CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA

E.A.P INGENIERA CIVIL[CALCULO DE CAUDALES SECTOR 8 DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA]

CALCULO DE CAUDALES EN EL SECTOR 8 CAJAMARCA

I. INTRODUCCION

Drenaje pluvial Urbano, un sistema de drenaje urbano debe disminuir al mximo los daos que las aguas de lluvia pueden ocasionar a la ciudadana y las edificaciones en el entorno urbano y garantizar el normal desenvolvimiento de la vida diaria en las ciudades, permitiendo as un apropiado trfico de personas y vehculos durante la ocurrencia de las lluvias.

Para poder cumplir con su finalidad, es que se debe implementar un sistema de drenaje que permita que las aguas pluviales o provenientes de la lluvia, puedan discurrir por las calles, hasta llegar a un cauce natural o artificial. Para que esto pueda darse, es necesario realizar un buen estudio de la cantidad de agua que puede escurrir en una zona determinada, para que as se pueda hacer un buen diseo de la capacidad hidrulica de las calles.

El presente informe presenta el estudio de las aguas pluviales que discurren en todo el Jr. El Comercio y Jr.Jose Galvez .

Se tom como referencia el plano de catastro de la zona en estudio de la ciudad de Cajamarca. Para luego calcular reas y caudales.

II. OBJETIVOS: Determinar la capacidad hidrulica de las diferentes cuadras asignadas por el docente. Realizar el diseo de cunetas y sumideros en el caso que sea necesario (caudal de escorrenta mayor que la capacidad hidrulica de la calle en estudio).

III. MARCO TEORICO

3.1. DRENAJE PLUVIALSe conoce con este nombre al sistema de drenaje que conduce el agua de lluvia a lugares donde se organiza su aprovechamiento.En muchas localidades no se realiza la diferenciacin entre drenaje sanitario y pluvial y todo el material recolectado es concentrado al mismo destino. Causando que los desechos se junten todos

3.2. INTENSIDAD DE LLUVIA:La intensidad de lluvia es el caudal de agua que pasa una determinada superficie, es decir, el volumen de agua cado por unidad de tiempo y superficie. Se mide habitualmente en mm/h o en l/(sHa).La relacin de paso entre estas unidades es: 60 mm/h = 166,6667 l/(sHa).

3.3. CUNETA:Son estructuras para recolectar y conducir el agua de lluvia cada sobre la carretera y el rea aledaa, que por la pendiente transversal del camino y los taludes llega hasta la cuneta, para ser evacuada en las descargas hacia los lados del camino. Se construyen nicamente conformadas en suelo natural, sobre todo cuando el suelo es prcticamente horizontal y poco erosionable; y se hace necesario revestir cuando las caractersticas del suelo es lo contrario.

3.4. SUMIDERO:Los sumideros son estructuras encargadas de recolectar la escorrenta producida en la superficie de las reas de drenaje y conducirlas al sistema de tuberas de alcantarillado dentro de unas condiciones seguras para vehculos, las edificaciones y los peatones. La existencia de un sistema de sumideros permite controlar el nivel mximo de la lmina de flujo en las zonas urbanas evitando que se presenten problemas asociados con las inundaciones de las propiedades pblicas y privadas.La capacidad hidrulica de un sumidero depende de su geometra, as como tambin de las caractersticas del flujo. A su vez dicha capacidad gobierna tanto el caudal de flujo que continua en la via como el caudal que entra a la red de drenaje. Una inadecuada capacidad de captacin y/o una errada ubicacin puede causar inundaciones y prdidas econmicas para la sociedad.

Tipos de sumideroLa seleccin del tipo de sumidero apropiado es importante, ya que de ello depende la capacidad de captacin del caudal y en consecuencia del caudal que ingresa al colector.En general los sumideros se dividen en cuatro tipos: Sumideros de ventana o acera Sumideros de reja o calzada Sumideros mixtos o combinado Sumideros especiales

a) Sumidero de ventana o aceraConsiste en una abertura a manera de ventana practicada en el bordillo o cordn de la acera, generalmente deprimida con respecto a la cuneta. El sumidero posee adems de la ventana, un canal lateral de desage, una pequea cmara de recoleccin de sedimentos y una tubera de conexin con el colector publicoLa longitud de la ventana normalmente es de 1.50m con una depresin mnima de 2.5cmEl funcionamiento hidrulico de este sumidero es ineficiente, en especial cuando no existe la depresin o se encuentra en calles con pendiente pronunciada. Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el transito vehicular, la margen de ello son costosos y captan fcilmente desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcionamiento.Para decidir la utilizacin de este tipo de sumideros debemos considerar las siguientes recomendaciones:-Razones de tipo vial en funcin a una prioridad de la va-Es recomendable su uso en puntos bajos-No deben ser utilizados cuando existe la posibilidad de acarreo cuantiosos de sedimentos y desperdicios.

b) Sumidero de reja o calzadaConsiste en la ejecucin de una cmara donde penetran las aguas pluviales, esta se cubre con una reja para impedir la precipitacin de vehculos, personas u objetos de cierto tamao. Generalmente consta de una reja propiamente dicha, la cmara de desage y la tubera de conexin al colector.

