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UCV – FAC. DE INGENIERÍA DPTO. ING. HIDRÁULICA PROYECTOS HIDRÁULICOS DE DRENAJE (1026) PROF. YURI MEDINA

SO

DRENAJE URBANO SISTEMA DE DRENAJE URBANO

U

R

Es el conjunto de acciones estructurales y no estructurales, destinadas a evitar en la medida de lo posible, que las aguas pluviales causen daño a las personas y a las propiedades en las ciudades u obstaculicen el normal desenvolvimiento de la vida urbana.

D EL

C

Las aguas pluviales a manejar son: - Las que precipitan directamente sobre las áreas urbanizadas - Las que precipitan en otras áreas pero escurren a través de la ciudad por medio de cauces naturales, conductos o superficie natural del urbanismo

OBJETIVOS DEL DRENAJE URBANO

-

Primario o Básico: Proteger la vida y las propiedades de las personas que habitan en el medio urbano Secundario o Complementario: Garantizar el normal desenvolvimiento de la vida diaria en las poblaciones, es decir, el paso de personas y vehículos a pesar de la lluvia

TE S

-

ACCIONES PARA CUMPLIR LOS OBJETIVOS Preventivas Correctivas

N

-

U

COMPONENTES DEL DRENAJE URBANO

AP

-

Drenaje Primario: Acciones correctivas que cumplan el objetivo primario: Cauces naturales, conductos artificiales y obras conexas. Ríos y grandes colectores Drenaje Secundario: Acciones correctivas que cumplan el objetivo secundario: Conductos y obras conexas, cunetas, sumideros, etc. Drenaje Superficial: Acciones correctivas naturales o artificiales que conducen el escurrimiento superficial desde el lugar e caída de la lluvia hasta su entrada al cauce o conducto para cumplir el objetivo secundario: Techos, terrazas, patios, calles

(Fig. 1-1 MDU)

SO

PRINCIPIOS PARA LA CONCEPCIÓN DE UN SISTEMA DE DRENAJE URBANO

CAUCE NATURAL

D EL

DEFINICIONES (Para efecto de D.U)

C

U

R

1. Es un servicio público, por lo tanto debe traer beneficios a la comunidad. 2. Forma parte de la planificación urbana integral 3. Forma parte de la planificación del aprovechamiento de los recursos hidráulicos. Debe haber una concordancia entre el Sistema de Drenaje Urbano y el Control de Inundaciones, no un traslado de problemas 4. Debe mejorar las condiciones sanitarias, nunca empeorarlas 5. Debe contribuir al mantenimiento ecológico y ambiental de la ciudad y sus cuencas adyacentes

Se consideran solo aquellos bien definidos y de cierta magnitud, con potencial de causar daños a personas o a propiedades. No incluye cañadas

TE S

COLECTORES

Cauces naturales o conductos artificiales que constituyen los drenajes primarios o secundarios de las poblaciones

PLANICIE INUNDABLE

U

N

Áreas adyacentes a los cauces naturales, que periódicamente son ocupadas por crecidas

AP

ÁREA INUNDABLE Área distinta a la planicie inundable, que puede ser ocupada por largo tiempo por aguas de escurrimiento superficial. Incluye las aguas estancadas de cierta importancia

GRADO DE PROTECCIÓN

SO

Es un nivel aceptable de riesgo de ocurrencia de daños o molestias. Se traduce en la aceptación de una probabilidad de ocurrencia de los daños y en el establecimiento de los niveles de inundación aceptables, según el objetivo perseguido

PARÁMETRO DE DISEÑO EN D.U. = Precipitación efectiva = Excedente que escurre

U

R

Precipitación efectiva = Precipitación – Infiltración

GASTO DE DISEÑO

D EL

C

Es el evento máximo de escurrimiento cuyos efectos deben evitarse, según el objetivo que se persiga

PERÍODO DE RETORNO (TR)

Es el número promedio de años que transcurre entre la ocurrencia de dos eventos iguales

J=

TE S

PROBABILIDAD DE OCURRENCIA 1 TR

N

Un evento con frecuencia menor, tiene un Período de Retorno mayor y produce mayor daño

U

PROBABILIDAD DE NO OCURRENCIA

AP

p=1–J=1-

1 TR

En D.U. se utilizan frecuencias de precipitaciones como medida del grado de riesgo, lo cual no es una medida de frecuencia de escurrimiento, pero permite considerar las frecuencias de los excedentes de aguas de lluvia (precipitación Efectiva) que es el parámetro de diseño en D.U.

