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• Mauricio Bolivar Cuellar

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DRENAJE URBANO ELEMENTOS DE DISEÑO – DRENAJE URBANO NO CONVENCIONAL Rodríguez Díaz, Héctor Alfonso. Drenaje urbano. Elementos de diseño. Drenaje urbano no convencional. Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. 2013. Bogotá. 203 págs.

CAPÍTULO 1 - Introducción El transporte de la escorrentía por una vía urbana exige un tratamiento especial y un diseño adecuado, ya que es fundamental organizar su seguridad y capacidad cuando se presenta un evento extraordinario. Son consideraciones básicas para el diseño adecuado de un sistema de drenaje: 1. El recorrido del agua 2. La profundidad de la lámina de agua 3. La captación del agua transportada por la Vía (Nota: El autor ha recopilado ésto de diferentes países).

CAPÍTULO 2 – Importancia del Drenaje en Vías El Agua sobre la vía disminuye la velocidad del tráfico, aparte de que contribuye a la inminente presencia de accidentes por hidroplaneación y a la pérdida de visibilidad por salpicado y rocío. El espero de la lámina de agua en la calle depende de: 1. 2. 3. 4. 5.

La intensidad de la precipitación El tamaño de la cuenca de drenaje Las características del flujo La geometría de la cuneta de la vía La textura del pavimento

Estructuras especiales – colectores – cambios de pendiente, de sección, alineamiento, y disipación de energía. Las estructuras especiales de un sistema de drenaje urbano se proyectan para diversos usos y propósitos. A través de ellas, por ejemplo, se logra el ingreso de las aguas a los colectores o se realiza su unión; se hacen posibles los cambios de pendientes, de sección y alineamiento, y cierto tipo de ellas se utilizan para disipar energía. SITUACIONES DE FLUJO – COMPLEJIDAD – Coeficientes empíricos de ajuste y Curvas experimentales.

CAPÍTULO 3 – Planeación del Sistema

El diseño de los sistemas de drenaje debe ser un componente integral en el diseño de carreteras y en general, de las redes de transporte terrestre El diseño del drenaje para vías debe realizarse de tal manera que se pueda mantener la compatibilidad y minimizar la interferencia con los patrones de drenaje existentes, establecer el control de crecientes de la vía para hacer un diseño que garantice seguridad y capacidad en caso de un evento extraordinario, y para minimizar los efectos ambientales potenciales de la vía relacionados con la escorrentía de las crecientes. Para conseguir éstos objetivos, es necesario programar y coordinar los sistemas de drenaje durante las primeras etapas de planeación de los sistemas de transporte tanto en vías urbanas, como en vías rurales.

La planeación del sistema de drenaje es esencial para el adecuado transporte y desarrollo de la tormenta final de diseño.

OBJETIVOS

El objetivo del diseño del drenaje de una vía es permitir el paso seguro de los vehículos durante la presencia y paso de la tormenta de diseño.

El sistema de drenaje se debe diseñar para recoger la escorrentía superficial producida por la tormenta en la vía, conducirla y descargarla en los puntos adecuados, de tal manera que no se causen impactos negativos en el sitio.

Un tráfico seguro está relacionado con la superficie de drenaje y sus condiciones.

La evacuación rápida de la escorrentía superficial reduce los problemas de hidroplaneación

La superficie de drenaje es una función de las pendientes longitudinales y transversales rugosidad del pavimento, separación y capacidad de las estructuras de entrada.

El objetivo de los sistemas de conducción de las crecientes (tuberías de drenaje, zanjas, y canales, etc.) es proveer los mecanismos eficientes para transportar los caudales de diseño desde las estructuras de entrada a los puntos de descarga sin sobrecargar las entradas, o visto de otro modo, sin ocasional superficies de inundación (vías urbanas y rurales). Es necesario considerar los procesos erosivos que eventualmente se puedan generar.

3.2 CONSIDERACIONES SOBRE EL DISEÑO DEL DRENAJE Y SUS OBRAS

El sistema secundario, conocido también como el sistema que “conviene”, está constituido por los componentes históricamente considerados como parte de un sistema de drenaje:

     

Sardinales Cunetas Zanjas Entradas Tuberías Canales Abiertos

Dichos elementos están diseñados para manejar la escorrentía de 10 años de periodo retorno.

El sistema principal proporciona ayuda a aquellos flujos de creciente que exceden la capacidad del sistema secundario. Esto sucede con eventos que tienen menor frecuencia de ocurrencia, tales como eventos de 25, 50, y 100 años de periodo de retorno. Este sistema principal está compuesto por las corrientes derivadas de la escorrentía superficial, natural o artificial, que reciben canales tales como quebradas, arroyos, ríos y grandes caudales.

