVC(P* −= $$7.4((,oluen Co#actado Material 'roducto de
E0ca.ación en ca#as de 74 c:
•
C=.;7$$7.4(C>.48@(( −=
• 2178564 9
•
$>.5$(4.5$(( &pVCA = $>.5$(4.5$(@5.C5(=,oluen Caa de Arena:
• 2 857= 9
•$7.4$(C=.;7@@.474( −= $7.4$(( VC()% VAC −= ,oluen Acarreos:
• 2 11853 9
•
$>3>C.44;(= $7>3( mVAC NCA =No5 De Caiones de Acarreos:
• 2 16 Caiones de 9
•
[email protected](= $8.43( &p N% =No5 De Tu!os:
• 2 =6 'ie"as de Tu!os
•
•
•
•
•
Calculo %idráulico de colectores
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• Trao A
Colector A7
• :atos-
•
=3773<
834
;
=π
φ CmSg
Qn=3773<
834
;
$4;;8.5(4
$547.5(C5<<.<
=π
Lon&itud #arcial )L#+2
5=
Lon&itud acuulada )La+2 1914577
;asto )<+2 =534== Lts>se&
Cota de Terreno )Ct1+2 61544
Cota de Terreno )Ct7+2 6=9544
'endiente de Terreno )St+ 2 (0t4 A 0t8$ 3 p B (@>4.55D@<7.55$ 3 >>.<> B 451747
'endiente ;eo/trica )S&+ 2 (#t$ (4.8$ B (5.4858$ (4.8$ B 451887
Diáetro Teórico )φ
+2
• B 45476
2 45476 0 144 c 2 576
• Diáetro Coercial )φ
+ 2 74 c
• #i elφ
teórico es menor que 85 cm, el diámetro comercial que se utiliza es de 85 cm.
• Es#esor )e+ 2 7564 c #araφ
coercial de 74 c
• An&ulo
• #e proponen valores de ángulos hasta que tu factor de sección
738 AR se iguale con
tu constante
834S
Qn
.
[Escriba texto]
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•
θ B ?653 &rados 2 15===8rad
•
•
•
( )7388
4;=
−
−
θ
ϑ φ θ θ
φ sen sen
Factor de Sección )738 AR + 2
•
( )7388
<><<>;.4
$<><<>;.4(4
;
455385$<><<>;.4(<><<>;.4
=
455385
−
−
sen sen
B
• 2 4544416= m8/3
• Constante )834S
Qn
+ 2
834Sg
Qn
B
834
$4;;8.5(
$547.5$(45553C5<<.<(
2 4544416=
m8/ 3
•
( )$<><<>;.4(<><<>;.4
=
455385 8
sen−= ( )θ θ φ
sen A −==
8
@rea 'arcial:
• 2 45447?9 m2
•
;
$455385(4;4>.7 8
=;
E8πφ
= A
@rea a tu!o lleno:
• 2 4549187 m2
•
8
$<><<>;.4(455385=
8
θφ = P
'er(etro 'arcial:
• 2 451
•
πφ = P $455385(4;4>.7='er(etro a tu!o lleno:
[Escriba texto]
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• 2 459
•
4>.5
558=7.5==
P
A R
Radio 'arcial:
•
= 0.018 m
•
=
>7.5
574;8>.5==
P
A R
Radio a tu!o lleno:
• 0.05 m
•
558=7.5
45553C5<<.<=
A
Q=6
,elocidad 'arcial:
• 2 7547 >se&
•
834738$4;;8.5($5<.5(
547.5
55.4= 834738 S R
n
CmV =
,elocidad a tu!o lleno:
• 2 956 >se&
•
•
•
•
$574;8.5$(@>.7(= VAQ =;asto a tu!o lleno:
• 2 45178= m3
/seg
•
−=
8
<><<>;.4cos4
8
85
−=
8cos4
8
θ φ y
Tirante #arcial o noral )*+:
[Escriba texto]
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• 2 7561 c
•
Es#esores * Cotas de 'ro*ecto
•
$4(>5.54 Sg C += $4;;8.54(>5.5 +=
Colc%ón 1:
• 2 456
•
[email protected](8455385>@.5(55.@>4 ++−= $8( eCiC%iCPi ++−= φ
Cota de
'lantilla 1 )C#1+:
• 26454
•
$<>.>>(4;;8.55>.@>5 −= $( &Sg CPiCPf −=
Cota de 'lantilla 7 )C#7+:
• 2 6=458
•
$8( eCPf C%f ++−= φ $8( eCPf C%f Cf ++−= φ Colc%ón 7:
•
[email protected](8455385;>.@<5(@<7 ++−=
2 7576
•
[email protected]>.@>5 ++= eCPiC& ++= φ 4
Cota de Cla.e 1 )CL1+:
• 2 6457?
•
[email protected];>.@<5 ++= eCPf C& ++= φ 8
Cota de Cla.e 7 )CL7+:
• 2 6=45?
[Escriba texto]
7/21/2019 Memoria de Calculo Alcantarillado
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[Escriba texto]
•
C5.555.@>44 −= CiC%i &i −=Cota de Loo )L1+:
• 2 64591
•
•
•
•
[email protected](8455385;>.@<5 ++= eCPf C&f 8++= φ Cota de Loo )L7+:
• 2 6=4531
•
[email protected]@5.85>.@>5 ++= yeCPi Np ++=−4Ni.el de 'ie"oetrico 1
)N#1+:
• 2 64511
•
[email protected]@5.85;.@C5 ++= yeCPf Np ++=− 8Ni.el 'ie"oetrico 7
)N#7+:
• 2 6=45=1
Cantidades de O!ra
•
CpiC%id −=−4 5>.@>555.@>4 −='roBundidad 1 )d1+:
• 2 4568
•
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• 2 75=8
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7/21/2019 Memoria de Calculo Alcantarillado
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•
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• 281514 9
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•
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•
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• 2 9566 9
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•
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•
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i!lio&raB(aManual de A&ua 'ota!le * Alcantarillado Sanitario ,ersión 7418 )MA'AS+
• Alcantarillado Sanitario Criterios * lineaientos T/cnicos #ara
Bacti!ilidades:
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rio5#dB
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