FACTORES PARA SELECCIONAR TR Función Uso de la Tierra Tipo de Vía Instalaciones especiales: bomberos, policías, hospitales Seguridad Nacional

-

Haciendo abstracción de los daños, el MÉTODO PARA EVALUAR TR sería evaluar el beneficio – costo para distintas alternativas de protección, lo cual no es sencillo al darle valor a los beneficios, pues interviene el valor de la vida. Existen metodologías para cuantificar los beneficios según el tipo de proyecto, en D.U. generalmente se asocian a los daños evitados La evaluación beneficio – costo en proyectos de drenaje urbano no siempre es posible o no se amerita según la envergadura del proyecto, por tanto la SELECCIÓN DEL TR se hace en base a CRITERIOS basados en: o Función de la Obra o Magnitud y costo o Ubicación

R

U

D EL

-

C

-

SO

1. 2. 3. 4. 5.

TR PARA FUNCIÓN BÁSICA

N

-

A nivel mundial es muy variable, va de 25 ó 50 años hasta la protección casi absoluta USA: 100 años Europa: Variable, hasta 500 años Venezuela: 100 años. No se justifican mayores períodos debido a: o Limitaciones de información básica o Crecimiento explosivo de ciudades, no es significativo el criterio de uso de la tierra Este TR es para diseñar las acciones correctivas que cumplen la función básica Debe preferirse la aplicación de acciones preventivas que disminuyan las costosas acciones correctivas

TE S

-

-

AP

U

-

TR PARA FUNCIÓN COMPLEMENTARIA

TR (años) 10 10 10

SO

TIPO DE USO

5

D EL

C

U

R

Zonas de actividad comercial Zonas de actividad industrial Zonas de edificios públicos Zonas residenciales multifamiliares de alta densidad(R6,R7,R8,R9,R10) Zonas residenciales unifamiliares y multifamiliares de baja densidad (R1,R2,R3,R4,R5) Zonas recreativas de alto valor e intenso uso por el público Otras áreas recreativas TIPO DE VIA URBANA

N

TE S

VIALIDAD ARTERIAL: Autopistas urbanas y avenidas que garanticen comunicación básica VIALIDAD DISTRIBUIDORA: Vías que distribuyen el tráfico proveniente de la vialidad arterial o que la alimentan VIALIDAD LOCAL: Avenidas y calles cuya importancia no traspasa a la zona servida VIALIDAD ESPECIAL: Acceso a instalaciones de seguridad nacional y servicios públicos vitales

2 2 1

TR (años) 10 5 2 10

AP

U

La tabla para Vialidad debe usarse como complemento y conjunto de la tabla según el tipo de uso

PLANIFICACIÓN DEL DRENAJE URBANO - PLAN RECTOR BÁSICO - PLANES COMPLEMENTARIOS

PLAN RECTOR BÁSICO Para cumplir Objetivo Primario Contiene Acciones Preventivas y Correctivas

SO

-

A.- ACCIONES PREVENTIVAS (Dan soluciones permanentes)

C

2.- Uso de las Edificaciones y Normativa Especial: - Uso de pisos inferiores y sótanos - Cotas mínimas

U

R

1.- Uso de la Tierra: - Planes de Ordenamiento - Manchas de Inundación - Altura que alcanza la creciente

D EL

3.- Pronóstico de Inundaciones: - Instalaciones hidrometeorológicas y comunicaciones - Toma de decisiones 4.- Trazado de Vías Terrestres - Afectan al drenaje natural, positiva o negativamente 5.- Conservación y Mantenimiento:

TE S

- Conservación de cuencas - Mantenimiento del Sistema de Drenaje

6.- Información - Educación Ambiental

B.- ACCIONES CORRECTIVAS

N

(Mitigan pero no eliminan las inundaciones)

U

1.- Rectificación de meandros, protección de taludes y limpieza de escombros de cauces naturales

AP

2.- Canalizaciones y Diques Marginales - Modifican la sección transversal del cauce 3.- Obras de Amortiguación de Crecidas - Embalses - Lagunas

