CALCULO HIDRCALCULO HIDRÁÁULICO DE ULICO DE REDES DE SANEAMIENTO REDES DE SANEAMIENTO

COLEGIO DE INGENIEROS AGRÓNOMOS DE BARCELONA

Barcelona - Mayo de 2008

CCáálculo hidrlculo hidrááulico de redes de saneamientoulico de redes de saneamiento

Datos necesarios:

Trazado en planta de la red, en función de:

Parcelación de las zonas a urbanizar

Cuencas vertientes de la zona a urbanizar

Situación del punto final de evacuación (cauce receptor o estación depuradora)

Superficie de cada una de las zonas vertientes a la red de saneamiento Si.

Porcentaje de superficie edificable, de viales y de espacios verdes.

Coeficientes de escorrentía de las distintas superficies Ci.

Tiempo de escorrentía.

Tiempo de concentración.

Periodo de retorno.

Precipitación máxima horaria para el periodo de retorno considerado Im.

CCáálculo hidrlculo hidrááulico de redes de saneamientoulico de redes de saneamiento

Datos necesarios (cont.)

Perfiles longitudinales de cada uno de los ramales

Identificación de cada uno de los ramales.

Situar los pozos de inspección

Caudales de cálculo:

Pluviales:

Q = C x I x SResiduales residenciales

Q = Qcalculo abast.

TRAZADO EN PLANTA Y ESQUEMA DE AREAS QUE VIERTEN A CADA RAMAL

EDAR

1

5

4

3

2

10

9

8

76

Coeficiente de escorrentCoeficiente de escorrentííaa

Es el cociente entre el caudal que discurre por la superficie en relación con el caudal total precipitado.

TIPO DE SUPERFICIE C Cubiertas impermeables 0,70-0,95 Asfaltos 0,85-0,90 Hormigones 0,85-0,90 Adoquinado o entarugado rejuntado 0,80-0,85 Macadam bituminoso 0,70-0,90 Adoquinado ordinario 0,50-0,70 Empedrado de mosaico 0,40-0,50 Macadam ordinario 0,25-0,50 Pavimentos sin afirmar 0,15-0,30 Terrenos sin construir y deportivos 0,15-0,30 Jardines y praderas 0,05-0,25 Parques 0,01-0,20

TIPO DE ZONA C Casco urbano con edificación muy densa 0,70-0,90 Barrios antiguos con edificación densa 0,65-0,90 Zona industrial en ciudad 0,60-0,85 Barrios modernos con muchos edificios 0,50-0,70 Zona residencial de edificios aislados 0,25-0,60 Zona industrial de edificios aislados 0,25-0,60 Zona residencial unifamiliar en extraradio 0,25-0,50 Zona suburbana poco poblada 0,10-0,30 Zona rural 0,05-0,25

Tiempo de escorrentTiempo de escorrentííaa

Es el tiempo que tarda una gota de agua caída en la cuenca en el punto más alejado, en llegar a la red de alcantarillado.

Este tiempo depende de:

La distancia a recorrer por la gota de agua.

La pendiente del terreno.

Grado de impermeabilidad del terreno.

En la prEn la prááctica varctica varíía entre un ma entre un míínimo de 3 minutos y un nimo de 3 minutos y un mmááximo de 20 minutosximo de 20 minutos

Valores normales: entre 5 y 10 minutosValores normales: entre 5 y 10 minutos

Tiempo de concentraciTiempo de concentracióónn

Tiempo de concentración, en un punto x cualquiera de la red es el tiempo empleado por una gota de agua, caída en el lugar más alejado de dicho punto, para llegar al punto considerado x.

El tiempo de concentración es la suma del tiempo de escorrentía más el tiempo de recorrido.

En la prEn la prááctica, y para cuencas pequectica, y para cuencas pequeññas (de hasta 50 ha) as (de hasta 50 ha) varvaríía entre un ma entre un míínimo de 10 minutos y un mnimo de 10 minutos y un mááximo de 60 ximo de 60 minutosminutos

Normalmente se toman valores comprendidos entre Normalmente se toman valores comprendidos entre 10 y 30 minutos10 y 30 minutos

Periodo de retornoPeriodo de retorno

El periodo de retorno de un suceso (intensidad de un aguacero) se define como el número de años en que se supera , una vez como promedio, la intensidad media de dicho suceso.