Existen numerosos tipos de rejas, tales como de barras paralelas a la direccin del flujo (mas comn) en la calzada, de barras normales a dicha direccin. Existen diferentes formas de barras siendo las mas comunes las rectangulares y las redondas.La mayor ventaja de este sumidero, es su capacidad hidrulica bastante superior al de ventana, en especial con pendientes pronunciadas. Su mayor desventaja son los inconvenientes que causa el transito y la facilidad de captacin de desperdicios que tapona el rea til de la reja, adems del ruido que se produce cuando un vehculo pasa sobre ella.Las recomendaciones para la utilizacin de este tipo de sumidero a continuacin:- Utilizarlos preferentemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3% o ms)-Las rejas de barras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para la circulacin de bicicletas.No se deben utilizar sumideros deprimidos de rejas cuando estos ocupen parte o la totalidad de la calzada. No se deben utilizar en puntos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana.

c) Sumidero mixto o combinadoEs una combinacin de los dos anteriores, tratando de tomar de cada uno de ellos lo ms positivo, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupacin de la calzada para el sumidero de rejas.Las recomendaciones prcticas para su utilizacin son las siguientes:Utilizarlos en lugares donde seria en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero donde la eficiencia de captacin de estos sea menor del 75%Es recomendable suponer un rea efectiva del 67% del rea total de la reja y la ventana.

SUMIDERO MIXTO

d) Sumideros especialesSon aquellos que tienen una configuracin algo diferente de los anteriores. Son utilizados en los siguientes casos: Conexin de calles con canales abiertos o caudales naturales Coleccin de aguas superficiales de reas extensas Conexin directa entre colectores y pequeas calles naturales

IV. METODOLOGIAa) DESCRIPCION DE AREA DE ESTUDIOEl rea urbana es la zona geogrfica ubicada en la parte sureste de la ciudad de Cajamarca, el rea de estudio comprende el Jr. El Comercio hasta el ro San Lucas de dicha ciudad. El siguiente plano presenta el rea en estudio debidamente limitada, obtenida del plano de catastro de Cajamarca.

b) Calle estudiada: Todo el Jr. El Batan el que contiene siete intersecciones, fue elegida esta calle por ser la mayor longitud y estar en direccin de mayo pendiente .c) Datos requeridos : Calles de bombeo(Sx) de 1% Altura de inundacin permitida 0.15m Pendiente longitudinal indicado en cuadro adjunto Anchos de las calles obtenidas del plano de secciones y vias de Cajamarca Pavimento flexible Caudal de escorrenta indicado segn sea el caso en cuadro adjunto

TRAMOJIRONINTERSECCIONESLONGITUDPENDIENTECALLE

1--2JR.DEL BATANJR.COMERCIO-AMALIA PUGA83.252.40240240222.7

1--2JR.DEL BATANJR.COMERCIO-AMALIA PUGA83.252.40240240217.8

2--3JR.DEL BATANJR.AMALIAPUGA-JR.AMAZONAS70.954.2283298117.8

3--4JR.DEL BATANJR.AMALIAPUGA-JR.AMAZONAS53.5753.73308446110

4--5JR.DEL BATANJR.AMAZONAS-JR.SABOGAL120.921.65398610711.6

5--6JR.DEL BATANJR.SABOGAL-JR.CHANCHAMAYO118.921.68180289311.6

6--7JR.DEL BATANJR.CHANCHAMAYO-11DEFBRERO76.792.60450579511.6

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V. PROCEDIMIENTO Y CALCULO :

1. Calculamos el caudal total de la seccin hipottica (Qt): Modelamos las dimensiones que tendra la calle para una pendiente transversal de 1% e inundacin permitida de 15cm.Para luego aplicar la frmula de Izzard :

Donde :Z=1/SxS=pendiente longitudinal de la callen= coeficiente de rugosidad de Manning

2. Calculamos Qf (caudal en exceso de la seccin hipottica tringular)

3. Calculamos la capacidad hidrulica de la calle QQ=2(Qt-qf)

4. Se elabor una hoja Excel para obtener la capacidad hidrulica ,para ello se tuvieron que hallar algunos primeros datos mostrados en el grfico :

Donde: A=mitad del ancho de calleC=B-Ay=h*A/B

Hoja ExcelDatos

sx0.01

h15

n0.016

InterseccionJIRONLONGITUDSQtm3/sBCALLEACY(cm)QfQ(m3/s)

1JR.DEL BATAN83.252.4022.3201522.711.353.653.650.0544.533

2JR.DEL BATAN83.252.4022.3201517.88.96.16.10.2114.219

3JR.DEL BATAN70.954.2283.0781517.88.96.16.10.2795.597

4JR.DEL BATAN53.5753.7332.8921510510100.9813.822

5JR.DEL BATAN120.921.6541.9251511.65.89.29.20.5232.804

6JR.DEL BATAN118.921.6821.9411511.65.89.29.20.5272.828

7JR.DEL BATAN76.792.6052.4161511.65.89.29.20.6563.519

CUNETAS

VI. RESULTADOS

JIRONINTERSECCIONESQ(m3/s)CAUDAL Qi CUNETAAREAVELOCIDADEROSION

JR.DEL BATANJR.COMERCIO-AMALIA PUGA4.530.277NO2.1167752.14NO

JR.DEL BATANJR.COMERCIO-AMALIA PUGA4.220.816NO1.87792.25NO

JR.DEL BATANJR.AMALIAPUGA-JR.AMAZONAS5.600.978NO1.87792.98SI

JR.DEL BATANJR.AMALIAPUGA-JR.AMAZONAS3.821.774NO1.253.06SI

JR.DEL BATANJR.AMAZONAS-JR.SABOGAL2.802.376NO1.40362.00NO

JR.DEL BATANJR.SABOGAL-JR.CHANCHAMAYO2.832.568NO1.40362.01NO

JR.DEL BATANJR.CHANCHAMAYO-11DEFBRERO3.522.68NO1.40362.51SI

VII. CONCLUSIONES Los caudales obtenidos no superan la capacidad hidraulica Tenemos problemas con las velocidades en dos puntos pueden causar erosion

Interseccin Jr. Del Comercio y El Batan(no tiene cunetas efectivamente)

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