4.- Conductos Artificiales

SO

5.- Remoción de Obstáculos Puentes, pontones o alcantarillas 6.- Modificación de Planicies y Áreas Inundables

R

INFORMACIÓN BÁSICA PARA EL PLAN RECTOR

3.- Uso de la Tierra

D EL

2.- Hidrometeorología - Pluviométrica: P - Pluviométrica: Q - Climatológica: Ev, T

C

U

1.- Topografía - Cuencas Tributarias al Drenaje Primario: Escala 1:100.000 ó 1:25.000 - Área Urbana: 1:5.000 Curvas cada 5m en zonas accidentadas Curvas cada 2m en zonas planas

4.- Geotecnia y Suelos - no detallados, excepto en zonas de embalse

TE S

5.- Drenajes Existentes

METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DEL PLAN RECTOR BÁSICO 1.- Estudio Hidrológico

N

2.- Delimitación de Planicies Inundables y Áreas Inundables

U

3.- Planteamiento de Alternativas 4.- Análisis Económico

AP

5.- Presentación

PLANES COMPLEMENTARIOS -

Para cumplir Objetivo Secundario Contiene Acciones Preventivas y Correctivas

LA

ELABORACIÓN

DEL

PLAN

SO

METODOLOGÍA PARA COMPLEMENTARIO

C

U

R

1.- Búsqueda de Información - Plan Rector Básico - Topografía: Actualización y Complemento en Escala 1:2.500, cotas de las esquinas y cambios de pendiente - Desarrollo Urbano: Planos del Urbanismo - Geotecnia y Suelos: en ubicación de estructuras especiales pesadas, requerimientos de entibado o achique - Servicios Públicos: Ubicación de tubos de acueducto, gas, cloacas, electricidad, teléfono, cable 2.- Estudio Hidrológico

D EL

3.- Delimitación de Áreas Tributarias - Sentido de escurrimiento superficial en calles y avenidas - Divisoria de aguas: Subdividir cada manzana por la bisectriz esquina - Delimitación de áreas tributarias

de

cada

U

N

TE S

4.- Planteamiento de alternativas - Trazado de Colectores: • El colector inicia donde Capacidad de la calle < Escurrimiento Superficial. - Gasto de Diseño de Colectores: • Según las áreas tributarias. • En realidad: el gasto entra por los sumideros. • En la práctica: se asume que el gasto entra por las esquinas - Dimensiones Tentativas: • Se asume flujo permanente y uniforme en el tramo • Si es conducto cerrado: se calcula funcionando a sección plena • Si es conducto abierto se deja un borde libre (≈30 a 50 cm)

AP

5.- Selección de Alternativas 6.- Comprobación de Función Básica 7.- Presentación

PROYECTO DEFINITIVO DE DRENAJE URBANO

-

Acciones correctivas detalladas, de forma que se puedan construir

SO

DOCUMENTOS DEL PROYECTO

R

1.- Memoria Descriptiva - Criterios utilizados - Descripción de Obras - Adquisición de Derechos de Paso

U

2.- Memoria de Cálculo

4.- Especificaciones de Obra

C

3.- Cantidades de Obra

D EL

5.- Procedimientos Constructivos (En caso de ser necesarios) 6.- Planos: Plantas, Perfiles y Detalles

CONTENIDO DE LOS DOCUMENTOS 1.- Ubicación: Planimétrica y Altimétrica

TE S

2.- Dimensiones y Materiales 3.- Modificación de Obras Existentes: Reubicación o eliminación de cualquier servicio 4.- Vigencia de Planes precedentes

N

5.- Procedimiento y Especificaciones de Construcción

U

6.- Adquisición de Bienechurías y Derechos de Paso 7.- Cantidades de Obra

AP

8.- Presupuesto Estimado

PROYECTO DE DRENAJE SUPERFICIAL ELEMENTOS DE DRENAJE SUPERFICIAL

Pendiente Transversal s x

-

Punto de Coronación

-

Pendiente Longitudinal s o

-

Cunetas y Canales Laterales

SO

-

R

Brocales-Cunetas h min = 0,15 m 0,80 x 0,20 0,60 x 0,15

U

-

D EL

C

Fig. 5-2 MDU: DRENAJE SUPERFICIAL - SECCIONES TÍPICAS DE VÍAS TERRESTRES Fig. 5-3 MDU: DRENAJE SUPERFICIAL - INTERSECCIÓN DE CALLES Fig. 5-4 MDU: INTERSECCIÓN DE CALLES CON UTILIZACIÓN DE SUMIDEROS Fig. 5-5 MDU: LOCALIZACIÓN DE SUMIDEROS

