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• Paola Miguel Guareguan

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NUCLEO ANZOATEGUI FACULTAD DE INGENIERIA Y CCS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL INGENIERIA SANITARIAS II

SISTEMAS DE DRENAJE

PROFESOR: Mimo Giangelli

BACHILLERES: Campos Felix CI: 23.582.386 Jesus Ledezma CI: 24.392.315

Barcelona, Febrero 2015 Sistema de drenaje

Un sistema de recolección de aguas de lluvia, conocido comúnmente con el nombre de drenaje, es un conjunto de estructuras hidráulicas, naturales o artificiales, cuya función principal es recolectar, conducir y disponer las aguas provenientes de la escorrentía superficial para evitar daños y molestias a un área determinada.

Funciones de sistema de drenaje  La función principal de un sistema de drenaje es la de permitir la retirada de las aguas que se acumulan en depresiones topográficas del terreno, causando inconvenientes ya sea a la agricultura o en áreas urbanizadas.  Otra función sumamente importante del sistema de drenaje es la de controlar, en los perímetros de riego, la acumulación de sales en el suelo, lo que puede disminuir drásticamente la productividad.  El drenaje funciona gracias a la gravedad. Las tuberías se conectan en ángulo descendente, desde el interior de los predios a la red municipal, desde el centro de la comunidad hacia el exterior de la misma. Cada cierta distancia se perforan pozos de registro verticales para permitir el acceso a la red con fines de mantenimiento.

Tipos de drenaje  Drenaje sanitario: Son las tuberías por las cuales se trasladan las aguas negras. Se llama drenaje del baño sanitario al que transporta los desechos líquidos de casas, comercios y fábricas no contaminantes. En algunas ciudades son dirigidos a plantas depuradoras para su tratamiento y posterior vertido a un cauce que permita al agua continuar el ciclo hidrológico.  Drenaje pluvial: Se conoce con éste nombre al sistema de drenaje que conduce el agua de lluvia a lugares donde se organiza su aprovechamiento.

En muchas localidades no se realiza la diferenciación entre drenaje sanitario y pluvial y todo el material recolectado es concentrado al mismo destino causando que todos los tipos de deshechos se junten.

Principios y estrategias a seguir en la elaboración de un sistema de drenaje Antes de realizar el diseño se debe tener una serie de información preliminar la cual sirve de apoyo para la correcta elaboración del proyecto, esta información comprende: Topografía del área de estudio. Desarrollo urbano. Geotecnia y suelos. Ubicación de los servicios públicos existentes y de construcción futura.  Estudios hidrológicos y curvas de intensidad – duración – frecuencia.  Delimitación de áreas tributarias.    

Una vez delimitadas las áreas tributarias se deben establecer los puntos de comienzo de los colectores. Cada colector debe comenzar en aquel punto donde el escurrimiento superficial supera la capacidad hidráulica de la calle. Para lograr un diseño óptimo, es necesario plantear varias alternativas para el trazado de los colectores, a fin de seleccionar la que resulte más economía.

Elementos que conforman un sistema de drenaje Estructuras de captación  Sumideros: Son estructuras que se utilizan para la captación de las aguas de lluvia, las cuales sirven de interconexión entre el drenaje superficial y el drenaje primario o secundario. Se deben colocar en aquellos sitios donde el caudal de diseño supere la capacidad hidráulica de la calle, además de ellos las normas establecen que se deben colocar, en forma general, en los siguientes casos:  

puntos bajos y depresiones de las calzadas. Aguas arriba de las intersecciones, especialmente antes de los cruces para peatones, en avenidas y calles.

   

En accesos a puentes y terraplenes sobre quebradas. En todos aquellos casos donde el proyectista lo considere necesario, previa justificación correspondiente. Se debe evitar su colocación en aquellos sitios donde interfieran con otros servicios públicos tales como tanquillas telefónicas. Se debe evitar la existencia de árboles cercanos a los sumideros.

