5 red de protecciÓn contra incendio

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5 RED DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO

Se ha previsto que el sistema de protección contra incendios para el Patio Garajepermita el funcionamiento simultáneo de dos hidrantes para protección de laszonas exteriores o de 2 gabinetes para la protección de las zonas internas, con lapresión y caudal adecuado para ser operado por el cuerpo de bomberos o por unabrigada debidamente capacitada.

5.1 CRITERIOS PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO DE LA RED

El sistema de protección contra incendios para el Patio Garaje de Occidenteconsiste en una red que es alimentada desde el tanque de almacenamiento pormedio de un sistema de bombeo. La red de protección contra incendio estáconectada a la red pública de acueducto para que el cuerpo de bomberos puedadisponer de agua en abundancia sin depender del almacenamiento previsto.

La protección de las zonas exteriores se realiza mediante hidrantes ubicadosestratégicamente, mientras que la protección de las zonas internas se lleva a cabocon gabinetes tipo III.

Toda la red será en tubería de acero calibre 40, en las zonas externas estaráenterrada a una profundidad aproximada de 90 centímetros a cota clave y seconectaran los hidrantes directamente a las tuberías, dichos hidrantes estaránubicados de forma tal que permitan el cubrimiento de todas las zonas del patio. Loshidrantes serán de base en 6" de diámetro y con dos salidas de 2-1/2"; en estasbocas se podrán conectar las mangueras de ese diámetro del cuerpo de bomberos oen casos de emergencia, mangueras de 1-1/2" que puedan ser controladas porpersonal de la Brigada de Incendios, para este efecto, se dispondrá dos manguerascon acople reductor de 2-1/2" a 1-1/2" en un extremo y boquilla chorro-nieblametálica de 1-1/2" en el otro extremo. Las mangueras con todos sus accesoriospermanecerán en lockers ubicados en zonas cercanas a los hidrantes y fácilmenteaccesibles.

En el primer piso de cada uno de los edificios la tubería estará enterrada a unaprofundidad aproximada de 80 centímetros a cota clave para luego subir por losduetos previstos para. alimentar los gabinetes del segundo piso. En los edificiosdonde no existe segundo piso, la tubería se instalará por el muro hasta la entregaal gabinete.

Dentro de las edificaciones los gabinetes se ubicaran en zonas de fácil acceso yvisibilidad.

Los gabinetes tipo 111consisten en una salida de 2~" de diámetro para el uso delcuerpo de bomberos, una manguera de 30 metros de longitud de 1~" pulgadas de

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diámetro para el uso de los ocupantes de la edificación conectada a una válvula dediámetro 1-Yz", extintor tipo ABe, llave scanner y un hacha. La manguera será decaucho y la boquilla tipo chorro-niebla metálica.

5.2 CONSIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DEL EQUIPO DE BOMBEOY DE LAS REDES.

o Un radio de cobertura de 60 m por cada hidrante, mediante el acople de dos(2) mangueras con una longitud de 30 m (100 ft) cada una.

o Todas las zonas del Patio Garaje deben quedar protegidas, no podrán existiráreas o puntos muertos.

o En la atención de un eventual incendio, puedan funcionar dos (2) hidrantes odos (2) gabinetes simultáneamente.

o La administración del Patio debe organizar y capacitar a una brigada dereacción ante una eventual emergencia.

o El caudal adecuado que se toma para el diseño es de 250 galones por minutopor hidrante o gabinete con una presión mínima en la salida del hidrante o elgabinete de 8 O Psi.

El sistema de bombeo se calcula independiente para el sector interno y elexterno, y se escoge la condición más desfavorable combinando losrequerimientos de caudal y presión.

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5.3 CÁLCULO EQUIPOS DE BOMBEO

Caudal

O

100 392200 390250 38~

300 376400 355

ID Curva CómpM.[2.5-481-10B

Tipo dE:Curva

¡BOMBA iJ

Figura No 2. Curva de la Bomba Seleccionada.

La bomba principal debe suministrar 500 galones por minuto y una cabezadinámica total de 100 Psi, cuando operen los dos hidrantes más lejanos del cuartode bombeo. Debe operarse a un máximo de 3600 RPM Y debe tener una válvulaautomática de purga de aire.

