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[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]

“CALCULO DE CAUDALES EN EL SECTOR 8 CAJAMARCA”

I.

INTRODUCCION

Drenaje pluvial Urbano, un sistema de drenaje urbano debe disminuir al máximo los daños que las aguas de lluvia pueden ocasionar a la ciudadanía y las edificaciones en

el entorno urbano y garantizar el

normal

desenvolvimiento de la vida diaria en las ciudades, permitiendo así un apropiado tráfico de personas y vehículos 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 así se pueda hacer un buen diseño de la capacidad hidráulica 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 tomó como referencia el plano de catastro de la zona en estudio de la ciudad de Cajamarca. Para luego calcular áreas y caudales.

II.

OBJETIVOS:  Determinar la capacidad hidráulica de las diferentes cuadras asignadas por el docente.

INGENIERIA DE DRENAJE

Página 1

[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]



Realizar el diseño de cunetas y sumideros en el caso que sea necesario (caudal de escorrentía mayor que la capacidad hidráulica de la calle en estudio).

III.

MARCO TEORICO

III.1. DRENAJE PLUVIAL Se 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 diferenciación entre drenaje sanitario y pluvial y todo el material recolectado es concentrado al mismo destino. Causando que los desechos se junten todos III.2. INTENSIDAD DE LLUVIA: La intensidad de lluvia es el caudal de agua que pasa una determinada superficie, es decir, el volumen de agua caído por unidad de tiempo y superficie. Se mide habitualmente en mm/h o en l/(s·Ha).La relación de paso entre estas unidades es: 60 mm/h = 166,6667 l/(s·Ha).

III.3. CUNETA: Son estructuras para recolectar y conducir el agua de lluvia caída sobre la carretera y el área aledaña, 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 únicamente conformadas

en

suelo

natural,

sobre

todo

cuando

el

suelo

es

prácticamente horizontal y poco erosionable; y se hace necesario revestir cuando las características del suelo es lo contrario.

III.4. SUMIDERO: INGENIERIA DE DRENAJE

Página 2

[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]

Los sumideros son estructuras encargadas de recolectar la escorrentía producida en la superficie de las áreas de drenaje y conducirlas al sistema de tuberías de alcantarillado dentro de unas condiciones seguras para vehículos, las edificaciones y los peatones. La existencia de un sistema de sumideros permite controlar el nivel máximo de la lámina de flujo en las zonas urbanas evitando que se presenten problemas asociados con las inundaciones de las propiedades públicas y privadas. La capacidad hidráulica de un sumidero depende de su geometría, así como también de las características 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 captación y/o una errada ubicación puede causar inundaciones y pérdidas económicas para la sociedad. 

Tipos de sumidero La selección del tipo de sumidero apropiado es importante, ya que de ello depende la capacidad de captación 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 acera

Consiste en una abertura a manera de ventana cordón

practicada de

la

en

el

acera,

bordillo

o

generalmente

deprimida con respecto a la cuneta. El sumidero posee además

de la ventana, un

canal lateral de desagüe, una pequeña cámara de recolección de sedimentos y una

tubería

de conexión con el colector

publico La longitud de la ventana normalmente es de 1.50m con una depresión mínima INGENIERIA DE DRENAJE

de Página 3

2.5cm

[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]

El

funcionamiento

hidráulico

de

este

sumidero

es

ineficiente,

en

especial cuando no existe la depresión o se encuentra en calles con pendiente pronunciada. Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con

el

captan

transito

vehicular,

la

margen

de ello

son

costosos

y

fácilmente desperdicios (basuras), que perjudican su normal

funcionamiento. Para decidir la

utilización

de

este

tipo

de

sumideros

considerar las siguientes recomendaciones: -Razones de tipo vial en función a una prioridad de la vía -Es recomendable su uso en puntos bajos -No deben ser utilizados cuando existe la posibilidad cuantiosos de

debemos

de

acarreo

sedimentos y desperdicios.

b) Sumidero de reja o calzada Consiste en la ejecución de una cámara donde penetran las aguas pluviales, esta se cubre con una reja para impedir la precipitación de vehículos, personas u objetos de cierto tamaño. Generalmente consta de una reja propiamente dicha, la cámara de desagüe y la tubería de conexión al colector. Existen numerosos tipos de rejas,

tales

como

de

barras paralelas a la dirección del flujo (mas común) en la calzada, de barras normales a dicha dirección. Existen diferentes formas de barras siendo las mas comunes las rectangulares y las redondas. La mayor ventaja de este sumidero, es su capacidad hidráulica bastante superior al de ventana, en especial con pendientes pronunciadas. Su mayor desventaja son los inconvenientes que causa el transito y la facilidad de captación de desperdicios que tapona el área útil de la reja, además del ruido que se produce cuando un vehículo pasa sobre ella. Las recomendaciones para la utilización de este tipo de sumidero a continuación: - Utilizarlos preferentemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3% o más) -Las rejas de barras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para la circulación de bicicletas. INGENIERIA DE DRENAJE

Página 4

[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]

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 combinado

Es una combinación de los dos anteriores, tratando de tomar de cada uno de ellos lo más positivo, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada para el sumidero de rejas. Las recomendaciones prácticas para su utilización son las siguientes: Utilizarlos en lugares donde seria en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero donde la eficiencia de captación de estos sea menor del 75% Es recomendable suponer un área efectiva del 67% del área total de la reja y la ventana.

