calculo drenaje plvial

MEMORIA DE CÀLCULO – Bajadas PluvialesHOSPITAL AL PONIENTE DE CD. DE MEXICO

HOSPITAL

UBICACIÓN:LOMAS DE VIRREYES

MÉXICO, D.F.

MEMORIA DE CÀLULO DE LA INSTALACIÓN PLUVIAL

BAJADA PLUVIAL TIPO

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1.DATOS DE PROYECTO.

1.1 Descripción General del Proyecto.

El proyecto de bajadas pluviales para la azotea de Hospitalización , el proyecto se basó en al diseño arquitectónico correspondiente, constará de dos fases, las cuales se describen a continuación.

1. Trabajos Preliminares

En esta etapa se tendrán que hacer todas las modificaciones pertinentes al relleno requerido en la azotea para cumplir con el arreglo de pendientes , así como la ubicación de las coladeras en azotea y las bajadas pluviales. El drenaje pluvial en operación del tipo “drenaje combinado” descarga en el pozo de visita del “ caballito”, a futuro, se proyectara un drenaje pluvial separado de manera de captarlo en un tanque de tormenta y reutilizar el agua pluvial captada para riego o suministro a wc..

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Los trabajos de primera etapa consisten en construir el arreglo de pendientes en azotea incluyendo el canalón pluvial que recibirá todas las aportaciones del agua de lluvia hacia las coladeras y las bajadas pluviales.- las coladeras proyectadas serán del tipo “ de pretil “ como se muestra en planos, las bajadas se proyectarán para ser instaladas con tubería de P:V:C. y se colocarán sobre el muro de fachada existente como se muestra en los planos. Tendrán su conexión en el registro más próximo, que es del drenaje combinado, a futuro será necesario proyectar registros pluviales y redes hasta el tanque de tormenta.

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Consiste en calcular el gasto máximo de aguas pluviales que podrá recibir el área considerada para esta etapa y proyectar un colector que de igual forma canalizará el agua pluvial a un tanque de tormenta cuya ubicación y tamaño diámetro se muestra en los planos de proyecto.

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1.2 Datos para el Proyecto.

Tipo de Desarrollo: HOSPITALARIO.

Ubicación general: Acueducto Rio Hondo No. 20 Col. Lomas de virreyes.

Altitud. 2200 metros.

Intensidad de Lluvia Considerada: 150.0 mm/hr (de acuerdo a las Normas del Sistema de Aguas de la Cd, de México)

Periodo de Retorno: 10 años.

Coeficientes de Escurrimiento empleados: 0.95 (cubierta impermeable).

Coeficientes de rugosidad empleado: 0.009 (PVC).

CUADRO DE VELOCIDADES PERMISIBLES PARA TUBERÍA DE DIFERENTES MATERIALES.

MATERIAL

VELOCIDAD PERMISIBLE

DEL TUBO MINIMA ( m/s) MAXIMA (m/s)

Concreto hasta 45 cm

Concreto mayor de 45 cm

Asbesto Cemento

PVC

Polietileno

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

3.0 *

3.5

5.0

5.0**

5.0

* El limitar las velocidades tiene el objeto de evitar la generación de gas hidrógeno sulfurado, que es muy tóxico y aumenta los malos olores en las aguas así como reducir los efectos de la erosión en las paredes de los conductos. Fuente: Referencias (4)(2)

** En el caso del PVC los gases generados por la conducción de las aguas en este rango de velocidades no lo afecta, además de soportar la abrasión.

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2. ESTUDIOS PRELIMINARES.

A) PRECIPITACIÓN BASE

La precipitación base se obtiene del plano de isoyetas anexo, del Manual de Hidrología Urbano Tomo 1, (se anexa tabla), se tiene que para una tormenta de 30 minutos de duración y un periodo de retorno de 5 años, la precipitación base será de:

Hp Base: 35.5mm (se anexa plano isoyetas publicado por el Sistema de Aguas de la Ciudad de Mèxico.)

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A) PRECIPITACIÓN DE DISEÑO

Para determinar la precipitación de diseño y considerando la duración de la lluvia de 60 minutos y el periodo de retorno de 5 años, tenemos que los factores de corrección serán los siguientes:

Por lo que la

precipitación de diseño es de HP diseño = HP base x Fd x Ftr x Fa

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En dónde:

Hp base: Altura de la precipitación base: 35.5mm (según Isoyeta).Fd: Factor de ajuste por duración: para 60 minutos tenemos 1.2 (adimensional).Ftr: Factor de ajuste por periodo de retorno: para 5 años tenemos 1.0 (adimensional).Fa: Factor por área 1.0 (adimensional).

