ALCANTARILLADO SANITARIO

1
ALCANTARILLADO SANITARIO

• Unidad 3

2
Importancia del Control de las Aguas Residuales

• Evita la Transmisión de enfermedades
• Evita el deterioro físico, químico y biológico de
  abastecimiento de agua y balnearios
• Las aguas residuales afectan la vista y el
  olfato.
• Porque destruyen la vida acuática
• Controlar para darle utilidad al agua después de
  tratada

3
Tipos de saneamiento

• Existen varias formas de realizar un saneamiento
  de un núcleo urbano, dependiendo de algunos
  aspectos, como son
• Características del núcleo urbano
• Forma de recogida de las aguas blancas o
  residuales
• Forma de almacenar y transportar las aguas
• Formas de mejorar la calidad de las aguas captadas

4
Tipos de saneamiento

• Un saneamiento correcto deberá tender hacia los
  siguientes objetivos
• Integración del saneamiento
• Fiabilidad de las redes de saneamiento y la
  correspondiente depuradora
• El saneamiento no debe olvidar su incorporación
  al medio ambiente, debiéndose eliminar cualquier
  tipo de impacto que pudiera producirse

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Tipos de saneamiento

• De las consideraciones anteriores pueden
  clasificarse los tipos de saneamiento en
• Saneamientos individuales o autónomos
• Saneamientos colectivos

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Son de aplicación a pequeñas concentraciones de
población, o a instalaciones con vertidos
equivalentes.En estos casos el saneamiento
consiste en una fosa séptica o una pequeña
depuradora, recibiendo de forma directa los
vertidos, seguido de un elemento de
nitrificación, como pueden ser Aplicación al
suelo, lecho filtrante, etc. En este caso el
alcantarillado y colectores se reducen a la
mínima expresión, siendo unos sistemas útiles en
zonas de baja densidad de población, donde el
costo de una red de saneamiento puede ser muy
elevado.
Sistemas individualesAguas Residuales
7
Sistemas de Evacuación

• Con independencia del trazado adoptado y teniendo
  en cuenta la procedencia de las aguas domesticas,
  de lluvia, servicios públicos y aguas
  industriales, puede establecerse una
  clasificación en sistema separado y sistema
  combinado.

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Sistemas de Evacuación

• En el sistema combinado se vierten todas las
  aguas en una única canalización
• En el sistema separado se recogen las aguas
  residuales en dos canalizaciones independientes.
  La red de aguas residuales transportará los
  vertidos domésticos, los vertidos de los
  establecimientos comerciales y los vertidos
  industriales. La red de aguas blancas conducirá
  las aguas de escorrentía superficial generados
  por precitaciones, por riego o de calles, las
  aguas de drenaje y los desagües de la red de
  distribución y depósitos

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Factores que rigen el modelo a utilizar

• El tipo de sistema
• La línea de la calle o derecho de vía
• La topografía, la hidrología y geología del área
  de drenaje
• Los límites políticos
• Localización y naturaleza de las obras de
  tratamiento y evacuación

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Comparación entre Ambos Sistemas

• El sistema separado exige doble red de
  alcantarilla en casi todas las calles y doble
  acometida en cada casa. Desde El punto de vista
  de economía de construcción y gastos de inversión
  iniciales, existe indudable ventaja para el
  sistema combinado, pues el costo de las dos
  tuberías, equivalentes hidráulicamente en su
  conjunto a una única, es 1.5 a 2 veces mayor,
  como término medio, habida cuenta de la
  imposibilidad práctica de utilizar diámetros de
  tubos inferiores a 20 cm, que en muchos pueblos y
  calles cortas de ciudades, con pendientes más
  bien fuertes, son suficientes para el caudal
  total. A esto ha de añadirse el doble costo de
  las acometidas, pues, aunque éstas no sean
  abonadas por las administraciones que ejecutan y
  explotan una red de alcantarillas, no por ello
  dejan de gravar al vecindario y, por tanto, a la
  economía local y nacional.