Tipos de sumideros: En términos generales existen dos tipos de sumideros recomendados por las normas. Sumideros de ventana: Consisten en una abertura rectangular, construida en el brocal y con acceso a una tanquilla debajo de la acera, la cual se conecta mediante una tubería al colector de drenaje. Se recomienda la utilización para calles con pendientes longitudinales menores del 3% y anchos de inundación no mayores de 3 m, a fin de garantizar una eficiencia por lo menos del 75%. Tienen la ventaja de no ocasionar molestias al trafico automotor. Su facilidad de captar sedimentos y desperdicios los hace inadecuados en aquellas zonas propensas a la presencia de ellos. Sumideros de rejas: Consiste en una tanquilla construida debajo de la calzada, cuneta o brocal cuneta, cuya parte superior es un orificio de área igual a la de la tanquilla, cubierta por una o varias rejas y se conectan al colector de drenaje mediante una tubería que sale del fondo de la tanquilla. Su capacidad hidráulica es superior a la del sumidero de ventana, principalmente en pendientes longitudinales mayores del 3%. Tienen el inconveniente de ocasionar molestias al tráfico de vehículos y bicicletas. Se debe evitar su utilización en puntos bajos. La capacidad de captación de estos sumideros depende del tipo y numero de rejas a utilizar, de la pendiente longitudinal y transversal de la calle y de la altura del agua sobre la reja.

 Brocales: es un canal que se abre a los lados de las vías terrestres de comunicación (caminos, carreteras) y que, debido a su menor nivel, recibe las aguas pluviales y las conduce hacia un lugar que no provoquen daños.

 Canales:

En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos —generalmente utilizada para agua— y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil. Cuando un fluido es transportado por una tubería parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a la atmósfera, por lo tanto se comporta como un canal. Colectores  Ubicación: Para la ubicación de la red se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:   



buscar las alternativas posibles para el trazado del colector principal. Trazar colectores secundarios de acuerdo a la topografía. Los colectores se proyectaran para ser construidos en el eje de las calles.se evitara en lo posible colectores con pendientes contrarias a las de las calles. Es importante tener en cuenta la diferencia de cotas entre el sitio de descarga y el punto más alejado de la red, para determinar si es posible descargar pro gravedad.

 Tipo de apoyo: De acuerdo a las normas se pueden utilizar tres tipos de apoyo, los cuales se denominan A, B y C. se debe tener en cuenta que en un tramo de colector, el apoyo debe ser el mismo a lo largo de ese

tramo. Para la selección del tipo de apoyo se debe colocar el que tenga mayor factor de carga para las dos profundidades extremas del tramo, esto es para evitar que se produzcan esfuerzos cortantes en la tubería y posteriormente la rotura del mismo.  Materiales: Los materiales a emplear en los colectores serán: Concreto armado o sin armar, Arcilla vitrificada, Asbesto cemento, Hierro fundido, Hierro fundido dúctil, Acero, Policloruro de vinilo (PVC), Fibra de vidrio, Polietileno de alta densidad (PEAD). Cualquier otro material que cumpla con las especificaciones que al efecto tenga establecido el organismo competente  Consideraciones generales El lomo de los colectores estará a una profundidad mínima de 1,15 metros; determinada por la ubicación de la tubería del acueducto de la localidad. En casos muy especiales debidamente justificados, podrá admitirse una profundidad menor a la indicada, debiéndose tomar las precauciones necesarias, a fin de asegurar la integridad de los colectores, y evitar contaminación del acueducto.

Criterios para el cálculo del caudal de diseño Paso 1 Establecer el periodo de retorno de las lluvias en función al uso de la tierra o el tipo de vía basándose en las tablas 6.2 y 6.3 de la guía “fundamentos para el cálculo de alcantarillados”. Paso 2 Establecer el método para el cálculo del gasto de proyecto, entre los cuales se encuentran:       

Método directo método racional método del área efectiva método del escurrimiento superficial modificado métodos que utilizan hidrogramas unitarios métodos que utilizan hidrogramas sintéticos modelos matemáticos para la simulación de escurrimientos.