CÁLCULO DEL DRENAJE SUPERFICIAL Flujo a Superficie Libre

-

Asumir Flujo Permanente y Uniforme, por las magnitudes involucradas

-

En realidad es No Permanente, No Uniforme, Gradual y Espacialmente Variado

TE S

-

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD HIDRÁULICA DE CALLES Y AVENIDAS Sección Transversal: Es un canal triangular asimétrico

N

-

Dependiendo de Sx, el agua se concentra al lado de cada brocal u ocupa toda la calle

U

-

Establecer Ancho de Inundación T

-

Calcular Tirante y

-

Calcular Capacidad de la vía Q

-

Ec. de Manning p/canales triangulares – Ec de Izzard

AP

-

o

Q = 0,00175 . z . y8/3 . s o 1/2 / n

(Resuelta en Fig. 7.20 (Manual D.U.)

SO

PROYECTO DE SUMIDEROS SUMIDERO: Conexión del drenaje superficial con el secundario y primario

LOCALIZACIÓN

R

U

-

Gobernada por función complementaria, pero se chequea para función básica Ubicar cuando la capacidad de drenaje de la calle es insuficiente En puntos bajos y depresiones En puntos de disminución de pendiente longitudinal En la entrada de puentes y terraplenes Antes de cruces de calles y pasos de peatones

C

-

(Fig. 5-5 MDU)

-

D EL

CHEQUEO DE FUNCIÓN BÁSICA Puede aumentar la capacidad o el # de sumideros No se requiere que capten el Q diseño de función básica, sino que impidan sobrepasar la inundación permisible

TIPOS DE SUMIDERO Ventana Reja Mixto Especial

TE S

-

SUMIDERO DE VENTANA

N

(Fig. 8-1 Pag. 259 MDU)

AP

U

VENTAJAS - Poca interferencia con el tráfico - Útil en vías arteriales y distribuidoras DESVENTAJAS - Funcionamiento hidráulico ineficiente cuando no existe depresión o si la pendiente longitudinal es alta (s o >3%) - Costoso, captan sedimentos y basuras RECOMENDACIONES

-

No usar en zonas de mucho sedimentos o basuras Considerar Área Efectiva de Captación = 80% de área de ventana

SO

CÁLCULO DE SUMIDEROS DE VENTANA

Gasto de Aproximación Q A Profundidad de agua en el brocal y A Geometría de la vía s o , s x y n Longitud de la Ventana L

C

(Fig. 8-2 MDU)

U

-

R

Funcionan como un vertedero de cresta ancha. La capacidad hidráulica depende de:

PROCEDIMIENTO

TE S

D EL

1. Conociendo cota de esquinas, analizar pendiente de la calle s o 2. Establecer área de aporte a cada calle, a criterio 3. Calcular Gasto Escurrido Q T = Q calle + Q manzana Q = C.I.A (Fórmula Racional) 4. Proponer ubicación de sumideros, a criterio, según recomendaciones 5. Repartir Q T en los sumideros propuestos 6. Calcular Capacidad del Sumidero o Gasto Interceptado Q i (*) 7.- Evaluar si son suficientes los sumideros propuestos y aumentar si es necesario

OTRA FORMA PARA CALCULAR LOCALIZACIÓN

AP

U

N

1. Conociendo la pendiente de la calle s o y el ancho de la franja de aporte, calcular la Capacidad de la vía Q (Manning – Izzard - Fig 7.20 MDU) Este corresponde al Gasto de Aproximación al Sumidero Q A 2. Calcular el área A de la vía que al drenar escurre un gasto igual a la capacidad (Fórmula Racional). Conocido el ancho, de esta área despejar la longitud L. A esta distancia estará ubicado el primer sumidero 3. Calcular el gasto interceptado Q i por el primer sumidero, que es un porcentaje del gasto de aproximación 4. Calcular el gasto que sobrepasa el primer sumidero Q s = Q A - Q i 5. Calcular el gasto que el nuevo tramo puede aportar Q A ´ = Q A – Q s 6. Localizar los siguientes sumideros, calculando la distancia a la que estarán ubicados L´ (Punto 2)