El motor debe ser horizontal, tipo abierto, comente alterna para 208-220/440V, de3 fases y 60 Hz. El motor debe estar capacitado para que al 115% de la carganominal no exceda ninguna protección, además que cumpla con lo indicado en lasespecificaciones del proyecto eléctrico. La bomba y el motor deben ser montados enuna base común de acero y se debe verificar el alineamiento una vez se hayaninstalado.

Para mantener presurizada la red, se diseña un hidroacumulador con membranade neopreno, con aire preinyectado a 90 Psi. El tanque hidroacumuladorgarantizará un volumen de compensación por escapes y por retornos a través delos empaques de los cheques. Su tamaño debe ser como mínimo de 100 litros.

Para recargar el tanque hidroacumulador y mantener presurizado el sistema sinque se prenda la bomba principal; se instalará una bomba Jockey con capacidadde 20 GPM Y 110 Psi. La presión de arranque de esta bomba es de (80 Psi) y lapresión de parada de (110Psi).

Tanto el arranque como la parada de la bomba Jockey estarán controlados por uninterruptor de presión (presóstato) instalado en una tubería que conecta la descargade la bomba Jockey con el tanque hidroacumulador, para no enviar falsas señalesal tablero de control.

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La presión de arranque de la bomba principal es de 80 Psi (56,27 m.c.a Aprox.)controlada por un interruptor de presión (presóstato) y se podrá parar solamente enforma manual mediante un selector instalado en el tablero de control del equipocontra incendios.

Las bombas deben estar ancladas sobre un bloque de concreto cuyas dimensionesdeben estar acordes con el tamaño de los equipos y cuyo peso debe ser por lomenos el doble de los elementos que va a soportar. Para el conjunto de las bombasprincipales y jockey las dimensiones mínimas sugeridas serán 2.00m x 0.90m x0.30m.

Durante el tiempo que demore la bomba prendida sin flujo, debe operar la válvulade alivio de r/J1" graduada en 77.37 metros columna de agua (110 psi) (verisométrico de cuarto de bombas) para permitir el flujo de un caudal bajo que retornaa tanque.

Por otra parte, se debe hacer un control semanal del correcto funcionamiento ydisponibilidad del equipo, mediante un retorno a tanque controlado por una válvulasolenoide de r/J 2" normalmente cerrada, programada para estar abierta 30 minutoscon un programador electrónico en el tablero de control.

Durante la realización de la prueba semanal (prendida y apagada automática dela bomba principal según programador), ésta maniobra no debe interferir con laoperación normal del sistema, en cuanto a que, sí se requiere por presión laprendida de la bomba principal, ésta no podrá apagarse automáticamente segúnseñal del programador

5.3.1 Características de Bombas y Accesorios

o Caudal de la bomba principal: 500 gpm. (31.55 L/ s)

o Cabeza Dinámica Total: 100 Psi (70.34 m.c.a).

50HPo Potencia mínima del motor:

o Diámetro de la tubería de succión: rjJ6 ".

o Diámetro de la tubería de descarga: rjJ6"

o Válvula de vástago ascendente en la succión: rjJ6"

o Junta antivibratoria (unión flexible ((borracha") en la succión: rjJ6"

o Cheque Hydro (Descarga): rjJ6"

o Válvula de vástago ascendente en la descarga: rjJ6"

o Válvula de pie en la succión: rjJ6"

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'v~rl . fj n 3!1o Junta antivibratoria (uniónj7.exible "borracha") en la descarga: ~ 6"

o Manómetro de glicerina en la succión y en la descarga (carátula decjJ 4") con válvula de esfera para corte, escala de O a 300 psi.

o Tipo de motor: Eléctrico

o Tensión eléctrica: 220-208V/ 440V trifásica.

o Caudal de la bomba Jockey: 20 GPM. (1,26 1/ s)

o Cabeza Dinámica Total (bomba jockey): 110 Psi (77.37 m.c.a.)

o Válvula solenoide para retomo a tanque en ~ 2" para prueba semanal

o Válvula de alivio cjJ 1" graduada en 110 Psi.