Sustituyendo tenemos:

HP diseño = 35.5mm x 1.2 x 1.0 x 1.0 = 42.6 mm

B) INTENSIDAD DE LLUVIA PARA COLECTORES HORIZONTALES

Para determinar la intensidad de lluvia tenemos:

I= (60 x HP diseño)/ Tc (minutos)I= (60 x 42.6mm)/ 60 minutos= 42.6 mm/hr

I= 42.6 mm/hr

A) INTENSIDAD DE LLUVIA PARA BAJADAS DE AGUAS PLUVIALES

Para las Bajadas de aguas pluviales se usará un intensidad de precipitación con forme a lo establecido en el Sistema de Aguas de la Ciudad de México, que establece “i” para bajadas de aguas pluviales como:

I= 150.0 mm/hr

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3. MEMORIA DE CÀLCULO.

Para la determinación de los gastos pluviales se utilizó la fórmula del Método Racional, la cual nos dice que:

Q= CiA0.0002778

Donde:

C= Coeficiente de escurrimiento (0.95)i= Intensidad de Precipitación (150.0 mm/hr).A= Àrea a drenar (mts).

A) GASTO PLUVIAL PARA COLECTORES HORIZONTALES

El gasto pluvial que caerá en las áreas de captación del predio según la expresión indicada en el Método Racional Americano, será de:

QP= 0.0002778 CIA

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Donde:

C= Coeficiente de escurrimiento (ponderado): 0.813I= Intensidad de precipitación: 42.6 mm/hrA= Superficie de captación: 380.00 X2 = 760m2 (Área total de azotea)

Q= 4.27 l.p.s.

B) GASTO PLUVIAL PARA BAJADA DE AGUAS PLUVIALES

El gasto pluvial que caerá en las áreas de captación del predio según la expresión indicada en el Método Racional Americano, será de:

QP= 0.0002778 CIA

Donde:

C= Coeficiente de escurrimiento (azoteas): 0.95I= Intensidad de precipitación: 150.0 mm/hrA= Superficie de captación: 380.00 m2

Q= 15.04 l.p.s.

C) CALCULO DE LA BAJADA DE AGUAS PLUVIALES TIPO

Para determinar el Gasto Pluvial en las B.A.P.’s tipo se considera una precipitación de: 150 mm/hrSuperficie captada por B.A.P.: 380.0 m2Coeficiente de escurrimiento: 0.95(azotea)Q= 0.0002778 CIADonde:C= Coeficiente de escurrimiento ponderado: 0.95I= Intensidad de precipitación: 150 mm/hrA= Superficie de captación: 380.0 m2

Qx B.A.P.= 15.04 l.p.s.

Para determinar el área que se requiere para desalojar este gasto en un tubo lleno, se aplicará la fórmula de Manning:

Que para sección circular, queda:

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La pendiente hidráulica S de un tubo resulta de dividir la pérdida de carga entre la longitud del tubo, y si éste es vertical, la pérdida de la carga es la distancia descendida por el líquido, y ésta es igual a la longitud del tubo, por lo que S = 1. Por lo que la expresión para calcular el diámetro queda:

Con un gasto de: 15.04 lpsY un “n” de: 0.009 (PVC Sanitario)Tenemos:

3/8

=0.05

4m

0.01504 x

0.009

D=

10.08 3.1416

D= 54.0 mm

Debe recordarse que este diámetro se determinó para tubo lleno, pero la norma estipula que el área necesaria en la tubería deberá ser cuatro veces más. Por lo cual tenemos que:

DB.A.P. = (0.054)2 = 0.107mDB.A.P. = 107.18 mm

Entonces las bajadas de aguas pluviales de 150 mm de diámetro resultan adecuadas.

RESUMEN DE B.A.P.

