MEMORIA DE CÁLCULO

MEMORIA DE CÁLCULO

SISTEMA ALTERNATIVO REUSO DE AGUA PLUVIAL.

“VIVIENDA CAPACITACIÓN TÉCNICA Y DE OFICIOS”

CALLE DIEZ, NUMERO 4309 COLONIA AGUILERA, DELEGACIÓN AZCAPOTZALCO, MEXICO D.F.

PROYECTO DE SISTEMA ALTERNATIVO

MEMORIA DE CÁLCULO Y DESCRIPTIVA DE LAS INSTALACIONES PARA EL REUSO DE AGUA PLUVIAL EN INODOROS Y SERVICIOS.

Nombre del propietario:

ROBERTO GUERRA MARTINEZ

Datos del predio. Calle: Número: 4309

CALLE DIEZ Colonia: AGUILERA

Delegación: AZCAPOTZALCO

Señalado como domicilio para oír y recibir notificaciones. Calle: VENUS Número:

31

Colonia:

SAN SIMON TOLNAHUAC

Delegación: CUAUHTEMOC

Características generales:

Tipo de obra a realizar: VIVIENDA CAPACITACIÓN TÉCNICA Y DE OFICIOS Obra nueva

X

Ampliación

Otros

Características específicas: Superficie del predio

140 m2.

Número de niveles

2

m2

70.00 m2

Superficie de desplante Número de viviendas en su caso

1

Superficie total por construir 130.00_______ m2 m2 Estacionamiento cubierto

Estacionamiento descubierto

00.00

Semisótano Si

Número de sótano

Área libre

No X

70.00

m2

0.00

50%

En caso de ampliación, superficie de construcción existente

0.00

m2

0.00

m2

DESCRIPCIÓN.

Se presenta diseño de una red pluvial para dar servicio a VIVIENDA CAPACITACIÓN TÉCNICA Y DE OFICIOS, este sistema comprende la red de tuberías instalada desde la azotea para recuperar el agua pluvial y conducirla por gravedad hasta una cisterna de la misma índole, así mismo se implementó el uso de canaletas en el area libre para la retención de dichas aguas; para ser reaprovechada en la red de alimentación hidráulica para servicios que no requieren agua potable. Los excedentes por el caso de tormentas, donde el flujo pluvial sobrepase los niveles de ajuste en la cisterna, serán desalojados mediante equipo de bombeo hasta ser vertidos al colector municipal en el exterior de la edificación. La red de tubería para conducir el agua pluvial por gravedad será diseñada con una pendiente tal que provoque una velocidad de entre 0.9 y 3.0 m/seg., calculada mediante la fórmula de Manning. Primeramente se cálculo el gasto pluvial que se colectara en el área de la azotea, asi como en áreas libres que se presenta en el diseño arquitectónico de la edificación a realizar, para tal efecto se calcularon las áreas de aportación pluvial de cada superficie, para posteriormente calcular el gasto pluvial, tomando en cuenta el coeficiente de escurrimiento así como el valor de la intensidad de lluvia.

1.- Gasto de diseño de agua pluvial.

1.1.- Área por drenar. Para determinar el gasto de diseño de agua pluvial, se tiene que tomar en cuenta el área tanto de la azotea y áreas libres. La medición de esas áreas se hizo tomando en cuenta la arquitectura de la edificación, en la siguiente tabla se indican las áreas que se obtuvieron como de aportación pluvial.

CALCULO DE AREAS (m²) A1 (Azotea)

60.00

Área libre

80.00

TOTAL

140.00

1.2.- Coeficiente de escurrimiento. El manual de hidráulica urbana de la extinta Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica (DGCOH), en su tabla de valores típicos del Coeficiente de escurrimiento “C” establece que se recomienda para multifamiliares compactos un valor de C entre 0.70. Ver anexo.

1.3.- Calculo del valor de la intensidad. La EX – DGCOH, en su manual de Hidráulica Urbana Tomo I, tiene identificadas a través de isoyetas, las precipitaciones que se presentan en el Distrito Federal, dependiendo del tiempo de duración y periodo de retorno.

Si observamos las isoyetas marcadas en la figura anexa, se podrá observar que la estación pluviográfica más próxima al sitio de estudio es la “ESTACION ALAMEDA CENTRAL”, la cual indica un valor de Isoyeta igual a 29.5 milímetros, para un periodo de retorno de 5 años y una duración de 30 minutos, si se interpola este valor con la siguiente Isoyeta para la zona de estudio se tendría un valor de 30 milímetros. Ver Anexo.

La expresión a utilizar para el cálculo de la intensidad es el siguiente:

Donde:

Hp = Lluvia asociada con un periodo de retorno de 5 años y una duración de tormenta de 30 minutos. Hp base = Precipitación obtenida de la grafica de Isoyeta. Ftr = Factor de ajuste por periodo de retorno = 1.00. Ver Anexo. Fd = Factor de ajuste por duración = 1.00. Ver Anexo. Fa = Factor de ajuste por área, el cual es de 1.00, ya que el área es menor de 2 km 2. Ver Anexo.

Aplicando la expresión antes descrita se tiene:

Hp = 30 x 1.00 x 1.00 x 1.00 = 30 mm

Teniendo una duración de tormenta 30 minutos y aplicando la ecuación para determinar la intensidad tenemos que:

Donde: I = Intensidad de lluvia (mm/hr) 60 = Minutos de una hora Tc = Tiempo de concentración (minutos) Hp = Altura de precipitación de diseño (mm)

Aplicando la expresión antes descrita se tiene:

1.4.- Calculo del gasto pluvial.

Para el cálculo del gasto pluvial se utilizó el método RACIONAL AMERICANO, utilizando la siguiente expresión:

Donde: Q = Gasto pluvial (l.p.s.) C = Coeficiente de escurrimiento. I = Intensidad de lluvia (mm/hr) A = Área de aportación. 2.778 = Factor de conversión para que el gasto sea en l.p.s.

Se calcularon los gastos por separado, ya que se tienen dos áreas por drenar, una que es el área de azotea, la cual es igual a 60.00m2 (0.0060 Has.), y otra que corresponde al área libre que es de 80.00 m2 (0.0080 Has.) -Cálculo del gasto por drenar en la azotea. C = 0.70 I = 60 mm/hr A=0.060 has. Q = 2.778 x 0.70 x 60 x 0.0060 Q = 0.70 l.p.s.

-Cálculo del gasto por drenar en áreas libres de la edificación. C = 0.70 I = 60 mm/hr A=0.0045 has. Q = 2.778 x 0.70 x 60 x 0.080 Q = 0.93 l.p.s.

Gasto pluvial total = 0.93 + 0.70 = 1.63 l.p.s.

2.- Calculo de la capacidad de almacenamiento de la cisterna pluvial.

Se considera que el volumen de la cisterna pluvial, deberá calcularse para cumplir un tiempo de duración de 60 min, ya que en la Ciudad de México se tiene lluvias extraordinarias en ese tiempo.

Una vez contando con el gasto pluvial, la capacidad de la cisterna se determinara con la siguiente expresión:

V = Volumen de almacenamiento (m3) Q = Gasto pluvial (m3/s.)

3,600 = 1 hr. de duración de tormenta (seg.)

V=Qxt

Tiempo de recesión = 1.4 x Td = 1.4 x 1hr = 1.4 hr = 5040 seg.

Q(m3/seg)

0.0016 0.00233

3600

5040 8640

Por lo tanto el volumen será de:

Con unas dimensiones de:

Largo = 2.00 m Ancho = 2.00 m Tirante = 1.80 m

T(seg)

Dando lo siguiente: Vol. útil = 2.00 x 2.00 x 1.80 = 7.20 m3

7.20 > 7.04 por lo tanto es suficiente

Las dimensiones totales de la estructura de la cisterna son:

Largo = 2.10 m Ancho = 2.00 m Altura = 1.80 m Bordo Libre = 0.50 m

Dando lo siguiente: Vol. total = 2.00 x 2.00 x 1.80 = 7.50 m3 El sistema de evacuación de agua pluvial es considerado en primera instancia del agua captada en la azotea, dicha captación pluvial será mediante una bajada pluvial. Posteriormente las que descargaran en el área libre; el cual llevara toda la aportación pluvial mediante la pendiente asignada a la canaleta dándole mayor fluidez al agua obtenida; los cuales desembocaran al colector pluvial. (Ver isométrico de instalación pluvial)

3.- Determinación de la sección de la canaleta pluvial.

El agua que no es encausada a través de las tuberías, es decir de las áreas de rejillas ubicadas en áreas verdes se concentrara en el área libre, esta se encausara dándole pendiente del 2% en el sentido del eje F al eje D y será desalojada por medio de canaletas ubicadas entre los ejes A y C hasta llegar a la cisterna de agua pluvial, la canaleta se calculo hidráulicamente (ver calculo hidráulico de canaleta en tabla anexa) dando las siguientes dimensiones:

variable Nivel de agua

variable

20 cm

SECCION INICIAL DE CANALETA

62 cm

10 cm

variable

Nivel de agua

35 cm

variable

20 cm

SECCION FINAL DE CANALETA

SECCION DE LA CANALETA PLUVIAL EN EL AREA LIBRE

4.- Bajadas y ramales pluviales.

El desalojo de las aguas debidas a las precipitaciones pluviales, será por medio de coladeras de tipo pretil marca Helvex modelo 444 y bajadas de agua pluvial de 4” de diámetro que recibirán la aportación de la azotea, esta se conducirá hasta el colector pluvial.

N° BAJADA

DIAMETRO PROPUESTO

AREA DE CAPTACION PLUVIAL

PLUVIAL

( mm )

(m )

1

100

60.00

100

80.00

2 (Horizontal)

2

Por lo tanto, los diámetros de las bajantes pluviales de proyecto son suficientes y no se recomienda se disminuyan por razones de diámetro de diseño de las coladeras y para prever cualquier evento de posible lluvia con granizo o que se supere la intensidad de diseño.

*El diámetro de la bajada pluvial se obtuvo de la tabla 11.5 de las Normas de Diseño de Ingeniería del IMSS. Ver Anexo.

En el siguiente diagrama y la tabla, se muestra cómo se va acumulando el área pluvial a desalojar a lo largo del trayecto del ramal principal horizontal, como se puede observar en la tabla de diseño de drenajes pluviales horizontales para una tubería de 150 mm con una pendiente del 2% se puede desalojar hasta 1,163 m² con una precipitación de diseño de 60 mm, por lo que este diámetro tiene la suficiente capacidad para el desalojo del agua pluvial, y no es recomendable bajar el diámetro a 100 mm por cuestiones de mantenimiento.

TABLA DE RESUMEN DE CALCULO DE INSTALACION PLUVIAL

DE

A

AREA APORTACION (m 2)

1

2

60

Bajada

100

675

OK

2

3

60

Bajada

100

675

OK

1a

2a

80

Horizontal (2%)

100

1150

OK

2a

3a

80

Horizontal (2%)

100

1150

OK

5a

6a

80

Horizontal (2%)

100

1150

OK

TRAMO

CAPACIDAD DE LA TUBERIA

(m m )

AREA DE DESALOJO (m 2)

PENDIENTE

DIAMETRO

%

(DESAGUE)

*El diámetro del ramal principal horizontal se obtuvo de la tabla 11.4 de las Normas de Diseño de Ingeniería del IMSS. Ver Anexo.

B.C.A.P. No 1 1 BCAP 100mm BCAP 100mm

1a

2a BCAP 100mm BCAP 100mm

4a

3 3a

6a

5a 2% te ien m E nd GU Pe 100m SA DE DE RIA E B TU 2% te ien m E nd GU Pe 100m SA DE DE IA R BE TU 2% te ien m nd Pe 100m BE TU

7a

RIA

DE

S DE

A

2

CISTERNA PLUVIAL

E GU

2% te E ien m GU nd SA Pe 100m DE DE IA R BE TU

DIAGRAMA DEL DESALOJO DE AGUA PLUVIAL

5.- Pruebas hidrostáticas a las tuberías.

Todas las tuberías dentro y fuera del núcleo de baños deberán ser probadas con agua limpia a una presión de 0.75 kg /cm2 (10.7 p.s.i.). La duración de la prueba será de 30 minutos.; no debiendo de haber fuga alguna.

6.- Especificación de materiales.

Tuberías: Para desalojar las aguas pluviales y las aguas negras de este núcleo de baños se usarán tuberías de PVC tipo cementar Mca. Rexolit o similar.

Conexiones: Las conexiones serán también de PVC de fabricación nacional tipo cementar Mca. Rexolit o similar.

Materiales de unión: Para unir las tuberías de PVC con sus respectivas conexiones se utilizara el pegamento para PVC Mca. Siler o similar

7.- Recomendaciones de mano de obra. Las tuberías horizontales deberán quedar perpendiculares o paralelas a los muros o contra trabes más cercanas. Las tuberías verticales deberán instalarse a plomo y evitando cambios de dirección innecesarios.

ANEXOS

INSTALACION PLUVIAL

SEPTIEMBRE DE 2013

Anexo 1.- Valores del Coeficiente de escurrimiento.

Anexo 2.- Isoyeta de precipitación pluvial.

Anexo 3.- Grafica del factor de ajuste por Periodo de retorno (Tr).

Anexo 4.- Grafica del factor de ajuste por Duración (D).

Anexo 5.- Tablas para desalojo de agua pluvial en tuberías horizontales y verticales.