República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana “Excelencia Educativa Abierta al Pueblo”
Núcleo Bolívar - Extensión Puerto Ordaz Ingeniería civil – sección sección ING-CIV-7S-D-02 Cátedra: Pavimentos Puerto Ordaz- Edo. Bolívar
Profesora: Ing. Hebelis Orfila
Bachilleres: C.I. 20.934.761 Adolfo Blanco C.I. 20.887.073 Annys Peñalver C.I. 21.251.466 Joheddys Castillo
Ciudad Guayana, Febrero del 2014.
Índice. Pg. Introducción………………………………………………… Introducción……………………… …………………………………………………...….. ………………………...….. 03
1. Hidrología 1.1.Método Racional…….………………………...… Racional…….………………………...……….………………..... …….………………..... 04 1.1.1. Determinación del gasto de diseño.......………...………..…….…….... 05 1.2. Duración de la Lluvia…...………………………… …………………………...…………………...…... ...…………………...…... 06 1.4 Tipos de drenajes Vial 1.4.1 Drenaje transversal…………………………………………...…….. 13 1.4.2 Drenaje Longitudinal……………………………………………….. 20 1.5 Sumideros……………………………………………………………………………… 27 1.6 Tuberías………………………………………………………………………………… 31 1.7 Bocas de Visitas………………………………………………………………………… 38 Conclusión……………………………………………………………………………….... Conclusión……………………………………………………… ……………………….... 40 Anexo………………………………………………………… Anexo…………………………… ………………………………………………….…… …………………….…….. .. 41 Referencias Bibliográficas……………… Bibliográficas………………………………………… ………………………………………………… ……………………… 44
Índice. Pg. Introducción………………………………………………… Introducción……………………… …………………………………………………...….. ………………………...….. 03
1. Hidrología 1.1.Método Racional…….………………………...… Racional…….………………………...……….………………..... …….………………..... 04 1.1.1. Determinación del gasto de diseño.......………...………..…….…….... 05 1.2. Duración de la Lluvia…...………………………… …………………………...…………………...…... ...…………………...…... 06 1.4 Tipos de drenajes Vial 1.4.1 Drenaje transversal…………………………………………...…….. 13 1.4.2 Drenaje Longitudinal……………………………………………….. 20 1.5 Sumideros……………………………………………………………………………… 27 1.6 Tuberías………………………………………………………………………………… 31 1.7 Bocas de Visitas………………………………………………………………………… 38 Conclusión……………………………………………………………………………….... Conclusión……………………………………………………… ……………………….... 40 Anexo………………………………………………………… Anexo…………………………… ………………………………………………….…… …………………….…….. .. 41 Referencias Bibliográficas……………… Bibliográficas………………………………………… ………………………………………………… ……………………… 44
Introducción. De la lluvia que cae sobre la superficie de la tierra, una parte escurre .inmediatamente, reuniéndose en corrientes de agua; otra se evapora y el resto se infiltra en el terreno. En Venezuela, las lluvias convectivas se producen sobre todo en el territorio nacional, a excepción de las partes más elevadas de las montañas, con una frecuencia sorprendentemente alta. Las lluvias orográficas están confinadas a regiones montañosas; los cuatro sistemas montañosos del país inducen este tipo de precipitación de relativa importancia. Las lluvias de origen frontal mojan una faja de aproximadamente 100 kilómetros de ancho, contados a partir de la costa norte del país hacia adentro y las islas del mar Caribe. En esta franja, este tipo de lluvia es de primera importancia. Siendo Venezuela un país intertropical, en él se definen solamente dos estaciones: la época de verano o temporada seca (diciembre-mayo) y la época de invierno o lluviosa (junio-noviembre). Según las características pluviométricas, en el país cabe distinguir cuatro tipos climáticos diferentes en las regiones donde la orografía no modifica notablemente la temperatura. Cuando el agua de escurrimiento o de infiltración alcanza la carretera, si no se dispone de los elementos necesarios para conducirla o desviarla, puede ocasionar la inundación de la calzada, el debilitamiento de la estructura de la carretera y la erosión o el derrumbe de los taludes, con graves perjuicios para el usuario de la vía y para la economía de la nación. La remoción de las aguas superficiales, ya sea que éstas caigan directamente sobre la plataforma de la vía o sobre las cuencas tributarias de las corrientes que debe cruzar la carretera, se logra a través de las obras de drenaje superficial; la remoción de las aguas subterráneas, mediante los subdrenajes. Numerosos factores deben hacerse intervenir en el estudio de los drenajes de una carretera: la topografía, la hidrología y la geología de la zona; variadas ramas de la ingeniería participan en la solución del problema: la estadística, la hidráulica, el diseño estructural, etc. Debido a peculiaridades en las características topográficas, hidrológicas y geológicas, los métodos de diseño de los drenajes y los coeficientes que se utilizan en las fórmulas pueden variar mucho de un sitio a otro. La función de los drenajes superficiales de una carretera es la de proveer las facilidades necesarias para el paso de aguas de un lado a otro de la vía, y para la remoción de las aguas que caen directamente encima de la plataforma y de otras áreas que desagüen en ella. En el orden enunciado, esta función es cumplida por las alcantarillas y los puentes, y por las zanjas, cunetas, bocas de visitas y desagües pluviales. Donde a continuación en la
presente investigación se desarrollaran, las definiciones, características, tipos de las antes expuestas.