11
Comparación entre Ambos Sistemas

• Los gastos de levantamiento y reposición de
  pavimentos, que tienen importancia en el
  presupuesto general de la red, son de 2 a 1.5
  veces mayores en el sistema separado.
• La conservación y explotación de una red separada
  exige gastos bastantes mayores que en el caso de
  red combinada, siendo superiores en un 30 ó 50
• Sin embargo, los gastos de limpieza son menores
  en el alcantarillado separado, por ser menores
  las variaciones del caudal que circula por las
  alcantarillas de aguas residuales, y menor, por
  tanto, la variación de la velocidad, lo que
  reduce las sedimentaciones.

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Configuración de los Sistemas

• Modelo Transversal
• Con zonas perpendiculares al río, desaguando
  directamente en el mismo. Es económico, pero no
  puede emplearse más que en caso de ríos de gran
  caudal que admitan el vertido directo, con gran
  dilución
• Modelo de Interceptores
• Suprime aquel inconveniente, pero presenta otro,
  difícilmente evitable, que consiste en tener que
  construir este emisario con pequeña pendiente (la
  del río) y por tanto, gran sección y
  generalmente en terrenos sometidos a las
  filtraciones del río

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Configuración de los Sistemas

• Modelo de Zona
• Se obtiene mediante colectores paralelos al
  cauce, con pendientes pequeñas pero escasas zonas
  de vertido. El emisario puede tener ya pendiente
  normal y construirse en terreno mejor
• Modelo de Abanico
• Se realiza a base de colectores ramificados
  hacia diferentes zonas, reunidos en el punto que
  mejor convenga para su desagüe. Es el sistema,
  quizá, más indicado para poblaciones o sectores
  de población sumamente llanas

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Configuración de los Sistemas

• Modelo Radial
• Se obtiene dividiendo el sector urbano a sanear
  en varias zonas con canalizaciones
  independientes, cuyas aguas se reúnen después
  aisladamente en uno o más puntos.
• Este último sistema es apto para poblaciones en
  que hayan ensanches de importancia, pues permite
  construir las alcantarillas con la capacidad
  necesaria del momento. En cambio, los otros
  cuatro, exigen que dichas alcantarillas
  principales tengan, desde el principio, la
  sección precisa para los caudales actuales y los
  que en el futuro puedan recibir de los ensanches.
• En muchas poblaciones habrá que adoptar sistemas
  mixtos de acuerdo con las condiciones

15
(No Transcript)
16

• Los Métodos más usuales para la estimación de la
  población a futuro o de Proyecto son
• Método Aritmético.
• Método del Porcentaje Uniforme.
• Método Prolongación de la Curva a ojo.
• Método Logístico.
• Método de Crecimiento Declinante.
• Método de la Proporción.

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Método Aritmético
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• Su Hipótesis se basa en el hecho de que la tasa
  de crecimiento es constante. La validez de este
  método se puede verificar examinando el
  crecimiento de la comunidad para determinar si se
  han producido incrementos aproximadamente iguales
  entre los Censos Recientes.

19

• En términos Matemáticos, la Hipótesis puede ser
• expresada como
• dp K
• dt
• En donde dp/dt es la tasa de cambio de la
  población y K es una constante. K se puede
  determinar gráficamente, o a partir de las
  poblaciones en censos sucesivos, como
• K?P
• ?t
• La Población futura es luego estimada a partir de
  
• Pt Po Kt
• Pt Población en algún tiempo futuro.
• Po Población Actual.
• t Periodo de la Proyección.

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población actual y futura

• Población actual
• Ejem.
• Una urbanización de 300 viviendas.
• 6habitantes por viviendas.
• Pac 300x61800 personas
• Población futura
• PfPac(1R)n
• Rtasa de crecimiento anual(2.5).
• Nperíodo de diseño( 20 _at_ 40 ).
• Pf1800( 12.5/100)202,950 personas

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Método del Porcentaje Uniforme
22

• Se sustenta en la hipótesis de un porcentaje de
  crecimiento Geométrico o Uniforme donde se supone
  que la tasa de incremento es proporcional a la
  Población
• dp KP
• dt
• De la integración de esta Ecuación resulta
• Ln P Ln Po K?t

23
Método Prolongación Curva de Ojo
24

• Esta técnica consiste en la Proyección Grafica de
  las curvas de crecimiento de la Población en el
  pasado, manteniendo cualquier tendencia o
  inclinación que la información Histórica indique.

