calculo red de drenaje superficial

CONSEJERÍA DE MEDIO AMBIENTE
SERVICIO DE ACTIVIDADES CLASIFICADAS
Y RESIDUOS
PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA CELDA Nº 1 DE
VERTIDO DEL VERTEDERO DE RESIDUOS NO PELIGROSOS
DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
ANEJO VI
CALCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
REDACTOR:
FRANCISCO BARRAS QUILEZ
Ingeniero Técnico de Obras Públicas
Colegiado Nº 7911
Mayo 2013
PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA CELDA Nº 1 DE VERTIDO DEL VERTEDERO DE RESIDUOS
NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
ÍNDICE
1.
INTRODUCCIÓN .................................................................................. 2
2.
CÁLCULOS HIDRÁULICOS ................................................................... 3
3.
2.1.
Caudales de referencia ................................................................ 3
2.2.
Precipitaciones máximas diarias.................................................... 6
2.3.
Escorrentía ................................................................................ 7
2.4.
Tiempo de concentración ............................................................. 9
2.5.
Intensidad media de la precipitación ............................................. 9
DRENAJES ......................................................................................... 12
3.1.
Fórmula utilizada .......................................................................12
3.2.
Cunetas de drenaje ....................................................................12
3.3.
Conducciones mediante tubos .....................................................13
ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
1
PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA CELDA Nº 1 DE VERTIDO DEL VERTEDERO DE RESIDUOS
NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
1.
INTRODUCCIÓN
Se recoge, a continuación, el Anejo relativo al cálculo de la Red de Drenaje Superficial
del PROYECTO DE EJECUCIÓN DE LAS CELDAS DE VERTIDO DEL COMPLEJO
AMBIENTAL DE ZONZAMAS de febrero de 2011, incluyendo las variaciones pertinentes
en los diámetros de los tubos a utilizar.
El presente estudio tiene por objeto la definición del sistema de drenaje superficial del
vertedero de residuos no peligrosos de Zonzamas. Dispondrá de canalización
perimetral de pluviales, canalizaciones interiores y balsa de decantación de pluviales
impermeabilizada ver planos del Documento Nº 2 Planos. Dichas infraestructuras se
van a mantener en el tiempo, incluso una vez sellado, ya que se pretende:

Captar todas las aguas caídas directamente sobre la superficie del vertedero,
parte de las cuales, actualmente, están infiltrándose a través de la masa de
residuos.

Favorecer el drenaje de todas las pluviales, ya sean interiores o exteriores, a
través de una cuneta perimetral que discurrirá por el vial perimetral del
vertedero.
Por último, si es necesario, se construirá una balsa de pluviales impermeabilizada, de
forma que permita recoger la mayor parte de las aguas que no puedan derivarse fuera
de la caldera.
En los cálculos, deberían de considerarse los caudales de diseño correspondientes a la
precipitación máxima diaria para un periodo de retorno de 25 años (cunetas). Si bien,
a los efectos de poder comprobar la capacidad de las secciones finalmente adoptadas,
se han calculado los caudales asociados a las precipitaciones máximas diarias
correspondientes a un periodo de retorno de 100 años. Quedando de esta forma del
lado de la seguridad, pues dicho periodo de retorno se utiliza para el cálculo del
drenaje trasversal, puentes, etc.
Para ello, se ha seguido el método hidrometeorológico contenido en la Instrucción 5.2IC ‘Drenaje superficial’ de la Dirección General de Carreteras, del Ministerio de
Fomento, aprobada por Orden de 14 de mayo de 1990.
El método indicado es adecuado a la zona de proyecto, teniendo en cuenta la pequeña
superficie afectada por el vertedero, por lo que es válido considerar la aplicación de
una única intensidad media de precipitación en toda la superficie, y que la única
componente de la precipitación que interviene en la generación de caudales máximos
es la proveniente de la escorrentía superficial.
ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
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PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA CELDA Nº 1 DE VERTIDO DEL VERTEDERO DE RESIDUOS
NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
2.
CÁLCULOS HIDRÁULICOS
2.1.
Caudales de referencia
De acuerdo con las características topográficas del vertedero, en posición final, se han
considerado cuatro superficies de drenaje; la primera, A, constituida por los taludes
orientados al sur suroeste, por encima del vial perimetral (124.000 m 2); la segunda ,
B, por los taludes orientados al sur sureste, por encima del vial perimetral (47.600
m2), además, se ha considerado la superficie del vertedero, C, que drena hacia la
balsa de pluviales a cota 180 (108.000 m2), ver figuras adjuntadas, y por último, la
superficie interior máxima, D, drenada por una cuneta en tierras (14.500 m2).
El caudal de referencia Q en el punto de desagüe de cada una de las superficies
consideradas se ha obtenido mediante la fórmula:
Q = C·A·I/K (l/s)
Siendo:

