INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO SECRETARIA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO

“PROYECTO HIDRÁULICO DEL DRENAJE SANITARIO Y PLUVIAL DEL FRACCIONAMIENTO RINCONES DEL BOSQUE, NAUCALPAN DE JUAREZ EDO. DE MEXICO”

T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CIVIL

P R E S E N T A: SAÚL PÉREZ MONDRAGÓN

DIRECTOR DE TESIS: M. en C. LUCIO FRAGOSO SANDOVAL

MÉXICO D. F.

ABRIL DE 2013.

INSTITUTO POLITECNICO

NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE /NGEN/ERIA Y ARQUTECTURA UN/DAD ZACATENCO

DECLARACION JURADA Y SESION DE DERECHOS

En la Ciudad de Mexico, D.F. el dia 25 de Mayo de 2013, el que suscribe Saul Perez Mondrag6n , pasante de la carrera de Ingenieria Civil con nurnero de boleta 7810250 , egresado de la Escuela Superior de ingenieria y Arquitectura, Unidad Zacatenco, bajo protesta de decir verdad y consiente de las responsabilidades penales de este acto , manifiesto ser autor intelectual del presente trabajo de Tesis, titulado Proyecto hidraulico del drenaje sanitario y pluvial del fraccionamiento Rincones del Bosque, Naucalpan de Juarez Edo. De Mexico, y haber sido asesorado por el Maestro en Ciencias, Lucio Fragoso Sandoval. El presente es resultado de mi trabajo y hasta donde yo se y creo no contiene material propiedad de otro autor, ni material previamente publicado, asi como tampoco material motivo de premios

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que en su caso haya sido utilizado para la obtenci6n de otro titulo academico de

ensefianza superior, salvo los casos especificos en los que se indica con precisi6n en el mismo texto y se hace el oportuno y debido reconocimiento; por tanto libero a la Escuela de toda responsabilidad en caso de que mi declaraci6n sea falsa.

Siendo el autor intelectual de este documento, de conformidad cedo los derechos al Instituto Politecnico Nacional, para su difusion social, academica y de investigacion,

A los usuarios de la informaci6n aqui contenida, no se les autoriza a reproducirla textualmente por ningun medio, sin la autorizaci6n expresa de su autor, la cual se puede obtener solicitandola al correo [email protected]

Saul Perez

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PROYECTO HIDRÁULICO DEL DRENAJE SANITARIO Y PLUVIAL DEL FRACCIONAMIENTO RINCONES DEL BOSQUE, NAUCALPAN DE JÚAREZ, EDO. DE MÉXICO

INDICE GENERAL INTRODUCCIÓN

1

OBJETIVOS

4

ANTECEDENTES

5

MARCO TEÓRICO

8

METODOLOGÍA:

11

CAPÍTULO 1 ESTADO DEL ARTE 1.1 ALCANTARILLADO SANITARIO

12 12

1.2 ALCANTARILLADO PLUVIAL

31

CAPÍTULO 2

51

DESARROLLO DEL PROYECTO

2.1 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO

51

2.2 PROYECTO DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

72

CAPÍTULO 3

91

RESULTADOS

CONCLUSIONES

92

RECOMENDACIONES

93

BIBLIOGRAFÍA

94

GLOSARIO

95

ANEXOS

105

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INTRODUCCIÓN El sistema de alcantarillado o drenaje está constituido por una serie de tuberías y obras complementarias por las que reciben y circulan las aguas residuales de la población y los escurrimientos superficiales producidos por la lluvia, al no existir esta recolección de agua, la población estaría en riesgo tanto de enfermedades como de otros desastres.

El agua residual se divide en: 1.- Residuales domésticas: Son aquellas provenientes de inodoros, lavaderos, cocinas y otros elementos domésticos. Esta agua está compuesta por sólidos suspendidos (generalmente materia orgánica biodegradable), sólidos sedimentables (principalmente materia orgánica), nutrientes (nitrógeno y fosforo) y organismos patógenos. 2.- Residuales industriales: Son originados por industrias y manufactureras y pueden contener elementos tóxicos según la naturaleza de las factorías, los elementos más comunes que contienen estas aguas son plomo, níquel, cobre, mercurio y otros elementos que la contaminan. 3.- Existen también las aguas pluviales. Estas aguas aunque no son residuales, en su paso por techos, contaminación ambiental, y lavado de calles y suelos, adquieren contaminantes como pueden ser sólidos en suspensión, y algunos elementos químicos peligrosos. Por estas características los alcantarillados se dividen en: 1.- Alcantarillado sanitario: El sistema de drenaje sanitario sirve para el desalojo de las aguas negras que produce una población, incluyendo a la industria y el comercio, y que tendrán por lo general un destino de tratamiento. 2.- Alcantarillado Pluvial: El sistema de drenaje pluvial sirve para el desalojo de las aguas generadas por las lluvias, y que por lo general servirán sin tratarse a un sistema de riego. 3.- Alcantarillado Combinado: 1

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Este sistema como su nombre lo indica en una combinación de desalojo tanto de aguas negras como pluviales. El tipo de alcantarillado que se debe usar, dependerá de las características de la región, topografía, clima, economía, población y hasta tipo de suelo existente, se deberá tomar en cuenta el tratamiento y la disposición final del agua, aunque actualmente se debe procurar construir un sistema separado.

El drenaje o alcantarillado sanitario: Está constituido por una serie de tuberías por las que circulan las aguas negras. El ingreso del caudal al sistema es paulatino acumulándose a lo largo de la tubería, dando lugar a incrementos en los diámetros de la red, no permitiéndose la reducción de los mismos. Albañal.- Es la tubería que con el registro forma la descarga domiciliaria y conecta la salida sanitaria de una edificación al sistema de drenaje en la atarjea. Atarjea.- Es la tubería que recibe las descargas sanitarias de los albañales y los conduce hasta los colectores o emisores. Colector.- Es la tubería que recibe las aguas de las atarjeas, para conducirlas hacia un interceptor, un emisor o la planta de tratamiento. Interceptor.- Es la tubería que recibe el agua residual exclusivamente de los colectores o interceptores y termina en un emisor o en la planta de tratamiento. Emisor.- Es el conducto que recibe las aguas de un colector, o de un interceptor. No recibe ninguna aportación adicional en su recorrido y su función es conducir el agua negra hacia la planta de tratamiento y de esta hacia el cuerpo receptor.

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Obras complementarias. Pozos de visita.- Los pozos de visita son estructuras que permiten la inspección y limpieza de las redes sanitarias. Se utilizan en: la unión de varias tuberías, en los cambios de diámetro, de dirección y de pendiente. Los pozos de visita se clasifican en: pozos comunes, pozos especiales y pozos de caja. El alcantarillado pluvial: Se llama precipitación a aquellos procesos mediante los cuales el agua cae de la atmósfera a la superficie de la tierra, en forma de lluvia (precipitación pluvial), nieve o granizo. En nuestro país la lluvia es la que genera los escurrimientos pluviales. La magnitud de los escurrimientos superficiales está ligada proporcionalmente a la magnitud de la precipitación pluvial. Por este motivo, los estudios de drenaje parten del estudio de la precipitación para estimar los gastos de diseño que permiten dimensionar las obras de drenaje. La red pluvial es el conjunto de obras que sirven para encauzar el escurrimiento superficial producto de la lluvia desde dentro del fraccionamiento hasta la obra receptora La red pluvial en un fraccionamiento se puede formar por: • Las vialidades para un escurrimiento superficial. • Las tuberías para un escurrimiento oculto. • Canal para escurrimiento superficial. • Combinación de las tres mencionadas. • Estructuras hidráulicas complementarias. • Cuerpo o estructura hidráulica receptora.

[1]

[1] Ing. Ricardo Alfredo López Cualla, Colombia

1995, Elementos de diseñó para acueductos y alcantarillados, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería

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OBJETIVOS: El objetivo de la presente tesis, tiene la finalidad de mostrar el desarrollo de los cálculos, y criterios necesarios para proyectar un sistema de drenaje o alcantarillado, qué resulta indispensable para la sanidad y por lo tanto bienestar de una comunidad, colonia o fraccionamiento, tomando en cuenta que las características Sociales, Económicas y Físicas de la zona en crecimiento, son determinantes en el proceso de cálculo del proyecto, pero siempre con la finalidad de crear y sostener la salud del medio ambiente en la misma. En los proyectos de urbanización que se desarrollan, el principal objetivo reside en beneficiar a la comunidad, por lo que un proyecto bien elaborado, debe contar con un proyecto integral de saneamiento, es decir con un proyecto de alcantarillado separado, el contar con un alcantarillado pluvial separado del alcantarillado sanitario, elimina la contaminación del agua de lluvia por aguas negras, y permite que el agua encausada por el sistema pluvial pueda ser aprovechada. Aquí se presentaran las actividades que deben llevarse a cabo, y los factores más importantes que deben tomarse en cuenta para lograr una adecuada y eficaz disposición de las aguas negras y pluviales, es necesario que se construyan a la brevedad sistemas separados de alcantarillado, pues el creciente aumento de las ciudades y zona urbanas, produce menor índice de infiltración de agua de lluvia, ya que el terreno es bloqueado por una mayor capa de pavimento o concreto y a la vez con las mismas construcciones, lo que hace que el agua corra al sistema de drenaje sanitario, lo que produce que esta agua de lluvia sensiblemente limpia se contamine con el agua residual, al contar con un sistema de drenaje pluvial o de lluvias, el agua captada en el mismo, se le puede dar un uso útil, ya sea para riego, una actividad industrial o simplemente se infiltre a la capa de suelo, para que recargue los mantos acuífero.

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ANTECEDENTES La prestación del servicio público de agua potable y alcantarillado en la actualidad se estructura y organiza como un sistema. El sistema de alcantarillado puede definirse como un conjunto de elementos íntimamente relacionados que tienen como objetivo, ofrecer a una comunidad desalojar las aguas utilizadas, pluviales y desechos humanos e industriales, para que puedan ser tratadas y posteriormente, se les asigne su rehúso o verterlas en cauces naturales. En todo caso debe asegurarse no ocasionar degradación alguna del sistema ecológico y procurar mantener las condiciones generales naturales de la zona o lugar que se trate. Desde un punto de vista operativo, se deben conocer los caudales y características de las aguas servidas (domésticas, comerciales, industriales, etc.). Para el sistema de alcantarillado deberán determinarse los caudales de infiltración y entrada de aguas del subsuelo y de lluvias. Asi mismo se deben construir una serie de obras, adecuaciones y construcciones necersarias para el buen funcionamiento del servicio.

MARCO JURIDICO DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

La normatividad relacionada con este servicio es importante conocerla ,ya que nos guía y nos enseña aspectos legales necesarios de tomar en cuenta, al momento del desarrollo del proyecto. Nivel Federal La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos proporciona el marco y el propósito del Gobierno de la República de descentralizar la vida nacional por medio de la promoción y fortalecimiento de la autonomía municipal. La fracción III del artículo 115 enuncia que los municipios, con el concurso de los estados, cuando así fuere necesario y lo determinen las leyes, tendrán a su cargo los servicios de agua potable y alcantarillado, entre otros. 5

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Adicionalmente, el artículo 115 agrega que los municipios de un mismo estado, previo acuerdo entre sus ayuntamientos y con sujeción a la ley, podrán coordinarse y asociarse para la más eficaz prestación de los servicios públicos que les corresponde. Un ordenamiento importante en materia federal es la Ley Federal de Aguas, así como otros ordenamientos específicos como son la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal, la Ley de Planeación, la Ley General de Salud, la Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente y el Reglamento Interior de la Secretaría de Desarrollo Social. Nivel Estatal En el ámbito estatal rige para este servicio público en primer lugar la Constitución Política Local, la que hace alusión expresa al sistema de agua potable y alcantarillado como servicio público que es prestado por los municipios, en el título correspondiente al municipio libre. En la legislación estatal puede encontrarse comúnmente la Ley del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado, que en lo general otorga facultades al municipio para realizar las tareas de abastecimiento, tratamiento y desalojo de aguas. Pueden encontrarse leyes orgánicas particulares que crean y dan facultades específicas a juntas, organismos o consejos de agua potable y alcantarillado, para un municipio urbano que requiere de una estructura orgánica de esta naturaleza Otra disposición en el nivel estatal vigente en algunas entidades es la Ley que Regula la Prestación de Diversos Servicios Municipales, donde pueden hallarse planteamientos generales respecto a los servicios públicos que son prestados por los municipios, especialmente en lo relativo a agua potable y alcantarillado. Nivel Municipal La Ley Orgánica Municipal, expedida por el Congreso Local, es la disposición jurídica más importante en el ámbito municipal. Esta ley

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establece, en el capítulo correspondiente a los servicios municipales, que los ayuntamientos tienen a su cargo, entre otros, la prestación del servicio de agua potable y alcantarillado. El Bando de Policía y Buen Gobierno, define en lo específico al municipio para que pueda prestar los servicios públicos y en especial el de agua potable y alcantarillado. El Reglamento de Agua Potable y Alcantarillado, corresponde a la normatividad municipal, que es considerado como un reglamento municipal externo dentro de los que son elaborados por los municipios sobre servicios públicos. De modo general, este ordenamiento dispone: objeto del mismo, funciones del órgano encargado de la prestación del servicio, formas de administración, derechos y obligaciones de los usuarios, financiamiento y cuotas, infracciones y sanciones. El Reglamento de Obras Públicas, también es un ordenamiento que regula este servicio en cuanto a la planeación, construcción y conservación de obras hidráulicas que el municipio ejecute en su territorio. El Reglamento de Ecología Municipal, hace referencia a la regulación, mejoramiento, conservación y restauración de las condiciones ambientales y naturales del territorio municipal, entre las que puede citarse el agua potable como elemento vital de supervivencia que pueda estar purificado y sin que pueda ser vehículo de deterioro ecológico e insalubridad. El Reglamento de Construcciones, en su Título Quinto, Capítulo III, Requerimientos de Higiene, Servicios y Acondicionamiento Ambiental, hace referencia a que las edificaciones para uso habitacional, deberán estar provistas de servicios de agua potable capaces de cubrir las demandas mínimas de acuerdo con las normas técnicas complementarias, así mismo deberán estar provistos de servicios mínimos sanitarios según las características y tipo de edificaciones de las que se trate. [7]

[7] Gobierno del Distrito Federal, México 2004, REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DISTRITO FEDERAL

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MARCO TEORICO

En la actualidad la explosión demográfica, la falta de conocimiento, el relieve del territorio, la lejanía de los polos de desarrollo, así como los asentamientos irregulares, han motivado un alto porcentaje de comunidades con un malo o nulo sistema de saneamiento de aguas residuales, esto lleva consigo una gran cantidad de problemas de salud pública así como un atraso y deterioro de estas comunidades. Con el propósito de que se conozcan brevemente algunos organismos vivos que pueden provocar enfermedades mortales si no son tratadas a tiempo, en este capítulo se muestra la relación existente entre las enfermedades y la falta o inadecuado sistema de saneamiento.

EL AGUA Y LAS ENFERMEDADES

PRINCIPALES ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL AGUA

Las enfermedades transmitidas por el agua son enfermedades producidas por el "agua sucia" -las causadas por el agua que se ha contaminado con desechos humanos, animales o químicos. Mundialmente, la falta de servicios de evacuación sanitaria de desechos y de agua limpia para beber, cocinar y lavar es la causa de millones de defunciones por año, en diferentes países, siendo los más afectados aquellos que tienen poco desarrollo y bajo nivel económico. Son enfermedades transmitidas por el agua el cólera, fiebre tifoidea, disentería amibiana, poliomielitis, meningitis y hepatitis A y E. Los seres humanos y los animales pueden actuar de huéspedes de bacterias, virus o protozoos que causan estas enfermedades. Millones de personas tienen poco acceso a servicios sanitarios de evacuación de desechos o a agua limpia para la higiene personal. Se estima que millones de personas carecen, por ejemplo, de servicios higiénicos. Y más millones de personas están en riesgo porque carecen de acceso a agua dulce salubre.

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Las enfermedades diarreicas , las principales enfermedades transmitidas por el agua, prevalecen en numerosos países en los que el tratamiento de las aguas servidas es inadecuado. Los desechos humanos se evacúan en letrinas abiertas, canales y corrientes de agua, o se esparcen en las tierras de labranza. Según las estimaciones, todos los años se registran millones de casos de enfermedades diarreicas, que causan a su vez millones de defunciones, sobre todo entre los niños. El agua es sumamente importante para el organismo, es un elemento esencial para la subsistencia de los seres vivos. Pero no siempre el agua tiene las condiciones ideales para ser consumida. El agua potable debe tener las siguientes características: carecer de sustancias orgánicas en suspensión, ser clara, incolora, inodora e insípida y debe tener un residuo salino inferior al 5%. Aún así el agua puede contener microorganismos que producen enfermedades y que no se detectan a simple vista o por el olor o sabor. El agua, en este aspecto, se contamina fácilmente y por tanto es importantísimo tomar medidas de saneamiento, higiene y adecuada disposición de las excretas. El agua contaminada o que se presume contaminada, es sometida a una serie de análisis de control de calidad. En estos análisis se buscan aquellos microorganismos que se encuentran en las heces de los seres humanos o de los animales. La presencia de estos microorganismos indica la contaminación de esa agua. Por ello se les denomina microorganismos indicadores de contaminación fecal. Estos microorganismos pertenecen a un grupo denominado coliformes y se caracterizan por que tienen forma de bastoncillo. Cólera Es producida por la bacteria Vibrio Comma , de 1 a 4 micrones de largo y 0.2 a 0.4 micrones de diámetro, Gram-negativa, no esporosa. Posee una gran resistencia a los agentes desinfectantes o al secado. Su periodo de vida en aguas residuales es muy corto, pero en aguas naturales, no contaminadas, es de 1 a 2 semanas y puede llegar hasta 1 mes según sea la calidad del agua. Esta es una enfermedad infecto-contagiosa, por lo común endémica, y es adquirida por la ingestión del Vibrio Comma a través de la comida o el agua; tiene un periodo de vida de incubación típico de 3 días. Disentería amibiana 9

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También llamada amibiasis o colitis amibiana, es causada por el protozoo unicelular Entamoeba Histolytica, el cual agrupado en quistes es muy resistente. Se adquiere al ingerir agua o alimentos contaminados y su periodo de incubación es de 2 a 3 días pero puede llegar hasta 4 semanas. Cuando estos diminutos animales se encuentran en bajas proporciones, el tratamiento convencional (coagulación, filtración y cloración) ha proporcionado ser efectivo en la mayoría de los casos. Si se encuentran en proporciones abundantes (situación endémica), se recomienda la supercloracion y posteriormente la decloracion seguida de la poscloración Parálisis infantil Llamada también poliomielitis, es causada por el virus de la poliomielitis, del cual se han identificado tres tipos diferentes. Este tipo de virus es bastante resistente pero puede ser inactivado con una dosis de 0.05 mg/L de cloro libre (en ausencia de materia orgánica). El virus ataca el sistema nervioso central y causa la parálisis de las extremidades inferiores. Generalmente ataca a la población infantil (de 1 a 16 años) aunque en ocasiones puede afectar a adultos jóvenes. El periodo de incubación es de 1 a 2 semanas, pero la persona afectada puede ser portadora del virus por varios meses. Otras enfermedades son transmitidas por otros organismos que se reproducen en el agua (por lo general aguas sin movimiento, como las de los pipotes o las aguas estancadas) y que transportan estas bacterias. Algunos ejemplos de estas enfermedades son el paludismo o malaria, la enfermedad del sueño y la fiebre amarilla. [1]

[1] Ing. Ricardo Alfredo López Cualla, Colombia

1995, Elementos de diseñó para acueductos y alcantarillados, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería

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METODOLOGÍA La metodología utilizada para el diseño hidráulico del alcantarillado pluvial y sanitario, se integra de las siguientes actividades: 1. El primer paso es la recopilación de la información más importante, como son planos en general, topográficos, de calles, pavimentos y banquetas, de agua potable, plano de uso de suelo y predios, de otra infraestructura existente y plano actualizado de la red si existe, 2.- Con los planos topográficos, de uso del suelo y de agua potable, se procede a definir las áreas de la población que requieren proyecto y las etapas de construcción, inmediata y futura, basándose en el proyecto de la red de distribución de agua potable y los requerimientos propios del proyecto de la red de alcantarillado, además de definir las mejores rutas de trazo de los colectores, interceptores y emisores, considerando el sitio o sitios de vertido final previo tratamiento, a través de una planta de tratamiento, Se deberán considerar, si es posibles alternativas de proyecto, que se deberán evaluar según el nivel de rentabilidad de cada una de ellas, seleccionando la alternativa que resulte técnica y económicamente más rentable. 3.- En los casos en que se cuente con tubería existente, se hace una revisión detallada eligiendo los tramos aprovechables por su buen estado de conservación y capacidad necesaria, los que se toman en cuenta en el proyecto total como parte de él, modificando ó reforzando la tubería que lo requiera. Los resultados anteriores se utilizan para analizar la red de atarjeas y en caso necesario se modifica o adiciona otra alternativa hasta que el conjunto red de atarjeas colectores, interceptores y emisores - tratamiento presente la mejor solución técnica y económica. 4.- Una vez definido el trazo más conveniente, se localizan los pozos de visita de proyecto, respetando la separación entre pozos. Deben colocarse pozos de visita en todos los entronques y en donde haya cambio de dirección o de pendiente de la tubería, en el caso de tramos con longitudes muy grandes, se colocan pozos intermedios. [2]

[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A.

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1.-ESTADO DEL ARTE 1.1.- ALCANTARILLADO SANITARIO 1.1.1.-CARACTERISTICAS 1.1.1.1.- CLASIFICACIÓN: Los sistemas de alcantarillado pueden ser de dos tipos: Convencionales o no convencionales. Los convencionales son sistemas con tuberías de grandes diámetros que permiten una gran flexibilidad en la operación del sistema, debida en muchos casos a la incertidumbre en los parámetros que definen el caudal: densidad poblacional y su estimación futura, mantenimiento inadecuado o nulo. Los sistemas de alcantarillado no convencionales surgen como una respuesta de saneamiento básico de poblaciones de bajos recursos económicos, son sistemas poco flexibles, que requieren de mayor definición y control de en los parámetros de diseño, en especial del caudal, mantenimiento intensivo y, en gran medida, de la cultura en la comunidad que acepte y controle el sistema dentro de las limitaciones que éstos pueden tener. 1. Los sistemas convencionales de alcantarillado se clasifican en: Alcantarillado separado: es aquel en el cual se independiza la evacuación de aguas residuales y lluvia. a) Alcantarillado sanitario: sistema diseñado para recolectar exclusivamente las aguas residuales domésticas e industriales. b) Alcantarillado pluvial: sistema producida por la precipitación.

de evacuación de la escorrentía superficial

Alcantarillado combinado: conduce simultáneamente las aguas residuales, domesticas e industriales, y las aguas de lluvia. 2. Los sistemas de alcantarillado no convencionales se clasifican según el tipo de tecnología aplicada y en general se limita a la evacuación de las aguas residuales. a) Alcantarillado simplificado: un sistema de alcantarillado sanitario simplificado se diseña con los mismos lineamientos de un alcantarillado convencional, pero teniendo en cuenta la posibilidad de reducir diámetros y disminuir distancias entre pozos al disponer de mejores equipos de mantenimiento. 12

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b) Alcantarillado condominiales: Son los alcantarillados que recogen las aguas residuales de un pequeño grupo de viviendas, menor a una hectárea, y las conduce a un sistema de alcantarillado convencional. c) Alcantarillado sin arrastre de sólidos. Conocidos también como alcantarillados a presión, son sistemas en los cuales se eliminan los sólidos de los efluentes de la vivienda por medio de un tanque interceptor. El agua es transportada luego a una planta de tratamiento o sistema de alcantarillado convencional a través de tuberías de diámetro de energía uniforme y que, por tanto, pueden trabajar a presión en algunas secciones. El tipo de alcantarillado que se use depende de las características de tamaño, topografía y condiciones económicas del proyecto. Por ejemplo, en algunas localidades pequeñas, con determinadas condiciones topográficas, se podría pensar en un sistema de alcantarillado sanitario inicial, dejando correr las aguas de lluvia por las calles, lo que permite aplazar la construcción de un sistema de alcantarillado pluvial hasta que sea una necesidad. Unir las aguas residuales con las aguas de lluvia, alcantarillado combinado, es una solución económica inicial desde el punto de vista de la recolección, pero no lo será, tanto cuando se piense en la solución global de saneamiento que incluye la planta de tratamiento de aguas. Por tanto hasta donde sea posible se recomienda la separación de los sistemas de alcantarillado de aguas residuales y pluviales. [2]

1.1.1.2 RED DE ATARJEAS

La red de atarjeas tiene por objeto recolectar y transportar las aportaciones de las descargas de aguas residuales domésticas, comerciales e industriales, hacia los colectores e interceptores. La red está constituida por un conjunto de tuberías por las que son conducidas las aguas residuales captadas. No se debe diseñar reducciones en los diámetros en el sentido del flujo cuando se mantiene la pendiente de la tubería siendo caso contrario cuando la pendiente se incrementa podrá diseñarse un diámetro menor siempre cubriendo el gasto de diseño y los límites de velocidad. [2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A

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La conexión entre albañal, que es la descarga domiciliaria y la atarjea debe ser hermética y la tubería de interconexión debe de tener una pendiente mínima del 1%, el diámetro mínimo recomendable del albañal se de 15 centímetros. El diámetro mínimo que se utiliza en la red de atarjeas de un sistema de drenaje separado es de 20 cm, y su diseño, en general debe seguir la pendiente natural del terreno, siempre y cuando cumpla con los límites máximos y mínimos de velocidad y la condición mínima de tirante. Los pozos de visita deben localizarse en todos los cruceros, cambios de dirección, pendiente y diámetro y para dividir tramos que exceden la máxima longitud Con objeto de aprovechar al máximo la capacidad de los tubos, en el diseño de las atarjeas se debe dimensionar cada tramo con el diámetro mínimo, que cumpla las condiciones hidráulicas definidas por el proyecto. El trazo de atarjeas generalmente se realiza coincidiendo con el eje longitudinal de cada calle y de la ubicación de los frentes de los lotes. Los trazos más usuales se pueden agrupar en forma general en los siguientes tipos: a) Trazo en bayoneta Se denomina así al trazo que iniciando en una cabeza de atarjea tiene un desarrollo en zigzag o en escalera y su finalidad es reducir el número de cabezas de atarjeas y permite un mayor desarrollo de las mismas, con lo que los conductos adquieren un régimen hidráulico establecido, logrando con ello aprovechar adecuadamente la capacidad de cada uno de los conductos, para utilizar este tipo de trazo, se requiere de terrenos con pendientes suaves más o menos estables y definidas. Para este tipo de trazo, en las plantillas de los pozos de visita, las medias cañas usadas para el cambio de dirección de las tuberías que confluyen, son independientes y con curvatura opuesta, no debiendo tener una diferencia mayor de 0.50 m entre las dos medias cañas. b) Trazo en peine Se forma cuando existen varias atarjeas con tendencia al paralelismo, empiezan su desarrollo en una cabeza de atarjea, descargando su contenido en una tubería común de mayor diámetro, perpendicular a ellas. Garantiza aportaciones rápidas y directas de las cabezas de atarjeas a la tubería común de cada peine, y de éstas a los colectores, propiciando rápidamente un régimen hidráulico establecido. 14

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Tiene una amplia gama de valores para las pendientes de las cabezas de atarjeas, lo cual resulta útil en el diseño cuando la topografía es muy irregular. c) Trazo combinado Corresponde a una combinación de los dos trazos anteriores y a trazos particulares obligados por los accidentes topográficos de la zona. Aunque cada tipo de trazo tiene características particulares respecto a su uso, el modelo de bayoneta tiene cierta ventaja sobre otros modelos, en lo que se refiere al aprovechamiento de la capacidad de las tuberías. Sin embargo este no es el único punto que se considera en la elección del tipo trazo, pues depende fundamentalmente de las condiciones topográficas del sitio en estudio. 1.1.1.3 COLECTORES E INTERCEPTORES Son las tuberías que tienen aportación de los colectores y terminan en un emisor, en la planta de tratamiento o en un sistema de reúso. Por razones de economía, los colectores e interceptores deben ser en lo posible una réplica subterránea del drenaje superficial natural. 1.1.1.4 EMISORES Son el conducto que recibe las aguas de uno o varios colectores o interceptores. No recibe ninguna aportación adicional (atarjeas o descargas domiciliarias) en su trayecto y su función es conducir las aguas residuales a la planta de tratamiento o a un sistema de rehusó. También se le denomina emisor al conducto que lleva las aguas tratadas (efluente) de la planta de tratamiento al sitio de descarga.

