PREFACTIBILIDAD DE LA INCORPORACIÓN DE SISTEMAS …

PREFACTIBILIDAD DE LA INCORPORACIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS) EN LA UGA 030 DE LA

SUBCUENCA TORCA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.

CRISTIAN RICARDO CULMAN CHAUX MANUEL ALEJANDRO MURCIA MARTÍNEZ

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS

BOGOTÁ D.C – 2020

PREFACTIBILIDAD DE LA INCORPORACIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS) EN LA UGA 030 DE LA SUBCUENCA

TORCA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.

CRISTIAN RICARDO CULMAN CHAUX MANUEL ALEJANDRO MURCIA MARTÍNEZ

Trabajo de grado para obtener el título de especialista en Recursos Hídricos.

ASESOR: DIEGO ALEJANDRO PULGARIN MONTOYA

INGENIERO CIVIL, MSC.

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS

BOGOTÁ D.C – 2020

Nota de aceptación

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Presidente del Jurado

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Jurado

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Jurado

Bogotá D.C., junio de 2020.

Dedicatoria

Dedico este trabajo a la energía más poderosa del mundo, a Dios, por guiar mi vida, mis proyectos y por haberme guiado hacia este nuevo reto. A Él, por haberme dado la suficiente sabiduría para afrontarlo. A mi madre por sus siempre buenos deseos y fortaleza para todos los proyectos que he emprendido, y a mi novia, por la voz de aliento y su siempre fascinante apoyo.

Cristian Ricardo Culman Chaux

Este trabajo de grado está dedicado al esfuerzo que se ha invertido a esta nueva etapa de mi formación profesional; a mi madre y hermanos, quienes han estado a mi lado a lo largo de mi vida y a mi esposa, con quien compartimos juntos una vida de logros profesionales y personales junto con mi familia perruna.

Manuel Alejandro Murcia Martínez

Agradecimientos

A Dios, por su amor, su voluntad y su misericordia, a Él por acompañarme en este nuevo camino de formación profesional, por darme la oportunidad de estar nuevamente en un ente educativo y por permitirme vivir para poder aportar un granito de arena hacía el cambio.

A mi madre, por forjar los cimientos de la persona que soy y ser la máquina de vapor para tener fuerzas para estar dónde estoy, a mi hermana y mis hermanitos por sus bonitas enseñanzas y mensajes para estar siempre de pie ante las adversidades. A ellos porque son y serán mi vida entera.

A mi compañera, Diana, porque con sus enseñanzas me ha dado muchas lecciones de vida. A ella por su apoyo, por ser un bastón en momentos difíciles, por su amor sincero y por ayudarme a perder el miedo a los retos.

Al Ingeniero Diego Pulgarin por creer en el proyecto planteado y por ofrecer siempre su valioso conocimiento para la resolución de dudas, por guiarnos a través de sus experiencias para poder construir la mejor respuesta ante este problema.

Cristian Culman Chaux.

A mi madre, la incansable máquina y corazón de la familia Murcia Martínez, una mujer dedicada a nuestro cuidado y quien ha cumplido con los objetivos que se ha propuesto, a quien le debo todo lo que soy y quien soy; mi hermana y hermanos, con quienes hemos vivido toda suerte de experiencias y ha forjado el carácter de cada uno de nosotros y de lo que somos.

A mi esposa Claudia, con quien somos colegas en cada uno de los logros profesionales conseguidos, amantes de los animales y compañeros de viaje, quien fue primero mi novia y colega profesional y quien se ha convertido en mi compañera de vida y con quien formamos una familia con cuatro perritos, quienes nos complementan y nos hacen muy felices.

Al Ingeniero Diego Pulgarin por ser el artífice del planteamiento del proyecto de grado en su calidad de Director de Proyecto y ser nuestro guía en este proceso, a los docentes que aportaron su conocimiento al servicio de la academia y compañeros de estudio, que nos hemos convertido en colegas al conseguir este nuevo logro.

Manuel Alejandro Murcia Martínez.

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 3

1 GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 5

1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN 5

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 5

1.2.1 Antecedentes del problema 5

1.2.2 Pregunta de investigación 6

1.3 JUSTIFICACIÓN 6

1.4 OBJETIVOS 7

1.4.1 Objetivo general 7

1.4.2 Objetivos específicos 8

1.5 CRONOGRAMA 8

1.6 PRESUPUESTO 9

2 MARCOS DE REFERENCIA 10

2.1 MARCO CONCEPTUAL 10

2.2 MARCO TEORICO 10

2.2.1 Ciclo hidrológico y ciclo hidrológico urbano 10

2.2.2 Sistemas de drenaje urbano sostenible 12

2.2.2.1 Alcorques inundables 13

2.2.2.2 Cuenca seca de drenaje extendido 15

2.2.2.3 Cunetas verdes 16

2.2.2.4 Tanques de almacenamiento 16

2.2.2.5 Pavimentos permeables 16

2.2.2.6 Zanjas de Infiltración 17

2.2.2.7 Zonas de bio-retención 17

2.3 MARCO JURÍDICO 18

2.3.1 Normatividad nacional 18

2.4 MARCO GEOGRÁFICO 20

2.5 MARCO DEMOGRÁFICO 21

2.6 ESTADO DEL ARTE 21

3 METODOLOGÍA 24

3.1 FASES DEL TRABAJO DE GRADO 24

3.2 FASE I: RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN SECUNDARIA 24

3.2.1 Normatividad del SISTEC 24

3.2.2 Sistema de información geográfico de la EAAB 25

3.3 FASE 2: DELIMITACIÓN DE ÁREAS DE DRENAJE 26

3.3.1 Información Necesaria para la Delimitación de las Áreas 26

3.3.2 Consideraciones para la delimitación de las áreas de drenajes 27

3.4 FASE 3: DETERMINACIÓN DE CAUDALES 27

3.4.1 Ecuación del Método Racional 27

3.4.2 Coeficiente de escorrentía 28

3.4.3 Intensidad de lluvias 28

3.4.4 Tiempo de concentración o duración 29

3.4.5 Curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF) 30

3.4.6 Periodo de retorno 30

3.5 FASE 4: DIMENSIONAMIENTO DE REDES 30

3.5.1 Método de análisis hidráulico 31

3.5.2 Ecuaciones para el dimensionamiento hidráulico 31

3.5.3 Coeficientes de rugosidad de Manning 32

3.5.4 Relaciones hidráulicas 32

3.5.5 Velocidad mínima 33

3.5.6 Velocidad máxima 34

3.5.7 Pendientes mínima y máxima 34

3.5.8 Dimensionamiento de la sección 35

3.5.9 Profundidad hidráulica máxima 35

3.5.10 Diámetro mínimo para alcantarillados 35

3.6 FASE 5: ANÁLISIS DE TIPOLOGÍAS SUDS 35

3.6.1 Determinación de la conveniencia de los SUDS 35

3.6.2 Recopilación de la información e identificación de áreas potenciales de

intervención 36

3.6.3 Manejo de escorrentía 36

3.6.4 Visita técnica de la zona 36

3.7 FASE 6: IMPLEMENTACIÓN DE TIPOLOGIAS SUDS 36

3.7.1 Preselección de tipologías 37

3.7.2 Control de volúmenes de aguas lluvias 38

4 ANÁLISIS HIDROLÓGICO DEL ÁREA DEL PROYECTO 39

4.1 DATOS ESTACIONES METEOROLÓGICAS 39

4.2 CARACTERISTICAS DIMENSIONALES DE LA ZONA 40

4.3 DETERMINACIÓN DE CURVAS IDF (INTENSIDAD, DURACIÓN Y

FRECUENCIA) 41

4.4 ÁREAS DE DRENAJE 44

4.5 TIEMPOS DE CONCENTRACIÓN 45

4.6 CAUDALES DE DISEÑO 46

4.7 ANÁLISIS DE LLUVIA 50

4.7.1 Hietograma de diseño 50

4.7.2 Hidrograma unitario 52

5 EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

EXISTENTE 56

5.1 TOPOGRAFÍA DEL ÁREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO 56

5.2 REVISION DE LA INFORMACION TOPOGRAFICA 56

5.3 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 57

5.4 DETERMINACION DE LA UBICACIÓN DE LOS POZOS PARA REALIZAR LA

COMPLEMENTACION DE LOS TRAMOS DE TUBERIA FALTANTES 59

5.5 ESTIMACION DE DATOS ALTIMETRICOS PARA PARA COMPLEMENTAR EL

PLANO BASE DEL PROYECTO 59

5.6 CONSOLIDACION DE DATOS DE LOS TRAMOS DE TUBERIA QUE HACEN

PARTE DEL PROYECTO 60

5.7 INTEGRACION DE LA INFORMACION Y TRAZADO DEL AREA DE

INTERVENCION DE LOS COLECTORES 61

5.8 TRAZADO Y DELIMITACION DE AREAS 62

5.9 PRESENTACION DE LAS AREAS UNA VEZ DETERMINADAS 63

5.10 SIMULACIÓN HIDRÁULICA 64

5.11 RESULTADOS DE LA MODELACIÓN 66

5.11.1 Capacidad hidráulica 66

5.11.2 Perfiles de simulación hidráulica 68

6 SISTEMAS DE DRENAJE URBANO SOSTENIBLE 70

6.1 ¿QUÉ ES DRENAJE URBANO? 70

6.2 EECTOS DE LA URBANIZACIÓN SOBRE EL DRENAJE 71

6.3 SUDS 74

6.4 DESARROLLO DE SISTEMAS SUDS EN EL MUNDO 75

6.5 SUDS EN COLOMBIA Y BOGOTÁ 75

7 ANÁLISIS DE TIPOLOGÍAS SUDS 77

7.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE ÁREAS

POTENCIALES 77

7.1.1 Manejo de escorrentía 78

8 IMPLEMENTACIÓN DE TIPOLOGÍAS SUDS 80

8.1 PRESELECCIÓN DE TIPOLOGÍA SUDS 80

8.2 IMPLEMENTACIÓN Y MODELACIÓN HIDRÁULICA DE LA TIPOLOGÍA SUDS

80

8.3 PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE TECHOS VERDES 84

8.3.1 Determinación de área 84

8.3.2 Resultados de modelación cubierta verde 86

CONCLUSIONES 91

BIBLIOGRAFÍA 93

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Marco conceptual ...................................................................................... 10

Figura 2 Ciclo hidrológico del agua ............................................................................... 11

Figura 3 Hidrograma de los cambios producidos por el aumento de la

impermeabilización consecuencia del desarrollo urbano en lluvia-escorrentía ...... 11

Figura 4 Objetivos de drenaje sostenible ...................................................................... 13

Figura 5 Alcorque inundable con canalización .............................................................. 14

Figura 6 Vista Lateral alcorques inundables .................................................................. 15

Figura 7 Cuenca seca de drenaje extendido ................................................................. 15

Figura 8 UGA 030 TORCA ............................................................................................ 20

Figura 9 Delimitación de la UGA 030 ............................................................................ 25

Figura 10 Grilla de Referencia Planchas a consultar de la EAB .................................... 26

Figura 11 Relaciones geométricas e hidráulicas para canales circulares ..................... 33

Figura 12 Coeficiente CURVAS IDF .............................................................................. 39

Figura 13. Coordenadas de la ubicación de los coeficientes de intensidad .................. 39

Figura 14 Localización general del proyecto ................................................................. 40

Figura 15 Curva intensidad duración y frecuencia IDF .................................................. 43

Figura 16 Hietograma tormenta de diseño para intervalo de 5 años en 3 horas ........... 52

Figura 17 Hidrograma de diseño caudal pico periodo de retorno de 5 años para ........ 53

Figura 18 Hidrograma unitario obtenido - Método SCS. ................................................ 55

Figura 19 Topografía del proyecto ................................................................................. 56

Figura 20 Información topográfica faltante .................................................................... 57

Figura 21 Información faltante ....................................................................................... 58

Figura 22 Red de alcantarillado - tramos de estudio ..................................................... 58

Figura 23 Datos del tramo de tubería faltante ............................................................... 59

Figura 24 Información consolidad .................................................................................. 61

Figura 25 Delimitación y trazado de áreas .................................................................... 62

Figura 26 Áreas de drenaje ........................................................................................... 62

Figura 27 Áreas de drenaje ........................................................................................... 63

Figura 28 Acercamiento a las áreas de drenaje ............................................................ 64

Figura 29 Red de alcantarillado pluvia objeto de estudio .............................................. 65

Figura 30 Modelación con hietograma de diseño .......................................................... 66

Figura 31 Relación (Y/d) para sistemas de alcantarillado pluvial .................................. 68

Figura 32 Perfil - afluente colector 1 área mayor ........................................................... 68

Figura 33 Perfil afluente colector 2 área menor ............................................................. 69

Figura 34 Escenarios del drenaje urbano ...................................................................... 70

Figura 35. Efectos de la urbanización ........................................................................... 72

Figura 36. Efectos de la urbanización y el cambio en el hidrograma ............................. 73

Figura 37 Grupo 4 de la zona 1 Sector Buenavista ....................................................... 77

Figura 38 Localización del área de estudio ................................................................... 78

Figura 39 Calles tipo del área de estudio ...................................................................... 79

Figura 40 Carreras tipo barrio Verbenal ........................................................................ 79

Figura 41 Área aferente en condiciones actuales .......................................................... 81

Figura 42 Área aferente con condiciones modificadas .................................................. 81

Figura 43 Caudal vs tiempo situación actual área mayor .............................................. 82

Figura 44 Caudal vs tiempo implementando SUDS - tanques de almacenamiento ...... 82

Figura 45 Caudal vs tiempo situación actual colector área menor ................................ 83

Figura 46 Caudal vs tiempo situación implementado tanques de almacenamiento

colector área menor................................................................................................ 83

Figura 47 Áreas de techos y vías .................................................................................. 85

Figura 48 Selección LID-Cubierta verde ........................................................................ 86

Figura 49 Asignación de área ........................................................................................ 87

Figura 50 Adición de tipología al software EPA SWMM ................................................ 87

Figura 51 LID usage editor software EPA SWMM ......................................................... 88

Figura 52 Área a modelar de techo verde ..................................................................... 88

Figura 53 Áreas con implementación SUDS ................................................................. 89

Figura 54 Lámina de agua nodos del colector principal ................................................ 89

Figura 55 Caudal pico colector principal ........................................................................ 90

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Alcorques Inundables 14

Tabla 2 Restricciones de cuenca seca de drenaje extendido 16

Tabla 3 Restricciones de cuneta verde 16

Tabla 4 Restricciones para el tanque de amortiguamiento. 16

Tabla 5 Restricciones pavimentos permeables 17

Tabla 6 Zanjas de Infiltración. 17

Tabla 7 Zonas de bio-retención 17

Tabla 8 Marco geográfico SUDS 18

Tabla 9 Marco geográfico SUDS 19

Tabla 10 Método Racional 27

Tabla 11 Coeficiente de escorrentía 28

Tabla 12 Valores del coeficiente de rugosidad de Manning n para conductos cerrados 32

Tabla 13 Valores de velocidades máximas permisibles para los materiales utilizados en

el diseño de las redes del sector de puente Aranda 34

Tabla 14 Tipologías aplicables SUDS con base en la selección de áreas potenciales 37

Tabla 15 Restricciones recomendadas para las tipologías SUDS 38

Tabla 16 Caracterización del área de estudio 40

Tabla 17 Coeficientes 41

Tabla 18 Cálculo de la intensidad 41

Tabla 20 Áreas de drenaje 44

Tabla 21 Continuación áreas de drenaje 45

Tabla 22 Tiempos de concentración 46

Tabla 23 Coeficiente de infiltración y/o escorrentía del suelo NS-085 EAB 47

Tabla 24 Coeficientes de escorrentía por área de drenaje 48

Tabla 25 Método racional para determinar el caudal según el área de drenaje 49

Tabla 26 Cálculo de precipitación diferencial para un intervalo de tres horas 51

Tabla 27 Ordenadas del hidrograma unitario adimensional del SCS 53

Tabla 28 Caudales obtenidos - Método del hidrograma unitario del United States 54

Tabla 29 Estimación de datos altimétricos faltantes 60

Tabla 30 Relación de llenado de un tramo de la red de alcantarillado 67

Tabla 31 Resultados para la implementación de tipologías SUDS 80

Tabla 32 Relación de porcentaje de la cubierta y vías 85

1

RESUMEN

La ciudad de Bogotá D.C. enfrenta un gran reto frente al manejo de los grandes volúmenes de escorrentía producidos por los eventos de lluvia como respuesta a la impermeabilización de la ciudad. Esto trae consigo la disminución de la evapotranspiración, cambio en el ciclo hidrológico y aumento de la contaminación de aguas superficiales. El presente trabajo evalúa el sistema de alcantarillado pluvial de un área de 24,11 hectáreas circunscrito en la UGA 030, el cual cuenta con dos colectores que descargan al Canal Torca, el área mayor con 18,7 hectáreas y el área menor con 5,3 hectáreas. En esta evaluación, se determinó la necesidad de ampliar el diámetro del tramo final de los colectores en razón de que hay tramos de tubería que se encuentran trabajando por encima del 85% de la relación de llenado. Para este caso se implementan sistemas de drenaje urbano sostenible SUDS, con el objeto de analizar si es necesaria la ampliación de los diámetros de tubería, o, por el contrario, las implementaciones de estos sistemas ya que presentan una solución que permita la reducción de los volúmenes de escorrentía. Por lo anterior, se evaluó el área de influencia del proyecto para determinar los espacios potenciales para su implementación. Esta evaluación dejó a la vista los exiguos espacios para realizar esta implementación, sin embargo, se hallaron espacios para su adopción. En atención a la matriz de restricción para la implementación de una o más de las 7 tipologías existentes, se encontró que, para esas condiciones físicas, se deben establecer tanques de almacenamiento. Sin embargo, la adopción de esta tipología encontró que no se reducen los caudales pico en el tramo final de la tubería de descarga de ambos colectores. No obstante, las características de la cuenca evaluada permiten la implementación de techos verdes. Esta tipología determinó que hay una reducción del 19,91% del caudal pico del evento de lluvia.

Palabras clave: SUDS, impermeabilización, escorrentía, alcantarillado, caudal

ABSTRACT

Bogotá D.C. city faces a great challenge in handling the large volumes of runoff produced by rain events in response to the waterproofing of the city. This brings a decrease in evapotranspiration, a change in the hydrological cycle and an increase in contamination of surface waters. The present work evaluates the pluvial sewerage system of an area of 24.11 hectares circumscribed in UGA 030, which has two collectors that discharge to the Torca canal, the largest area with 18.7 hectares and the smallest area with 5, 3 hectares. In this evaluation, the need to expand the diameter of the final section of the collectors is determined because there are sections of pipe that are working above 85% of the load ratio. In this case, SUDS sustainable urban drainage systems are implemented, in order to analyze whether the expansion of the pipeline parameters is necessary, or, conversely, the implementations of these systems since they present a solution that allows the reduction of runoff volumes. Therefore, the area of influence of the project was evaluated to determine the potential spaces for its implementation. This evaluation exposed the meager spaces to carry out this implementation, however, there are spaces for its adoption. Considering the restriction matrix for the implementation of one or more of the

2

7 affected typologies, it was found that, for these physical conditions, storage tanks must be established. However, the adoption of this typology found that the peak flow rates in the final section of the discharge pipe of both collectors are not reduced. However, the characteristics of the basin could allow the implementation of green roofs. This typology determined that there is a 19.91% reduction in the peak flow of the rain event.

Keywords: SUDS, waterproofing, runoff, sewerage, flow.

3

INTRODUCCIÓN

La ciudad de Bogotá por su ubicación geográfica se localiza en la zona de confluencia intertropical la cual cruza la ciudad dos veces al año, efecto que influye en el comportamiento de las lluvias produciendo dos épocas de lluvias. De acuerdo IDEAM1 la primera se presenta en los meses de marzo, abril y mayo, y la segunda en los meses de septiembre, octubre y noviembre. Los valores medios en la localidad de Bosa oscilan en 69 mm, mientras que los valores medios alcanzan los 142 mm en el sector de Torca, al norte de la ciudad.

Esta situación con el paso del tiempo se presenta como una amenaza debido a que el rápido desarrollo urbano pone de manifiesto que la impermeabilización de la ciudad dificulta el manejo de aguas lluvias en el espacio público. Para RODRIGUEZ2 debido al rápido desarrollo urbano, los sistemas de drenaje urbano que forman parte del sistema de saneamiento de las ciudades se ha visto sin capacidad en tiempo de lluvias debido a los volúmenes de agua pluvial que estos reciben procedentes de zonas urbanas impermeables.

De acuerdo a lo anterior, es frecuente encontrar los sistemas de drenaje desbordados en tiempos de lluvia debido a los grandes flujos, situación que se ha vuelto repetitiva en cada periodo de lluvia. BUITRAGO3 afirma que Las inundaciones son un problema creciente que se ha presentado recurrentemente en diferentes centros urbanos en Colombia en los últimos años, causando pérdidas materiales considerables. Los sistemas sostenibles de drenaje urbano se han identificado como una posible solución a dicha problemática. Sin embargo, estos sistemas son aún poco empleados y evaluados en Bogotá. Por lo anterior es urgente la implementación e investigación de dichos sistemas.

Para lograr una buena gestión de estos picos que causan daños en la ciudad genera la necesidad de la construcción de sistemas de drenaje de gran tamo con el fin de mitigar los problemas asociados con ellos. Sumado a ello, durante los eventos de precipitación en los meses mencionados anteriormente, se suma la contaminación acumulada en la superficie durante los meses secos, que es secada y lavada y arrastrada a la red de colectores. Esto trae como consecuencia la acumulación de sedimentos que generan un alto impacto de contaminación sobre los medios receptores. Este ha traído como efecto

1 IDEAM, Estudio de la caracterización climática de bogotá y cuenca alta del río Tunjuelito. Bogotá D.C..2004. 2 RODRIGUEZ HERNANDEZ, J.. Estudio, análisis y diseño de secciones permeables de firmes para vías urbanas con

un comportamiento adecuado frente a la colmatación y con la capacidad portante necesaria para soportar tráficos ligeros. Tesis Doctoral. Cantabria, España.: Universidad De Cantabria. 2007. 513p. 3 BUITRAGO, N.f.. Cuantificación y caracterización de la calidad de agua de escorrentía de techo para el prediseño de

una piscina de retención en el campus de la Universidad Nacional de Colombia. Tesis de Maestría. Bogotá D.C.: Universidad Nacional De Colombia. 2011. 204p.

4

un marcado problema de contaminación en la escorrentía urbana y de su vertido directo al medio natural.

De acuerdo a lo mencionado es inminente la incorporación de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) en la UGA 030 de la subcuenca Torca en la ciudad de Bogotá, como respuesta a soluciones a las diferentes problemáticas que se generan en torno a la precipitación, impermeabilización de la ciudad y calidad del agua.

5

1 GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO

1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Gestión y tecnología para la sustentabilidad.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los sistemas de alcantarillado pluvial de la Ciudad de Bogotá a lo largo de su desarrollo se han visto sometidos a la renovación a causa de la redensificación urbana a la que ha estado expuesta esta gran urbe, esto con el fin de aumentar su capacidad hidráulica, de modo que se pueda captar ese aumento en los caudales pico que se producen como respuesta al endurecimiento de la ciudad, dónde los coeficientes de escorrentía cambiaron de zonas verde a vías y cubiertas, producto de nuevos desarrollos urbanísticos, que conllevan a que los suelos sean impermeables facilitando el encharcamiento.

Actualmente en la ciudad de Bogotá D.C. en la UGA 030, que pertenece a la subcuenca Torca, se está ejecutando la obra de construcción cuyo objeto es “AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV Y V, EN EL AREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB – ESP, en el cual uno de sus objetivos es el aumento de la red de alcantarillado pluvial de diámetro de 1.30 metros a 1.40 metros en la descarga al Canal Torca, ubicada en la Calle 186 entre la Carrera 19 y en dirección al Canal hacia el Occidente.

1.2.1 Antecedentes del problema. Con el paso de los años se han ido ejecutando proyectos de construcción de vivienda e infraestructura vial que ha reducido las áreas verdes en las cuales el agua era retenida y se han convertido en zonas compactadas, el sistema de alcantarillado pluvial existente ha llegado a su capacidad máxima, por lo cual, la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá por medio del contrato denominado “AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV Y V, EN EL AREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB – ESP”, en el cual uno de sus objetivos es el aumento de la red de alcantarillado pluvial de diámetro de 1.30 metros a 1.40 metros en la descarga al Canal Torca, ubicada en la Calle 186 entre la Carrera 19 y en dirección al Canal hacia el Occidente.

6

1.2.2 Pregunta de investigación. ¿Cuál sería el efecto en la capacidad hidráulica para el sistema de alcantarillado pluvial diferentes si se implementaran diferentes alternativas de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS)?

1.3 JUSTIFICACIÓN

El aumento acelerado e insostenible de la población ha generado que salgan a la vista problemas medioambientales propios del crecimiento y la expansión urbana. Para MARTINEZ4 la rapidez de la ocupación demográfica ha desencadenado el cambio del área permeable de los espacios en los cuales se han realizado edificaciones, modificando las condiciones y dinámicas naturales prexistentes. Uno de los problemas medioambientales que tiene gran repercusión es la transformación del ciclo hidrológico natural, debido a la disminución de las áreas impermeables se aumenta de la escorrentía producto de eventos de precipitación, por lo tanto, la concentración de agua en las superficies que componen la ciudad. BARBOSA et al5 expone que esta problemática genera impactos hidrológicos negativos tales como: incrementos en los volúmenes y caudales pico de escorrentía, reducción de la infiltración de agua lluvia y deterioro de la calidad del agua de los cuerpos de agua receptores.

La ciudad de Bogotá no es ajena a esta problemática, y ha sufrido la inclemencia de las fuerte fuertes lluvias que se presentan durante la época invernal, ocasionando una fuerte presión al sistema de alcantarillado pluvial, que en algunas ocasiones en unos sectores de la ciudad ha superado su capacidad de transporte o capacidad hidráulica. La gestión de estos picos para evitar daños en la ciudad motiva a la construcción de sistemas de drenaje de gran tamaño con el fin de mitigar y controlar los problemas asociados con ellos.

Estos progresos en los sistemas de drenaje urbano convencional son de carácter continuo, tales como construcción de tanques de tormenta con mayores dimensiones; y, sin embargo, el continuo desarrollo de nuevas zonas de urbanización en la ciudad de Bogotá dónde se conectan los nuevos desarrollos al colector de la red de alcantarillado pluvial más cercana, sumando volúmenes de agua una y otra vez llegar a sobrepasar las capacidades de colectores principales.

4 MARTINEZ ACOSTA, José Alejandro. Metodología para determinar el potencial de implementación de sistema urbanos de drenaje sostenible (suds) En áreas residenciales, A partir de análisis de sistemas de información geográfica (sig). Caso de estudio Bogotá D.C. Colombia . Tesis de grado. Bogotá D.C..: Universidad De Los Andes. 2017. 94p. 5 BARBOSA, Ana., FERNANDES, Joao y DAVID, Luis. Key issues for sustainable urban stormwater management. En: Journal of Water Research. December, 2012. Vol. 46. No. 20., p.6787-6798.

7

Los sistemas de drenaje convencionales tienen su objetivo en la evacuación de agua de escorrentía, careciendo de calidad del agua drenada que era vertida al medio. Estos sistemas de alcantarillado están diseñados con el objeto de evitar inundaciones, sin tener en cuenta que existe un potencial daño ambiental al vertido al medio de un agua de escorrentía. Las actividades del hombre dan lugar a una gran cantidad de contaminantes como sedimentos, aceites, granos, metales, fertilizantes, pesticidas, sales, patógenos y basura que, junto con los desechos animales, puede afectar la salud pública y causar daños ambientales.

Así las cosas, los problemas que preocupan a la ciudad de Bogotá es la calidad del agua y deterioro de los ecosistemas, por ello, el uso de sistemas no convencionales ofrece múltiples beneficios a la hora de afrontar la gestión del agua lluvia como una alternativa a lo convencional, enfocado hacia el desarrollo sostenible. En consecuencia, toma fuerza la opción de los Sistemas Urbanos de Drenajes Sostenibles (SUDS), que tiene como objetivo imitar, de la manera más fiel posible, el ciclo hidrológico natural previo a la urbanización o actuación humana. Se puede sintetizar de esta manera, que su objetivo es mitigar tanto los problemas de cantidad como de calidad de las escorrentías urbanas, minimizando los impactos del desarrollo urbanístico y maximizando la integración paisajística y los valores sociales y ambientales de las actuaciones programadas.

Conforme a lo expuesto, es necesario determinar si la ampliación de la tubería que pertenecer a la red de alcantarillado pluvial, en el tramo mencionado anteriormente en este documento es la mejor opción hidráulica, o, por el contrario, el uso de una de las tipologías expuestas en la norma NS-166 se perfila como una solución y puede ofrecer los beneficios de optar por una alternativa sostenible ya que se obtendrían grandes ventajas como un control de contaminación, reducción de cambios en el ciclo hidrológico y las recargas de aguas subterráneas.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo general. Realizar el análisis de la capacidad hidráulica de la red de alcantarillado pluvial existente de 1.30 metros de diámetro en el punto del canal Torca, ubicado en la calle 186 entre la carrera 19, en dirección al canal hacia al occidente, analizar alternativas existentes según normatividad para SUDS evaluando parámetros establecidos y determinar la mejor solución desde el punto de vista técnico.

8

1.4.2 Objetivos específicos

- Diagnosticar la capacidad hidráulica de la tubería de descarga de la red de alcantarillado pluvial de 1.30 metros en el punto de descarga al Canal Torca.

- Realizar la determinación de caudales para la evaluación de capacidad hidráulica de las redes de alcantarillado pluvial, de acuerdo a la norma NS-085.

- Realizar revisión de información existente relacionado con los Sistemas Urbanos de Desarrollo Sostenible (SUDS).

- Analizar las diferentes alternativas de solución para el problema presentado. - Evaluar y determinar cuál de las tipologías SUDS según norma NS-166, tiene un

mejor comportamiento en la reducción de la capacidad hidráulica de la tubería de descarga al Canal Torca.

1.5 CRONOGRAMA

En la tabla 1 se observa el cronograma de actividades para el desarrollo del proyecto para el análisis de la capacidad hidráulica de la red de alcantarillado pluvial existente.

CRONOGRAMA

DURACIÓN

En meses En semanas x

CRONOGRAMA

ACTIVIDAD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

RECOPILACIÓN Y ANALISIS DE LA INFORMACIÓN

DELIMITACION DE AREAS DE DRENAJE

DETERMINACION DE CAUDALES

DIMENSIONAMIENTO DE REDES DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

ANALISIS E IMPLEMENTACION DE TIPOLOGIAS SUDS

9

1.6 PRESUPUESTO

En las siguientes tablas se observa el presupuesto proyectado para el presente proyecto.

XI. PRESUPUESTO

ITEM UNIDAD CANTIDAD VALOR

UNITARIO VALOR TOTAL

OBSERVACIONES

ADQUISICION DE INNFORMACION (PLANCHAS EAB)

UNIDAD 10 $

30,000 $

300,000 COMPRA GLOBAL

EQUIPOS DE COMPUTO GLOBAL 2 $

1,200.000 $

2,400,000 COSTO GLOBAL POR 4 MESES

TRANSPORTE DIA 120 $

20,000 $

2,400,000

COSTO SUBTOTAL $

5,100,000

IMPREVISTOS

COSTO TOTAL $

5,100,000

10

2 MARCOS DE REFERENCIA

2.1 MARCO CONCEPTUAL

Figura 1. Marco conceptual

FUENTE: PROPIA

2.2 MARCO TEORICO

2.2.1 Ciclo hidrológico y ciclo hidrológico urbano. De acuerdo con CAMPOS6 el ciclo hidrológico es un expresión que pone de manifiesto la circulación del agua en la tierra, la cual define el tránsito y etapas que surca el agua al pasar de la atmosfera a la tierra y retorna a la atmosfera: evaporación desde el suelo, masas de aguas continentales, condensación de nubes, precipitación, acumulación en el suelo o masas de agua y evaporación.

El aumento de las zonas impermeables de una ciudad trae consigo la modificación del ciclo hidrológico, así como los flujos naturales a nivel cuantitativo como a nivel cualitativo. MOMPARLER & ANDRÉS-DOMÉNECH7 afirman que la carencia de esos espacios de vegetación disminuye la intercepción natural y la evapotranspiración, por cuanto se

6 CAMPOS ARANDA, Daniel. .Procesos del ciclo hidrológico. 3 ed. San Luis Potosí.:Universidad Autónoma De San Luis Potosí, 1998. 33 p. 7 PERALES MOMPARLER, Sara. y ANDRÉS-DOMÉNECH, Ignacio. Los sistemas urbanos de drenaje sostenible: Una alternativa a la gestión del agua de lluvia. . En: Revista Técnica de Medio Ambiente. 2008. Vol. 124. p.92-104.

11

reduce la infiltración y en consecuencia, los volúmenes de escorrentía aumentan significativamente, además, se aceleran los tiempo de respuesta, así como se puede apreciar en la Figura 2, de modo que aumenta el riesgo de inundaciones.

Figura 2 Ciclo hidrológico del agua

Fuente: U.S , Geological Survey. The Water Cycle. [EN LÍNEA]. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: <https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/el-ciclo-del-agua-water-cycle-spanish?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects>

Figura 3 Hidrograma de los cambios producidos por el aumento de la impermeabilización consecuencia del desarrollo urbano en lluvia-escorrentía

Fuente: PERALES MOMPARLER, Sara. y ANDRÉS-DOMÉNECH, Ignacio. Los sistemas urbanos de drenaje sostenible: Una alternativa a la gestión del agua de lluvia. . En: Revista Técnica De Medio Ambiente. 2008. Vol. 124. p.92-104.

12

2.2.2 Sistemas de drenaje urbano sostenible. STOVIN et al8 concibe los sistemas de drenaje sostenible (SUDS) en un enfoque de drenaje que utiliza una variedad de técnicas para controlar la escorrentía de las aguas superficiales (y los consiguientes problemas de inundación y contaminación) en cuencas urbanas. Las técnicas de SUDS pueden ser 'no estructurales' o 'estructurales'. SUDS no estructurales incluir el uso de educación y/o incentivos para modificar el comportamiento humano. Los SUDS estructurales incluyen techos verdes, sumideros, zanjas, trincheras de infiltración y estanques de equilibrio. Debido a su Dependiendo de los procesos de captación natural, muchas personas consideran que estas tecnologías constituyen un enfoque "más sostenible" para la gestión de la escorrentía de tormenta urbana que el sistema convencional de tubería subterránea y soluciones basadas en almacenamiento.

En cuanto a lo expuesto por TORRES9 citado por ALVAREZ y CELEDON, estos sistemas, tiene como finalidad brindar una solución frente a los volúmenes de agua de lluvia que a su vez arrastra contaminantes presentes en las vías. Estas aguas de escorrentía producto de las precipitaciones traen consigo contaminantes generados por la combustión y la polución ambiental.

Así mismo MOMPARLER & ANDRÉS-DOMÉNECH10 plantean que la contaminación de los flujos de escorrentía urbana y su vertido al medio natural es un problema grave, por lo que se debe tener en cuenta el planteamiento que surgió para el manejo de las aguas residuales. No obstante, la naturaleza intermitente de los eventos de lluvia lleva a encontrar soluciones que respondan correctamente con un funcionamiento discontinuo.

En un sitio en particular, estos sistemas están diseñados tanto para gestionar los riesgos ambientales resultantes de la escorrentía urbana y contribuye siempre que sea posible al medio la mejora ambiente así como lo afirma WOODS-BALLARD et al11. Los objetivos de SUDS son, por lo tanto, minimizar los impactos del desarrollo en la cantidad y calidad de la escorrentía, y maximizar la comodidad y Oportunidades de biodiversidad. El concepto de tres vías, establecido en la figura 4, muestra los objetivos principales que el enfoque intenta lograr. Los objetivos deberían todos tienen la misma posición, y la solución ideal logrará beneficios en las tres categorías, aunque la medida en que esto sea posible dependerá de las características del sitio y restricciones La filosofía de SUDS es replicar, lo más cerca posible, lo natural drenaje de un sitio antes del desarrollo.

8 STOVIN , et al. Retrofit Suds for urban water quality enhancement. Sheffiel, Uk.:The University of Sheffield, 2007. 37 p. 9 TORRES ABELLO, 2006, Citado por ÁLVAREZ DELGADILLO, Joaquín. y CELEDON JARAMILLO, Erwin. Evaluación de las capacidades hidráulicas y de retención de contaminantes de un modelo de trinchera de retención construida con una canastilla en resinas de polipropileno (aquacell) acoplada con capa filtrante en geotextil y grava utilizada como componente del drenaje urbano. Tesis De Maestría. Bogotá D.C..: Pontifica Universidad Javeriana. 2012. 87p. 10 PERALES MOMPARLER, Sara. y ANDRÉS-DOMÉNECH, Ignacio. Los sistemas urbanos de drenaje sostenible: Una alternativa a la gestión del agua de lluvia. . En: Revista Técnica De Medio Ambiente. 2008. Vol. 124. p.92-104. 11 WOODS BALLAR, et al. .Site Handbook For The Construction Of Suds. 1 ed. London.:Ciria, 2007. 62 p.

13

Figura 4 Objetivos de drenaje sostenible

Fuente: WOODS BALLAR, Et Al. .The Suds manual. 1 ed. London.:Ciria C697, 2007. 62p. ISBN 978-0-86017-697-8.

Ventajas de los sistemas de drenaje urbano, SUDS:

Mejorar la calidad del agua.

Restauración del flujo natural del agua.

Protección de inundaciones y vertidos accidentales.

Permitir el desarrollo de zonas con instalaciones colmatadas.

Ofrecer estructuras estéticas.

Recargar acuíferos.

Simplificar instalaciones urbanas.7

Incrementar niveles de infiltración

Retención aguas pluviales para reutilizar en diferentes actividades.

Restauración paulatina del urbanismo para la ciudad, más áreas verdes. Tipología de los sistemas de drenaje urbano

Los sistemas de drenaje urbano, SUDS pueden ser:

2.2.2.1 Alcorques inundables. Está compuesto por el contenedor de raíces, tubería de

rebose, tubería de limpieza y una tubería perforada. Esta tipología no se recomienda para

terrenos con pendiente alta y área de drenaje grande. A continuación, se presentan las

restricciones para esta tipología de acuerdo con la NS-166 de la EAB.

14

Tabla 1 Alcorques Inundables

Restricción Valor Unidades Proyecto

Pendiente longitudinal <10 % 0.09

Distancia al nivel freático >1 m 4.0

Tasa de infiltración del suelo >7 mm/h

<7 En algunos sectores

Distancia a cimientos >2 m

< 6 en algunos sectores

Fuente: EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Producto 3 – Guía Técnica De Diseño Y Construcción De Sistemas Urbanos De Drenaje Sostenible (suds). NS-166. Bogotá D.C..207. 407 p.

Figura 5 Alcorque inundable con canalización

Fuente: STEED, Jill. Greatecology. [EN LINEA]. 2012. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: https://greatecology.com/2012/05/07/10-ways-to-use-low-impact-development-to-reduce-your-swurp-footprint/

https://greatecology.com/2012/05/07/10-ways-to-use-low-impact-development-to-reduce-your-swurp-footprint/

15

Figura 6 Vista Lateral alcorques inundables

Fuente: CONTECH, Jill. [EN LINEA]. 2016. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: https://www.conteches.com/stormwater-management/biofiltration-bioretention/filterra

2.2.2.2 Cuenca seca de drenaje extendido. Es una zona permeable que permite el

almacenamiento temporal, para después drenar, evaporara o evacuar. A continuación,

se presentan las restricciones para esta tipología de acuerdo con la NS-166 de la EAB.

Figura 7 Cuenca seca de drenaje extendido

Fuente: URBAN DRAINAGE AND FLOOD CONTROL DISTRIC, Urban storm drainage. [EN LINEA]. 2010. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: <https://www.codot.gov/business/hydraulics/links/udfcd-url>

https://www.conteches.com/stormwater-management/biofiltration-bioretention/filterra

16

Tabla 2 Restricciones de cuenca seca de drenaje extendido


Pendiente longitudinal >1;<15 % 0.09

Distancia al nivel freático

>3 m 4.0

Tasa de infiltración del suelo

>7 mm/h <7 En algunos sectores

Distancia a cimientos >6 m < 6 en algunos

sectores


2.2.2.3 Cunetas verdes. Se pueden proyectar con sección triangular o trapezoidal con

una pendiente lateral baja, permitiendo la conducción de escorrentía. Se puede localizar

en zonas del espacio público como separadores. A continuación, se presentan las


Tabla 3 Restricciones de cuneta verde




>1.5 m 4.0






2.2.2.4 Tanques de almacenamiento. Es una estructura de retención es la retención de

escorrentía generado en un evento de lluvia. A continuación, se presentan las


Tabla 4 Restricciones para el tanque de amortiguamiento.


Pendiente >1 % 0.079

Distancia a nivel freático

>2 m 2.5


2.2.2.5 Pavimentos permeables. Esta tipología se recomienda para parqueaderos,

bahías públicas de estacionamientos o vías con restricción de carga. A continuación, se

17

presentan las restricciones para esta tipología de acuerdo con la NS-166 de la EAB.

Tabla 5 Restricciones pavimentos permeables


Pendiente longitudinal >0.5;<5 % 0.09


>3 m 4.0






2.2.2.6 Zanjas de Infiltración Esta tipología se recomienda para separadores viales,

parques lineales, con restricción de carga. A continuación, se presentan las restricciones

para esta tipología de acuerdo con la NS-166 de la EAB.

Tabla 6 Zanjas de Infiltración.




>3 m 4.0






2.2.2.7 Zonas de bio-retención Esta tipología se recomienda para separadores viales, endeñes, parqueaderos, zonas recreativas, áreas comerciales y áreas de uso residencial, con restricción de carga. A continuación, se presentan las restricciones para esta tipología de acuerdo con la NS-166 de la EAB.

Tabla 7 Zonas de bio-retención


Pendiente longitudinal <10 % 0.09

Distancia al nivel freático >1.8 m 4.0

Tasa de infiltración del suelo >7 mm/h <7 En algunos sectores

Distancia a cimientos >6 m < 6 en algunos sectores


18

2.3 MARCO JURÍDICO

2.3.1 Normatividad nacional. En la Tabla 8, se observa la relación de la normatividad vigente en lo que concierne a alcantarillado pluvial, adopción de sistemas de drenaje sostenible, así como la planeación espacial del eje urbano como instrumento clave en la promoción de espacios amigables con el medio y actores minimizadores del impacto negativo que trae la urbanización de la ciudad de Bogotá.

Tabla 8 Marco geográfico SUDS LEGILSACIÓN VIGENTE

Normatividad Descripción

Constitución política de

Colombia

Art. 79 Todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano. La ley garantizará la participación de la comunidad en las decisiones que puedan afectarlo. Es deber del Estado proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica y fomentar la educación para el logro de estos fines.

Art. 80 El Estado planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para garantizar su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución. Además, deberá prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados. Así mismo, cooperará con otras naciones en la protección de los ecosistemas situados en las zonas fronterizas.

Decreto 1729 de 2002

La definición de Cuenca hidrográfica proporcionada por éste decreto en el artículo primero es un concepto primordial y base del nacimiento de la idea que dio lugar a este documento.

La cuenca hidrográfica es: el área de aguas superficiales o subterráneas, que vierten a una red natural con uno o varios cauces naturales, de caudal continuo o intermitente, que confluyen en un curso mayor que, a su vez, puede desembocar en un río principal, en un depósito natural de aguas, en un pantano o directamente en el mar.

Decreto 528 de 2014

"Por medio del cual se establece el sistema de Drenaje Pluvial Sostenible del Distrito Capital, se organizan sus instancias de dirección, coordinación y administración; se definen lineamientos para su funcionamiento y se dictan otras disposiciones."

El objeto del presente decreto es “establecer el Sistema de Drenaje Pluvial Sostenible del Distrito Capital como subsistema del Sistema Hídrico del Distrito Capital, organizar sus instancias de dirección, coordinación y administración, y dictar los lineamientos que se requieren para su adecuado funcionamiento”.

Criterios para diseño y construcción de sistemas

urbanos de drenaje sostenible (SUDS) NS-

166

Esta Guía técnica de diseño y construcción, describe el procedimiento, generalidades de los diseños, su implementación, construcción y tipologías de este tipo de sistemas no convencionales para la ciudad de Bogotá.

19

Tabla 9 Marco geográfico SUDS

Resolución 0330, Ministerio de Vivienda

Artículo 153 Sistemas Urbanos de Drenajes Sostenibles. Para los nuevos desarrollos urbanos, en el que la cobertura del suelo se modifique, se debe construir estrategias que mitiguen el efecto de la impermeabilización de las áreas en el aumento de los caudales de escorrentía. Estos sistemas se construyen con el objeto de reducir mínimo en un 25% el caudal pico del hidrograma de creciente de diseño, con el fin de evitar sobre cargas en los sistemas pluviales y que deriven en inundaciones, para efectos de lo mencionado, se debe hacer un análisis de las condiciones de escorrentía antes y después del proyecto con respecto a la capacidad de flujo de los cuerpos receptores.

Acuerdo 418 de 2009 Consejo distrital

"Por el cual se promueve la implementación de tecnologías arquitectónicas sustentables, como techos o terrazas verdes, entre otras en el D. C. y se dictan otras disposiciones".

Con este acuerdo la administración distrital busca el urbanismo sostenible, tanto para proyectos públicos como privados. Bajo este objeto se genera el precedente que da inicio al desarrollo jurídico y normativo en la Capital de Colombiana para los sistemas urbanos de drenaje sostenible.

Resolución 5926 de 2011 Secretaría Distrital

de Ambiente

"Por la cual se crea y regula el programa de reconocimiento ambiental a Edificaciones Ecoeficientes – PRECO"

Esta resolución tiene como fin la creación de un mecanismo de participación voluntaria para edificaciones públicas o privadas, que genera un programa de reconocimiento público para edificaciones que dentro de sus puntos a evaluar se encuentre la implementación de sistemas de reúso de aguas lluvias, muros vivos, techos verdes, SUDS, entre otros.

Resolución 6523 de 2011 Secretaría Distrital

de Ambiente

"Por la cual se reglamentan y adoptan los sistemas urbanos de drenaje sostenibles SUSD para el plan de ordenamiento zonal norte POZN"

Para el plan de ordenamiento territorial zonal norte (POZN), reglamenta y adopta lineamiento técnicos para los sistemas de drenaje urbano sostenible, promueve minimizar los impactos que genera el desarrollo urbano.

Decreto 528 de 2014 Alcalde Mayor

"Por medio del cual se establece el sistema de Drenaje Pluvial Sostenible del Distrito Capital, se organizan sus instancias de dirección, coordinación y administración; se definen lineamientos para su funcionamiento y se dictan otras disposiciones."

Cuyo objetivo es establecer el sistema de drenaje pluvial sostenible para el distrito capital, organizando sus instancias de dirección, coordinación y administración para su funcionamiento, cuyos principal objetivo es reconocer al sistema de drenaje pluvial sostenible como un bien público orientado a la satisfacción de interés colectivos, protección de los ecosistemas, recuperación del ciclo hidrológico, reducción de los riesgos de inundación, oferta de espacio público natural y establecer la conectividad de la estructura ecológica principal del distrito como mecanismo de adaptación al cambio climático.

Norma técnica de la empresa de acueducto y alcantarillado, NS-085

“NS-085 Criterios de diseño de sistemas de alcantarillado” La cual define los lineamientos técnicos que debe cumplir los sistemas de alcantarillado pluvial y combinado para la ciudad de Bogotá.

Fuente: Propia.

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2.4 MARCO GEOGRÁFICO

La UGA 030 de la subcuenca Torca se encuentra ubicada en la Ciudad de Bogotá, en la localidad de Usaquén en inmediaciones de las Carreras 18 y 7 y las Calles 183 y 193, colindando al norte con la UGA 078, al sur con la UGA 038, al occidente con la UGA 087 y al oriente con los cerros orientales.

El área objeto del presente estudio se encuentra circunscrita en la UGA mencionada, y específicamente se encuentra ubicada en sentido norte – sur entre la carrera 19ª o Canal Torca y la carrera 11, y en sentido oeste – este, entre la calle 184 y calle 187.

Figura 8 UGA 030 TORCA

Fuente: Propia.

21

2.5 MARCO DEMOGRÁFICO

La localidad de Usaquén cuenta con alrededor de 6531 hectáreas y con un número de habitantes que se aproxima a los 418.792 habitantes. La UGA 030 cuenta un área aproximada de 89.52 hectáreas, lo cual indica que en esta zona conviven alrededor de 6000 habitantes.

2.6 ESTADO DEL ARTE

Se realizó un análisis de algunas alternativas propuestas en otros países y en Colombia para atender la problemática a tratar, donde se buscan métodos para para disminuir y evitar el riesgo de inundaciones, ya sean por las precipitaciones o por las características geográficas del área que se va a evaluar.

Actualmente, los sistemas urbanos de drenaje sostenible se presentan como una solución para mitigar los problemas de escorrentía que se generan dentro de los procesos de urbanización, ya que su implementación no tiene como desventaja un alto costo, por el contrario, presenta un costo bajo y contribuye con el embellecimiento de las zonas en dónde se ejecutan dichos proyectos.

Unas de sus características son: un diseño hidráulico amigable con el ambiente y no causan un impacto ambiental alto, disminución de gastos de operación y mantenimiento, así como de su construcción, control de inundaciones por desbordamiento o altas precipitaciones, permiten hacer un tratamiento al agua para un posible re uso y mantener un drenaje constante de las zonas dónde se realice dicho proyecto.

En el ámbito internacional se ha hecho uso de los SUDS ya que son una alternativa para suplir las inconsistencias hidráulicas de los sistemas de drenaje actuales, así como disminuir el crecimiento de áreas impermeables en urbanizaciones.

En el país de Venezuela, para el año 2005 se presentó un artículo, cuyo objetivo principal fue mostrar las características de las tipologías de los SUDS implementados en la actualidad. En el continente europeo, en la capital de España, en donde se implementan los tanques de alta capacidad para regular la abundancia de agua, posteriormente un estudio realizado en Buenos Aires, Argentina, para valorar y regular el flujo de aguas superficiales y subterráneas.

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De acuerdo con el artículo MOMPARLER & ANDRÉS-DOMÉNECH12, se determinó que en Europa como producto del crecimiento acelerado y desproporcionado de las ciudades se ha alterado el ciclo hidrológico del agua que ha causado la impermeabilización del suelo a grandes magnitudes.

Esta investigación tiene como fin, mostrar de forma empírica y mejoras obtenidas con el uso de los métodos de drenaje sostenible; como lo son las franjas filtrantes, las cuales se pueden definir como una sección de tierra vegetal que recibe parte de las aguas de escorrentía y de la misma manera las aguas producidas por la precipitación.

En la ciudad de Barcelona, en España, se implementaron 10 tanques de almacenamiento, con una capacidad de 4000.000 m³ hallándolo como una buena alternativa para zonas residenciales y de gran extensión.

Así mismo, se evidenció otro ejemplo de la ciudad de Madrid ya que desarrolló un plan para el manejo de la calidad del agua en el río Manzanares, en este proyecto se determinó construir 28 depósitos con el mismo volumen de retención como el que se encuentra en la ciudad de Barcelona, lo que les permite tener una alta calidad aguas abajo.

Con base en el artículo científico de ALCONADA et al13, en este se identificó diferentes metodologías como el control el control practico de aguas superficiales y subterráneas, que consiste en monitorear la cantidad de agua que ingresa al suelo por medio de sensores, que se perfila como una solución oportuna a las problemáticas de inundación en los diferentes territorios del mundo.

El desarrollo de la tecnología ha permitido que se pueda monitorear el volumen de agua que se pueda drenar, así como ha logrado pavimentos que pueden convertirse en zonas permeables, las cunetas se pueden construir con césped en vez de concreto, y las franjas de tierra pueden convertirse en una franja filtrante.

Otro aspecto que resalta este artículo es que se puede dar manejo de los niveles freáticos permitiendo mejorar las actividades de ganadería, que a su vez se deben determinar el flujo de aguas presentes en el suelo por medio de estudios científicos ya que se debe saber cómo funcional la zona donde se va implementar el sistema.

12 PERALES MOMPARLER, Sara. y ANDRÉS-DOMÉNECH, Ignacio. Los sistemas urbanos de drenaje sostenible:

Una alternativa a la gestión del agua de lluvia. . En: Revista Técnica De Medio Ambiente. 2008. Vol. 124. p.92-104. 13 ALCONADA MAGLIANO et al. El Bio-drenaje para el control del exceso hídrico en pampa arenosa, Buenos Aires,

Argentina. Febrero, 2008. Vol. 68. No. issn 0188-4611., p.50-72.g

23

Por otra parte, conforme a lo encontrado por ANNETTE et al14 este tiene en cuenta las características del clima y los cambios climáticos. En Suecia se han presentado desbordamiento de aguas residuales y ha aumentado considerablemente las lluvias en diferentes sectores a causa del crecimiento de la ciudad, razones por las cuales se ha implementado un software que les permite determinar el cambio climático por medio de las características demográficas y de esta manera prevén desbordamiento en las fuentes hídricas y mantienen controladas las lluvias.

El artículo presentado por LOCATELLI et at15 hace mención de los SUDS que se han implementado en Dinamarca, que para este caso se utilizaron techos verdes, una alternativa con un alto uso en ciudades en desarrollo, ya que carecen de terreno para implementar vegetación que contribuya a la captación de agua pluvial de tal manera que se crean superficies permeables aprovechando las terrazas para disminuir el riesgo de inundación de tal forma que se restablece el equilibrio del agua y a su vez se reducen las cargas contaminantes a los sistemas de alcantarillado.

Esta investigación concluyó que los techos verdes se pueden usar depósitos de almacenamiento para el agua proveniente de escorrentía, también se determinó que toda precipitación se asume que se filtra en el sustrato, a menos que exceda la capacidad máxima de detención. Como respuesta de la simulación a largo plazo, se determinó y clasifico el rendimiento de los techos verdes, como para un balance hídrico anual como para una temporada de lluvias. En las grandes temporadas de lluvia dan como resultado una escorrentía bastante incierta, debido al contenido de humedad inicial y los patrones de lluvia, por lo que recomienda simulaciones a largo plazo, así mismo, se determinó que esta alternativa se presenta como una buena vía para el reúso del agua, evitando gastos y aprovechando el recurso.

14 ANNETTE, Et Al. The Impacts of climate change and urbanisation on drainage in Helsingborg, Sweden: Combined

sewer system. En: Journal Of Hydrology. Febrero, 2008. Vol. 350. p.100-113. 15 LOCATELLI, Et Al. Modelling of green roof hydrological performance for urban drainage applications. En: Journal of

hydrology. Noviembre, 2014. Vol. 519. p.3237-3248.

24

3 METODOLOGÍA

3.1 FASES DEL TRABAJO DE GRADO

3.2 FASE I: RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN SECUNDARIA

En esta sección se relaciona la documentación de referencia, de mayor relevancia para la ejecución de los diseños de alcantarillado sanitario, pluvial y combinado, objeto del presente trabajo.

3.2.1 Normatividad del SISTEC. El Sistema de Normalización Técnica de la EAB (SISTEC) es un conjunto de normas y especificaciones técnicas establecidas por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado con el fin de establecer criterios, parámetros y estándares técnicos, operativos y de servicio para la ejecución de todas las actividades técnicas que el Acueducto de Bogotá deba realizar durante la ejecución de su objeto social. Para el caso del presente proyecto, dicha documentación es la base principal para definición de parámetros de diseño hidráulico, estructural, geotécnico, geométrico, presentación de planos, trabajos de topografía, y en general para todas las labores la consultoría. Las principales normas a contemplar en el presente proyecto, sin limitarse a ellas, son:

NS-010 “REQUISITOS PARA LA ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS”

NS-019 “EXCAVACIONES EN ZANJA”

NS-029 “POZOS DE INSPECCIÓN”

NS-030 “LINEAMIENTOS PARA TRABAJOS TOPOGRÁFICOS”

NS-030 “REQUERIMIENTOS PARA CIMENTACIÓN DE TUBERÍAS EN REDES

DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO”

NS-047 “SUMIDEROS”

NS-054 “PRESENTACIÓN DE DISEÑOS DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO”

NS-068 “CONEXIONES DOMICILIARIAS DE ALCANTARILLADO”

NS-072 “ENTIBADOS Y TABLESTACADOS”

25

NS-085 “CRITERIOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO”

NS-123 “CRITERIOS PARA SELECCIÓN DE MATERIALES DE TUBERÍAS PARA

REDES DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO”

NP-074 “CÁMARA DE INSPECCIÓN PREFABRICADA PARA

ALCANTARILLADO”

3.2.2 Sistema de información geográfico de la EAAB. Se consultó el sistema de información geográfica de la EAAB de la zona de la UGA a analizar:

Figura 9 Delimitación de la UGA 030

Fuente: ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ, Sistema De Información Geográfica Eab. [EN LINEA]. [Citado en 03 de 04 de 2020]. Disponible en internet: https://www.acueducto.com.co/wassigue1/VisorBaseEAB/

La delimitación de la UGA 030, así como el área objeto del presente estudio se encuentra dentro de la plancha IGAC 228-III-A-2.

https://www.acueducto.com.co/wassigue1/VisorBaseEAB/

26

Figura 10 Grilla de Referencia Planchas a consultar de la EAB


3.3 FASE 2: DELIMITACIÓN DE ÁREAS DE DRENAJE

El área tributaria se define como la superficie que drena hacia un tramo o punto

determinado de un sistema de alcantarillado, incluye el área hacia atrás del punto o tramo

en estudio, así como el área propia del tramo en consideración. El área puede ser limitada

por la topografía natural, barreras naturales provocadas por el hombre, o límites políticos

o económicos de un territorio.

Los criterios adoptados para la asignación de áreas de drenaje de los sistemas de alcantarillado se presentan a continuación:

3.3.1 Información Necesaria para la Delimitación de las Áreas. Para la definición de las áreas de drenaje se tendrá en cuenta la siguiente información:

a) Información de redes de los sistemas de alcantarillado pluvial, revisada en las

planchas de la EAAB.

b) Información revisada en google earth.


27

3.3.2 Consideraciones para la delimitación de las áreas de drenajes. Para la delimitación de las áreas de drenaje se consideran algunas hipótesis las cuales se sintetizan a continuación:

1. Delimitación del área de acuerdo con la información recopilada en la etapa de

ejecución del proyecto.

2. Determinación de pendiente y cotas del terreno a partir de información secundaria.

3. Las redes de aguas lluvias no reciben aporte de aguas residuales.

3.4 FASE 3: DETERMINACIÓN DE CAUDALES

En este capítulo se describe el proceso por el cual se realiza la determinación de caudales para el proyecto.

3.4.1 Ecuación del Método Racional. La norma NS-085 establece que para la determinación del caudal de diseño de los colectores y canales de aguas lluvias se utilizará el método racional para proyectos donde el área de drenaje sea inferior a 80 Ha.

El método racional emplea la siguiente expresión para la determinación de caudales de diseño:

Q = C ∙ I ∙ A

Donde:

Tabla 10 Método Racional

Q = Descarga estimada en un sitio determinado [l/s]

C = Coeficiente de escorrentía (adimensional) [-]

I = Intensidad de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración

del área de drenaje y para el período de retorno determinado [mm/h]

A = Área de drenaje [Ha]

28

3.4.2 Coeficiente de escorrentía. La norma NS-08516 establece los siguientes valores para la adopción del valor del coeficiente. Igualmente establece que en caso de diferir el valor adoptado con los dados a continuación, este deberá ser justificado.

Tabla 11 Coeficiente de escorrentía

TIPO DE SUPERFICIE C

Cubiertas 0,85

Superficies en asfalto 0,80

Superficies en concreto 0,85

Superficies adoquinadas 0,75

Vías no pavimentadas y superficies con suelos compactados

0,60

Zonas verdes (Jardines, parques, etc…)

Terreno plano (Pendiente menor al 2%) 0,25

Terreno promedio (Pendiente entre el 2% y el 7%) 0,35

Terreno de alta pendiente (Pendiente superior al 7%)

0,40

Fuente: EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Criterios De Diseño De Sistemas De Alcantarillado. NS-085. 2 ed. Bogotá D.c..2009. 23 p.

Es importante anotar que para los diseños de alcantarillado pluvial del sector de Puente Aranda se adoptó en general C = 0.85 para todas las áreas de drenaje, ya que en el sitio donde se proyectan las nuevas redes predominan superficies en concreto y cubiertas.

3.4.3 Intensidad de lluvias. La norma NS-085 de la EAB establece que la intensidad de la lluvia se determinará a partir del periodo de retorno, frecuencia y duración de la tormenta de diseño. Es la EAB la encargada de suministrar los datos para los diferentes períodos de retorno. La misma norma provee la siguiente expresión para el cálculo de la intensidad de lluvias:

I = 𝐶1(D + 𝑋0)𝐶2

Dónde: I = Intensidad de lluvias [mm/hr/Ha]

D = Duración de la precipitación [min]

C, X0, C2 = Constantes suministradas por la EAAB para un punto específico de la ciudad de Bogotá, provenientes de los resultados del “Estudio para análisis y caracterización de tormentas en la Sabana de Bogotá”

16 EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Criterios De Diseño De Sistemas De

Alcantarillado. NS-085. 2 ed. Bogotá D.c..2009. 23 p.

29

3.4.4 Tiempo de concentración o duración. El tiempo de concentración es el tiempo requerido, después del comienzo de la lluvia, para que la escorrentía superficial de toda el área aferente a un punto contribuya en el punto en consideración.

Para el presente proyecto se tomará en los pozos iniciales un valor de tiempo de concentración mínimo de 15 minutos, tal como lo establece la norma NS-085 de la EAB.

La duración es igual al tiempo de concentración de la cuenca aferente a un punto de la red pluvial analizada. En una red sin ramificaciones es igual a la suma del tiempo de concentración en el pozo inicial aguas arriba del punto analizado, más la suma del tiempo que tarda el agua en llegar desde el pozo inicial hasta dicho punto. En una red ramificada, se calcula la duración de todos los ramales individuales que llegan al punto, y se toma como duración el mayor valor resultante entre todos los ramales (ver figura 11).

Figura 11 Explicación del cálculo de la duración para un punto del sistema

Red sin ramificaciones (Caso 1): la duración en

el punto D es igual al tiempo de concentración en

A, más el tiempo de recorrido del flujo A – B – C

– D.

Red ramificada (Caso 2): la duración en el punto

D es el mayor entre:

1. tiempo de concentración en A, más el

tiempo de recorrido del flujo A – B – C –

D.

2. tiempo de concentración en E, más el

tiempo de recorrido del flujo E – F – G –

D.


Para el cálculo del tiempo de recorrido en un tramo, se empleará la expresión:

∆tc =L

𝑉

Donde:

∆tc = Tiempo de recorrido del flujo en un tramo o conducto [s]

L = Longitud del tramo o conducto [m]

V = Velocidad del flujo en el tramo, calculada mediante flujo uniforme para el caudal

de diseño [m/s]

A B C D

A B C D

E F G

30

3.4.5 Curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF). La intensidad de lluvias se calcula a partir de las constantes C1, C2 y X0, suministradas por la EAB.

3.4.6 Periodo de retorno. Para la selección del periodo de retorno de la lluvia de diseño se debe tener en cuenta la ocurrencia de eventos de precipitación, incluyendo sus intensidades, las características de protección y la importancia de la zona del sector, además de un balance adecuado entre los costos de construcción y operación del sistema y los costos esperados por los daños, perjuicios o molestias causados por posibles inundaciones periódicas que afecten a los habitantes, el tráfico vehicular, el comercio y la industria, entre otros, en el área objeto del proyecto. El período de retorno se selecciona teniendo en cuenta el criterio que corresponde con la norma NS-085 vigente a la fecha, que determina 5 años como periodo de retorno de diseño de:

1. Tramos de alcantarillado con áreas tributarias hasta de 3 hectáreas, localizadas

en las zonas bajas o en las zonas donde la pendiente longitudinal de las vías es

menor del 1%.

2. Tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 3 y 10 hectáreas.

De acuerdo con lo anterior, se asumirán 5 años como periodo de retorno de diseño para el estudio actual toda vez que se cumplen las dos condiciones mencionadas anteriormente.

3.5 FASE 4: DIMENSIONAMIENTO DE REDES

En general las redes que se diseñarán para el proyecto actual son redes locales de alcantarillado pluvial, para las que aplican los parámetros de diseño hidráulico de la norma NS-085 de la EAB “Criterios de Diseño de Sistemas de Alcantarillado”.

La modelación hidráulica se realizará por medio de un modelo de lluvia-escorrentía del área de influencia del proyecto en la versión 5.1 del software SWMM de la US EPA (United States Enviromental Protection Agency), en el cuál se desarrolla un modelo dinámico de simulación de una precipitación con una intensidad, ya sea para un solo acontecimiento o bien para periodo extendido. Mediante este software se puede estimar la cantidad que evacua o sale, ya que se establecen una serie de cuencas en las cuales cae el agua de la precipitación, posteriormente se genera la escorrentía y se analiza la travesía de estas aguas por medio de un sistema compuesto por tuberías, canales, depósitos y tratamiento, bombas y elementos que regular.

31

A continuación, se presentan los parámetros más relevantes, que se complementaron adicionalmente con algunos aspectos del RAS 200017.

3.5.1 Método de análisis hidráulico. De acuerdo con la norma NS-085 y el RAS 2000:

1. En general, los colectores de alcantarillado deben diseñarse como conducciones

a flujo libre por gravedad.

2. El dimensionamiento hidráulico de la sección de un colector puede hacerse

suponiendo que el flujo en éste es uniforme, lo cual es válido en particular para

colectores de diámetro pequeño.

3. De acuerdo con la Norma NS-085, sólo ocasionalmente, para colectores entre 600 mm y 900 mm, la EAB exigirá realizar el diseño con flujo gradualmente variado. El RAS 2000 por su parte exige que se analicen mediante con flujo gradualmente variado los colectores troncales y en general colectores de diámetros superiores o iguales a 900mm. Para el caso actual el diseño de los colectores se realizará mediante flujo uniforme, y posteriormente se validará el comportamiento hidráulico mediante la simulación considerando el flujo gradualmente variado con la ecuación de onda dinámica.

3.5.2 Ecuaciones para el dimensionamiento hidráulico. Para el diseño y dimensionamiento hidráulico de las redes de alcantarillado, se empleará en general la ecuación de Manning, mostrada a continuación, la cual es aplicable únicamente para el caso de flujo uniforme turbulento hidráulicamente rugoso.

V =1

n∙ RHID

23 ∙ S

12

Donde:

V = Velocidad promedio del flujo [m/s]

n = Coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional) [-]

RHID = Radio hidráulico (Área mojada/Perímetro mojado) [m]

S = Pendiente del colector o conducto [m/m]

17 MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable y Saneamiento

Básico . RAS 2000. Bogotá D.c..2000. 119 p.

32

De igual manera se empleará en los cálculos la ecuación de continuidad:

Q = A ∙ V

Donde:

Q = Caudal [m3/s]

A = Área de la sección transversal del conducto [m2]

V = Velocidad promedio del flujo [m/s]

3.5.3 Coeficientes de rugosidad de Manning. De acuerdo con lo establecido por la norma NS-085 de la EAB y por el RAS 2000, el coeficiente de rugosidad de Manning (n) de un conducto depende de varios factores, el principal de los cuales es el material. En general se suele emplear el valor suministrado por el fabricante de la tubería, con aprobación de la empresa prestadora del servicio de recolección de aguas residuales.

Para el coeficiente de rugosidad, la EAB considera los siguientes coeficientes de

rugosidad para conductos cerrados:

Tabla 12 Valores del coeficiente de rugosidad de Manning n para conductos cerrados

TIPO DE MATERIAL n

Interior liso 0.01

Interior Semirugoso 0.013

Interior Rugoso 0.015

3.5.4 Relaciones hidráulicas. De acuerdo con estudios realizado por diversos autores, en secciones de canales circulares el factor de rugosidad de Manning varía de acuerdo con la profundidad del flujo. En la Figura 11 se muestran gráficas en las que se representan las relaciones hidráulicas y geométricas que representan dichas variaciones.

33

Figura 11 Relaciones geométricas e hidráulicas para canales circulares

Fuente: WALSKI, Thomas. y BARNARD , Thomas. Wastewater Collection System Modeling And Design. Bentley Institute Press ed. [s.l.]. 2004. 606 p. WALSKI, Thomas. y BARNARD , Thomas. Wastewater Collection System Modeling And Design. Bentley Institute Press ed. [s.l.]. 2004. 606 p.

3.5.5 Velocidad mínima. La norma NS-085 establece que la velocidad mínima en el sistema debe ser aquella que permita tener condiciones de autolimpieza para lo cual es necesario utilizar el criterio de esfuerzo tractivo (o esfuerzo cortante medio), que se calcula mediante la siguiente expresión:

τ = γ ∙ RHID ∙ S

Donde:

= Esfuerzo cortante medio [N/m2]

= peso específico del agua [N/m3]

RHID = Radio hidráulico (Área mojada/Perímetro mojado) [m]

S = Pendiente del colector o conducto [m/m]

La norma NS-085 establece que la velocidad mínima en sistemas sanitarios es aquella

que garantice que el valor del esfuerzo cortante medio sea mayor o igual a 1.2 N/m2 (0.12

Kg/m2) para el caudal máximo horario.

Adicionalmente, que la velocidad mínima en sistemas pluviales es aquella que garantice:

1. Que el valor del esfuerzo cortante medio sea mayor o igual a 3,0 N/m2 (0,3 Kg/m2)

para el caudal de diseño, y

34

2. Que el valor del esfuerzo cortante medio sea mayor o igual a 1,5 N/m2 (0,15 Kg/m2)

para el 10% de la capacidad a tubo lleno.

El RAS 2000 asume los mismos criterios anteriores, pero además establece que la

velocidad mínima real permitida en colectores pluviales es 0,75 m/s para el caudal de

diseño.

3.5.6 Velocidad máxima. La norma NS-085 establece las siguientes velocidades máximas permisibles para los materiales más comúnmente empleados en conductos de alcantarillado:

Tabla 13 Valores de velocidades máximas permisibles para los materiales utilizados en el diseño de las redes del sector de puente Aranda

TIPO DE MATERIAL V (m/s)

Concreto prefabricado (tuberías) 6.0

PVC 9.0


El empleo de valores superiores requiere una justificación técnica y aprobación de la empresa prestadora del servicio. En el caso de que el fabricante de los elementos certifique una velocidad máxima la especificada en el cuadro anterior, para efectos del diseño solo se podrá tomar la certificada por el fabricante.

Se anota que la norma NS-085 menciona que si la velocidad de flujo es superior a 6 m/s

deberá contemplarse la utilización de pozos de inspección en materiales plásticos o con

recubrimientos plásticos debidamente anclados y diseñados para soportar los esfuerzos

que puedan generarse por la presencia de altas velocidades en el sistema.

3.5.7 Pendientes mínima y máxima De acuerdo con el RAS 2000, el valor de la pendiente mínima de un colector debe ser aquella que provea las condiciones de velocidad mínima, calculada como se menciona en el numeral 3.5.5.

Por otra parte, se establece que el valor de la pendiente máxima admisible para un colector es aquella que para la cual se alcance la condición de velocidad máxima admisible para el material del conducto.

35

3.5.8 Dimensionamiento de la sección. La Norma NS-085 de la EAB establece que el dimensionamiento de la sección en tuberías para alcantarillado pluvial se debe determinar asumiendo que el caudal a tubo lleno sea igual o mayor que el caudal de diseño.

3.5.9 Profundidad hidráulica máxima. La Norma NS-085 de la EAB indica que en el dimensionamiento de las redes del sistema sanitario de debe tener en cuenta que la relación entre el caudal de diseño y el caudal a tubo lleno sea igual o menor a uno, teniendo en cuenta que los caudales obtenidos de las gráficas incluyen una mayoración para prever la aireación, igualmente incluyen conexiones erradas e infiltración.

Según la NS-085 de la EAB, el dimensionamiento de la sección de tuberías para alcantarillado pluvial se debe determinar asumiendo que el caudal a tubo lleno sea igual o mayor que el caudal de diseño.

3.5.10 Diámetro mínimo para alcantarillados. De acuerdo con la norma NS-085 de la EAB, el diámetro nominal mínimo permitido en redes de aguas lluvias es 300 mm. El diámetro nominal mínimo permitido en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales es de 200 mm.

3.6 FASE 5: ANÁLISIS DE TIPOLOGÍAS SUDS

En esta fase se mencionan los pasos a seguir, para identificar las áreas que requieren y se adaptan a las tipologías de conformidad con la norma NS-166, las cuales tiene como objeto reducir el caudal pico, a continuación, se relacionan cada uno de estos para la definición del sitio con necesidad de SUDS18.

3.6.1 Determinación de la conveniencia de los SUDS. Para la consecución de este trabajo de grado se trazaron los objetivos que pretenden la implementación de los SUDS sobre uno pequeña fracción de área de los colectores del Canal Torca en la UGA 030, ya que su implementación genera impactos positivos para la ciudad, como medida de adaptación de cambio climático de modo que se puedan ver los beneficios alcanzados como sistema no convencional.

18 Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental CIIA: Guía técnica de diseño y construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS): Universidad de los Andes, 2017. 34 p.

36

3.6.2 Recopilación de la información e identificación de áreas potenciales de intervención. Este trabajo ha requerido realizar la búsqueda de información de la zona de estudio en fuentes tales como, la Secretaria Distrital de Ambiente, IDIGER, Empresa de Acueducto de Bogotá e IDU, las cuales han suministrado información para el desarrollo del presente. Mediante esta recopilación se encontraron los siguientes documentos, que se relacionan a continuación, a saber:

Datos técnico hidrológicos del área de estudio, Empresa de Acueducto de Bogotá.

AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV, Y V, EN EL ÁREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB-ESP CONTRATO No. 1-01-31100-01207-2017 GERENCIA ZONA 1 - INFORME PRODUCTO 4: INFORME FINAL DISEÑO DE REDES PLUVIALES SECTOR BUENAVISTA.

A través de esta documentación, se pudo establecer el área potencial para la implementación de SUDS.

3.6.3 Manejo de escorrentía. Con respecto al manejo de la escorrentía, es primordial conjugar las variables asociadas al suelo y al espacio, con el objeto de seleccionar áreas de mayor extensión y que no tengan alguna intervención. En consecuencia, las implementaciones de estos sistemas requieren de mayor área superficial, así como características propias del terreno, tales como: pendientes moderadas, bajas tasas de infiltración y nivel freático, de modo que puedan garantizar un gran almacenamiento. Por lo anterior, la priorización de estas extensiones de suelo nos permite determinar la selección de posibles áreas para este objetivo.

3.6.4 Visita técnica de la zona. Con base en la priorización de las áreas potenciales, se procede a realizar un comparativo y selección de las áreas potenciales priorizadas más conveniente de cara a la implementación de SUDS, a través de información secundaria recopilada, visitas e inspección de campo. Las visitas e inspecciones en campo permitirán acceder a información primaria del área objeto de estudio.

3.7 FASE 6: IMPLEMENTACIÓN DE TIPOLOGIAS SUDS

Esta fase tiene como objeto la selección de la tipología de las estructuras SUDS y la conformación de trenes, con el objetivo de determinar las áreas potenciales elegidas de conformidad con los objetivos trazados para el presente proyecto, así como las limitaciones físicas para su implementación.

37

3.7.1 Preselección de tipologías. Este numeral concierne al establecimiento de las tipologías que potencialmente se pueden implementar en el área de estudio, por lo tanto, se tienen en cuenta las restricciones físicas, así como las restricciones referentes a las actividades que puedan tener lugar en el área. A continuación, se presenta la Tabla 13, la cual nos permite dilucidar las áreas potenciales para la implementación de tipologías SUDS.

Tabla 14 Tipologías aplicables SUDS con base en la selección de áreas potenciales

Tipologías

Áreas potenciales Tan

qu

es d

e

alm

ace

nam

ien

to

Zo

nas

de

bio

-rete

nc

ión

Alc

orq

ues

in

un

da

ble

s

Cu

ne

tas

verd

es

Zan

jas

de i

nfi

ltra

ció

n

Cu

en

ca

se

ca d

e d

ren

aje

exte

nd

ido

Pa

vim

en

tos p

erm

ea

ble

s

Parques

X X X X X

Plazas

X X X X

Andenes

X X X X

Vías (flujo vehicular bajo)

X X

Zonas comerciales

X X X

Zonas industriales

X

Zonas institucionales

X X X

Separadores viales

X X X X X X

Corredores verdes

X X X X

Jardines domiciliares

X X X

Parqueaderos

X X X X X

Fuente: Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambienta CIIA: Guía técnica de diseño y construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS): Universidad de los Andes, 2017. 34 p.

38

Así mismo, se deberá evaluar de acuerdo con las características físicas del área, tales como la pendiente, la distancia al nivel freático, la tasa de infiltración del suelo, la distancia a cimiento y el tamaño del área disponible. En la tabla 14 se evidencian las restricciones asociadas a estas características.

Tabla 15 Restricciones recomendadas para las tipologías SUDS

Tipología SUDS

Restricción

Pendiente longitudinal



Distancia a cimientos

% m mm/h m

Alcorques inundables <10 >1 >7 >2

Cuenca seca de drenaje extendido >1;<15 >3 >7 >6

Cunetas verdes >1;<10 >1.5 >13 >4

Tanques de almacenamiento >1 >2 No aplica No aplica

Pavimentos permeables >0.5;<5 >3 >13 >6

Zanjas de infiltración >1;<5 >3 >7 >6

Zonas de bio-retención <10 >1.8 >7 >6

Proyecto 0.09 4.0 Hasta 7 En algunos

sectores



3.7.2 Control de volúmenes de aguas lluvias. Uno de los principales objetivos de la implementación de las tipologías SUDS, pasa por la reducción de los volúmenes de escorrentía y de caudales pico que se maximizan con el incremento de las superficies impermeables. Así las cosas, la Tabla 14 corresponde a la cantidad de agua que gestiona cada tipología y que no es descargada en cuerpos de agua toda vez que esta sea infiltrada, evaporada, transpirada o utilizada en otros usos no potables.

Criterio de volumen

Tipología Red

uc

ció

n

vo

lum

en

Red

uc

ció

n

de

sc

arg

a

má

xim

a

Cunetas verdes B B

Tanques de almacenamiento M M

Zonas de bio-retención M B

Alcorques inundables B B

Cuenca seca de drenaje B M

Zanjas de infiltración A A

Pavimentos permeables A M

A: Alta; M: Media; B: Baja


39

4 ANÁLISIS HIDROLÓGICO DEL ÁREA DEL PROYECTO

4.1 DATOS ESTACIONES METEOROLÓGICAS

Se recopiló información hidroclimatologica del área de estudio, con el fin de obtener el régimen de lluvias de la ciudad de Bogotá, esta información se obtuvo de las estaciones localizadas en el área del proyecto. Estas estaciones son operadas por la empresa de acueducto de Bogotá (EAB). Así mismo, se solicitó los coeficientes para el cálculo de la intensidad del área de influencia, estos fueron entregado a partir de la hoja de cálculo de “Estudio para análisis y caracterización de tormentas en la Sabana de Bogotá”19, este consiste en ingresar las coordenadas MAGNA-SIRGAS Bogotá, del centroide del área del proyecto como se observa en la figura 12.

Figura 12 Coeficiente CURVAS IDF

Figura 13. Coordenadas de la ubicación de los coeficientes de intensidad

Fuente: Google Earth – Localización mapa en línea (tomado 10 de abril de 2020)

19 IDEAM, Estudio de la caracterización climática de Bogotá y Cuenca Alta del Río Tunjuelito.Bogotá D.C..2004.

40

4.2 CARACTERISTICAS DIMENSIONALES DE LA ZONA

Con base en la información aportada por la empresa de acueducto de Bogotá se definen las condiciones climáticas y de precipitación de la zona de estudio, con el objeto de establecer la cantidad de agua superficial que afecta la zona de estudio.

A partir de la información catastral de las UGA de la ciudad de Bogotá, se procedió delimitar la UGA 030, de la subcuenca Torca, la cual se selecciona por problemática presentada por la acumulación de agua de escorrentía, para caracterizar las zonas de drenaje y a través del levantamiento topográfico delimitar las áreas de drenaje que tiene influencia en el sector; así como también se identifican los tipos de suelos presentes y sus características de escorrentía e infiltración.

Estos parámetros se consideran para la estimación de los coeficientes de escorrentía del área, los cuales tienen injerencia en las condiciones de drenaje.

En la tabla 16 se observa la caracterización del área de estudio, en inmediaciones de las Carreras 18 y 7 y las Calles 183 y 193, colindando al norte con la UGA 078, al sur con la UGA 038, al occidente con la UGA 087 y al oriente con los cerros orientales, y en la figura 14 se presenta la localización del proyecto y la implantación del trazado de la red de alcantarillado pluvial.

Tabla 16 Caracterización del área de estudio

Área Total (m2) Longitud de estudio (m) Elevaciones (m.s.n.m)

Max Min

241158.7104 1296.48 2555.275 2550.884 Fuente: propia

Figura 14 Localización general del proyecto

41

4.3 DETERMINACIÓN DE CURVAS IDF (INTENSIDAD, DURACIÓN Y FRECUENCIA)

Para determinar la intensidad de la lluvia máxima del área del proyecto a partir del período de retorno, la frecuencia y duración de la tormenta de diseño, los datos para los diferentes períodos de retorno serán proporcionados por la EAB a través de los datos técnicos de la hoja de cálculo antes citada, a partir de los cuales se obtiene la intensidad, haciendo uso de la siguiente ecuación:

𝐼𝑁𝑇𝐸𝑁𝑆𝐼𝐷𝐴𝐷 = 𝐶1 × (𝐷𝑈𝑅𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 + 𝑋0)𝐶2


Tabla 17 Coeficientes Período de retorno TR

C1 Xo C2

3 3652.70 29.1 -1.0410

5 4369.20 31.0 -1.0410

10 4476.60 30.2 -1.0150


En la tabla 17 se relacionan los resultados obtenido de intensidad-duración-frecuencia, en los cuales se puede percibir la duración de la lluvia, con su intensidad y periodo de retorno respectivo toda vez que se aplicaron los coeficientes suministrados por la EAB:

Tabla 18 Cálculo de la intensidad

CÁLCULO DE LA INTENSIDAD - IDF

TIEMPO (MINUTOS)

TR (PERIODO DE RETORNO - AÑOS) INTENSIDAD (mm/h)

TR 3 TR 5 TR 10

0 109.32 122.43 140.84

5 92.69 104.78 120.56

10 80.38 91.52 105.36

15 70.92 81.18 93.54

20 63.42 72.92 84.09

25 57.33 66.15 76.36

30 52.29 60.52 69.93

35 48.05 55.75 64.49

40 44.43 51.67 59.83

45 41.32 48.14 55.79

50 38.60 45.05 52.27

55 36.22 42.32 49.15

42


TIEMPO (MINUTOS)


TR 3 TR 5 TR 10

60 34.10 39.91 46.39

65 32.22 37.74 43.92

70 30.53 35.80 41.69

75 29.00 34.05 39.68

80 27.62 32.45 37.86

85 26.36 31.00 36.19

90 25.21 29.66 34.66

95 24.15 28.44 33.26

100 23.18 27.31 31.96

105 22.28 26.27 30.76

110 21.45 25.30 29.65

115 20.67 24.40 28.61

120 19.95 23.56 27.65

125 19.28 22.77 26.74

130 18.65 22.03 25.89

135 18.06 21.34 25.10

140 17.50 20.69 24.35

145 16.98 20.08 23.65

150 16.49 19.51 22.98

155 16.02 18.96 22.35

160 15.58 18.44 21.75

165 15.16 17.95 21.19

170 14.77 17.49 20.65

175 14.39 17.05 20.14

180 14.03 16.63 19.66

185 13.69 16.23 19.19

190 13.37 15.84 18.75

195 13.06 15.48 18.33

200 12.76 15.13 17.92

205 12.48 14.80 17.54

210 12.20 14.48 17.17

215 11.94 14.17 16.81

220 11.69 13.88 16.47

225 11.46 13.60 16.14

230 11.23 13.33 15.83

235 11.00 13.06 15.52

240 10.79 12.81 15.23

245 10.59 12.57 14.95

250 10.39 12.34 14.68

255 10.20 12.12 14.42

260 10.02 11.90 14.17

265 9.84 11.69 13.92

270 9.67 11.49 13.69

43


TIEMPO (MINUTOS)


TR 3 TR 5 TR 10

275 9.50 11.29 13.46

280 9.34 11.10 13.24

285 9.19 10.92 13.03

290 9.04 10.74 12.82

295 8.89 10.57 12.62

300 8.75 10.41 12.43

Fuente: propia

Figura 15 Curva intensidad duración y frecuencia IDF

Fuente: propia

44

4.4 ÁREAS DE DRENAJE

Con la información topográfica, los pozos de inspección y cartografía se procedieron a definir las áreas de drenaje, con el fin de identificar las aguas de escorrentía proveniente de la superficie de las vías.

Así mismo, en el área de influencia del proyecto, se observó el tipo de material superficial e identificar en la parte de diseño los puntos de conexión o descarga adecuados para la implementación del SUDS.

En la tabla 20 se consignan las áreas de drenaje, a saber:

Tabla 19 Áreas de drenaje

Tramo Área (Has) Área (m2)

De A

23 22 0.387 3870

22 21 0.446 4460

21 20 0.620 6200

20 19 0.488 4880

19 4C 0.041 410

4C 3C 0.041 410

3C 2C 0.405 4050

2C 1C 0.992 9920

1C 18 0.448 4480

18 17 0.225 2250

17 16 0.516 5160

16 15 1.896 18960

15 14 0.160 1600

14 13 1.209 12090

13 12 1.252 12520

12 11 0.155 1550

11 10 0.366 3660

10 9 2.007 20070

9 8 1.553 15530

8 37 0.073 730

37 36 0.103 1030

36 32 0.180 1800

32 29 0.205 2050

29 28 2.140 21400

45

Tabla 20 Continuación áreas de drenaje

Tramo Área (Has) Área (m2)

De A

28 27 0.999 9990

27 26 0.254 2540

26 25 0.066 660

24 11 0.875 8750

35 34 0.196 1960

34 33 0.131 1310

33 32 0.317 3170

7 6 0.378 3780

6 5 2.647 26470

5 4 0.3 3000

4 3 1.222 12220

3 2 0.637 6370

2 1 0.151 1510

Fuente: propia.

4.5 TIEMPOS DE CONCENTRACIÓN

Se determina los tiempos de concentración para determinar el tiempo de inicio de la precipitación hasta su culminación para que el agua de escorrentía salga del área de drenaje del proyecto que se está desarrollando, el tiempo de concentración se determina mediante las siguientes ecuaciones:

Ecuación de Kirpich

𝑇𝑐 = 0.06628(𝐿

𝑆0.5)0.77

Donde:

Tc: Tiempo de concentración, en horas (h).

L: Longitud del cauce principal, en kilómetros (km).

S: Pendiente entre las elevaciones máxima y mínima (pendiente total) del cauce principal, en metros por metro (m/m).

Ecuación de Témez

𝑇𝑐 = 0.30 (𝐿

𝑆0.25 )0.76

46

Donde:



S: Pendiente total del cauce principal, en porcentaje (%).

Ecuación de Williams

𝑇𝑐 = 0.683 (𝐿𝐴0.40

𝐷𝑆0.25)

Donde:



S: Pendiente total del cauce principal, en porcentaje (%).

A: Área de la cuenca, en kilómetros cuadrados (km2).

D: Diámetro de una cuenca circular con área “A”, en kilómetros (km).

Tabla 21 Tiempos de concentración

4.6 CAUDALES DE DISEÑO

Para la determinación del caudal de diseño del análisis hidrológico del área de influencia del proyecto y caracterizada en el numeral que antecede, se realizará a partir del método

L (km) 1.269 L (km) 1.269 L (km) 1.269

S (mm) 0.003 S (%) 0.346 S (%) 0.346

Tc (h) 0.71 Tc (h) 0.47 Tc (h) 1.16

Tc promedio de las ecuaciones empíricas (h) 0.78

TIEMPOS DE CONCENTRACIÓN ÁREA DE ESTUDIO 24.11 Has

ECUACIÓN DE TEMEZECUACIÓN KIRPICH ECUACIÓN DE WILLIAMS

47

racional y la norma NS-085 de la EAB, la cual se puede se expresa así:

Q = C ∙ I ∙ A

Donde:

Q= Caudal de diseño (𝑚3/𝑠) y/o (𝑙/𝑠) C= Coeficiente de infiltración

I= Intensidad de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración del área de drenaje y para el período de retorno determinado (L/s/Ha)

A= Área de drenaje (Ha)

Para identificar los coeficientes de infiltración conforme a la impermeabilidad del suelo, como pendientes de las zonas verdes y el área con desarrollo urbano según norma técnica de la EAB, esto se pueden observar en la siguiente tabla 23:

Tabla 22 Coeficiente de infiltración y/o escorrentía del suelo NS-085 EAB


48

Tabla 23 Coeficientes de escorrentía por área de drenaje

Tramo Área

propia(Has) Tipo de superficie

Coeficiente de

Escorrentía De A

23 22 0.387 Superficies en asfalto 0.800




19 4C 0.041 Terreno promedio (Pendiente entre el 2% y el 7%) 0.340

4C 3C 0.041 Terreno promedio (Pendiente entre el 2% y el 7%) 0.340



1C 18 0.448 Terreno promedio (Pendiente entre el 2% y el 7%) 0.340




























49

Tabla 24 Continuación coeficientes de escorrentía por área de drenaje Tramo

Área propia(Has) Tipo de superficie Coeficiente de

Escorrentía De A


TOTAL 24.081 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA 0.738

Tabla 24 Método racional para determinar el caudal según el área de drenaje

Tiempo

(min)

Intensidad

(mm/hr)Áreas (Has) Coeficiente Caudal (L/s)

0 104.78 0.387 0.8 90.11

5 104.78 0.446 0.8 103.85

10 104.78 0.620 0.8 144.36

15 104.78 0.488 0.8 113.63

20 104.78 0.041 0.34 4.06

25 104.78 0.041 0.34 4.06

30 104.78 0.405 0.34 40.08

35 104.78 0.992 0.34 98.17

40 104.78 0.448 0.34 44.33

45 104.78 0.225 0.8 52.39

50 104.78 0.516 0.8 120.15

55 104.78 1.896 0.8 441.47

60 104.78 0.160 0.8 37.26

65 104.78 1.209 0.8 281.51

70 104.78 1.252 0.8 291.52

75 104.78 0.155 0.8 36.09

80 104.78 0.366 0.8 85.22

85 104.78 2.007 0.8 467.32

90 104.78 1.553 0.8 361.61

95 104.78 0.073 0.8 17.00

100 104.78 0.103 0.8 23.98

105 104.78 0.180 0.8 41.91

110 104.78 0.205 0.8 47.73

115 104.78 2.140 0.8 498.29

120 104.78 0.999 0.8 232.61

125 104.78 0.254 0.8 59.14

130 104.78 0.066 0.8 15.37

135 104.78 0.875 0.8 203.74

140 104.78 0.196 0.8 45.64

145 104.78 0.131 0.8 30.50

150 104.78 0.317 0.8 73.81

155 104.78 0.378 0.8 88.02

160 104.78 2.647 0.8 616.34

165 104.78 0.3 0.8 69.85

170 104.78 1.222 0.8 284.54

175 104.78 0.637 0.8 148.32

180 104.78 0.151 0.8 35.16

24.081Total

caudal5349.1296Total área (Has)

50

De acuerdo con la Tabla 22, se determinó que para un período de retorno se acumula un caudal pico para cada una de las áreas, por lo tanto, se estimó un caudal de diseño de 5.34 m3/s con el método racional.

4.7 ANÁLISIS DE LLUVIA

4.7.1 Hietograma de diseño. De acuerdo con INVIAS20 el hietograma de precipitación se realiza por medio del método del bloque alterno según el manual de drenaje de carreteras, con el fin de establecer el hietograma de precipitación efectiva. Para obtener el hietograma mediante el método del bloque alterno se siguen las siguientes indicaciones:

Se define la duración del aguacero típico para una duración de 180 minutos, según la intensidad de la lluvia.

Con base en la curva IDF se determina la intensidad para diversos intervalos de tiempo, menores a la duración de la precipitación.

Se calcula la cantidad de precipitación que cayó en cada intervalo de tiempo establecido, multiplicando la intensidad por la duración.

𝑃 = 𝐼 × 𝑡

Donde:

P= Precipitación por cada intervalo de tiempo (mm)

I= Intensidad de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración del área de drenaje y para el período de retorno determinado (m/hr)

t= Intervalo de tiempo cada 5 min, por un total de duración de tres horas.

Luego, se calcula el diferencial de precipitación que cae en cada intervalo de tiempo, mediante la diferencia entre la cantidad de precipitación arroja en un intervalo y el anterior

∆𝑃 = 𝑃𝑖 − 𝑃𝑖−1

Dónde:

∆𝑃 = Precipitación diferencial acumulada (mm)

𝑃𝑖= Precipitación diferencial acumulada por cada intervalo de tiempo (mm)

𝑃𝑖−1 = Precipitación diferencial por cada intervalo de tiempo (mm)

20 INSTITUTO NACIONAL DE VIAS - INVIAS. Manual de drenaje para carreteras. Bogotá D.C..2009. 538 p.

51

Asignar al tiempo aproximadamente medio de la duración de la lluvia la precipitación mayor, se define por un intervalo de la precipitación por cada 5 minutos.

Alternar los resultados de precipitación, en orden descendente, para cada intervalo de tiempo a derecha e izquierda de la precipitación mayor, de tal manera que las menores precipitaciones se presenten al inicio y final del hietograma.

Para el área de estudio dónde se pretende implementar tipologías SUDS, se obtuvo la siguiente tabla de resultados de las precipitaciones diferenciales acumuladas y se procedió a realizar un análisis para cada intervalo de una hora hasta completas las tres horas de duración, por lo cual, se presenta el hietograma de precipitación para un periodo de retorno de 5 años.

Tabla 25 Cálculo de precipitación diferencial para un intervalo de tres horas

Fuente: propia

PRECIPITACIÓN

TR 5

Prof. Acumulada

(mm)

Prof. Incremental

(mm)min min mm

0 122.43

5 104.78 8.732 8.732 0 5 0.169

10 91.52 15.253 6.521 5 10 0.191

15 81.18 20.296 5.043 10 15 0.216

20 72.92 24.305 4.009 15 20 0.246

25 66.15 27.563 3.258 20 25 0.283

30 60.52 30.258 2.695 25 30 0.327

35 55.75 32.522 2.263 30 35 0.381

40 51.67 34.447 1.925 35 40 0.448

45 48.14 36.102 1.655 40 45 0.533

50 45.05 37.539 1.437 45 50 0.643

55 42.32 38.797 1.258 50 55 0.788

60 39.91 39.906 1.109 55 60 0.984

65 37.74 40.890 0.984 60 65 1.258

70 35.80 41.769 0.878 65 70 1.655

75 34.05 42.557 0.788 70 75 2.263

80 32.45 43.267 0.711 75 80 3.258

85 31.00 43.911 0.643 80 85 5.043

90 29.66 44.495 0.585 85 90 8.732

95 28.44 45.029 0.533 90 95 6.521

100 27.31 45.517 0.488 95 100 4.009

105 26.27 45.965 0.448 100 105 2.695

110 25.30 46.377 0.413 105 110 1.925

115 24.40 46.758 0.381 110 115 1.437

120 23.56 47.110 0.352 115 120 1.109

125 22.77 47.437 0.327 120 125 0.878

130 22.03 47.741 0.304 125 130 0.711

135 21.34 48.023 0.283 130 135 0.585

140 20.69 48.287 0.264 135 140 0.488

145 20.08 48.533 0.246 140 145 0.413

150 19.51 48.764 0.231 145 150 0.352

155 18.96 48.980 0.216 150 155 0.304

160 18.44 49.183 0.203 155 160 0.264

165 17.95 49.374 0.191 160 165 0.231

170 17.49 49.553 0.180 165 170 0.203

175 17.05 49.722 0.169 170 175 0.180

180 16.63 49.882 0.160 175 180 0.160

TIEMPO (MINUTOS)

INTENSIDAD (mm/h) TIEMPO DE ESTUDIO TIEMPO

52

Figura 16 Hietograma tormenta de diseño para intervalo de 5 años en 3 horas

Fuente: propia

4.7.2 Hidrograma unitario. Para determinar el hidrograma unitario de United States Soil Conservation Service (SCS) consiste en la relación entre caudal y tiempo. Este se desarrolló por una investigación que involucra múltiples cuencas de los Estados Unidos de América, para esto se unificaron y desarrollaron los parámetros necesarios y requeridos para la investigación:

El proceso para el cálculo del caudal pico por este método consiste en determinar el tiempo de desfase por medio de Ecuación:

𝑇𝑖 = 𝑇𝑐 × 0,6

Donde:

Ti: Tiempo de desfase en horas.

Tc: Tiempo de concentración en horas.

El tiempo pico se determina mediante la siguiente ecuación:

𝑇𝑝 =10

9 × 𝑇𝑖

Donde:

Tp: Tiempo pico en horas.

Ti: Tiempo de desfase en horas.

Una vez conocido el tiempo pico y el área de la cuenca, se puede hallar el caudal pico por medio de la siguiente ecuación:

0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175

Pre

cip

itac

ión

(m

m)

Tiempo (min)

HIETOGRAMA TORMENTA DE DISEÑO PARA INTERVALO DE 5 AÑOS EN 3 HORAS

53

Figura 17 Hidrograma de diseño caudal pico periodo de retorno de 5 años para

𝑄𝑝 =0,208 × 𝐴

𝑇𝑝

Donde:

Qp: Caudal pico en m³/s.

A: Área de la cuenca en km².

Tp: Tiempo pico en horas.

A continuación, se presentan las ordenadas del hidrograma unitario SCS para la construcción de la curva del mismo.

Tabla 26 Ordenadas del hidrograma unitario adimensional del SCS

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VIAS - INVIAS. Manual De Drenaje Para Carreteras. Bogotá D.c..2009. 538 p.

54

Tabla 27 Caudales obtenidos - Método del hidrograma unitario del United States

Fuente: propia

t/tp Q/Qp Tiempo (hr) Caudal (m3/s)

0.000 0.000 0.000 0.000

0.200 0.100 0.137 0.007

0.400 0.310 0.275 0.023

0.600 0.660 0.412 0.048

0.800 0.930 0.549 0.068

1.000 1.000 0.687 0.073

1.200 0.930 0.824 0.068

1.400 0.780 0.961 0.057

1.600 0.560 1.099 0.041

1.800 0.390 1.236 0.028

2.000 0.280 1.373 0.020

2.200 0.207 1.511 0.015

2.400 0.147 1.648 0.011

2.600 0.107 1.785 0.008

2.800 0.077 1.923 0.006

3.000 0.055 2.060 0.004

3.200 0.040 2.197 0.003

3.400 0.029 2.335 0.002

3.600 0.021 2.472 0.002

3.800 0.015 2.609 0.001

4.000 0.011 2.747 0.001

4.200 0.010 2.884 0.001

4.400 0.007 3.021 0.001

4.600 0.003 3.159 0.000

4.800 0.002 3.296 0.000

5.000 0.000 3.433 0.000

55

Figura 18 Hidrograma unitario obtenido - Método SCS.

De acuerdo con la tabla 29 y la gráfica 18, se observa que el método para calcular el caudal pico obtenido es de mayor precisión con respecto del método racional. El valor obtenido es de 96 LPS para un 1 milímetro de lluvia.

56

5 EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL EXISTENTE

5.1 TOPOGRAFÍA DEL ÁREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO

El insumo topográfico fue suministrado dentro del desarrollo del CONTRATO No. 1-01-31100-01207-2017, cuyo objeto es AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV, Y V, EN EL ÁREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB-ESP, tal y como se observa en la figura 19. Dicha información primaria fue utilizada por el consultor del proyecto como insumo para el diseño de las redes de alcantarillado pluvial y sanitario, por lo cual se considera que la información es confiable.

Figura 19 Topografía del proyecto

Fuente: EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV, Y V, EN EL ÁREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB.ESP. CONTRATO No. 1-01-31100-01207-2017 GERENCIA ZONA 1. Bogotá D.c..2018. 1688 p.

5.2 REVISION DE LA INFORMACION TOPOGRAFICA

Se procede a realizar la revisión de la información topográfica y en esta se evidencia que el levantamiento topográfico suministrado, le falta una sección por donde pasan las redes existentes del alcantarillado pluvial en la zona del proyecto, dicho desfase se puede observar en la figura 20.

57

Figura 20 Información topográfica faltante

Fuente: EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV, Y V, EN EL ÁREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB.ESP. CONTRATO No. 1-01-31100-01207-2017 GERENCIA ZONA 1. Bogotá D.c..2018. 1688 p.

5.3 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN

Para complementar la información del levantamiento topográfico entregado por la firma consultara de dicho proyecto, se procedió a realizar la búsqueda en el sistema de información geográfica de la empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá – EAB. En la figura 21 se puede ver el tramo faltante de información y la fuente de dónde se extrajo dicha información.

58

Figura 21 Información faltante


Figura 22 Red de alcantarillado - tramos de estudio




59

Figura 23 Datos del tramo de tubería faltante


La información que suministra la plataforma en línea SIGUE de la Empresa de Acueducto y alcantarillado de Bogotá se somete a una revisión contrastando cotas rasantes que se presentan en el formulario en la figura 23, con puntos cercanos o si es posible en el punto donde indica que se encuentra el pozo en el levantamiento topográfico; esto con el fin de encontrar otras posibles inconsistencias y revisar en el insumo de origen secundaria, cual información ofrece confiabilidad para ser incorporada.

5.4 DETERMINACION DE LA UBICACIÓN DE LOS POZOS PARA REALIZAR LA COMPLEMENTACION DE LOS TRAMOS DE TUBERIA FALTANTES

Con base en un archivo de formato de extensión SHP con topología de punto se realizó la consulta de las coordenadas planimétricas de los 4 pozos que hacen parte de los tramos de tubería de alcantarillado pluvial faltante para la complementación de información de la red existente.

5.5 ESTIMACION DE DATOS ALTIMETRICOS PARA PARA COMPLEMENTAR EL PLANO BASE DEL PROYECTO

Teniendo como punto de partida las cotas de llegada en el pozo 20 y de salida en el pozo


60

18, se realiza la estimación de la diferencia de altura entre los dos puntos conocidos, se calculan las longitudes de cada uno de los tramos y teniendo en cuenta la información suministrada por la plataforma SIGUE de las pendientes de las tuberías de las que no se cuenta con información.

El paso a seguir es realizar el cálculo de las cotas con cada una de las pendientes consultadas para los tramos de tubería conformados a partir de la inserción de los pozos faltantes para complementar la información con la que no se cuenta. A continuación, se relaciona la información que se describe en este punto, a saber:

Tabla 28 Estimación de datos altimétricos faltantes

Fuente: propia

5.6 CONSOLIDACION DE DATOS DE LOS TRAMOS DE TUBERIA QUE HACEN PARTE DEL PROYECTO

Una vez consolidada la información se evidencia que existe inconsistencias en la información recopilada, ya sea de información de primer orden como de segundo orden, por lo cual se deben realizar los ajustes necesarios para superar los inconvenientes que generan para la modelación hidráulica de la situación actual del colector, esta información se puede visualizar en el Anexo A.

Posteriormente se realiza los ajustes por medio de la modificación de algunas cotas y se analizan algunos tramos que se encuentran junto a los que tienen problemas de contrapendiente, se les determina nueva información muy cercana a la existente, que tiene como finalidad la superación de dicha información.

61

Para realizar la simulación en el programa SWMM21 Storm Water Management Model

(SWMM) versión 5.1se modificaron los datos con inconsistencias de los datos con el objeto de darle solución a la y que los datos sean concordantes.

5.7 INTEGRACION DE LA INFORMACION Y TRAZADO DEL AREA DE INTERVENCION DE LOS COLECTORES

En lo referente a la consolidación de la información topográfica, se toman los datos consolidados y la base cartográfica del loteo de la zona del proyecto, se sobreponen, para establecer la ubicación de cada uno de los tramos de tubería y el área aferente que va a captar.

Según la delimitación de los colectores que realizan su descarga al Canal Torca, se puede visualizar que el sistema cuenta con dos colectores que trabajan de forma independiente hasta un tramo antes de la descarga, donde, se conecta el área de menor tamaño a la de mayor tamaño; para efectos de la modelación hidráulica, se van a modelar las dos áreas de forma independiente, para visualizar si el colector principal trabajando de forma independiente ya presenta problemas de sobrecarga del sistema.

Figura 24 Información consolidad

Fuente: propia

21 US EPA, O. Storm Water Management Model (SWMM) [Data and Tools]. [EN LINEA]. [Citado en 03 de 04 de 2020]. https://www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm

62

5.8 TRAZADO Y DELIMITACION DE AREAS

La línea gruesa de color verde representa el área de influencia del colector y la línea gruesa de color azul representa cada una de las áreas aferentes que compone el área de influencia del colector.

Figura 25 Delimitación y trazado de áreas

Figura 26 Áreas de drenaje

63

Con base en el plano mostrado en la figura 26, se muestran las convecciones de cada una de las líneas, así:

Etiqueta color morado: información del nombre y valor del área aferente en hectáreas

Etiqueta color naranja: codificación de pozos para el proyecto

Etiqueta color gris: Texto con cotas rasantes y claves; texto con longitud, diámetro, material y pendiente del tramo de tubería.

5.9 PRESENTACION DE LAS AREAS UNA VEZ DETERMINADAS

La estructuración final de las áreas se presenta de forma general para el proyecto, estas se relacionan en la tabla 20, así:

Figura 27 Áreas de drenaje

Realizando un acercamiento a una zona cualquiera del proyecto se puede visualizar con mayor detalle cómo se compone cada una de las áreas

64

Figura 28 Acercamiento a las áreas de drenaje

En la zona que se visualiza se encuentra una capa de color azul que delimita cada una de las áreas aferentes de las redes existentes que se encuentran en el proyecto, igualmente se puede visualizar una capa de color café que corresponde a las áreas aferentes determinadas para cada uno de los tramos complementados de la información faltante en el insumo topográfico suministrado.

En el numeral 4.4 del presente trabajo de grado, se pueden evidenciar las áreas de drenaje identificadas con la información catastral y planos de levantamientos topográficos.

5.10 SIMULACIÓN HIDRÁULICA

Con base en las normas NS-163 y NS-165 de la EAB, en las cuales se establecen los variables y características para desarrollar modelos hidráulicos para los sistemas de alcantarillado y acueducto, como ya se mencionó anteriormente, se hará uso del programa EPA SWMM 5.1 para la modelación.

Para la construcción del modelo hidráulico, lo primero que se realizó fue la estructuración y topología de la información. En el modelo se incluye los elementos que lo componen, tales como la red de pozos o nodos, tramos de tubería, diámetro de tubería, pendiente en (%), n manning (0.01 tubería PVC), en la tabla 28 se muestra la topología para llevar a cabo esta modelación.

En la siguiente figura 29 se puede observar el resultado de la creación de las áreas correspondientes a cada tramo, con su tuberías y pozos.

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Figura 29 Red de alcantarillado pluvia objeto de estudio

Posteriormente, se ingresa una serie temporal en el modelo de EpaSWMM con el objeto de modelar la red con aguas lluvias, que ya se encuentra construida, y que presuntamente presenta problemas. Esta serie temporal hace referencia al definido con el hietograma de diseño, y que interacciona con el módulo de hidrología del software como si este fuese un pluviómetro.

Un hietograma se define como la distribución temporal de la intensidad de la lluvia a lo largo de la duración de un evento. La selección del método para desarrollo de esta modelación, está en función del hietograma desarrollado en el capítulo anterior de la modelación hidrológica.

Para realizar el hietograma, se utilizó el método de bloques alternos, el cual se base en formar un diagrama de barras. En la figura 16 se puede observar el hietograma realizado con la intensidad de la lluvia para un periodo de retorno de 5 años.

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Figura 30 Modelación con hietograma de diseño

Fuente: propia

Como el área de estudio está dividida en dos colectores, entonces, a cada uno se le asignó su área aferente.

5.11 RESULTADOS DE LA MODELACIÓN

A continuación, se presentan los resultados para el comportamiento de la red de alcantarillado pluvial para un tiempo de 90 minutos de haber iniciado el evento de precipitación.

5.11.1 Capacidad hidráulica. De acuerdo con la norma NS-085, la relación de llenado no debe ser superior al 90%, por lo tanto, se evaluó uno de los colectores de la red de alcantarillado pluvial que pertenece al área del proyecto.

A continuación, en la tabla 30 se muestran los resultados de la relación de llenado. De esta tabla se puede inferir que de los veintisiete (27) tramos de tuberías analizadas, once (11) de ellas tiene una relación de llenado superior al 85%, es decir el 41% no cumple pues excede el valor permitido por norma y en consecuencia pone en riesgo la integridad de la red de tuberías.

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Tabla 29 Relación de llenado de un tramo de la red de alcantarillado

Link CaudalRelación de

llenado (y/D)

1 27.7 0.34

2 58.57 0.45

3 179.4 0.82

4 249.43 1

5 129.25 1

6 135.47 0.84

7 141.69 0.8

8 93.26 1

9 213.07 1

10 162.15 1

11 196.24 0.7

12 274.28 0.62

13 557.99 0.66

14 743.4 0.75

15 691.67 1

16 726.67 0.36

17 804.98 0.83

18 1149.06 0.64

19 1197.8 0.86

20 1260.62 1

21 1152.29 1

22 992.34 1

23 1135.32 0.53

24 1451.77 1

25 1585.46 0.84

26 1555.65 1

27 1594.42 0.74

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Figura 31 Relación (Y/d) para sistemas de alcantarillado pluvial

5.11.2 Perfiles de simulación hidráulica. En las figuras 32 y 33 se puede observar el resultado gráfico, es decir, el perfil de los dos colectores analizados para el tiempo más crítico, es decir para 90 minutos.

Figura 32 Perfil - afluente colector 1 área mayor

69

Figura 33 Perfil afluente colector 2 área menor

Por lo anterior, se determinó que al Canal Torca los dos colectores, para el tiempo critico descargan un caudal de 2354,3 LPS.

70

6 SISTEMAS DE DRENAJE URBANO SOSTENIBLE

6.1 ¿QUÉ ES DRENAJE URBANO?22

A medida que el desarrollo de una población va en ascenso, se aumenta el desarrollo de las áreas urbanos, y por tanto se hace necesario los sistemas de drenajes. Estos sistemas tienen una constante interacción entre las actividades humanas y el ciclo natural, esto como respuesta trasversal a la necesidad de agua para la vida humana y la cobertura de la tierra con superficies impermeables que modifican el curso natural de la lluvia lejos del sistema local de drenaje natural. Estos dos tipos, sin lugar a dudas, originan la necesidad de requerir drenaje.

Para el primer tipo, el agua residual, es agua que tiene como objetivo el mantener la vida y satisfacer las necesidades de la industria. Una vez se ha usada, si no es drenada apropiadamente, probablemente causa contaminación y genera riesgos para la salud.

Para el caso del tipo de agua de segundo orden que necesita drenaje, es el agua proveniente de un evento de lluvia. Este evento requiere de la gestión de un sistema de drenaje que minimice los impactos negativos de este fenómeno presenta como consecuencia de esos cambios del ciclo hidrológico.

Así las cosas, estos dos tipos tienen como objetivo minimizar los efectos negativos que se producen sobre la población y el medio ambiente. En consecuencia, el drenaje urbano presenta dos escenarios: con el medio ambiente y el público, así como se puede observar en la Figura 34, el público es un actor que está en la transmisión en lugar de recibir el final de los servicios de drenaje urbano.

Figura 34 Escenarios del drenaje urbano

Fuente: BUTLER, David. y DAVIES, John. Urban Drainage. 2 ed. London, Inglaterra.:ISBN 0-203-34190-2, 2004. 566 p.

22 BUTLER, David. y DAVIES, John. Urban Drainage. 2 ed. London, Inglaterra.:ISBN 0-203-34190-2, 2004. 566 p.

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De otra parte, el drenaje se encuentra enmarcado en un sistema de alcantarillas completamente artificiales: estructuras que realizan la captación y disponen el agua, y tuberías que realizan el transporte. En efecto, las comunidades que se encuentran aisladas o son de bajos recursos, generalmente no cuentan con sistemas de drenaje. El agua residual se trata localmente y el agua lluvia es evacuada naturalmente a través del suelo.

En general, el drenaje urbano presenta un abanico clásico de retos modernos ambientales: la necesidad de rentabilidad y mejoras técnicas en los sistemas existentes socialmente aceptables, la necesidad de una evaluación del impacto de esos sistemas, y la necesidad de la búsqueda de soluciones sostenibles.

6.2 EECTOS DE LA URBANIZACIÓN SOBRE EL DRENAJE

El desarrollo es uno de los actores directos sobre la precipitación en una población, es decir, tiene un efecto marcado sobre el ciclo natural del agua y, como cualquier sistema que toma el lugar de uno natural, por lo cual es importante que se entienda las consecuencias que tiene este.

En la naturaleza, una vez se ha producido un evento de lluvia, una parte de esta vuelve a la atmosfera a través de la evaporación o traspiración de las plantas, otra porción se infiltra a través del suelo dando lugar a las aguas subterráneas; y otra parte escurre por la superficie, como se puede evidencia en la figura 13. La relatividad en cada una de esas proporciones depende de la naturaleza de la superficie por dónde esa atraviesa, y varían con el tiempo durante el evento. La escorrentía superficial y las aguas subterráneas probablemente se encuentren durante el viaje al río, pero la escorrentía superficial llegara más rápido. El agua subterránea seguirá aportando al caudal base general del río en lugar de ser parte del aumento del caudal como efecto de cualquier precipitación.

Como se mencionó anteriormente, el desarrollo de un área urbana, trae un cambio de la cobertura vegetal por una superficie artificial, lo que tiene un efecto negativo en el proceso. Estas superficies al tener una modificación en el proceso del ciclo hidrológico aumentan significativamente la escorrentía superficial en relación a la infiltración y en consecuencia el volumen total del agua que llega al río durante poco tiempo después de la precipitación, así como se observa en la figura 14, la escorrentía aumenta, por lo cual viaja más rápido sobre estas superficies y a través de alcantarillas que lo que hace sobre superficies naturales y a lo largo de los arroyos naturales. Esto lo que indica es que el flujo llegará más rápido a su cuerpo receptor, y por lo tanto el caudal pico será mayor, como se puede apreciar en la figura 14. Esto aumenta el riesgo de inundación de fuentes

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hídricas. Así mismo, tiene una fuerte injerencia en la calidad del agua. Esa rapidez de la escorrentía probablemente causa contaminación y sedimentos que serán lavados por la superficie o desgrasados por el río.

Figura 35. Efectos de la urbanización


Como se ha descrito, las aguas residuales son en efecto una consecuencia del proceso de urbanización. Gran parte de esta agua no se ha contaminado por su uso. Así como en un país se abre una llave de agua para llena un recipiente, así mismo se lleva esta al drenaje para que esta desaparezca. El agua también es usada como el medio principal para la disposición de los desechos corporales, así como para bañarse. En el desarrollo de un sistema, el material que es agregado al agua mientras se va convirtiendo en agua residual es retirado por una planta de tratamiento de aguas residuales antes de su retorno al ciclo urbano del agua. La naturaleza per se podría tratar algunos tipos de material, por ejemplo, los desechos humanos, pero no en las cantidades que genera una población o una urbanización.

73

Figura 36. Efectos de la urbanización y el cambio en el hidrograma


De lo anterior, se puede inferir que los efectos generales de la urbanización sobre el drenaje, producirá picos más altos y repentinos en el caudal de los ríos, adicionará contaminantes y genera la necesidad de ser tratada artificialmente de las aguas residuales.

En otras palabras, el beneficio más valioso del sistema de drenaje urbano es el propender por el mantenimiento de la salud pública.

Por lo anterior, el drenaje urbano tiene grandes roles en el mantenimiento de la salud pública y la seguridad. Las heces humanas son el principal vector para la transmisión de enfermedades. Sin embargo, existe un potencial de futuros problemas en las grandes cuencas fluviales en las cuales los vertidos aguas abajo de un asentamiento pueden convertirse en la abstracción de otras aguas arriba.

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6.3 SUDS

Para IDIGER23 los sistemas urbanos de drenaje sostenible SUDS, se definen como un conjunto de soluciones que se adoptan con el fin de retener el mayor tiempo posible las aguas lluvias en su punto de origen, sin generar problemas de inundación, minimizando los impactos del sistema urbanístico, en cuanto a la cantidad y calidad de la escorrentía, evitando sobredimensionamiento o ampliaciones que no necesita el sistema.

SHAVER et al plantea que estos sistemas muestran una nueva perspectiva y se ha empezado explorar e implementar en varias latitudes del mundo, mostrando una gran eficacia frente al adecuado y sostenible manejo de la escorrentía a nivel urbano. En este sentido, los SUDS son una buena alternativa como suplemento de drenaje, en la cual se pueda manejar el volumen de la escorrentía, sino que también, se mejore la calidad de ésta.

Los SUDS como esa buena alternativa, se implementan en los espacios públicos de las áreas urbanas, VALERA24 argumenta que estos espacios por ser parte de las estructuras institucionales y gubernamentales de cada ciudad, su intervención resulta ser más sencilla, comparado con la intervención en áreas privadas. De este modo PERALES et al25 afirma que el estado a través de sus directrices institucionales y herramientas de ordenamiento y planificación urbana puede realizar la modificación de espacio público, por lo que no hay mayor oposición de intervención, más que los actores institucionales. En este sentido, si no hay barreras políticas legales y de coordinación burocrática, la intervención puede ser aprobada y realizada rápidamente.

Para DURRANS26 la practica muestra que estos sistemas generan beneficios económicos, sociales y ambientales, debido a que son más sostenibles que los métodos de drenaje urbano convencional.

Los objetivos de los SUDS se podrían resumir en los siguientes aspectos:

Proteger los sistemas naturales y mejorar el ciclo del agua en entornos urbanos.

23 Seminario de experiencias locales en SUDS, 21 de noviembre de 2014, Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y

Cambio Climático – IDIGER. 24 Valera, S. (1999). Espacio privado, espacio público: Dialécticas urbanas y construcción de significados. Tres al

Cuarto, 22 - 24 25 Perales Momparler, S., Doménech, I. A., Andreu, J., & Escuder Bueno, I. (2015). A regenerative urban stormwater

management methodology: the journey of a Mediterranean city. Journal of Cleaner Production, 1 - 16. 26 DURRANS, Et Al. .Stormwater Conveyance Modeling And Design. Haestad Press ed. Michigan, Usa.:Isbn

0965758087, 9780965758086, 2003. 686 p

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Integrar el tratamiento de las aguas de lluvia en el paisaje

Proteger la calidad de las aguas receptoras de escorrentías urbanas.

Reducir volúmenes de escorrentía y caudales pico.

Las desventajas de los SUDS se podrían decir que son las siguientes:

Algunas de las mejoras necesitan ser probadas a lo largo de períodos largos de tiempo.

La falta de práctica por parte de los diseñadores limita su aplicación.

Puede generar desconfianza frente al drenaje convencional por ser algo relativamente nuevo.

La necesidad de un mantenimiento específico diferente del usado en técnicas de drenaje convencional.

La escasez de modelos prácticos de desarrollo de estas técnicas.

En relación a las diferentes tipologías de SUDS existentes, cada uno de ellos presenta una característica particular y, por lo tanto, tienen que evaluarse específicamente, de manera que se pueda obtener los beneficios asociados a su implementación.

6.4 DESARROLLO DE SISTEMAS SUDS EN EL MUNDO

En países como Australia, Estados Unidos y Suecia han hecho uso de estos enfoques desde hace muchos años. En Reino Unido iniciaron a finales de la década de 1980, y en 1992 publicaron una serie de guías que se titulan Posibilidad de Control de Escorrentía Urbana se publicó orientando sobre un rango de opciones para la rehabilitación de los sistemas de alcantarillado. Para la década de 1990 la acogida de los SUDS se dio con celeridad en Escocia que, en Inglaterra y Gales, y posterior a ello, se publican un conjunto de importantes documentos para el año 2000, dos manuales independientes de diseño fueron publicado, uno para Escocia e Irlanda del Norte, uno para Inglaterra y Gales. Después de esas publicaciones, se dio lugar al manual de mejores prácticas (Best manangement practices) propiciando una guía general para un público más amplio.

6.5 SUDS EN COLOMBIA Y BOGOTÁ

Como se ha mencionado en este trabajo, los cambios producidos en el ciclo hidrológico y la presentación de los eventos de inundación en centros urbanos son cada vez más recurrentes, MOSQUERA-MACHADO & AHMAD27 mencionan que esto se debe a

27 MOSQUERA-MACHADO, S. y AHMAD, S. Flood Hazard Assessment Of atrato River in Colombia. En: Water

Resources Manangement. Octubre, 2006. No. 21., p.591-609.

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problemas operativos del sistema de drenaje convencional y deficiencias en su capacidad y mantenimiento. Esto ha desencadenado en innumerables problemas a nivel urbano, pérdidas materiales e incuso pérdidas humanas, tal y como lo menciona la Contraloría de Bogotá28. En razón a ello, CIIA29 manifiesta que desde hace poco se viene implementando sistemas complementarios de drenaje que permitan minimizar el riesgo de encharcamientos e inundaciones en la ciudad, y así mismo, genere beneficios adicionales para la ciudad, y es una alternativa que está iniciando a ser considerada por las instituciones distritales de Bogotá.

Por lo anterior, la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá, EAB y la Secretaría Distrital de Ambiente, SDA, mediante convenio interadministrativo No. SDA 01269 de 2013 – No. EAB 9-07-26200-0912-20 13 establecieron la necesidad de mejorar el sistema de drenaje en la ciudad, buscando no sólo manejar el volumen de escorrentía para prevenir y/o mitigar inundaciones, sino que a su vez sea posible mejorar la calidad del agua que llega a los cuerpos de agua receptores de la ciudad (p. ej. ríos, quebradas y humedales) y se promueva el aprovechamiento del agua lluvia para usos no potables y paisajísticos (CIIA, 2015a). De esta manera, bajo el convenio mencionado surge el proyecto “Investigación de las tipologías y/o tecnologías de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) que más se adapten a las condiciones de la ciudad de Bogotá D. C.”. Desarrollado por el Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental (CIIA), de la Facultad de Ingeniería, de la Universidad de los Andes.

28 CONTRALORIA DE BOGOTÁ, Evaluación y análisis de los resultados De La Gestión Integral De Riesgos En Bogotá.

[EN LINEA]. 2014. [Citado en 05 de 05 de 2020]. Disponible en internet: < http://www.contraloriabogota.gov.co/intranet/contenido/informes/Estructurales/Subdir%20 Estudios%20Econ%C3%B3micos%20y%20Fiscales%20de%20Bogota/2014/Informe%20E structural%20de%20Riesgos%20en%20Bogot%C3%A1.pdf> 29 CIIA. (2015a). Producto 2 - Informe sobre la investigación y desarrollo de las tecnologías y/o tipologías de SUDS

que más se adapten a la problemática de la escorrentía urbana en la ciudad de Bogotá D.C. Universidad de los Andes, Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental, Bogotá.

77

7 ANÁLISIS DE TIPOLOGÍAS SUDS

7.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE ÁREAS POTENCIALES

Después de haber evaluado el área del proyecto, a nivel hidrológico e hidráulico, esto se pudo realizar gracias a la información aportada por la Empresa de Acueducto de Bogotá, así como, la información encontrado en el informe técnico denominado AJUSTE DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS COLECTORES BUENAVISTA TRAMOS II, III, IV, Y V, EN EL ÁREA DE COBERTURA DE LA ZONA 1 DE LA EAB-ESP CONTRATO No. 1-01-31100-01207-2017 GERENCIA ZONA 1 - INFORME PRODUCTO 4: INFORME FINAL DISEÑO DE REDES PLUVIALES SECTOR BUENAVISTA.

En este documento se establece que el área de estudio hace parte del grupo 4 de la zona, así como se observa en la figura 37, y está comprendido entre la calle 180 y la calle 187, entre la carrera 7 y el canal torca. Esta área se encuentra ubica en la localidad de Usaquén, la cual fue creada mediante el Acuerdo 26 de 1972, que creó 16 Alcaldías Menores del Distrito Especial de Bogotá. Esta localidad posee un área de 3.525, 1 ha en se clasifica en suelo urbano, en suelo de expansión 9,5 has y 2.996,9 has como suelo rural de protección, esta localidad se cataloga como la quinta localidad con mayor extensión del Distrito. El área de estudio se encuentra en la UPZ 9. Verbenal que está circunscrita en dicha localidad.

Figura 37 Grupo 4 de la zona 1 Sector Buenavista

Fuente: CONSORCIO COLECTORES Z1, Ajuste De Diseño Y Construcción De Los Colectores Buenavista Tramos Ii, Iii, Iv, Y V, En El área De Cobertura De La Zona 1 De La Eab-esp Contrato No. 1-01-31100-01207-2017 Gerencia Zona 1 Informe Producto 4: Informe Final Diseño De Redes Pluviales Sector Buenavista. Bogotá D.c..: Acueducto De Bogotá. 2018. 1688p.

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7.1.1 Manejo de escorrentía. En cuanto al usos del suelo, La UPZ 9. Verbenal está conformada por asentamientos humanos de origen ilegal, con predominancia de uso de residencial de estratos 1 y 2, con deficiencias de infraestructura, equipamientos y espacio público. En la figura 36 se puede observar la densificación del área de estudio.

Figura 38 Localización del área de estudio

En esta zona se pudo evidenciar mediante el sensor remoto GOOGLE EARTH que él área de influencia del proyecto presenta en su mayoría zona impermeable, como efecto de la densificación del área, que como se puede observar en la figura 38, es una zona residencial en la que se determina que el 98% equivale a zonas impermeables y pavimentos rígidos y pavimentos flexibles. Se componen de estructuras de edificaciones que no cuentan con techos verdes, que puedan retener agua, por lo que se infiere que estas estructuras solo conducen agua hasta los sistemas de desagüe de agua pluvial, en lo que se refiere al área restante del área, esta hace referencia a un parque vecinal que se considera un área permeable, aunque su proporción versus la zona impermeable no es significante.

En las figuras 39 y 40, se puede observar cual es la característica que predomina en el área, así como la zona impermeable que puede ser una de las causales de que el sistema de alcantarillado pluvial este teniendo problemas que son propios de zonas con escorrentías muy altas.

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Figura 39 Calles tipo del área de estudio

Fuente: GOOGLE EARTH, Barrio Verbenal. [EN LINEA]. 2018. [Citado en 5 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: <<URL: https://www.google.com.co/maps/place/Usaqu%C3%A9n,+Bogot%C3%A1/@4.74 49875,- 74.0287975,12z/data=!3m1!4b1!4m2!3m1!1s0x8e3f8f805d4e5beb:0x853611c4247 7c6f >.>

Figura 40 Carreras tipo barrio Verbenal

Fuente: GOOGLE EARTH, Barrio Verbenal. [EN LINEA]. 2018. [Citado en 5 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: <<URL: https://www.google.com.co/maps/place/Usaqu%C3%A9n,+Bogot%C3%A1/@4.74 49875,- 74.0287975,12z/data=!3m1!4b1!4m2!3m1!1s0x8e3f8f805d4e5beb:0x853611c4247 7c6f >.>

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8 IMPLEMENTACIÓN DE TIPOLOGÍAS SUDS

8.1 PRESELECCIÓN DE TIPOLOGÍA SUDS

Teniendo en cuenta las características físicas del área, tales como la pendiente, la distancia al nivel freático, la tasa de infiltración del suelo, la distancia a cimiento y el tamaño del área disponible, se aplican las restricciones para poder definir la tipología de SUDS a implementar en el área seleccionada, que para este caso es el parque vecinal. En la tabla 30 se relacionan los resultados después de haber aplicado cada uno de las restricciones a las características del área.

Tabla 30 Resultados para la implementación de tipologías SUDS

De acuerdo con la tabla 30, la tipología que se va implementar son los tanques de almacenamiento porque son los que mejor se adaptan con las condiciones físicas de la zona, considerando que es un sector consolidado y esta se puede implementar en el parque que se mencionó anteriormente, y tiene un enfoque de disminución del volumen de escorrentía.

8.2 IMPLEMENTACIÓN Y MODELACIÓN HIDRÁULICA DE LA TIPOLOGÍA SUDS

La tipología a implementar son los tanques de almacenamiento, por lo tanto, se procedió a implementarlo en las áreas aferentes Nos. 19 y 40, estas se pueden observar en la

Pendiente longitudinal Distancia al nivel freáticoTasa de infiltración del

sueloDistancia a cimientos

% m mm/h m

Alcorques inundables <10 >1 >7 >2

Cuenca seca de drenaje

extendido>1;<15 >3 >7 >6

Cunetas verdes >1;<10 >1.5 >13 >4

Tanques de

almacenamiento>1 >2 No aplica No aplica

Pavimentos permeables >0.5;<5 >3 >13 >6

Zanjas de infiltración >1;<5 >3 >7 >6

Zonas de bio-retención <10 >1.8 >7 >6

Proyecto 5 2.5 5 50

Cumple

No cumple

Tipología SUDS

Restricción

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figura 41 para la condición actual del área 19, figura No. 42 para las condiciones de retención del 30% de la precipitación.

Figura 41 Área aferente en condiciones actuales

Figura 42 Área aferente con condiciones modificadas

En cuanto al área No. 40, esta se realizó para los mismos escenarios de evaluación planteados para el área anterior.

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A continuación, se presenta la gráfica caudal versus tiempo como resultado de la evaluación del último tramo de tubería del colector de mayor tamaño en lo concerniente al escenario situación actual.

Figura 43 Caudal vs tiempo situación actual área mayor

Como resultado de esta modelación en la figura 43 se puede percibir que el caudal pico producidos a los 90 minutos es de 1.594,42 LPS.

Así mismo, se presenta la gráfica de caudal versus tiempo para el tramo final correspondiente al colector de mayor tamaño con la implementación de tipología SUDS.

Figura 44 Caudal vs tiempo implementando SUDS - tanques de almacenamiento

De la figura 44 se infiere que el caudal pico que se origina a los 90 minutos es de 1.594,42

83

LPS, por lo cual se puede determinar que no hay reducción de caudal en el último tramo de tubería del colector de mayor área, y posiblemente esta tampoco sea una de las alternativas más aptas para abordar o implementar como medida de mitigación del caudal de descarga.

Así mismo, se realizó la modelación para último tramo de tubería del colector de menor área. En la figura 45 se vislumbra la gráfica de caudal versus tiempo para la situación actual.

Figura 45 Caudal vs tiempo situación actual colector área menor

El caudal que arrojó la modelación para la situación actual es de 557,99 LPS a los 90 minutos de haber iniciado el aguacero o evento de lluvia.

Entre tanto, se realizó la estimación del caudal para la situación con la implementación de tanques de almacenamiento.

Figura 46 Caudal vs tiempo situación implementado tanques de almacenamiento colector área menor

84

En la figura 46, se muestran los resultados de caudal encontrados para el último tramo de tubería del colector de menor área, un caudal de 461,43 LPS para un tiempo de 90 minutos.

Por lo anterior, se determinó que se encontró una reducción del caudal de 18%, por lo que a la vista se presenta como una buena herramienta para minimizar el caudal pico, y por lo tanto como una medida que contribuya en disminución de eventos de riesgo, tales como inundaciones y contaminación de aguas.

8.3 PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE TECHOS VERDES

Aunque el presente proyecto no menciona esta tipología máxime cuando la norma NS-166 no la contempla dentro de las 7 tipologías para la ciudad de Bogotá, por lo tanto, esto se presenta como una buena alternativa para la reducción del caudal pico de escorrentía que se estimó en el área de estudio.

Por lo anterior, se realizó la modelación hidráulica implementando esta tipología SUDS, es decir, techos verdes, con el fin de analizar la reducción del caudal en el tramo final del sistema de alcantarillado pluvial.

8.3.1 Determinación de área. Del levantamiento topográfico se selecciona un área, en la cual se pueda determinar la que corresponde a las cubiertas de las viviendas y las que corresponde a espacio público.

Se selecciona el área contenida en el layer de color verde, trazado como el área total (Información primaria). El área es de 3998.68 metros cuadrados.

Luego se procede a realizar la determinación del área de cubiertas de las viviendas por medio de la selección del layer de color café, que comprende los paramentos de las viviendas, las cuales forman la manzana catastral seleccionada. El área resultante del trazado es de 2.348,69 m2.

85

Figura 47 Áreas de techos y vías

Se realiza la estimación del porcentaje de la cubierta existente a partir del área total seleccionada, con el fin de obtener un valor a aplicar en el parámetro de área que se aplica al SUDS de Techo Verde. Los resultados de la estimación del porcentaje se pueden observar en la Tabla 31 Relación de porcentaje de la cubierta y vías.

Tabla 31 Relación de porcentaje de la cubierta y vías

El resultado es que alrededor del 60% del área seleccionada corresponde a cubiertas, por lo cual se va a tomar dicho valor para realizar las determinaciones de área a aplicar en el SUDS.

86

8.3.2 Resultados de modelación cubierta verde. Mediante el programa EPA SWMM que cuenta con un módulo denominado LID (Low Impact Development), con el cuál se realizó la modelación en los siguientes pasos:

Seleccionar el tipo de Lid a crear.

Figura 48 Selección LID-Cubierta verde

Ingresar los valores correspondientes, para realizar la caracterización de la

cubierta verde como lo son:

• Características de la superficie.

• Características del suelo.

• Características de la base drenante.

Una vez determinada el área, se procede a la creación en EPA SWMM, la tipología SUDS de Techos Verdes, para proceder a su modelación hidráulica. Creada la tipología SUDS (LID CONTROL), se selecciona el área a determinar como objeto de aplicación del Techo Verde, así como se muestra en la figura 48.

87

Figura 49 Asignación de área

Después de haber seleccionado el área, se proceder a adicionar la tipología SUDS a implementar, o para este caso, modelar, así como se puede ver en la figura 49.

Figura 50 Adición de tipología al software EPA SWMM

Posteriormente, en la figura 50, se evidencia que en el paso a seguir se despliega la ventana (LID Usage Editor), en el cual se determina el área (m2) a la cual se le aplica la modelación.

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Figura 51 LID usage editor software EPA SWMM

Por defecto el software tiene los valores de área total y porcentaje 100% a aplicar la modelación, pero se debe realizar un ajuste en el área en proporción al 60% determinado correspondiente al porcentaje de cubierta así como se aprecia en la figura 51 y figura 52. Este procedimiento se realiza para cada una de las áreas a las que se aplica el SUDS, dentro de la zona del proyecto que se está analizando.

Figura 52 Área a modelar de techo verde

En la figura 53, se denota las áreas a las cuales se aplicó SUDS, dentro del área del proyecto.

89

Figura 53 Áreas con implementación SUDS

En la figura 54 se presenta la simulación en los nodos del colector principal en el punto más crítico del evento de precipitación a los 1:30 hrs. (cuenca de mayor tamaño) en el cual se verifica la inundación de los mismos. La modelación se realizó en un periodo de tiempo de tres horas con intervalos de cinco minutos, en el que se observa varios picos, el mayor de ellos se presenta en la hora mencionado en este párrafo.

Figura 54 Lámina de agua nodos del colector principal

Al verificar la tubería para desagüe, se puede observar en la figura 55 que al implementar esta tipología de SUDS se encuentran diferencias en cuanto al caudal descargado, mas no con respecto de algunos nodos en los cuales se puede observar problemas a nivel hidráulico.

90

Figura 55 Caudal pico colector principal

Una vez realizadas las modelaciones, inicialmente en el estado actual de la red se tiene un caudal pico de 1594.42 l/s en el último tramo de tubería; y una vez propuesto el SUDS a implementar y ejecutar la modelación hidráulica, se tiene un caudal pico de 1276.84 l/s en el último tramo de tubería; lo cual da como resultado una disminución del 19.91% de caudal en el pico del evento.

Para la cuenca se visualiza que se aplican SUDS (Techo Verde) para gran parte del área que conforma el sistema de alcantarillado, pero que es infructuoso el esfuerzo, ya que, si bien el pico de caudal disminuye alrededor del 20%, algunos tramos de tubería se mantienen presurizados, lo cual implica que se debe aumentar la pendiente o el diámetro de dichos tramos.

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CONCLUSIONES

Después de haber realizado el diagnóstico de la tubería de descarga de la red alcantarillado de 1.30 metros en el punto de descarga al Canal Torca, se pudo determinar que esta tubería no se encontraba presurizada cuando esta descargaba el caudal pico, es decir un caudal de 2354,3 LPS, sin embargo, aguas arriba de este algunos tramos si encontraban con relaciones de llenado superiores a los valores permitidos por la norma NS-085, por lo que es imperativo realizar una intervención en esta tubería y aumentar su descarga con el fin de minimizar los impactos de la impermeabilización de la superficie del área de influencia del sistema de drenaje, o evaluar alternativas que ayuden a minimizar el caudal pico.

Ahora bien, el área de la cuenca de estudio tiene 24.11 hectáreas, este valor se obtuvo a partir de la información del levantamiento topográfico y de la determinación de las áreas aferentes de cada pozo, así mismo se determinó el coeficiente de escorrentía por cada área y con base en la intensidad de la lluvia obtenida de la curva IDF se obtuvo el caudal de diseño por el método racional conforme a lo descrito en la norma NS-085, el cual arrojó un resultado de 1.061,24 LPS.

Para el caso de la ciudad de Bogotá D.C, está aún no establece políticas claras que dicten normas y determinen una ruta de navegación hacia la implementación de nuevas tecnologías como son los SUDS, y en específico las obras publicas tales como vías, andenes o alamedas, que son grandes generadores de áreas impermeables, y la normativa por su parte lo que relaciona es la priorización de las acciones en áreas en desarrollo, donde se dispone del área para su implementación, dejan de un lado las áreas que ya se encuentran desarrolladas o urbanizadas. Cabe resaltar que la norma NS-166 es una herramienta en la que se pueden encontrar las diferentes alternativas de tipologías SUDS para las diferentes áreas de la ciudad, así como las diferentes restricciones para la adopción de cada una de estas.

Durante el desarrollo del presente trabajo se pudo establecer que las zonas más densamente pobladas, son las áreas residenciales de estratos 1 y 2, por lo que esto representa un desafío grande de cara a la implementación de estas tipologías, y propone establecer estrategias de urbanismo para los nuevos proyectos y un reto grande para la intervención de aquellas áreas urbanizadas que pertenecen a estos estratos.

Por lo anterior, la alternativa de solución frente al problema encontrado y que presentó menos restricciones en cuanto a pendiente, tasa de infiltración, distancia a cimientos y distancia al nivel freático para la implementación, fue la de tanques de almacenamiento.

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No obstante, la simulación hidráulica realizada con el software EPA SWMM, mediante el modulo LID (Low impact development) arrojó un resultado inesperado, pues este no disminuyó la descarga en la tubería de descarga al Canal Torca, por lo que no representa la mejor alternativa.

Por otra parte, el área de estudio no cuenta con áreas aptas para la implementación de otras de las siete (7) tipologías expuestas en la NS-166 para la ciudad de Bogotá, esto como respuesta a la impermeabilización de esta, el tamaño de los andenes y la densificación, sin embargo, esta norma deja la puerta abierta para la implementación de techos verdes, por lo que se desarrolló la implementación de esta metodología para la fase de prefactibilidad.

El resultado obtenido con la implementación de techos verdes es la reducción del caudal de descarga en un 20% en la cuenca de mayor tamaño y en la cuenca pequeña tan solo un 2%, por lo que se presenta como una apuesta a implementar, no solo en esta zona, sino en zonas comerciales e industriales, siempre y cuando haya un buen compromiso para afrontar una tarea como esta.

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BIBLIOGRAFÍA

ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ, Sistema de información geográfica Eab. [EN LINEA]. [Citado en 03 de 04 de 2020]. Disponible en internet: https://www.acueducto.com.co/wassigue1/VisorBaseEAB/

ALCONADA MAGLIANO et al. El Bio-drenaje para el control del exceso hídrico en pampa arenosa, Buenos Aires, Argentina. Febrero, 2008. Vol. 68. No. ISSN 0188-4611., p.50-72.g

ANNETTE, Et Al. The Impacts of climate change and urbanization on drainage in Helsingborg, Sweden: Combined sewer system. En: Journal Of Hydrology. Febrero, 2008. Vol. 350. p.100-113.

BARBOSA, Ana., FERNANDES, Joao y DAVID, Luis. Key issues for sustainable urban stormwater management. En: Journal of Water Research. December, 2012. Vol. 46. No. 20., p.6787-6798.

BUITRAGO, N.f. Cuantificación y caracterización de la calidad de agua de escorrentía de techo para el prediseño de una piscina de retención en el campus de la Universidad Nacional de Colombia. Tesis de Maestría. Bogotá D.C..: Universidad Nacional De Colombia. 2011. 204p.

BUTLER, David. y DAVIES, John. Urban Drainage. 2 ed. London, Inglaterra.:ISBN 0-203-34190-2, 2004. 566 p.

CAMPOS ARANDA, Daniel. Procesos del ciclo hidrológico. 3 ed. San Luis Potosí.: Universidad Autónoma De San Luis Potosí, 1998. 33 p.

Centro de investigaciones en ingeniería ambiental CIIA: Guía técnica de diseño y construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS): Universidad de los Andes, 2017. 34 p.

CONTECH, Jill. [EN LINEA]. 2016. [Citado en 3 de mayo de 2020]. Disponible en internet: https://www.conteches.com/stormwater-management/biofiltration-bioretention/filterra

CONTRALORIA DE BOGOTÁ, Evaluación Y Análisis De Los Resultados De La Gestión Integral De Riesgos En Bogotá. [EN LINEA]. 2014. [Citado en 05 de 05 de 2020]. Disponible en internet: < http://www.contraloriabogota.gov.co/intranet/contenido/informes/Estructurales/Subdir%20 Estudios%20Econ%C3%B3micos%20y%20Fiscales%20de%20Bogota/2014/Informe%20E structural%20de%20Riesgos%20en%20Bogot%C3%A1.pdf>


https://www.conteches.com/stormwater-management/biofiltration-bioretention/filterra

94

IDEAM, Estudio de la caracterización climática de Bogotá y cuenca alta del río Tunjuelito. Bogotá D.c..2004.

RODRIGUEZ HERNANDEZ, J.. Estudio, análisis y diseño de secciones permeables de firmes para vías urbanas con un comportamiento adecuado frente a la colmatación y con la capacidad portante necesaria para soportar tráficos ligeros. Tesis Doctoral. Cantabria, España.: Universidad De Cantabria. 2007. 513p.

MARTINEZ ACOSTA, José Alejandro. Metodología para determinar el potencial de implementación de sistema urbanos de drenaje sostenible (suds) En áreas residenciales, A partir de análisis de sistemas de información geográfica (sig). Caso de estudio Bogotá D.C. Colombia. Tesis de grado. Bogotá D.C..: Universidad De Los Andes. 2017. 94p.

PERALES MOMPARLER, Sara. y ANDRÉS-DOMÉNECH, Ignacio. Los sistemas urbanos de drenaje sostenible: Una alternativa a la gestión del agua de lluvia. En: Revista Técnica De Medio Ambiente. 2008. Vol. 124. p.92-104.

TORRES ABELLO, 2006, Citado por ÁLVAREZ DELGADILLO, Joaquín. y CELEDON JARAMILLO, Erwin. Evaluación de las capacidades hidráulicas y de retención de contaminantes de un modelo de trinchera de retención construida con una canastilla en resinas de polipropileno (aquacell) acoplada con capa filtrante en geotextil y grava utilizada como componente del drenaje urbano. Tesis De Maestría. Bogotá D.C..: Pontifica Universidad Javeriana. 2012. 87p.

WOODS BALLAR, et al. .Site Handbook For The Construction Of suds. 1 ed. London.:Ciria, 2007. 62 p. ISBN 978-0-86017-697-8.

EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Producto 3 – Guía Técnica De Diseño Y Construcción De Sistemas Urbanos De Drenaje Sostenible (suds). NS-166. Bogotá D.C..207. 407 p.

STEED, Jill. Greatecology. [EN LINEA]. 2012. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: https://greatecology.com/2012/05/07/10-ways-to-use-low-impact-development-to-reduce-your-swurp-footprint/

CIIA. (2015a). Producto 2 - Informe sobre la investigación y desarrollo de las tecnologías y/o tipologías de SUDS que más se adapten a la problemática de la escorrentía urbana en la ciudad de Bogotá D.C. Universidad de los Andes, Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental, Bogotá.

DURRANS, Et Al. .Stormwater Conveyance Modeling And Design. Haestad Press ed. Michigan, Usa.:ISBN 0965758087, 9780965758086, 2003. 686 p



95

EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Criterios De Diseño De Sistemas De Alcantarillado. NS-085. 2 ed. Bogotá D.c..2009. 23 p.

INSTITUTO NACIONAL DE VIAS - INVIAS. Manual de Drenaje para Carreteras. Bogotá D.C..2009. 538 p.

LOCATELLI, Et Al. Modelling of green roof hydrological performance for urban drainage applications. En: Journal of hydrology. Noviembre, 2014. Vol. 519. p.3237-3248.

MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable Y Saneamiento Básico. RAS 2000. Bogotá D.c..2000. 119 p.

MOSQUERA-MACHADO, S. y AHMAD, S. Flood Hazard Assessment Of Atrato River In Colombia. En: Water Resources Manangement. Octubre, 2006. No. 21., p.591-609.

Seminario de experiencias locales en SUDS, 21 de noviembre de 2014, Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático – IDIGER.

URBAN DRAINAGE AND FLOOD CONTROL DISTRIC, Urban storm drainage. [EN LINEA]. 2010. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: <https://www.codot.gov/business/hydraulics/links/udfcd-url>

URBAN DRAINAGE AND FLOOD CONTROL DISTRIC, Urban storm drainage. [EN LINEA]. 2010. [Citado en 3 de Mayo de 2020]. Disponible en internet: <https://www.codot.gov/business/hydraulics/links/udfcd-url>

US EPA, O. Storm Water Management Model (SWMM) [Data and Tools]. [EN LINEA]. [Citado en 03 de 04 de 2020]. https://www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm

Valera, S. (1999). Espacio privado, espacio público: Dialécticas urbanas y construcción de significados. Tres al Cuarto, 22 - 24

WALSKI, Thomas. y BARNARD, Thomas. Wastewater Collection System Modeling And Design. Bentley Institute Press ed. [s.l.]. 2004. 606 p. WALSKI, Thomas. y BARNARD , Thomas. Wastewater Collection System Modeling And Design. Bentley Institute Press ed. [s.l.]. 2004. 606 p.

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