Método racional Se utiliza en hidrología en hidrología para para determinar el Caudal Cauda l Instantáneo Máximo de descarga de una cuenca una cuenca hidrográfica. La fórmula básica del método racional es:
Dónde: = Caudal máximo expresado en m3/s = Coeficiente de escurrimiento (o coeficiente de escorrentía) = Intensidad de la precipitación concentrada en m/s en un período igual al tiempo al tiempo de concentración tc = Área de la cuenca hidrográfica en m2.
Dónde: = Intensidad de la precipitación en m/s = Tiempo de concentración en segundos = Tiempo durante el que se midió la Intensidad la Intensidad de la precipitación en segundos
Esta fórmula empírica, empírica, por su simplicidad, es aun utilizada para el cálculo de alcantarillas, galerías de aguas pluviales, estructuras de drenaje de pequeñas áreas, a pesar de presentar algunos inconvenientes, superados por procedimientos de cálculo más complejos. También se usa en ingeniería de carreteras para el cálculo de caudales vertientes
de la cuenca a la carretera, y así poder dimensionar las obras de drenaje necesarias, siempre que la cuenca vertiente tenga un tiempo de concentración no superior a 6 horas.
Determinación del gasto de diseño
El funcionamiento hidrológico de una cuenca es debido en gran medida, a la respuesta que tendrá esta ante la precipitación. Este funcionamiento depende de los parámetros geomorfológicos (área de la cuenca: A, longitud del cauce principal: L, y pendiente media del cauce principal: S), del tiempo de concentración: tc, precipitación interceptada: Po. En apartados anteriores se han determinado los parámetros geomorfológicos y la precipitación interceptada, en este apartado se determinara el tiempo de concentración, así como el escurrimiento que se produce en la cuenca haciendo uso de diversos métodos. a. Tiempo de concentración (Tc) Se han propuesto diversas fórmulas para el cálculo del tc. No obstante no existe una expresión universal válida.
Método de Kirpich: tc = 0.0003245 Dónde: L longitud del cauce principal, en m S pendiente del cauce principal, en m/m tc tiempo de concentración, en horas
Método de Rowe: tc =
(aplicable a cuencas grandes)
Dónde: L longitud del cauce principal, en Km H desnivel del cauce principal, en m/m tc tiempo de concentración, en horas
Método de J.R. Temez: No urbana, rural (urbanización < 4% del área de la cuenca).
No urbana, urbanizada, cauce no revestido (urbanización >4% del área de la cuenca).
Urbana, cauce revestido (urbanización >4% del área de la cuenca).
Dónde: tc L S µ
tiempo de concentración, en horas longitud del cauce, en kilómetros pendiente del curso principal, en metros / metros grado de urbanización de la cuenca, en Km2 / Km2
La precipitación pluvial.
La precipitación se origina cuando el vapor de agua de la atmosfera se enfría y condesa para formar gotitas que se agrupan en forma de nubes. Un mayor enfriamiento ocasiona, por coalescencia, la unión de estas gotitas para formar las gotas de agua.
Las precipitaciones convectivas se originan por el levantamiento natural del aire caliente, más liviano que el aire frio que lo rodea. Estas precipitaciones suelen desatar tormentas de corta duración y a, veces, de intensidades muy grandes.
Las precipitaciones orográficas resultan del ascenso mecánico del aire sobre barreras montañosas. Generalmente suceden sobre extensiones grandes, tienen a ser homogéneas, pueden tener duración de varios días y sus intensidades son bajas.