1.1.2.- COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO Una red de alcantarillado sanitario se compone de varios elementos certificados, tales como de tuberías, conexiones, anillos y obras accesorias: descargas domiciliarias, pozos de visita, estructuras de caída, sifones y cruzamientos especiales. Por otra parte en los sistemas a presión se utilizan estaciones de bombeo para el desalojo de las aguas residuales. 1.1.2.1. TUBERÍAS La tubería de alcantarillado se compone de tubos y conexiones acoplados mediante un sistema de unión hermético, el cual permite la conducción de las aguas residuales. 15

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En la selección del material de la tubería de alcantarillado, intervienen diversas características tales como: resistencia mecánica, resistencia estructural del material, durabilidad, capacidad de conducción, características de los suelos y agua, economía, facilidad de manejo, colocación e instalación, flexibilidad en su diseño y facilidad de mantenimiento y reparación. Las tuberías para alcantarillado sanitario se fabrican de diversos materiales, tales como: a) Acero b) Concreto simple c) Concreto reforzado d) Poliéster reforzado e) Poli cloruro de vinilo f) Fibrocemento g) Polietileno de alta densidad

1.1.2.2 OBRAS DE APOYO 1.- Descarga domiciliaria La descarga domiciliaria o ―albañal exterior‖, es una tubería que permite el desalojo de las aguas servidas, del registro domiciliario a la atarjea. [2] 2.-Pozos de visita Los pozos de visita son estructuras que permiten la inspección, ventilación y limpieza de la red de Alcantarillado, se utilizan para la unión de dos o más tuberías y en todos los cambios de diámetro, dirección y pendiente, así como para las ampliaciones o reparaciones de las tuberías incidentes (de diferente material o tecnología.) Los pozos de visita pueden ser prefabricados o construidos en sitio de la obra, los pozos construidos en sitio de la obra se clasifican en: a) Pozos de visita tipo común. b) Pozos de visita tipo especial. c) Pozos tipo caja. d) Pozos comunes. e) Pozos tipo caja de flexión.

[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,

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f) Pozos con caída. g) Pozos con caída libre. h) Pozos con caída adosada i) Pozos con caída escalonada

Los componentes esenciales de los pozos de visita pueden ser: a) Base, que incluye campanas de entrada de tubería, espigas de salida de tubería, medias cañas, y banqueta; b) Cuerpo, el cual puede ser monolítico o contar con extensiones para alcanzar la profundidad deseada mediante escalones, c) Cono de acceso (concéntrico o excéntrico), d) Brocal e) Tapa Pozos de visita prefabricados Los materiales utilizados en la construcción de los pozos de visita prefabricados son varios, se encuentran los prefabricados de polietileno, concreto, poliéster reforzado con fibra de vidrio, concreto polimérico (polyconcreto), etc.; sin embargo e independiente del material de fabricación de éstos, se debe asegurar la hermeticidad de la estructura y de la(s) uniones con la tubería. Estos pozos se entregan en obra como una unidad completa o en secciones (para ser ensamblados en obra), pero deben quedar instalados como una sola unidad (por las características de los materiales con los que se fabrican los pozos prefabricados, se asegura una fácil maniobra e instalación). Pozos construidos en sitio Los pozos que se construyen en el lugar de la obra, comúnmente utilizan tabique, concreto reforzado o mampostería de piedra. Cuando se usa tabique de concreto o ladrillo, el espesor mínimo debe ser de 28 cm a cualquier profundidad. La base de los pozos de visita hechos en obra debe ser de concreto monolítico (F´c= 250 kg/cm2), con espesor mínimo de 15 cm hasta una altura mínima a 50 cm sobre el lomo de los tubos incidentes, armado con acero de refuerzo. Este tipo de pozos de visita se deben aplanar y pulir exterior e interiormente con mezcla cemento-arena mezclado con aditivos epóxicos que garantizan la estanqueidad y así garantizar la hermeticidad de los agentes externos. El cemento utilizado debe ser resistente a 17

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sulfatos (Tipo CP030 RSBRA); el espesor del aplanado debe ser como mínimo de 1 cm. 3.- Estructuras de caída Por razones de carácter topográfico o por tenerse elevaciones obligadas para las plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel. Las estructuras de caída que se utilizan son: • Caídas libres.- Se permiten caídas hasta de 0.50 m dentro del pozo sin la necesidad de utilizar alguna estructura especial. • Pozos con caída adosada.- Son pozos de visita comunes, a los cuales • Lateralmente se les construye una estructura que permite la caída en tuberías de 0.20 y 0.25 m de diámetro con un desnivel hasta de 2 m. • Pozos con caída.- Son pozos constituidos también por una caja y una chimenea, a los cuales en su interior se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberías de 0.30 a 0.76 m de diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m. • Estructuras de caída escalonada.- Son estructuras con caída escalonada cuya variación es de 0.50 en 0.50 m hasta llegar a 2.50 m (cinco tramos) como máximo, que están provistas de dos pozos de visita en los extremos, entre los cuales se construye la caída escalonada; en el primer pozo, se localiza la plantilla de entrada de la tubería, mientras que en el segundo pozo se ubica su plantilla de salida. Este tipo de estructuras se emplean en tuberías con diámetros desde 0.90 hasta de 2.50 m. 4.- Sifones invertidos Cuando se tienen cruces con alguna corriente de agua, depresión del terreno, estructura, tubería o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, generalmente se utilizan sifones invertidos. La topografía local puede exigir la ejecución de obras especiales dada la necesidad de superar obstáculos como, quebradas, ríos, canalizaciones de aguas pluviales, aductoras, cruce de túneles subterráneos , cruces con alguna corriente de agua, depresión del terreno, estructura, tubería o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, generalmente se utilizan sifones invertidos 18

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Los principales tipos de sifones son los que se indican a continuación. a) Ramas oblicuas b) Pozo vertical c) Ramas verticales d) Con cámara de limpieza 5.- Cruces elevados Cuando por necesidad del trazo, se tiene que cruzar una depresión profunda como es el caso de algunas cañadas o barrancas de poca longitud, generalmente se logra por medio de una estructura que soporte la tubería. La tubería puede ser de acero o polietileno, la estructura por construir puede ser un puente ligero de acero, de concreto o de madera, según el caso. La tubería para el paso por un puente vial, ferroviario o peatonal, debe ser de acero y estar suspendida del piso del puente por medio de soportes que eviten la transmisión de las vibraciones a la tubería, la que debe colocarse en un sitio que permita su protección y su fácil inspección o reparación. A la entrada y a la salida del puente, se deben construir cajas de inspección o pozos de visita. 6.- Cruces subterráneos con carreteras y vías de ferrocarril Para este tipo de estos cruces, la práctica común es usar tubería de concreto o tubería de acero con un revestimiento de concreto. En algunos casos el revestimiento se coloca únicamente para proteger a la tubería de acero del medio que la rodea; en otros casos, se presenta la solución en que la tubería de acero es solo una camisa de espesor mínimo y la carga exterior la absorbe el revestimiento de concreto reforzado, en forma de conducto rectangular. Para la tubería de concreto, lo más recomendable para su instalación es a través del método hincado, ya que permite su instalación sin abrir zanja. El tipo de cruce elegido debe contar con la aprobación de la SCT. En cruces ferroviarios, una solución factible cuando el diámetro de la tubería de alcantarillado es menor o igual a 30 cm, es introducir la tubería dentro de una camisa formada por un tubo de acero hincado previamente en el terreno, el cual se diseña para absorber las cargas exteriores. Este tipo de cruces deben de construirse de acuerdo a las especificaciones de los FFCC, quienes deben de aprobar el proyecto. 7.- Cruces subterráneos con ríos, arroyos o canales 19

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Se debe de tener especial cuidado en desplantar el cruzamiento a una profundidad tal que la erosión de la corriente no afecte a la estabilidad de éste. Este tipo de cruzamiento subterráneo se recomienda hacerlo con tubería de acero, revestida de concreto simple o reforzado según lo marque el diseño correspondiente. Se considera una buena práctica colocar sobre el revestimiento en forma integral un lavadero de concreto que siga las curvas de nivel del cauce, para no alterar el régimen de la corriente. Este revestimiento que se menciona servirá para atracar a la tubería, tanto en columpios como en crestas. En algunas ocasiones cuando no existe el peligro muy marcado de lo que pueda representar la erosión de la corriente, el lavadero de concreto puede sustituirse por otro, construido con material de la región como mampostería de piedra o zampeado de piedra, o bien únicamente esta última, pero colocada en forma suelta con dimensión promedio de 60 cm, pero conservando el diseño de colocar a la tubería dentro del revestimiento de concreto simple o reforzado. La tubería debe ser debidamente anclada por medio de atraques de concreto, para impedir su deslizamiento por socavación del fondo del río o arroyo. 1.1.2.3 Estaciones de bombeo Son instalaciones integradas por infraestructura civil y electromecánica, destinadas a transferir volúmenes de aguas residuales crudas o tratadas de un determinado punto a otro ubicado a mayor elevación, para satisfacer ciertas necesidades. [2] Las instalaciones civiles y electromecánicas básicas de una estación típica de bombeo son las siguientes: a) Cárcamo de bombeo b) Subestación eléctrica c) Controles bomba–motor d) Controles eléctricos e) Arreglo de la descarga (fontanería) f) Equipo de maniobras g) Patio de maniobras

1.1.3 – DISEÑO HIDRAULICO Para el cálculo de una red de alcantarillado sanitario de una comunidad necesario obtener o investigar los siguientes datos:

es

[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,

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1.- Antecedentes 2.- Infraestructura sanitaria existente (si existe) 3.- Periodo de diseño de proyecto 4.-Poblacion de proyecto 5.-Aportacion de aguas negras 6.-Coeficiente de variación 7.-Gastos de diseño 8.-Pendientes 9.- Velocidades 10.-Diametro de tubería y tirantes 11.-Trabajos y otras consideraciones previas al Cálculo hidráulico.

1.1.3.1.- Antecedentes. a) Conocer la causa o necesidad que genera la demanda del servicio. Algunas de las causas para elaborar el proyecto son: Necesidad de mayor abastecimiento del servicio Decisión política Desarrollo de la zona, creación de un centro de desarrollo Desarrollo industrial Desarrollo turístico b) Estudio Socioeconómico: Es necesario realizar un análisis de la población, de los sectores productivos, de los ingresos de sus habitantes para conocer la situación socioeconómica de la población. Características Políticas.-Forma existente en la localidad y un análisis general. Características Geográficas.- tipo de terreno, topografía, vegetación, etc. Características Climatológicas.- clima existente, cambios bruscos, etc. Vías de comunicación.- características de las vías, tipo de material, capacidad. Características Económicas.-Capacidad de compra, producción local, etc. Otras a consideración, (turística, etc.). c) Información Básica. Distribución Socioeconómica (Uso de suelo): comercial, industrial, residencial, popular, fraccionamientos, turísticos, etc.

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Información Estadística de la Población: Datos de censos de población, población actual servida y por descarga. Escolaridad y servicios de enseñanza: Primaria, Secundaria, Preparatoria o Vocacional, Profesional, Posgrado y Capacitación. Población económicamente activa: Distribución de la población por sectores productivos. Tipos de familias y vivienda Incidencia de enfermedades, vida promedio y mortalidad en general. Distribución de los servicios en la población: Agua potable, alcantarillado, electricidad, atención médica. Servicios en general: teléfono, telégrafo, correo, hospitales, clínicas, mercados, centros comerciales, oficinas de gobierno, de limpieza, de vigilancia, de transporte y bancarios. Sectores de la Economía: concentración de riqueza, nivel de empleo, sectores, volumen y tipo de industrialización. d) Perspectivas de Desarrollo, Proyecciones de Población y Demanda: Las características económicas, sociales y políticas de la región donde se desarrolla el proyecto, deben ser bien explicadas, en rasgos generales y en relación al desarrollo social. Las proyecciones de la demanda de servicios son un aspecto esencial, en los estudios de factibilidad, por lo que se debe tener mucha responsabilidad en la preparación del proyecto, un factor importante es la disponibilidad de la tierra, la tasa de crecimiento prevista y demanda de servicio, deben ser tomados en cuenta las diferentes categorías de usuarios, es decir desechos doméstico, industrial y comercial, además se debe tomar en cuenta la variación de la demanda según las temporadas.

1.1.3.2.- Infraestructura sanitaria existente Si es el caso, se describe a detalle la infraestructura existente en la comunidad y así mismo se realiza un estudio de su capacidad, funcionalidad y estado físico del mismo, así como del sistema receptor operante. La revisión debe ser profunda con la finalidad de encontrar en su caso, fallas críticas, que pudieran influir en el proyecto nuevo de continuidad o ampliación. 22

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Además de la revisión y funcionalidad tanto Geométrica como Hidráulica, es necesario también saber el tipo y periodo de mantenimiento que tiene el sistema actual.

1.1.3.3.- Periodo de diseño de proyecto Para obtener este dato será necesario tomar en cuenta el tipo de población, factores técnicos, económicos y de desarrollo de la comunidad; aunque generalmente se toman los datos de la tabla 1. [3]

TABLA 1. PERIODOS DE DISEÑO. (CNA, 1999)

Población (habitantes) menos de 4,000 De 4,000 a 15,000 De 15,000 a 70,000 Más de 70,000

Periodo de diseño 5 años 10 años 15 años 20 años

1.1.3.4.- Población de proyecto Para determinar la población de proyecto se tendrán en cuenta datos obtenidos de los censos de población más actualizados, generalmente realizados por el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI), y que se toman como base para que a través de cálculos matemáticos ya establecidos, tales como el de Malthus, Extensión gráfica, Geométrico y Aritmético, etc; se determine la población de proyecto final. Finalmente para definir la población de proyecto final, se realiza un promedio de todos los resultados de los métodos descritos anteriormente, para el año 2020.

[3]Comisión Nacional del Agua, México 1999, Manual de diseño de agua potable, alcantarillado y Saneamiento, libro datos básicos.

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1.1.3.5.- Aportación de aguas negras Para determinar la aportación de agua negra al sistema en proyecto, es necesario saber la DOTACION estimada, (o que ya se maneja, si es ampliación), esta dotación se determina en base a la tabla 2.

TABLA No. 2 Dotación de agua según población. (CNA, 1999) Poblacion de proyecto(habitantes)

Dotacion (L/hab/dia)

De 2,500 a 15,000 De 15,000 a 30,000 De 30,000 a 70,000 De 70,000 a 150,000 Mayor a 150,000

100 125 150 200 250

La aportación en zonas urbanas deberá estimarse según datos del organismo operador, si estos no se tienen, las aportaciones se tomaran de entre el 70% y el 80%, siempre tomando en cuenta el nivel socioeconómico de la población. En zonas industriales, se considerara la posibilidad de dar un tratamiento de agua para reutilizarse antes de la descarga a la red. 1.1.3.6.- Coeficientes de variación Para aportaciones de agua negra se manejan dos tipos de variación:

a) Coeficiente de seguridad CS, y se aplica al gasto máximo instantáneo y este puede variar desde 1.00 hasta 2.00, dependiendo del tipo de sistema de eliminación y de la zona de ubicación del proyecto, y es un margen de seguridad para prevenir aportaciones en exceso en las descargas, producto de crecimientos demográficos explosivos en la población. Se debe tomar el de 1.5 cuando las aguas pluviales se consideren en un sistema separado. b) Coeficiente de variación M (coeficiente de Harmon), que afecta al gasto máximo instantáneo, este coeficiente de seguridad se determina de acuerdo a la tabla 3:

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TABLA No. 3 Coeficientes de variación. (CNA, 1999)

Poblacion ( P ) No. Habitantes

Coeficiente M ( Harmon)

P menor a 1,000 P entre 1,000 y 63,450

3.8 14

1+

P mayor a 63,450

4+

P 1000

2.17

P es la población servida según proyecto, en miles de usuarios. 1.1.3.7.- Gastos de diseño Los gastos de diseño que se consideran para el proyecto de alcantarillado son los siguientes: gasto medio, gasto mínimo, gasto máximo instantáneo y gasto máximo extraordinario. a) Gasto medio Es el volumen de aportación de aguas negras en un día promedio, e incluye usos domésticos, comerciales e industriales, y se calcula para cada tramo de la red, en función de la población y aportaciones residuales, según la siguiente fórmula: Q MED = Dónde:

AP 86,400

……………………………(1)

QMED = Gasto medio diario de aguas, en L/s.

A = Aportación de aguas en L/hab/día P = Población de proyecto, en habitantes 86,400 = Segundos del día

b) Gasto Mínimo Es el gasto menor de los que normalmente escurren por la tubería, y se tomara como la mitad del Gasto medio diario, pero nunca deberá ser menor de 1.50 l/s, es decir que cuando resulten en la red cálculos menores a 1.5 l/s , se deberá tomar este valor para el diseño. QMIN

=

0.5 x QMED

…………………………….. (2)

Dónde: QMIN= Gasto mínimo diario de aguas, en l/s QMED = Gasto medio diario de aguas, en l/s. 25

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c) Gasto máximo instantáneo Es el volumen máximo de escurrimiento que se pude presentar en determinado instante dentro de la tubería, para este cálculo se aplica el coeficiente ―M‖ o de Harmon al valor del Gasto medio, según la siguiente expresión: QM.INST.= M x QMED Dónde:

……………………………..( 3 )

QM. INST. = Gasto máximo instantáneo QMED = Gasto medio diario de aguas, en L/s. M = Coeficiente de variación instantánea

d) Gasto máximo extraordinario Es el valor del gasto o volumen que se toma para el cálculo de las tuberías o conductores, y se calcula a partir del gasto máximo instantáneo, el cual se afecta con un coeficiente de seguridad, por lo general de 1.5, según la expresión: QM. EXT. = C.S. x QM. INST. ………………………....(4) Dónde:

QM. EXT. = Gasto máximo extraordinario C.S. = Coeficiente Seguridad

1.1.3.8.- Pendientes Las pendientes sugeridas en el proyecto serán preferentemente las obtenidas siguiendo el perfil natural del terreno, hasta donde sea posible, con la finalidad de tener la menor excavación y la menor construcción de estructuras con caída libre, pero siempre tomando en cuenta las restricciones siguientes: Se aceptará como pendiente mínima aquella que produzca una velocidad de 0.3 m/s a gasto mínimo. Se aceptara como pendiente máxima aquella que produzca una velocidad máxima de 3.0 m/s En casos especiales cuando las pendientes del terreno sean muy grandes, se instalaran conductos que permitan estas velocidades. Siguiendo estas recomendaciones se evitara también tener azolves y malos olores, así como evitar la contaminación ambiental. [3]

[3]Comisión Nacional del Agua, México 1999, Manual de diseño de agua potable, alcantarillado y Saneamiento, libro datos básicos.

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1.1.3.9.- Velocidades Los conductos que integren el sistema deberán ser revisados en su funcionamiento hidráulico de acuerdo al tirante y a su velocidad tanto máxima como mínima debiendo apoyarse en la fórmula de R. Maninng (ecuación 5).

v=

1 R n

2/3

S

1/2

……………….. (5)

Dónde: v = Velocidad media de escurrimiento en m/seg R = Radio hidráulico en m. S = Pendiente geométrica de la tubería n = Coeficiente de rugosidad de Maninng En la tabla 4 se presentan valores de las velocidades máxima y mínima para diferentes materiales de conductos. 1.1.3.10.- Diámetro de tubería y Tirantes El diámetro de los conductos deberá seleccionarse, de manera que su capacidad sea tal que a gasto máximo extraordinario, el agua escurra sin presión a tubo parcialmente lleno, y con un tirante a gasto mínimo, que permita arrastrar las partículas sólidas, por normatividad el diámetro mínimo que deben tener las tuberías es de 20 cms. TABLA No. 4 Velocidad máxima y mínima del agua para proyecto de alcantarillado sanitario, (CNA, 1999) Material de fabricacion del conducto Concreto simple Concreto reforzado Concreto presforzado Acero Acero galvanizado Asbesto cemento Fierro fundido Hierro ductil Polietileno alta densidad PVC(Policloruro de vinilo

Velocidad Velocidad maxima (m/s) minima (m/s) 3.00 3.50 3.50 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30

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El tirante mínimo cuando la velocidad mínima permitida es decir 0.3 m/seg., será igual o mayor a 1.50 cms. dentro del tubo, para que pueda arrastrar las partículas en suspensión. Cuando la velocidad sea la máxima permitida o sea 3.0 m/seg., el tirante mínimo deberá ser igual o mayor a 1.0 cm. dentro de la tubería. 1.1.3.11.- Trabajos y otras consideraciones previas al cálculo hidráulico a) Trabajos previos al cálculo hidráulico Para ayudar a un cálculo hidráulico correcto del sistema, es necesario apoyarse en algunos trabajos previos los cuales se describen: 1.- Trazo de ejes: para desarrollar este es necesario contar con los planos tanto planimétricos como topográficos de la localidad o desarrollo, y es importante determinar el inicio, terminación y descarga final del sistema, el trazo de ejes se realizara colocando una línea fina al centro de cada calle de tal manera que existan cruces de línea en cada esquina. 2.- Medición de distancias: se tomaran las longitudes entre cruce y cruce de calle, llevando un registro exacto de los trabajos, esta medición será en todas las calles de la comunidad y en ambos sentidos. 3.- Colocación de pozos de visita: estas estructuras o pozos se colocaran en cada cruce de calle, en donde exista cambio de pendiente, de diámetro o dirección, verificando siempre la distancia entre pozo y pozo, para no rebasar la distancia por especificación que será de 125 m, y hasta 200 m según el diámetro de las tuberías, por lo que de ser necesario se aumentara el número de pozos para cumplir con esta especificación. 4.- Determinación de las cotas del terreno: en base a los planos topográficos del terreno, en donde se encuentra ubicada la Población o comunidad a la que se le dará el servicio, y de acuerdo a las curvas de nivel o bancos de nivel ubicados en la zona, se determinara cada uno de los valores de nivel del terreno (cotas) correspondiente a cada pozo de visita. 5.- Planeación y trazo de red: en función de la topografía del terreno se determinara el sistema de eliminación (generalmente por gravedad), se identificaran las tuberías principales (colector, sub colector y emisor) que se ubicaran en la parte más baja de la población y en base a las cuales se desarrollara el proyecto, ya que las atarjeas se proyectaran por especificación con un diámetro mínimo de 20 cm.

