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Imbornal de Paso Controlado
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HIDRAULICA DEL IMBORNAL DE PASO CONTROLADO
La arqueta interconecta dos cavidades, la cavidad de recepción con la de desagüe en forma de U por
su parte inferior. Se puede dar el caso de que debido a un fuerte aguacero el nivel de agua en la cavidad de
recepción sea mayor que en la cavidad de desagüe y es el que se estudia a continuación no teniendo en
cuenta coeficientes de minoración para el caudal interceptado por el imbornal de paso controlado.
Lluvia de calculo = 500 /sg/Ha con una duración de 10 minutos y con un tiempo de concentración de
10 minutos. Periodo de retorno de 25 años.
Cálculo de la intensidad de lluvia I
1
/sg/Ha = 0,0001 mm/sg = 0,006 mm/min = 0,36 mm/h.
Para una lluvia de 500
/sg/Ha I = 500 x 0,36
I = 180 mm/h.
Cálculo del caudal circulante Q25
Q25 =
x
x A x I /360
Q25 = 1,20 x 0,6 x
x 180/360
Q25 = 0,108 m3/sg.
Cálculo del espesor de la lámina de agua y.
Utilizamos la formula de Manning.
Q25 = 0,845 x
x J1/2 x y8/3
0,108 = 0,845 x
x 0,021/2 x y8/3
y = 0,0512 m.
Cálculo del caudal interceptado por el imbornal de paso controlado.
Cálculo de la sección inundada.
a x 0,025 = 0,0512
a = 2.048 m.
Francisco Rama Labrador
Ingeniero Técnico de Obras Públicas
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Cálculo de la sección útil de rejilla Su.
Su = 6 x 0,22 x 0,03
Su = 0,0396 m2
Cálculo del caudal interceptado Qi.
y1 = 0,33 x 0,02
=
y1 = 0,0066 m.
x 0,60 x 0,0396
Qi = 0,0148 m3/sg.
Francisco Rama Labrador
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Cálculo de la superficie de abertura de emplazamiento de la boya SB y de la altura h1
Tg
= 50º
SB = 23,00 x 18,00 + 2
SB = 461,56 cm2
Igualando los radios hidráulicos de la tubería de desagüe a sección llena con la de la abertura de
conexión entre las cavidades determinaremos h1.
h1 = 18 cm.
Cálculo de la velocidad V1 y de la altura h3.
0,0148 = 0,6 x 0,22 x 0,18 x V1
V1 = 0,623 m/sg.
V1 =
h3 = 0,0198 m.
0,6232 = 2 x 9,8 x h3
Cálculo de la velocidad V2.
Empleando la fórmula de Weisbach, que relaciona la pérdida de carga y la velocidad que se produce
en la conexión entre cavidades:
h3 =
x
l = longitud de la conexión desde la entrada hasta el eje de la tubería de desagüe.
l = 0,18 + 0,235
l = 0,415 m.
P = perímetro mojado P = 2 x 0,22 + 2 x 0,18 P = 0,80 m.
0,0198 =
V2 = 0,63 m/sg.
Francisco Rama Labrador
Ingeniero Técnico de Obras Públicas
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Cálculo de la altura h4 y de la velocidad V3.
V3 = velocidad en el inicio del desagüe.
Qi =
D = diámetro de la tubería = 0,20 m.
0,05
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,0272
0,1072
0,4173
0,9119
1,5713
2,3734
0,0148 = 0,6 x
Interpolando para
h4 = 0,20 x 0,3707
V3 =
x 0,205/2
= 1,3780
= 1,3780
=0,3707
h4 = 0,074 m.
V3 =
V3 = 0,128 m/sg.
Determinación de la altura mínima h2 y de la altura mínima de la arqueta H.
Según el cálculo realizado para un aguacero de 500 /sg/Ha duración de 10 min. y tiempo de
concentración 10 min., el nivel máximo Nmax en la cavidad de desagüe es el siguiente:
Nmax = 9,00 + 23,50 +10,00 + 7,40 = 49,90 cm.
A este nivel máximo habría que añadirle el diámetro de la boya que es de 20,00 cm. por tanto la altura de
la arqueta sería de 69,90 cm.
Se opta por una altura H = 75 cm. siendo h2 = 31,50 cm.
Francisco Rama Labrador
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Cálculo del peso de la boya. P.
Espesor de la boya = 0,2 cm.
Densidad del poliuretano durómero = 1,024 gr/cm3
P=
P = 417,72 gr.
Cálculo del empuje para un calado de 2,00 cm.
Supongamos que la boya está sumergida en el agua con una profundidad de 2,00 cm.
Densidad de agua d = 1 gr/cm3
Francisco Rama Labrador
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Peso A. PA
Peso B. PB
Volumen de la semiesfera de radio 18,16 cm.
Volumen del segmento (C+D)
Francisco Rama Labrador
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Volumen del segmento (B+E)
Volumen del casquete F
Volumen del semicasquete (B+C)
Volumen de B
Peso de B = VB x 1,00
PB = 20,80 gr.
Cálculo del empuje E.
E = PA + 2 PB
E = 376,06 + 2 x 20,80
E = 417,66 gr.
Peso de la boya = 417,72 gr.
Estabilidad para un calado de 2,00 cm.
Francisco Rama Labrador
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