Paso 3 Se utiliza el método racional, el cual es el que recomiendan las normas, para áreas menores o iguales de 500 Ha. Para áreas mayores de 500 Ha, se recomiendan otros métodos. Paso 4 Determinar el coeficiente de escorrentía C, con la tabla 6.5 de la guía “fundamentos para el cálculo de alcantarillados”. Dependiendo de las características de la superficie. Paso 5 En el método racional el gasto de proyecto se calcula mediante la siguiente expresión: Q=C*I*A Dónde: Q: Gasto máximo lts/seg C: Coeficiente de escorrentía I: intensidad de la lluvia lps/Ha A: área tributaria en Ha

Artículos de la gaceta 5318 que hacen referencia al sistema de recolección de aguas de lluvia. Articulo 3 14 Calculo del gasto de proyecto en sistema de aguas pluviales En el cálculo citado, se deberán utilizar los periodos de retorno de lluvia siguientes: a) para zonas residenciales, de 2 a 15 años. b) para zonas comerciales y de elevado valor, de 5 a 15 años, dependiendo de su justificación económica. c) para obras de canalización de cursos naturales, ríos o quebradas, 50 años o más. 14.1 El tiempo de duración que debe considerarse para la determinación de la intensidad de lluvia, no será inferior a 5 minutos.

En cada caso se fijara el tiempo de precipitación, de acuerdo a las condiciones locales.

14.2 La frecuencia de precipitación se escogerá de acuerdo a la importancia de la localidad y a los daños, perjuicios y molestias que las inundaciones puedan ocasionar al público, comercio, industrio e instituciones de la localidad 14.3 Para la determinación de las intensidades de lluvia en relación con la frecuencia de proyecto, se utilizaran las curvas de intensidadduración para las determinadas frecuencias de lluvia de la localidad, ejecutadas por los servicios de hidrología nacional. 14.4 En el cálculo del tiempo de concentración, deberán considerarse sus componentes: a) el tiempo de entrada, o sea el tiempo necesario para que el agua llegue al sumidero de una alcantarilla o colector, y b) el tiempo de recorrido dentro de los conductos del sistema hasta el punto en consideración. 14.5 Para la determinación del tiempo de entrada, deberá tenerse en consideración: a) la pendiente media de la superficie a drenar, b) la naturaleza de la superficie cubierta, c) la distancia media hasta el sumidero de entrada, d) la acción de retardo por el almacenamiento de agua en su recorrido, y e) la distancia y colocación de los sumideros. 14.6 Para el cálculo del gasto de las aguas pluviales, podrá utilizarse el método racional en superficies hasta 500 Ha. Para superficies mayores de 500 Ha se utilizaran otros métodos, a fin de obtener un mayor ajuste por almacenamiento y falta de sincronización. 15 Coeficientes de escorrentía Los coeficientes de escorrentía a utilizar, con respecto al tipo de superficies, son los siguientes: Características de la Superficie Pavimento de concreto Pavimento de asfalto Pavimento de ladrillos Tejados y azoteas Patios pavimentados Caminos de grava Jardines y zonas verdes

Coeficiente de Escorrentía 0,70 a 0,95 0,70 a 0,95 0,70 a 0,85 0,75 a 0,95 0,85 0,30 0,30

Praderas

0,20

16 El rango de variación de los coeficientes promedio para las distintas zonas, serán los siguientes: Zona Comercial, en el centro de la localidad Comercial, en otra ubicación Residencial unifamiliar Residencial multifamiliar separadas Residencial multifamiliar agrupadas Residencias suburbanas Zona industrial Parques y cementerios Parques de juegos

Coeficiente de Escorrentía 0,70 a 0,95 0,50 a 0,70 0,30 a 0,50 0,40 a 0,60 0,60 a 0,75 0,25 0,50 0,10 0,20

a a a a

0,40 0,80 0,25 0,35

17 Sistema Único El gasto de cálculo para un sistema único, será igual al gasto máximo de las aguas pluviales. 18 Diámetro mínimo de los colectores En sistemas de alcantarillados para aguas pluviales y sistema único será de 25 cm de diámetro.