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b) Consideraciones previas Es importante contar o tener a la mano alguna información de apoyo al proyecto como son: 1.- Características de los conductos: Deberá tenerse en cuenta las especificaciones de tuberías y materiales de las que están construidas, con la finalidad de determinar la mejor opción en el cálculo de la red. 2.-Profundidades y anchos de cepas para instalación de tuberías: Todas las tuberías deberán instalarse en ―condición de zanja‖, debiendo ser esta de paredes verticales y como mínimo hasta el lomo del tubo, con un ancho de acuerdo a la tabla 5. 3.-Características de estructuras o pozos de visita: Los pozos de visita son estructuras que sirven para diferentes propósitos, como unión entre tramos, cambio de dirección, cambio de diámetro o pendiente, así como para revisión y limpieza del sistema de alcantarillado, pueden ser de diferentes materiales como los siguientes: concreto armado, tabique o concreto polimérico (prefabricados) de cualquier material que sean deberán ser totalmente herméticos, se clasifican de la siguiente manera: Pozos comunes que pueden ser:

TABLA No. 5

1.- comunes 2.- con caída 3.- con caída adosada

ANCHOS DE ZANJAS PARA TUBERIA. (CNA, 1999) TABLA DE ANCHOS DE ZANJAS PARA TUBOS DIAMETRO DEL TUBO EN CMS.

ANCHO DE ZANJA EN CMS.

20 25 30 38 45 61 76 91 107 122 152 183 213 244

65 70 80 90 100 120 140 175 195 215 250 285 320 355

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Pozos especiales que pueden ser: 1.- especiales 2.- con caída 3.- con caída adosada .

Cajas de visita:

1.- caja unión o de deflexión 2.- con caída 3.- con caída escalonada 4.- con caída adosada

Los pozos deben tener las siguientes dimensiones: Pozos comunes serán de 1.20 m. de diámetro en fondo y 0.60 m. en la boca y se utilizan para tuberías de diámetros menores. Pozos especiales serán de 1.50 a 2.00 de diám. en fondo, según diámetro de tubería mayor 0.70 m. y el diámetro en la terminación o boca, será de 0.60 m. Cajas de visita serán de sección irregular, según requerimientos y se usaran para diámetros mayores a 0.76 m. para unir varios conductos, o cambios de dirección fuertes. Las tapas o brocales serán de fo.fo. , concreto armado o concreto polimérico, según proyecto y uso. [4]

[4] SAHOP Manual de Alcantarillado México 1979. Reproducido por el departamento de Ingeniería Sanitaria, división Ingeniería Civil de la facultad de Ingeniería de la U.N.A.M.

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1.2 –ALCANTARILLADO PLUVIAL

1.2.1 CARACTERISTICAS 1.2.1.1.- CLASIFICACION El alcantarillado pluvial, tiene la función de conducir las aguas pluviales, es decir evacuar las aguas producto de las lluvias que escurren sobre calles y avenidas, hasta lugares donde no provoquen problemas e inconvenientes para la población, y de ese modo impedir la generación y propagación de enfermedades relacionadas con aguas contaminadas. Los sistemas de alcantarillado pluvial se clasifican en: 1.- Sistema por escurrimiento superficial. En este sistema el agua de lluvia escurre superficialmente por las calles, y solo se encausara con tubería el tramo más cercano a la llegada a la estructura de captación y vertido final, este sistema se propone en zonas donde el terreno tenga pendientes pronunciadas y además los tramos entre calles sean cortos. 2.- Sistema de escurrimiento por conducto cerrado o tubería. Este sistema se proyecta para que el agua de lluvia escurra por tuberías, según los gastos generados en cada tramo, y se puede usar en terrenos planos o tramos largos entre puntos de proyecto.

1.2.1.2.- USO DEL AGUA PROVENIENTE DEL ALCANTARILLADO PLUVIAL Una de las razones para utilizar el sistema separado de alcantarillado pluvial, se debe a que la demanda de agua en las poblaciones, producto de su crecimiento, y a la escasez de la misma cerca de ellas, ha llevado a tomar medidas necesarias para que los habitantes dispongan del agua indispensable para cubrir sus necesidades y desempeñen sus actividades. Tales medidas abarcan desde un mayor abastecimiento hasta un uso racional del agua, y en este aspecto se desarrollan acciones encaminadas al rehusó del agua de lluvia. Para cuidar el agua se pueden emprender diversas acciones, entre las que se encuentran el empleo de agua tratada en usos que se han dado con agua potable, pero admiten una calidad de agua como la que se obtiene con el tratamiento (por 31

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ejemplo, en el enfriamiento de maquinarias industriales) y el rehusó del agua. Se le llama aguas tratadas a aquellas provenientes del alcantarillado (sanitario, pluvial o combinado), que son procesadas en una planta para mejorar su calidad que puede ser ―no potable‖; pero que, permite la utilización de ella en industrias, riego de jardines, cultivos, y para fines estéticos en fuentes, lagos, etc. El agua de lluvia puede ser utilizada, con un tratamiento ligero o incluso sin tratamiento, cuando se cuenta con las estructuras necesarias de conducción y almacenamiento sin alterar lo más mínimo su calidad. El empleo del agua pluvial puede ser muy provechoso en las poblaciones, sin embargo, requiere de obras y el establecimiento de normas adicionales de operación. Es importante que el profesional encargado de diseñar los sistemas de alcantarillado modernos considere en sus proyectos el empleo del agua de lluvia residual tratada. Un aspecto importante, que no se puede pasar por alto, se refiere a la recarga artificial de acuíferos. Lo cual es fundamental en los lugares donde la escasez del líquido ha provocado la sobreexplotación de los mantos acuíferos, lo que está agotando la fuente subterránea, deteriorando la calidad de agua o produciendo hundimientos del terreno.

1.2.2

COMPONENTES

1.2.2.1.- Estructuras de captación. Consisten en bocas de tormenta, que son las estructuras que recolectan el agua que escurre sobre la superficie del terreno y la conducen al sistema de atarjeas. Se ubican a cierta distancia en las calles con el fin de interceptar el flujo superficial, especialmente aguas arriba del cruce de calles y avenidas de importancia; también se les coloca en los puntos bajos del terreno, donde pudiera acumularse el agua. Están constituidas por una caja que funciona como desarenador donde se depositan las materias pesadas que arrastra el agua y por una coladera con su estructura de soporte que permite la entrada del agua de la superficie del terreno al sistema de la red de atarjeas mediante una tubería de concreto a la que se le denomina albañal pluvial. La coladera evita el paso de basura, ramas y otros objetos que pudieran taponar los conductos de la red. Existen varios tipos de bocas de tormenta, a los cuales se acostumbra llamarles coladeras pluviales: las de piso, de banqueta, combinadas, longitudinales y transversales. Las coladeras de piso se instalan formando parte del pavimento al mismo nivel de su superficie y las de banqueta se construyen formando parte de la guarnición. Cuando se requiere captar mayores gastos, puede hacerse una combinación de ambas. Las coladeras longitudinales son un tipo especial de las de banqueta. 32

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La selección de alguna de ellas o de alguna de sus combinaciones depende exclusivamente de la pendiente longitudinal de las calles y del caudal por recolectar. En ocasiones, se les combina con una depresión del espesor del pavimento para hacerlas más eficientes.

1.2.2.2.-Estructuras de conducción. Son todas aquellas estructuras que transportan las aguas recolectadas por las bocas de tormenta hasta el sitio de vertido. Se pueden clasificar ya sea de acuerdo a la importancia del conducto dentro del sistema de drenaje o según el material y método de construcción del conducto que se utilice. Existen varios tipos de sumideros o coladeras pluviales, se utilizaran dependiendo del terreno, materiales de la zona y aún del criterio del proyectista. Según la importancia del conducto dentro de la red, los conductos pueden ser clasificados como atarjeas, subcolectores, colectores y emisores. Se le llama atarjeas o red de atarjeas a los conductos de menor diámetro en la red, a los cuales descargan la mayor parte de las estructuras de captación. Los subcolectores son conductos de mayor diámetro que las atarjeas, que reciben directamente las aportaciones de dos o más atarjeas y las conducen hacia los colectores. Los colectores son los conductos de mayor tamaño en la red y representan la parte medular del sistema de alcantarillado. También se les llama interceptores, dependiendo de su acomodo en la red. Su función es reunir el agua recolectada por los subcolectores y llevarla hasta el punto de salida de la red e inicio del emisor. El emisor conduce las aguas hasta el punto de vertido o tratamiento. Una red puede tener más de un emisor dependiendo del tamaño de la localidad. Se le distingue de los colectores porque no recibe conexiones adicionales en su recorrido. Por otra parte, los conductos pueden clasificarse de acuerdo al material que los forma y al método de construcción o fabricación de los mismos. Desde el punto de vista de su construcción, existen dos tipos de conductos: los prefabricados y los que son hechos en el lugar. Los conductos prefabricados son a los que comúnmente se les denomina como ―tuberías‖, con varios sistemas de unión o ensamble, y generalmente de sección circular, y se fabrican de los materiales siguientes: concreto simple, concreto reforzado, fibrocemento, policloruro de vinilo o PVC, y polietileno. 33

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Los conductos construidos en el lugar o in situ son usualmente de concreto reforzado y pueden ser estructuras cerradas o a cielo abierto. A las primeras se les llama cerradas porque se construyen con secciones transversales de forma semielíptica, herradura, circular, rectangular o en bóveda. Las estructuras a cielo abierto corresponden a canales de sección rectangular, trapezoidal o triangular.

1.2.2.3.-Estructuras de conexión y mantenimiento. Son estructuras subterráneas construidas hasta el nivel del suelo o pavimento, donde se les coloca una tapa. Su forma es cilíndrica en la parte inferior y tronco cónico en la parte superior, y son lo suficientemente amplias como para que un hombre baje a ellas y realice maniobras en su interior, ya sea para mantenimiento o inspección de los conductos. El piso es una plataforma con canales que encauzan la corriente de una tubería a otra, y una escalera marina que permite el descenso y ascenso en el interior. Un brocal de hierro fundido o de concreto armado protege su desembocadura a la superficie y una tapa perforada, ya sea de hierro fundido o de concreto armado cubre la boca. Se les conoce como pozos de visita o cajas de visita según sus dimensiones. Este tipo de estructuras facilitan la inspección y limpieza de los conductos de una red de alcantarillado, y también permite la ventilación de los mismos. Su existencia en las redes de alcantarillado es vital para el sistema, pues sin ellas, estos se taponarían y su reparación podría ser complicada y costosa. Para dar mantenimiento a la red, los pozos de visita se ubican al inicio de las atarjeas, en puntos donde la tubería cambia de diámetro, dirección o de pendiente y también donde se requiere la conexión con otras atarjeas, subcolectores o colectores. Por regla los pozos de visita en una sola tubería no se colocan a intervalos mayores de 125 a 175 m dependiendo de los diámetros de las tuberías a unir. Existen varios tipos de pozos de visita que se clasifican según la función y dimensiones de las tuberías que confluyen en los mismos e incluso del material de que están hechos. Así se tienen: pozos comunes de visita, pozos especiales de visita, pozos para conexiones oblicuas, pozos caja, pozos caja unión, pozos caja de deflexión, pozos con caída (adosada, normal y escalonada). Las especificaciones para su construcción se indican en el capítulo correspondiente. Además, en el tema referente al diseño de redes se señala cuando se debe instalar cada uno de ellos. Los pozos de visita usuales se fabrican con ladrillo y concreto. También existen pozos de visita prefabricados de concreto reforzado, fibrocemento y de polietileno. 34

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Los pozos permiten la conexión de tuberías de diferentes diámetros o materiales, siendo los pozos comunes para diámetros pequeños y los pozos caja para diámetros grandes. Las uniones entre tuberías se resuelven en el pozo de varias formas, las cuales se especifican en el capítulo correspondiente a diseño.

1.2.2.4.- Estructuras de vertido. Se le denomina estructura de vertido a aquella obra final del sistema de alcantarillado que asegura una descarga continua a una corriente receptora. Tales estructuras pueden verter las aguas de emisores consistentes en conductos cerrados o de canales, por lo cual se consideran dos tipos de estructuras para las descargas. [5]

a) Estructura de vertido en conducto cerrado

Cuando la conducción por el emisor de una red de alcantarillado es entubada y se requiere verter las aguas a una corriente receptora que posea cierta velocidad y dirección, se utiliza una estructura que encauce la descarga directa a la corriente receptora y proteja al emisor de deslaves y taponamientos. Este tipo de estructuras de descarga se construyen con mampostería y su trazo puede ser normal a la corriente o esviajado.

b) Estructura de vertido en canal a cielo abierto En este caso, la estructura de descarga consiste en un canal a cielo abierto hecho con base en un zampeado de mampostería, cuyo ancho se incrementa gradualmente hasta la corriente receptora. De esta forma se evita la socavación del terreno natural y se permite que la velocidad disminuya. Son estructuras terminales que protegen y mantienen libre de obstáculos la descarga final del sistema de alcantarillado, pues evitan posibles daños al último tramo de tubería que pueden ser causados por la corriente a donde descarga el sistema o por el propio flujo de salida de la tubería.

[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.

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1.2.2.5.- Instalaciones complementarias. Las obras o estructuras complementarias en una red de alcantarillado son estructuras que no siempre forman parte de una red, pero que permiten un funcionamiento adecuado de la misma. Entre ellas se encuentran las plantas de bombeo, vertedores, sifones invertidos, cruces elevados, alcantarillas pluviales y puentes. a).- Estaciones de bombeo

Una estación de bombeo se compone de un cárcamo de bombeo o tanque donde las aguas son descargadas por el sistema de alcantarillado y a su vez son extraídas por un conjunto de bombas cuya función es elevar el agua hasta cierto punto para vencer desniveles y continuar la conducción hasta el vertido final. Se utilizan cuando: • La elevación donde se concentra el agua está por debajo de la corriente natural de drenaje o del colector existente. • Por condiciones topográficas no es posible drenar por gravedad el área por servir hacia el colector principal, debido a que ella se encuentra fuera del parte aguas de la zona a la que sirve el colector. • Los costos de construcción son muy elevados debido a la profundidad a la que se instalarán los colectores o el emisor a fin de que funcionen por gravedad. Las plantas de bombeo son instalaciones especializadas de ingeniería, cuyo diseño es un proyecto en sí.

b).- Vertedores Un vertedor es una estructura hidráulica que tiene como función la derivación hacia otro cauce del agua que rebasa la capacidad de una estructura de conducción o de almacenamiento. Su uso en los sistemas de alcantarillado se combina con otras estructuras tales como canales o cajas de conexión, y es propiamente lo que se denomina como una estructura de control. Por ejemplo, cuando se conduce cierto gasto de aguas pluviales o residuales hacia una planta de tratamiento con cierta capacidad y ésta es rebasada debido a la magnitud de una tormenta, el exceso es controlado por medio de un vertedor que descarga hacia un conducto especial (usado solamente en estos casos), que lleva el agua en exceso hacia su descarga a una corriente. 36

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c).- Estructuras de cruce Una estructura de cruce permite el paso de la tubería por debajo o sobre obstáculos que de otra forma impedirían la construcción de una red de alcantarillado. Entre estas se tienen:

1) Sifones invertidos. Es una estructura de cruce que permite durante la construcción de un colector o emisor salvar obstrucciones tales como arroyos, ríos, otras tuberías, túneles, vías de comunicación (pasos vehiculares a desnivel), etc., por debajo del obstáculo. Se basa en conducir el agua a presión por debajo de los obstáculos por medio de dos pozos, uno de caída y otro de ascenso, los cuales están conectados en su parte inferior por una tubería que pasa por debajo del obstáculo. Así, cuando el agua alcanza el pozo de caída es conducida a presión por la tubería hacia el pozo de ascenso donde puede prácticamente recuperar el nivel que tenía antes de la estructura y continuar con la dirección original del colector.

2) Cruces elevados. Cuando un trazo tiene que cruzar una depresión profunda, se utilizan estructuras ligeras como son puentes de acero, concreto o madera, los cuales soportan la tubería que conduce el agua pluvial. En ocasiones, se utilizan puentes carreteros existentes donde se coloca la tubería anclándola por debajo o a un lado de la estructura.

d).- Alcantarillas pluviales y puentes. Este tipo de estructuras de cruce son regularmente empleadas en carreteras, caminos e incluso en ciertas calles en localidades donde se ha respetado el paso de las corrientes naturales. Son tramos de tubería o conductos que se incorporan en el cuerpo del terraplén de un camino para facilitar el paso de las aguas de las corrientes naturales, o de aquellas conducidas por canales o cunetas, a través del terraplén. Cuando las dimensiones de los conductos son excesivas, es más conveniente el diseño de un puente.

1.2.2.6.- Disposición final. Se le llama disposición final al destino que se le dará al agua captada por un sistema de alcantarillado. En la mayoría de los casos, las aguas se vierten a una corriente natural que pueda conducir y degradar los contaminantes del agua. En este sentido, se cuenta con la tecnología y los 37

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conocimientos necesarios para determinar el grado en que una corriente puede degradar los contaminantes e incluso, se puede determinar el número, espaciamiento y magnitud de las descargas que es capaz de soportar. Por otra parte, la tendencia actual es tratar las aguas residuales y emplearlas como aguas tratadas o verterlas a las corrientes. También se desarrollan acciones encaminadas al uso del agua pluvial, pues pueden ser utilizadas en el riego de áreas verdes en zonas urbanas, tales como jardines, parques y camellones; o en zonas rurales en el riego de cultivos. Así, un proyecto moderno de alcantarillado pluvial puede ser compatible con el medio ambiente y ser agradable a la población según el uso que se le dé al agua pluvial. Al respecto, cabe mencionar los pequeños lagos artificiales que son construidos en parques públicos con fines ornamentales. [5]

1.2.3– DISEÑO HIDRAULICO Para el cálculo de una red de alcantarillado pluvial de una comunidad, es necesario obtener o investigar los siguientes datos:

1.- Consideraciones Básicas 2.- Área de aportación de acuerdo con el uso del suelo 3.- Coeficiente de escurrimiento en función de la permeabilidad y vegetación 4.-Periodo de retorno de lluvias 5.-Longitud y pendiente del cauce principal 6.-Tiempo de concentración exterior e interior 7.-Intensidad de lluvia 8.-Gasto máximo pluvial 9.-Velocidades permitidas, pendientes y diámetro de proyecto 10.-Sistema de drenaje a utilizar, separado, combinado o mixto 11.-Disposición final de las aguas pluviales 12.-Metodo de cálculo utilizado 13.-Fórmulas empleadas 14.- Cálculo hidráulico [5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.

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1.2.3.1.-Consideraciones básicas Se llama precipitación a aquellos procesos mediante los cuales el agua cae de la atmósfera a la superficie de la tierra, en forma de lluvia (precipitación pluvial), nieve o granizo. En nuestro país la lluvia es la que genera los escurrimientos pluviales. La magnitud de los escurrimientos superficiales está ligada proporcionalmente a la magnitud de la precipitación pluvial. Por este motivo, los estudios de drenaje parten del estudio de la precipitación para estimar los gastos de diseño que permiten dimensionar las obras de drenaje pluvial. La medición de la precipitación se ha llevado a cabo principalmente con aparatos climatológicos conocidos como pluviómetros y pluviógrafos. Ambos se basan en la medición de una lámina de lluvia (mm), la cual se interpreta como la altura del nivel del agua que se acumularía sobre el terreno sin infiltrarse o evaporarse sobre un área unitaria. La diferencia entre los dispositivos de medición consiste en que el primero mide la precipitación acumulada entre un cierto intervalo de tiempo de lectura (usualmente 24 hrs.) y el segundo registra en una gráfica (pluviograma) la altura de la lluvia acumulada de acuerdo al tiempo, lo que es más útil para el diseño de obras de drenaje. La ventaja de usar los registros de los pluviógrafos con respecto a los pluviómetros radica en que se pueden calcular intensidades máximas de lluvia para duraciones predeterminadas, que posteriormente pueden ser transformadas a gastos de diseño para estructuras de drenaje. La lluvia o precipitación que cae al suelo se distribuye de diferentes formas: una de ellas es el escurrimiento superficial, que corre a través de la superficie. El escurrimiento superficial se puede describir de la siguiente manera: Despreciando la intercepción por vegetación, el escurrimiento superficial es aquella parte de la lluvia que no es absorbida por el suelo mediante infiltración. Si el suelo tiene una capacidad de infiltración f que se expresa en cms. absorbidos por hora, entonces cuando la intensidad de la lluvia i f, el escurrimiento superficial ocurrirá con un valor de (i - f). A la diferencia (i – f) se le denomina ―exceso de lluvia‖ y es la que forma el escurrimiento superficial. Se denomina ―lluvia efectiva‖ la que incluye el escurrimiento subsuperficial más el escurrimiento superficial. Se considera que el escurrimiento superficial toma la forma de escurrimiento laminar que se puede medir en cm. A medida que el flujo se mueve por una pendiente y se va acumulando, su profundidad aumenta y deberá descargar en un canal natural o artificia 39

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Con el escurrimiento superficial se forman almacenamientos en las depresiones y almacenamiento por detención superficial proporcional a la profundidad del mismo flujo superficial. El suelo almacena el agua infiltrada y luego la libera lentamente como flujo subsuperficial en los periodos de sequía. El flujo subsuperficial puede ser la porción de mayor escurrimiento total para lluvias moderadas o ligeras en zonas áridas, porque el flujo superficial en estas condiciones se reduce por la evaporación e infiltración sumamente elevadas. Características que afectan el escurrimiento. Los dos principales grupos que afectan el escurrimiento son las características climatológicas y las características de la cuenca hidrológica. Características, climatológicas y geológicas. • Precipitación y su forma (lluvia, granizo, rocío, nieve, helada), intensidad, duración, distribución por tiempo, distribución estacional, distribución por área, intervalo de recurrencia, precipitación antecedente, humedad del suelo, dirección de movimiento de la tormenta. • Temperatura • Viento: velocidad, dirección, duración. • Humedad • Presión atmosférica • Radiación Solar Características de la cuenca hidrológica. • Topográficas: tamaño, forma, pendiente, elevación, red de drenaje, ubicación general, uso y cubiertas de la tierra, lagos y otros cuerpos de agua, drenaje artificial, orientación, canales (tamaño, sección transversal, pendiente, rugosidad, longitud). • Geológicas: tipo de suelo, permeabilidad, formación de aguas freáticas, estratificación, etcétera. 1.2.3.2.- Área de aportación. También denominada Cuenca Hidrológica, y es el área de terreno donde la precipitación cae en sus diferentes formas, lluvia, nieve o granizo y de donde se drena el escurrimiento superficial hacia un canal natural o artificial Los fraccionamientos o poblados en estudio se consideraran en forma general como parte de una microcuenca, la cual a su vez formará parte de alguna cuenca hidrológica definida. En comunidades que por su posición topográfica reciban aportaciones de aguas arriba deberán considerar el gasto acumulado en las obras pluviales internas y externas.

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1.2.3.3.- Coeficiente de escurrimiento No toda el agua que cae en una lluvia escurre por la superficie, primeramente es detenida por las hojas de la vegetación, y después se evapora, después se satura el suelo, y por ultimo escurrirá por la superficie, a esta parte de la lluvia se le llama lluvia en exceso, y representa solamente una parte del total de la lluvia que cae. [5] Este coeficiente de escurrimiento es la relación que hay, entre el volumen de agua que escurre por la superficie (VAE), y el volumen que llueve (VALL) y se representa por la letra (C). -------------------- (6) Los principales factores que determinan el coeficiente de escurrimiento son: la permeabilidad del terreno, la temperatura (por la evaporación) y la vegetación. El coeficiente de escurrimiento, es un valor promedio o ponderado de los coeficientes de escurrimiento de las diferentes superficies de contacto del agua de lluvia del área en estudio, estos valores serán tomados de acuerdo a la (TABLA No 6).

Al seleccionar el coeficiente de escurrimiento debe tomarse en cuenta también que depende de las características y condiciones del suelo, como la humedad antecedente, el grado de compactación, la porosidad, la vegetación, la pendiente y el almacenamiento por alguna depresión, así como la intensidad de la lluvia. 1.2.3.4.- Periodo de retorno de lluvias Es el intervalo o tiempo en años en que una lluvia con cierta intensidad y duración se repite con las mismas características, este se obtiene en base a estudios estadísticos de las intensidades de lluvias, y se calcula como: T = 1/ P(x)

…………………… (7)

Dónde: T Periodo de retorno en años. P(x) Es la probabilidad de ocurrencia de un evento mayor o igual a x. El periodo de retorno no es un intervalo fijo de ocurrencia de un evento, sino el promedio de los intervalos de recurrencia. De la fórmula 7 podemos definir las siguientes expresiones básicas de probabilidad: [5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.