5.4 CÁLCULO DE LAS REDES.

Bajo las consideraciones expuestas en el numeral 3.1, se realiza el cálculo conayuda del programa de computador "EPANET" que permite el balance automático

\ de la relación dinámica entre presión y caudal en los gabinetes o hidrantes quefuncionen simultáneamente y calcula las pérdidas en los diferentes tramos,preswnes en los nudos y tiene en cuenta la curva característica de la bombaHvs. Q.

La distribución de los gabinetes e hidrantes para el cálculo hidráulico, ladenominación de los nudos y tuberías se presenta en el Anexo No. 8.

En el Anexo 8 se muestran los resultados del análisis hidráulico, para las tuberíasy los nudos de la red de protección para un eventual incendio en los dos hidrantesmás lejanos del cuarto de bombas, esta situación constituye el evento críticopara elfuncionamiento de la red y de los equipos de bombeo.

5.4.1 Condiciones Generales para Construcción de Redes.

Los diámetros, longitudes y materiales considerados en el diseño de las redes seencuentran indicados en los planos de diseño.

La instalación de la tubería debe efectuarse de acuerdo con lo indicado en losplanos y especificaciones respectivas, siguiendo cuidadosamente las instruccionesque sobre montaje dan los fabricantes.

Todos los tramos de la red se instalarán en tubería de acero calibre 40 de losdiámetros y longitudes indicadas en los planos.


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Una vez terminada la colocación de la tubería, ésta deberá someterse a revisión delinterventor para verificar su exactitud con los planos y especificaciones.

Posteriormente se procederá a ejecutar las pruebas hidráulicas

5.4.2 Prueba Hidráulica

La prueba se inicia con el llenado lento de la tubería, verificando que todos losregistros estén abiertos, seguidamente se retiran algunos tapones preferiblementelos más altos para facilitar la salida del aire. Después se suministra presión conequipos adecuados para tal efecto, provistos de manómetros con capacidadindicativa de 300 Psi., válvula de cheque para sostener la presión de prueba de200 Psi. Esta presión se debe mantener durante 2 horas continuas, y debe hacersede acuerdo con lo estipulado en la norma NFPA 14 (NATIONAL FIRE PROTEC110NASOCIA 110N).

Una vez probada la red se dejará llena de agua y presurizada hasta el momentodel montaje de aparatos con el fin de localizar las posibles roturas accidentales quese presenten durante la obra.

5.5 CONSIDERACIONES DEL VOLUMEN DE RESERVA

El almacenamiento requerido para el sistema de protección contra incendio seestableció de acuerdo con las normas NFPA 14.

Un gabinete en funcionamiento con presión adecuada requiere un caudal de100 GPM para la salida de 1%" que puede ser operada por personal del Patio y250 GPM para la salida de 2%" la cual debe ser operada por el cuerpo debomberos; si se considera el funcionamiento simultáneo de dos (2) gabinetes, elcaudal máximo requerido es de 500 GPM.

Para tener una reserva suficiente para una (%) hora, el almacenamiento debe serde 15.000 GAL (56,79 m3).

Se debe mantener los 56.79 m3 como la reserva mlmma requerida para elfuncionamiento adecuado del sistema. El agua se toma de la red pública deacueducto mediante la misma acometida de la red de suministro de agua potable.En caso de presentarse una conflagración se dispone también de la reserva que enese momento se tenga en el tanque de almacenamiento de aguas lluvias, estareserva se puede aprovechar por la conexión existente entre los dos tanques ymediante la apertura manual de una válvula que normalmente debe permanecercerrada.


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5.6 TANQUE DE ALMACENAMIENTO

A partir del caudal obtenido en la condición más desfavorable de funcionamientode la red de protección contra incendio, se procede a calcular el volumen del tanqueconsiderando un tiempo de reacción del cuerpo de bomberos no supenor a30 minutos.

v = 0.03154m3/ *30min* 60 si. = 56.7m3

/s ¡mm

Las dimensiones internas recomendadas son: 5,Ometros de ancho, 6.Ometros delargo y una altura de 2.20 metros con una altura de 1.90 metros de nivel de agua yun borde libre de 0.30 m. Para un volumen real de 57.00 m3.