Las precipitaciones ciclónicas, también llamadas frontales, provienen de la convergencia y levantamiento de masas de aire en áreas de baja presión o de ciclones. Las características de estas precipitaciones son semejantes a las orográficas.
Duración e intensidad de las lluvias
No es, sin embargo, la cantidad total de agua que cae sobre una zona lo que interesa en el diseño de drenajes. Las estructuras de drenaje se diseñan para conducir las máximas descargas que se producen, las cuales son un resultado de la relación duración-intensidad de las lluvias. La duración de una lluvia es el tiempo que tarda ésta en precipitarse sobre la superficie terrestre.
La intensidad es la mayor o menor cantidad de agua que cae en un lapso determinado. Generalmente, la duración se expresa en minutos o en horas y la intensidad como lámina o altura de agua en milímetros, centímetros o pulgadas por hora, o como caudal en litros por segundo sobre hectárea.
El paso de altura de agua a caudal se logra transformando la altura de agua caida sobre una determinada superficie a volumen. Así, para pasar de rnm/hora a lt/seg/ha, el factor de conversión es 2,777. Para medir la intensidad y duración de las lluvias se utilizan aparatos especiales, denominados Pluviógrafos, los cuales registran sobre un papel coordenado la intensidad de lluvia en cualquier instante durante el tiempo en que se produce la misma.
Determinación de la Tormenta de Diseño
Uno de los primeros pasos en muchos proyectos de diseño es la determinación del evento de lluvia a usar. Una tormenta de diseño es un patrón de precipitación definido para utilizarse en el diseño de un sistema hidrológico. Usualmente la tormenta de diseño conforma la entrada al sistema, y los caudales resultantes a través de éste se calculan utilizando procedimientos de lluvia-escorrentía y tránsito de caudales. Una tormenta de diseño puede definirse mediante un valor de profundidad de precipitación en un punto, mediante un hietograma de diseño que especifique la distribución temporal de la precipitación durante una tormenta.
Las tormentas de diseño pueden basarse en información histórica de precipitación de una zona o pueden construirse utilizando las características generales de la precipitación en regiones adyacentes. Su aplicación va desde el uso de valores puntuales de precipitación en el método racional para determinar los caudales picos en alcantarillados de aguas lluvias y alcantarillas de carreteras, hasta el uso de hietogramas de tormenta como las entradas para el análisis de lluvia-escorrentía en embalses de detención de aguas urbanas. Para determinación de la tormenta de diseño sería recomendable contar con información obtenida a través de un pluviógrafo, ya que este equipo provee información instantánea, sin embargo, la mayoría de estaciones de medición de precipitaciones solo cuentan con pluviómetros que solo proveen de valores medios.
La intensidad es la tasa temporal de precipitación, es decir, la profundidad por unidad de tiempo (mm/h). Puede ser la intensidad instantánea o la intensidad promedio sobre la duración de la lluvia. Comúnmente se utiliza la intensidad promedio, que puede expresarse como:
Dónde:
P = Es la profundidad de lluvia (mm) Td = Es la duración, dada usualmente en horas.
La frecuencia se expresa en función del período de retorno, T, que es el intervalo de tiempo promedio entre eventos de precipitación que igualan o exceden la magnitud de diseño.
Las curvas intensidad – duración – frecuencia son un elemento de diseño que relacionan la intensidad de la lluvia, la duración de la misma y la frecuencia con la que se puede presentar, es decir su probabilidad de ocurrencia o el periodo de retorno.
Para determinar estas curvas IDF se necesita contar con registros pluviográficos de lluvia en el lugar de interés y seleccionar la lluvia más intensa de diferentes duraciones en cada año, con el fin de realizar un estudio de frecuencia con cada una de las series así formadas.
Es decir, se deben examinar los hietogramas de cada una de las tormentas ocurridas en un año y de estos hietogramas elegir la lluvia correspondiente a la hora más lluviosa, a las dos horas más lluviosas, a las tres horas y así sucesivamente. Con los valores seleccionados se forman series anuales para cada una de las duraciones elegidas. Estas series anuales están formadas eligiendo, en cada año del registro, el mayor valor observado correspondiente a cada duración, obteniéndose un valor para cada año y cada duración.
Cada serie se somete a un análisis de frecuencia, asociando modelos probabilísticas según lo descrito en el ítem 3.7. Así se consigue una asignación de probabilidad para la intensidad de lluvia correspondiente a cada duración, la cual se representa en un gráfico único de intensidad vs. Duración, teniendo como parámetro el período de retorno, tal como se muestra en el ejemplo (Ver Figura Nº 02).
