Diseño y construcción de un canal de drenaje pluvial para la ciudad

Introducción

El desarrollo de infraestructura es fundamental para el desarrollo de la sociedad, pues logra atender y cubrir con las necesidades de la población de un determinado lugar. Cumpliendo con las necesidades otorga condiciones para el crecimiento y prosperidad de las civilizaciones. Una parte sumamente importante de esta estructura es el suministro y transporte de aguas. Sobran ejemplos de grandes civilizaciones antiguas en las que el desarrollo de obras hidráulicas fue un punto crítico para su expansión y progreso como lo son: los egipcios, los romanos y los mexicas. Partiendo de este principio en la planificación urbana actual deben considerarse las obras hidráulicas como de carácter fundamental, atendiendo las necesidades de abastecimiento de agua y drenaje. En el caso de este último, es importante contar con una infraestructura urbana capaz de desaguar sus vialidades y asentamientos de población pues de este modo se mantendrán seguras las otras obras de infraestructura ante lluvias o en caso de catástrofes naturales más severas. Es aquí que los canales toman su importancia pues se encargan de conducir el agua hacia un lugar de descarga o plantas de tratamiento.

Descripción del problema

El municipio de Manaus, solicitó el diseño y construcción de un canal de drenaje pluvial para la ciudad, cuya topografía y condiciones climatológicas favorecían a constantes inundaciones, hace tres años a la Constructora Construmax S.A de C.V. La obra se ha comportado de buena forma ante las precipitaciones del lugar, sin embargo, este año se tiene el pronóstico de un fuerte huracán en la región por lo que el ayuntamiento de este municipio contrata al Ing. Rafael Petrilli Tress para realizar una revisión de esta obra hidráulica para poder determinar el caudal máximo que podría fluir por el canal, para cerciorarse de que será suficiente para drenar el agua de las colonias y de este modo evitar futuros problemas y garantizar la seguridad de sus ciudadanos.

Características del canal y condiciones de flujo

• Canal de superficie abierta
• Canal de drenaje pluvial
• Se trata de un canal de concreto bien terminado.
• Se sabe que cuenta con una sección transversal trapecial con dimensiones especificadas en plano.
• El canal cuenta con una sección constante
• Se conoce que ciertas condiciones como sólidos en suspensión podrían afectar la rugosidad del flujo  
• También se conoce que a lo largo de su longitud el canal cuenta con una pendiente del 3%.
• Debe analizarse la capacidad máxima del canal y la velocidad para dicho caudal.

[pic 1]

Cálculos y revisión

Datos

Para el análisis se supone flujo uniforme

Material: concreto bien terminado ∴ se toma el n de Manning máximo para este material en Ven Te Chow Tabla 5-6 página 108 que es .014 sin embargo se agregan .002 considerando alguna presencia de sólidos en suspensión terminando en una n=.016

Sección transversal: Trapecial simétrica

[pic 2]

Ymax= 4m

Área hidráulica: A= [pic 3]

= 32m2[pic 4]

Longitud de talud:[pic 5]

 L== 4.472m[pic 6]

Perímetro mojado:  P=b+2L

P=6m+2(4.472m) = 14.944 m

Pendiente: Flujo uniforme ∴ S=Pendiente del fondo del canal

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