25
Método Logístico
26

• La Curva Logística usada en el modelo de
  crecimiento de Población tiene forma de S se
  combina una tasa geométrica de crecimiento para
  baja población con una tasa decreciente a medida
  que la ciudad se aproxima a algún limite de
  población. La Hipótesis de crecimiento Logístico
  puede ser verificada representando los datos del
  censo en Papel Logístico, en el cual aparecerá
  una línea recta si la Hipótesis es valida.
• P Psat
• 1 eab ?t
• Psat 2P0P1P2 P12 (P0 P2)
• P0P2-P12

27

• a Ln Psat P2
• P2
• b 1 Ln P0(Psat - P1)
• n P1(Psat P0)

28
Ingeniaría Sanitaria

• DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO

29

• DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO
• Levantamiento Topográfico
• En ciudades, se obtienen datos de intersección
  de las calles, puntos altos y puntos bajos en
  los cambios de rasantes, cotas de arroyos,
  canales y alcantarillas que crucen la calle y
  cualquier otro obstáculo que pueda presentarse en
  el área del proyecto.
• En caso de proyectos nuevos donde se pretende
  construir un proyecto deben definirse primero las
  rasantes de las calles para luego obtener las
  cotas de mencionadas en el punto anterior.

30

• ALCANTARILLADO SANITARIO
• Periodo de Proyecto
• Las alcantarillas de 20 a 40 años
• Las obras de tratamiento de 15 a 25 años, como
  promedio 20 años
• Datos de Población
• Censos y estimaciones futuras por métodos
  analíticos y gráficos

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• RED DE ALCANTARILLADO
• Descarga domiciliaria o albañal.6
• Atarjeas 8
• Colectores
• Interceptores
• Emisores

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• Colector recoge las aguas residuales de las
  atarjeas. Se puede conectar a un interceptor, un
  emisor o la PTAR. No se permite la conexión de un
  albañal a un colector.
• Interceptor recibe aguas residuales
  exclusivamente de colectores y termina en un
  emisor o PTAR.
• Emisor conducto que recibe aguas residuales de
  un colector o un interceptor. No recibe ninguna
  aportación durante su trayecto y su función se
  limita a conducir las aguas residuales hacia la
  PTAR.

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• Atarjeas
• Los tramos de las atarjeas se unen mediante
  registros o pozos de visita.
• Deben construirse pozos de visita en todos los
  cruceros, cambios de dirección, pendiente y
  diámetro. Tramos largos.
• El trazado depende de la topografía, ya que
  deben conducir el agua por gravedad,
  preferiblemente.

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• Caudales de diseño
• El caudal total está formado por las aguas
  residuales domésticas, por las subterráneas que
  se infiltran en las alcantarillas y las que
  provienen de las industrias y centros
  comerciales.
• Caudal medio 70-80 del caudal de agua potable
  promedio.
• Caudal mínimo la mitad del caudal medio.
• O bien, en los tramos iniciales de la red y para
  tramos con pendientes pequeñas o muy grandes, se
  usa el caudal mínimo probable de aguas negras.
• Esto asegura cumplir con la velocidad mínima
  para pendientes pequeñas y con el tirante mínimo
  para pendientes muy grandes.
• Caudal máximo caudal medio multiplicado por el
  coeficiente de Harmon.
• H 1 14
• 4vp

35

• P población en miles.
• Para poblaciones gt 182,250 habitantes, H 1.80
• En tramos que presenten una población acumulada lt
  1,000 habitantes H 3.80
• Caudal de infiltración
• En caso de no utilizar tuberías con junta
  hermética, el caudal de infiltración se calcula
  con
• Q inf. 0.614 lt/ seg/ km.

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• Cálculo hidráulico
• Con el plano topográfico de la localidad, se
  establece la red de alcantarillado. Se obtiene
  caudal medio en cada tramo. Dependiendo de su
  número de habitantes, puede utilizarse densidad
  de población por área o lineal. Considerar las
  descargas industriales, comerciales,
  institucionales y otros en el tramo
  correspondiente.
• Se usa la fórmula de Manning.
• El cálculo hidráulico consiste en la
  determinación de
• Diámetro
• Pendiente
• Profundidad de plantilla
• Chequeo velocidades, máx. y min.
• Accesorios.