SUMIDERO MIXTO

d) Sumideros especiales

Son aquellos que tienen una configuración algo diferente de los anteriores. Son utilizados en los siguientes casos: Conexión de calles con canales abiertos o caudales naturales Colección de aguas superficiales de áreas extensas Conexión directa entre colectores y pequeñas calles naturales

IV.

METODOLOGIA a) DESCRIPCION DE AREA DE ESTUDIO El área urbana es la zona geográfica ubicada en la parte sureste de la ciudad de Cajamarca, el área de estudio comprende el Jr.

El Comercio

hasta el río San Lucas de dicha ciudad. El siguiente plano presenta el área en estudio debidamente limitada, obtenida del plano de catastro de Cajamarca. INGENIERIA DE DRENAJE

Página 5

[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]

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 dirección de mayo pendiente . c) Datos requeridos :      

Calles de bombeo(Sx) de 1% Altura de inundación 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 escorrentía indicado según sea el caso en cuadro adjunto

TRAMO

JIRON

1--2

JR.DEL BATAN

1--2

JR.DEL BATAN

2--3

JR.DEL BATAN

INGENIERIA DE DRENAJE

INTERSECCIONES JR.COMERCIO-AMALIA PUGA JR.COMERCIO-AMALIA PUGA JR.AMALIAPUGAJR.AMAZONAS

Página 6

LONGITU D 83.25 83.25 70.95

PENDIENT E 2.4024024 02 2.4024024 02 4.2283298 1

CALLE 22.7 17.8 17.8

[“CALCULO DE CAPACIDAD HIDRAULICA”]

3--4

JR.DEL BATAN

4--5

JR.DEL BATAN

5--6

JR.DEL BATAN

6--7

JR.DEL BATAN

INGENIERIA DE DRENAJE

JR.AMALIAPUGAJR.AMAZONAS JR.AMAZONASJR.SABOGAL JR.SABOGALJR.CHANCHAMAYO JR.CHANCHAMAYO11DEFBRERO

Página 7

53.575 120.92 118.92 76.79

3.7330844 61 1.6539861 07 1.6818028 93 2.6045057 95

10 11.6 11.6 11.6

E.A.P INGENIERÍA CIVIL V.

[“CALCULO DE CAUDALES SECTOR 8 DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA”]

PROCEDIMIENTO Y CALCULO : 1. Calculamos el caudal total de la sección hipotética (Qt): Modelamos las dimensiones que tendría la calle para una pendiente transversal de 1% e inundación permitida de 15cm.Para luego aplicar la fórmula de Izzard :

Donde : Z=1/Sx S=pendiente longitudinal de la calle n= coeficiente de rugosidad de Manning

2. Calculamos Qf (caudal en exceso de la sección hipotética tringular)

3. Calculamos la capacidad hidráulica de la calle Q Página

8

E.A.P INGENIERÍA CIVIL

[“CALCULO DE CAUDALES SECTOR 8 DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA”]

Q=2(Qtqf) 4. Se elaboró una hoja Excel para obtener la capacidad hidráulica ,para ello se tuvieron que hallar algunos primeros datos mostrados en el gráfico :

Donde: A=mitad del ancho de calle C=B-A y=h*A/B

Hoja Excel

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9

E.A.P INGENIERÍA CIVIL

[“CALCULO DE CAUDALES SECTOR 8 DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA”]

Datos sx h n

0.01 15 0.016

Intersecci on 1 2 3 4 5 6 7

JIRON JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN

LONGIT UD

S

83.25

2.402

2.320

15

22.7

11.35

3.65

3.65

0.054

4.533

83.25

2.402

2.320

15

17.8

8.9

6.1

6.1

0.211

4.219

70.95

4.228

3.078

15

17.8

8.9

6.1

6.1

0.279

5.597

53.575

3.733

2.892

15

10

5

10

10

0.981

3.822

120.92

1.654

1.925

15

11.6

5.8

9.2

9.2

0.523

2.804

118.92

1.682

1.941

15

11.6

5.8

9.2

9.2

0.527

2.828

76.79

2.605

2.416

15

11.6

5.8

9.2

9.2

0.656

3.519

CAUDAL CUNET Qi A

AREA

Qtm3/s

B

CALLE

A

C

Y(cm)

CUNETAS

VI.

RESULTADOS

JIRON

INTERSECCIONES

Q(m3/s)

VELOCID AD

Página

EROSI ON

10

Qf

Q(m3/s)

E.A.P INGENIERÍA CIVIL JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN JR.DEL BATAN

VII.

[“CALCULO DE CAUDALES SECTOR 8 DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA”]

JR.COMERCIO-AMALIA PUGA JR.COMERCIO-AMALIA PUGA JR.AMALIAPUGAJR.AMAZONAS JR.AMALIAPUGAJR.AMAZONAS JR.AMAZONASJR.SABOGAL JR.SABOGALJR.CHANCHAMAYO JR.CHANCHAMAYO11DEFBRERO

4.53

0.277 NO

2.11677 5

2.14 NO

4.22

0.816 NO

1.8779

2.25 NO

5.60

0.978 NO

1.8779

2.98 SI

3.82

1.774 NO

1.25

3.06 SI

2.80

2.376 NO

1.4036

2.00 NO

2.83

2.568 NO

1.4036

2.01 NO

3.52

2.68 NO

1.4036

2.51 SI

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

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11

E.A.P INGENIERÍA CIVIL

[“CALCULO DE CAUDALES SECTOR 8 DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA”]

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

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