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1.- La probabilidad de que un evento X >= ocurra en algún año es: P(x) = 1 / T ……………………… (8) 2.- La probabilidad de que un evento X no ocurra en algún año es: Q(x) = 1 - P(x) = 1 - 1 / T……………………… (9) 3.- La probabilidad de que X no ocurra durante n años consecutivos es: Q1(x) x Q2(x) x ……. Qn(x) = [Q(x)] n= (1 - 1 / T) n ………………. (10)

TABLA No. 6

Coeficientes de escurrimiento según la zona drenada. (CNA, 2007)

TIPO DEL AREA DRENADA ZONAS COMERCIALES ZONA COMERCIAL VECINDARIOS

ZONAS RESIDENCIALES UNIFAMILIARES MULTIFAMILIARES ESPACIADOS MULTIFAMILIARES COMPACTOS SEMIURBANAS CASAS HABITACION

ZONAS INDUSTRIALES ESPACIADO COMPACTO CEMENTERIOS Y PARQUES CAMPOS DE JUEGO PATIOS DE FERROCARRIL ZONAS SUBURBANAS ASFALTADAS DE CONCRETO HIDRAULICO ADOQUINADOS ESTACIONAMIENTOS TECHADOS

PRADERAS SUELO ARENOSO PLANO (PENDIENTES 0.2) SUELO ARENOSO CON PENDIENTE MEDIA (0.02 - 0.07) SUELO ARENOSO ESCARPADO (0.07 O MAS) SUELO ARCILLOSO PLANO (0.02 O MENOS) SUELO ARCILLOSO C/ PENDIENTE MEDIA (0.02 - 0.07) SUELO ARCILLOSO ESCARPADO (0.07 O MAS)

C MIN

MAX

0.75 0.50

0.95 0.70

0.30 0.40 0.60 0.25 0.50

0.50 0.50 0.75 0.40 0.70

0.50 0.60 0.10 0.20 0.20 0.10 0.70 0.80 0.70 0.75 0.75

0.80 0.90 0.25 0.35 0.40 0.30 0.95 0.95 0.85 0.85 0.95

0.05

0.10

0.10

0.15

0.15

0.20

0.13

0.17

0.18

0.22

0.25

0.35

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4.- La probabilidad R, llamada riesgo, de que X ocurra al menos una vez durante n años sucesivos o vida útil es:

R = 1- [Q(x)]n = 1 - (1 - 1 / T)n…………………….. (11) Por otra parte, cuando se analizan registros históricos de un fenómeno, se les asigna un periodo de retorno de acuerdo a la frecuencia de cada evento. Para calcularlo, es común suponer que la frecuencia o intervalo de recurrencia de cada evento del grupo es similar a la observada, por ello se han propuesto varias fórmulas que permiten asignar un periodo de retorno a cada dato de la muestra en función de su frecuencia.

La más usada es la de Weiubull. T = (n + 1) / m…………………… (12) Dónde: T Periodo de retorno en años. n Es el número de datos de la muestra. m Es el número de orden de la lista de datos ordenada de mayor a menor (para el caso de máximos anuales) La probabilidad de no excedencia de un evento será: Q(x) = 1- P(x) = 1 – m / (n+1)……………………… (13) En la (TABLA No. 7) se indican algunos valores de periodo de diseño que pueden ser utilizados como guías para los proyectos de sistemas de alcantarillado.

1.2.3.5.- Longitudes y pendientes del cauce principal La longitud del cauce principal dependerá en gran medida de la topografía del terreno en estudio, si el terreno es de poca pendiente, es probable que parte del escurrimiento se proyecte en forma superficial, siempre y cuando el caudal de arrastre no sea tan grande, porque puede causar problemas de disgregación del volumen y efectos de erosión del pavimento o fondo del conducto superficial , cuando ya sea necesario por el volumen se procederá al entubado del caudal, por lo que se puede considerar como longitud del cauce principal a la medida existente desde el inicio del tramo entubado hasta su disposición final.

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TABLA No. 7 Periodo de diseño en función del tipo de zona, (CNA, 2007) Descripción de la zona

Frecuencia ( años )

Zonas urbanas y suburbanas. Zonas urbanas, residenciales y comerciales

1–2 2–5

Tipo de obra Para colectores de 2º orden como canalizaciones. Diseño de obras especiales como emisores (canalizaciones de 1º orden). Para ríos principales que constituyen el sistema de drenaje global de la cuenca

10 20 – 50 100

1.2.3.6.- Tiempo de concentración exterior e interior La duración del proyecto es igual al tiempo de concentración para el área de drenaje en consideración. Se supone que el máximo escurrimiento se presenta en el tiempo de concentración tc, cuando toda la cuenca está contribuyendo al flujo en su salida. El tiempo de concentración tc,es el tiempo requerido por una gota de agua para fluir desde el punto más remoto de la cuenca hasta el punto de estudio, se calcula mediante: tc= tcs + tt _________________________________________(14) dónde: tc Tiempo de concentración. tcs Tiempo de concentración sobre la superficie. ttTiempo de traslado a través de los colectores. Tiempo de concentración sobre la superficie tcs Para estimar el tiempo de concentración sobre la superficie, se pueden utilizar las fórmulas 15, 16 y 17. tcs= [(0.87 L3) / D]0.385(Rowe) ____________(15) dónde: tcsTiempo de concentración en hrs. L Longitud del cauce en kilómetros D Desnivel total del cauce en metros. tcs= 0.0003245 ( L / S1/2)0.77(Kirpich) ________(16) dónde: tcsTiempo de concentración en hrs. L Longitud del cauce en metros S Pendiente media del colector principal (h/L) tcs= L1.15/ 3085 D0.38(SCS) ______________(17) dónde: 44

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tcsTiempo de concentración en hrs. L Longitud del cauce en metros D Desnivel total del cauce en metros. Las fórmulas de Kirpich y la de SCS (Soil Conservation Service) son las más usadas. Para determinar el tiempo de traslado en los colectores (tubería, canales, vialidad, etc.), se emplean las siguientes fórmulas: El tiempo de traslado resulta t = l / V ________________________(18) Dónde: t =Tiempo de traslado en seg. l =Longitud del tramo en el cual escurre el agua en m. V =Velocidad media de traslado en m/s. Para el método Racional se considera que la duración de la lluvia es igual al tiempo de concentración: d = tc

________________________(19)

Dónde: d =Duración de la lluvia en minutos. tc=Tiempo de concentración en toda la cuenca en minutos. 1.2.3.7.- Intensidad de lluvia La intensidad de lluvia y la duración son dos conceptos asociados entre sí. Intensidad. Se define como la altura de lluvia acumulada por unidad de tiempo usualmente se especifica en mm/h. Duración. Es el intervalo de tiempo que dura la lluvia, definiéndose en minutos. La cantidad promedio de lluvia que cae en una tormenta, se mide al dividir el volumen total de lluvia precipitada entre el tiempo de duración de la tormenta, pero no proporciona la información necesaria para proyectar el sistema, para esto se requiere la rapidez de la variación de la altura de la lluvia con respecto al tiempo de intensidad de lluvia ,es decir que la intensidad de lluvia es igual a la relación entre la altura total de la precipitación ocurrida y el tiempo de duración de la tormenta. Deberá obtenerse el dato de la intensidad de la estación climatológica con pluviografo, más cercana a la zona donde se ubica el sistema en proyecto, con 45

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base en el periodo de retorno y la duración establecidos, de no existir dicha estación la intensidad de lluvia se podrá calcular partir de la siguiente fórmula: I = h/t _________________ (20) Dónde: I = intensidad de lluvia en mm/hora h = altura media de lluvia en cm. t = tiempo de duración o concentración en min. El periodo de retorno y la duración de la tormenta, se determinaran de acuerdo a la zona en donde se ubique el proyecto. Para la determinación de la altura de precipitación base, se deberán consultar las tablas correspondientes, en general todas las regiones cuentan con estas gráficas de intensidad-duración-periodo de retorno, generadas de los datos obtenidos por estaciones climatológicas y estudios de campo. 1.2.3.8.- Gasto máximo pluvial Para el cálculo del gasto de diseño o máximo pluvial existen varios métodos los más comunes son los siguientes: Método Racional Americano, Método de BurklieZiegler y Metodo de Chow, los cuales de determinan según las expresiones 21, 22 y 23 METODO RACIONAL AMERICANO

Q= 2.778 C i A ______________ (21)

En donde: 2.778 = constante C = Constante de escurrimiento i = intensidad de lluvia, en mm/h. A= área de aportación, en ha. 1/4 3/4

Q= 27.78 C i S A ___________ (22)

METODO DE BURKLIE ZIEGLER

En donde: 27.78 = constante C = coeficiente de escurrimiento i = intensidad de lluvia, en cm/h S = pendiente en milésimas A = área por drenar, en ha. METODO DE CHOW

Q= A X Y Z __________________ (23)

En donde: A= área de la cuenca tributaria X = factor de escurrimiento Y = factor climático Z = factor de reducción del pico 46

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Para el cálculo de áreas de drenado pequeñas, se recomienda el uso del Método Racional Americano ya que no se requieren datos de factores climáticos. [5]

1.2.3.9.- Velocidades permitidas, pendientes y diámetro de proyecto Se recomienda una velocidad mínima de 0.6 m/seg. Y una velocidad máxima de 5 m/seg., aunque la Topografía será importante en la definición de las mismas.

Tomando en cuenta que el diámetro de tubería mínimo permitido para drenaje pluvial, es de 30 cms.,y en base a la velocidad mínima y máxima que generan las pendientes mínimas y máximas, para diferentes diámetros de tubería, según la siguiente tabla, (TABLA No. 8).

TABLA NO. 8 Pendientes mínimas y máximas según el diámetro de la tubería. (CNA, 2007) DIAMETRO EN CMS. PENDIENTE MINIMA PENDIENTE MAXIMA EN MILESIMAS EN MILESIMAS

30 38 45 61 76 91 107 122

2 1.5 1.2 0.8 0.6 0.44 0.4 0.44

133 97 78 52 38 30 25 30

1.2.3.10.- Tipo de sistema de drenaje a utilizar Se utilizara el sistema de drenaje separado, es decir un sistema solo para aguas pluviales y otro para las aguas residuales. 1.2.3.11.- Disposición final de las aguas pluviales La disposición final de las aguas producto del sistema pluvial, es el destino que se le dará al agua captada por el sistema de alcantarillado dependerá de la ubicación y posición geográfica, necesidades de la comunidad y capacidad del sistema

[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.

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regulador oficial existente, si se encuentra un cauce natural cercano, se aprovechara para verter las aguas al mismo, teniendo siempre en cuenta su capacidad de volumen, se puede emplear en el riego de áreas verdes dentro de las zonas urbanas, o aprovechar para riego, en los campos cercanos, a través de alguna estructura especial, pero por lo general se vierte al subsuelo por medio de un pozo de absorción, para recarga de mantos acuíferos, es importante tener en cuenta los costos finales. 1.2.3.12.- Método de cálculo utilizado Como se muestra en el apartado 1.3.3.8, existen varios métodos para calcular el gasto de proyecto: Método Racional Americano, Método de BurklieZiegler y Metodo de Chow, es posible calcular el gasto máximo pluvial, por todos los métodos, y obtener un promedio del mismo, aquí mostraremos el desarrollo del Método Racional Americano (ecuación 21) que además es el recomendado por las Normas Técnicas Complementarias. METODO RACIONAL AMERICANO

Q= 2.778 C i A, en donde:

2.778 = constante C = Constante de escurrimiento i = intensidad de lluvia, en mm/h. A= área de aportación, en ha.

EJEMPLO: Para un área de aportación de 2.283 hectáreas en un terreno con mucha área verde, arboladas y una pendiente pronunciada, ubicado muy cerca de la Ciudad de México, se toman los siguientes datos: Área de aportación A = 2.283 Ha. Tomaremos un coeficiente de escurrimiento C de las tabla 6, ya existentes para una superficie de escurrimiento en zona casa habitación semiurbana C=0.25 hasta C=0.70, tomando en cuenta la pendiente y características del suelo, al tener una pendiente pronunciada, se toma un C= 0.50 En base datos estadísticos de las intensidades de lluvia se elige un periodo de retorno de 5 años, existen tablas de intensidad para diversas ciudades importantes, como la Ciudad de México:

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Lluvias ordinarias i = 4.48 cm/ hora y duración de 22 min.

i=44.8/t + 22 (mm/h) ________ (24)

Entonces aplicando la ecuación 21 tenemos Q

=

2.778 x

Coeficiente de escurrimiento intensidad de lluvia Area de aportacion

C x

C = i = A =

Q

=

2.778

Q

=

142.06 l/seg.

i x A

0.5 44.8 mm/h 2.28 ha.

0.5 44.8 2.28

1.2.3.13.- Fórmulas empleadas Para el proyecto de alcantarillado pluvial se emplearan además las fórmulas siguientes: de la intensidad de lluvia (20), tiempo de escurrimiento (25), de continuidad (26) y la de Manning para cálculo de la velocidad (5).

Intensidad

i =h/t

_________________(20)

Dónde: i =Intensidad de lluvia en mm/hr. h = altura de lluvia acumulada t = tiempo de duración

Tiempo de escurrimiento te = Lt/Vel. Real __________________(25) Dónde: te = tiempo de escurrimiento en min. Lt.= Longitud del tramo de escurrimiento Vel.real = velocidad real de traslado

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Continuidad

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Q =A x V _______________________(26)

Dónde: Q = Continuidad de flujo a través de un conducto en l/s. A= área transversal del conducto V = velocidad dentro del conducto

Manning

v = 1/n x R2/3xS1/2

------------------------------------ (5)

Dónde: v = Velocidad media del escurrimiento R= Radio hidráulico S = Pendiente geométrica del conducto n = Coeficiente de rugosidad de Manning

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2.- DESARROLLO DEL PROYECTO (PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO SE ESCOGIO UN FRACCIONAMIENTO EN PROYECTO, EXISTENTE EN EL MUNICIPIO DE NAUCALPAN ESTADO DE MEXICO, QUE SE DENOMINA RINCONES DEL BOSQUE, DEL CUAL SE TIENE INFORMACION DETALLADA)

2.1 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO DATOS BASICOS DEL PROYECTO:

Población actual Población de proyecto Dotación Aportación Gasto medio Gasto mínimo Gasto max. Inst. Gasto max. Extraor. Sistema Longitud de red Coeficientes de seguridad Fórmulas y nomograma Sistema de eliminación Cotas (niveles) [4]

SE CALCULA SE CALCULA 200 l/hab/dia 75% SE CALCULA SE CALCULA SE CALCULA SE CALCULA Separado (aguas negras) 1932.00 MTS. 1.5 y ― M ― Harmon y Manning Gravedad De terreno en cruces y línea

Consideraciones básicas. El sistema de alcantarillado proyectado fue de tipo separado tomando en cuenta que las aguas residuales serán depuradas en una planta de tratamiento antes de verterlas al cuerpo receptor, el cual consiste en una caja de caída de 6.66 m de profundidad perteneciente al sistema de alcantarillado municipal localizada en el extremo norte del terreno, prácticamente en su colindancia, y cuya descarga cruza la Av. Río Lerma hacia el pueblo San José Río Hondo. La red de alcantarillado sanitario recolectará las aportaciones de 172 viviendas, además de la aportación escolar proveniente de dos escuelas que darán servicio a la población exterior a este conjunto residencial. Una de dichas escuelas tiene capacidad de 2,150 alumnos operando actualmente sólo en turno matutino, localizada en un área colindante hacia el sur de este Conjunto [4] SAHOP Manual de Alcantarillado México 1979. Reproducido por el departamento de Ingeniería Sanitaria, división Ingeniería Civil de la facultad de Ingeniería de la U.N.A.M.

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La otra escuela tendrá una capacidad de 820 alumnos y se construirá en un área escolar dentro del conjunto residencial y funcionará exclusivamente en turno vespertino con alumnos provenientes de la población exterior a este Conjunto.

Trazo de la red. El trazo de la red de alcantarillado sanitario se efectuó por el centro de las vialidades y sólo en los tramos que, por topografía, puedan recibir aportaciones por gravedad de la lotificación. Cabe mencionar que un buen porcentaje de la lotificación no podrá efectuar su descarga a la red ubicada en las vialidades por razones topográficas, y que se hace necesario proyectar dos colectores marginales a las barrancas laterales existentes. Dichos colectores finalmente se unirán en la zona norte de este conjunto donde se ubicará la planta de tratamiento. La red así proyectada funcionará en todo su conjunto por gravedad hasta la planta de tratamiento, (VER PLANO DS-01) no obstante que el área del conjunto residencial está dividida por una batería de tuberías del acueducto Cutzamala, orientadas en la dirección Sur-Norte.

Información de partida.

Para la elaboración de este proyecto, se contó con la siguiente información. Plano de lotificación y vialidades, Esc. 1:500. Plano de configuración topográfica, Esc. 1:500. Planos en planta y perfil de levantamiento en el sitio. Datos escolares proporcionados por el cliente. Proyecto de rasantes de vialidades. Planos de proyecto. Con la información disponible y el trazo de la red, se elaboró el proyecto ejecutivo de la red de alcantarillado (VER PLANO DS-01), en el cual se consignan el trazo de la red, ubicación de pozos, longitud, diámetro y pendiente por tramos, así como 52

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las elevaciones de brocal y plantilla en cada pozo, así como la descarga final hacia el drenaje municipal a partir de la salida de la planta de tratamiento. Los planos de proyecto descritos se denominan ―Red de Alcantarillado Sanitario‖, (DS-01) y ―Línea de descarga de alcantarillado sanitario (Agua Tratada)‖, (DS-02) respectivamente. (VER ANEXOS) El cálculo en detalle, de los gastos y de los datos de proyecto, aparecen en la memoria de cálculo correspondiente, los cuales se presentan en la página no. 71 tabla no. 12 y, donde se observa que el gasto máximo sanitario es de 9.47 l.p.s. y el máximo previsto es de 14.2 l.p.s. considerando un coeficiente de previsión de 1.5, y resultando en el cálculo una tubería con diámetro de 20 cm.

Una vez terminados los trabajos de apoyo al proyecto, y apoyándose en los datos anteriores se procederá al cálculo hidráulico de la red, mediante el uso de una tabla de cálculo para un sistema de alcantarillado de aguas negras, a continuación se detallan paso a paso los cálculos por columnas, tomando como ejemplo los 3 primeros tramos ver tabla 11 (pág. No. 67 y 68)

1.- TRAMO (columna 1 de la tabla de cálculo) Es la numeración de cada tramo entre pozos de visita del colector a partir del inicio de aguas arriba hacia aguas abajo, y se colocara en cada renglón, tabla no. 11.

2.- LONGITUDES (columnas 2 ,3 y 4) a) PROPIA (columna 2) Es la distancia entre pozos del tramo en estudio. b) TRIBUTARIA (columna 3) Es la sumatoria de todas las longitudes de tramos que descargan al inicio de cada tramo en estudio según la red propuesta. c) ACUMULADA (columna 4) Es la suma de la longitud propia y la tributaria en cada tramo calculado. 3.- POBLACION SERVIDA (Columna 5) 53

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Existen varios métodos para calcular la población de proyecto, para este caso no es necesario utilizar alguno, puesto que este es un fraccionamiento cerrado que no crecerá en forma desordenada, sino que se conocen los datos finales de la población; como información se mencionan algunos de los métodos existentes: a) Método de Malthus b) Método de extensión

c) Método Aritmético d) Método Geométrico.- Se divide en: I.- Por porcentajes II .- Incremento medio total. Por lo general se desarrollan los métodos anteriores en base a los datos de la comunidad en estudio y se obtiene un promedio de población servida, el cual se toma para el cálculo del proyecto de alcantarillado.

La población servida es la población a la que se da servicio en cada tramo (p), y se calcula a partir de la densidad de población (Dp) por distancia acumulada (La) en ese tramo; es decir

P = (Dp) (La) = No. Hab.

……………………………. (27)

La Densidad de Población será igual: a Dp =

Dp =

Población de proyecto Long. Total de la red 946 hab. + 2150 alum

= Hab/m.

…………….. (28)

3096 hab.

= 1,932.00 Ejemplo: De la ecuación 27 se tiene : TRAMO Población servida 1 P = 2.00 x 11 m. 2 P = 2.00 x 21 m. 3 P = 2.00 x 33 m.

= = =

= 2.00 hab./m.

22 hab. 42 hab. 66 hab.

4.- GASTOS (Columnas 6, 7 ,8 y 9)

54

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En estas columnas se calcularan los gastos de aguas negras, en función de la población servida en cada tramo en estudio, tomando en cuenta la cantidad de aportación del 75% de la dotación considerada para este proyecto. Aportación considerada =

0.75 x Dotación -------------------- (29)

Aportación = 0.75 x 200 l/hab/dia = 150 l/hab/dia

a) GASTO MEDIO (Columna 7)

Según la fórmula: no. (1) 1.- El gasto medio aportado por la población del fraccionamiento Rincones del bosque es:

Q MED.

946 x 150 = 86,400

1.642 lts./seg.

2.- El gasto medio producto de aguas residuales de las escuelas que quedan dentro del fraccionamiento es el siguiente: Capacidad escuela existente:

2150 alumnos

Capacidad escuela proyecto: 820 alumnos

con un turno matutino (6.5 hrs) con un turno vespertino (5.0 hrs.)

a) Gasto medio escuela de proyecto: por ser un turno de 5 hrs se considera una dotación de 25 lt./alum./turno

Q MED.

820 x 5

25

=

x 3600

1.14 lts./seg.

b) Gasto medio escuela existente: Por ser un turno de 6.5 hrs. Se considera una dotación de 25 lt./alum./turno

Q MED.

2150 x 6.5

25

x 3600

=

2.30 lts./seg.

Gasto de aportación total: El gasto con unidades mueble considera la posibilidad de uso simultáneo y es muy elevado. Dado que las escuelas funcionan en turnos diferentes, tomaremos por seguridad el gasto mayor obtenido. Gasto aportado por el fraccionamiento

= 1.64 lps 55

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Gasto aportado por el colegio actual

= 2.30 lps

Gasto total

= 3.94 lps

Gasto total medio 3.94 lps

Gasto medio en los primeros 3 tramos: Gasto medio

TRAMO 1

Q MED.

2

Q MED.

3

Q MED.

22 x 150 = 86,400 43 x 150 = 86,400 67 x 150 = 86,400

0.04 lts./seg. 0.07 lts./seg. 0.12 lts./seg.

b) GASTO MINIMO (Columna 6) Se considera como gasto mínimo 0.50 del gasto medio, según fórmula: Según formula no: (2)

Q MIN. =

0.5 x Q MED. =

lt/seg.

Ejemplo: TRAMO 1 2 3

Q MIN. = Q MIN. = Q MIN. =

Gasto minimo 0.50 0.040 = 0.020 lt/seg. 0.50 0.070 = 0.035 lt/seg. 0.50 0.120 = 0.060 lt/seg.

En este caso se toma el gasto mínimo que corresponde a la descarga de un excusado de 6 litros., dando un gasto de descarga de 1.5 lts, este será el gasto mínimo al inicio de una atarjea. [2]

c) GASTO MAXIMO INSTANTANEO (Columna 8) El cálculo de gasto máximo se determina cuando al gasto medio se le afecta con el coeficiente ―M ―(Harmon) que se toma de la siguiente forma: Cuando la población servida en el tramo es menor de 1,000 habitantes será M = 3.8 ver tabla no.3 (pág. 25) Cuando la población servida este entre 1,000, pero menor de 63,450 habitantes se aplicará la fórmula (ver tabla 3):

[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,

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14

1+ 4+

-------------------------- (30)

P 1000

Cuando la población servida en el tramo en estudio es igual o mayor a 63,450 habitantes el coeficiente será M = 2.17 (ver tabla 3) Según formula no: (3)

Q MAX.INST. = M x Q MED. = lt/seg.

Poblacion Coeficiente TRAMO habitantes M ( Harmon) 22 3.80 1 2 3.80 43 67 3.80 3

Q MED. lt/seg. 0.04 0.07 0.124

Q MAX. INST. = = =

0.17 lt/seg. 0.28 lt/seg. 0.47 lt/seg.

d) GASTO MAXIMO EXTRAORDINARIO (Columna 9) El gasto máximo extraordinario es el resultado de afectar al gasto máximo instantáneo por un coeficiente de seguridad, generalmente 1.5, además de que éste es el valor del gasto que se tomará para determinar los diámetros de las tuberías.

Según fórmula: Q MAX. EXTRAO. = Coeficiente de seguridad ( QMAX. INST. ) Q MAX. EXTRAO. = 1.5 QMAX. INST. (en lt/seg.) ----------------------------(4) TRAMO 1 2 3

Coef. de seguridad 0.170 1.5 0.300 1.5 0.510 1.5

Q MAX. INST.

QMAX. EXTRAO. = = = =

0.26 lt/seg. 0.45 lt/seg. 0.77 lt/seg.

e) PENDIENTES (Columna 10)

Con la finalidad de realizar la menor excavación posible, los conductos de agua residual, seguirán con una pendiente similar o igual a la del terreno, en cada tramo se realiza el cálculo, para después verificar con el Nomograma de Manning (anexos figura no. 2) y con las pendientes máximas y mínimas permitidas. La pendiente se calcula con la siguiente expresión: 57

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S =

diferencia de cotas X 1000 longitud

S =

H 1000 = milesimas longitud

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= milesimas

…………………………… (31)

Dónde: S = Pendiente del conducto en el tramo en milésimas H = Diferencia de cotas en el tramo(cota inicial-cota final en mm. Longitud = de tramo en estudio en m.