(*) CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DEL SUMIDERO DE VENTANA

1. EXPERIMENTOS JOHN HOPKINS UNIVERSITY a) PARA SUMIDEROS DE VENTANA SIN DEPRESIÓN, CON F ≤ 3

R

Q i = %Q A Calcular y A (Manning – Izzard - Fig 7.20 MDU) Verificar Ancho de Inundación T = z . y Calcular L de la expresión anterior

C

-

K 0,23 0,20 0,20

U

Sx 8% 4% 2%

SO

Qi = K . L . y A . g.y A

D EL

b) PARA SUMIDEROS DE VENTANA CON DEPRESIÓN Los ensayos se hicieron para: La expresión obtenida es: donde:

L 1 ≥ 10.a L 2 = 4.a

Qi = (K + C) . L . y A . g.y A

TE S

C = 0,45 / (1,12)M

M = L . F2 / a . tg

2. SUMIDEROS DE VENTANA TIPO INOS

N

 Son sumideros de ventana con depresión de longitudes 1,50m; 3,00m y 4,5m  Las expresiones de cálculo se encuentran resueltas en ábacos

U

(Fig. 8-3, 8-4, 8-5 MDU)

AP

-

Escoger tipo de sumidero: B , a, L Establecer ancho de inundación T Entrar al ábaco con T, s o , s x Obtener Q i / Q A y de allí Q i

3. SUMIDERO DE VENTANA EN PUNTO BAJO

 Hidráulicamente funciona como una descarga por orificio (Fig. 8-6, 8-7 MDU)

SO

SUMIDERO DE REJA Se ubican en calzadas, brocal-cuneta, cuneta o canal lateral

U

VENTAJAS - Mayor capacidad hidráulica - Útil en vías con pendiente longitudinal alta (s o >3%)

R

(Fig. 8-8 MDU)

C

DESVENTAJAS - Inconvenientes al tránsito: de bicicletas por las barras y de automóviles por la depresión - Captan desperdicio - Son muy ruidosas

TE S

D EL

RECOMENDACIONES - No usar en vías arteriales o distribuidoras - Preferir barras inclinadas para favorecer el paso de bicicletas, aunque las más eficientes son las de barra paraleles al flujo - Colocar el doble del área requerida por capacidad hidráulica, como factor de seguridad para los desperdicios - No colocar en puntos bajos

CÁLCULO DE SUMIDEROS DE REJA Funcionan como una descarga de fondo, con flujo gradualmente variado. La capacidad hidráulica depende de: Gasto de Aproximación Q A Ancho de Inundación T Geometría de la vía s o , s x y n Ancho de la Rejilla B tomando en cuenta el tipo de barras a usar

U

N

-

AP

a) MÉTODO DEL HIGHWAY RESEARCH BOARD PARA SUMIDERO DE REJA

-

L >= K . y A . v A / g.y A Calcular y A (Manning – Izzard - Fig 7.20 MDU) Calcular v A = Q A / A A v A . g.y A Fig 8-9 MDU Fig 8-10 MDU Obtener Q i / Q A y de allí Q i yA / B

sX Fig 8-11 MDU Si resulta aceptable, calcular L = K . y A . v A / g.y A K depende del tipo de barras

SO

-

b) SUMIDEROS DE REJA TIPO INOS TIPO DE REJA Fig 5-9 MDU

-

R

C

Calcular y A (Manning – Izzard - Fig 7.20 MDU) Escoger Tipo de Sumidero Calcular y P: Sumidero en Calzada en Posición Normal  y P = y A - 75 . s x  y P = y A - 45 . s x Sumidero en Calzada en Posición Longitudinal  y P = y A - 33 . s x Sumidero en Cuneta Con y P y s o Fig 8-12, 8-13, 8-14 MDU Obtener % Eficiencia = Q i / Q A y de allí Q i

D EL

-

A útil = 72% A útil = 50%

U

o Calzada: (1,50 x 0,90) o Cuneta: (0,90 x 0,61)

c) SUMIDERO DE REJA EN PUNTO BAJO (Experimentos John Hopkins University) Funciona como una descarga por orificio

TE S

(Fig. 8-15 MDU)

