ALCANTARILLADO PLUVIAL
En Colombia, la solución de las aguas lluvias debe ser diferente a las redes que recogen y evacuan las aguas residuales. El alcantarillado de aguas tiene como función evacuar la escorrentía superficial producida por la lluvia y está conformado por: • • •
Colectores y Canales Sumideros (captar el agua lluvias en las calles) Conexiones domiciliarias
PROCESO El agua lluvia es captada en las calles por los sumideros y las conexiones domiciliarias, y es transportada a una red de tuberías que va ampliando su sección a medida que aumenta el área de drenaje. Estos colectores entregan su caudal a uno ó varios canales encargados de entregar las aguas lluvias al receptor final. (Río, lago, embalse, mar)
DISEÑO EVALUACIÓN DEL CAUDAL DE DISEÑO Para la evaluación del caudal de diseño se utiliza cualquier modelo lluvia-escorrentía. • •
Área < 1300 ha → Método Racional Área > 1300 ha → Hidrograma Unitario, Soil Conservation System
MÉTODO RACIONAL =
Q=
∗ ∗
Caudal superficial (L/s)
C = Coeficiente de escorrentía (adimensional) I = Intensidad promedio (L/s*ha) A =
Área de drenaje (ha)
1 mm/ha → 2,78 L/s*ha
ÁREA DE DRENAJE El procedimiento para calcular el área de drenaje es similar al utilizado en el cálculo de las áreas aferentes de un alcantarillado sanitario, es decir, se trazan bisectrices por manzanas. En el cálculo de las áreas aferentes es importante analizar el drenaje natural del terreno (topografía)
INTENSIDAD DE LAS LLUVIAS
La intensidad de las lluvias se obtiene del análisis de la información pluviográfica de la zona a través de las curvas IDF (intensidad, duración y frecuencia). Cuando el área de drenaje es muy extensa, la lluvia no se presenta con la misma intensidad sobre toda la zona y se recomienda zonificar.
FRECUENCIA DE LA LLUVIA
La frecuencia depende de la importancia de la zona, usos, los daños por inundación y el tamaño del área de drenaje. La siguiente tabla ilustra los valores recomendados por el RAS incluyendo un criterio adicional: el grado de protección establecido para la población:
Las frecuencias de diseño para canales de aguas lluvias son: •
Canales con área de drenaje menor a 1000 ha: Sección revestida en concreto: Sección concreto-grama
•
Canales con área de drenaje mayor a 1000 ha: Sección revestida en concreto Sección concreto-grama Sección Total
•
10 años 25 años
10 años 50 años 100 años
Canales cuyo desbordamiento ponga en peligro vidas humanas, se deben diseñar con un periodo de retorno de 100 años
El caudal máximo producido por una escorrentía es aquel que se obtiene cuando la duración de la lluvia es igual al tiempo de concentración del área drenada para una superficie de pendiente uniforme e impermeable. El tiempo de concentración es el tiempo que tarda el agua en llegar desde el punto más alejado de la cuenca hasta el colector, es decir, es el tiempo de recorrido desde el comienzo de la precipitación hasta que toda el área contribuya al colector en cuestión.
COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA (COEFICIENTE DE IMPERMEABILIDAD)
Este coeficiente tiene un significado similar al del coeficiente de retorno en el cálculo del alcantarillado sanitario. No toda el agua lluvia llega al sistema de alcantarillado debido a factores como: • • • • •
Evaporización Vegetación Detención superficial en cunetas Depresiones Infiltración
De estos factores el más importante es la infiltración que depende de la impermeabilidad del terreno. La determinación de este coeficiente es muy difícil debido a que varios factores pueden hacer que varíe con el tiempo. Estos son: •
•
Las pérdidas por infiltración disminuyen con la duración de la lluvia (Saturación) La infiltración se puede modificar por la intervención del hombre (Tala de árboles, construcción de urbanizaciones, pavimentación)
Según la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB)
NORMAS DE DISEÑO PARA ALCANTARILLADO PLUVIALES
Deben cumplir con las normas de diseño de un alcantarillado sanitario y con las siguientes.
1. Velocidad Mínima Es necesaria para garantizar que sea una tubería autolimpiante.
RAS EAAB
0.75 m/s 1 m/s
2. Velocidad Máxima Para aguas con cantidades no significativas de sedimentos suspendidos, la velocidad máxima es función del material de la tubería.
Si presenta cantidades significativas, se debe reducir la velocidad y se puede utilizar los siguientes factores:
3. ESFUERZOS CORTANTES Se debe asegurar un esfuerzo cortante mínimo, combinado con la velocidad mínima, que garantice un flujo autolimpiante en el caudal de diseño. El RAS especifica que el esfuerzo cortante mínimo es de 3.0 N/m 2 (0.3 Kg/m2), sin embargo este valor es para el caudal máximo, es decir que no ocurre muy seguido y se recomienda especificar un esfuerzo cortante para caudales con mayor ocurrencia. El RAS específica que para el 10% de la capacidad a tubo lleno, es esfuerzo cortante mínimo debe ser superior a 1.5 N/m2 (0.15 kg/m2)
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DIÁMETRO MÍNIMO
El RAS establece que para un tubería de alcantarillado pluvial convencional el diámetro mínimo debe ser 10” (250 mm), y permite que un diámetro de 8” (200 mm) para tramos iníciales de poblaciones pequeñas (justificado).
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BORDE LIBRE
Como el colector debe estar en capacidad de evacuar el caudal a tubo lleno, no se especifica el uso de un coeficiente de utilización de las sección de flujo. 6
TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
