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INTEGRANTES:• CHAHUAYO HUINCHO, IVÁN• ALVARADO MATOS ,MARCO• ANYAIPOMA BENDEZU, HERBERTH• BAQUERIZO SALAS, BRANDON• PATILLA PRIETO, ROLANDO
2012
DRENAJE (DESAGUE) PLUVIAL EN EDIFICACIONES URBANASINFORME TECNICO
I. DESAGUE PLUVIAL
Se debe considerar la aportación de todos los techos, áreas pavimentadas, garajes, jardines, patios y terrazas mismos que deben drenar a un sistema separado y distinto de los de recolección de aguas servidas negras o grises y hasta el límite del predio.Cuando haya sido aprobado por la autoridad competente y no se contraponga con ninguna ley o normatividad vigente, se permite que las aguas pluviales descarguen sobre áreas planas tales como vialidades, banquetas, jardines de vialidades y siempre que el agua no fluya hacia ninguna de las edificaciones.
I.1 Diseño.
1.1.1Generalidades. Es objetivo primordial en el diseño de los sistemas de alcantarillado de aguas pluviales, el evitar el escurrimiento y acumulación de agua en las vialidades de las poblaciones que llevan a la erosión y deterioro de los pavimentos. De manera similar en los predios se debe separar la recolección y conducción de las aguas de lluvia del resto de las aguas servidas para no sobredimensionar los sistemas o provocar inundaciones por desbordamientos de los muebles sanitarios.
1.1.2 Estudios. Se debe recabar la información climatológica correspondiente a los registros de precipitaciones para obtener de ahí los datos de precipitación característica pero y sobretodo de los valores de la intensidad, duración y periodos de retorno. A partir de esos datos se pueden estimar losgastos de diseño para dimensionar los sistemas de alcantarillado y de la tormenta de diseño asociada.
1.1.3 Gastos de diseño. Existen diversos modelos disponibles, pero por ser el más extensamente utilizado, se debe emplear el llamado de la fórmula racional que relaciona el área de captación con la intensidad de precipitación y el coeficiente de escurrimiento. Especial cuidado hay que tener con la correcta selección de esos valores en la condiciones de saturación del área, de la precipitación, del periodo de retorno y la duración de la tormenta, además de otros valores como el tiempo de concentración y las longitudes de captación
1.2 Dimensiones de las tuberías. La autoridad local competente debe señalar los parámetros mínimos para proveer este servicio. Así algunas autoridades de los climas semifríos del altiplano fijan como mínimo absoluto para el diámetro una tubería de 76 mm para un área de 100 m2. También es aceptable la tubería de 76 mm para bajadas ahogadas en elementos estructurales.En caso de no existir indicación al respecto se toman los valores de las tablas, sin embargo, a menos que se cuente con mecanismos para impedir la obturación de las coladeras y bajadas pluviales con basura, granizo o sólidos de cualquier tipo, se debe instalar un diámetro mínimo de 100 mm en cualquier caso de tuberías verticales excepto rebosadero o vertederos
de demasías en azoteas y de 150 mm en tuberías horizontales. Por seguridad se debe proveer de no menos de dos bajadas para una superficie de techo de 200 m2 y no menos de 4 para áreas mayores a ésa.
Dimensiones de tuberías verticales para bajantes pluviales
Dimensiones de tuberías horizontales para pendientes 1%
1.3 Características de la instalación. Se aplican las recomendaciones constructivas de los párrafos aplicables a las aguas negras y grises de las Secciones
1.4 Pendientes. Las pendientes de las tuberías no deben ser menores del 1 % ni mayores del 4 % excepcionalmente.
1.5 Velocidades. Las velocidades del flujo deben ser de 0,60 a 3,0 metros por segundo a tubolleno.
1.6 Gárgolas. Para los desagües de emergencia en azoteas y terrazas, se permite el uso de gárgolas o rebosaderos y deben separase del drenaje primario, pueden ser descargados por encima del nivel del piso donde sea observable por los ocupantes o el personal de mantenimiento, pero nunca en chorro libre desde la azotea.
1.7 Materiales. Todos los tubos y conexiones deben ser con materiales aprobados, con apego a las normas vigentes y las instrucciones del fabricante.
1.8 Registros. Se deben proveer registros de albañales, de al menos 40 x 60 cm en profundidades de hasta un metro, por cada 10 m de tramo recto y uno en cada cambio de dirección o descarga de una columna o bajada de aguas pluviales.
1.9 Coladeras. Las coladeras en azoteas deben tener un área de boca de por lo menos de una vez y media la de la bajada, las de tipo plana deben tener una área de boca al menos 2 veces la del tubo de descarga al que está conectada.
1.10 Bajo nivel. Los desagües de áreas por debajo del nivel de banqueta deben estar protegidos por válvula de no retorno o contra flujo y no menores de 100 mm con trampa hidráulica, sumidero, pozo de absorción o solución equivalente aprobada.
1.1 Sumideros. Los sumideros y pozos de absorción deben ser no menores de 500 mm dediámetro y 60 cm de profundidad, accesibles en su ubicación y asegurando que se separan los sólidos en decantadores previos a la disposición y se cumplen los parámetros de descarga de la normatividad vigente.
Sistema combinado. Para dimensionar las tuberías en sistemas combinados se pueden convertir las proyecciones horizontales de las áreas tributarias a unidades de descarga de mueble de la manera siguiente: para precipitaciones de 25 mm por hora un área de 372 m2 se hace equivalente a 256 udm y para los excedentes se debe adicionar una udm por cada 1,5 m2. Cuando existe una descarga adicional de tanques reguladores por medio de una bomba se debe tomar su caudal para ser adicionado y al menos cada litro por minuto se puede considerar igual a 2,35 m2 de techo. Para otras precipitaciones hacer los ajustes necesarios consultando las referencias especializadas.
II. SISTEMAS DE VENTILACIÓN
2.1.1 Características-Ventilación de muebles.
El sistema sanitario debe estar provisto de un sistema de tubería de ventilación que permita la admisión o emisión de aire de manera que el sello de cualquier trampa hidráulica no esté sujeto a un diferencial de presión de aire de más de 25 mm. (1 pulgada) de columna de agua (249 Pa). Cada trampa y artefacto con trampa deben ser ventilados de acuerdo a uno de los métodos de ventilación especificados. El sistema de ventilación no debe ser utilizado para otros propósitos que no sean la ventilación del sistema sanitario.
2.1.2 Ventilación de inodoros. Cuando el tubo ventilador sirva para varios inodoros, colocados a distintas alturas, se deben ligar los sifones entre si por medio de un tubo de 38 mm de diámetro que termine en el de ventilación del inodoro más alto. Cuando haya un grupo de inodoros en una sola planta de un edificio conectados al mismo tubo de descarga, un solo tubo de ventilación puede servir para los mismos, siempre que el número de éstos no exceda de 5.
2.1.3 Diámetros. Cuando se trate de tubos de ventilación directa de cualquier mueble sanitario con excepción del inodoro, el diámetro no debe ser inferior a la mitad del que tiene el conducto de drenaje que ventila y en ningún caso menor de 32 mm.
2.1.4 Materiales. Los materiales y métodos utilizados para la construcción e instalación de sistemas de ventilación deben cumplir con las disposiciones aplicables al sistema de drenaje sanitario. La lámina de cobre para planchas de escurrimiento, de la tubería de ventilación, debe ser conforme a ASTM B 152 y debe pesar no menos de 2.5 kg/m². La lámina de plomo para planchas de escurrimiento, de la tubería de ventilación, debe tener un peso no menor de 12 kg/m² para planchas de escurrimiento prefabricadas.
2.2. DISEÑO
2.2.1 Ventilaciones verticales de bajadas y columnas
El sistema sanitario de toda edificación debe tener al menos una ventilación cuyo diámetro sea superior a la mitad del correspondiente drenaje de la edificación. Todas las tuberías de albañal deben tener un tubo ventilador al inicio de su recorrido aguas arriba. Las tuberías de ventilación deben correr sin disminuir su dimensión y lo más recto posible hasta su descarga al aire libre.Toda columna o bajada de aguas negras, jabonosas o de doble ventilación debe rematarse prolongando su parte más alta con una ventilación o ventilación al aire libre. Para el diseño de las dimensiones de los tubos de ventilación se debe considerar el número total acumulado de todos lo muebles sanitarios servidos por ese ramal. La longitud a considerar debe ser la del ventilación más largo.
2.2.2 Conexión al sistema de desagüe. Toda columna de ventilación debe drenar en su parte inferior al sistema de desagüe al que sirve, se debe ejecutar con métodos aprobados o piezas especiales y por la parte superior de la línea media de la tubería a la que conecta aguasabajo dentro de los 10 diámetros del tubo principal. Todo núcleo de sanitarios se debe ventilar al menos al inicio aguas arriba de las tuberías horizontales.
2.2.3 Terminales de tubo de ventilación. Toda tubería sanitaria de ventilación abierta que se extienda a través del techo, debe ser terminada a no menos de 1,50 m sobre el nivel del techo, excepto cuando el techo vaya a ser utilizado con otro propósito además de la protección contra la intemperie, en estos casos la extensión del ventilación debe ser de no menos de 2,14 m sobre el nivel del techo.Extensión sobre el techo. Toda extensión de la tubería de ventilación a través de un techo o muro debe ser como mínimo de 76 mm de diámetro. Todo incremento en la ventilación debe hacerse dentro de la estructura a un mínimo de 300 mm debajo del techo o dentro del muro.La junta de cada tubo de ventilación con la línea de techo debe estar sellada herméticamente con una plancha de cobre o plomo o método similar. Cada
ventilación vertical o de bajada debe extenderse al exterior de la edificación y terminar al aire libre. Las terminales de ventilación no deben utilizarse como
III. SISTEMA DE DESAGUE Y VENTILACIÓN COMBINADOS
3.1 Generalidades. Un sistema combinado de desagüe y ventilación no debe servir otros muebles que no sean desagües de piso, fregaderos, lavabos y bebederos y la combinación horizontal de la tubería de desagüe y ventilación. La distancia vertical máxima debe ser de 2438 mm. Los sistemas de desagüe y ventilación combinados no deben recibir la descarga de moledores de desperdicios de comida. La pendiente máxima es de media unidad vertical por 12 unidades horizontales (pendiente del 4 por ciento). La pendiente mínima debe ser conforme a las Tablas. El sistema debe estar provisto con un tubo seco de ventilación conectado en algún punto dentro del sistema. La ventilación que conecta el sistema combinado de desagüe y ventilación se debe extender verticalmente un mínimo de 152 mm sobre el nivel de inundación del mueble más alto que está siendo ventilado antes de hacer el desvío horizontal. El ramal de mueble o desagüe de mueble debe conectarse al sistema combinado dentro de la distancia especificada en la
IV.CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEÑO
Los caudales para sistemas de drenaje urbano menor deberán ser
calculados:
Por el Método Racional si el área de la cuenca es igual o
menor a 13 Km2.
Por el Método de Hidrograma Unitario o Modelos de
Simulación para área de cuencas mayores de 13 Km2.
El período de retorno deberá considerarse de 2 a10 años.
4.1. CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES
Para el diseño del sistema de drenaje de aguas pluviales en
edificaciones ubicadas en localidades de alta precipitación con
características iguales o mayores se deberá tener en consideración las
siguientes indicaciones.
Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas causarán su
almacenamiento; mas con la finalidad de garantizarla estabilidad de las
estructuras de la edificación, estas aguas deberán ser evacuadas a los
jardines o suelos sin revestir a fin de poder garantizar su infiltración al
subsuelo.Si esta condición no es posible deberá realizarse su
evacuación hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada.
4.1.1. Almacenamiento de aguas pluviales en áreas superiores o
azoteas:
El almacenamiento de agua pluvial en áreas superior eso azoteas
transmite a la estructura de la edificación una carga adicional que
deberá ser considerada para determinarla capacidad de carga del techo
y a la vez, el mismo deberá ser impermeable para garantizar la
estabilidad de la estructura.
El almacenamiento en azoteas será aplicable áreas iguales o
mayores a 500 m2.
La altura de agua acumulada en azoteas no deberá ser mayor de
0,50 m.
En el proyecto arquitectónico de las edificaciones sede be considerar
que las azoteas dispondrán de pendientes no menores del 2% hacia la
zona seleccionada para la evacuación.
4.1.2. Criterios para evacuación del as aguas almacenadas en azoteas:
Para la evacuación de las aguas pluviales almacenadas en azoteas se
utilizará montantes de 0.05m de diámetro como mínimo y una ubicación
que permita el drenaje inmediato y eficaz con descarga a jardines o
patios sin revestimiento.
4.1.3. Criterios para evacuación de las aguas pluviales de las viviendas
En última instancia y luego de considerar lo indicado en los párrafos
6.2.1 y 6.2.2 y no ser posible la infiltración de las aguas pluviales, éstas
deberán ser evacuadas hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada
para lo cual, se debe prever la colocación de ductos o canaletas de
descargas sin tener efectos erosivos en las cunetas que corren a lo largo
de las calles.
5. CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO
a) Las caudales para sistema mayor deberán ser calculados por los
métodos del Hidrograma Unitario o Modelos de Simulación. El Método
Racional sólo deberá aplicarse para cuencas menores de 13 Km2.
b) El Período de Retorno no debe ser menor de 25 años.
c) El caudal que o pueda ser absorbido por el sistema menor, deberá
fluir por calles y superficie del terreno.
d) La determinación de la escorrentía superficial dentro del área de
drenaje urbano o residencial producida por la precipitación generada por
una tormenta referida a un cierto periodo de retorno nos permitirá
utilizando la ecuación de Manning determinar la capacidad de la tubería
capaz de conducir dicho caudal fluyendo a tubo lleno.
Donde:
V= Velocidad media de desplazamiento (m/s)
R= Radio medio hidráulico (m)
S = Pendiente de la canalización
n= Coeficiente de rugosidad de Manning.
A= Sección transversal de la canalización (m2)
Q= Caudal (Escorrentía superficial pico) (m3/s)
NOMOGRAMA DE LA ECUACIÓN DE MANNING PARA FLUJO
A TUBO LLENO EN CONDUCTOS CIRCULARES
5.1. TIPOS DE SISTEMAS DE EVACUACION
5.1.1. Condiciones para evacuar por gravedad.
Para el sistema evacue por gravedad, y en función del deposito de
evacuación, las condiciones hidráulicas de descarga son iguales a los
descritos en el párrafo.
En caso de descarga al mar, el nivel de agua en la entrega (tubería o
canal) debe estar 1.50 m sobre el nivel medio del mar.
b) En el caso de descarga a un río, el nivel de agua en la descarga
(tubería o canal) deberá estar por lo menos a1,00 m sobre el máximo
nivel del agua esperado para un periodo de retorno de 50 años.
c) En el caso de un lago, el nivel de evacuación del pelo de agua del
evacuador o dren principal estará a 1.00m, por encima del nivel del agua
que alcanzará el lago para un periodo de 50 años.
d) En general el sistema de evacuación debe descargar libremente (> de
1.00 m sobre los máximos niveles esperados), para evitar la obstrucción
y destrucción del sistema de drenaje pluvial.
En una tubería de descarga a un cuerpo de agua sujetosa considerables
fluctuaciones en su nivel: tal como la descarga en el mar con las
mareas, en necesario prevenir que estas aguas entren en el desagüe,
debiendo utilizar se una válvula de retención de mareas.
5.1.2. Condiciones de evacuación por bombeo
Cuando no es posible la evacuación por gravedad, se debe considerar la
alternativa de evacuación mediante el uso de un equipo de bombas
movibles o fijas (plantas de bombeo).
Como en la evacuación de aguas pluviales la exigencia es de grandes
caudales y relativamente carga bajas, las bombas de flujo axial y gran
diámetro son las más adecuadas para esta acción.
En caso de colocarse sistemas de bombeo accionados por sistemas
eléctricos, deberá preverse otras fuentes de energía para el
funcionamiento alternativo del sistema.
VI. CALCULO DE CAUDALES DE ESCURRIMIENTO
Los caudales de escurrimiento serán calculados por lo menos según:
El Método Racional, aplicable hasta áreas de drenaje no mayores a 13
Km2.
Técnicas de hidrogramas unitarios podrán ser empleados para áreas
mayores a 0.5 Km2, y definitivamente para áreas mayores a 13 Km2.
6.1. MÉTODO RACIONAL
a) Para áreas urbanas, donde el área de drenaje está compuesta de
subáreas o subcuencas de diferentes características, el caudal pico
proporcionado por el método racional viene expresado por la siguiente
forma:
Dónde:
Q : Es el caudal pico m3/s.
I : La intensidad de la lluvia de diseño en mm/hora.
Aj : Es el área de drenaje de la j-ésima de las subcuencas en Km2.
Cj : Es el coeficiente de escorrentía para la j-ésimasubcuencas, y
m es el número de subcuencas drenadas por un alcantarillado.
b) Las subcuencas están definidas por las entradas o sumideros a los
ductos y/o canalizaciones del sistema de drenaje.
c) La cuenca está definida por la entrega final de las aguas a un
depósito natural o artificial, de agua (corriente estable de agua, lago,
laguna, reservorio, etc).
i = intensidad (mm/h)
d = duración (min.)
T = periodo de retorno (años)
6.2. Coeficiente de Escorrentía
Como se ha mencionado, del agua caída durante una lluvia, solamente
una parte escurre y llega a los conductos de desagües, el resto se infiltra
en el suelo o evapora.
La fracción que infiltra en el suelo va a formar parte de las napas
freáticas o es retenida en el mismo por capilaridad. La relación entre el
caudal máximo que llegará a los conductos pluviales, respecto al
producido por la precipitación media de la cuenca se denomina
Coeficiente de Escorrentía “ϕ “.
Este Coeficiente de Escorrentía “ϕ “, es siempre menor que uno y
depende de las características locales propias del suelo (ej. tipo,
humedad, etc.), absorción (impermeabilización de superficies),
temperatura, pendiente o sea varia con el desarrollo de la edificación y
de la pavimentación y con la duración de la lluvia.
a) La selección del valor del coeficiente de escorrentía deberá
sustentarse en considerar los efectos de:
Características de la superficie.
Tipo de área urbana.
Intensidad de la lluvia (teniendo en cuenta su tiempo de retomo).
Pendiente del terreno.
Condición futura dentro del horizonte de vida del proyecto.
b) El diseñador puede tomar en cuenta otros efectos que considere
apreciables: proximidad del nivel freático, porosidad del subsuelo,
almacenamiento por depresiones del terreno, etc.
c) Las tablas 1a, 1b, 1c pueden usarse para la determinación de los
coeficientes de escorrentía.
d) El coeficiente de escorrentía para el caso de áreas de drenaje con
condiciones heterogéneas será estimado como un promedio ponderado
de los diferentes coeficientes correspondientes a cada tipo de cubierta
(techos, pavimentos, áreas verdes, etc.), donde el factor de ponderación
es la fracción del área de cada tipo al área total.
6.3. Intensidad de la Lluvia
a) La intensidad de la lluvia de diseño para un determinado punto del
sistema de drenaje es la intensidad promedio de una lluvia cuya
duración es igual al tiempo de concentración del área que se drena
hasta ese punto, y cuyo periodo de retorno es igual al del diseño de la
obra de drenaje.
Es decir que para determinarla usando la curva intensidad-duración-
frecuencia (IDF) aplicable a la zona urbana del estudio, se usa una
duración igual al tiempo de concentración de la cuenca, y la frecuencia
igual al recíproco del periodo de retorno del diseño de la obra de
drenaje.
b) La ruta de un flujo hasta un punto del sistema de drenaje está
constituido por:
La parte donde el flujo fluye superficialmente desde el punto más
remoto del terreno hasta su punto de ingreso al sistema de ductos
y/o canalizaciones.
La parte donde el flujo fluye dentro del sistema de ductos y/o
canalizaciones desde la entrada en él hasta el punto de interés.
c) En correspondencia a las partes en que discurre el flujo, enunciadas
en el párrafo anterior, el tiempo de concentración a lo largo de una ruta
hasta un punto del sistema de drenaje es la suma de:
El tiempo de ingreso al sistema de ductos y canalizaciones,t0.
El tiempo del flujo dentro de alcantarillas y canalizaciones desde la
entrada hasta el punto, tf. Siendo el tiempo de concentración a lo
largo de una ruta hasta el punto de interés es la suma de:
d) El tiempo de ingreso, t0, puede obtenerse mediante observaciones
experimentales de campo o pueden estimarse utilizando ecuaciones
como la presentadas en las Tablas 2a y 2b.
e) La selección de la ecuación idónea para evaluar t0 será determinada
según ésta sea pertinente al tipo de escorrentía superficial que se
presente en cada subcuenca. Los tipos que pueden presentarse son el
predominio de flujos superficiales tipo lámina o el predominio de flujos
concentrados en correnteras, o un régimen mixto. La Tabla 2 informa
acerca de la pertinencia de cada fórmula para cada una de las formas en
que puede presentarse el flujo superficial.
f) En ningún caso el tiempo de concentración debe ser inferior a 10
minutos.
g) EL tiempo de flujo, tf, está dado por la ecuación:
Donde:
Li = Longitud del i-ésimo conducción (ducto o canal) alo largo de
la trayectoria del flujo
Vi = Velocidad del flujo en el ducto o canalización.
h) En cualquier punto de ingreso al sistema de ductos y canalizaciones,
al menos una ruta sólo tiene tiempo de ingreso al sistema de ductos,
t0. Si hay otras rutas estas tienen los dos tipos de tiempos t0. ytf.
i) El tiempo de concentración del área que se drena hasta un punto de
interés en el sistema de drenaje es el mayor tiempo de
concentración entre todas las diferentes rutas que puedan tomar los
diversos flujos que llegan a dicho punto.
