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Memoria de Calculo para El Sistema Alternativo Pluvial
Memoria de Calculo para El Sistema Alternativo Pluvial
Memoria de Calculo para El Sistema Alternativo Pluvial
CAPTACIN.
Las aguas pluviales que sern aprovechadas sern las captadas exclusivamente en
azoteas, las cuales se captarn mediante 4 coladeras de azotea, 2 en planta baja, 3
planta semistano y 4 planta stano, indicadas en los planos del proyecto, mismas que se
conectarn a travs de una tubera de bajada de agua pluvial hasta una cisterna para
agua pluvial ubicada en la planta stano en el nivel -4.20 m.
La tubera para bajada de agua pluvial ser calculada para una tormenta con intensidad
de 150 mm/hr y duracin de 5 minutos.
La capacidad de la cisterna para agua pluvial se calcular en funcin del gasto pluvial
obtenido para una tormenta con perodo de retorno de 5 aos y 60 minutos de duracin.
DISTRIBUCIN.
El aprovechamiento se realizar en 66 inodoros y 3 llaves para manguera ubicadas
estratgicamente, la distribucin se realizar a travs de una red de distribucin por
gravedad, la cual ser abastecida por dos tinacos situados en la azotea del edificio, la
alimentacin de los tinacos ser por bombeo desde la cisterna de aguas pluviales, el
diseo de la red ser utilizando las Unidades Mueble de demanda, para la seleccin del
equipo de bombeo se considerar como mnimo el 75% del gasto mximo instantneo
calculado.
EXCEDENCIAS.
La cisterna de aguas pluviales contar con un vertedor de demasas hacia un crcamo de
achique desde donde sern desalojadas por bombeo hacia la red sanitaria del propio
inmueble, para que sean desalojadas por gravedad hacia la red de drenaje municipal.
ESTO.
Durante la poca en que no se presentan precipitaciones pluviales deber alimentarse al
sistema mediante una derivacin del sistema de agua potable hacia el tinaco que dar
servicio con agua pluvial.
METODOS DE CLCULO.
Para el clculo de gastos pluviales captados se aplicar el mtodo Racional Americano,
empleando las grficas de isoyetas y factores de reduccin recomendados en el Manual
de Hidrulica Urbana de la D.G.C.O.H.
Para el clculo de los gastos demandados en servicios se aplicar el Mtodo de Roy B.
Hunter o sea de la equivalencia de gastos y Unidades Mueble.
492.90 m
4,857.44 m
346.96 m
492.90 m
145.94 m
60 MINUTOS
5 AOS
30 MM
Mnimo
Mximo
0.75
0.50
0.95
0.70
0.30
0.40
0.60
0.25
0.50
0.50
0.60
0.75
0.40
0.70
0.50
0.60
0.10
0.20
0.20
0.10
0.80
0.90
0.25
0.35
0.40
0.30
0.70
0.80
0.70
0.75
0.75
0.95
0.95
0.85
0.85
0.95
0.05
0.10
0.15
0.13
0.18
0.25
0.10
0.15
0.20
0.17
0.22
0.35
BAJADA PLUVIAL
Para fines de ubicacin, cantidad y dimetro de las bajadas de agua pluvial se har la
consideracin de que las precipitaciones predominantes en la Ciudad de Mxico tienen su
mayor intensidad en un periodo de 5 minutos, alcanzando hasta los 150mm, adems de
que en tuberas verticales es recomendable que solo trabaje una cuarta parte de su
seccin hidrulica, con lo cual se tiene que una tubera de 100 mm de dimetro es
suficiente para desalojar en agua captada en 164.00 m2, por lo que se requiere en la
superficie de captacin cuatro coladeras de azotea de 100 mm de dimetro y conducirlas
hacia la cisterna de captacin para las aguas pluviales.
Las bajadas pluviales se disearon de acuerdo con el rea que desaguan y que no se
encuentran a ms de 20 mts. de separacin, la pendiente recomendable es del 2%.
DIMETRO DE
BAJADA
CON 2% DE PENDIENTE.
Pulg.
4
6
8
mm.
100
150
200
50
492
1403
3029
80
328
935
2019
100
246
701
1514
130
197
561
1211
150
164
468
1000
Tomando una precipitacin de 150 mm/hr. de la tabla anterior, se tiene que el dimetro
DIMETRO
DE LA
BAJADA
50 mm
63 mm
75 mm
100 mm
125 mm
150 mm
200 mm
75 mm/h
100 mm/h
DE 5 MIN.