PENDIENTE

TRAMO

1

S =

1575.9 - 1573.3 = 0.247619 x 1000 = 10.5

248

milesimas

2

S =

1573.3 - 1570.6 = 0.2571429 x 1000 = 10.5

257

milesimas

3

S =

1570.6 - 1567.4 = 0.2735043 x 1000 = 11.7

274

milesimas

Con esta expresión el cálculo de las pendientes por la inclinación excesiva del terreno resulta muy alto, fuera de lo permitido, por lo que se toma una pendiente de 100 milésimas, que genera una velocidad permitida para este diámetro. f) CALCULO DEL DIAMETRO (Columna 11)

Los diámetros deberán seleccionarse según corresponda en el Nomograma de Manning en base al gasto máximo que escurra sin presión y con un tirante mínimo permitido, y la pendiente del tramo en cuestión. Los diámetros se determinan en la cuarta columna del Nomograma de Manning, anexo (ANEXOS, Figura No.2) uniendo con una línea recta gasto y pendiente correspondiente, hay que recordar que el diámetro mínimo permitido es de 20 cms.

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Descripción de la tabla 9: Al unir con una línea recta, en el nomograma de manning los valores de pendiente y gasto se determina el diámetro, si el valor resultante es menor de 20, se toma el valor de 20 cms. TABLA No. 9 Determinación del diámetro de la tubería

TRAMO

PENDIENTE

Qmax

DIAM. CALC.

DIAM. COMPEN.

1 2 3

100 100 100

0.260 0.450 0.770

3 CMS. 4 CMS. 5 CMS.

20 20 20

g) CALCULO DE GASTO Y VELOCIDAD A TUBO LLENO (Columna 12 y 13)

Utilizando el Nomograma de Manning, (anexos figura no.3) y teniendo los datos de pendiente y diámetro, se traza una línea recta uniendo estos para obtener en las escalas centrales el gasto y la velocidad a tubo lleno. Las lecturas del Nomograma se vaciaron en la tabla 10, donde al unir con una línea recta en el nomograma, los valores de pendiente y diámetro conocidos, dan los valores en el cruce de la recta en las escalas centrales de gasto y velocidad a tubo lleno. TABLA No. 10 Determinación del valor de gasto y velocidad

TRAMO

PENDIENTE EN MMS.

DIAMETRO EN CMS.

1 2 3

100 100 100

20 20 20

Q gasto en VELOCIDAD EN lt/seg M/SEG 149.81 149.81 149.81

4.77 4.77 4.77

h) DETERMINACION DE VELOCIDADES REALES A GASTO MAXIMO Y MINIMO (Columnas 14 y 15)

Para conocer la velocidad real a gasto mínimo (Qmin) y a gasto máximo extraordinario (Qmax prev.), se utiliza la última escala del Nomograma de Manning, en esta aparecen dos escalas una de relación de velocidad y otra de gastos, al intercalar los datos entre ambas se obtiene la velocidad. (Ver anexo, figura 4) [2] [2] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2009, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado sanitario, editado por C.N.A,

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Para calcular la relación de velocidad (RV) y la relación de gasto, se utilizan las fórmulas siguientes: RV =

Dónde:

Vtpll Vtll

------------------------------ (32)

RV= Relacion de velocidad Vtpll= Velocidad a tubo parcialmente lleno Vtll= Velocidad a tubo lleno RQ =

Dónde:

Qtpll Qtll

------------------------------ (33)

RQ= Relacion de gasto Qtpll= Gasto a tubo parcialmente lleno Qtll= Gasto a tubo lleno

De la Ecuación 32 se despeja la velocidad a tubo parcialmente lleno: Vtpll = RV Vtll ------------------------------ (34)

Cálculos tramo 1 Velocidad real a gasto mínimo: DATOS CONOCIDOS Qmin. = 1.5 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg vtll = 4.77 m/seg Relacion de gasto es 1.5 0.010 = 149.8 con el valor de 0.010 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.317 la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll) Vtpll = RV Vtll Vtpll = 0.32 4.77 = 1.512 m/seg RQ =

Qtpll Qtll

=

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Velocidad real a gasto máximo:

DATOS CONOCIDOS Qmax extra. = 0.26 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg vtll = 4.77 m/seg Relacion de gasto es 0.26 0.002 = 149.8 con el valor de 0.002 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.184 la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll) Vtpll = RV Vtll Vtpll = 0.18 4.77 = 0.875 m/seg RQ =

Qtpll Qtll

=

Cálculos tramo 2

Velocidad real a gasto mínimo:

DATOS CONOCIDOS Qmin. = 1.5 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg vtll = 4.77 m/seg Relacion de gasto es 1.5 0.010 = 149.8 con el valor de 0.010 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.317 la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll) Vtpll = RV Vtll Vtpll = 0.317 4.77 = 1.512 m/seg RQ =

Qtpll Qtll

=

61

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Velocidad real a gasto máximo:

DATOS CONOCIDOS Qmax extra. = 0.45 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg vtll = 4.77 m/seg Relacion de gasto es 0.45 0.003 = 149.8 con el valor de 0.003 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.219 la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll) Vtpll = RV Vtll Vtpll = 0.219 4.77 = 1.045 m/seg RQ =

Qtpll Qtll

=

Cálculos tramo 3

Velocidad real a gasto mínimo:

DATOS CONOCIDOS Qmin. = 1.5 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg vtll = 4.77 m/seg Relacion de gasto es 1.5 0.010 = 149.8 con el valor de 0.010 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.317 la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll) Vtpll = RV Vtll Vtpll = 0.317 4.77 = 1.512 m/seg RQ =

Qtpll Qtll

=

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Velocidad real a gasto máximo: DATOS CONOCIDOS Qmax extra. = 0.77 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg vtll = 4.77 m/seg Relacion de gasto es 0.77 0.005 = 149.8 con el valor de 0.005 Se busca en el nomograma de Manning (figura 3) en la relacion vel. a tubo parc.lleno(RV), se traza una y aplicando la ec. 34 se determina recta horizontal y el valor encontrado es igual a 0.257 la velocidada tubo parc. Lleno (Vtpll) Vtpll = RV Vtll Vtpll = 0.257 4.77 = 1.226 m/seg RQ =

Qtpll Qtll

=

[6]

i) DETERMINACION DE TIRANTE A GASTO MAXIMO Y MINIMO (Columnas 16 y 17) Para determinar el tirante a gasto mínimo (Qmin) y a gasto máximo previsto (Qmax prev.), se utiliza la última escala del Nomograma de Manning, (FIGURA No. 4) donde aparece la escala de relación de gasto, al intercalar estos datos con la penúltima escala, de tirantes se obtiene el dato de relación de tirante a tubo lleno y a tubo parcialmente lleno, este dato Velocidad a tubo parcialmente lleno 1 al multiplicarlo por el =diámetro del conducto del tramo se obtiene el tirante a gasto mínimo Relación de velocidad Velocidad a tubo lleno y máximo. Vtpll

RV = Se utilizan las formulas siguientes: vtll Relación de gasto =

RQ =

Gasto a tubo parcialmente lleno Gasto a tubo lleno Qtpll Qtll

Tr min = Tr x Diam

2

----------------------- (33)

-----------------------------(35)

[6] TESIS- Rodolfo Edén Flores Benítez, Universidad La Salle, Cuernavaca Morelos, Febrero 2005 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN TLAYACAPAN, MORELOS MEXICO.

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Dónde:

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Tr min = Tirante mínimo en tubería

Tr = Tirante a tubo parcialmente Diam. = Diámetro de la tubería en el tramo Cálculos tramo 1 Tirante a gasto mínimo:

DATOS CONOCIDOS Qmin. = 1.5 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg Diametro tubo 20 cm Relacion de gasto es RQ =

Qtpll Qtll

=

1.5 = 149.8

0.010

0.010 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.069 el tirante a gasto minimo (Tr min) Tr min = Tr x Diam Tr min = 0.07 20 = 1.38 cm

Tirante a gasto máximo:

DATOS CONOCIDOS Qmax extra. = 0.26 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg Diametro tubo 20 cm Relacion de gasto es RQ =

Qtpll = Qtll

0.26 = 149.8

0.002

0.002 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.03 el tirante a gasto maximo (Tr max) Tr min = Tr x Diam Tr min = 0.030 20 = 0.6 cm

64

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Cálculos tramo 2 Tirante a gasto mínimo:

DATOS CONOCIDOS Qmin. = 1.5 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg Diametro tubo 20 cm Relacion de gasto es RQ =

Qtpll Qtll

=

1.5 = 149.8

0.010

0.010 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.069 el tirante a gasto minimo (Tr min) Tr min = Tr x Diam Tr min = 0.069 20 = 1.38 cm

Tirante a gasto máximo:

DATOS CONOCIDOS Qmax extra. = 0.45 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg Diametro tubo 20 cm Relacion de gasto es RQ =

Qtpll Qtll

=

0.45 = 149.8

0.003

0.003 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.040 el tirante a gasto maximo (Tr max) Tr min = Tr x Diam Tr min = 0.040 20 = 0.790 cm

Cálculos tramo 3 65

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Tirante a gasto mínimo: DATOS CONOCIDOS Qmin. = 1.5 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg Diametro tubo 20 cm Relacion de gasto es RQ =

Qtpll Qtll

1.5 = 150

=

0.010

0.010 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.069 el tirante a gasto minimo (Tr min) Tr min = Tr x Diam Tr min = 0.069 20 = 1.38 cm

Tirante a gasto máximo: DATOS CONOCIDOS Qmax extra. = 0.77 lt/seg Qtll = 149.8 lt/seg Diametro tubo 20 cm Relacion de gasto es RQ =

Qtpll Qtll

=

0.77 = 149.8

0.005

0.005 se busca en el nomograma de Manning(FIGURA 5) en la relacion tirante a tubo parc.lleno(Tr) se traza una y aplicando la ecuacion xx se determina recta horizontal y el valor encontrado es 0.051 el tirante a gasto maximo (Tr max) Tr min = Tr x Diam Tr min = 0.051 20 = 1.01 cm

[6] Todos los resultados anteriores se vacían en la (TABLA No. 11), en la que podremos determinar si los datos obtenidos, cumplen o no con las especificaciones generales para el cálculo de una red de alcantarillado sanitario. [6] TESIS- Rodolfo Eden Flores Benítez, Universidad La Salle, Cuernavaca Morelos, Febrero 2005 PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN TLAYACAPAN, MORELOS MEXICO.

66

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 18' 18'' 19

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 37' 37'' 37''' 62

38

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 18' 18''

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 37' 37'' 37'''

20

TRAMO m

m

67

28

0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 4 11 17

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

28

18 35 53 68 84 99 115 130 147 208 224 240 256 272 288 304 304 304 304 304 304

11 21 33 45 54 64 73 83 92 103 117 132 143 154 169 184 184 184 184 184

m

ACUMULADA

56

36 72 108 140 171 203 235 267 301 426 459 492 524 557 590 623 623 623 623 623 623

22 43 67 91 111 130 150 169 189 211 240 271 294 316 347 378 378 378 378 378

Hab

EN

1.50

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

MINIMO

0.10

0.06 0.13 0.19 0.24 0.30 0.35 0.41 0.46 0.52 0.74 0.80 0.85 0.91 0.97 1.02 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08

0.04 0.07 0.12 0.16 0.19 0.23 0.26 0.29 0.33 0.37 0.42 0.47 0.51 0.55 0.60 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66

MEDIO

POBLACION GASTOS DE A. N. l/s

CONTINUA EN SIGUIENTE PAGINA

18 18 18 16 16 16 16 16 17 61 16 16 16 16 16 16 29 9 10 10 10

11 11 12 12 10 10 10 10 10 11 14 15 11 11 15 15 24 3 4 4

VIALIDAD ORIENTE

TRIBUTARIA

PROPIA

LONGITUD

0.43

0.26 0.56 0.80 1.01 1.25 1.45 1.69 1.89 2.12 2.97 3.19 3.38 3.61 3.83 4.01 4.24 4.24 4.24 4.24 4.24 4.24

0.17 0.30 0.51 0.68 0.80 0.97 1.09 1.21 1.37 1.53 1.73 1.93 2.08 2.24 2.43 2.66 2.66 2.66 2.66 2.66

INSTANT.

MAXIMO

0.65

0.39 0.84 1.20 1.52 1.88 2.18 2.54 2.84 3.18 4.46 4.79 5.07 5.42 5.75 6.02 6.36 6.36 6.36 6.36 6.36 6.36

0.26 0.45 0.77 1.02 1.20 1.46 1.64 1.82 2.06 2.30 2.60 2.90 3.12 3.36 3.65 3.99 3.99 3.99 3.99 3.99

EXTRAOR.

MAXIMO

87.0

71.0 55.0 40.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 43.0 50.0 100.0 100.0 100.0 100.0 83.1 83.1 83.3 83.0 83.0 83.0

100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 82.9 83.3 82.5 82.5

milesimas

PEND.

20

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

cm

DIAM.

FUNCIONAMIENTO HIDRAULICO

139.74

126.24 111.11 94.75 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 98.24 105.93 149.81 149.81 149.81 149.81 92.07 92.07 92.07 92.07 92.07 92.07

149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 92.07 92.07 91.76 91.76

Q l/s

TUBO LLENO

TABLA DE CÁLCULO HIDRÁULICO ALCANTARILLADO SANITARIO

4.45

4.02 3.54 3.02 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 3.13 3.37 4.77 4.77 4.77 4.77 2.97 2.97 2.97 2.97 2.97 2.97

4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 2.97 2.97 2.96 2.96

V m/s

1.44

1.35 1.24 1.10 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.14 1.20 1.51 1.51 1.51 1.51 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02

1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.02 1.02 1.02 1.02

MIN.

V.EFECTIVA m/s

FRACCIONAMIENTO RINCONES DEL BOSQUE, MUNICIPIO DE NAUCÁLPAN DE JUÁREZ, MÉXICO.

TABLA No. 11

1.12

0.89 1.03 1.04 1.51 1.64 1.70 1.79 1.86 1.92 1.57 1.69 2.21 2.24 2.27 2.30 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45

0.88 1.05 1.23 1.36 1.42 1.51 1.54 1.61 1.67 1.73 1.79 1.86 1.89 1.95 1.98 2.05 1.45 1.45 1.45 1.45

MAX.

1.43

1.52 1.61 1.71 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.71 1.66 1.38 1.38 1.38 1.38 2.20 2.20 2.20 2.20 2.20 2.20

1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 2.20 2.20 2.20 2.20

MIN.

TIRANTES cm

0.97

0.79 1.21 1.57 1.38 1.57 1.66 1.81 1.91 2.01 2.87 2.87 2.51 2.57 2.63 2.69 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00

0.60 0.79 1.01 1.17 1.25 1.38 1.43 1.52 1.61 1.71 1.81 1.91 1.96 2.07 2.12 2.23 4.00 4.00 4.00 4.00

MAX.

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO

38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 19

69

B C

20 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

19

A B

18 16 16 16 16 16 17 61 16 16 16 16 16 16 29 9 10 10 10

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 4 11 17

53 68 84 99 115 130 147 208 224 240 256 272 288 304 304 304 304 304 304

1.00 103.57

8

28 23 24 6 5 5 4 4 4 42 43 7 7 25 7 24 24 37 15 37 48 18 9 9 75 37 5 33 34 30 54 14

0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30 54 14

632

28 50 74 80 85 90 94 97 101 142 185 192 199 223 230 254 278 314 329 365 413 431 440 449 524 561 566 599 632 632 632 632

VIENE DE PÁGINA ANTERIOR

23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 37' 37'' 37''' 62

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 37' 37'' 37'''

1,297

56 103 151 163 173 184 192 199 206 291 379 393 407 458 471 520 570 645 674 749 848 885 903 922 1,076 1,151 1,161 1,229 1,297 1,297 1,297 1,297

108 140 171 203 235 267 301 426 459 492 524 557 590 623 623 623 623 623 623

1.97

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

3.94

0.10 0.18 0.26 0.28 0.30 0.32 0.33 0.35 0.36 0.51 0.66 0.68 0.71 0.80 0.82 0.90 0.99 1.12 1.17 1.30 1.47 1.54 1.57 1.60 1.87 2.00 2.02 2.13 2.25 2.25 2.25 2.25

0.19 0.24 0.30 0.35 0.41 0.46 0.52 0.74 0.80 0.85 0.91 0.97 1.02 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08

9.47

0.43 0.76 1.09 1.17 1.25 1.33 1.37 1.45 1.49 2.08 2.66 2.74 2.85 3.19 3.27 3.57 3.90 4.38 4.57 5.04 5.65 5.90 6.01 6.12 7.07 7.52 7.59 7.97 8.38 8.38 8.38 8.38

0.80 1.01 1.25 1.45 1.69 1.89 2.12 2.97 3.19 3.38 3.61 3.83 4.01 4.24 4.24 4.24 4.24 4.24 4.24

5.00 5.00

14.20

0.65 1.14 1.64 1.76 1.88 2.00 2.06 2.18 2.24 3.12 3.99 4.11 4.28 4.79 4.91 5.36 5.85 6.57 6.86 7.56 8.48 8.85 9.02 9.18 10.61 11.28 11.39 11.96 12.57 12.6 12.6 12.6

1.20 1.52 1.88 2.18 2.54 2.84 3.18 4.46 4.79 5.07 5.42 5.75 6.02 6.36 6.36 6.36 6.36 6.36 6.36

10.0 62.7

82.5

87.0 100.0 20.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 77.0 12.0 97.0 100.0 100.0 100.0 100.0 48.0 75.0 10.0 10.0 10.0 87.0 100.0 100.0 15.0 23.0 100.0 10.0 10.0 4.0 37.8 4.3

40.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 43.0 50.0 100.0 100.0 100.0 100.0 83.1 83.1 83.3 83.0 83.0 83.0

20 20

20

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

31.93 79.98

91.76

139.74 149.81 67.00 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 131.46 51.90 147.55 149.81 149.81 149.81 149.81 103.79 129.74 47.38 47.38 47.38 139.74 149.81 149.81 58.02 71.85 149.81 47.38 47.38 20.15 62.00 21.08

94.75 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 149.81 98.24 105.93 149.81 149.81 149.81 149.81 92.07 92.07 92.07 92.07 92.07 92.07

1.03 2.58

2.96

4.45 4.77 2.13 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.18 1.65 4.70 4.77 4.77 4.77 4.77 3.30 4.13 1.51 1.51 1.51 4.45 4.77 4.77 1.85 2.29 4.77 1.51 1.51 0.65 2.00 0.68

3.02 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 4.77 3.13 3.37 4.77 4.77 4.77 4.77 2.97 2.97 2.97 2.97 2.97 2.97

0.35 0.35

1.02

1.44 1.51 0.87 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.38 0.72 1.49 1.51 1.51 1.51 1.51 1.18 1.36 0.68 0.68 0.68 1.44 1.51 1.51 0.78 0.91 1.51 0.68 0.68 0.32 0.69 0.33

1.10 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.14 1.20 1.51 1.51 1.51 1.51 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02

1.25 1.25

1.78

1.12 1.39 0.89 1.61 1.64 1.67 1.67 1.70 1.70 1.74 0.97 2.05 2.08 2.14 2.18 2.24 1.77 2.16 1.07 1.10 1.14 2.47 2.62 2.62 1.40 1.66 2.80 1.25 1.27 0.59 1.29 0.61

1.04 1.51 1.64 1.70 1.79 1.86 1.92 1.57 1.69 2.21 2.24 2.27 2.30 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45

4.50 3.50

2.20

1.43 1.38 2.07 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.47 2.28 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.66 1.47 2.40 2.40 2.40 1.43 1.38 1.38 2.17 1.96 1.38 2.40 2.40 4.00 2.20 4.00

1.71 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.71 1.66 1.38 1.38 1.38 1.38 2.20 2.20 2.20 2.20 2.20 2.20

4.50 3.50

5.90

0.97 1.21 2.12 1.52 1.57 1.61 1.61 1.66 1.66 2.12 3.71 2.28 2.28 2.40 2.45 2.57 3.18 3.05 5.08 5.38 5.69 3.37 3.31 3.31 5.77 5.31 3.71 6.83 6.99 12.70 6.70 12.40

1.57 1.38 1.57 1.66 1.81 1.91 2.01 2.87 2.87 2.51 2.57 2.63 2.69 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO

68

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

E.S.I.A. UNIDAD ZACATENCO

Finalmente y de la tabla No. 11, se toman los datos de las pendientes y las longitudes de cada tramo de la línea de alcantarillado, y en función de estas se obtienen cotas de nivel del arrastre hidráulico, mismas que se vaciaran en planos de proyecto final, estas cotas se calculan en los siguientes tramos: DATOS CONTENIDOS EN LA TABLA TRAMO

COTA DE TERRENO LONG. TRAMO

1 2 3 4 5

1575.9 1573.3 1570.6 1567.4 1563.9

PENDIENTE

10.50

100

10.50

100

11.70

100

11.80

100

TRAMO 1-2 SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA longitud = 10.50 m 1 cota

1575.9 cota h= 1.00 m

1573.3 2

S = 100 H= -.055 m cota = 1574.9

D= 20 CMS. cota = 1573.85

prof. min. de tubo h = 1.00 m. cota terr. Menos prof. minima cota de plantilla inicial = 1575.9 cota de plantilla final = 1574.9 H= 1573.30

1.00 - x 0.100) - (10.50 1573.85 -

= = =

1574.90 1573.85 -0.55

Calculando las cotas desde el punto 1, nos arroja una cota final fuera del terreno, por lo que iniciaremos el cálculo de la cota, desde el punto final del tramo, proponiendo si es necesario una caída adosada al punto inicial, para evitar sobrexcavacion. 69

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TRAMO 1-2 1

cota

1575.9 cota

1573.3 2

h= 2.95 m S = 100 cota = 1572.95

D= 20 CMS.

H= 1.40 m cota = 1571.9

en el punto 2 se propone una prof. De plantilla de 1.20 mas 0.20 de tubo es igual a 1.40 m cota terreno en punto 2 Menos prof. minima cota de plantilla final = 1573.30 1.40 = 1571.90 cota de plantilla inicial = 1571.90 + (10.5 x 0.1) = 1572.95 1575.90 1572.95 = 2.95 h inicial = 2.95

-

TRAMO 2-3 SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL longitud = 10.5 m 2 cota

1573.3 cota h= 3.05 m

1570.6 3

S = 100 cota = 1571.9 caida = 1.65 cot final = 1570.25

H= 1.4 m D= 20 CMS. cota = 1569.2

en el punto 3 se propone una prof. De plantilla de 1.20 mas 0.20 de tubo es igual a 1.40 m cota de plantilla final = 1570.60 1.40 = 1569.20 cota de plantilla inicial = 1569.20 + (10.5 x 0.1) = 1570.25 se obtiene una caida adosada de 1571.9 1570.25 = 1.65 TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 2 1.4 1.65 = 3.05 +

-

70

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TRAMO 3-4 SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL longitud = 11.7 m 3 cota

1570.6 cota h= 3.43 m

1567.4 4

S = 100 cota = 1569.2 caida = 2.03 cot final = 1567.17

H= 1.4 m D= 20 CMS. cota = 1566

en el punto 4 se propone una prof. De plantilla de 1.20 mas 0.20 de tubo es igual a 1.40 m cota de plantilla final = 1567.40 1.40 = 1566.00 cota de plantilla inicial = 1566.00 + (11.7 x 0.1) = 1567.17 se obtiene una caida adosada de 1569.2 1567.17 = 2.03 TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 3 1.4 2.03 = 3.43 +

-

A continuación en la tabla 12 se presentan los datos más importantes del proyecto aquí desarrollado

TABLA No. 12 Parámetro Número de viviendas Habitantes por viviendas Habitantes en viviendas Capacidad escuela existente (matutino) Capacidad escuela proyecto (vespertino) Aportación (75% dotación) Coeficiente de variación Gasto medio diario Gasto máximo Gasto máximo extraordinario Longitud de la red Cuerpo receptor Tratamiento

Datos de proyecto. Cantidad 172 5.5 946 2,150 820 150 Harmon=2.40 3.94 9.47 14.20 1,932.00 Drenaje municipal Lodos activados Aereación Extendida

Unidad Viv. Hab/Viv. Hab. Alumnos Alumnos L/H/D Lps Lps Lps M

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2.2 PROYECTO DE ALCANTARILLADO PLUVIAL.

2.2.1.- DATOS BASICOS DEL PROYECTO Área por drenar Coeficiente de escurrimiento Periodo de Retorno Intensidad de lluvia Gasto de diseño Velocidad Mínima permitida Velocidad Máxima permitida Método de Diseño Sistema Sitio de descarga Material y Tipo de tubería Fórmulas y nomograma Sistema de eliminación Cotas (niveles) [4]

2.28 ha. 0.5 Adimensional 5 años 75 mm/hr SE CALCULA ,en m3/seg 0.6 m/seg 5.0 m/seg METODO RACIONAL AMERICANO Separado ( aguas pluviales ) Rio hondo ,Naucalpan Edo.Mex. CONCRETO , n .013 Manning, Continuidad, intensidad, Velocidad

Gravedad De terreno en cruces y línea

2.2.2.- CONSIDERACIONES BÁSICAS. Debido a las pendientes favorables en las vialidades y a su corta longitud, en general el drenaje pluvial será por escurrimiento superficial, con excepción hecha en las vialidades en sus ramales oriente y poniente al norte del conjunto donde se proyectó tubería para el encauzamiento final del caudal hacia un tanque de tormentas en donde se retendrá el volumen escurrido el tiempo necesario en que pasa la precipitación, vertiendo posteriormente a un pozo de absorción para infiltrar el agua pluvial hacia el acuífero; se propone también una salida hacia una estructura de caída localizada en el extremo norte del predio, casi en sus límites, perteneciente a la red municipal como una prevención en caso de taparse el pozo de absorción. En ambos casos la descarga del tanque a cualquiera de las dos estructuras de vertido final se hará por medio de bombeo. Para el cálculo de gastos, se consideró una intensidad de lluvia de 7.5 cm/hr correspondiente a una duración de 30 min para un periodo de retorno de 10 años de acuerdo a gráfica intensidad-duración-periodo de retorno generada por el Gobierno del Distrito Federal. [4] SAHOP Manual de Alcantarillado México 1979. Reproducido por el departamento de Ingeniería Sanitaria, división Ingeniería Civil de la facultad de Ingeniería de la U.N.A.M.