Las curvas de precipitación media anual pueden estar representadas para periodos de retorno de 1, 5, 10, 25, 50 o más años, con un índice de probabilidad del 90%.

A efecto de homologación de base de datos se acepta como frecuencia tipo un periodo decenal

Coeficiente de afecciCoeficiente de afeccióón del Periodo de retornon del Periodo de retorno

Periodo de retorno P (años) 1 2 5 10 15 25 50 100

Coeficiente de afección 0,45 0,60 0,80 1,00 1,10 1,25 1,50 1,91

Intensidad de lluvia o PrecipitaciIntensidad de lluvia o Precipitacióón mn mááxima en 1 horaxima en 1 hora

Es el caudal máximo de agua caído en una unidad de superficie y una hora de duración.

En meteorología este caudal se suele expresar en mm. Para el cálculo hidráulico se expresa en l/s. ha.

Equivalencias:

1 mm/min = 166,67 l/s

1 mm/h = 2,78 l/s.

1 mm = 1 l/m²

1 l/s.ha = 0,0001mm/s = 0,006 mm/min = 0,36 mm/h

Lluvias de corta duración son generalmente las más intensas.

Su valor debe tomarse de los gráficos experimentales de curvas de intensidad de lluvia-Duración del chaparrón, para un periodo determinado.

A falta de estos gráficos locales pueden utilizarse las curvas de la Fig. 1 en las que:

Im = Intensidad media en un tiempo dado (mm/h).

Ih = Intensidad media en aguaceros de una hora de duración (mm/h).

Tc = Duración del chaparrón igual a tiempo de concentración (min.)

Curva adecuada Valor máxima intensidad media (Im ) para el periodo de retorno considerado.

A falta de este dato el Gráfico 2 da un valor orientativo para un periodo decenal.

La curva correspondiente será la de Ih que nos permitirá hallar el valor de Im

Curvas IDF: Intensidad Curvas IDF: Intensidad –– DuraciDuracióón n –– FrecuenciaFrecuencia

Para calcular el valor de Im se entra en el gráfico I.D.F (Fig. 1) con el valor de Ih obtenido del gráfico 2 y con el tiempo de concentración, como duración del chaparrón. En la escala izquierda se obtendrá el valor de Im en l/s.Ha.

Ejemplo de cEjemplo de cáálculo: Red de saneamiento en lculo: Red de saneamiento en GuadalajaraGuadalajara

Superficies:

Edificación viviendas: superficies cubiertas y pavimentadas: 109.000 m².

Superficie de viales: 15.000 m².

No se consideran las zonas verdes

Coeficiente de escorrentía en edificación, pavimentación y viales: C = 0,8

Precipitación máxima horaria en Guadalajara para un periodo de retorno de 10 años y nivel de probabilidad del 90%: 25 mm.

Tiempo de concentración considerado: 15 minutos

Intensidad de lluvia según curvas IDF: 80 l/s. Ha.

RAMAL NUDOS J L SUPERFICIES m² CAUDAL QUE APORTA (l/s)

% m. VIALES VIVIENDAS. VIALES VIV. TOTAL

G-1 122 121 3,69 50 750 4,8 0,0 4,8121 120 0,99 50 750 4,8 0,0 4,8

100 1500 0 9,6 0,0 9,6

H 140 139 0,50 50 1000 0,0 6,4 6,4139 138 0,50 50 1000 0,0 6,4 6,4138 137 0,50 50 1000 0,0 6,4 6,4137 136 0,50 50 1000 0,0 6,4 6,4136 135 4,64 50 1000 0,0 6,4 6,4135 134 3,64 50 500 0,0 3,2 3,2134 129 3,16 42 500 0,0 3,2 3,2

342 0 6000 0,0 38,4 38,4

F 110 111 2,55 50 750 1000 4,8 6,4 11,2111 112 0,74 50 750 1000 4,8 6,4 11,2112 113 0,50 50 750 1000 4,8 6,4 11,2113 114 0,50 50 750 1000 4,8 6,4 11,2114 115 1,52 50 750 1000 4,8 6,4 11,2115 116 3,26 50 750 1000 4,8 6,4 11,2116 117 0,50 50 750 1000 4,8 6,4 11,2117 118 0,50 50 750 1000 4,8 6,4 11,2118 119 0,50 50 750 1000 4,8 6,4 11,2119 120 0,50 50 750 1000 4,8 6,4 11,2