Se instalará una tubería de 4" de diámetro en PVC con una pendiente del 1%, auna altura de 2,00 m sobre el nivel del piso del tanque, para evacuar el agua derebose en el mismo, esta estará conectada a la red de desagüe de aguas lluvias ytendrá un detector de flujo que activará un indicador en el centro de control en ca..<)Qde haber rebose.

6 RED PARA LAVADO DE VEHICULOS

Para el lavado de los vehículos se utiliza el agua lluvia almacenada, desde allí ycon el uso de un equipo de presión se alimenta las tuberías en los cárcamos delavado, tanto de lavado manual como de lavado automático. Para cubrir lademanda de agua en los meses secos, se deja una acometida a la red deacueducto de la ciudad.

6.1 CAUDALES Y PRESIONES REQUERIDAS

El lavado mecánico requiere un caudal de 1.5 lis con una presión residual mínimade 200 Psi a la salida de la boquilla de lavado. Mientras que el lavado automáticodemanda un caudal de 2 l/ s a una presión en la salida de las boquillas quedepende del equipo de lavado que se instale.

En el día a 290 vehículos se le debe realizar un lavado externo y a 10 buses unlavado general.

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6.2 CUARTO DE BOMBEO

Se considera la necesidad de instalar dos bombas de alta presión para el lavadomanual de los buses. El lavado externo se realiza de forma automática y con losequipos de presión que trae incorporada la unidad de lavado.

Los equipos de bombeo para el lavado interno se calcularon con una cabezamáxima de 350 Psi en la salida de la boquilla de lavado y con el caudal máximoinstantáneo demandado.

BOMBAS

P: Potencia requerida de la bomba, HP.

Q: Caudal máximo Instantáneo, (l/s)

Hs: Cabeza Dinámica Total Requerida (m.c.a)

7]: Eficiencia del conjunto bomba moto

1 gr3* 1.5 L * 246.19m

P= cm s =7.47HP';::j7.5HP76 * 0.65

6.3 TANQUE DE ALMACENAMIENTO

El lavado externo de los buses se realiza diariamente para la totalidad de la flota,es decir, para 300 buses; mientras que el lavado interno tiene una frecuenciamensual por tanto son 10 el número de buses que se debe lavar diariamente.

En el lavado interno de un bus se consume en promedio un volumen de 1000 litrosde agua. Para el lavado externo el consumo de agua promedio por cada bus es de500 litros.

Litros 1V = 1Obuses * 1000 = 10000/itros = 1O,Om'

bus

LitrosV = 290buses * 500 = 145000litros = 145,Om 3

bus

El almacenamiento para un día de consumo es de 155 m3.


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Dimensiones del tanque.

Para asegurar un almacenamiento para el consumo máximo diario se requiere unvolumen de reserva de 155.00 m3.

Considerando una altura de lámina de agua de 2.00 m, el almacenamiento real es;

v = 8.85m * 8.80m * 2.0m = 155.76m3

Adicionando un borde libre de 0.30m la altura total del tanque es de 2.30 m.

Las dimensiones internas del tanque de almacenamiento son 8.85 m x 8.80 m x2.30m.

6.4 ESTRUCTURA DE ALIVIO

Descripción.

Para este caso particular se decide diseñar una estructura de alivio de vertederolateral. En ésta, el colector de aguas interceptadas tiene la misma dirección delcolector que llega al tanque receptor y el drenaje de excesos es controlado pormedio de un vertedero lateral que tiene la misma orientación del flujo, manteniendoel ancho de la sección del tanque. Este tipo de alivios es poco frecuente aunquerequieren poco espacio adicional, ya que tienen lugar en el mismo sentido de loscolectores. Adicionalmente, se plantea un orificio rectangular en la pared delvertedero para la evacuación del caudal de lavado de los primeros 15 minutos delaguacero, pues es éste el que mayor carga contaminante lleva, y no es dirigido a laplanta de tratamiento sino, evacuado a la red principal.

Respecto del diseño se tienen las siguientes aclaraciones:

Pese a que hay un caudal máximo de drenaje de 1362 ltl seg, el caudal máximotratado es de 50 ltl seg debido esto a varios factores de vital importancia para laeconomía del proyecto, en primera instancia por evaluaciones hechas conanterioridad, es éste y no más el caudal necesario para el lavado de losautomotores según las características ya descritas, segundo, el tamaño y por endeel costo del funcionamiento de la planta para el tratamiento de estas aguas seincrementaría de forma significativa y de una manera innecesaria, puesto quesegún el criterio del diseñador y los cálculos elaborados durante el presente diseñono se hace necesaria una mayor captación de agua para este fin.