AZOTEA 1B.A.P

. SUPERFICIE DIAMETRO DIAMETRO INTENSIDAD GASTO m2 TEORICO SELECCIONADO mm/hr PLUVIAL mm mm l.p.s.1 380.0 107 150 150 15.04

D) CALCULO DE LOS COLECTORES PLUVIALES HORIZONTALES (A FUTURO)

El cálculo de los colectores pluviales se realizará mediante las siguientes fòrmula de Manning, y considerando que el gasto pluvial no deberá rebasar el 75% de la capacidad de la tuberìa:

Radio hidráulico, perímetro mojado, diámetro de tubo totalmente lleno y parcialmente lleno.

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Ya que el gasto es igual al producto del área por la velocidad, esto es:

Sustituyendo en ( 3.1 )

Donde:Q = Gasto en ( m³ /s )n = Coeficiente de rugosidad ( adim )S = Pendiente del tubo ( m/m )Rh = Radio hidráulico ( m )

Para tubo completamente lleno el área, pm y el rh quedan definidos como:

Donde:

p = 3.1415927D = Diámetro interno de la tubería ( m )

La fórmula de Manning para tubo completamente lleno es la siguiente:

Cuando es tubo parcialmente lleno (en la mayoría de los casos ). Para tubo lleno por arriba de la mitad ( d/D > 0.5 ) las fórmulas del área, perímetro mojado y radio hidráulico serían:

Donde:

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a°= Angulo formado desde la superficie del agua hasta el centro del tubo.

Donde:

K = d/D

Para tubos por abajo de la mitad del diámetro ( K ≤ 0.5 )

Donde: K = d/D para K ≤ 0.5

Con el gasto de de diseño para colectores pluviales horizontales, que es de:

Q= 15.04 l.p.s. (UNA BAJADA DE AGUAS PLUVIALES)

TRAMO

AGUAS PLUVIALES D nPEN

DITUBO

LLENO

RELACIÓN DE

GASTOS

RELACIÓN DE

VELOCIDADES

VELOCIDAD A

GASTO DE

DISEÑO

LONGITUDES ENTRE TRAMOS

NIVEL INFERIO

R DE REGISTR

O INICIAL

NIVEL INFERIO

R DE REGISTRO FINAL

ÁREAS NETAS (m2)

QPLUVIAL c

m

SV

TUBO

LLENO

QTUBO

LLENO

QDISEÑO/QTUBO

LLENO

VDISEÑO/VTUBO

LLENO

V m m m

PUNTO

ACUM

(l/s) %(m/s)

(l/s) (m/s)

1-2 380 380 15.0420.

0.009 1.00 1.36

42.72 0.35 0.91 1.24 A FUTURO

A FUTURO

A FUTURO

2-3 380 760 30.0820.

0.009 1.00 1.36

42.72 0.35 1.08 1.47 A FUTURO

A FUTURO

A FUTURO

El tirante máximo del agua pluvial con un gasto de 30.08 lps, tubería de 200mm de diámetro, y pendiente de 1.0%, es de:

123.92 mm, que es menor del 75% de la capacidad de la tubería.Perimetro Mojado: 362.47 mmRadio hidráulico: 56.409 mm

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Por lo cual se determina que el diámetro que se deberá instalar a futuro para recibir el gasto de 2 bajadas de aguas pluviales, cada una captando una superficie de 380.0 m2, deberá ser de:

Diametro: 200.0 mmPendiente: 1.0%

E) CALCULO LA CAPACIDAD DEL TANQUE DE TORMENTA (A FUTURO)

Para determinar el volumen del tanque de tormenta pluvial se deberá cumplir con un tiempo de duración de 60 minutos, entonces tenemos:

QP= 0.0002778 CIA

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Donde:

C= Coeficiente de escurrimiento (ponderado): 0.813I= Intensidad de precipitación: 42.6 mm/hrA= Superficie de captación: 380.00 X2 = 760m2 (Área total de azotea)

Q= 4.27 l.p.s. (por bajada de agua pluvial)Q x 2 Bajadas de agua pluvial=

Q= 8.54 l.p.s.

Entonces el volumen requerido para el diseño del tanque de tormenta queda como:

V= 8.54 X 3600 = 30,744 lts

Se proyectará un TANQUE PLUVIAL l con las siguientes dimensiones:

Largo: 4.0mAncho: 4.0mTirante útil: 2.0mCapacidad= 32m3 Volumen: 32,000 m3Capacidad Total: 32,000.0 lts

En caso de existir excedentes, estos tendrán que ser canalizados, mediante un rebosadero en el tanque de tormenta, hacia el drenaje sanitario existente.

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