Cabe indicar que formar las series anuales es un proceso largo y laborioso, que involucra el examen cuidadoso de los rollos pluviográficos, la lectura de los valores, la digitación de la información, la contrastación y verificación de los valores leídos con los
registros pluviométricos cercanos y el análisis de las tormentas registradas para encontrar los máximos valores registrados para cada una de las duraciones seleccionadas.
Las curvas de intensidad – duración – frecuencia también pueden expresarse como ecuaciones con el fin de evitar la lectura de la intensidad de lluvia de diseño en un una gráfica. Un modelo general es el siguiente:
Donde I es la intensidad de lluvia de diseño, D es la duración y a, b y m son coeficientes que varían con el lugar y el período de retorno, asimismo para su
determinación se requiere hacer una linealización previa de la ecuación para luego hallar los parámetros a, b y m por medio de regresión lineal.
La duración de la lluvia de diseño es igual al tiempo de concentración (tc) para el área de drenaje en consideración, dado que la escorrentía alcanza su pico en el tiempo de concentración, cuando toda el área está contribuyendo al flujo en la salida. En nuestro país, debido a la escasa cantidad de información pluviográfica con que se cuenta, difícilmente pueden elaborarse estas curvas. Ordinariamente solo se cuenta con lluvias máximas en 24 horas, por lo que el valor de la Intensidad de la precipitación pluvial máxima generalmente se estima a partir de la precipitación máxima en 24 horas, multiplicada por un coeficiente de duración; en la Tabla Nº 04 se muestran coeficientes de duración, entre 1 hora y 48 horas, los mismos que podrán usarse, con criterio y cautela para el cálculo de la intensidad, cuando no se disponga de mejor información.
Se puede establecer como un procedimiento lo siguiente: 1. Seleccionar las lluvias mayores para diferentes tiempos de duración. 2. Ordenar de mayor a menor. 3. Asignar a cada valor ordenado una probabilidad empírica. 4. Calcular el tiempo de retorno de cada valor. 5. Graficar la curva intensidad-frecuencia-duración. Para el caso de duraciones de tormenta menores a 1 hora, o no se cuente con registros pluviográficos que permitan obtener las intensidades máximas, estas pueden ser calculadas mediante la metodología de Dick Peschke (Guevara, 1991) que relaciona la duración de la tormenta con la precipitación máxima en 24 horas. La expresión es la siguiente:
Dónde: Pd = precipitación total (mm) d = duración en minutos P24h = precipitación máxima en 24 horas (mm) La intensidad se halla dividiendo la precipitación Pd entre la duración.
Las curvas de intensidad-duración-frecuencia, se han calculado indirectamente, mediante la siguiente relación:
Dónde: I = Intensidad máxima (mm/h) K, m, n = factores característicos de la zona de estudio T = período de retorno en años t = duración de la precipitación equivalente al tiempo de concentración (min)
Tipos de drenaje vial
Drenaje transversal
El drenaje transversal de la carretera tiene como objetivo evacuar adecuadamente el agua superficial que intercepta su infraestructura, la cual discurre por cauces naturales o artificiales, en forma permanente o transitoria, a fin de garantizar su estabilidad y permanencia.
El elemento básico del drenaje transversal se denomina alcantarilla, considerada como una estructura menor, su densidad a lo largo de la carretera resulta importante e incide en los costos, por ello, se debe dar especial atención a su diseño.
Las otras estructuras que forman parte del drenaje transversal es el badén y el puente, siendo éste último de gran importancia, cuyo estudio hidrológico e hidráulico que permite concebir su diseño. El objetivo principal en el diseño hidráulico de una obra de drenaje transversal es determinar la sección hidráulica más adecuada que permita el paso libre del flujo líquido y flujo sólido que eventualmente transportan los cursos naturales y conducirlos adecuadamente, sin causar daño a la carretera y a la propiedad adyacente.
