1.- ¿Que son sistemas hidrosanitarios?
Un Sistema Hidrosanitario, es un sistema que comprende la conducción y distribución de agua potable y evacuación aguas servidas. 2.- ¿Cómo se clasifican los sistemas hidrosanitarios?
SISTEMAS HIDROSANITARIOS
DEFINICION DE DRENAJE VIAL: Sistema proyectado para recolectar las aguas de escorrentía por lluvias y/o canalizar los cauces afectados por una vialidad. El proyecto debe equilibrar a la naturaleza con: factor de riesgo, Factor de seguridad y costos Para que las vías sean duraderas: Los drenajes forman parte integral del proyecto y representan un porcentaje importante del costo total en la construcción para garantizar su durabilidad o permanencia Porque se requiere drenaje: • Evitar que la humedad penetre la estructura del pavimento (vía) desestabilizándolo • Evitar que la escorrentía mal canalizada socave la vialidad: fallas de borde, erosión,
lavado, entre otros. • Para evitar que la escorrentía de las lluvias que pudieran ser “normales” arrase n con la
vialidad
Porque se dañan las vías a causa del drenaje: • No se tomaron en cuenta todos los factores • Caudal supera la capacidad del sistema: alcantarillas, puentes o pontones, entre otros. • Mal diseño. Sección inadecuada • Mala escogenc ia del gasto • Mala ubicación
Porque se dañan las vías a causa del drenaje:
• Por irresponsabilidad, ignorancia (irrespeto a nuestra profesión) • Ingenuidad o “miedo para defender los costos” de los involucrados y entes en su
proyecto y construcción • Ignorancia: desconocimiento de la realidad • Ingenuidad: proyectar pensando que no va a pasar nada (basados en la época seca) • Irresponsabilidad: pensar que el drenaje no hace falta o que es mejor no gastar ni en proyecto ni en drenajes “costosos” • Miedo: “el jefe dice que eso es muy costoso”
Figura Nº1 sección transversal de una vialidad Importancia del drenaje • Permite un equilibrio con la naturaleza, ante la intervención del hombre • Permiten el paso de agua de los cauces inter ceptados por la vía • Disponen y eliminan las aguas que caen sobre la vía • Sub-drenajes: drenan aguas subterráneas para proteger estabilidad del terraplén y
pavimento, evitando que se humedezca y debilite Responsabilidad del diseño • Ingenieros especialistas en el área • Escoger el gasto de diseño de acuerdo a la frecuencia, al periodo de retorno previsto y a
la vida útil de diseño • Escoger una sección para el drenaje acorde con dicho gasto, con un factor de seguridad
adecuado Responsabilidad profesional • Recordar que se proyecta con probabilidad de ocurrencia de una gran lluvia cada cierto
tiempo, si el drenaje es muy importante, se debe aumentar el gasto de diseño de acuerdo a este periodo, consientes que aumentaran los costos • Mitigar el riesgo, no proyectar estructuras de drenajes vulnerables
• No proyectar a la ligera(por el apuro de abrir una vía), sin consideraciones
hidrometereológicas e hidráulicas , restándole importancia a la selección del drenaje • Seleccionar y construir la estructura lo más económico posible que permita el paso de las aguas, aceptando ciertos riesgos tolerables (sin poner en juego vidas o instalaciones esenciales), respecto a los daños que pudieran ocasionarse a la vía, el transito y las probabilidades adyacentes, una escorrentía eventual, superior al gasto de diseño • A mayor factor de seguridad y/o mayor periodo de retorno seleccionado, las obras de drenaje son más seguras pero más costosas, por lo que el proyectista es un “manejador”
de riesgos Consideraciones de selección • Gasto de diseño: Periodo de retorno – Intensidad • Importancia de las estructuras de drenaje • Costos de construcción vs recursos disponibles • Costos del terreno y propiedades • Vida útil prevista • Posibles ampliaciones • Costo de reemplazo del drenaje (impacto social y económico) • Costos de mantenimiento • Beneficios a la población, vialidad y zonas afectadas
Información necesaria • Importancia de la información en la cual se fundamenta el diseño • Obtener informac ión de los habitantes de la zona • Uso adecuado de formulas y diagramas • Aplicar buenos criterios profesionales • Inspecciones oculares, visitas posteriores para ajustar diseño • Levantamiento de la información necesaria: Estudios de suelo, planos top ográficos,
informes hidrológicos • Reconocimientos aéreos (según la importancia)
La determinación numérica de la intensidad Se realiza utilizando curvas regionales de intensidad-Duración-frecuencia, o curvas IDF. Para este efecto se fijan la Frecuencia según el nivel de probabilidad de falla admitida, y la duración del aguacero, y se aplica la curva IDF. Cuando la cuenca está bien instrumentada las curvas IDF se obtienen de análisis de frecuencias de lluvias máximas registradas, pero en cuencas con información escasa es necesario aplicar métodos empíricos con base en registros de lluvias máximas diarias,
que se obtienen de estudios regionales o mediante transposición de lluvias de características similares En general las curvas IDF se ajustan a ecuaciones que tienen la siguiente expresión:
Donde Cr es un coeficiente que depende de la Frecuencia del evento, b y n son parámetros propios de la cuenca que se está analizando, i es la intensidad del aguacero: t es la duración del mismo. La ecuación es aceptable para Duraciones menores de 2 horas y Frecuencias menores de una vez en 100 años.
