CURSODiseo Bsico de Drenajes

Contenido1. INTRODUCCIN1.1 1.2 Clasificacin de los sistemas de Drenajes Normas

2.

TIPOS DE SISTEMAS DE DRENAJE2.1 2.2 2.3 2.4 Sistemas de aguas Libres de contaminacin de Hidrocarburos y/o productos Qumicos Sistemas de aguas contaminadas con hidrocarburos y/o productos qumicos Sistema de drenaje de descargas aceitosas provenientes de purgas mantenimiento de equipo. Sistema de aguas negras.

3.

GASTOS DE CAUDALES3.1 3.2 3.3 3.4

DISEO

Y

DETERMINACIN

DE

Aguas de lluvia (QLL) Aguas de Proceso (Qp) Aguas provenientes de purgas mantenimiento de equipos Aguas contra incendio (QCI)

Contenido (Cont.)4. DIMENSIONAMIENTO DE OBRAS DE CAPTACIN4.1 4.2 Canales de Captacin Sumideros

5.

DIMENSIONAMIENTO DE OBRAS DE TRANSPORTE5.1 Colectores Cerrados

6.

DIMENSIONAMIENTO DE OBRAS DE CAPTACIN6.1 Drenaje Transversal. Alcantarillas

1.

INTRODUCCIN El presente documento representa una recopilacin general de los principales criterios y procedimientos de diseo a ser usados en proyectos de sistemas de drenajes relacionados a un desarrollo industrial y tiene como finalidad servir de gua de referencia hacia la bibliografa normativa a utilizar al respecto.

1.1

Clasificacin de los Sistemas de Drenaje La clasificacin del tipo de sistema de drenaje y la seleccin de los criterios a seguir para su diseo dependern del uso del rea en estudio y del tipo de fluido a drenar. Segn esto, podramos clasificar el drenaje en tres grandes tipos: Drenaje de aguas de lluvia Drenaje de aguas industriales Drenaje de aguas negras

1.2

Normas En Venezuela, las Normas del Ministerio de Sanidad y Asistencia Social y las del Instituto Nacional de Obras Sanitarias sealan que los drenajes de aguas de lluvia y de aguas negras deben realizarse mediante sistemas separados. La industria petrolera y petroqumica ha desarrollado a travs del tiempo normas y procedimientos de diseo. Para el desarrollo de sistemas de drenaje fuera del mbito industrial, regirn para su diseo las normas emitidas por los organismos estatales competentes.

Todo sistema de drenaje se puede dividir en:Obras de Captacin Sumideros Rejas Ventana Piezas Sanitarias Obras de Transporte Colectores Canales Tuberas Canales Perimetrales Tuberas de Impulsin Estructuras Especiales Sumideros Sellos Hidrulicos Tanquillas Bocas de Visita Alcantarillas Disipadores de Energa Rpidos Descargas

2.

TIPOS DE SISTEMAS DE DRENAJEPara optimizar el tratamiento de efluentes lquidos en una planta, es necesario separar dichos efluentes desde su origen. Con este fin las largas descargas lquidas debern separarse en los siguientes tipos:

2.1

Sistemas de Aguas libres de Contaminacin de Hidrocarburos y/o productos Qumicos Este tipo de sistema se refiere al drenaje urbano y vial que se produce normalmente a nuestro alrededor.

2.1.1 Normas Los sistemas de drenaje de aguas de lluvia se disean siguiendo las normas INOS. 2.1.2 Criterios de Diseo a) En general el sistema de drenaje debe seguir la geomorfologa del rea en estudio tratando en lo posible de no intervenir el libre escurrimiento de las aguas. b) Se debe realizar un diseo adaptado a las necesidades de desarrollo.