C; el coeficiente medio de escorrentía de la superficie drenada.

A; el área (m2) de la superficie drenada.

I; la intensidad media de la precipitación (mm/h) correspondiente al período de
retorno considerado y a un intervalo igual al tiempo de concentración.

K; un coeficiente que depende de las unidades en que se expresen Q y A, y que
incluye un aumento del 20 % en Q para tener en cuenta el efecto de las puntas
de precipitación. Su valor para las unidades utilizadas; (l/s) y (m 2) es de 3.000,
figura 2.1 de la 5.2-IC.
Como caudal de referencia se han tomado el correspondiente a un periodo de retorno
de 100 años. Los caudales de referencia obtenidos para cada una de estas subcuencas
son los siguientes.
TABLA 2.1.- CAUDALES DE DISEÑO DE LAS SUBCUENCAS CONSIDERADAS
Subcuencas
C
A (m2)
I (mm/h)
Q (l/s)
51,71
491,57
51,71
188,70
66,92
554,07
68,44
76,08
Subcuenca A
T=100
0,23
124.000
Subcuenca B
T=100
0,23
47.600
Subcuenca C
T=100
0,23
108.000
Subcuenca D
T=100
0,23
14.500
ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
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NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
FIGURA 2.1-SUPERFICIE DE DRENAJE CONSTITUIDA POR LOS TALUDES ORIENTADOS
AL SUR SUROESTE, POR ENCIMA DEL VIAL PERIMETRAL
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FIGURA 2.2-SUPERFICIE DE DRENAJE CONSTITUIDA POR LOS TALUDES ORIENTADOS
AL SUR SURESTE, POR ENCIMA DEL VIAL PERIMETRAL
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FIGURA 2.3-SUPERFICIE DEL VERTEDERO QUE DRENA HACIA LA BALSA DE PLUVIALES
A COTA 180 M.S.N.M.
2.2.
Precipitaciones máximas diarias
La estimación de las precipitaciones máximas diarias, de la zona en estudio, se ha
realizado a partir de los mapas de isolíneas de precipitaciones máximas en un día,
siguiendo los criterios de la Dirección General de Carreteras (Ministerio de Fomento),
que para los diferentes periodos de retorno son las que se indican a continuación.
TABLA 2.2.- PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN UN DÍA
Período de Retorno (años)
3
5
10
15
25
50
100
35 mm 45 mm 55 mm 58 mm 64 mm 69 mm 73 mm
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2.3.
Escorrentía
El coeficiente C de escorrentía define la proporción de la componente superficial de la
precipitación, de intensidad I, y depende de la razón entre la precipitación diaria Pd
correspondiente al período de retorno y el umbral de escorrentía Po, a partir del cual
se inicia ésta. El umbral de escorrentía Po, se ha obtenido a partir de la tabla 2-1 de
estimación inicial del umbral de escorrentía Po (mm), de la citada Instrucción 5.2-IC.
Considerando que la superficie interna y externa al área de vertido no está cubierta
por vegetación, por lo que quedamos del lado de la seguridad, una pendiente superior
al 3% y una textura del suelo franco-arenosa, se estima un umbral de escorrentía Po
(mm) inicial de 8 mm. Aplicando el coeficiente corrector correspondiente a la zona
donde se ubica el vertedero, figura 2.5 de la citada Instrucción 5.2-IC adjuntada, que
es 4, resulta un umbral de escorrentía Po de 32 mm.
El valor de C, se puede obtener a partir de la siguiente fórmula, y de la figura 2.4 de
la 5.2-IC, que se adjunta, que es la representación de la citada fórmula.
C
Pd Po  1  Pd Po  23
Pd Po  112
La escorrentía resultante es la siguiente.
TABLA 2.3.- VALOR DE LA ESCORRENTÍA C
Periodo de
retorno
Pd
(mm)
Po
(mm)
Coeficiente
corrector
Po
corregido
(mm)
Pd/Po
C
T=100
73
8
4
32
2,28
0,23
ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
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FIGURA 2.5 INSTRUCCIÓN 5.2-IC
FIGURA 2.4 INSTRUCCIÓN 5.2-IC
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2.4.
Tiempo de concentración
El tiempo de concentración se ha calculado mediante la fórmula siguiente.
 L
Tc  0,3   1
 4
J