72

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Se consideró para cada vialidad y tramo, el coeficiente de escurrimiento promedio pesado, tomando en cuenta la magnitud de las áreas de aportación y sus características, de acuerdo a los siguientes coeficientes de escurrimiento particulares. Área de vialidad pavimentada

C=0.90

0.80

Área verde

C=0.10

0.15

Área construida dentro de lotes

C=0.70 0.95

Área sin construir en lotes

C=0.35

0.15

Se efectuó el cálculo de los tirantes máximos que se originarán por tramos de vialidad para justificar el no requerimiento de drenaje pluvial entubado en la mayor parte de la vialidad, encontrando que los tirantes máximos esperados en cada acera del arroyo de vialidades no sobrepasan los 6 cm. Los cálculos en detalle de gastos y tirantes se presentan en la memoria de cálculo correspondiente, misma que a continuación es presentada. Considerando el perfil de las rasantes de proyecto de los ramales oriente y poniente, se procedió al cálculo geométrico de las elevaciones en plantillas en los pozos de visita. El trazo y características hidráulicas del drenaje pluvial se observa en el plano denominado ―Red de Drenaje Pluvial‖ (DP-01), y la línea de descarga hacia el drenaje municipal, en caso de excedencias o descargas reguladas por el tanque de tormenta, se muestra en el plano ―Línea de descarga del Alcantarillado Pluvial‖ (DP-02) (VER ANEXOS)

Una vez terminados los trabajos de apoyo al proyecto, y tomando los datos anteriores se procede al cálculo hidráulico de la red, mediante el uso de una tabla de cálculo (Tabla no. 17 página 88) para un sistema de alcantarillado de aguas pluviales, a continuación se detallan paso a paso los cálculos, tomando como ejemplo los 3 primeros tramos:

2.2.3.- CALCULO DEL PROYECTO

1.- TRAMO (columna 1) Es la numeración de cada tramo entre pozo de visita del colector a partir de inicio aguas arriba hacia aguas abajo, y se coloca en cada renglón. (VER TABLA No. 17)

73

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2.- ELEVACION DE BROCAL (columnas 2 Y 3) Es la cota de elevación del terreno natural existente al inicio del tramo (aguas arriba), y al final del tramo en estudio (aguas abajo) 3.- ELEVACION DE PLANTILLA (columnas 4 Y 5) Es la cota de elevación de la plantilla o arrastre en el fondo del pozo de visita al inicio del tramo en estudio, y al final del mismo; El cálculo de estos datos se puede ver en la página no. 89. (Cálculo de cotas de proyecto.)

4.- LONGITUD DEL TRAMO (columna 6) Es la longitud del tramo de tubería en estudio la cual se toma del plano respectivo.

5.- AREAS POR DRENAR (columna 7,8 Y 9) a) PROPIA (columna 7) Es el área drenada que se va a encausar en el tramo en estudio. b) TRIBUTARIA (columna 8) Es la sumatoria de todas las áreas de tramos que descargan al inicio de cada tramo en estudio según la red propuesta. c) ACUMULADA (columna 9) Es la suma del área propia y la tributaria en cada tramo calculado.

6.- COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (Columna 10) El coeficiente de escurrimiento es la relación que hay entre el volumen de agua que escurre por la superficie y el volumen que llueve.

7.- INTENSIDAD DE LLUVIA (columna 11) Es el volumen de agua de lluvia que se precipita en cierto tiempo, y que se representa en graficas de intensidad-duración-periodo, en cm. /hr. 8.- COEFICIENTE DE FRICCION (columna 16) 74

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Es el coeficiente de fricción que se genera, entre el material de que está fabricado el conducto y el flujo de agua pluvial conducido a través de este. En la (TABLA 13) se presentan valores del coeficiente de rugosidad según el material del conducto.

TABLA No. 13 coeficientes de rugosidad (CNA, 1999) COEFICIENTES DE FRICCION PARA DIFERENTES MATERIALES

MATERIAL PVC y Polietileno alta Densidad Asbesto-Cemento Fierro fundido nuevo Fierro fundido usado Concreto aspero Concreto liso Concreto presforzado Concreto con buen acabado Acero soldable revestido c/epoxy Acero sin revestimiento Acero galvanizado

n 0.009 0.01 0.013 0.017 0.012 0.016 0.012 0.014 0.011 0.014 0.014

8.- Para las columnas (12, 13, 14, 15, 17, 18,19, 20, 21 y 22) se presentan los cálculos de los tramos 1-2, 2-3, 3-4, para calcular sus datos y ejemplificar cada columna: Método de cálculo a utilizar (col.12) Gasto de diseño (col. 13) Diámetro de tubería (col.14) Pendiente en el tramo (col.15) Gasto a tubo lleno (col. 17) Velocidad a tubo lleno (col. 18) Velocidad real (col. 19) Tirante de agua dentro de tubería (col. 20) Velocidad real (col. 21) Tirante a tubo parcialmente lleno (col. 22)

Determinación del Gasto Pluvial de diseño Para la determinación del gasto de proyecto se analizó el cálculo por tres métodos diferentes (Racional Americano, Bürklie Ziegler y Chow), habiéndose seleccionado los valores arrojados por el Método Racional Americano, primero por tratarse de una cuenca relativamente pequeña y segundo, porque en los otros dos métodos intervienen más factores climáticos y fisiográficos de los cuales no hay información tangible y cuya 75

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deducción nos puede arrojar resultados no confiables y demasiado exagerados para el tamaño de cuenca.

Las expresiones generales de cada método son las siguientes:

Método Racional Americano

Q = 2.778 C i A, --------------------- (21),

en donde:

2.778 = constante para obtención de gasto en lps C = coeficiente de escurrimiento, adimensional i = intensidad de lluvia, en mm/h A = área de aportación, en ha

Método de Burklie Ziegler

Q = 27.78 C i S1/4 A 3/4 --------------- (22), en donde: 27.78 = constante para obtención del gasto en lps C = coeficiente de escurrimiento, adimensional I = intensidad de lluvia, en cm/h S = pendiente en milésimas A = área por drenar, en ha

Método de Chow

Q = A X Y Z --------------- (23), en donde: A = área de la cuenca tributaria, en km2 X = factor de escurrimiento, en cm3/h Y = factor climático Z = factor de reducción del pico

Como se indicó anteriormente este método, está basado en el concepto de hidrogramas unitarios, involucra una gran cantidad de parámetros tanto de la precipitación como de las características topográficas y físicas de la cuenca, por lo que sólo se recomienda para 76

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cuencas de gran tamaño que dispongan de la información requerida, sin embargo se hizo el análisis correspondiente a manera de comparación. A continuación se presenta en forma analítica a manera de ejemplo el procedimiento de cálculo del drenaje pluvial para la vialidad principal en el lado poniente. Condiciones generales de aportación

Tipo de área de aportación

Porcentaje de aportación

Vialidades pavimentadas

100%

Superficie construida por lote

70%

Superficie sin construir por lote

30%

Lado Poniente Superficie estimada

Coef.de escurr.part.(Ce)

Vialidad pavimentada

4,140.00

m2

Área vendible (lotes)

9,587.45

m2

TOTAL 13,727.45

0.90 0.80 0.70 0.95

0.35 0.15

(Ce)

Producto

(-)

(-)

m2

Coeficiente de escurrimiento ponderado (Cp) Area tributaria

Área parcial 2

(m )

Vialidad pavimentada

4,140.00

0.90 0.80

3,726.00 3,312.00

Superficie construida en lotes

6,711.22

0.70 0.95

4,697.85 6,375.66

Superficie sin construir en lotes

2,876.24

0.30 0.15

SUMAS 13,727.45

1,006.68 431.44 9,430.53 10,119.10 77

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Q = 2.778 x 0.69 x 75 x 1.3727 = 197.34 lps (Racional Americano) Q = 2.778 x 0.74 x 75 x 1.3727 = 211.64 lps (Racional Americano) Para aplicar Burklie Ziegler se calcula la pendiente media: Pendiente promedio:

Sumas

Li

Si

Li Si

80

20.0

160.0

45

25.0

1,125

70

12.0

840.0

35

3.0

105.0

30

25.0

750.0

260

--

2,980

Sm = 2,980 / 260 = 11.5%

S = 115 milésimas

Q = 27.78 x 0.69 x 7.5 x

x

= 597.04 lps.

Q = 27.78 x 0.74 x 7.5 x

x

= 640.06 lps.

En seguida se presenta el análisis para el lado oriente:

Lado Oriente

Tramo 1 (Km 0+000.00 a km 0+238.18) Superficie estimada

Coef.de escurr.part.(Ce)

Área lateral acueducto

1,400.00

m2

0.10 0.15

Vialidad pavimentada

2,856.00

m2

0.90 0.80

Área vendible (lotes)

4,483.79

m2

TOTAL 8,739.79

m2

0.70 0.95

0.35 0.15

78

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Coeficiente de escurrimiento ponderado (Cp) Área parcial

Tipo de superficie

(Ce)

Producto

(-)

(-)

2

(m )

Área verde derecho de vía acueducto

1,400.00

0.10 0.15

140.00 210.00

Vialidad pavimentada

2,856.00

0.90 0.80

2,570.40 2,284.80

Superficie construida en lotes

3,138.65

0.70 0.95

2,197.06 2,981.72

0.35 0.15

470.80 201.77

Superficie sin construir en lotes

1,345.14

SUMAS 8,739.79 Cp =

5,378.26 5,678.29

0.62 0.65

Q = 2.778 x 0.60 x 75 x 2.4962 = 312.05 lps (Racional Americano) Q = 2.778 x 0.62 x 75 x 2.4962 = 322.45 lps (Racional Americano) Qtotal = Qpte + Qote = 197.34 + 312.05 = 509.39 lps Qtotal = Qpte + Qote = 211.64 + 322.45 = 534.09 lps

En las tablas 14, 15 y 16 se presentan los resultados para estos tres métodos (Racional Americano, Burkli-ziegler y el de Chow) respectivamente.

79

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TABLA NO. 14

TABLA No. 15

TABLA NO. 16

Resumen de gastos máximos (lps) 80

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Método

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Lado Oriente

Lado Poniente

Total

Racional Americano

312

197

509

Burklie Ziegler

525

386

911

Chow

453

290

743

GASTO DE DISEÑO POR TRAMO:

Tramo 1-2

GASTO PLUVIAL Qp=KCiA Qp= 2.778 Qp= 109.256 l/seg

0.6

75 0.87398 0.1093 m3/seg.

=

109.256 l/seg

0.6

75 0.87398 0.1093 m3/seg.

=

109.256 l/seg

0.6

75 0.13892 = 0.01737 m3/seg.

17.3667 l/seg

0.6

75 0.15436 = 0.0193 m3/seg.

19.2968 l/seg

Tramo 2 – 3

GASTO PLUVIAL Qp=KCiA Qp= 2.778 Qp= 109.256 l/seg

Tramo 3 - 4

GASTO PLUVIAL Qp=KCiA Qp= 2.778 Qp= 17.36665172 l/seg

Tramo 4 – 5

GASTO PLUVIAL Qp=KCiA Qp= Qp=

2.778 19.296806 l/seg

81

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DIÁMETRO DE TUBERÍA

Por el caudal tan pequeño que se maneja como gasto, se propone el diámetro de tubería mínimo requerido para este sistema, que es de 30 cms. de diámetro interior. [5]

CALCULO DE PENDIENTES EN CADA TRAMO

Con la finalidad de realizar la menor excavación posible, los conductos de agua residual, seguirán con una pendiente similar o igual a la del terreno, en cada tramo se realiza el cálculo, para después verificar con el Nomograma de Manning (ANEXO FIGURA 2) y con las pendientes máximas y mínimas permitidas. La pendiente se calcula con la siguiente expresión: [5]

S =

diferencia de cotas X 1000 longitud

S =

H 1000 = milesimas longitud

= milesimas

……………………………(31)

Dónde: S = Pendiente del conducto en el tramo en milésimas H = Diferencia de cotas en el tramo (cota inicial-cota final en mm. Longitud = de tramo en estudio en m. DATOS OBTENIDOS DE LA ECUACION NO. 5 TRAMO

1 2 3 4 5

COTA DE TERRENO LONG. TRAMO

47.2 47.2 45 42 38.8

PENDIENTE

3.44

0

12.31

178.7

12.97

231

11.99

266.89

[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA, México 2007, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, Alcantarillado Pluvial, editado por C.N.A.

82

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Con esta expresión el cálculo de las pendientes por la inclinación excesiva del terreno resulta muy alto, fuera de lo permitido, por lo que se toma una pendiente de 35 milésimas, que genera una velocidad permitida para este diámetro.

GASTO Y VELOCIDAD A TUBO LLENO La velocidad a tubo lleno se calcula con la expresión no. (5):

VELOCIDAD A TUBO LLENO VT.LL .= 1/n (R)

.2/3

(S)

.1/2

Habiendo calculado la velocidad, se obtiene el gasto a tubo lleno con la expresión no. (26): Q= AxV

CALCULO TRAMO 1 – 2 1 0.013 X

VT.LL. =

2/3

)X ( 2/3

0.0349

)

X ( 0.0349

)

1/2

1/2

76.92 X ( 0.075

)

76.9231 X ( 0.178

)

X

(

0.1871

)

x

(D) 2

)

X(

v

)

X(

1000

)

3.1416 x 4

0.30 2

)

X ( 2.563

)

X(

1000

)

)

X

)

X(

1000

)

VT.LL. =

VT.LL. =

(

0.3 4

= 2.56

m/s.

SE CALCULA: GASTO A TUBO LLENO

QTLL. =

QTLL. =

( (

QTLL. = ( QTLL. =

4

0.07069 181.17

l/seg

=

(

2.563 0.1812

m3/s.

83

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CALCULO TRAMO 2 – 3 1 0.013 X

VT.LL. =

(

2/3

)X ( 2/3

0.0349

)

X ( 0.0349

)

1/2

1/2

76.92 X ( 0.075

)

76.9231 X ( 0.178

)

X

(

0.1871

)

x

(D) 2

)

X(

v

)

X(

1000

)

3.1416 x 4

0.30 2

)

X ( 2.563

)

X(

1000

)

)

X

)

X(

1000

)

VT.LL. =

VT.LL. =

0.3 4

= 2.56

m/s.

SE CALCULA: GASTO A TUBO LLENO

QTLL. =

QTLL. =

(

4

(

QTLL. = (

0.07069

QTLL. =

l/seg

181.17

(

=

2.563 0.1812

m3/s.

CALCULO TRAMO 3 – 4

VT.LL. =

VT.LL. =

VT.LL. =

1 0.013 X

(

0.3 4

2/3

)X (

76.923 X ( 0.075

)

76.923 X ( 0.178

)

x

3.1416 x 4

2/3

0.035

)

X(

0.035

)

X

(

0.1871

)

(D) 2

)

X(

v

)

0.30 2

)

X(

2.56

X(

2.56

1/2

1/2

= 2.56

m/s.

X

(

1000

)

)

X

(

1000

)

)

X

(

1000

)

SE CALCULA: GASTO A TUBO LLENO

QTLL. =

QTLL. =

( (

4

QTLL. = (

0.0707

QTLL. =

181.17

) l/seg

=

0.1812

m3/s.

84

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VELOCIDADES Y TIRANTES A TUBO PARCIALMENTE LLENO Para conocer la velocidad real a gasto mínimo y a gasto máximo se utiliza la última escala del nomograma de Manning, en esta aparecen dos escalas una de relación de velocidad y otra de gastos, al intercalar los datos entre ambas se obtiene la velocidad y el tirante reales. Para calcular la relación de velocidad (RV), el tirante real y la relación de gasto, se utilizan las siguientes formulas:

RQ = DONDE:

Q tpll Qtll ------------------------------------ (33)

RQ= Relación de gasto Q tpll = Gasto a tubo parcialmente lleno Qtll = Gasto a tubo lleno

RV DONDE:

=

V tpll V tll -------------------------------------(32)

RV= Relación de velocidad V tpll = Velocidad a tubo parcialmente lleno Vtll = Velocidad a tubo lleno

De (32) se despeja la velocidad a tubo parcialmente Lleno: V tpll = RV x Vtll

Tr min = Tr x Diam ----------------------------(35)

DONDE:

Tr min = Tirante mínimo en tubería Tr = Tirante a tubo parcialmente lleno Diam = Diámetro de tuberia

85

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En base a las fórmulas anteriores y a los datos obtenidos en nomograma de Manning anexo, (FIGURA NO. 5) se procede a calcular cada tramo:

CALCULO TRAMO 1 – 2

VELOCIDAD REAL DE TUBERIA Qp=

109.256

l/seg

=

0.6031

QTLL. =

181.167

l/seg

PARA

0.60307

LA RELACION DE VELOCIDAD SERA

1.05

(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)

VREAL

=

1.05 X 2.563 =

2.6783

m/s.

TIRANTE A TUBO PARCIALMENTE LLENO Qp=

109.256

QTLL. =

181.167

l/seg l/seg

PARA

0.60307

LA RELACION DE TIRANTE A TUBO PARC. LLENO

=

0.6031

0.560

(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)

TIRANTE = DIAMETRO x RELACION OBTENIDA TIRANTE = 30.00 X 0.560 = 16.8 CM.

CALCULO TRAMO 2 – 3

VELOCIDAD REAL DE TUBERIA Qp=

109.256

l/seg

=

0.6031

QTLL. =

181.167

l/seg

PARA

0.60307

LA RELACION DE VELOCIDAD SERA

1.05

(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)

VREAL

=

1.05 X 2.563 =

2.6783

m/s. 86

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TIRANTE A TUBO PARCIALMENTE LLENO Qp=

109.256

QTLL. =

181.167

l/seg l/seg

PARA

0.60307

LA RELACION DE TIRANTE A TUBO PARC. LLENO

=

0.6031

0.560

(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)

TIRANTE = DIAMETRO x RELACION OBTENIDA TIRANTE = 30.00 X 0.560 = 16.8 CM.

CALCULO TRAMO 3 – 4

VELOCIDAD REAL DE TUBERIA Qp=

173.67 l/seg

=

0.9586

QTLL. =

181.17

l/seg

PARA

0.9586

LA RELACION DE VELOCIDAD SERA

1.14

(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)

VREAL

=

1.14 X

2.56 =

2.922

m/s.

TIRANTE A TUBO PARCIALMENTE LLENO Qp=

173.67

=

0.9586

QTLL. =

181.17

l/seg

PARA

0.9586

LA RELACION DE TIRANTE A TUBO PARC. LLENO

0.780

(OBTENIDA DEL NOMOGRAMA)

TIRANTE =

30.00 X 0.780 =

23.4 CM.

A continuación se muestra (EN LA TABLA 17), la planilla de cálculo de la red de alcantarillado pluvial aplicando el método seleccionado (Racional Americano), con las características hidráulicas y topográficas del sistema. 87

30.90

28.13

38.80

34.80

30.90

4

5

6

4

5

6 7 7 7`

41.10

38.40

35.63

32.86

27.03

27.03

9

10 10`

10` 11

11 12

12 13

13 14

TRIB. km2

ACUM. km2

22.17

7.86

4.45

19 20

20 21 6.35

45.81

45.81

TANQ. POZO 22.80 20.95 20.47 19.95

2.84

6.25

6.34

45.81

0.30

3.71

7.12

9.66

-0.57

1.04

4.25

7.86

9.78

6.34

0.02000

0.02000

0.02000

0.02000

0.02000

0.02000

0.02000

18 19

11.27

13.16

6.33

15.42

14.77

13.28

16.65

21.00

17 18

14.77

16.77

21.09

18.26

18.26

21.75

16 17

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.19749 0.38556 0.2900 0.19749

0.31228 0.52501 0.4530 0.31228

0.31228 0.52501 0.4530 0.31228

0.31228 0.52501 0.4530 0.31228

0.19311 0.36611 0.4530 0.19311

0.19311 0.36611 0.4530 0.19311

0.17379 0.33828 0.4330 0.17379

0.10933 0.23896 0.3860 0.10933

0.10933 0.23896 0.3860 0.10933

0.02000

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

75.00

21.75

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

5.80 0.013 0.07384

20 81.90 0.013 0.09145

30 19.00 0.013 0.13419

30 19.00 0.013 0.13419

30 19.00 0.013 0.13419

30 18.90 0.013 0.13480

30 18.90 0.013 0.13348

30 19.00 0.013 0.13419

30

61 18.90 0.013 0.87892

30 47.70 0.013 0.21229

30 48.30 0.013 0.21371

30 47.70 0.013 0.21229

30 48.30 0.013 0.21371

30 48.20 0.013 0.21300

30 48.00 0.013 0.21300

30 47.10 0.013 0.21087

38 28.10 0.013 0.30284

38 28.00 0.013 0.30284

38 34.90 0.013 0.33787

30 34.80 0.013 0.18105

30 35.00 0.013 0.18176

30 34.70 0.013 0.18105

30 34.90 0.013 0.18176

2.95

1.89

1.89

1.89

1.88

1.88

1.89

1.04

3.00

2.99

3.00

2.99

3.00

3.00

3.00

2.97

2.68

2.68

2.99

2.55

2.56

2.55

2.56

2.56

1.96

1.14

1.14

1.14

1.13

1.13

1.14

0.74

2.69

2.98

2.99

2.99

2.99

2.99

2.99

2.99

2.83

2.83

2.96

2.96

2.96

2.92

2.68

2.68

GASTO VEL. VEL. m3/seg m/seg m/seg

7.10

8.90

8.90

8.90

8.90

8.90

8.90

11.90

37.10

25.10

24.90

25.10

24.90

25.10

25.10

25.40

34.10

34.10

31.60

26.90

26.90

23.40

16.80

16.80

TIRANTE cm

FUNC. A TUBO FUNCIONAMIENTO LLENO REAL

30 34.90 0.013 0.18176

GASTO DE DIAM. PEND. COEF. DISEÑO CHOW DE RUG. m3/seg cm mill

22.80

10.48 0.0000000 0.0137275 0.0137275

11.59 0.0000000 0.0137275 0.0137275

11.96 0.0000000 0.0137275 0.0137275

5.80 0.0000000 0.0137275 0.0137275

5.81 0.0000000 0.0137275 0.0137275

14.99 0.0000000 0.0137275 0.0137275

4.67 0.0000000 0.0137275 0.0137275

10.33 0.0000000 0.0249624 0.0249624

10.00 0.0000000 0.0249624 0.0249624

16.35 0.0095262 0.0154362 0.0249624

14.37 0.0000000 0.0154362 0.0154362

11.99 0.0015440 0.0138922 0.0154362

12.97 0.0051524 0.0087398 0.0138922

12.31 0.0000000 0.0087398 0.0087398

INT. DE COEF. LLUVIA BURKLY DE RACIONAL ZIGLER ESC. mm/hr

15 16

24.24

25.27

25.83

31.66

34.43

37.20

40.20

24.38

26.78

29.60

33.50

37.50

40.70

PROPIA km2

3.44 0.0087398 0.0000000 0.0087398

m.

AREAS

TANQ.15

24.74

25.83

26.40

31.94

34.71

37.92

40.42

24.38

27.06

30.17

34.00

37.92

41.15

43.70

45.78

FINAL m.

LONG.

0.50977

25.44

27.03

27.03

32.86

35.63

38.40

41.10

25.44

34.80

38.80

42.00

44.13

45.90

INICIO m.

ELEV. PLANTILLA

14 TANQ. 25.44 22.80 22.03 21.80 12.17

43.20

9

10

8

28.13

14

7`

42.00

45.00

45.00

47.20

3

47.20

47.20

2

3

1

2

FINAL m.

INICIO m.

DE

A

ELEV. BROCAL

TRAMO

MUNICIPIO DE NAUCALPAN, ESTADO DE MEXICO

MEMORIA DE CALCULO HIDRAULICO DE LA RED PLUVIAL DEL FRACCIONAMIENTO RINCONES DEL BOSQUE

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TABLA NO. 17

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CÁLCULO DE COTAS DE PROYECTO:

Finalmente y de la tabla No. 17, se toman los datos de las pendientes y las longitudes de cada tramo de la línea de alcantarillado pluvial, y en función de éstas se obtienen cotas de nivel del arrastre hidráulico, mismas que se vaciaran en planos de proyecto final, estas cotas se calculan en los siguientes tramos:

TRAMO 1-2 SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA longitud = 3.44 m 1 cota

47.20 cota

47.20 2

h= 1.30 m S = 35

H= 1.42 m cota = 45.90

D= 30 CMS. cota = 45.78

en el punto 1 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m cota terr. Menos prof. minima cota de plantilla inicial = 47.2 1.30 = 45.90 cota de plantilla final = 45.9 (3.44 x 0.035) = 45.78 H= 47.20 45.78 = 1.42

-

-

-

TRAMO 2-3 longitud = 12.31 m 2 cota

47.20 cota

45.00 3

h= 1.42 S = 35 cota = 45.78 caida = 1.65 cota = 44.13

D= 30 CMS.