Premisas para el estudio
a)
Características topográficas. Para el caso de obras de cruce menores (alcantarillas), el levantamiento topográfico realizado para la carretera, deberá cubrir aquellos sectores donde se emplazarán dichas obras, de tal manera que permita definir el perfil longitudinal del cauce tantas aguas arriba y aguas abajo de la sección de cruce.
b)
Estudio de cuencas hidrográficas. Se refiere a la identificación de las cuencas hidrográficas que interceptan el alineamiento de la carretera, con el objetivo de establecer los caudales de diseño y efectos de las crecidas. Se deberá indicar la superficie, pendiente y longitud del cauce principal, forma, relieve, tipo de cobertura vegetal, calidad y uso de suelos, asimismo; los cambios que han sido realizados por el hombre, tales como embalses u otras obras de cruce que pueden alterar significativamente las características del flujo.
c)
Características del cauce. Se refiere a las características del lecho, tales como forma, tipo de suelo, tipo de cobertura vegetal, tipo de material de arrastre, sólidos flotantes, fenómenos de geodinámica externa y otros factores que inciden en el tamaño y durabilidad de la obra de cruce.
d)
Datos de crecidas. se analizarán y evaluarán las marcas dejadas por crecidas o eventos anteriores. Adicionalmente, se recopilará la información proporcionada por lugareños, con la finalidad de contar con información adicional de campo.
e)
Evaluación de obras de drenaje existentes. Antes de efectuar la evaluación de las obras de drenaje existentes, el Proyectista debe conocer o tomar en cuenta lo siguiente:
Nivel de intervención sobre la vía en estudio, tomar en cuenta las conclusiones de los estudios de pre-inversión, para la coherencia del ciclo del proyecto de inversión. Contar con las progresivas del proyecto en campo.
La evaluación hidráulica de las estructuras existentes, deberá ser complementada con las evaluaciones de un Especialista en Estructuras y Obras de arte, para las evaluaciones del estado estructural de los elementos de una obra de drenaje existente.
El resultado de la evaluación de las obras de drenaje será presentado en fichas técnicas de campo.
La evaluación del comportamiento desde el punto de vista hidráulico estructural de estructuras ubicadas aguas arriba o aguas abajo de la estructura proyectada es de mucha utilidad, porque permite contar con información relevante para lograr diseños adecuados, tomando cuenta su funcionamiento ante la presencia de procesos geomorfológicos como erosión, sedimentación u otros fenómenos, a los que han estado sometidas.
Alcantarillas
Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su función es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan la carretera.
La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en los costos de construcción y de mantenimiento, por ello, es muy importante tener en cuenta la adecuada elección de su ubicación, alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el paso libre del flujo que intercepta la carretera, sin que afecte su estabilidad.
La ubicación óptima de las alcantarillas depende de su alineamiento y pendiente, la cual se logra proyectando dicha estructura siguiendo la alineación y pendiente del cauce natural. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el incremento y disminución de la pendiente influye en la variación de la velocidad de flujo, que a su vez incide en la capacidad de transporte de materiales en suspensión y arrastre de fondo.
En la proyección e instalación de alcantarillas el aspecto técnico debe prevalecer sobre el aspecto económico, es decir que no pueden sacrificarse ciertas características hidráulicas sólo con el objetivo de reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicación, alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estará sujeta al buen juicio del especialista, quien deberá estudiar los aspectos hidrológicos, hidráulicos, estructurales y fenómenos de geodinámica externa de origen hídrico, para obtener finalmente la solución más adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y seguridad de la carretera.
Badenes Las estructuras tipo badén son soluciones efectivas cuando el nivel de la rasante de la carretera coincide con el nivel de fondo del cauce del curso natural que intercepta su alineamiento, porque permite dejar pasar flujo de sólidos esporádicamente que se presentan con mayor intensidad durante períodos lluviosos y donde no ha sido posible la proyección de una alcantarilla o puente.
Los materiales comúnmente usados en la construcción de badenes son la piedra y el concreto, pueden construirse badenes de piedra acomodada y concreto que forman parte de la superficie de rodadura de la carretera y también con paños de losas de concreto armado.
Los badenes con superficie de rodadura de paños de concreto se recomiendan en carreteras de primer orden, sin embargo, queda a criterio del especialista el tipo de material a usar para cada caso en particular, lo cual está directamente relacionado con el tipo de material que transporta el curso natural. Se recomienda evitar la colocación de badenes sobre depósitos de suelos finos susceptibles de ser afectados por procesos de socavación y asentamientos. El diseño de badenes debe contemplar necesariamente la construcción de obras de protección contra la socavación y uñas de cimentación en la entrada y salida, así como también losas de aproximación en la entrada y salida del badén. Dependiendo del tipo de material de arrastre que transporte el curso natural donde se ubicará el badén, se pueden adoptar diseños mixtos, es decir badén – alcantarilla, que permitan evacuar flujos menores en épocas de estiaje y a su vez flujos de materiales sólidos en períodos extraordinarios, sin embargo, estos diseños deben ser estudiados
minuciosamente para poder ser empleados, mediante un estudio integral de la cuenca que drenará el badén, ya que el material transportado puede originar represamientos, poniendo en riesgo su estabilidad y permanencia. La ventaja de las estructuras tipo badén es que los trabajos de mantenimiento y limpieza se realizan con mayor eficacia, siendo el riesgo de obstrucción muy bajo.
Puentes Los puentes son las estructuras mayores que forman parte del drenaje transversal de la carretera y permiten salvar o cruzar un obstáculo natural, el cual puede ser el curso de una quebrada o un río. Es importante tener en cuenta que un puente no será estable si no lo es el tramo pluvial comprometido. El río es por naturaleza esencialmente móvil y cambiante. En consecuencia, el estudio de un puente que interactúa con un río no puede independizarse del correspondiente estudio de Hidráulica Pluvial. La estabilidad pluvial, lograda durante cientos o miles de años por el río, puede verse seriamente alterada por la construcción de un puente. La profundidad del estudio hidráulico tiene que depender de ciertas características del puente en particular, como podrían ser: su importancia dentro de la red vial, consecuencias de su falla, costo, tipo de estructura, riesgos aceptables, etc. A las que debe añadirse las correspondientes al río. Se define como puente a la estructura cuya luz sea mayor o igual a 6.0 m, siguiendo lo establecido en las especificaciones AASHTO LRFD.
Topografía
El levantamiento topográfico que se requiere, debe abarcar el tramo involucrado donde se proyectará el puente, recomendándose que dicho levantamiento topográfico debe comprender lo siguiente: ‒ En ríos con amplias llanuras de inundación donde el puente produzca contracción
del flujo de avenida el levantamiento abarcará 12 veces el ancho del cauce principal aguas arriba del eje propuesto y 6 veces hacia aguas abajo.
‒ En ríos donde el puente no produzca contracción del flujo de avenida y ofrezca una
pendiente pronunciada el levantamiento topográfico abarcará 8 veces el ancho del cauce principal aguas arriba del eje propuesto y 4 veces hacia aguas abajo. El levantamiento topográfico no debe ser menor a 150 m aguas arriba y 150 m aguas abajo del eje del puente propuesto. ‒ En caso que el eje del puente propuesto se ubique cerca de la desembocadura con un
río principal, lago o mar el levantamiento topográfico deberá incluir la zona de confluencia. Sin embargo, el requerimiento mínimo para el levantamiento topográfico puede extenderse o limitarse, sin perjudicar los objetivos del proyecto.
Entonces, se recomienda que el levantamiento topográfico debe incluir la estructura existente, niveles de agua actuales, marcas de agua en la estructura existente, toma del perfil longitudinal del curso natural, secciones transversales del curso natural espaciados no mayor a 0.5 veces el ancho del cauce principal del curso natural y otros aspectos y/o singularidades de relevancia para el estudio hidráulico, teniendo en cuenta además la forma irregular que generalmente presentan las secciones transversales de los cauces naturales, el levantamiento topográfico deberá representar la zona en estudio adecuadamente de tal manera que permita identificar puntos altos, bajos e irregularidades del lecho como islotes, zonas de depresión asociadas a socavación, etc.
Para estudios en regiones de selva de nuestro país, el levantamiento topográfico deberá abarcar las áreas de inundación asociadas a las crecidas de los cursos naturales muy comunes en esta zona, es decir el levantamiento topográfico deberá cubrir toda la zona afectada por este fenómeno relevante para el estudio.
Ubicación del puente
La elección de la ubicación del puente debe ser la más óptima, desde el punto de vista hidráulico, geotécnico y de diseño Vial; es decir debe ser tal, que el curso natural no
afecte su estabilidad y a su vez el puente no produzca cambios morfológicos en el curso natural.
De preferencia en los proyectos de carreteras, es recomendable que la ubicación del puente sea definido en la etapa inicial de un estudio; para ello, los especialistas en Trazo Diseño Vial, Hidráulica y Geotecnia; evaluaran las condiciones existentes tanto aguas arriba, como aguas abajo, en una longitud no menor a 300 m. (a partir de los cruces o bados existentes). Esta actividad permitirá programar: los levantamientos topográficos para el modelamiento hidráulico, requerimientos de estudios de suelos, ubicación de las prospecciones geotécnicas, toma de muestra de los sedimentos, u otro que sea necesario y pueda preverse oportunamente. Los aspectos que deben ser tenidos en cuenta en relación a la ubicación de puentes, se resalta los siguientes: ‒ Forma de las cuencas tributarias, ‒ Estabilidad fluvial del tramo fluvial comprometido, ‒ Grado de sinuosidad de los cauces existentes y presencia de lecho ‒ ‒ ‒ ‒ ‒
‒ ‒
abandonados, Características topográficas de los terrenos y forma de los cauces, Cobertura vegetal existente, Características geológicas o singulares, tales como afloramientos rocosos, existencia de gravas, arenas, etc. Obras de drenaje existentes aguas arriba y debajo de la obra objeto del estudio y su posible influencia sobre la misma, Características de los cauces principales tales como, sus Secciones, alineamiento, los obstáculos, la vegetación existente y la naturaleza de los acarreos, Calidad aparente de los materiales sobre los cuales se va colocar las obras de drenaje principales, Evidencias de corrosión en estructuras metálicas existentes o desgaste en estructuras de concreto.
Drenaje longitudinal
El agua que fluye a lo largo de la superficie de la plataforma, tanto de la propia carretera como de lo aportado por los taludes superiores adyacentes, debe ser encauzada y evacuada de tal forma que no se produzcan daños a la carretera ni afecte su transitabilidad.
Para evitar el impacto negativo de la presencia del agua, en la estabilidad, durabilidad y transitabilidad, en esta sección se considerará los distintos tipos de obras necesarios para captar y eliminar las aguas que se acumulan en la plataforma de la carretera, las que pueden provenir de las precipitaciones pluviales y/o de los terrenos adyacentes.
a) Período de retorno b) Riesgo de obstrucción. Las condiciones de funcionamiento del drenaje longitudinal se verán afectadas por obstrucción debido al material sólido arrastrado por la corriente, por ello, debe efectuarse un adecuado diseño, que su vez permita realizar un adecuado mantenimiento. c) Velocidad máxima del agua La pendiente longitudinal (i) debe estar comprendida entre la condición de autolimpieza y la que produciría velocidades erosivas, es decir:
La corriente no debe producir daños importantes por erosión en la superficie del cauce o conducto si su velocidad media no excede de los límites en función de la naturaleza de dicha superficie.
Si la corriente pudiera conducir material en suspensión (limo, arena, etc.) se cuidará de que una reducción de la velocidad del agua no provoque su sedimentación, o se dispondrán depósitos de sedimentación para recogerlas, los cuales deberán ser de fácil limpieza y conservarse de forma eficaz.
Cunetas
Las cunetas son zanjas longitudinales revestidas o sin revestir abiertas en el terreno, ubicadas a ambos lados o a un solo lado de la carretera, con el objeto de captar, conducir y evacuar adecuadamente los flujos del agua superficial.
Se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmente paralela y adyacente a la calzada del camino y serán de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material resistente a la erosión.
Serán del tipo triangular, trapezoidal o rectangular, siendo preferentemente de sección triangular, donde el ancho es medido desde el borde de la rasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la rasante al fondo o vértice de la cuneta.
El encuentro de la superficie de rodadura con el talud interno de la cuneta, debe ser tal que la superficie de rodadura (concreto asfáltico, etc.) no cubra todo el espesor de pared de la cuneta. La inclinación del talud interior de la cuneta (V/H) (1:Z1) dependerá, por condiciones de seguridad, de la velocidad y volumen de diseño de la carretera, Índice Medio Diario Anual IMDA (veh/día).
Capacidad de las cunetas
Se rige por dos límites:
Caudal que transita con la cuneta llena Caudal que produce la velocidad máxima admisible
Para el diseño hidráulico de las cunetas utilizaremos el principio del flujo en canales abiertos, usando la ecuación de Manning:
Donde: Q: Caudal (m3/seg) V: Velocidad media (m/s) A: Área de la sección (m2) P: Perímetro mojado (m) Rh: A/P Radio hidráulico (m) (área de la sección entre el perímetro mojado). S: Pendiente del fondo (m/m) n: Coeficiente de rugosidad de Manning
Caudal de aporte
Es el caudal calculado en el área de aporte correspondiente a la longitud de cuneta. Se calcula mediante la siguiente expresión:
Donde: Q: Caudal en m3/s C: Coeficiente de escurrimiento de la cuenca A: Área aportante en Km2
I: Intensidad de la lluvia de diseño en mm/h
Dimensiones mínimas Las dimensiones serán fijadas de acuerdo a las condiciones pluviales. De elegir la sección triangular.