0,76
(h)
Siendo:



Tc (h); tiempo de concentración.
L (km); la longitud del curso principal.
J (m/m); pendiente media del curso principal.
TABLA 2.4.- TIEMPO DE CONCENTRACIÓN RESULTANTE
Subcuencas
2.5.
A (m2)
Tc
Tiempo de
concentración
L
Longitud del curso
principal (km)
J
Pendiente
media
(m/m)
(h)
h-m-s
A
124.000
0,467
0,062
0,29
0h 17m 7s
B
47.600
0,500
0,078
0,29
0h 17m 16s
C
108.000
0,203
0,025
0,18
0h 10m 50s
D
14.500
0,195
0,051
0,15
0h 09m 8s
Intensidad media de la precipitación
La intensidad media It (mm/h) de precipitación se obtiene mediante el siguiente ábaco
y figura adjuntos, que responden a la siguiente fórmula.
280 ,1 t 0 ,1
 It   I1  28
  
 Id   Id 
0 ,1
10 ,1
Siendo:

Id (mm\h); es la intensidad media diaria de precipitación, correspondiente al
período de retorno considerado. Es igual a Pd/24.

Pd (mm); es la precipitación total diaria correspondiente a dicho período de
retorno.

I1 (mm/h); es la intensidad horaria de precipitación correspondiente a dicho
período de retorno. El valor de la razón I1/Id se ha tomado del mapa de
isolíneas I1/Id, adjuntado. Para la zona de proyecto se ha considerado un valor
de 9 mm/h.

t (h); es la duración del intervalo al que se refiere I, que se tomará igual al
tiempo de concentración.
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NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
Las Intensidades de precipitación resultantes son las siguientes:
TABLA 2.5.- INTENSIDADES DE PRECIPITACIÓN
Periodo de
retorno
I1/Id
t=Tc
(h)
It/Id
Pd
(mm)
Id
Pd/24
(mm/h)
It
(mm/h)
73
3,04
51,71
73
3,04
51,71
73
3,04
66,92
73
3,04
68,45
Subcuenca A
T=100
9
0,285
T=100
9
0,288
T=100
9
0,180
T=100
9
0,152
17,00
Subcuenca B
17,00
Subcuenca C
22,00
Subcuenca D
22,50
FIGURA 2.2 INSTRUCCIÓN 5.2-IC.
ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
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(LANZAROTE)
FIGURA 2.1 INSTRUCCIÓN 5.2-IC. INTENSIDADES DE PRECIPITACIÓN
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NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
3.
DRENAJES
3.1.
Fórmula utilizada
Para el dimensionamiento de las obras hidráulicas se ha utilizado la fórmula de
Manning-Strickler:
Q = V·S = S·R2/3·J1/2·1/n·1000
Siendo:
V; la velocidad media de la corriente (m/s).
Q; el caudal desaguado (l/s).
Variables con el calado

S: el área de su sección (m2).