125 mm/h
150 mm/h
200 mm/h
50 m2
91 m2
148 m2
320 m2
580 m2
943 m2
2030 m2
38 m2
68 m2
111 m2
240 m2
435 m2
707 m2
1523 m2
30 m2
55 m2
89 m2
192 m2
348 m2
566 m2
1218 m2
25 m2
46 m2
74 m2
160 m2
290 m2
471 m2
1015 m2
19 m2
34 m2
56 m2
120 m2
217 m2
354 m2
761 m2
CAPTACIN
(m2)
B1
B2
B3
B4
119.27
119.27
103.14
103.14
GASTO
POR
BAJADA
(lts/seg)
1.133
1.133
0.980
0.980
VELOCIDAD
POR BAJADA
(m/s)
0.000144
0.000144
0.000125
0.000125
DIMETRO
CALCULADO
(mm)
99.84
99.84
99.84
99.84
DIMETRO
ADECUADO
(mm)
100
100
100
100
= 0.000144 m/s
3.1416 * (100)
Dimetro:
4Q
D=
3.1416 * V
4 * 2.881
D=
= 99.84
3.1416 * 0.000163
D = 100 mm
B3 Y B4
Gasto:
Q = 2.778 *C * i * A
Q= 2.778 *0.95*36*0.010314 = 0.980 lts/seg
Velocidad:
4Q
V=
3.1416 * D
4 * 2.134
V=
= 0.000125 m/s
3.1416 * (150)
Dimetro:
4Q
D=
3.1416 * V
4 * 2.134
D=
= 99.84
3.1416 * 0.000121
D = 100 mm
Con base en las recomendaciones del Manual de Hidrulica Urbana de la Direccin General de
Construccin y Operacin Hidrulica, se determin que el perodo de retorno recomendado para
una precipitacin de diseo de un alcantarillado secundario en zonas con actividad comercial,
como lo es la zona en la cual se ubica el predio, deber ser de cinco aos y sesenta minutos de
duracin de la tormenta.
Del plano de curvas de igual altura de lluvia en el Distrito Federal, calculadas para una duracin de
30 minutos y 5 aos de perodo de retorno, se obtiene una altura de lluvia de 30 mm., misma que
se ajust a los parmetros de diseo como a continuacin se presenta:
Andes
no.
265
Col.
Lomas
de
Chapultepec
20
10
0
0.2
0.5
10
24
Duracin, en h.
duracin.
Hp base
duracin de la tormenta.
Frt
Fd
Fa
Intensidad de la lluvia
Tr
Tc
Por lo tanto:
60 * 36 m/hr
I (5, 60) =
= 36
60min.
Por lo tanto:
Q = 2.778 x 0.95 x 36 x 0.0528
Q = 4.684 l.p.s.
Si un m es igual a 1,000 lts., entonces 4.684 lps es igual a 0.004684 m/s.
Por lo que: el gasto mximo esperado de lluvia es de 4.684 lt /seg.
Con el fin de aprovechar las aguas pluviales en el inmueble, se propone captar y regular las aguas
de lluvia correspondientes a 60 minutos de duracin de la tormenta, el agua ser llevada hacia una
cisterna, de donde ser distribuida a servicios por medio de bombeo a tinaco.
La capacidad de la cisterna de aguas pluviales se define por el rea del hidrograma unitario
correspondiente al gasto pico obtenido anteriormente, esto es:
Donde:
Q = Gasto mximo = 4.684 l/s
tc = Tiempo de concentracin = 60 min. = 3,600 seg.
tr = Tiempo de retorno = 60 min. = 3,600 seg.
(tc + tr) Q
V=
Por lo tanto:
A fin de disponer de un volumen de regulacin apropiado se construir una cisterna con las
siguiente dimensiones libres, mismas que pueden ser verificadas en el Plano correspondiente.
LARGO
3.00 M.
ANCHO
3.00 M.
10
CAPACIDAD DE TINACOS
La capacidad del tinaco corresponde a 1/5 parte del volumen de almacenamiento en cisterna.
En donde 18.00 ___1/5 = 3.6 m3
Pro lo tanto: se empleara dos tinacos de 2,000 lts de capacidad.
TIPO DE MUEBLE
CANTIDAD
U.M. (tanque)
U.M. TOTAL
WC
Mingitorios
Llave/manguera
66
0
3
3
3
3
U.M. TOTAL
198
0
9
207
La equivalencia de los gastos para los muebles unidad tanque se tomaron de la siguiente tabla.
EQUIVALENCIA DE LOS MUEBLES EN UNIDADES DE GASTO
11
MUEBLE
EXCUSADO
EXCUSADO
FREGADERO
LAVABO
MINGITORIO PEDESTAL
MINGITORIO PARED
REGADERA
LLAVE NARIZ
TINA
VERTEDERO
SERVICIO
CONTROL
U.M.