En cuanto al excedente, éste es dirigido por la red interna de aguas lluviasconectándolo inicialmente al pozo Pg048 y por la red interna del patio garaje se

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conduce al pozo Pg005 de la red principal de aguas lluvias de la Avenida Cuidadde Cali. El diseño de la estructura para el manejo de los lodos generados en eldesarenador y el diseño de la plata de tratamiento, no están previstos dentro delalcance de este contrato, se deben dimensionar y diseñar, según las característicasque determine el operario.

Diseño de la estructura de alivio

En cuanto al diseño de estructuras de alivio de vertedero lateral, se conoce pocaliteratura pese a los esfuerzos de investigadores por determinar un procedimientoestándar para el planteamiento y elaboración de las mismas, la dificultad radicafundamentalmente en que las condiciones de flujo que se presentan en este tipo devertederos son mucho más complejas que las presentes en los vertederos normales)a causa de las complicaciones debidas a la carga variable sobre el vertedor, a ladirección variable del flujo de aproximación y también a la reducción de la longitudefectiva del vertedor como resultado de la zona de separación de flujo. Por lo tantorequiere de un mayor número de variables independientes para la descripción delfenómeno de flujo.

Para el presente diseño se plantea la siguiente metodología:

Según el esquema planteadoB para el funcionamiento de la estructura dedesviación y alivio, se plantea que la tubería de salida hacia el desarenador y laplanta de tratamiento de aguas lluvias trabaja como un orificio, se propone unvertedero para el manejo de los excesos construido de manera longitudinal a ladirección del flujo, para el manejo del caudal que se genera en los primeros15 minutos de lluvia se propone un orificio de sección rectangular ubicado en lapared del vertedero para conducir éste a la red principal del patio garaje y serevacuado posteriormente a la red principal de la Avenida Ciudad de Cali.

Para el dimensionaniento de la estructura se trabaja con las ecuaciones estándarde un orificio y un vertedero:

Ecuación de un orificio.

Q = Cd * A * ~2 * g H() (14)

Donde:

8 Ver el plano 33 de la presente entrega.


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Q = Caudal evacuado por la tubería de intercepción.

Cd = Coeficiente de gasto, el cual involucra los coeficientes Ce y Cu de contracción y

velocidad respectivamente. Para el caso que nos ocupa, Cd = 0.609

A = Área de la sección de la tubería de intercepción.

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

Ha = Se considera como el desnivel entre la superficie libre y el centro de gravedaddel tubo de salida, suponiendo para esto que la velocidad de llegada al tubo desalida es despreciable y que la presión sobre la lámina de agua esta dada por lapresión atmosférica.

Ecuación de un vertedero.

Q=C *L*H/12(15)

Donde:

Q = Caudal de excesos.

L = ancho del vertedero.

Hu = Altura promedio de la lámina de agua sobre el vertedero.

C = Coeficiente de descarga d el vertedero.

Para la determinación del coeficiente del vertedero se tiene:

C = ~ * J2*i * JI = 2.952 * JI3

Donde:

9 Sotelo Avila. Hidráulica General Vol.1. Capitulo 6. Tabla 6.1. Pág. 207.


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Ji. = Es un coeficiente de gasto que depende de la relación entre el áreacorrespondiente a la verdadera distribución de velocidades y la parábola dedistribución hipotética de velocidades presente en la cresta del vertederolO

•

Ji. debe ser de tipo experimental y próximo a 0.60 que corresponde a un orificio depared delgada.

Dado que las condiciones del presente diseño no dan para llegar hasta la etapaexperimental, se hace el diseño del alivio con vertedero lateral desde la parteconceptual que hasta el momento se maneja respecto al tema.