R = S/p su radio hidráulico, variables con el calado (m).

p: el perímetro mojado (m).

J; la pendiente de la línea de energía. Donde el régimen pueda considerarse
uniforme, se tomará igual a la pendiente longitudinal del elemento.

Para
n; coeficiente de rugosidad (s/m1/3).
los
cálculos
se
han
tomado
como
caudales
mínimos
de
diseño
los
correspondientes al periodo de retorno de 100 años, tomados en el punto de
concentración de cada una de las subcuencas elegidas.
3.2.
Cunetas de drenaje
Las cunetas se han diseñado en hormigón, o en tierras, de sección triangular,
pendientes en los taludes 1H:1V, altura H, y anchura en coronación A.
TABLA 3.1-CÁLCULO DE CUNETAS DE DRENAJE
Cuneta
A
B
C
D
Con
Cuenca
m2
Caudal
cálculo
(l/s)
n
j
H
(ml)
A
(ml)
S
V max.
(m2) (m/s)
124.000,00 491,57 0,017 0,0621 0,450 0,900 0,203
Q max.
(l/s)
4,310
872,833
188,70 0,017 0,0780 0,300 0,600 0,090
3,677
330,920
108.000,00 554,07 0,017 0,0246 0,500 1,000 0,250
2,914
728,409
2,241
140,038
47.600,00
14.500,00
76,08
0,020 0,0513 0,250 0,500 0,063
estos valores queda sobradamente garantizado el
drenaje de pluviales,
adoptándose una única sección tipo triangular, pendientes de los taludes 1H:1V, altura
0,5 m y anchura en coronación 1 m.
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NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE)
Las tres primeras en hormigón y las que discurren entre las bermas interiores del vaso
de vertido, tipo D, todas en tierras, ver plano nº7 del Documento Nº 2 Planos.
Incluso en estas últimas se puede adoptar holgadamente una sección tipo triangular,
en tierras, pendientes en los taludes 1H:1V, altura 0,25 m y anchura en coronación
0,5 m.
3.3.
Conducciones mediante tubos
Las obras de drenaje trasversal, se ejecutarán durante el periodo de explotación,
conforme avance el desarrollo de las celdas de vertido.
En este sentido, En el cruce de las cunetas con el vial perimetral y demás accesos, se
instalarán conducciones mediante tubos.
Por cuestiones de limpieza, se han proyectado conducciones de tubos de hormigón con
diámetro de 40 cm y 60 cm, y unas pendientes del 2%, 3% y 4%, a ejecutar según
las características del tramo de que se trate.
Los cálculos hidráulicos correspondientes a cada tipo, para un funcionamiento a
sección completa, son los reflejados en las siguientes tablas.
TUBOS EN CRUCES DE CUNETAS CON ACCESOS, BERMAS Y VIALES
TUBO
1 × HM Ø40
1 × HM-Ø40
1 × HM-Ø40
1 × HM-Ø60
1 × HM- Ø60
1 × HM- Ø60
n
j
0,012
0,012
0,012
0,012
0,012
0,012
0,02
0,03
0,04
0,02
0,03
0,04
D
V max.
(m) (m/s)
0,40
0,40
0,40
0,60
0,60
0,60
2,54
3,11
3,59
3,33
4,07
4,70
Q max.
(l/s)
319,16
390,88
451,35
940,45
1.151,81
1.330,00
El redactor del Proyecto
Firmado: Francisco Barras Quilez
Ingeniero Técnico de Obras Públicas
Colegiado nº 7.911 del Colegio de Madrid
ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL
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