DISEÑO DEFINITIVO

HIDROLOGÍA Cuencas Hidrográficas. Tamaño e Identificación de fuentes. Plano. Frecuencias de diseño y decisión sobre su elección. Caudales de Creciente y métodos de estimación hidrológica. Curvas de frecuencias de crecientes, incluidos diseño, caudal pico seleccionado, hidrogramas y crecientes históricas. CANALES ABIERTOS Curvas de Nivel-Caudal para el diseño, caudales pico y elevaciones históricas de la superficie del agua Secciones transversales utilizadas en el diseño para la determinación de la superficie libre. Localización. Coeficientes de rugosidad asumidos. Métodos usados para determinar la elevación de la superficie del agua. Análisis y diseño de materiales propuestos para el fondo y las paredes de los canales. TUBERÍA DE DRENAJE Cálculo de entradas y tuberías (incluyendo líneas de energía) Mapa detallado del sistema de drenaje Frecuencias de diseño Información sobre descargas, sistema de drenaje existente y otras consideraciones de diseño.

CAPÍTULO 4 – Guías Generales para el Diseño

Un buen diseño de drenaje urbano puede traer ventajas para la capacidad hidráulica de la calle. Un uso óptimo de la capacidad hidráulica de la calle puede reducir en forma significativa el número y tamaño de entradas y colectores de lluvia, o es posible que elimine la necesidad de cierto sistema.

En vías urbanas y rurales, específicamente, los sardineles y cunetas o zanjas al borde de la carretera son considerados parte del SISTEMA MENOR DE DRENAJE. Cuando el caudal de escorrentía en la vía excede los límites aceptables, se requiere un sistema colector de lluvia en la vía o una zanja lateral para transportar el exceso de agua de agua lluvia. Las calles son parte del SISTEMA MAYOR DE DRENAJE porque conducen el mayor caudal de aguas lluvias cuando excede la capacidad del sistema menor de drenaje. Puesto que la función primaria de las calles urbanas es para el movimiento del tráfico, la función de drenaje es secundaria y no debe interferir en la función de tráfico de la calle. El agua que fluye por la vía se debe recoger y conducir rápida y eficientemente a los colectores de lluvia o canales, sin interferir en el movimiento del tráfico. De acuerdo con éstas consideraciones, la función de las calles como parte del sistema mayor de drenaje, es proveer un corredor de emergencia para un evento con recurrencia mayor que el del periodo de diseño con un mínimo daño al ambiente urbano.

CAPÍTULO 5 – Configuración Típica de las Vías Urbanas

1. 2. 3. 4.

Calles Locales Calles Recolectoras Calles Arteriales Autopistas

CAPÍTULO 6 – Frecuencias de Diseño y Ancho de Esparcimiento

El criterio de diseño mediante un periodo de retorno exige un análisis razonable, ya que aunque se puede diseñar una red de drenaje para cualquier periodo de retorno, por razones económicas los sistemas de drenaje de aguas lluvias no suelen estar diseñados para el caudal máximo durante los eventos de grandes tormentas.

Los sistemas de drenaje de aguas lluvias están diseñados para el caudal máximo de una tormenta de menor importancia, con una mínima interrupción de tráfico de la calle. Para lograr esto, la propagación de agua en la calle está limitada a un cierto valor, denominado ancho de esparcimiento máximo, durante el evento de tormenta menor.

En ocasiones las tormentas que se producen superan la magnitud de la tormenta menor. Cuando ésto sucede, la propagación de agua en la calle supera la propagación permisible para el evento de tormenta menor. Se presentan inundaciones en las calles y el tráfico se interrumpe. Sin embargo un diseño adecuado requiere que la seguridad pública se mantenga para minimiza los daños por inundaciones. De éste modo, en la normativa local a menudo se establece también el periodo de

retorno que podría ser hasta de cien años. Par éste evento, denominado tormenta de chequeo, la calle se convierte en un canal abierto, que se debe analizar para determinar que las consecuencias de la inundación son aceptables respecto a los daños y la seguridad pública.

De acuerdo con las anteriores consideraciones, las decisiones más significativas de diseño para el drenaje del pavimento son:

a. Frecuencia de diseño b. Cantidad de Agua que escurre o se esparce sobre el pavimento

El agua esparcida sobre el pavimento y la frecuencia de diseño no son independientes. Las implicaciones del uso de un criterio para el ancho de esparcimiento máximo en un carril de tráfico medio son considerablemente diferentes para una frecuencia de diseño dada que para una de frecuencia de diseño menor.

La velocidad de diseño es importante en la selección de criterios de diseño del drenaje: Una velocidad superior a 70 Km/h y aguas sobre el pavimento pueden causar hidroplaneación; en éste caso la intensidad de la lluvia es más significativa que el esparcimiento del agua sobre la vía.