37

• Determinación del diámetro
• Tabla 14.1 Ø min. 8
• Determinación de la pendiente
• Para Qmin. Se acepta como pendiente mínima
  aquella que produce una velocidad de 0.60 m/seg a
  tubo lleno.
• Para Qmáx. Se acepta como pendiente máxima
  aquella que produce una velocidad máxima de 3
  m/seg a tubo lleno.

38
(No Transcript)
39
1-Ubicar los registros o pozos de visita
numerarlos o identificarlos. Tomar en cuenta
separaciones máximas permitidas para diferentes
diámetros y condiciones topográficas.
40

• 2- Establecer las direcciones de flujo de agua,
  atendiendo a la topografía y puntos obligados,
  indicar cuales son laterales y el paso del agua
  por los registros.

41

• 3-Acumular áreas o longitudes.

42

• 4-Como se conocen la población actual y la de
  proyecto calcular el caudal de tránsito en
  función de la dotación y el que retorna al
  alcantarillado.
• Fórmulas
• Densidad Población
• DL actual Población actual (Hab/Ml)
• Long. Total calles
• DL futuro Población futura (Hab/Ml)
• Long. Total calles
• Población Tramo
• Población tramo Long. Tramo x DL a,f (Habit.)

43

• Caudales medios aguas residuales
• Qmed. A.N act. población actual x dotación x
  (LPS)
• 
  86,400
• Qmed. A.N. fut. población futura x dotación x
  (LPS)
• 86,400
• Población a,f usar el acumulado

44

• 5- Se obtiene caudal mínimo de proyecto
• Q mín Q med. Presente
• 2
• Si Q mín lt 1.5 LPS, usar 1.5

45

• 6-Se obtiene el caudal máximo de proyecto
• Q máx. HQmed futuro
• H coeficiente de Harmon
• H 1 14 P
  Población en miles.
• 4 vp
• S población lt 1,000 habit, usar M 3.8
• S población gt 182,250 habit, usar M 1.8

46

• 7. Se obtienen los caudales de infiltración (Si
  no se utilizan tubos con junta hermética).PVC,
  GRP, Qinf. 0
• Qinf 0.614 lps x longitud acumulada en KM

47

• 8-Se obtienen dos caudales de diseño.
• Qmin. Diseño Q min. ó 1.5 LPS Qi
• Qmáx. Diseño Q máx. Qi

48

• 9- Se calcula la pendiente del terreno (SE)
• St cota ant cota post
• long. tramo

49

• 10-Se determina el diámetro requerido para
  conducir el caudal máximo de diseño.
• Para ello, se usa tabla 14.1 que da el caudal y
  la velocidad a tubo lleno utilizando la fórmula
  de Manning.
• ( ver nota al pie de la tabla)
• Se calcula S1/2 (valor)
• N
• (Valor) se multiplica por factores que da la
  tabla en función del diámetro, para obtener Q
  lleno y V lleno.
• Diámetro se selecciona comparando Q lleno con Q
  diseño.
• S Q lleno gt Q diseño es el diámetro
  adecuado
• S Q lleno lt Q diseño se selecciona otro
  diámetro

50
(No Transcript)
51

• Tomar en cuenta que iniciamos selección con la
  pendiente del terreno. Deben cumplirse
  condiciones de S min. para cada diámetro.
  Recordar que la tubería debe colocarse de
  preferencia paralela a la superficie del terreno.

52

• 11- Se verifican las velocidades mínimas y
  máximas, a tubo parcialmente lleno.
• Para ello, se utiliza el grafico 14.2 y se opera
  así
• con Q parcial m lleno, min., máx.
• Q lleno
• Se obtienen las relaciones de v para caudales
  mínimo y máximo.
• Como se conoce V lleno V, se pueden deducir las
  v min. y V máx.
• Si se cumplen las especificaciones de velocidad,
  se pasa a revisar el siguiente tramo.

53

• 12- se establecen las cotas de plantilla de la
  zanja, tomando en cuenta el colchón mínimo en
  función del diámetro.

54

• 13- se obtienen los volúmenes de excavación.