PRIVADO
PRIVADO
HOTEL REST.
PRIVADO
PRIVADO
PRIVADO
PRIVADO
PRIVADO
PUBLICO
OFICINAS
VLVULA
TANQUE
LLAVE
LLAVE
VLVULA
TANQUE
MEZCLADORA
LLAVE
LLAVE
LLAVE
14
3
4
10
5
3
4
3
4
3
EQUIPO DE BOMBEO
CAPACIDAD DE LA BOMBA PARA AGUAS PLUVIALES.
Si consideramos dos tinacos de 2,000 litros cada uno debido al poco uso que tendr de servicio y
un tiempo de bombeo de 45 min.
2000/2700 (45 min.) = 0.74 lps.
Q=A*V
3.1416 * D
A=
4
Por lo tanto:
3.1416 * D
Q=
*V
4
Despejando tenemos que:
4Q
D=
3.1416 * V
Si tenemos que V = 1.5 m/s.
4 * 0.00148 m/s
D=
3.1416 * 1.5 m/s
D = 0.0354 m = 35 mm
1 = 40.08 mm
Revisin de velocidad:
DIAMETRO DE DESCARGA 1 (40.08 mm)
4Q
12
V=
=
3.1416 * D
4 * 0.00148
V=
= 1.17 m/s
3.1416 * (0.040)
DIAMETRO DE SUCCION 1 (40.08 mm)
4Q
V=
=
3.1416 * D
4 * 0.00148
V=
= 1.07 m/s
3.1416 * (0.040)
13
LONGITUD EQUIVALENTE
4.27
1.70
2.50
0.82
0.54
9.83 mts.
10.3 (0.014)2
K=
=
16/3
= 57647
(0.04008)
16/3
Sustituyendo valores.
hfs = (57647) (9.83) (0.00148)2 = 1.11 m c a
LONGITUD EQUIVALENTE
0.40
0.24
DIAM.
VALVULA DE CHECK DE 40.08 mm DIAM
11.92
0.70
0.44
36.00
1.00
2.00
52.70 mts.
hf = K L Q2
10.30 n2
K=
10.30 (0.014)2
=
= 55374
14
D16/3
(0.04008)16/3
Sustituyendo valores.
hfd = (55374) (52.7) (0.00148)2 = 6.39 m c a
Por lo tanto:
C.D.T. = H + Hu + Hs + hfs + hfd
C.D.T. = 36.00 + 5.00 + 2.50 + 1.11 + 6.39
C.D.T. = 51 m.
51 (1.48)
POTENCIA =
75.48
=
76 (n)
76 (0.6)
= 1.66 Hp
45.6
= 2.0 HP
Por lo que propone instalar un equipo de bombeo duplex, uno en operacin y otro de reserva en
caso de mantenimiento, con bombas centrfugas horizontales acopladas directamente a motores
elctricos de 2.0 HP.
calcularon acumulando las reas de captacin para cada tramo, tomando las
siguientes consideraciones:
-
Pendiente de 2%
15
75 mm/h
50 m2
91 m2
148 m2
320 m2
580 m2
943 m2
2030 m2
100 mm/h
38 m2
68 m2
111 m2
240 m2
435 m2
707 m2
1523 m2
DE 5 MIN.