500 7500 10000 48,0 64,0 112,0

I-J 103 104 1,97 50 1.500 1000 9,6 6,4 16,0104 105 2,53 16 240 1000 1,5 6,4 7,9105 127 5,00 27 0,0 0,0 0,0127 128 5,00 30 0,0 0,0 0,0128 129 5,00 30 0,0 0,0 0,0129 130 5,00 30 0,0 0,0 0,0130 131 5,00 30 0,0 0,0 0,0131 132 5,00 30 0,0 0,0 0,0132 120 1,84 20 0,0 0,0 0,0120 133 1,58 30 0,0 0,0 0,0133 67 1,58 30 0,0 0,0 0,0

323 1.740 2000 11,1 12,8 23,9

G 123 124 0,82 50 1500 9,6 0,0 9,6124 125 0,62 50 750 4,8 0,0 4,8125 126 0,62 50 750 4,8 0,0 4,8126 75 5,00 23,5 0,0 0,0 0,075 74 5,00 23,5 1000 0,0 6,4 6,474 73 0,88 33 1000 0,0 6,4 6,473 72 0,88 32,5 1000 0,0 6,4 6,472 71 0,86 50 1000 0,0 6,4 6,471 70 0,88 50 1000 0,0 6,4 6,470 69 0,88 50 1000 0,0 6,4 6,469 68 0,88 50 1000 0,0 6,4 6,468 67 0,88 50 500 0,0 3,2 3,267 66 0,88 50 500 0,0 3,2 3,266 65 0,84 50 500 0,0 3,2 3,265 64 0,84 50 500 0,0 3,2 3,264 63 0,84 50 500 0,0 3,2 3,263 62 0,84 50 500 0,0 3,2 3,262 61 0,84 50 500 0,0 3,2 3,261 60 0,50 50 500 0,0 3,2 3,260 59 0,50 50 500 0,0 3,2 3,259 58 0,50 50 500 0,0 3,2 3,258 57 0,50 50 500 0,0 3,2 3,257 56 0,50 50 500 0,0 3,2 3,2

Ejemplo de cEjemplo de cáálculolculo

EDAR

14 3

2

10

2

9

87 6 5

R - 2

R - 2 - 1 1

1

2

3

4

5

6

2

1

12

3

4

R - 1

R

R -2

1

2

3

R - 1 - 2

R -1 -1Sistema unitario

15

1010

5

10

10

10

20 10 10 15 5 20

50

20 1010

10

30

40

10

15

10

124%0

4%0

6%0

6%0

7%0

4%04%0

5%0

5%0

70 50 60 70 40 70

50

40

50

50

80

50

50

50

5050

50

70

60

9%07%0

5%0

3%0

4%0

4%070

6%0

6%0

8%0

8%0

7%07%0 9%0 9%0

100045

45

10

20

5%0

7%0

Caudal de aguas negras aportado a cada nudo: 2,5 l/s

12

15

R - 140 Longitud

15 Caudal de pluviales

Tramo Caudal LongitudAlcantarilla, del al pend.

Tramo en que total eno pozo pozo sección Qpluv. Q neg. j L

Colector Desagua el tramonº nº (l/s ) x 1000 (l/s ) x 1000 (l/s ) (m/km)x10 (m)

R-1-1 1 2 10000 2500 40 40R-1-1 2 3 R-1 15000 2500 40 80

R-1-2 1 2 10000 2500 40 70R-1-2 2 3 15000 2500 40 60R-1-2 3 3 R-1 12000 2500 40 70

R-1 1 2 10000 2500 70 50R-1 2 3 12000 2500 60 60R-1 3 4 15000 2500 60 50R-1 4 5 50000 2500 50 50R-1 5 6 30000 2500 50 50R-1 6 1 R 40000 2500 40 50

R-2-1 1 2 10000 2500 80 50R-2-1 2 3 10000 2500 80 50R-2-1 3 4 10000 2500 60 50R-2-1 4 9 R-2 10000 2500 60 50

R-2 1 2 10000 2500 90 70R-2 2 3 20000 2500 90 40R-2 3 4 5000 2500 90 70R-2 4 5 15000 2500 70 60R-2 5 6 10000 2500 70 50R-2 6 7 10000 2500 70 70R-2 7 8 20000 2500 70 20R-2 8 9 5000 2500 50 10R-2 9 10 10000 2500 50 45R-2 10 1 R 20000 2500 50 45

