4. FIXED-PARAMETER TRACTABLE EXTENDED FORMULATIONS
4.3 Formulation Based on Treewidth
6.1.- COLECTORES
Los caudales desaguados por las tuberías, se calculan según la fórmula de Manning:
n
I
p
S
S
Q
121/
3 2×
×
×
=
Siendo: S: Superficie de la sección P: Perímetro mojado I: Pendiente de la cuneta.n: Coeficiente de rugosidad de Manning (0,010 PVC, 0,013 hormigón)
A continuación se indican los diámetros nominales de las tuberías de PVC y sus correspondientes diámetros interiores que se han utilizado para el cálculo:
DN Dint Dext Espesor
160 mm 146 mm 160mm 7 mm 200 mm 182 mm 200 mm 9 mm 250 mm 228mm 250 mm 11 mm 315 mm 285 mm 315 mm 15 mm 400 mm 364 mm 400 mm 18 mm 500 mm 452 mm 500 mm 24 mm 630 mm 590 mm 649 mm 30 mm 800 mm 775 mm 856 mm 41 mm 1.000 mm 970 mm 1.072 mm 51 mm 1.200 mm 1.103 mm 1.220 mm 59 mm
En el caso de las tuberías de hormigón, el diámetro nominal coincide con el diámetro interior.
Adoptando la pendiente mínima longitudinal del trazado del colector y teniendo en cuenta que el diámetro mínimo a adoptar es de 300 mm por criterios de conservación y
mantenimiento, resulta el siguiente dimensionamiento de colectores:
Se incluyen los datos del sector 3, aunque no sean objeto del presente proyecto, ya que intervienen de modo indirecto en el cálculo del aliviadero 1.
COLECTORES SECTOR 3 PLUVIALES (OTRO PROYECTO)
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS (m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s) 3.1 0,024 0,024 300 0,93 0,114 0,106 3.2 0,057 0,057 300 2,35 0,181 0,168 3.3 0,025 0,025 300 0,75 0,102 0,075 3.4 0,019 0,019 300 0,31 0,066 0,061 3.5 0,110 0,110 300 1,68 0,153 0,142 3.6 0,047 0,047 300 0,89 0,111 0,103 3A 0,148 0,148 300 2 0,167 0,155 3B 0,218 0,218 400 3 0,392 0,365 3C 0,412 0,412 500 3 0,802 0,746
COLECTORES SECTOR 3 UNITARIO (OTRO PROYECTO)
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS (m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s) 3.1 0,016 0,016 300 0,93 0,114 0,106 3.2 0,038 0,038 300 2,35 0,181 0,168 3.3 0,017 0,017 300 0,75 0,102 0,075 3.4 0,013 0,001 300 0,31 0,066 0,061 3.5 0,073 0,073 300 1,68 0,153 0,142 3.6 0,031 0,031 300 0,89 0,111 0,103 3A 0,098 0,098 300 3,1 0,218 0,202 3B 0,145 0,145 300 3,1 0,218 0,202 3C 0,275 0,275 400 3 0,381 0,354
COLECTOR AGUAS PLUVIALES PROCEDENTE AVDA. MADRID
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS
(m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s)
COLECTOR SECTOR 7 UNITARIO
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS (m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s) 7B 0,617 0,638 600 PVC 0,97 0,809 0,752 7C 0,870 0,890 600 PVC 1,29 0,932 0,867 7D 1,049 1,068 600 HOR 2,27 0,995 0,925 7E 1,466 1,210 2x 600 1,6-0,8 1,569 1,460 7F 1,640 1,396 1000 0,5 2,186 2,032
En las cuencas 7 B y 7 C se mantiene el colector de 300 de hormigón existente (no considerada su capacidad adicional en el cálculo) y se ejecuta un nuevo colector de 600 mm de PVC. En el tramo de la cuenca 7D se mantiene el colector de hormigón de 600 mm existente ya que se considera que tiene capacidad suficiente (aunque sea algo escasa, es asumible) y es muy difícil ejecutar un nuevo tramo de colector entre la calle Cirujano Rodríguez y la calle Babieca por falta de espacio. En la cuenca 7E se mantiene el colector de hormigón existente y se ejecuta un nuevo colector de 600 mm de PVC. En la cuenca 7F se ejecuta un nuevo colector de 1000 mm hasta el aliviadero 2.