Figura Nº 2 Curvas Típicas Intensidad-Duración-Frecuencia
Figura Nº 3 Cuencas Hidrológicas Aspectos básicos en el diseño de drenajes (Inspeccionar para proyectar) • Funcionamiento de las estructuras de drenaje existente, especialmente cuando existen
crecientes • Las marcas de aguas altas y otros datos de crecientes ocurridas • Importancia de las instalaciones y propiedades adyacentes • Características de los cauces: secciones, alineamiento, obstáculos, vegetación,
materiales arrastrados • Calidad aparente de los suelos para colocar el drenaje • Evidencias de corrosión de estructuras metálicas existentes, de degaste o fallas en
estructuras de concreto
Información básica • Cuencas tributarias: indican en planos topográficos (1:10.000) • Levantamiento topográfico • Características de los cursos de agua • Perfiles longitudinales para determinación de pendientes: Despreciable (menor del 1%),
suave (Entre 1% y 5%), Media (Entre 5% y 20%), Alta (Entre 20% y 50%), pronunciada (Mayor del 50%) • Naturaleza del material del cauce: arenoso, rocoso, pedregoso, arcilloso, entre otros • Tipo de vegetación a lo largo del cauce: cultivos, maleza, hierbas , vegetación ligera,
bosques, entre otros. Indicando % de áreas cubiertas • Material de arrastre • Sinuosidad del cauce
• Marcas dejadas por creciente • Velocidad de las aguas • Permeabilidad de los suelos • Agresividad de los suelos para la corrosión
Información topográfica: Plantas perfiles longitudinales, secciones transversales, localización de estructuras existentes, verificación de aerofotogrametría existente • Perfiles longitudinales para determinar pendiente: mínimo 150 mts agua s arriba y 100
mts aguas abajo (Según el caso puede ser mucho mayor) • Plantas: incluir meandros, estructuras y todo lo que puede relacionarse con la obra • Secciones transversales a la dirección del cauce. Es recomendable acostar las
crecientes pasadas
Hidrología • Método Racional: determinar gasto de diseño (Cuencas con menos de 500 Has.)