Luego, para efectos del diseño se tiene que el coeficiente de descarga estará dadopor:

e = 2.952 * f..l = 2.952 * 0.60 = 1.77

En consecuencia, con lo anterior, se tiene que la ecuación del vertedero estarádada por:

Q = 1.77* L * Hv312

Donde:



Hu = Altura promedio de la lámina de agua sobre el vertedero

De igual manera, con lo anterior, se tiene que la ecuación del orificio estará dadapor:

Q = 0.60* A * ~2 * g Ha

Donde:

Q = Caudal evacuado por la tubería de intercepción.

A = Área de la sección de la tubería de intercepción.

10 Sote lo Avila. Hidráulica General Vol.l. Capitulo 7. Pág. 243.

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g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

Ho = Se considera como el desnivel entre la superficie libre y el centro de gravedaddel tubo de salida.

A continuación se presenta la muestra de cálculo y los resultados obtenidos:

Para el diseño de la estructura se divide en tres partes el análisis, una la parte dela tubería de intercepción, la cual se trabaja como un orificio, otra parte en la que setrabaja el diseño del vertedero y una final en la que se diseña el orificio de secciónrectangular de evacuación del caudal de los primeros 15 minutos.


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Luego, a continuación se presenta el diseño de la estructura, procederemos demanera conjunta con los dos primeros ítems planteados, orificio de salida a laplanta y vertedero lateral, para de allí obtener las dimensiones principales de laestructura.

Para tal efecto, se conoce de antemano el caudal que se desea extraer de la redinterna principal de aguas lluvias, 50 lps, determinado con anterioridad; con unproceso iterativo de valores del diámetro de la tubería de salida, ya que el diseñoes multivarible, se llega a un diámetro ideal para cumplir con el correctofuncionamiento de la estructura, este valor es de 8" == 0.20m, se toma como alturadel vertedero 0.40m y se conoce con anterioridad la altura de la lámina de agua ala llegada de la estructura He = 1.00m.

Así pues podemos calcular el valor de Hl:

H¡ = He -b = 1.0m-0.40m = 0.60m

Conocidos estos valores podemos obtener el valor de Ho de la ecuación del orificio,el cual nos permite tener una magnitud física real de la estructura.

Entonces de la ecuación general de un orificio se tiene:

Q = 0.60* A * ~2 * g Ho

Despejo Ho

[06~' A)'H = -'--------'---() 2 * g

0.05 m3 I s

= 0.36 m0.60t·~.2' J

2*9.81mls2H()=

Con lo anterior y tomando como altura del vertedero un valor de b = 0.40m y unaaltura h=0.20m para efectos del funcionamiento del orificio que está ubicado en lapared del vertedero y controla la salida del caudal de los 15 minutos iniciales delas aguaceros; podemos obtener la altura de la lámina de agua justo antes de queésta entre al orificio (H2).

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Donde:

H2 = Altura de la lámina de agua justo antes de que ésta entre al orificio

Ha = Se considera como el desnivel entre la superficie libre y el centro de gravedaddel tubo de salida.

() = Es el diámetro de la tubería del interceptor.

b = Altura del vertedero.

h = Altura entre elfundo de la estructura y la cota batea del tubo de salida hacia laplanta de tratamiento.

H 2 = 0.36m + ( 0.220m) - 0.40m + 0.20

H2

= 0.26m

Luego se calcula la altura promedio de la lámina de agua sobre el vertedero, Hu:

Hv

= 0.60m + 0.26m = 0.43m2

Con la ecuación del vertedero, obtengo la longitud del mismo:

Q = 1.77* L * Hv312

L -( Q J- e * H/12


G~t~{iY¡~~~,~ .Pág. 40 de<4-4~""Ü 1129

L = ( 1.312 m3

/ s J = 2.62 m ~ 2.60 m1.77 * 0.4315

Así pues, los parámetros de diseño obtenidos mediante el análisis hidráulico de laestructura son los siguientes:

De = 1.00m Diámetro de la tubería de llegada.

He = 1.00m Altura de la lámina de agua en la tubería de llegada.

Hl = O.60m Altura de la lámina de agua antes de entrar a la estructura de alivio

Hv = 0.43m Altura promedio de la lámina de agua sobre el vertedero

L = 2.60m Longitud del vertedero.

b = 0.40m Altura del vertedero.