COLECTORES ZONA ALIVIADERO 1
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS (m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s) 1 0,825 0,681 800 0,3 0,931 0,865 1+5 1,206 0,916 800 0,5 1,201 1,117 2+3+4 0,362 0,362 600 0,3 0,581 0,540 1+2+3+4+5 1,513 1,236 800 1 1,670 1,552 1+2+3+4+5 1,513 1,236 1200 (exist) 0,16 1,678 1,559
El colector de aguas pluviales procedente de la avenida de Madrid se junta con el colector de alivio del aliviadero 1 a la altura de la pasarela peatonal, resultando los siguientes cálculos:
COLECTOR RECOGIDA AGUAS PLUVIALES PROCEDENTE AVDA. MADRID Y ALIVIO PROCEDENTE DEL ALIVIADERO 1
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS
(m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s)
COLECTORES ZONA ALIVIADERO 2
Q FUTURO Q ACTUAL DN PENDIENTE Q MAX. Q LLENO
CUENCAS (m3/s) (m3/s) (mm) % (m3/s) (m3/s) 6A 0,166 0,166 400 0,37 0,177 0,165 6B 0,253 0,253 500 0,5 0,327 0,304 7E 1,466 1,210 2x600 1,6-0,8 1,569 1,460 7F 1,64 1,396 1000 0,5 2,186 2,032 6+7F 1,858 1,613 1000 0,5 2,186 2,032 6.2.- ALIVIADEROS ALIVIADERO 1
En el aliviadero se colocan dos tamices autopropulsados por el propio agua que se alivia. Estos tamices funcionarán para las avenidas ordinarias desde un calado de 0,00 m hasta un calado de 0,25 m. A partir del calado de 0,25 m y hasta 0,50 m, funcionarán los dos tamices junto a un aliviadero de pared delgada.
Caudal Aliviado por los Tamices
Los datos de caudal aliviado por los tamices, según el fabricante son los siguientes: Caudal máximo de diseño: 344 l/s (1 ud) 688 l/s (2 ud)
Calado máximo de diseño: 491 mm 491 mm Caudal de diseño: 285 l/s (1 ud) 570 l/s (2 ud)
Calado de diseño: 407 mm 407 mm
Calculo aliviadero pared delgada trabajando de modo conjunto con tamices
El caudal de aguas pluviales que llega al aliviadero 1 en la situación de futuro es de 1,513 m3/s, mientras que el caudal medio de aguas residuales es de 0,007 m3/s.
Despreciando el caudal de dilución de aguas residuales, el caudal a aliviar coincidirá con el de aguas pluviales: 1,513 m3/s
Deduciendo el caudal aliviado por los tamices para el calado de diseño (407 mm), resulta un caudal a aliviar por el aliviadero de pared delgada de 1,513 – 0,570 = 0,943 m3/s.
Utilizando la fórmula de caudal desaguado por aliviadero de pared delgada, Q = b x Cd x 2/3 x (2 g)0,5 x h1,5
donde:
b: longitud del aliviadero, 6,50 m
Cd: coeficiente escurrimiento función de h, en nuestro caso 0,6385 h: altura vertido
obtenemos una altura media de vertido h= 0, 18 m
Dejando la cota del aliviadero 0,25 m por encima de la cota de entrada en funcionamiento de los tamices, se aliviaría todo el caudal entre el aliviadero y los tamices con un calado en los tamices de aproximadamente 430 mm.
Calculo aliviadero pared delgada sin funcionar los tamices
En caso de avería en los tamices, todo el caudal se debiese desaguar por el aliviadero.
Despreciando el caudal de dilución de aguas residuales, el caudal a aliviar coincidirá con el de aguas pluviales: 1,513 m3/s
Utilizando la fórmula de caudal desaguado por aliviadero de pared delgada, Q = b x Cd x 2/3 x (2 g)0,5 x h1,5
b: longitud del aliviadero, 6,50 m
Cd: coeficiente escurrimiento función de h, en nuestro caso 0,6385 h: altura vertido
obtenemos una altura media de vertido h= 0, 248 =0,25 m
Colector Unitario después del Aliviadero
El alivio comenzará a producirse a partir de una dilución de 10 Qm = 10 x 0,007 = 0,07 m3/s, lo que nos garantiza que la dilución siempre será superior a este valor.
El colector de salida de aguas unitarias será de PVC de 300 mm de diámetro nominal y 285 mm interior. Este colector con una pendiente mínima del 0,5% podrá transportar un caudal máximo de 0,083 m3/s y un caudal de 0,078 m3/s a sección llena. Al objeto de regular la salida de aguas unitarias se instalará una válvula de control en la salida del aliviadero. Dejando una posición inicial de la compuerta que permita el paso de 0,16 m de calado, para dejar pasar el caudal de 70 l/s en carga será preciso dar una altura de 0,52 m sobre la cota de cierre de la compuerta, de modo que el caudal que pasará por la compuerta será Q= m x S x (2 x g x h)1/2= 0,60 x 0,037 x (2 x g x 0,52)1/2= 70,87 l/s. El caudal que dejaría pasar la compuerta para 0,50 m de calado adicional, correspondientes a la altura máxima de alivio, sería 99,26 l/s.
El caudal punta de aguas residuales será Qp = 2,4 x 0,007 = 0,017 m3/s, que corresponde a un calado de 9 cm, de modo que la compuerta no interfiere cuando por la red unitaria sólo discurren aguas residuales. El caudal correspondiente a 16 cm de calado y 0,5% de pendiente es de 47 l/s.
ALIVIADERO 2
El caudal de aguas pluviales que llega al aliviadero 2 en la situación de futuro es de 1,858 m3/s, mientras que el caudal medio de aguas residuales es de 0,0152 m3/s.
Utilizando la fórmula de caudal desaguado por aliviadero de pared delgada, Q = b x Cd x 2/3 x (2 g)0,5 x h1,5
donde:
b: longitud del aliviadero, 6,50 m
Cd: coeficiente escurrimiento función de h, en nuestro caso 0,6385 h: altura vertido
obtenemos una altura media de vertido h= 0, 283 =0,29 m
El alivio comenzará a producirse a partir de una dilución de 10 Qm = 10 x 0,0152 = 0,152 m3/s, lo que nos garantiza que la dilución siempre será superior a este valor.
El colector de salida de aguas unitarias será de PVC de 400 mm de diámetro nominal y 362 mm interior. Este colector con una pendiente mínima del 0,5% podrá transportar un caudal máximo de 0,158 m3/s y un caudal de 0,147 m3/s a sección llena. Al objeto de regular la salida de aguas unitarias se instalará una válvula de control en la salida del aliviadero. Dejando una posición inicial de la compuerta que permita el paso de 0,20 m de calado, para dejar pasar el caudal de 152 l/s en carga será preciso dar una altura de 0,98 m sobre la cota de cierre de la compuerta, de modo que el caudal que pasará por la compuerta será Q= m x S x (2 x g x h)1/2= 0,60 x 0,058 x (2 x g x 0,98)1/2= 152,5 l/s. El caudal que dejaría pasar la compuerta para 0,29 m de calado adicional, correspondientes a la altura máxima de alivio, sería 173,62 l/s. Como el colector no tiene capacidad, se aliviaría el excedente sobre los 158 l/s.
El caudal punta de aguas residuales será Qp = 2,4 x 0,0152 = 0,036 m3/s, que corresponde a un calado de 12 cm, de modo que la compuerta no interfiere cuando por la red unitaria sólo discurren aguas residuales. El caudal correspondiente a 20 cm de calado y 0,5% de pendiente es de 87 l/s.
En el aliviadero se colocan dos tamices autopropulsados por el propio agua que se alivia. Estos tamices funcionarán para las avenidas ordinarias desde un calado de 0,00 m hasta un calado de 0,25 m. A partir del calado de 0,25 m y hasta 0,50 m, funcionarán los dos tamices junto a un aliviadero de pared delgada.
Caudal Aliviado por los Tamices
Los datos de caudal aliviado por los tamices, según el fabricante son los siguientes: Caudal máximo de diseño: 344 l/s (1 ud) 688 l/s (2 ud)
Calado máximo de diseño: 491 mm 491 mm Caudal de diseño: 285 l/s (1 ud) 570 l/s (2 ud)
Calado de diseño: 407 mm 407 mm
Caudal de calado 250 mm: 215 l/s 430 l/s
Diámetro de paso: 6 mm 6 mm
Calculo aliviadero pared delgada trabajando de modo conjunto con tamices
El caudal de aguas pluviales que llega al aliviadero 2 en la situación de futuro es de 1,858 m3/s, mientras que el caudal medio de aguas residuales es de 0,0152 m3/s.
Despreciando el caudal de dilución de aguas residuales, el caudal a aliviar coincidirá con el de aguas pluviales: 1,858 m3/s
Deduciendo el caudal aliviado por los tamices para el calado de diseño (407 mm), resulta un caudal a aliviar por el aliviadero de pared delgada de 1,858 – 0,570 = 1,288 m3/s.
Utilizando la fórmula de caudal desaguado por aliviadero de pared delgada, Q = b x Cd x 2/3 x (2 g)0,5 x h1,5
donde:
b: longitud del aliviadero, 8,00 m
Dejando la cota del aliviadero 0,25 m por encima de la cota de entrada en funcionamiento de los tamices, se aliviaría todo el caudal entre el aliviadero y los tamices con un calado en los tamices de aproximadamente 445 mm.
Calculo aliviadero pared delgada sin funcionar los tamices
En caso de avería en los tamices, todo el caudal se debiese desaguar por el aliviadero.
Despreciando el caudal de dilución de aguas residuales, el caudal a aliviar coincidirá con el de aguas pluviales: 1,858 m3/s
Utilizando la fórmula de caudal desaguado por aliviadero de pared delgada, Q = b x Cd x 2/3 x (2 g)0,5 x h1,5
donde:
b: longitud del aliviadero, 8,00 m
Cd: coeficiente escurrimiento función de h, en nuestro caso 0,6385 h: altura vertido
obtenemos una altura media de vertido h= 0, 248 =0,25 m
Colector Unitario después del Aliviadero
El alivio comenzará a producirse a partir de una dilución de 10 Qm = 10 x 0,0152 = 0,152 m3/s, lo que nos garantiza que la dilución siempre será superior a este valor.
El colector de salida de aguas unitarias será de PVC de 400 mm de diámetro nominal y 362 mm interior. Este colector con una pendiente mínima del 0,5% podrá transportar un caudal máximo de 0,158 m3/s y un caudal de 0,147 m3/s a sección llena. Al objeto de regular la salida de aguas unitarias se instalará una válvula de control en la salida del aliviadero. Dejando una posición inicial de la compuerta que permita el paso de 0,20 m de calado, para dejar pasar el caudal de 152 l/s en carga será preciso dar una altura de 0,98 m sobre la cota de cierre de la compuerta, de modo que el caudal que pasará por la compuerta será Q= m x S x (2 x g x h)1/2= 0,60 x 0,058 x (2 x g x 0,98)1/2= 152,5 l/s. El caudal que dejaría pasar la
compuerta para 0,50 m de calado adicional, correspondientes a la altura máxima de alivio, sería 187,43 l/s. Como el colector no tiene capacidad, se aliviaría el excedente sobre los 158 l/s.
El caudal punta de aguas residuales será Qp = 2,4 x 0,0152 = 0,036 m3/s, que corresponde a un calado de 12 cm, de modo que la compuerta no interfiere cuando por la red unitaria sólo discurren aguas residuales. El caudal correspondiente a 20 cm de calado y 0,5% de pendiente es de 87 l/s.