Q = C x I x A, Q: gasto de diseño en lts/seg • C: Coeficiente de escorrentía (relación entre gasto máximo y precipitación) depende de
la permeabilidad del suelo, la cobertura vegetal y la topografía • I: intensidad promedio de la lluvia, cuya intensidad es igual al tiempo de concentración,
expresada en lts/seg/ha. Se obtiene de Graficas de las regiones del país (Requiere ser actualizada ya que considera periodos de retorno de 50 años, que ya han sido superados) • A: área de la cuenca expresada en hectáreas • Frecuencia de diseño
FRECUENCIA DE DISEÑO (Riesgo Asumido) • Se define estadísticamente como el periodo promedio entre la ocurrencia de una
creciente de cierta magnitud y la ocurrencia de otra igual o mayor a la esperada y se expresa en años • Según la importancia de la obra varia entre 10,15, 25 y 50 años (se podría aumentar a
100 años según la importancia de la obra y la disponibilidad actual de información)
• Al no disponer de información de mas tiempo, se podría aumentar los factores de
seguridad, de acuerdo a los registro de lluvias recientes y excepcionales que superen las intensidades previste en las normas Duración de la lluvia • Para el Método Racional toda la cuenca contribuye, por lo cual la duración de la lluvia se
adopta igual al tiempo de concentración • Tiempo de concentración: tiempo que dura una gota desde el punto mas remoto de la
cuenca hasta el sitio en consideración (Se obtiene de nomogramas o aplicando el método de Manning). • Tiempo de concentración mínimo: de 5 minutos
|| |TIPOS DE DRENAJE VIAL. LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL | |Drenaje superficial: Canales, Cunetas, brocal-Cuneta, sumideros | |Alcantarillas | |Tuberías | |Cajones, Pontones | |Puentes | || |Drenaje superficial | |funciones | |Las aguas de lluvia sobre el pavimento entorpecen la circulación y causan accidentes | |Una sobre exposición a las aguas de las base/ subbase humedece el terraplén y lo debilita | |Se procura evitar que la calzada se inunde | || |Requisitos mínimos | |Tiempo de concentración. Áreas menores de Has: 5 minutos. Mayores de 2 Has. 10 minutos | |Pendiente transversal mínima: 2% (Bombeo) | |Cunetas mínima triangulo isósceles de 0.60 m x 0.20. pendiente mínima: revestidas. 0.30% no revestidas 0.20% | |Tuberías laterales D mínimo 18” |
|Velocidad mínima: 0.90m/s | |Sumideros. Ventana mínima: 1.50 m | |Brocales cunetas: pendientes transversales hasta 8% | |Sumideros | |Tipos: de ventana, de rejilla y mixtos. Para vías con Pendiente hasta 3% mas económico resultan los de ventana | |Tuberías | |Recogen el flujo drenado por los sumideros | |Se proyecta utilizando la formula de Manning, sin trabajar a presión | |Bocas de visita en tuberías |
|Para tuberías de 18” distancia máxima entre BV: 100 mts | |Para tuberías de 24” a 36” distancia máxima entre BV: 120 mts | |Para tuberías de 42” a 48” distancia máxima entre BV: 220 mts | |Para tuberías mayores de 48” di stancia máxima entre BV: 350 mts |
|Ubicación | |Aceras, Hombrillo; Isla central o en la mitad del canal de transito (nunca hacerla coincidir con la huella de las | |ruedas de los vehículos | |Canales de drenaje | |Ubicados dentro del derecho de paso de la vía (importante preverlo en el diseño) | |Proyectar con pendientes superiores al 0.2% y velocidades superiores al 0.9m/s | |Gasto del proyecto: aplicar la formula racional | |TABLA V-3 | |RECOMENDACIONES PARA EL RECUBRIMIENTO DE CANALES | ||| | |ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO | |VELOCIDAD MAXIMA | | | |LADOS |FONDO | || |PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFALTICO | |||| |2.5 M/S | | | |3.0 M/S |0.05 |0.07 | | |0.08 |0.10 | |PAVIMENTOS DE CONCRETO | |3.0 M/S |0.08 |0.10 | |5.0 M/S |0.12 |0.15 | |5.0 M/S |0.15 |0.20 |