2.1.3 Recoleccin de informacin a) Recolectar todo lo referente a la topografa del lugar. b) Hidrologa c) Visita al sitio d) Ubicacin de puntos de descarga 2.1.4 Desarrollo de la red de drenajes Dependiendo del tipo de urbanismo, se elabora el planteamiento de la red de drenajes. Para zonas urbanas se combina el drenaje superficial en aceras y calles con el sistema enterrado. 2.2 Sistemas de Aguas contaminadas con Hidrocarburos y/o productos qumicos 2.2.1 Concepto de aguas contaminadas Se entiende por aguas contaminadas, aquellas que caen en reas contaminadas los lquidos proceso. En este aparte podemos dividir accidentalmente contaminadas y aguas contaminadas

aguas pluviales provenientes de las aguas en potencialmente

2.2.2 Normas Son muchas las normas que se manejan a nivel mundial, en nuestro pas la industria petrolera, petroqumica y bsica se rige por las normas PDVSA. 2.2.3 Criterios de Diseo En general se disea como un sistema de drenaje de agua no contaminada, pero la aplicacin se debe basar en las normas PDVSA anexas. 2.2.4 Recoleccin de Informacin a) Topografa b) Implantacin c) Hidrologa d) Caudal de combate de incendio en cada rea e) Sito de Descarga

2.2.5 Desarrollo de la red Una vez establecido cual es el caudal a transportar y las diferentes incorporaciones, se debe trazar una red que cumpla con el requerimiento de un sumidero cada 240 m, tanquilla con sello hidrulico, velocidad mnima, capacidad mxima etc. 2.3 Sistema de Drenaje de Descargas aceitosas Provenientes de Purgas Mantenimiento de Equipos Sala de Bombas, Sala de Compresores, Estaciones de Servicios y otros Equipos. GASTOS DE DISEO Los gastos de diseo a considerar dentro de un sistema de drenaje industrial, fuera de las aguas negras son: - Aguas de lluvia QLL - Aguas de Proceso Qp - Aguas contra incendio QC Se establecer el gasto de diseo como el mayor valor resultante de las siguientes combinaciones: QLL + Qp QCI + Qp

3.

3.1

Aguas de Lluvia El mtodo racional es el ms utilizado para el clculo de gastos de diseo para reas menores a 200 ha y tiempos de concentracin menores a treinta minutos ( 30 min), segn la siguiente formula: Mtodo Racional: Q= C*I*A ( Gasto mximo de diseo en l/s) C= Coeficiente de escorrenta ( Adimensional) I = Intensidad de lluvia ( lps/ha) A= rea contribuyente (ha).

USO DEL SUELO Y PERIODOS DE RETORNO FUNCION COMPLEMENTARIA (*)

TIP0 DE USOZONAS DE ACTIVIDAD COMERCIAL ZONAS DE ACTIVIDAD INDUSTRIAL ZONAS DE EDIFICIOS PUBLICOS ZONAS RESIDENCIALES UNIFAMILIARES Y MULTIFAMILIARES DE BAJA DENSIDAD (R1, R2, R3, R4 Y R5) (**) ZONAS RESIDENCIALES MULTIFAMILIARES DE ALTA DENSIDAD (R6, R7, R8, R9 Y R10) ZONAS RECREATIVAS DE ALTO VALOR E INTENSO USO POR EL PUBLICO OTRAS AREAS RECREATIVAS (*) (**)

TR (AOS)10 10 10 2

5 2 1

LA LETRA R SE REFERE A LAS ZONIFICACIONES USUAJES EN EL PAIS. SE ENTIENDE POR BAJA DENSIDAD A VALORES INFERIORES A LOS 100 HABITANTES POR HECTAREA BRUTA Ref (7)

GRAFICO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE CONCENTRACION SUPERFICIAL

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO ZONA URBANA

TABLA N 3-1

TABLA N 3-2

GRAFICO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE VIAJE

3.2

Aguas de Procesos (QP) La magnitud y periodicidad de esta descarga ser fijada por la disciplina de procesos. Con la informacin de caudales, periodicidad y tipo de efluente.