R 1 2 10000 2500 30 1.000

Alcantarilla, Pendiente Diámetro A sección llena A caudal de cálculo A caudal mínimo Tramo Longituddel al interior Q Q mínimo

Tramo o Caudal Velocidad Velocidad Calado Velocidad Calado en quepozo pozo Pluviales Negras Aportado Caudal j d Q V V h V h L

Colector del tramo del tramo por otros Total Desaguanº nº Qpl Qn ramales Q (m/ km) (mm) (l/ s) (m/ s) (m/ s) (mm) (m/ s) (mm) (m)

R-1-1 1 2 10,0 2,5 0,0 12,5 4,0 300 73,01 1,03 0,78 82,80 0,46 33,00 40,00 0 2 3 15,0 2,5 0,0 30,0 4,0 300 73,01 1,03 0,98 133,50 0,46 33,00 R-1 80,00

R-1-2 1 2 10,0 2,5 0,0 12,5 4,0 300 73,01 1,03 0,78 82,80 0,46 33,00 70,00 0 2 3 15,0 2,5 0,0 30,0 4,0 300 73,01 1,03 0,98 133,50 0,46 33,00 60,00 0 3 3 12,0 2,5 0,0 44,5 4,0 300 73,01 1,03 1,07 170,40 0,46 33,00 R-1 70,00

R-1 1 2 10,0 2,5 0,0 12,5 7,0 300 97,10 1,37 0,95 70,80 0,58 29,40 50,00 0 2 3 12,0 2,5 0,0 27,0 6,0 300 89,77 1,27 1,12 112,20 0,53 30,00 60,00 0 3 4 15,0 2,5 74,5 119,0 6,0 400 191,55 1,52 1,59 230,00 0,52 27,20 50,00 0 4 5 50,0 2,5 0,0 171,5 5,0 450 238,03 1,50 1,60 288,00 0,48 27,45 50,00 0 5 6 30,0 2,5 0,0 204,0 5,0 450 238,03 1,50 1,60 333,90 0,48 27,45 50,00 0 6 1 40,0 2,5 0,0 246,5 4,0 600 452,60 1,60 1,63 315,00 0,42 26,40 R 50,00

R-2-1 1 2 10,0 2,5 0,0 12,5 8,0 300 103,91 1,47 1,01 69,30 0,60 27,90 50,00 0 2 3 10,0 2,5 0,0 25,0 8,0 300 103,91 1,47 1,22 99,30 0,60 27,90 50,00 0 3 4 10,0 2,5 0,0 37,5 6,0 300 89,77 1,27 1,21 133,50 0,53 30,00 50,00 0 4 9 10,0 2,5 0,0 50,0 6,0 300 89,77 1,27 1,30 159,30 0,53 30,00 R-2 50,00

R-2 1 2 10,0 2,5 0,0 12,5 9,0 300 110,32 1,56 1,05 66,30 0,62 27,30 70,00 0 2 3 20,0 2,5 0,0 35,0 9,0 300 110,32 1,56 1,39 114,30 0,62 27,30 40,00 0 3 4 5,0 2,5 0,0 42,5 9,0 300 110,32 1,56 1,45 127,80 0,62 27,30 70,00 0 4 5 15,0 2,5 0,0 60,0 7,0 300 97,10 1,37 1,43 170,40 0,58 29,40 60,00 0 5 6 10,0 2,5 0,0 72,5 7,0 300 97,10 1,37 1,47 195,90 0,58 29,40 50,00 0 6 7 10,0 2,5 0,0 85,0 7,0 350 145,75 1,51 1,56 192,50 0,56 28,00 70,00 0 7 8 20,0 2,5 0,0 107,5 7,0 350 145,75 1,51 1,62 226,10 0,56 28,00 20,00 0 8 9 5,0 2,5 0,0 115,0 5,0 400 174,61 1,39 1,46 237,60 0,49 28,40 10,00 0 9 10 10,0 2,5 50,0 177,5 5,0 450 238,03 1,50 1,60 293,85 0,48 27,45 45,00 0 10 1 20,0 2,5 0,0 200,0 5,0 450 238,03 1,50 1,60 328,05 0,48 27,45 R 45,00

R 1 2 10,0 2,5 446,5 459,0 3,0 700 586,13 1,52 1,63 477,40 0,37 26,60 1.000,00

Caudal de Cálculo

(l/ s)