Qi = 0,6 . A útil . 2.g.y P

Fijar y P: Profundidad promedio del agua sobre la reja Con y P calcular o leer Qi / A útil (Fig 8-15 MDU) Despejar Capacidad del sumidero Q i Calcular % Eficiencia = Q i / Q A

N

-

U

SUMIDERO MIXTO

AP

VENTAJAS - Combina eficiencia de reja y ventana - Eficiente cuando la ventana atrae flujo al brocal y la reja lo capta - Útil donde la eficiencia de la ventana resulte < 75% DESVENTAJAS - Más costoso, solo se justifica garantizando la correcta ubicación RECOMENDACIONES

Preferible con una sola reja Considerar Área Efectiva de Captación = 67% de área neta de reja y ventana

SO

-

SUMIDEROS ESPECIALES

-

R

-

Canales utilizados para conexión de calles con canales y cauces adyacentes a la vía Útiles para recolección de aguas superficiales provenientes de áreas extensas Pueden incluir tanquillas y enrocados de protección

C

PROYECTO DE COLECTORES

U

-

D EL

Normas Sanitarias para el proyecto, construcción, ampliación, reforma y mantenimiento de las instalaciones sanitarias para desarrollos urbanísticos. G.O. 4103 Extraordinario del 02/06/89

TIPOS DE COLECTOR

-

Tuberías de Concreto (prefabricadas) Conductos circulares u ovalados (vaciados en sitio) Tuberías de acero (Para tramos de alta velocidad, descargas sumergidas, bombeo) Tuberías de metal corrugado (acero o aluminio) Cajones de concreto (vaciados en sitio9 Canales trapeciales o rectangulares de concreto Canal en tierra Cauce natural

TE S

-

N

CONTENIDO DEL PROYECTO DE COLECTORES Tipo de colector Dimensiones hidráulicas Características estructurales Subdrenajes (Cuando existan) Juntas de construcción (Cuando existan) Juntas de dilatación (Cuando existan) Tipo de zanjas (Cuando existan)

AP

U

-

DISTRIBUCIONES TÍPICAS DE SERVICIOS PÚBLICOS

Fig. 5-17 MDU

PROCEDIMIENTO PARA EL PROYECTO DE COLECTORES

D EL

C

U

R

SO

1. Trazar alineamiento de colectores 2. Ubicar las Bocas de Visita BOCAS DE VISITA: Son incorporaciones a la red de colectores, cuya función es permitir la inspección y limpieza 3. Cálculo hidráulico de colectores (*) 4. Comprobación de función básica. (Si es drenaje secundario solo en tramos problema) 5. Requerimientos estructurales: Clase de Tubo y Tipo de Apoyo o Cargas sobre el colector  Esfuerzos resultantes < esfuerzos permisibles según material  Varían según sistema constructivo y tipo de zanja o Carga durante el transporte

NOMENCLATURA DE BOCAS DE VISITA  Urbanismo ramificado  Urbanismo cuadriculado

TE S

NORMAS DE UBICACIÓN DE BOCAS DE VISITA

U

N

 Inicio de colector  Intersección de colectores  Tramos rectos: o Para Ø < 12” → max c/120m o Para Ø > 12” → max c/150m  Tramos curvos (no recomendable) o C/30m + Inicio de curva + Fin de curva  Cambios de dirección, pendiente longitudinal, diámetro y material

AP

TIPOS DE BOCAS DE VISITA TIPO Ø PROF. RASANTE I-a < 42” 1,15m → 5m I-b < 42” > 5m II < 18” < 1,15m III 21” ≤ Ø ≤ 42” < 1,15m IV-a ≥ 48” < 5m

IV-b

≥ 48”

> 5m

SO

(*) CÁLCULO HIDRÁULICO DE COLECTORES Colector: o Canal: Flujo a Superficie Libre o Conducto: Flujo a Superficie Libre o a Presión

-

Aunque sea conducto, generalmente trabaja parcialmente lleno, es decir a Superficie Libre, pues se diseña para un Q max correspondiente a un T R

-

En realidad es No Permanente, No Uniforme, Gradualmente Variado

-

En la práctica asumir: o Flujo Permanente en cada tramo o Flujo Uniforme, para Ø < 900mm (36”) → Cálculo del colector a sección plena o Flujo No Uniforme Gradualmente Variado, para Ø ≥ 900mm (36”) → Cálculo de perfiles de agua o Considerar sedimentos si es necesario