3.3

Aguas Provenientes de purgas Mantenimiento de Equipos No ser considerado en el gasto pico. Ser igual al gasto de diseo cuando el aporte individual sea mayor que el considerado por otros eventos.

3.4

Aguas contra incendio en reas de proceso - El caudal de agua contra incendio a drenar ser el 60% del caudal calculado segn la norma PDVSA IR-M-03. - El caudal a usar en las tuberas sub-laterales ser: 114 m3/h proveniente de cada sumidero. - Por cada tubera lateral pasar el flujo acumulado de los sumideros que drenen a travs de ella. A travs de la tubera principal de drenaje, circular el flujo mximo acumulado por las tuberas laterales que le llegan.

3.5 Aguas contra incendio en Patio de Tanques a) El sistema de drenajes para patios de tanques se disear con el caudal resultante de considerar que se debe desalojar en seis horas la cantidad de agua recogida en 24 horas, esto equivale a calcular este caudal por la siguiente ecuacin:QLL( m3/ hr ) = LL mx (mm) * rea patio ( m2) 1000 * 6 hr

La cantidad de agua a recoger en 24 horas se estimar con la lluvia mxima diaria, la cual se obtendr de datos de lluvia mximas disponibles, de los cuales se tomar un tamao de muestra de por lo menos 20 aos ms y se calcular la mxima lluvia diaria promedio probable como sigue:i =n LLmx = ( LLmx diaria )*n Donde: i = 1 n = Nmero de aos registro LL = Lluvia mxima en 24 horas Llmx = Lluvia promedio mxima en 24 horas.

4. 4.1

DIMENSIONAMIENTO OBRAS DE CAPTACIN Canales Su diseo se realizar bajo la condicin de flujo uniforme; estableciendo la capacidad de la seccin segn la ecuacin de Manning: 3/seg) = 1/n *(Rh) * (So) * A(m/s) Q (m Donde: Q = n = Capacidad (m/s) Es el coeficiente de Manning de rugosidad que depender del tipo de revestimiento. Rh = Es el radio Hidrulico de la Seccin ( A/P) A = Es el rea mojada de la seccin (m) P = Es el permetro mojado de la seccin (m) So = La pendiente de fondo (1/100) La velocidad de flujo a seccin plena ser: V = Q/A ( m/s)

VELOCIDADES MAXIMAS RECOMENDABLES EN CANALES NO REVESTIDOS

PROFUNDIDAD CRITICA Y PROFUNDIDAD NORMAL DE SECCIONES TRAPECIALES

ELEMENTOS GEOMETRICOS DE LAS SECCIONES MAS USUALES

4.1.1 Ejemplo de Clculo Disear un canal revestido en concreto que tenga capacidad para transportar 600 l/s, con una pendiente de fondo de 1 %. a) Inicialmente se asume una seccin rectangular A =b*y P = b + 2y

Solo se puede tener una incgnita, se fija entonces b= 0,60 m que sera el ancho mnimo por razones de mantenimiento b) Se iguala el caudal a la ecuacin de Manning0,60m 5/3 * (0,01) 1/2 3 /s (0,60 * y) (0,6 2y) 2/3 * 0,014

Por iteraciones sucesivas se calcula el valor de y: Para y = 0,40 ; Q = 0,53 m/s Para y = 0,50 ; Q = 0,70 m/s Para y = 0,45 ; Q = 0,61 m/s La eleccin lgica es la altura de 0,5 m , se revisa la velocidad entre los valores mnimos y mximos haciendo uso de la ecuacin de continuidad:

Q 0,60m 3 /s Q V*A V A 0,6m * 0,5m V 2m/s se encuentra en el rango de diseo

4.2 Sumideros Son estructuras encargadas de captar el gasto confinado en brocales, cunetas y puntos bajos. Podemos clasificarlos en : - Sumideros de rejas para So >3% puntos bajos - Sumideros de ventana para So