55
Ver Grafico
56
DENSIDAD POBLACIONAL
DLa PA/LC DLf Pf/LC

• DLa DENSIDAD LINEAL ACTUAL
• DLf DENSIDAD LINEAL FUTURA
• LC LONGITUD DE CALLES
• PA POBLACION ACTUAL
• Pf POBLACION FUTURA

(Campos, 1994)
57
POBLACION POR TRAMO ACTUAL
POBLACION LOGITUD ACUMULADA X Dla.

58
POBLACION POR TRAMO FUTURA
POBLACION LOGITUD ACUMULADA X Dlf.

59
CAUDALES
60
CAUDAL MINIMO DEL TRAMO
CAUDAL MAXIMO TRAMO
61
COEFICIENTE H
H114/(4(P).5)
PPOBLACION MILES
1.8 lt H lt 3.8
62
CAUDAL DE INFILTRACION POR TRAMO
TUBERIA DE HORMIGON ( H.S.)
Qinf 0.614 lps x longitud acumulada en KM
PARA PVC Qinf0
63
CAUDALES DE DISEÑO POR TRAMO
CAUDAL GENERADO POR POBLACION
64
FUNCIONES HIDRAULICASCAPACIDAD TUBERIA
65
PENDIENTE TERRENO (St)
66
PENDIENTE TERRENO (St)
67
PENDIENTE TUBERIA (S)
68
PENDIENTE TUBERIA (S)
69
FUNCIONES HIDRAULICASCAPACIDAD TUBERIACAUDAL
GENERADO POR TUBERIA
70
CAUDAL A TUBO LLENO(Qlleno)
SPENDIENTE TUBERIA NCOEFICIENTE DE RUGOSIDAD
TUBERIA(TABLA 1.4)
CON ß POR VALOR DEL CAUDAL DE LA TABLA 14.1 COL.5
Q(LPS) PARA UN DIAMETRO(f)ESCOGIDO
Qlleno ß X QCOL.5(LPS) Vlleno ß x Vcol.5(m/s)
71
CHEQUEO DE VELOCIDADES Y DE PENDIENTES
CON a IR A LA TABLA II Y OBTENER vmin/Vlleno
Hallar Vmina.min x Vlleno
CON a IR A LA TABLA II Y OBTENER vmax/Vlleno
Hallar Vmaxa.max. x Vlleno
72
VELOCIDADES MINIMAS
Vmin Tubo lleno0.60m/s
Vmin Tubo parcialmente lleno0.30m/s
73
EJEMPLO DISEÑO URBANIZACION
74
EJEMPLO N01

• PARA LA SIGIENTE URBANIZACION DISEÑAR
• EL SISTEME DE REDES DE AGUA POTABLE.
• DATOS
• DOTACION 300 LITS/HAB./DIAS
• TASA DE CRECIMIENTO ANUAL 3
• PERIODO DE DISEÑO 20 AÑOS
• USAR 5 PERSONAS POR SOLAR
• DOTACION AREA COMERCIAL 6 LITS/M2
• DOTACION AREA VERDE 2LITS/M2
• PROFUNDIDAD REG. EXIST. C/24, H2.00MTS
• TUBERIA EXIST, 8 H.S.
• COEFICIENTE DE RUGOSIDAD N 0.013

75
lotificacion
76
PLANO CURVA DE NIVEL
77
CONFIGURACION DEL SISTEMA
78
CONFIGURACION DEL SISTEMA
79

• Calculo de la longitud total de la red
• L1-266.42 mts.
• L2-399.51 mts.
• L3-499.51 mts.
• Ltotal calles265.44MTS

80
CALCULO DE LA POBLACION ACTUAL Y FUTURA
Población actual CANTIDAD DE SOLARES 27 CANTIDAD
DE PERSONAS POR VIVIENDA 5 Pact 27x5135
personas Población futura PfPact(1R)n Rtasa
de crecimiento anual(3). Nperíodo de diseño(
20). Pf135( 13/100)20 243.82 244 personas
81

• Calculo de la densidad poblacional lineal actual
• Dl(actual) poblacion actual/ longitud total
  calles
• Dl(actual) 135/265.440.51p/ml

82

• Calculo de la densidad poblacional lineal futura
• Dl(futura) población futura/ longitud total
  calles
• Dl(futura) 244/265.440.92 p/ml