H= 1.30 m

cota =

43.7

en el punto 3 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m cota terreno en punto 2 Menos prof. minima cota de plantilla final = 45.00 1.30 = 43.70 cota de plantilla inicial = 43.70 + (12.31 x 0.035) = 44.13 se obtiene una caida adosada de 45.78 44.13 = 1.65 TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 2 47.20 44.13 = 3.07

-

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TRAMO 3-4 SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL longitud = 12.97 m 3 cota

45.00 cota h=1.30 m

42.00 4

S = 35 cota = 43.70 caida = 2.55 cot final = 41.15

H= 1.30 m D= 30 CMS. cota = 40.70

en el punto 3 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m cota de plantilla final = 42.00 1.30 = 40.70 cota de plantilla inicial = 40.70 + (12.97x 0.035) = 41.15 se obtiene una caida adosada de 43.7 41.15 = 2.55 TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 3 1.4 1.65 = 3.05 +

-

TRAMO 4-5 SE OBTIENE LA COTA DE LA PLANTILLA FINAL longitud = 11.99 m 4 cota

42.00 cota h= 1.30 m

38.80 5

S = 35 cota = 40.70 caida = 2.03 cot final = 37.92

H= 1.3 m D= 30 CMS. cota = 37.50

en el punto 4 se propone una prof. De plantilla de 1.00 mas 0.30 de tubo es igual a 1.30 m cota de plantilla final = 38.80 1.30 = 37.50 cota de plantilla inicial = 37.50 + (11.99 x 0.035) = 37.92 se obtiene una caida adosada de 40.70 37.92 = 2.78 TOTAL DE PROFUNDIDAD EN PUNTO 4 1.4 2.03 = 3.43 +

-

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3.- RESULTADOS El proceso descrito en el inciso 2.1.1 alcantarillado sanitario, y 2.2.1 alcantarillado pluvial, nos ilustran detalladamente todos los cálculos y análisis necesarios, para el desarrollo paso a paso de un proyecto de alcantarillado tanto sanitario como pluvial, y se utilizan en el desarrollo de los planos correspondientes a ambos proyectos, plasmando en estos planos los trabajos a desarrollar en campo, el resultado de estos trabajos basados en el cálculo desarrollado en este proyecto, serán los óptimos para la construcción y el buen funcionamiento del sistema sanitario de la comunidad en donde se aplican, logrando con esto la satisfacción de la población servida, además facilidad y orden al ejecutar los mismos, y obtener también reducción en los gastos de construcción del sistema, así mismo en el futuro se reflejara en la reducción del mantenimiento de la red en general, sobre todo por la irregularidad del terreno donde se desarrolla el trabajo. Los planos resultado del cálculo son los siguientes: plano de red de alcantarillado sanitario (DS-01), plano línea de descarga sanitaria (DS-02) y plano de caja de descarga sanitaria, y los planos de red de alcantarillado pluvial (DP-01), plano de línea de descarga de red pluvial (DP-02) y plano de pozo de absorción de red pluvial (PAB-01) VER ANEXOS. Los resultados obtenidos en el análisis anterior, son en general satisfactorios, y dejan claro la importancia económica, social y sanitaria, de estos proyectos que se requieren en una comunidad creciente y en desarrollo, y es muy importante tomar en cuenta también, los procesos para el tratamiento del agua, que está muy ligado a las obras y proyectos de alcantarillado, con la finalidad de siempre y hasta donde sea posible, operar con la menor contaminación posible del agua desechada, apoyando de esta manera a conservar sano el medio ambiente, en que nos desarrollamos.

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CONCLUSIONES:

El cálculo hidráulico de los proyectos de alcantarillado sanitario y pluvial, son tan importantes que de ellos depende el costo final de la construcción del sistema, un cálculo inexacto repercutirá en determinar un diámetro inadecuado, lo que a su vez se reflejara en mayores dimensiones de excavación, relleno, etc., esta situación encarecería el monto de la obra, y una de las finalidades del cálculo es precisamente hacer eficiente el sistema, pero sobre todo económico. Por lo que es muy importante tomar en cuenta todos los puntos indicados en el análisis anterior, tomar decisiones positivas y poner mucha atención en el resultado final. Es muy importante mencionar que el ingeniero proyectista, debe responsabilizarse de asegurar en forma profesional, la recopilación de información confiable, de realizar los análisis y conclusiones con criterio para cada caso particular, aplicar los lineamientos correctos para obtener datos básicos razonables, para la elaboración de los proyectos ejecutivos de saneamiento. Por último, es importante que la población tome el verdadero valor de contar con un buen sistema de saneamiento, en todas y cada una de las comunidades, y de ser necesario actualizar conforme a los requerimientos de crecimiento, ya que de esta manera se obtendrá una mayor salud dentro de la población existente. Como se puede observar a través del desarrollo de la presente tesis, se cumple en una forma aceptable con el objetivo propuesto de la misma, el cual fue mostrar el desarrollo de los cálculos y criterios necesarios para proyectar un sistema de drenaje.

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RECOMENDACIONES

Para la elaboración de un proyecto de saneamiento es necesario tener especial cuidado en la definición de los datos básicos, tomar datos exagerados provocaran la construcción de sistemas sobredimensionados, mientras que datos escasos resultaran en sistemas deficientes o sobresaturados en poco tiempo, ambas situaciones representan inversiones inadecuadas que dificultan la recuperación de las mismas, además la inconformidad de la población servida. En la planeación del sistema de alcantarillado separado, es necesario tomar en cuenta además de la captación y conducción, el proyecto de obras complementarias, como pueden ser desviación de corrientes, cunetas o contracunetas interceptoras en terreno natural, control de azolves y otras estructuras que permitan el buen manejo de precipitación pluvial y sanitario. Con toda la información disponible de los sistemas de alcantarillado en funcionamiento (en su caso), habrá que realizar un análisis que dictamine un diagnóstico de los mismos, señalando sus características más importantes, sus deficiencias y los posibles requerimientos de rehabilitación, sustitución o expansión. Con lo anterior se deben plantear alternativas de desarrollo para las posibles áreas de crecimiento inmediato y programar a futuro. También es de suma importancia, actualizar las normas y procedimientos de cálculo de los sistemas de saneamiento, conforme a la renovación actualizada de los materiales que surgen en el mercado, tomando finalmente los que mejoren la capacidad y funcionamiento del mismo.

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BIBLIOGRAFIA: [1] ING. RICARDO ALFREDO LOPÈZ CUALLA ELEMENTOS DE DISEÑÓ PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS EDITORIAL ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA

COLOMBIA 1995

[2] COMISION NACIONAL DEL AGUA MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO. ALCANTARILLADO SANITARIO

C.N.A. MEXICO, 2009

[3] COMISION NACIONAL DEL AGUA MANUAL DE DISEÑO DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO LIBRO DATOS BASICOS

C.N.A. MEXICO 1999

[4] S.A.H.O.P. MANUAL DE ALCANTARILLADO REPRODUCIDO POR EL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA SANITARIA DIVISION INGENIERIA CIVIL DE LA FACULTAD DE INGENIERIA DE LA U.N.A.M.

MEXICO 1979

[5] COMISION NACIONAL DEL AGUA MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO, ALCANTARILLADO PLUVIAL

C.N.A. MEXICO, 2007

[6] TESIS: Rodolfo Edén Flores Benítez, UNIVERSIDAD LA SALLE, Cuernavaca Morelos, PROYECTO DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN EL MUNICIPÌO DE TLAYACAPAN, MORELOS

MEXICO, 2005

[7] GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERAL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DISTRITO FEDERAL

MEXICO 2004

[8] GOBIERNO DEL DISTRITO FEDERAL MORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS PARA EL DISEÑO Y EJECUCION DE OBRAS E INSTALACIONES HIDRAULICAS

G.D.F. MEXICO 2009

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GLOSARIO GLOSARIO DE TERMINOS UTILIZADOS. Agua potable.- Agua que cumple con las características físicas de color, olor y sabor, así como de contenido de minerales y materia biológica, para consumo humano. Aguas negras.- Agua de desecho producida por el consumo humano. Aguas residuales.- Agua de desecho producto de las actividades industriales Altura de precipitación.- Cantidad de agua producto de la lluvia, refiriéndose a la altura de la lámina de agua que se acumula en una superficie horizontal. Aportación.- Cantidad de agua, negra y residual, que se vierte a los sistemas de alcantarillado. Avenida.- Crecida impetuosa de un río, generalmente debida a la lluvia o al deshielo. Avenida de diseño.- Avenida que sirve como parámetro para el diseño de obras hidráulicas sobre el cauce de los ríos, basada en consideraciones de carácter técnico, de probabilidad de ocurrencia y de riesgo de daños. Afluente. Escurrimiento menor que descarga en una corriente principal. Aguas abajo. Dirección o sentido en el que escurre el agua.

Aguas arriba. Dirección o sentido contrario al flujo del agua. Alcantarilla. Conducto cubierto que cruza una corriente de agua, canal, camino, vía del ferrocarril u otro conducto. Anteproyecto. Proyecto de una obra basado en trabajos anteriores y estudios preliminares. 95

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Área hidráulica. Superficie de la sección transversal de un conducto a través de la cual fluye el agua. Arrastre. Material sólido que transporta un río y que puede ser fondo o en suspensión. Asbesto. Mineral de composición y características semejantes a los del amianto, con fibras duras y rígidas que pueden compararse con el cristal hilado. Asentamiento. Hundimiento de un suelo bajo su propio peso y por efecto de cargas que soporta. Proceso de ocupación de área por seres humanos. Atarjea. Conjunto de tuberías que recolectan y transportan las aportaciones de las descargas de aguas negras domésticas, comerciales e industriales, hacia los colectores, interceptores o emisores. Avenida. Crecida de una corriente natural. Calle ancha, generalmente arbolada en las aceras. Azolve. Sedimentación de sólidos en ríos, embalses y conductos, que produce una reducción de su capacidad hidráulica. Sólidos transportados por una corriente de agua. Banco de nivel. Punto fijo con una cota definida que sirve como referencia topográfica. Canal.- Estructura abierta al aire libre, natural o artificial, que sirve para la conducción o desalojo del agua. Canal de descarga. Cauce excavado o en postizo para conducir el agua hasta el punto de descarga. Canal principal. Canal que alimentado por la fuente principal, domina toda el área de riego. Parte integrante de un vendedor con descarga lateral.

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Capacidad de almacenamiento.- En las presas, o embalses es la cantidad de agua que pueden contener entre las elevaciones correspondientes a los niveles mínimo y máximo de operación. Cárcamo.- Depósito excavado en el suelo para captar escurrimientos que después serán bombeados. Caída. Diferencia de nivel entre dos puntos de la rasante de un canal. Trayectoria curva del flujo o al principio de un tanque amortiguador. Desnivel brusco en un curso de agua. De tensión, en electricidad, diferencia de voltaje entre extremos de un línea o circuito. Cauce. Canal natural o artificial por donde escurre el agua Clima. Conjunto de condiciones meteorológicas como la temperatura, la precipitación, la evaporación, el viento y otros factores que caracteriza a una región. Cisterna.- Tanque para almacenamiento de agua potable construido bajo el nivel del suelo. Coeficiente de escurrimiento.- Cociente del volumen o gasto de agua que escurre entre el volumen o gasto de agua que llueve, en una superficie determinada. Coeficiente de variación diaria.- Coeficiente que representa el incremento en la demanda de agua potable en el día de mayor consumo a lo largo del año, en relación con la demanda media anual. Coeficiente de variación horaria.- Coeficiente que representa el incremento en la demanda de agua potable en la hora de mayor consumo a lo largo del día, en relación con la demanda media del día. Coeficiente de variación instantánea.- Coeficiente para determinar el escurrimiento máximo que se puede presentar en un instante dado en una red de alcantarillado.

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Coeficiente de rugosidad. Valor asignado a la superficie de un material que da el grado de resistencia que se opone al escurrimiento del agua. Coeficiente de fricción. Colector. Conducto cerrado que recibe las aguas negras de las atarjeas, puede terminar en un interceptor, en un emisor o en una planta de tratamiento. Compuerta.- Barrera móvil utilizada en presas y canales para regular el paso del agua a través de una sección dada. Conducto a presión.- Conducto cerrado que lleva el agua a una presión mayor que la atmosférica, generada por carga hidráulica o de bombeo. Conducto cerrado.- Tubo o túnel por el que circula el agua. Puede funcionar a superficie libre o a presión. Corona.- Parte superior de la cortina, cuando sea posible y conveniente, se utilizará como tramo de un camino. Cota. Elevación sobre un plano horizontal de comparación. Cresta.- Punto más alto de un vertedor. Cuenca.- Extensión de terreno delimitada por el lugar geométrico de los puntos más altos del mismo (“parteaguas”), que define la zona de captación de las aguas pluviales. Curva de nivel. Línea que une los puntos que tienen la misma cota o altura Demandas. Régimen de las extracciones de agua que se harán a lo largo de un año. Derivadora. Estructura provisional o definitiva construida sobre una corriente de agua con el fin de desviarla hacia un aprovechamiento. Desazolve. Remoción de sedimentos acumulados en una obra o instalación. Descarga. Lugar o estructura por donde desemboca una corriente de agua. Estructura en la que se conecta la instalación hidráulica de una vivienda o nave industrial para conectarse con el sistema de recolección de la ciudad. 98

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Desagüe.- Estructura de una presa que permite la salida de agua del vaso para vaciar el embalse en forma programada. Dotación.- En agua potable, es la cantidad de agua asignada a cada habitante, considerando todos los consumos de los servicios municipales, industriales y comerciales y las pérdidas físicas en el sistema, en un día medio anual. Drenaje combinado.- Red de alcantarillado por la que se desalojan simultáneamente las aguas negras y residuales y las pluviales. Drenaje separado.- Red de alcantarillado diseñado para desalojar exclusivamente las aguas negras y residuales o las aguas pluviales. Dren. Dispositivo para extraer agua, producto de filtraciones en estructuras. Conducto abierto o cerrado para controlar niveles freáticos. Emisor. Conducto cerrado que recibe y conduce a gravedad o a presión las aguas negras de los colectores o interceptores, el cual termina en las plantas de tratamiento. Encauzamiento. Obras que se ejecutan en el cauce de un río o corriente de agua que sirve para modificar su curso. Embalse.- Retención artificial de las aguas de un río, mediante la construcción de una presa, para su utilización en diferentes fines. Empuje.- Fuerza debida a la acción del agua o de materiales sueltos que actúa sobre las superficies de las estructuras de retención. Erosión. Desgaste del terreno natural, producido por la acción del agua y del viento. Estructuras de mampostería.- Estructuras construidas a base de pedacería de roca o de ladrillo, junteada con un elemento aglutinante como mortero de cemento y arena. Estructura. Parte de una obra con una función específica. Disposición en el espacio de las unidades geológicas en un área definida. Estructura del suelo. La disposición y arreglo de partículas del suelo. 99

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Escurrimiento. Cantidad de agua que fluye por un cauce natural. Puede ser intermitente o perenne. Estación. Valor asignado a una sección topográfica referida a un origen definido . Estudio. Recopilación y análisis de los datos topográficos, hidrológicos, etc. con el fin de ver la factibilidad de llevar a cabo un proyecto. Evaluación. Apreciación comparativa para aplicación de recursos. Evaporación. Proceso natural de pérdida de agua en una superficie libre de transformarse en vapor. Fuerza de filtración. Fuerza de arrastre que se transmite a la masa de un suelo debido al flujo de agua a través de ella. Funcionamiento hidráulico. Estudio de un río, canal o conducto cerrado con caudales asociados a diferentes periodos de retorno, con el objeto de determinar su comportamiento y los niveles del agua. Comportamiento hidráulico de una estructura mediante un modelo a escala reducido. Galería. Pasillo cerrado a través de una estructura o el terreno, usado para explotación, inspección, drenaje o inyectado. Gasto.- Volumen de agua que pasa por una sección en una unidad de tiempo. Gasto de diseño.- El que se prevé que circulará en condiciones críticas en un sistema, conducto o estructura, y con base en el cual se realiza el diseño de éste. Gasto máximo diario.- Cantidad de agua potable que se debe surtir el día de mayor consumo a lo largo del año. Gasto máximo extraordinario.- Para el drenaje, caudal de agua de desecho que considera aportaciones de agua que no forman parte de las descargas normales, como por ejemplo bajadas de aguas pluviales de las azoteas. Para un río, gasto de pico de una avenida extraordinaria. 100

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Gasto máximo horario.- Cantidad de agua potable que se debe surtir a la hora de mayor consumo a lo largo del día de mayor consumo. Gasto máximo instantáneo.- Valor máximo del escurrimiento que se puede presentar en un momento dado en algún sistema, cauce o conducto. Gasto medio diario.- Cantidad de agua potable requerida para satisfacer las necesidades de una población en un día de consumo promedio. Golpe de ariete.- Fenómeno transitorio que se presenta en los conductos a presión ante un cierre abrupto de válvulas, presentándose aumentos y reducciones bruscas de presión en el agua que pueden llevar a la falla del sistema. Hidrograma.- Representación gráfica que describe el comportamiento del agua, con respecto al tiempo, al entrar o salir de algún almacenamiento. Intensidad de precipitación.- Cantidad de agua que llueve, medida en altura de precipitación, en una unidad de tiempo. Levantamiento topográfico. Conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar posición en un plano Ley de demandas.- Relación de la variación de la demanda de agua en un período determinado. Obra de toma.- Estructura que permite enviar a voluntad el agua del embalse hacia canales de riego, conducciones para abastecimiento a plantas generadoras de energía eléctrica o potabilizadoras. Nivel de aguas mínimo NAMín.- En las presas, es el nivel que se estima alcanzarán los azolves que se espera lleguen al vaso durante la vida útil de la presa. Parteaguas. Línea imaginaria que divide las cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento del agua. Período de diseño.- Tiempo en el que se estima que las estructuras alcanzarán su máxima capacidad de uso prevista; “vida útil” de diseño. 101

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Período de retorno.- Término que se refiera al recíproco de la probabilidad de que un evento sea igualado o superado en un año cualquier Plano. Representación gráfica de las diversas partes que constituyen un estudio o un proyecto. Planta. Proyección horizontal de una estructura o parte de ella. Plantilla. Ancho del fondo de una excavación. Parte generalmente horizontal, formada por el fondo de la sección de un canal o dren. Capa que se construye sobre un terreno para desplantar cimientos o asentar tuberías. Patrón para recortar piezas en taller. Distribución de barrenos. Pluviógrafo. Instrumento que mide la intensidad de la lluvia que cae en un lugar. Pluviómetro. Instrumento que mide la intensidad de la lluvia que cae en un tiempo determinado. Población rural. Es la que integra un poblado con menos de 15,000 habitantes. Potencial hidrológico. Disponibilidad del recurso agua, tanto superficial como subterráneo. Pozo de visita. Estructura de acceso a un conducto cerrado. Planeación. Proceso de elaboración de planes para resolver necesidades, utilizando los recursos disponibles. Planificación. Precipitación. Agua en cualquier estado físico que recibe la superficie terrestre proveniente de la atmósfera. Población.- Conjunto de los habitantes de un país, región o ciudad. Población de diseño.- Población que se estima para un período de diseño determinado, con base en la cual se realizarán los diseños. Potabilización de agua.- Procedimiento por medio del cual se logra que el agua obtenga las características necesarias para el consumo humano. 102

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Pozo de absorción.- Excavación en la que se retiene el agua de lluvia para que se infiltre lentamente al subsuelo. Precipitación.- Caída del agua atmosférica, en forma de lluvia. Presión.- Cociente de la fuerza aplicada a una superficie entre el área de ella. Proyecto. Conjunto de planos, datos, normas, especificaciones y otras indicaciones, conforme a los cuales debe ejecutarse una obra. Recubrimiento. Distancia mínima entre la cara del refuerzo y la cara de concreto. Material que cubre o protege a otro elemento. Régimen. Variación del caudal de una corriente con respecto al tiempo. Rehabilitación. Acción de restituir una obra a su estado original de funcionamiento. Rejilla. Armazón de elementos metálicos para evitar el paso de cuerpos flotantes. Revestimiento. Material artificial que se coloca sobre una superficie para estabilizarla o impermeabilizarla. Sección critica. Sección de una estructura hidráulica donde se pasa del flujo tranquilo al rápido. Tanque de tormentas.- Tanque que se dispone para captar el agua de lluvia para después desalojarla lentamente al sistema de alcantarillado. Tiempo de concentración.- Tiempo que tarda el escurrimiento de una gota de agua desde el punto más alejado de la zona de estudio hasta el punto considerado de una red de alcantarillado u otra estructura o sistema. Tiempo de ingreso.- El que tarda en entrar el agua producto de la lluvia a las coladeras. Tratamiento de agua.- Conjunto de procedimientos por medio de los cuales se mejora, en diferentes grados, la calidad de las aguas negras o residuales. 103

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Tubería.- Conducto fabricado de diferentes materiales, generalmente de sección circular; puede trabajar a presión o como canal. Túnel.- Estructura excavada en el terreno, de sección cerrada, por la que se puede conducir agua, o alojar un camino, ferrocarril u otro conducto. Tirante. Elemento estructural que trabaja a la tensión. Distancia vertical entre la plantilla de un canal o río y la superficie libre del agua. Tirante crítico. Profundidad del agua en un conducto abierto con flujo crítico. Transición. Cambio que se realiza en la geometría de un encauzamiento o rectificación. Cambio de forma en al sección transversal de un canal o conducto. Trazo. Técnica topográfica consistente en seguir una ruta en forma de línea quebrada o de polígono. Vida útil.- Tiempo esperado en que la obra sirva para los propósitos de diseño sin tener que erogar gastos de mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso. Volumen de escurrimiento.- Cantidad total de agua que escurre sobre una superficie determinada.

104

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ANEXOS I.- ESTADO DEL ARTE 1.- ALCANTARILLADO SANITARIO: Nomograma de Manning para calcular diámetros Nomograma de Manning para calcular velocidad--gasto Nomograma de Manning para calcular velocidad—tirante—gasto

2.- ALCANTARILLADO PLUVIAL: Nomograma de Manning para calcular velocidad--- tirante---gasto

II.- DESARROLLO DEL PROYECTO 1.- ALCANTARILLADO SANITARIO: Croquis de localización del desarrollo Plano de la red de alcantarillado Plano de la línea de descarga

2.- ALCANTARILLADO PLUVIAL: Plano de la red pluvial Plano de la línea de descarga Pozo de absorción pluvial

105

TRAMOS 1, 2 y 3 CALCULO DE DIAMETRO

NOMOGRAMA DE MANNING

FIG. No. 2

ALCANTARILLADO

CALCULO DEL DIAMETRO

n= 0.009

TRAMOS 1, 2 y 3 CALCULO DE GASTO Y VEL.

NOMOGRAMA DE MANNING

FIG. No. 3

ALCANTARILLADO

CALCULO DE GASTO Y VELOCIDAD

n=0.009

v = 1/n x R2/3xS1/2

NOMOGRAMA DE MANNING

FIG. No. 4

ALCANTARILLADO

CALCULO DE RELACION GASTO- VELOC.

v = 1/n x R2/3xS1/2

NOMOGRAMA DE MANNING

FIG. No. 5

ALCANTARILLADO

CALCULO DE RELACION GASTO- TIRANTE

ND

E OS

N SA

O

HO

J

NIA LO CO IND

P

O BL UE

O RI

COLONIA INDEP EN

DE NCIA

CIA

EN

D EN EP

LOCALIZACIÓN FRACCIONAMIENTO“RINCONES DEL BOSQUE”, NAUCÁLPAN DE JUÁREZ, MÉX.

UC AN UI L

Pza

1,050.00 1,048.00

Sistema

Separado

Formulas

104.57

Gravedad

42.50

AREA D

0

6.41

16

10.00

15-

100

L

32.00 28.20

42.10 38.60

14

35.90 31.90

3 39.5

2

0

0 30.0

0

14.6

3

0

1

0

0

0 15.5-1

20.0

8

0

34.50

16.5-100

0 10.0

29 0

59.60 56.60

7.00

20.00

0

10.15

5

20.0

6

Pza

1.00

Pza

1.00

1.00 mts de profundidad

Pza

2.00

1.25 mts de profundidad

Pza

16.00

1.50 mts de profundidad

Pza

5.00

Pza

4.00

2.00 mts de profundidad

Pza

10.00

75 -1 5

21.37 20.02 19.30

A

24.50 23.15 20.92

7

61 60 9-100

2.6

5

59

30.95 28.00 58

9-100

53

18-87

30.00 28.37

48-10

37.91 36.6 4

P O Z O "A" 0.90

0

Brocal de concreto o fierro fundido

36.5-1

0

55

54

4

4 29.

Aplanado con mortero cemento-arena 1:2

30.08

30.00

49.80

30.00

30.00

Brocal de concreto o fierro fundido

90

60 Tabique junteado con mortero cemento-arena 1:4

Escalones con B

B

B

B 30

0.30

40 C Losa de 10 x 20 cms. Variable

1.76

PLANTA mortero cemento-arena 1:5

mortero cemento-arena 1:5

CORTE C-C

POZO DE VISITA COMUN

excepto las indicadas en otras unidades.

Plantilla apisonada

Bajada de asbesto-cemento, concreto o tubo vitrificado

40 "d"

Concreto simple Piedra junteada con mortero cemento-arena 1:4

Aplanado con mortero cem-arena 1:2

28

40

0.90 NOTA: En el caso de zanjas bajo vialidades y glorietas el relleno sera compactado con equipo mecanico al 90% proctor.