6.4. Área de Drenaje
a) Debe determinarse el tamaño y la forma de la cuenca o subcuenca
bajo consideración utilizando mapas topográficos actualizados. Los
intervalos entre las curvas de nivel deben ser lo suficiente para poder
distinguir la dirección del flujo superficial.
b) Deben medirse el área de drenaje que contribuye al sistema que se
está diseñando y las sub áreas de drenaje que contribuyen a cada uno
de los puntos de ingreso a los ductos y canalizaciones del sistema de
drenaje.
c) El esquema de la divisoria del drenaje debe seguirlas fronteras reales
de la cuenca, y de ninguna manera las fronteras comerciales de los
terrenos que se utilizan en el diseño de los alcantarillados de desagües.
d) Al trazar la divisoria del drenaje deberán atenderse la influencia de las
pendientes de los pavimentos, la localización de conductos subterráneos
y parques pavimentados y no pavimentados, la calidad de pastos,
céspedes y demás características introducidas por la urbanización.
6.5. Periodo de Retorno
a) El sistema menor de drenaje deberá ser diseñado para un periodo de
retorno entre 2 y 10 años. El periodo de retorno está en función de la
importancia económica de la urbanización, correspondiendo 2 años a
pueblos pequeños.
b) El sistema mayor de drenaje deberá ser diseñado para el periodo de
retorno de 25 años.
c) El diseñador podrá proponer periodos de retorno mayores a los
mencionados según su criterio le indique que hay mérito para postular
un mayor margen de seguridad debido al valor económico o estratégico
de la propiedad a proteger.
6.6. Información Pluviométrica
Cuando el estudio hidrológico requiera la determinación de las curvas
intensidad – duración - frecuencia (IDF)representativas del lugar del
estudio, se procederá de la siguiente manera:
a) Si la zona en estudio esta en el entorno de alguna estación
pluviográfica, se usará directamente la curva IDF perteneciente a esa
estación.
b) Si para la zona en estudio sólo existe información pluviométrica, se
encontrará la distribución de frecuencia de la precipitación máxima en 24
horas de dicha estación, y luego junto con la utilización de la información
de la estación pluviográfica más cercana se estimarán las precipitación
es para duraciones menores de 24 horas y para el período de retorno
que se requieran. La intensidad requerida quedará dada por I(t,T) =
P(t,T)/t, donde I(t,T) es la intensidad para una duración t y periodo de
retorno T requeridos;y P(t,T) es la precipitación para las mismas
condiciones.
c) Como método alternativa para este último caso pueden utilizarse
curvas IDF definidas por un estudio regional. De utilizarse el estudio
regional «Hidrología del Perú»IILA - UM – SENAMHI 1983 modificado,
las fórmulas IDFrespectivas son las mostradas en las Tablas 3 a y 3 b.
d) Si el método racional requiere de intensidades de lluvia menores de
una hora, debe asegurarse que la curva o relación IDF sea válida para
esa condición.
VII. METODOS QUE USAN TÉCNICAS DE HIDROGRAMASUNITARIOS
7.1. Hietograma de Diseño
a) En sitios donde no se disponga de información que permita establecer
la distribución temporal de la precipitación durante la tormenta
(hietograma), el hietograma podrá ser obtenido en base a técnicas
simples como la distribución triangular de la precipitación o la técnica de
bloques alternantes.
b) La distribución triangular viene dado por las expresiones:
h= 2P /T, altura h del pico del hietograma, donde P es la
precipitación total.
r= ta/Td, coeficiente de avance de la tormenta igual al tiempo al
pico, ta, entre la duración total. tb =Td - ta = (1 - r)
Td, tiempo de recesión.
Dónde:r puede estimarse de las tormentas de estaciones
pluviográficas cercanas o tomarse igual a 0,6 dentro de un criterio
conservador.
c) La duración total de la tormenta para estos métodos simplificados
será 6, 12 o 24 horas según se justifique por información de registros
hidrológicos o de encuestas de campo.
7.2. Precipitación Efectiva
Se recomienda realizar la separación de la precipitación efectiva de la
total utilizando el método de la Curva Número (CN); pero pueden usarse
otros métodos que el diseñador crea justificable.
7.3. Descarga de Diseño
Determinado el hietograma de diseño y la precipitación efectiva se
pueden seguir los procedimientos generales de hidrología urbana
establecidos por las técnicas de hidrogramas unitarios y que son
descritas en las referencias de la especialidad, con el fin de determinar
las descargas de diseño.
Fórmula IILA Modificada
Para t<3 horas
Donde:
i = intensidad de la lluvia (mm/hora)
a = parámetro de intensidad (mm)
K = parámetro de frecuencia (adimensional)
b = parámetro (hora)
n = parámetro de duración (adimensional)
t = duración (hora)
Donde:
P24 = Máxima Precipitación en 24 horas
T = tiempo de retorno
tg= duración de la lluvia diaria, asumido en promedio de 15,2 para Perú.
K = K’gb = 0,5 horas (Costa, centro y sur)
0,4 horas (Sierra)
0,2 horas (Costa norte y Selva)
g = Parámetro para determinar P24
MAPA NACIONAL DE PRECIPITACIONES
EJEMPLOS DEL METODO RACIONAL
1. EJEMPLO
2. EJEMPLO
VIII. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA DE LLUVIA A ENCAUZAR
EJEMPLO: Una casa en Huancayo, según croquis siguiente con:
a = 12 m
b = 9,6 m
c = 7,6 m
MÉTODO 1
Determinación de la superficie de recogida de agua "S", de cada una de las vertientes de la cubierta en estudio, siendo la superficie de recogida de la vertiente la proyección sobre el plano horizontal de la superficie de la misma.
Vertiente 1. Superficie de recogida (S1)S1 = a x b
Vertiente 2. Superficie de recogida (S2) S2 = a x c
Solución al ejemplo:S1 = 12 x 9,6 = 116 m2S2 = 12 x 7,6 = 92 m2
Cálculo del caudal por vertiente, mediante la siguiente fórmula:
Siendo:
Q = caudal calculado en l/s
S = superficie de recogida por vertiente en m2.
lm = índice pluviométrico considerado en l/min.
Para esta zona se cuenta con un Im = 2,47 l/min/m2.
Determinación del número de bajantes por vertiente en función del tipo de canaleta. Según el tipos de canaleta se realizara el calculo de la cantidad de bajantes aquí se tomara el valor de caudal máximo por bajante en litros por segundo (l/s)
La cantidad de bajantes es el resultado del caudal a evacuar por vertiente, por el caudal máximo que evacua el tipo de canaleta.
Se escoge la canaleta
Para este caso tipo Serie Omega, cuyo caudal máximo es de 2 l/s. Entonces el número de bajantes por cada vertiente será:
se escoge el canalón tipo Serie Alfa, cuyo caudal máximo es de 3,5 l/s.
Entonces para la vertiente1 y la vertiente2 se usara 2 se usara 2 bajantes.
MÉTODO 2
Escoger correctamente la dimensión de la canaleta
El tamaño de la canaleta debe estar en relación con la superficie de cubierta que desagua. Se calcula una sección de 0,8 cm2 por cada m2 de cubierta.
Calculo de sección de canaletaS1 = 12 x 9,6 = 116 m2 x 0.8 cm2 = 92.8 cm2 S2 = 12 x 7,6 = 92 m2 x 0.8 cm2 = 73.6 cm2
Vamos a los tamaños comerciales y elegimos
Catalogo de secciones de cunetas
Calcular la pendiente del canal
No existe una norma fija respecto a la pendiente mínima de las canales, pero es un hecho que las con menos pendiente se ven mejor que las de inclinación mayor.
Normalmente son más eficientes las de mayor inclinación; siempre es posible instalar canales con menos pendiente en las fachadas con más vista y dejar las de mayor pendiente en las menos visibles.
La pendiente más usual es entre 0,7 a 1 cms. por cada metro lineal.
La pendiente de la canaleta deberá conducir hacia la bajada más cercana.
Cuando la pendiente es poca, una bajante cada 5 o 6 mts. de canal puede ser suficiente. Si la pendiente es mayor, considere una bajante cada 9 o 10 mts.
Elegir la cantidad y el tamaño de las bajadas de aguas lluvia
Superficie de cubierta que desagua. Lo más frecuente es considerar 0,7 cm2 de sección por cada m2 de cubierta.
Calculo de sección de la bajanteS1 = 12 x 9,6 = 116 m2 x 0.7 cm2 = 81.2 cm2 S2 = 12 x 7,6 = 92 m2 x 0.7 cm2 = 64.4 cm2
un tubo de pvc de 110 mm de diametro (4 pulgadas) tiene capacidad para desagotar 80 m2 de terraza, entonces según el diámetro una bajada sirve para evacuar aproximadamente 65 m2 de superficie de techo.
Entonces para este caso tendremos para la S1 la superficie mayor 2 bajantes y para la S2 una superficie menor de 1 aunque seria 2 por cuestión de seguridad.
En zona de pocas lluvias, necesitará menos bajadas que en las muy lluviosas.
Aunque lo normal es que vayan en los extremos de las canales, las bajadas pueden instalarse en cualquier punto a lo largo del recorrido de una canal.
CONSIDERACIONES A TOMAR
En el canaletas, los ganchos deberán estar a un máximo de 60 cm entre sí en las zonas móviles (dilatables) y siempre a 5 cm. como mínimo de cualquier obstáculo que impida su movilidad. En las bajantes se deberá pasar las bridas o abrazaderas como máximo cada dos metros en vertical y cada metro en horizontal y nunca encolar la bajante al elemento de dilatación.
Trazado de la línea de canalón determinando el recorrido y la pendiente, teniendo en cuenta que la pendiente aconsejable es de entre 0,3 y 0,5% (de 3 a 5 mm cada metro).
Coeficiente de dilatación: 0.7 mm x metro x 10º C de salto térmico. Por su flexibilidad, las de hojalata se deforman y abollan fácilmente. Por esto mismo, resultan fáciles de reparar. La labor de recambio de las piezas metálicas es un poco más compleja, pues suelen estar soldadas o selladas con silicona.
Desde el punto de vista estético, las canales de hojalata permiten variados diseños, mientras que las de PVC vienen con sus perfiles y diseños predefinidos de fábrica.
La preocupación por el diseño en canaletas de PVC ha permitido desarrollar una serie de piezas especiales e implementos, que no sólo facilitan su instalación, sino también el mantenimiento de todo el sistema.
Si la instalación se presenta como en la figura superior; Linea recta sin ángulos en esquinas y que no exceda los 12 metros de longitud, será suficiente con la instalación de una única bajante encolada. La dilatación se producirá hacia el extremo libre (parte de la instalación opuesta a la bajante)
Si la instalación rodea una cubierta a 4 aguas, tal y como se indica en la figura superior; se deberán combinar bajantes a dilatación y fundas de dilatación*
Si la instalación se presenta como en la figura superior; Linea recta con bloqueo en ambos extremos, o opuesta con bloqueo en el lateral opuesto a la bajante, inferior a los 12 metros de longitud, deberá emplear una bajante con dilatación.
Si la instalación se presenta como en la figura de la izquierda; Línea recta con bloqueo en ambos extremos, de longitud superior a 12 m, deberá de emplear 2 bajantes laterales a encolar y una funda central de dilatación. La separación entre las 2 bajantes laterales deberá ser inferior a los 24 metros.
AGUA DE LLUVIAS
Disposición de sumideros en azoteas
Detalle de sumidero
Plano de drenaje de sumideros en azoteas
Consideraciones a tomar En conductos de diámetro menores de 4” los registros serán del mismo diámetro
que el de la tubería a que sirven en los de 4” de diámetro o mayores deberá utilizarse registros de 4’’ como mínimo.
La distancia mínima entre el sumidero y una pared u otro obstáculo la limpieza del sistema será de 45 cm para tuberías de 4” y de 30 cm para tuberías de 3” o menos.
En edificaciones el diámetro de bajantes es usualmente de 4” para facilitar su mantenimiento
La cantidad de sumideros esta dada por la cantidad de caudal que van a drenar y el diseño de la terraza o azotea.
Los sumideros no podrán estar cubiertos con mortero o cemento sino con tapas metálicas adecuadas para su fácil mantenimiento.
Tanto la tapa como el cuerpo deberán quedar enrasados con el piso.
Método de cálculoFormulas caudal ………..….(1)
Según Chezy …………...…….(2)
Según Manning ……………..(3)
Ejemplo determinar la capacidad de una tubería de PVC de 4” con una pendiente de 2%DATOS--- n = 0.010--- S =2% = 0.02Hallando el radio hidráulico
R= AP
=d4=0.10m
4=0.025m
Reemplazando en (3)
V= 10.010
∗ 3√0.0252∗√0.02=0.086 x 0.1410.010
=1.21m / s
La velocidad esta dentro del rango que una tubería puede soportar
Q=V x A=1.21 xπd4
=1.21x π x 0.102
4=0.0078m 3/s
Q=0.0078m 3sx1000=7.8 L/s
ANEXOS
DESAGUE PLUVIAL EN ESTRUCTURAS
BAJANTE DE AGUA DE LLUVIA (facultad de ingeniería Av.Giráldez)
CANALETAS - CANALONES
ESCORRENTIA EN LOSA
REJILLA –SUMIDERO
COLECTOR UNION DE SUMIDEROS EN SOTANO
SUMIDEROS EN AZOTEA – INSTALACION SUMIDERO EN TECHO
(Conjunto Departamental Jr. Huancas)
DESAGUE PLUVIAL URBANO
CAMARAS DE DESAGUE PLUVIAL (Conjunto Departamental Jr. Huancas)
FLUJO DE AGUA EN CALLES – REJILLAS – ALCANTARILLAS (FACULTAD DE INGENIERIA GIRALDEZ)