83
Tramo 4-3
Longitud Tramo L4-399.51 mts. Longitud
tributaria en cruces Lt0 Longitud
Acumulada Lacum. L4-3Lt Lacum99.51099.51

84
Tramo 4-3
Longitud tributaria Lt0
85
Población actual tramo 4-3
Pact. Dl(actual)Lacum tramo
4-3 Pact.0.5199,5151 personas
86
Población futura tramo 4-3
Pf. Dl(futura)Lacum tramo 4-3 Pf.0.9299,51
92 personas
87
CAUDAL MEDIO DE AGUAS RESIDUALES ACTUAL tramo 4-3
Qmed A.R. ( Dotación Población actual) x
C.R 86,400 Qma (300
lits/personas/días 51 personas)x0.75
86,400 Qma0.13 Lits/seg
88
CAUDAL MEDIO DE AGUAS RESIDUALES FUTURO tramo 4-3
Qmed A.F. ( Dotación Población futuro) x
C.R 86,400 Qmf (300
lits/personas/días 92 personas)x0.75
86,400 Qmf0.24 Lits/seg
89
Caudal mínimo tramo 4-3
QminQmed.A.R.actual/2 Qmin0.13/20.06lt1.5,
usar Qmin1.5 l/s
90
Caudal máximo tramo 4-3
Qmax. HQmed.A.R.futuro
91
COEFICIENTE H
H114/(4(P).5) H114/(4(92/1000).5) H4.25,
usar 3.8
PPOBLACION MILES
1.8 lt H lt 3.8
92
Caudal máximo tramo 4-3
Qmax. HQmed.A.R.futuro Qmax 3.80.240.91
lt 1.5, usar 1.5 l/s Qmax1.5 l/s
93
CAUDAL DE INFILTRACION TRAMO 4-3
TUBERIA DE HORMIGON ( H.S. tramo 4-3)
Qinf 0.614 lps x longitud acumulada en KM tramo
4-3
Qinf. 0.614(99.51/1000)0.06
94
CAUDALES DE DISEÑO TRAMO 4-3
CAUDAL GENERADO POR POBLACION
95
CAUDALES DE DISEÑO TRAMO 4-3
CAUDAL GENERADO POR POBLACION TRAMO 4-3
96
FUNCIONES HIDRAULICASCAPACIDAD TUBERIACAUDAL
GENERADO POR TUBERIA
97
PENDIENTE TERRENO (Str) TRAMO 4-3
USAR PENDIENTE DE LA TUBERIA IGUAL QUE LA DEL
TERRENO ST0.070
98
COTA DE FONDO RG. INICIAL HMIN.1.20
99
(No Transcript)
100
CAUDAL A TUBO LLENO(Qlleno)tramo 4-3
StbPENDIENTE TUBERIA NCOEFICIENTE DE RUGOSIDAD
TUBERIA(TABLA 1.4)
CON ß POR VALOR DEL CAUDAL DE LA TABLA 14.1 COL.5
Q(LPS) PARA UN DIAMETRO(f)ESCOGIDO EN ESTE CASO
8H.S
Qlleno ß X QCOL.5(LPS) Vlleno ß x Vcol.5(m/s)
101
Qlleno ß X QCOL.5(LPS) Vlleno ß x Vcol.5(m/s)
Qlleno 20.35 X 4.4590.58 L/S,70X90.58gtQdis.max(
1.56 l/s), OK Vlleno 20.35 x 0.1132.29M/Sgt 0.60
y lt3M/S, OK
102
CHEQUEO DE VELOCIDADES Y DE PENDIENTES
CON amin IR A LA TABLA II Y OBTENER
vmin/Vlleno0.29
Hallar Vmin 0.29 x 2.290.66 m/s gt0.30 0k
Hallar Vmaxa.max. x Vlleno
103
CHEQUEO DE VELOCIDADES Y DE PENDIENTES
CON a IR A LA TABLA II Y OBTENER vmax/Vlleno
0.29
Hallar Vmax0.29 x 2.29 m/s0.66 m/s gt0.30 ok
104
VELOCIDADES MINIMAS
Vmin Tubo lleno0.60m/s
Vmin Tubo parcialmente lleno0.30m/s
105
(No Transcript)
106
(No Transcript)