H2 = O.26m Altura de la lámina de agua justo antes de que ésta entre al orificio

Ha = O.36m Desnivel entre la superficie libre y el centro de gravedad del tubo desalida.

Ds = O.20m Diámetro de la tubería de salida (Interceptor).

Para efectos de un mejor entendimiento de los parámetros de diseño obtenidos enesta sección se debe observar el esquema mostrado en el plano N° 33 de lapresente entrega.

A continuación se muestra el cálculo del orificio que controla la evacuaClOn delcaudal de lavado producido en los primeros 15 minutos, teniendo en cuenta que eséste el caudal que lleva la mayor carga contaminante y por los criterios adoptadosen el presente diseño no se conduce a la planta de tratamiento, sino que esevacuado a la red principal; de los cálculos realizados para la red pluvial se conoceque el caudal de lavado es de 45 lps.

El diseño es planteado de la siguiente manera:

Sobre el vertedero de dimensiones ya conocidas se produce un vertido superior yuna descarga por el orificio del fondo.

El ancho del vertedero es de 2.60m, el orificio esta en el centro del vertedero y en laparte inferior con 0.1 Om2 de área de sección rectangular de 0.1 Om * l.OOm.

En este punto del diseño se busca determinar el gasto del vertido si el del orificio esde O. 045m3j sg, suponiendo que en ambos la descarga es libre.

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Es necesario determinar a continuación, el tirante total que debe existir aguasarriba de la placa, para lo cual se asume inicialmente un coeficiente de gastoCd = 0.11 (ver figura N° 1) para el orificio, ahora con la ecuación del orificiotenemos:

orificio.~ y compuertas

9 10 II 12 13 14 15 :"6

Valores de \', /"

Figura N' 1

Q = e d * b *a * ~2 * g Y¡

º(

. )2Y. = 0.045 = O82mI 0.11*1*0.1*-02*9.81 .

Nuevamente se calcula Y1/ a = 8.2, de la ver figura N° 1 se tiene Cd=O.ll quecoincide con el cálculo anteriormente realizado. La carga sobre la cresta esentonces:

Hv = 0.82 - 0.30 - 0.10 = 0.42m

Como la descarga del vertedero se hace sin contracciones laterales, la ecuación delvertedero será:


Q(¡t~(¡llt:-tti~~~,~ P!I.· i' .~. ,.""-,,""-,; .•..

Pág. 42 de 4~t4 r

Donde:



Hv = Altura promedio de la lámina de agua sobre el vertedero

Q = 1.77* 2.60 * 0.423/2 = 1.26m3/ sg

La velocidad de llegada del caudal total será:

Qr = 1.26 + 0.045 = 1.31m3/ sg

1.31 O /Vo = . = .60m sg2.60 * 0.82

y la carga de la velocidad de llegada:

Vo 2 = 0.602 = 0.02m

2*g 2*9.81

Que es insignificante respecto a Yl, siendo válido el diseño anteriormenteplanteado. Luego la sección del vertedero será de 0.1 Om * 1.OOm.

Para los efectos de un mejor entendimiento del diseño se debe observar elplano N° 33 de la presente entrega en donde se muestra un esquema de laestructura, el diseño final será entregado posteriormente cuando el cálculo delacero de refuerzo y los ajustes a los que halla lugar sean realizados.


G,t¡tm(¡t'itiJ;C!.~~~t~

7 BIBLIOGRAFIA

GRANADOS ROBAYO, Jorge Armando. Redes Hidráulicas y Sanitarias en Edificios.Editorial UNIBIBLOS. Colombia. 2002.

ICONTEe. Código Colombiano de Fontanería NTC 1500. ICONTEe. SegundaEdición. Colombia. 2004.

SOTELO AVILA, Gilberto. Hidráulica General. Limusa Noriega Editores.México. 1995.

NAUDASCHER, Eduard. Hidráulica de Canales, Diseño de Estructuras. LimusaNoriega Editores. México.

EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTA E.S.P. Estudio parala rehabilitación del sistema de alcantarillado para las cuencas Fucha, Tunjuelo,Tintal y Soacha. Bogotá D.C. 1998

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av.3" - Aeropuerto El Dorado - Av. Jose Celestino Mutis), en Bogotá D.C.

5 red de protecciÓn contra incendio

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