Tabla N° 1 RECOMENDACIONES PARA EL RECUBRIMIENTO DE CANALES |TABLA V-2 | |VELOCIDADES MAXIMAS RECOMENDABLES EN CANALES NO REVESTIDOS | | TIPO DE SUELO |VELOCIDAD EN M/S | |Arena fina – no coloidal |0.7 | |Grava arenosa – no coloidal |0.7 | |Grava limosa – no coloidal |0.9 | |Grava firme |1.0 | |Grava fina |1.2 | |Arcilla dura – muy coloidal |1.4 | |Limos aluvionales – coloidales |1.4 | |Limos aluvionales –no coloidales |0.9 | |Materiales gradados – no coloidales | |
|Greda o grava |1.4 | |Limo o grava |1.6 | |Esquistoa arcilloso |1.8 | |Grava |1.8 | |Grava gruesa |2.0 | |Grava o cantos rodados |2.3 | Tabla N° 2 VELOCIDADES MAXIMAS RECOMENDABLES EN CANALES NO REVESTIDOS |LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS URBANAS | |CARACTERISTICAS DEL DRENAJE |LIMITE DE LA ZONA INUNDABLE |FRECUENCIA DE LA LLUVIA DE DISEÑO (años) | | | |VIAS EXPRESAS |AVENIDAS |CALLES | |Brocales, cunetas. | |15 |10 |10 | | |Un metro y medio del ancho de la | | | | | |calzada | | | | |Sumideros ubicados en puntos bajos y | |50 |25 |15 | |depresiones |Un metro y medio del ancho de la | | | | | |calzada | | | | |Ventanas en la isla central |Un metro del ancho de la calzada |15 |10 |- | |NOTA: El drenaje superficial de las vías en zonas urbanas debe ser coordinado con las autoridades competentes de la localidad. |
Tabla N° 3 LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS URBANAS |LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS RURALES | |CARACTERISTICAS DEL DRENAJE |LIMITE DE LA ZONA INUNDABLE |FRECUENCIA DE LA LLUVIA DE DISEÑO | | | |(años) | | | |AUTOPISTAS |CARRETERAS | | | | |TIPO A y B |TIPO C y D | |Drenaje hacia y por las cunetas |Borde superior de la cuneta |10 |10 |10 | | |Borde superior del hombrillo |25 |15 |- | | |Un metro y medio del ancho de la calzada|50 |25 |- | |Cunetas para la protección de los terraplenes |Borde superior de la cuneta |50 |50 |25 | |Brocales para la protección de los terraplenes |Tope de brocal o un canal de transito |50 |50 |25 | |Drenajes hacia ventanas en la isla central |Un metro del ancho de la calzada |25 |- |- | |Sumideros ubicados en puntos bajos y depresiones |Un metro y medio del ancho de la calzada|50 |25 |- |
Tabla N° 4 LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS RURALES
DISEÑO DE ALCANTARILLAS OTRAS CONSIDERACIONES Si trabajan parcialmente llenas: se calculan como canales abiertos Si trabajan a presión: se calculan conductos cerrados REQUISITOS MINIMOS PARA ALCANTARILLAS • Diámetro mínimo por mantenimiento: D mínimo= 91 cms (36”) para vías importantes • Si existe posibilidad de sedimentación, de acuerdo a la longitud de la alcantarilla: 1,22 mts (48”) ó 1,52 mts (60”) • Para carreteras secundarias y solo cuando sea justificable: D mínimo= 61 cms (24”) • Vías o caminos de acceso: D mínimo= 46 cms (18”) • Para evitar sedimentación: 1 m/s • Revisar la agresividad química del agua que transporta (Especialmente aguas negras,
aguas estancadas con vegetación producen ácidos orgánicos) CONSIDERACIONES BÁSICAS PARA EL DISEÑO • Características de la hoya, tipo de mantenimiento, características de entrada y salida
(evaluar erosión) • Carga permisible a la entrada (HEP): altura de agua hasta la rasante de la alcantarilla • Velocidad permisible a la salida de la alcantarilla para evitar erosión del terreno:
Velocidades máximas en Alcantarillas de concreto Vmax= 7 m/s cuando no arrastra materiales abrasivos, Vmax= 5 m/s si arrastra materiales abrasivos
Velocidades máximas en Alcantarillas metálicas Vmax= 6 m/s cuando no arrastra materiales abrasivos, Vmax= 3.5 m/s si arrastra materiales
• Relleno mínimo (Según la resistencia del tubo): Concreto: 0.5 m
Metálicas: de 0.30 a 0.60 mts
ACCIONES A EMPRENDER UNA VEZ CONSTRUIDA LA ALCANTARILLA (PARTE INTEGRAL DEL PROYECTO)
• Canalizar cauce • Reforestar el terraplén y zonas erosionables • Estabilización del flujo del cauce, controlando velocidad del cauce y el arrastre: mediante
trampas de sedimentos, gaviones, torrenteras, y otros • Si presenta vegetación (flotantes, troncos, y otros): utilizar barreras y deflectores • Construir cabezales (Muros de ala) bien alineados (Angulo respecto al cauce) y de
acuerdo a las velocidades del flujo
