Diseno-Sistema-de-Drenaje

CALCULOS SISTEMA DE DRENAJE
CANCHA DE FUTBOL
1. Determinación del caudal de diseño:
Tomando en cuenta que el caudal que el drenaje conducirá es de origen pluvial, se toman en
consideración lo siguiente:
Q = 2.78 x CiA
C = coeficiente de escorrentía (función de la permeabilidad del área de drenaje)
En el caso de la cancha de futbol, este coeficiente tiene un valor de 0.25, por ser un área
con césped.
i = intensidad de la lluvia. Tomando en cuenta que en Guatemala, el tiempo de
concentración es de 12 minutos y con la fórmula dada para Quetzaltenango:
1324
𝑖= (
) = 85.53𝑚𝑚/ℎ𝑟
𝑡 + 3.48
A = área tributaria: 0.473222 Ha.
Entonces el caudal de diseño es igual a:
Q = 2.78 x 0.25 x 85.53 x 0.473222
Q = 28.13 lt/seg
2. Diámetro de la tubería
Calculo hidraulico:
3/8
3/8
𝑛 ∗ 45/3 ∗ 𝑄
0.009 ∗ 45/3 ∗ 28.13/1000
𝐷= (
= (
= 0.1444𝑚
)
)
𝜋 ∗ 𝑆 1/2
𝜋 ∗ (2/100)1/2
Para este sistema se utilizará un diámetro de tubería de 6”, lo cual cumple con las
especificaciones de diseño de drenajes utilizando tubería de PVC.
3. Calculo de velocidades y caudales:
3.1. Velocidad a tubo lleno:
𝑅=
𝐷0
4
1 𝐷0 2/3 1/2
1
0.1524 2/3
𝑉𝑜 = ( ) 𝑆
=
(
) 0.021/2 = 𝟏. 𝟕𝟖 𝒎/𝒔𝒆𝒈
𝑛 4
0.009
4
3.2. Caudal a tubo lleno:
𝐴 𝐷0 2/3 1/2
1
0.1524 2/3
0.15242
𝑄𝑜 = ( ) 𝑆
=
(
) 0.021/2 (𝜋
) = 𝟎. 𝟎𝟑 𝒎𝟑 /𝒔𝒆𝒈
𝑛 4
0.009
4
4
3.3. Relación de caudales:
𝑄
0.02813 𝑚3 ⁄𝑠𝑒𝑔
=
≅ 0.94
𝑄𝑜
0.03 𝑚3 ⁄𝑠𝑒𝑔
4. Otras relaciones hidráulicas:
Con el valor encontrado de la relación de caudales obtenemos:
𝑄
≅ 0.94
𝑄𝑜
𝑌
𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙á𝑚𝑖𝑛𝑎
=
= 0.858
𝐷𝑜
𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
𝑉
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑎𝑙
=
= 1.034
𝑉𝑜 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜
𝐷
𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎
=
= 1.027
𝐷𝑜
𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
𝐴
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑀𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎
=
= 0.913
𝐴𝑜 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝐿𝑙𝑒𝑛𝑜
4.1. Cálculo de la profundidad de lámina de agua:
𝑌 = 𝐷𝑜 ∗ 0.858 = 0.1524 ∗ 0.858 = 0.1308 𝑚
4.2. Cálculo de la Velocidad real:
𝑉 = 𝑉𝑜 ∗ 1.034 = 1.78 ∗ 1.034 = 1.84 𝑚/𝑠𝑒𝑔
4.3. Cálculo de la profundidad Hidráulica:
𝐷 = 𝐷𝑜 ∗ 1.027 = 0.1524 ∗ 1.027 = 0.1565 𝑚
4.4. Cálculo del Radio Hidráulico de la sección circular:
𝐴
𝜋∗𝐷∗𝐴
𝐴𝑚
𝜋 ∗ 0.1524 ∗ 0.913
0
𝑅𝐻 =
=
=
= 0.0461𝑚
2𝑌
2(0.1308
𝑃𝑚 4 𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠 (1 − )
4
𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠
(1
−
)
𝐷
0.1524
4.5. Cálculo de la fuerza tractiva:
𝜏 = 𝛾 ∗ 𝑅 ∗ 𝑆 = 1000𝑘𝑔/𝑚3 ∗ 0.0461𝑚 ∗ 0.02 = 0.922 𝑘𝑔/𝑚2
Cumple las condiciones debido a que la velocidad real es mayor de 0.75 m/seg
4.6. Número de Froude:
𝐹=
𝑉
1.84
𝑚/𝑠𝑒𝑔
=
= 1.50
√𝐺 ∗ 𝐷 √9.81𝑚/𝑠𝑒𝑔2 ∗ 0.1524𝑚
Cumple con las especificaciones generales:
F<0.9 ó F>1.10
4.7. Calculo de la cabeza de velocidad:
𝑉2
1.842
=
= 0.1726𝑚
2𝐺
2 ∗ 9.81