125 mm/h
30 m2
55 m2
89 m2
192 m2
348 m2
566 m2
1218 m2
150 mm/h
25 m2
46 m2
74 m2
160 m2
290 m2
471 m2
1015 m2
200 mm/h
19 m2
34 m2
56 m2
120 m2
217 m2
354 m2
761 m2
RED VERTICAL
BAJADA 1
TRAMO
AREA DE
CAPTACION
PUNTO
1 al 14
119.27
GASTO
LPS
0.9
5
36
1.133
ACUM
119.27
DIAMETR
O
VELOCID
COMERCI AD (M/S)
AL (MM)
100.00
0.14
BAJADA 2
TRAMO
AREA DE
CAPTACION
PUNTO
1 al 14
119.27
GASTO
LPS
0.9
5
36
1.133
GASTO
LPS
36
0.980
100.00
GASTO
DIAMETR
ACUM
119.27
DIAMETR
O
VELOCID
COMERCI AD (M/S)
AL (MM)
100.00
0.14
BAJADA 1
TRAMO
AREA DE
CAPTACION
PUNTO
1 al 14
BAJADA 1
TRAMO
103.14
ACUM
0.9
103.14 5
AREA DE
DIAMETR
O
VELOCID
COMERCI AD (M/S)
AL (MM)
0.12
VELOCID
16
CAPTACION
PUNTO
1 al 14
ACUM
103.14
103.14
0.9
5
36
LPS
O
COMERCI
AL (MM)
0.980
100.00
AD (M/S)
0.12
RED HORIZONTAL
BAJADA 1 y
3
RAMAL
A
TRAM
O
a
b
c
d
e
AREA DE
CAPTACION
PUNTO
103.14
222.41
24.02
246.43
492.86
GASTO
LPS
DIAMETR
O
COMERCI
AL (MM)
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
36
36
36
36
36
0.980
2.113
0.228
2.341
4.683
100.00
125.00
50.00
125.00
150.00
GASTO
LPS
DIAMETR
O
COMERCI
AL (MM)
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
36
36
36
36
36
0.980
2.113
0.228
2.341
4.683
100.00
125.00
50.00
125.00
150.00
ACUM
103.14
222.41
24.02
246.43
492.86
VELOCID
AD (M/S)
0.12
0.17
0.12
0.19
0.26
BAJADA 2 y
4
RAMAL
B
TRAM
O
a
b
c
d
e
AREA DE
CAPTACION
PUNTO
103.14
222.41
24.02
246.43
492.86
ACUM
103.14
222.41
24.02
246.43
492.86
VELOCID
AD (M/S)
0.12
0.17
0.12
0.19
0.26
17
Presiones mnimas
Tanque bajo: 0.7 kg/cm2
Fluxmetro: 1.2 kg/ cm2
Velocidades
Velocidad mnima 0.3 m/s
Velocidad mxima 3.0 m/s
3/8
Clculo de la Velocidad.
4*Q
V = ----------------3.1416 * D2
El gasto se dio en funcin de las Unidades Muebles de acuerdo a las NTC para
Instalaciones Hidrulicas, Sanitarias y especiales, utilizando la tabla 2-14
Unidades-Mueble para instalaciones hidrulicas.
Los gastos de los diferentes tramos de la red se determinaron con base al cuadro
4.5 de gastos (lts/seg) en funcin de la Unidades-Mueble de la Norma de Diseo
de Ingeniera en Instalaciones Hidrulica Sanitaria Y Especiales del IMSS.
RED HORIZONTAL
BAJADA
1
RAMAL
TRAM
O
UNIDADES
MUEBLE
PUNTO
ACUM
GAST
O LPS
DIAMET
RO (MM)
DIAMETR
O
COMERCI
VELOCID
AD (M/S)
18
L
M
N
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
a
a
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
1
1
1
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
1
1
1
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.1
0.1
0.1
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
12.81
12.81
12.81
AL (MM)
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
13.00
13.00
13.00
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
0.75
0.75
0.75
BAJADA
2
19
RAMAL
TRAM
O
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
a
b
c
UNIDADES
MUEBLE
PUNTO
GAST
O LPS
ACUM
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
2
2
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
10
12
14
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
0.58
0.65
0.72
DIAMETR
DIAMET
O
RO (MM) COMERCI
AL (MM)
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
24.77
25.85
26.86
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
VELOCID
AD (M/S)
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
1.18
1.32
1.47
RED VERTICAL
BAJADA 1
TRAMO
UNIDADES MUEBLE
GASTO
DIAMETR DIAMETR
VELOCID
20
PUNTO
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
1
1
1
ACUM
14
28
42
56
70
84
98
112
126
140
154
155
156
157
LPS
O (MM)
0.72
1.21
1.64
2.02
2.28
2.52
2.76
2.97
3.2
3.41
3.62
3.63
3.65
3.66
26.86
32.63
36.57
39.54
41.38
42.96
44.46
45.69
46.99
48.12
49.22
49.27
49.37
49.42
O
COMERCI
AL (MM)
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
50.00
AD (M/S)
0.37
0.62
0.84
1.03
1.16
1.28
1.41
1.51
1.63
1.74
1.84
1.85
1.86
1.86
BAJADA 2
UNIDADES MUEBLE
TRAMO
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
PUNTO
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
ACUM
14
28
42
56
70
84
98
112
126
140
154
GASTO
LPS
0.72
1.21
1.64
2.02
2.28
2.52
2.76
2.97
3.2
3.41
3.62
DIAMETR
DIAMETR
O
VELOCID
O (MM) COMERCI AD (M/S)
AL (MM)
0.37
26.86
50.00
0.62
32.63
50.00
0.84
36.57
50.00
1.03
39.54
50.00
1.16
41.38
50.00
1.28
42.96
50.00
1.41
44.46
50.00
1.51
45.69
50.00
1.63
46.99
50.00
1.74
48.12
50.00
1.84
49.22
50.00
21