CORTE A-A

APROBO: CORTE A-A

Para "d" de 0.20 m a 0.60 m: D = 1.20 m. Para "d" de 0.76 m a 1.07 m: D = 1.50 m.

20

Relleno compactado al 95% Proctor

"D" 20

Aplanado con mortero cemento-arena 1:2 1.20

20

20

0.90

"d"

Variable Variable

0.60 Tabique junteado con mortero cemento-arena 1:4

apisonado

1010

Variable 200

20

Tabique junteado con mortero cemento-arena 1:4

0.30

Relleno a volteo con material

Variable 390

Variable

39.31 37.96 36.40

TRAMO CABECERO O DE ARRANQUE DEL SISTEMA

POZO DE VISITA CON CAIDA ADOSADA

ERAL

FED ZONA

35.50 34.00

28

1.76

0.20

5.03

49.00 47.65 46.05 45.40 44.70 42.35

50.76 48.33

32.62

1.20

ING. SAUL PEREZ M.

6.10

41.25 39.90 38.61

12.02

55

. 14

34.21 32.85 31.25

CORTE B-B

DIBUJO:

6.1 6

8 24-4 23.83

0.30

1,328.50

0 24-10

00 5-1

00 24.5-1 12.90

97 7-

5 36.5-7

56 0 14.5-1

P O Z O "B"

P O Z O "B" 0.60

0.30

30.02 28.51

57

31.51

00

1 7-

51

31.00 27.52

Escalones con

M. en C. LUCIO FRAGOSO S.

30.00

50

6.

27.30 25.95 24.05

0.30

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30.00

65.48

44

15.

52

PLANTA

REVISO:

48

P O Z O "A"

0.30

51.16 49.79 48.84

42.5

49

1.20

E.S.I.A.

-12

63.35

15.66

26.81

23.23

20.00 12.9

C

PROYECTO:

7

41.5-7

47 56.80

74.0 2

11 0

CANTIDADES DE TUBERIA

69.95

71.10 69.35 66.35 64.00 62.65 59.80 57.40 56.05 53.34

27.83

8 .2

1.75 mts de profundidad

30.00

46

20.00

0

75.30 41 72.63

16.74

70

18.

ZANJA TIPO

47.22

67.20 65.85 63.15

00

0 20.0

20.0

.60

1.00

45

3.5-1

12

Pza

30.00

00

var.

2.50 mts de profundidad

TESIS :IMPORTANCIA DE LOS PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA HIDRAULICA

44

0.30

10.00

43

0.14

Pza

42 5-100

3.5-1

Variable 200

4.00

5-100

78.20 75.81

15 27

Pza

2.00 mts de profundidad

40 6-100

29. 45

4-100

25

5.00

74.20

78.01

2

76.70 74.35

9

Pza

79.20 76.77

23. 74.40 5-20 73.10

77.40 75.35

3 71.55

71.40 68.55

68.40 65.55

4

65.40 62.55

62.40 59.85

.6

16.00

M

U RA

53.00

0 32.5

00 15.5-1

28

10-83

12

2.00

Pza

4.00 mts de profundidad Pozo de visita con caida adozada hasta de:

32.36

20.03

1

79.80

39

0

79.80 78.30

7.5-40

24

00

214.00

Pza

3.50 mts de profundidad

15.5-1

27

17.89

22.5 -10

31.50

5 17.5-5

40.06

38

27.5-87

1 17.5-7

22

1

0

20

21

10.00

00 15.5-1 15.5-10

26

10.00

23

25

10.00

10.00

10.00

10.00

10.00

10.00

10.00

10.00

9

2366.00

1.25 mts de profundidad

1.75 mts de profundidad

C=1.60 58.20

61-4

20.0

0

127.00

1.00 mts de profundidad

1.50 mts de profundidad

0

C=1.15 61.00

C=0.65 75.00

10.00

10.00

25 19.5

M3

C=2.25 64.00

30.00

0 30.0

14.0

C=1.45 70.00

C=1.45 67.00

C=0.20 75.90

10.00

C=1.25 72.80

10.18

10.00 10.00

61.50

Acarreos a primer estacion

18

0

20.0

48.48

M3

16 17

30.00

0 30.0

19

14

15

30.00

23.53

5.38

20

0

20.0

A

Relleno

10.00

12

13

6

7

9

M3

10.00

6.90

30

C=3.59 22.60

4

.1

268.00

10.00

0

3

5

8

9

2

10.00

10.00

10

11

10.00

14.0

14.0

10

10.00 10.00

25

Plantilla apisonada

CANT.

M3

10.00

21

19.52 18.18 UNID.

10.00

0

56.20 53.98

3.00

10.00

FE

10.00

14.0

22

0

C O N C E P T O

14.89

1

10.00

L DERA

ZONA

10.00

14.0

0

RFIC

10.00

20.0

CANTIDADES DE OBRA

5

0

54.30 52.60

(SUPE

) IALES

25.96

32.50

10.00

20.0

.5

18

62

AL

R FEDE ZONA

26.58

10.00

20.0 37'''

75.90 72.95

73.30 70.25

10.00

30.00

0

C=3.47 26.90

28

47.09

37''

AD PR VIALID

1

0

16-5

52.40 49.60

0

20.0

21.

70.60 67.17

L

INCIPA

7.42

0

14.0

31

20.0

16

23.80 19.01

23

9

.1

17

.5-

36

10-83

20.0

C=3.47 31.20

20.0 0

12

C=0.58 53.18

16-1 00

20.0

37'

-10

10.00

0

49.40 46.60 20.0

28.10 23.43

25.00

32

13

1

C=1.40 51.00

16-1 00

20.0 0

10. 5

2

27.63

11.69

12.00

30.0

0

0

21.4

0

46.40 43.60

20.0

20.0

C=1.40 48.00

00

00

0

23

0

33

0 20.0

16-1

0

10.0 0

18.69 17.34

14.0

0 10.0

43.40 39.53

2

5-1

1

0

0

30.0

15

10.

3

35.00

42.04

0 30.0

0 12.0 .00

10-83

34

14

37

43.4

0 18.0 0 12.0 12.0

0

3.1 0

29-8 13

32.40 27.73

17.0

2

5-100

0

10.0

10.0

9-8.3

0

20.0

6

63

20.0

9

24.87

25.52 34.0

9

12.4

8

38.6

4

18.11 33.5-10

5.07

-10

33

.9

19

64

18.30 16.84

39.40 37.91

15. 1

3

4

5

20

20.0

10 0

C=1.65 71.90

19. 90

67.40 63.67

15.5

C=1.40 45.00

3

ISLETA

41.91

0

C=2.47 20.00 42.00 16-1 00

.7-

10.0

19

3.1

11

47

21.52

16-8

12.

6

0

35

C=3.47 35.50 36.70 31.95

10.0

22

30.74

2.32

61.20 57.95

8-1 00

38.19

18.66 16.51

58.40 55.15

7

0

C=0.29 38.20

3

55.60 52.35

C=2.03 69.20

12.

4

8

0

12.0

11.

63.90 60.75

12.0 20.0

52.80 49.30

49.75 47.70

11.2

43.30

5.54

11.39

7.00

9

38.90 35.20

0

18

10.74

11.39

.13 20

13

00 11-1

11-100

15

46.60 42.20

22

00

30.00

32.60 26.70

48.00 45.60

12

GLORIETA

C=2.33 66.00

30.00

28.10 23.28

C=2.20 34.10

9.58

5

9.5 -1

4

AL

15-1 0

11-100

0

12.

30.00

17

14-10

C=2.10 .76 40.70 0 1 00 C=2.30 -1 15 37.50

3

45 41.

C=2.20 30.40

10.5 4

9.5-1 00

ISLETA

1

20.00

24-82.9

0

5

C=1.75 62.50

07

107.20

36.2

6

6

9.5-100

L=4

2

C=1.85 59.80 12.

7

9.5-100

9.5-100

C=1.85 57.00

30.00

18

10

11

.60

12

52.53

7

9.10

8

9

CION

3

6

4

20.0

20.91

26.35

30.84

35.35

3

12.31

12.02

95.90

E DONA

12.0

C=1.85 54.20

C=2.10 51.40

12.00

12.00

10.5

RAL

C=0.65 48.35

C=1.00 46.60

C=3.00 44.20

15.1

C=3.34 15.30

EDE

13

14

15 38.19

19

15.22 14.02 C=2.00 13.96

16 31.95

11.30

17 28.89

25.82

18

CROQUIS DE LOCALIZACION

6.28

8

9

10

11

12

PI O .D .D EN A E HU UC IX ALP Q UI AN LU CA N

65

30.6

.5 4 21.51

19

17

36

AZ G. B

34.

12.0 3

28.8 6

10.01

9.25

3 L=

61.30

12.0 3

2

10.00

66

65

IO

EMIL

35.66

2

2.4

L=49 .07

28.1

10.00

8.57

30.00

11.64

12.02

12.02

L=

14-4.3

33.5-10

11.83 11.34

.0

8-82.5

16.50 11.96

68

4 30-

ZA

63.50

12.90 12.35

12.02

12.02

12.02

14

A

ZON AF EDE RA

RR AN

O

0.6 m/s P.E.A.D.

L=49.51

28.92

AREA DE DONACION

69

.82

CA

46.18

33.10

10.01

PI

1.5

L=48.34

24.82

8.00 6.49

AF

SU S

78.20

AL

L=57.88

L=42.90

M

5.0 m/s

Velocidades:

DETALLE "A"

ZON

.J E

Planta de tratamiento

Minima

POLIGONAL DE APOYO

19.95 16.06

AL

Harmon - Mannig

Coeficiente de prevision de seguridad

C=1.43 24.71

28.10 23.28

L=31.11

37.8 54-

GR

M

12.30

1.00-10.0-20

HO LE ND RM O A

14.20

Maximo extraordinario

Sistema de eliminacion

0

B

S

D

Maximo intantaneo

34.40

17.77 16.18

A

3.94 9.47

Naturaleza del sitio de vertido

C

102

O

COLONIA INDEPENDENCIA

Gastos:

1.00

M

RI O

RI O

PANTEON MUNICIPAL

Cabeza de atarjea

18

EDER ZONA F

67

IN

Atarjea

100.05-2-20

24.23 19.49

EO

RA

De 1.50 a 1.75 m de profundidad

AT

ER

55.00

CLUB DE GOLF "CHAPULTEPEC"

M

H

M3

PE Z

LA

Acarreos a primer estacion

O

E

57.77

Medio

LINEA DE DESCARGA

103.57 -62.7-2

O

NU EV

16.99

AV .L

SITIO DEL PROYECTO

O

M3

Colector

CANTIDADES DE TUBERIA

L

A

N

Relleno

946 hab

FEDE R

Z

AREA DE DONACION

O

E

E

M3

Habitantes en viviendas

ZON A

F

D

Plantilla apisonada

18'

3-83.3

DESCARGA A LA RED MUNICIPAL

S I M B O L O G I A

P. D

20.36 15.63

C=3.54 23.03

R

110.94

ARENER

18''

C=3.53 19.16

A

CANT.

M3

5.5 hab/viv

CAMINO

DRENAJE SANITARIO

UNID.

16.50 11.96

4-82.5

1.04 0.00 h=1.04

M CA

C O N C E P T O

C=3.34 15.30 4-82.5

DRENAJE PLUVIAL

172 viv Habitantes por vivienda

AV .

BANQUETA

CANTIDADES DE OBRA LINEA DE DESCARGA

DE PANT E LA S L ON OM AS

S=2.0%

PUEBLO SAN JOSE RIO HONDO}

32.00

S=2.0%

19

HU I

DATOS BASICOS DE PROYECTO PARAMENTO

BANQUETA

XQ

EJE DE VIALIDAD

PARAMENTO

JUNTEADO CON CEMENTO

54.34 52.99

61.20 59.40 56.40

CA N UI LU HU IX Q

PUEBLO SAN JOSE RIO HONDO}

Z

103.57

-62.7-2 0

N

NA

ELEVACIONES EN METROS

8.00 19

E.S.I.A. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

DIBUJO:

ING. SAUL PEREZ M.

REVISO:

M. en C. LUCIO FRAGOSO S.

APROBO:

O ND

AL

.J ES

US

CA R

RA

U RA

ARENER O

GR

NZ

LE RM

O

AD ER R H LA

IO

L EMI

AZ G. B

CROQUIS DE LOCALIZACION

FE

DE

RA

8.00 6.50

L

AREA DE DONACION

1.00-10.0-20

19

PERFIL DEL TERRENO NATURAL

6.49 103.57-

62.7-20

1.04

1.04 = 92.51

19

0.00

PERFIL Escala horizontal 1:250 Vertical 1:100 PROYECTO:

EO S

1.00-10.0-20

-5.62 = 85.85

TESIS :IMPORTANCIA DE LOS PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA HIDRAULICA

AT

PAN CAL CAN NAU UILU . DE UIXQ MPIO DE H . MPIO

8.00

6.50

CLUB DE GOLF "CHAPULTEPEC"

M

S

A

PLANTA ESCALA 1:250

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -6

Z

A

8.00 6.49

ZO

A

HO RI O RI

COLONIA INDEPENDENCIA

DE PAN LA TEO SL N OM A

O

PANTEON MUNICIPAL

O PE

D E

F

E

R

.L

PA SE O

LINEA DE DESCARGA

D

E

AV

SITIO DEL PROYECTO

CAMINO

1.04 0.00

A

L

AV .

AREA DE DONACION

CA M

IN O

NU EV O

A

DESCARGA A LA RED MUNICIPAL

UC IL IX QU HU A O EV NU O IN M CA

ND O

LE RM A

RI

DRENAJE PLUVIAL

AV .R IO

CANTIDADES DE TUBERIA C O N C E P T O UNID. CANT.

DRENAJE SANITARIO

AV

.L

SITIO DEL PROYECTO

PANTEON MUNICIPAL COLONIA INDEPENDENCIA

O

PE

Z

CLUB DE GOLF "CHAPULTEPEC"

M

AT EO

CAMINO ARENER O

BANQUETA

PUEBLO SAN JOSE RIO HONDO}

HO

S=2.0%

DATOS BASICOS DE PROYECTO

O

S=2.0%

PARAMENTO

BANQUETA

AN

EJE DE VIALIDAD

PARAMENTO

JUNTEADO CON CEMENTO

S

GR

AL

.J E

SU S

CA

RR A

NZ

DESCARGA A LA RED MUNICIPAL

F Z

O

N

E

D

R

E

L

A

36.68

M

12.17

RA H ER RA D U

M

IO

EMIL

AZ G. B

LA

294.24

E

M

P. D

6.35

DE PANT L A EO SL N OM AS

A

M

M

M

PI

PI O .D O .D EN A E HU UC IX ALP Q UI AN LU CA N

CROQUIS DE LOCALIZACION

A

AREA DE DONACION

4.45 0.30

AREA D

E DONA

7.86 3.71

46.18

30.6 9

0 32.5

53.00 45 41.

10.00

19

16 17

0

14.0

30.00

30.00

0 14.0

30.00

30.0

0

18

30.00

20

30.00

30.00

14

15

30.00

10.00

30.00

6.90

30.00

49.80

30.00

30.00

30.08

6

30.00

12

13 30.00

10.00

30.00

10.00

0

10

11

10.00

3

4

7

30.00

10.00 14.0

2

10.00

10.18

10.00 10.00 10.00 10.00

10.00 10.00 10.00

10.00

INCIPA

D PR IALIDA

10.00

V

10.00

10.00

0

L

20.03

31.50

1

10.00 20.0

14.6

1

0

2

17.89

32.36

9

20.0 0

0

20.0

3

20.0

34.50

0

0

8

10.0

20.0

2 .5

18

20.0 0

0

0

4

20.00

0 7.00

20.0

29. 45

40.06

10.00

10.00

10

20.0

19

. 17 20.0

0

10.15

5

6

27.83

.1

15.66

M3

203.84

Acarreos a primer estacion

M3

650.89

De 1.25 a 1.50 m de profundidad

Pza

1.00

De 2.25 a 2.50 m de profundidad

Pza

1.00

De 2.75 a 3.00 m de profundidad

Pza

1.00

De 3.00 a 3.25 m de profundidad

Pza

1.00

De 3.25 a 3.50 m de profundidad

Pza

2.00

De 3.50 a 3.75 m de profundidad

Pza

3.00

De 3.75 a 4.00 m de profundidad De 4.00 a 4.25 m de profundidad

Pza Pza

2.00 4.00

De 4.50 a 4.75 m de profundidad De 4.75 a 5.00 m de profundidad

Pza

1.00

Pza

5.00

Incrementos de 25 cm en pozos mayores de 5.00 m

Inc

6.00

Coladera piso banqueta

Pza

7.00

Coladera transversal

Pza

2.00

5

EDE ONA F

12.02

Z

12.90

32

.0 0

.61

2.6

23.83 5

31.51

6.71

6.1

6

6.10

5.03

37.91

36.6

4

29.

44

32.62

S I M B O L O G I A Pozo de visita Coladera pluvial piso

E.S.I.A. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Canal de descarga 15-193-38 PROYECTO:

REVISO:

M. en C. LUCIO FRAGOSO S.

Coladera transversal

DIBUJO:

ING. SAUL PEREZ M.

APROBO:

70 18.

15

Colector pluvial

TESIS :IMPORTANCIA DE LOS PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA HIDRAULICA

16.74

RAL

.60

1.00

44

.5

14

7

48.48

Pza

69

De 1.00 a 1.25 m de profundidad

15.

12

71.37

Relleno

. 12

M3

26.81

65.48

0

23.23

20.00 12.9

854.73

Plantilla apisonada

56.80

CANT.

61.50

M3

11

74.0

UNID.

63.35

2

9

C O N C E P T O

0

25

CANTIDADES DE OBRA

20.00

20.0

20.0

0

20.0

47.09

20.0

16

10.00

14.0

0

0

0

20.00

20.0

BOCA DE TORMENTA

Elevacion de entrada

45.00 42.60 42.10

CONEXION DE COLADERA A COLECTOR

DER AL

2

0

21

12

20.0 0

0

6 43.4

14.0

22

3.00

0

10.00

10.00

5

8

9

1

10.00

RAL FEDE

10.00

10.00

10.00

25.96

32.50

10.00

0

30.00

1

0

0 20.0

10.0

20.0

ZONA

10.00

2

.00

13

0

10.00 14.89

10.00

10.0

20.0

14.0

23.53

25.00 21.4

0

13

L

10.00

23

0

TE

S)

LE RFICIA (SUPE

0

0

6

20.0

12.00

14.0

0

.9

14

DERA

FE ZONA

26.58

10.00

20

IEN

0

1

0

0

30.0

19

43.20 40.42

28.8 6

3 10.0

5

PON

28

42.04

17.0

30.0 0

10.0

AD

L INCIPA R P D A VIALID

7.42

0

30.0 0

LID

15

5

39.5

0

21.

2

3

4

15.5

20.0

28.1

8 6

27.63

11.69

10.0

0

0

24.82

13

10.0 0

20.0

VIA

24.87

15.

0

30.0 0

.0-30

12.0 0

9-48 14.9

C=2.49 34.43 C=2.28 40.20

35.00

19. 90

7

ISLETA

41.91

22

47

30.0

0 12.0 0 12.0

20.0

19

9

25.52

26.35

11.39

45.00 41.15

12.0

18

12.

11.2 3

9

42.00 37.92

GLORIETA

22

7.00

47.20 45.90

20

C=2.78 40.70

C=3.50 37.50

4

A FE

C=3.33 33.50

-3

0

10

20.0

0

5

.97

07

12.

.13

-3 4.7

10.74

11.39

5

ZON

34.80 30.17

12

11.99-35.0-38

-3

8

9

.8-3 8

8

20.0

30.84

4

6 1 4.37 -34

.31

3

12.

34.0

6-47 11.9

20.0

12

8

8

.7-30

30.90 27.06 C=2.54 10.33-14.5-45 29.60

.9-3

3

10.00

-3 4.9

6

ISLETA

1

2

32.00

6.41

5-34

12.

1

2

.76 10

9.58

16.3

.60

12

7

9.10

12.00

12.00

0

0

2.32

20.0

35.35

38.19

25.82

28.89

4

38.80 34.00

18.0

18.11 5.54

C=2.55 43.70

12.31

12.02

3.44-34.9-38

0

3

21.52

5.07

7

C=2.40 26.91

C=5.26 31.66

12.0

C=2.49 37.20

20.91

10.5

C=1.65 45.78 47.20 44.13

10.00-15.0-45 28.1310.54 24.38

13

14

15

36.2

12.0

43.30

11

10'

41.40 37.92

3

7'

C=2.06 24.09 13 22.21 24.24

16

8

9

38.19

32.86 26.40

35.63 5.80-48.20-30 31.94 38.40 34.71

15.1

17

65

34.

30.74

17

15

C=0.53 25.27

12

5.81-48.3-30

C=3.38 13.16 C=3.37 16.65

18

3

10

11

12

4

27.03 25.83

19

52.53

12.0

3

8

EDE RAL

9.25

CION

35.66

8.57

12.0

12.4

22.80 21.80 27.03 12.17-23.0-45 24.74

10.00

10.01

5.38

ZON AF

.82

RAL

.3-30 10.4

11.83 11.34

EDE

10.00

12.35

12.02

12.02

12.02

12.02

12.02

10.01

C=2.54 9.66

17

18.26 20.95 6.33-19.0-30 13.28 6.35-81.9-20 19.95 P.AB 16 22.80 15.42-5.8-30 21.75 20.95 20.75 TA TORNQUE 25.44 MEN DE 22.80 22.23 TAS 21.09 14

AF

102

11.64

14.77 9.78 6.34-18.9-30

AREA DE DONACION

ZON

18

21.51

C=2.54 6.25

11.27 7.12

31.95

.0-30 6.34-18.9-30

19

.7-30

C=2.54 2.84

45.81-19

8-47

20

12.90

28.92

45.81-19 .0-30

9-48

21

AL

EDER ZONA F

38.6

45.81-19 .0-30

11.5

1.04 -0.57

47.22

UC AN HU IX QU IL

DESCARGA A LA RED MUNICIPAL

ZO

FE

2-76

AREA DE DONACION

PLANTA ESCALA 1:250

17

18.26 13.28

C=2.54 9.51

16

6.33-19.0-30

ELEVACIONES EN METROS

14.77 17

16.656.34-1 8.9-30 13.28 18

PERFIL DEL TERRENO NATURAL 19

9.78 6.43

4.45

45.81-19.0-30 6.10

20

6.43 21

2.69

45.81-19.0-30 0.33

PERFIL Escala horizontal 1:250 Vertical 1:100 TESIS :IMPORTANCIA DE LOS PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA HIDRAULICA

E.S.I.A. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

PROYECTO:

DIBUJO:

ING. SAUL PEREZ M.

REVISO:

M. en C. LUCIO FRAGOSO S.

APROBO:

1.04 = 92.51

1.04

45.81-19.0-30 3.02

RR AN

U RA

CA

ZA

LA

C=3.38 13.01 C=3.37 16.65

18.26

7.86

US

E D PA SE O

CROQUIS DE LOCALIZACION

15

13.16 6.34-18.9-30

.J ES

PAN CAL CAN NAU UILU . DE Q O I X I P M HU E D . MPIO

21.75

16.77

AL

18

15.42-5.8-30 16 21.75 20.75

22.80

21.00

GR

AZ G. B

22.80 21.09

21.09

ARENER

O

IO

L EMI

11.64

14.77 9.55 6.34-18.9-30

6.10

L

11.27 6.43

6.33-19.0-30

15.42-5.8-30

S

ER R

45.81-7.

6.34-18.9-30

RA

CLUB DE GOLF "CHAPULTEPEC"

AT E

H

19

DE

COLONIA INDEPENDENCIA

7.86 3.02

2.69

NA

M

O

PANTEON MUNICIPAL

DE PANT LA EO SL N OM AS

45.81-7. 2-76

20

23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2

Z

CAMINO

ZONA FEDERAL

4.45 0.33

LO

PE

AV .

45.81-7. 2-76

21

AV .

AD

O

SITIO DEL PROYECTO

RI O

RI

LE RM

AREA DE DONACION

1.04 0.00

HO ND O A

CA M IN O

NU EV O

A

PUEBLO SAN JOSE RIO HONDO}

0.00

UI LU CA N HU IX Q RM A

AV

.L

LE

SITIO DEL PROYECTO

AV .R IO

O PE

Z

CLUB DE GOLF "CHAPULTEPEC"

M

AT

L.

JE

SU

S

CA

RR

RA

GR A

AN ZA

LA D E

AZ G. B

EO

LIO

EMI

PA S

DE PANT LA EO SL N OM AS

H

COLONIA INDEPENDENCIA

S

ER RA D U

PANTEON MUNICIPAL

ARENER O

EO

CAMINO

RI O

HO ND

O

CA

M

IN O

NU E

VO

A

PUEBLO SAN JOSE RIO HONDO}

PAN CAL AN NAU ILUC . DE IXQU U MPIO H E D . MPIO

CROQUIS DE LOCALIZACION

TESIS :IMPORTANCIA DE LOS PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA HIDRAULICA

E.S.I.A. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

PROYECTO:

DIBUJO:

ING. SAUL PEREZ MONDRAGON

REVISO:

M. en C. LUCIO FRAGOSO S.

APROBO: