Toria Drenaje Urbano

PAULO CESAR CHAVEZ FASANANDO

TRABAJODRENAJE URBANO

DRENAJE URBANO / DRENAJE / HIDRAULICA / DAIC / FIC / UNSM-T Pág.3

DEDICATORIA:

El presente trabajo se lo dedico a mis padres, los cuales realizan sacrificados esfuerzos por ayudarme en mis estudios universitarios, para poder ser así un profesional de éxito.

DEDICATORIA:

El presente trabajo se lo dedico a mis padres, los cuales realizan sacrificados esfuerzos por ayudarme en mis estudios universitarios, para poder ser así un profesional de éxito.



AGRADECIMIENTO:Un agradecimiento muy generoso a la ing. Lita Vilca por los criterios brindados para la realización del presente trabajo y al ing. Raúl Sandoval por los conocimientos dados durante el desarrollo del curso.

AGRADECIMIENTO:Un agradecimiento muy generoso a la ing. Lita Vilca por los criterios brindados para la realización del presente trabajo y al ing. Raúl Sandoval por los conocimientos dados durante el desarrollo del curso.


INDICE

CONTENIDO Pág.

PRESENTACION 5INTRODUCCION 6I. OBJETIVOS

Objetivo general 7Objetivos específicos 7

II. ANTECEDENTES 8III. MARCO TEORICO

Gestión Del Drenaje Urbano 8-10Tipificación De Soluciones Alternativas 10-12Infiltración De Aguas Lluvias 12Zanjas de infiltración 12Obras de drenaje 13-16

IV. CALCULO DE LA INTENSIDAD MAXIMA 17-19V. DISEÑO DE COLECTORES

Colector Nº 01 20-23Colector Nº 02 24-26Colector Nº 03 27-29Colector Nº 04 30-32

VI. PLANOS DE LOS COLECTORES



Perfiles y Secciones33-37

VII. CONCLUCIONES 38VIII. RECOMENDACIONES 39IX. BIBLIOGRAFIA 40X. ANEXO (PLANO DEL TRABAJO) 41

PRESENTACION

El trabajo, siguiente pertenece a un trabajo encargado por el docente

catedrático del curso de drenaje, hacia nosotros los alumnos, el trabajo

consta de dos partes una teórica con todos los conocimientos básicos para la

realización del trabajo y otra parte practica que es la demostración de la

teoría, todo esto sobre el drenaje urbano, es de esto de lo que trata el tema

a continuación.



INTRODUCCION

La rama de hidráulica es tan amplia pero a la vez muy importante de

conocimiento para la ingeniería civil, con el desarrollo de los pueblos y de las

naciones, la población crece indiscriminadamente, y en cuanto también sus

ansias y anhelos de una mejor vida, para ello con ese desarrollo las

comunidades mejoran sus infraestructuras y dentro de ese desarrollo están

las obras de drenaje urbano, por ende es de sumo interés nuestro aprender

sobre el diseño, y ejecución de estos sistemas de drenaje, para poder

desempeñarnos como ingenieros y ayudar de ese modo a la formación de

nuevas ciudades, y al desarrollo del país en general.



I. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Estar en la capacidad de diseñar cualquier tipo de sistema de drenaje urbano

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Aprender los conocimientos básicos sobre las obras de drenaje urbano

Adquirir criterio básicos sobre la ubicación de estas obras

Saber diseñar correctamente los sistemas de drenajes

Obtener criterios lógicos de diseño en drenajes.

II. ANTECEDENTES



Siguiendo con el desarrollo del curso y terminando con las clases pertenecientes a los temas del silabo, el ingeniero docente del curso dejo encargado el segundo y ultimo trabajo, el cual tratara de un diseño del sistema de drenaje de un plano urbano entregado por el ingeniero.

III. MARCO TEORICO

GESTIÓN DEL DRENAJE URBANO

Las acciones que se desarrollan para enfrentar los problemas de drenaje de las aguas lluvias en los sectores urbanos requieren una gran coherencia y Continuidad debido a la intervención de múltiples agentes y a la interacción que presentan las acciones que se pueden plantear. El propio escurrimiento de las aguas sobre la superficie urbana hace que en cada sector se sufran las consecuencias de lo que ocurre aguas arriba, y genere a su vez obligaciones y efectos hacia aguas abajo.

Parece importante entonces establecer ciertas normas mínimas para compatibilizar los diferentes desarrollos dentro de un esquema general coherente. Un plan de gestión de aguas lluvias en sectores urbanos debieran considerar los siguientes aspectos básicos:

La definición de un sistema de drenaje general que considere los cauces naturales y la forma en que ellos se incorporan en la urbanización así como la materialización de un sistema de drenaje artificial, o de colectores de aguas lluvias urbanos que complemente la red natural. La obligación de respetar el sistema de drenaje natural incluso en sus etapas iniciales, estableciendo para cualquier sector que se urbaniza claramente la forma en que se drenan los excesos en caso de ocurrir, hasta llegar a los cauces naturales o artificiales establecidos.

El compromiso para cualquier sector que se urbanice de no generar mayores Volúmenes de escorrentía ni mayores caudales máximos que los que se generaban en el sector previamente a la urbanización. Para lograr este último aspecto es necesario recurrir a técnicas alternativas y complementarias del tipo de las que se proponen en esta guía. A continuación se presentan los detalles de este plan, considerando los enfoques y criterios generales, una tipificación de las obras que pueden formar parte de este plan general, las ventajas e inconvenientes que pueden aparecer en su materialización, los efectos que se persiguen con las acciones propuestas, y comentarios para conseguir una participación eficiente en obras de uso múltiple.



Entre los problemas que genera la urbanización en relación a las aguas lluvias se destacan el incremento del volumen de escorrentía y el aumento de los caudales máximos a evacuar debido a la impermeabilización del suelo. La solución tradicional basada exclusivamente en redes de colectores de aguas lluvias Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos

Incrementa ambos fenómenos. Además, debido a que los colectores deben proporcionar un estándar de protección adecuado, su diseño es tal que su Funcionamiento a plena capacidad en condiciones de diseño es eventual, encareciendo la solución de los problemas generados por las aguas lluvias en las zonas urbanas. En casos en que las áreas urbanas se expanden hacia aguas arriba de los sectores que ya cuentan con un sistema de drenaje, estos van quedando obsoletos o son incapaces de operar con los mayores caudales que se generan en las nuevas zonas impermeabilizadas por la expansión de la urbanización. Así hoy en día se admite que la reducción de los volúmenes necesarios a evacuar por las redes de drenaje y su redistribución temporal presenta numerosas ventajas.

Para ello se recomienda utilizar como criterio de diseño general el que una vez urbanizado un sector debieran generarse volúmenes y gastos máximos de las crecidas de aguas lluvias similares a los que ocurren previos a la urbanización.

Ello supone recuperar la capacidad de infiltración y la de amortiguación de crecidas que el sector tenía antes de ser urbanizado, haciéndose cargo de las consecuencias de la impermeabilización del terreno.

El problema de las aguas lluvias en zonas urbanas tradicionalmente se ha enfrentado de manera de drenar y evacuar rápidamente los posibles excesos conduciéndolos mediante redes de colectores hacia el cauce natural más cercano. Recientemente se han planteado algunas observaciones ambientales a este esquema debido a los impactos que esta práctica produce en el sistema natural de drenaje hacia aguas abajo de los lugares de descarga, fundamentalmente en relación al incremento de los riesgos de inundación y el aumento de erosión y sedimentación en los cauces.

Adicionalmente también se cuestiona que el enfoque tradicional afecta el balance hídrico natural, causa efectos de choque por la descarga concentrada de contaminantes, o contribuye al mal funcionamiento de unidades de tratamiento en el caso de sistemas que reciben flujos contaminados de aguas servidas y aguas lluvias. En respuesta a estos



problemas algunas comunidades han propuesto un tratamiento distinto basado en la disposición local, más cerca de las fuentes de las aguas lluvias.

Eso se logra infiltrando total o parcialmente las aguas lluvias, o almacenándolas para evacuarlas con posterioridad a las tormentas de manera de disminuir el volumen y los gastos máximos durante las tormentas. En el ambiente técnico este esquema se conoce como de control en la fuente. En este estudio se proponen obras orientadas a favorecer esta forma de enfrentar el problema.

TIPIFICACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS

Las soluciones alternativas a la evacuación directa ponen en juego almacenamiento temporal para restituir los volúmenes con gastos menores una vez que pasan los períodos críticos, o mediante la disminución de los volúmenes de escurrimiento por medio de la infiltración en el suelo. Con el objeto de visualizar el tipo de soluciones concreta que se proponen para ello, así como tener un panorama de las alternativas disponibles frente a situaciones reales, se hace a continuación una exposición general de las obras y acciones disponibles, resumiendo sus principales características. Para presentarlas de manera ordenada y sistemática, se clasifican de acuerdo a la forma en que actúan sobre el escurrimiento, ya sea mediante almacenamiento o infiltración o una combinación de ellos.

En ambos tipos de soluciones se puede optar por alternativas que actúan de manera más o menos difusa o por otras que lo hacen claramente localizadas. Almacenamiento de aguas lluvias. Tienen por objeto diferir en el tiempo la alimentación de aguas lluvias hacia las redes de drenaje o los cauces receptores. Su principal efecto consiste en disminuir el valor de los gastos máximos a evacuar sin que necesariamente afecten el volumen total escurrido. En esta categoría se incluyen almacenamientos difusos y localizados de las más variadas geometrías. Almacenamiento difuso. El volumen retenido por unidad de superficie es bajo. Las alturas de agua almacenada son pequeñas y el diseño se concentra sobre los elementos de control de salida del flujo y la geometría de las cuencas receptoras. Este tipo de almacenamientos sólo retarda el flujo superficial aumentando las alturas de escurrimiento sobre las superficies o alargando los caminos que debe recorrer el flujo hasta ser evacuado. Normalmente existen oportunidades en el diseño de la urbanización de un lugar para aumentar los tiempos y el largo de la trayectoria de los flujos hacia la red de drenaje. Por ejemplo las superficies de los terrenos públicos pueden ser emparejadas, lo que permite aumentar los tiempos de



traslado del agua, reduciendo los caudales máximos y permitiendo que parte del agua infiltre, al tiempo que reduce la erosión del suelo. La creatividad, junto al uso de tecnologías adecuadas, puede ayudar a conseguir un buen drenaje, condiciones estéticas y del paisaje mejoradas, control de la erosión, al mismo tiempo que se logran costos de construcción, operación y mantenimiento menores. Entre estos se consideran: Sobre techos, tejados y terrazas. En general de extensiones importantes como es el caso de grandes almacenes, industrias y edificios institucionales. Los elementos en general tienen poca intervención del público.

Los aspectos de diseño relevantes tienen que ver con la pendiente de las superficies, los elementos de evacuación y su ubicación en relación al sector. Pueden presentar problemas de filtraciones y aumento de las exigencias estructurales. Resultan ventajosos en techos que ya han sido diseñados para soportar nieve.

En estacionamientos, veredas, paseos, parques y similares. Normalmente se trata de lugares de uso público, por lo tanto requieren un diseño más cuidadoso y la consideración del efecto sobre los usuarios. En estos casos la detención de las aguas lluvias también se logra aumentando la rugosidad de las superficies, disminuyendo su pendiente o reduciendo la cantidad de elementos de conducción como cunetas y canaletas. El agua retenida puede formar charcos que eventualmente se evaporan o infiltran. Por otra parte las superficies planas pueden provocar un drenaje deficiente y generar problemas de humedad y suciedad o reducir la vida útil de los pavimentos y aumentar los costos de manutención

En muchos casos resulta más fácil aumentar la rugosidad de las áreas verdes mediante plantas, ondulaciones del terreno o pastos adecuados. Las áreas de estacionamientos pueden combinarse con superficies verdes para reducir la velocidad del flujo. Almacenamientos localizados. El volumen unitario es alto. Se trata de obras diseñadas con el propósito especial de almacenar volúmenes importantes de agua. Se pueden encontrar sobre la superficie del terreno o bajo ella. En general se trata de lugares especialmente seleccionados para acumular el agua, la cual es conducida hacia ellos desde sectores relativamente amplios. Los Aspectos estéticos y de calidad del agua almacenada pueden seria importantes para una operación correcta. Entre estos se consideran: Lagunas y estanques de retención. Normalmente el público considera que la función de retención de aguas lluvias es secundaria, dándole más importancia a los aspectos paisajísticos y recreacionales. Pueden ser estanques normalmente secos o lagunas con agua en forma permanente. En este último caso sólo la parte superior se emplea para la regulación de crecidas de aguas lluvias. Requieren una alimentación continua de



agua para asegurar que mantienen un nivel mínimo permanente, el que puede provenir de lluvias continuas, de pequeños cauces naturales de la zona o del agua subterránea. En el caso de estanques normalmente secos en general se dispone de un pequeño canal en la parte inferior ocupándose la mayor parte del espacio de almacenamiento con fines recreacionales. Este tipo de elementos son típicos de sistemas de aguas lluvias de muchas ciudades modernas, de manera que existe una amplia experiencia sobre su diseño y operación.

Canales de flujo controlado. Permiten el uso de canalizaciones artificiales o naturales existentes para el almacenamiento temporal de agua lluvia, mediante el empleo de elementos de control como compuertas automáticas, pequeñas barreras, o elementos similares.

INFILTRACIÓN DE AGUAS LLUVIAS.

Conduce a una disminución de los gastos máximos y de los volúmenes a evacuar. También se considera que disminuyen la carga de contaminantes que llega a los cauces superficiales al quedar retenidos en el suelo o atrapados al infiltrarse parte importante de ellos. La respuesta de estos dispositivos puede variar enormemente dependiendo del grado de saturación de los suelos involucrados. La capacidad del suelo para absorber aguas lluvias depende, entre otros factores, de la cubierta vegetal, el tipo y condiciones del suelo, las características del acuífero en el lugar y la calidad de las aguas lluvias. Los dispositivos de este tipo también pueden clasificarse como concentrados o difusos.

ZANJAS DE INFILTRACIÓN

Estas zanjas de infiltración se ubican bajo las veredas, calles, y además sabemos que hacia estas zanjas se dirige parte importante del escurrimiento local y en ellas se intenta su infiltración concentrada. Estas zanjas de infiltración pueden considerar tubos o no y pueden incluir cámaras o no. Constituyen un sistema de drenaje semisubterráneo o subterráneo local cuyo rebase puede pasar a formar parte del escurrimiento superficial o estar conectado a un sistema de aguas lluvias tradicional. La alimentación de estos sistemas con aguas limpias que provienen de techos o superficies pavimentadas puede mejorar las condiciones de mantención y evitar la necesidad de interponer elementos de decantación de material particulado que puede colmatar los filtros.

OBRAS DE DRENAJE.



El objetivo de las obras de drenaje es el de conducir las aguas de escorrentía, o de flujo superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final.

En su diseño existen tres componentes básicas:

Entrada a la red de drenaje

Conducción,

Entrega al dispositivo final.

Las condiciones de diseño de estas componentes dependen de las características propias de cada sistema de drenaje.

ENTRADA A LA RED DE DRENAJE.

Canales interceptores.

Los canales interceptores reciben agua por una sola de sus orillas o márgenes. El caso más común es el de una ladera que vierte sus aguas de escorrentía sobre un área plana adyacente: el canal interceptor, trazado a lo largo de la divisoria entre la vertiente inclinada y la zona plana, recibe las aguas de escorrentía y conserva el área plana libre de estos caudales. Para el diseño del canal interceptor el caudal se incrementa a lo largo del recorrido, de manera que las dimensiones del canal aumentan en la dirección hacia aguas abajo

Canales recolectores.

Los canales recolectores reciben agua por sus dos márgenes; pueden ser corrientes naturales o canales artificiales. Los caudales de diseño y las capacidades de los canales se incrementan a lo largo del recorrido.Cunetas, sumideros y alcantarillas.

Las cunetas son canales pequeños que se utilizan en combinación con los sumideros y las alcantarillas en los sistemas de drenaje de vías, aeropuertos, calles y patios. La localización de los sumideros limita las magnitudes de los caudales en las cunetas. Las alcantarillas son conductos cerrados, parcialmente llenos, que reciben los caudales de los sumideros en forma puntual a lo largo de su recorrido hasta el sitio de entrega del sistema de alcantarillado.

Estaciones de bombeo.

En casos especiales se utilizan equipos de bombeo para drenar áreas bajas; las aguas bombeadas se entregan luego a un sistema principal de drenaje en forma puntual.



CONDUCCIÓN DE LAS AGUAS DE DRENAJE.

Con pocas excepciones las aguas de drenaje se transportan por corrientes naturales o por canales, que son conductos a superficie libre, abiertos o cerrados.

Corrientes naturales.

En las corrientes naturales se determina el nivel máximo de flujo para la creciente de diseño, y se compara con el nivel a cauce lleno. Cuando este último resulta inferior que el de la creciente se presenta desbordamientos, los cuales afectarán una zona inundable adyacente cuya amplitud debe determinarse. Para este objetivo se utilizan procedimientos de hidráulica de canales naturales, con caudales variables y curvas de remanso.

La capacidad del cauce puede ampliarse mediante la ejecución de dragados. Para garantizar la estabilidad de las secciones de flujo se diseñan obras de encauzamiento y de protección de márgenes. En cada diseño particular se deben tenerse en cuenta tanto la magnitud de la carga de sedimentos que transporta la corriente natural como los efectos que las obras pueden causar aguas arriba y abajo de su localización.

Corrientes Artificiales (Canales)

El diseño de canales para conducción de aguas de drenaje debe aprovechar al máximo la topografía del terreno con el fin de garantizar la conducción por gravedad, con un costo mínimo.

Cuando la diferencia de cotas entre los puntos inicial y final del canal es muy pequeña el diseño resulta en estructuras muy grandes con velocidades bajas y peligro de sedimentación.

De otro lado, diferencias muy grandes de nivel ocasionan el trazado de canales de gran pendiente, o requieren del diseño de estructuras de caída entre tramos de baja pendiente.

Además, dependiendo de la topografía, del tipo de suelo y de las velocidades de flujo, los canales pueden ser excavados o revestidos.

Tipos de canales

Canales excavados.



El diseño de los canales excavados está limitado por las velocidades de flujo, la carga de sedimentos y las filtraciones hacia terrenos adyacentes a través del fondo y las orillas. En terrenos erosionables los canales excavados terminan siendo similares a las corrientes naturales al cabo del tiempo, porque pierden su geometría inicial por causa de los procesos de agradación, socavación y ataque contra las márgenes.

Canales revestidos.

Los canales revestidos permiten velocidades altas, disminuyen las filtraciones y requieren de secciones transversales más reducidas que los anteriores. Sin embargo, su costo y su duración dependen de la calidad del revestimiento y del manejo adecuado que se de a las aguas subsuperficiales. Los materiales de revestimiento pueden ser arcilla, suelo-cemento, ladrillo, losas de concreto simple o reforzado, piedra pegada, etc.

Dimensionamiento de los canales.

El dimensionamiento de los canales se hace mediante la aplicación de fórmulas convencionales de flujo a superficie libre, teniendo en cuenta los aumentos de caudal en la dirección aguas abajo, las pendientes de los tramos y los remansos que se generan con los cambios de pendiente y con la localización de estructuras de caída, o de cruce con obras civiles, por ejemplo con vías o con otros canales.

Para la relación entre caudal y nivel en secciones dadas del canal se utiliza la ecuación de Manning, en la forma:

Q = A R 2/3 S1/2 / n

ESTRUCTURAS DE ENTREGA.

Los canales de conducción de un sistema de drenaje pueden descargar en otros conductos mayores, en corrientes naturales o en almacenamientos concentrados.

El diseño de las obras de entrega debe tener en cuenta la magnitud de las fluctuaciones de nivel en los sitios de descarga y la estabilidad del área adyacente a la misma. Si se trata de descarga a ríos, por ejemplo, la margen que recibe el caudal de drenaje deberá tener una protección en gaviones o piedra pegada que evite su deterioro. A su vez, si la parte final de la conducción queda localizada en una zona inundable, deberán tomarse las medidas del caso para asegurar la estabilidad de las estructuras de drenaje, y su óptimo funcionamiento hidráulico.



En general, una obra de entrega debe tratarse como un disipador de energía que garantiza la llegada controlada del agua a su destino final, y la estabilidad de las obras de drenaje.

CALCULODE LA

INTENSIDAD MAXIMA







DISEÑO DE CUNETAS























DISEÑODE

COLECTORES















PLANOSDE LOS

COLECTORES



VIII CONCLUICIONES

El drenaje urbano es de suma importancia sobre todo en ciudades donde las precipitaciones pluviales son constantes y elevadas.

Colector es al conducto cerrado que puede ser circular o, cuadrado, rectangular, el cual sirve para transportar grandes volúmenes de agua de lluvia, de los diferentes drenes de las vías.

En las ciudades solo existen canales revestidos (Cunetas) puesto que los canales sin revestir no duran con el pasar de los años, además estos están expuestos a constantes daños es sus taludes.



IX. RECOMENDACIONES

Una recomendación seria que en todo sistema de drenaje urbano siempre, se evite en lo posible colocar cunetas, puesto que esto tiene sus desventajas, que es la reducción del ancho de la vía, y esto es muy importante en ciudades donde no fueron proyectadas a futuro y no cuentan con un regular retiro municipal.

No usar canales sin revestir en las cunetas de una ciudad, por que con el caminar de los peatones, y el vibrar de los vehículos se desmoronan los taludes, del mismo.

Tener en cuenta siempre al momento de diseñar los colectores, todas las áreas de influencia que tienen, tanto las veredas, asfalto, techos.

Tener en cuenta la probabilidad de una precipitación mayor a la precipitación máxima registrada en la zona, para ello redondear al máximo los valores del tirante obtenidos a fin de evitar renvalses en precipitaciones futuras.

X. BIBLIOGRAFIA

www.unicon.com

www.emagister.com


http://www.emagister.com/

http://www.unicon.com/


www.elrincondelvago.com

Expedientes de cunetas del Programa A Trabajar Urbano

Trabajos FIC pasados


http://www.elrincondelvago.com/


ANEXOS(PLANO DEL TRABAJO)


Documents

Toria Drenaje Urbano