-

Excepción: Puede ocurrir Flujo a Presión en un tramo si: o Q > Q diseño o Descargas sumergidas o En este caso el dimensionamiento consiste en verificar la cota piezométrica y comprobar que no interfiera con el normal funcionamiento del drenaje superficial

TE S

D EL

C

U

R

-

NORMAS DE DISEÑO DE COLECTORES

U

N

 Conducto cerrado: o Ø min AgServidas = 20cm = 8” o Ø min AgLluvia = 25cm = 10” o V min AgServidas = 0,60 m/s o V min AgLluvia = 0,75 m/s

AP

 Canal Abierto: o V min AgLluvia = 0,50 m/s (fácil mantenimiento)

GASTO DE DISEÑO DEL COLECTOR Fórmula Racional

A < 200ha

(l/s)

Q=C.I.A donde:

SO

C: Coeficiente de Escorrentía I: Intensidad de lluvia ( l / s / ha ) A: Área de la Cuenca (ha)

C

U

Manual MOP Normas INOS Manual de Drenaje Urbano G.O. 4103 Ext del 02/06/89 Puede tomarse un solo C o ponderar si se conoce detalle del área a drenar

ÁREA (A)

-

Aunque a un colector se le incorporen varios sumideros en un tramo, se calcula entre tramos comprendidos entre 2 bocas de visita El área de aporte a cada bocas de visita incluye: o Directa: la que drena en el tramo o Indirecta: la que llega al tramo transitada del tramo anterior

TE S

-

D EL

-

R

COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA (C)

INTENSIDAD DE LLUVIA (I) -

U

N

-

Es función de: o Período de Retorno T R (según función e importancia) o Duración de la Lluvia = Tiempo de Concentración d = T c Calcular Tiempo de Concentración T c o T c = 0,0195 . (L3 / H)0,385 (Bureau of Reclamation) o T c en minutos o L y H en metros Si T c < 5 min: Asumir T c = 5 min Si a una BV convergen varios colectores más un área de aporte directo, tomar como Duración de diseño d el mayor tiempo (incluyendo tiempo de concentración y tiempo de viaje)

AP

-

NORMAS Y RECOMENDACIONES COLECTORES

PARA

COLOCACIÓN

DE

U

R

SO

 Preferiblemente Profundidad mínima de la zanja 1,15m + Ø = Cota rasante del tubo  Debe procurarse la menor excavación manteniendo el tubo a profundidad mínima y paralelo al terreno si la velocidad lo permite  Cuando hay cambio de diámetro, se coloca una BV y los tubos deben enrasarse por el lomo  CONSECUENCIA: Cota de rasante y cota de banqueo son distintas a cada lado de la BV  Si caen varios tubos a la BV, se enrasa el tubo de salida con el lomo del tubo que esté más bajo

Se usan en Drenaje Urbano y Drenaje Vial

TIPOS DE CANALIZACIÓN

-

Canal trapecial (más natural, más fácil, más económico) o Fondo de tierra o Fondo de concreto Canal rectangular: Usado cuando el canal cumple una función adicional, como soportar carga lateral

D EL

-

C

CANALIZACIONES EN CANALES DE DRENAJE

Obra de Entrada Obra de Salida Canal o Canaleta Central o Platea o Triángulos o Taludes o Muros o Junta de Construcción o Junta de Dilatación

U

N

-

TE S

PARTES DE UNA CANALIZACIÓN

AP

CAUSAS DE FALLA EN CANALES DE CONCRETO -

Por lavado de material que se fuga por la junta si ésta no es estanca Por exceso de presión lateral sobre la losa, porque no existen barbacanas o están mal colocadas Por Abrasión, que indirectamente proporcional a la resistencia del concreto

RECOMENDACIONES PARA RESISTIR LA ABRASIÓN

AP

U

N

TE S

D EL

C

U

R

-

Dar mucha importancia al curado del concreto: Humedecimiento continuo y protección de los rayos del sol Usar concretos de alta resistencia por cemento, no por agregado Usar cemento Tipo II para Obras Hidráulicas, o cemento de escoria de hierro o Aditivos para Concreto

SO

-