Desagüe de las cunetas
La descarga de agua de las cunetas se efectuará por medio de alcantarillas de alivio. En región seca o poca lluviosa la longitud de las cunetas será de 250m como máximo, las longitudes de recorridos mayores deberán justificarse técnicamente; en región muy lluviosa se recomienda reducir esta longitud máxima a 200 m. Salvo justificaciones técnicas, cuando se tenga presencia de áreas agrícolas, viviendas ubicadas sobre el talud inferior de la carretera que pueden ser afectadas por descargas de alcantarillas de alivio. En este aspecto, el proyectista deberá realizar una evaluación exhaustiva para ubicar adecuadamente los puntos de descarga de alcantarillas de alivio sin afectar la propiedad adyacente.
Revestimiento de las cunetas.
Las cunetas deben ser revestidas, para evitar la erosión de la superficie del cauce o conducto, productos de corrientes de agua que alcancen velocidades medias superiores a los límites o cuando el terreno es muy permeable que permite la filtración hacia el pavimento, y consecuentemente su deterioro. El revestimiento de las cunetas puede ser de concreto, o de ser el caso de mampostería de piedra, previa verificación de velocidades de acuerdo a las pendientes finales del trazo geométrico. Se recomienda un revestimiento de concreto f´c = 175 kg/cm2 y espesor de 0.075m.
Cunetas o zanjas de coronación
Las cunetas o zanjas de coronación son canales que se construyen en la parte superior de los taludes de corte, para recoger las aguas que bajan por las pendientes naturales y conducirlas hacia la quebrada o descarga más próxima del sistema general de drenaje, evitando de este modo la erosión del terreno, especialmente en zonas de pendiente pronunciada. Normalmente son de forma rectangular, pero también pueden ser trapezoidales, si se requiere un mayor tamaño. Es importante sembrar especies naturales a ambos lados de la cuneta (pastos, ichu, maleza, raíces, árboles, etc); o ramas cortadas amarradas entre sí en forma de estructuras alargadas, las cuales se entierran o se colocan como estacas siguiendo el contorno de un talud), para evitar que el agua erosione bajo la cuneta y ésta se obstruya con sedimentos. Si la pendiente es mayor que 2%, es necesario que el canal tenga recubrimiento de concreto simple o enrocado, teniendo en cuenta además del área mojada y la rugosidad del canal. Para pendientes mayores, las zanjas deben ser escalonadas con emboquillado de piedra bajo la caída.
No es recomendable colocar zanjas, paralelas totalmente a la carretera, porque los tramos finales de la cuneta quedan con una pendiente excesiva, en la que se tienen que ejecutar tramos escalonados, sino por el contrario, se trazará la cuneta hacia el interior de la quebrada, siguiendo las pendientes admisibles para el tipo de terreno o revestimiento. Se puede prescindir de las cunetas de coronación en taludes de suelos resistentes a la erosión con declives de 1:2 (V: H) o menores, o cuando durante la construcción se hayan adoptado medidas efectivas de control de la erosión.
Zanjas de drenaje
Las zanjas de drenaje son canales que se construyen en la parte inferior de los taludes de relleno en forma longitudinal lateral o transversal al alineamiento de la carretera, para recoger las aguas que bajan por el talud y terrenos adyacentes para conducirlas hacia la quebrada o descarga más próxima del sistema general de drenaje, evitando de este modo la erosión del terreno.
Normalmente son de forma rectangular, pero también pueden ser trapezoidales, si se requiere una mayor dimensión.
Cunetas de banqueta
Son aquellas que se ubican al pie del talud inclinado de cada banqueta, las cuales consisten en la construcción de una o más terrazas sucesivas con el objetivo de estabilizar un talud.
Pueden tener sección triangular, rectangular o trapezoidal, de acuerdo al caudal de escorrentía superficial que transportará y su descarga se efectuará hacia un curso natural o mediante caídas escalonadas hacia las cunetas.
Bordillos
Los bordillos son elementos que interceptan y conducen el agua que por efecto del bombeo discurren sobre la plataforma de la carretera, descargándola mediante aliviaderos en sitios adecuados con el objetivo de evitar la erosión de los taludes de terraplenes que estén conformados por material erosionable. Se construirán en los terraplenes mayores de 1.5 m de altura, ubicándolas longitudinalmente en ambos lados en los terraplenes que se encuentren en tangente, o en la parte interna de los terraplenes en curva horizontal. Así mismo, se ubicarán sobre la corona del talud inferior cuando la carretera se desarrolla en corte a media ladera. Se emplazarán en el lado exterior de la plataforma y generalmente tienen una sección trapezoidal con base inferior de veinte (20) centímetros, base superior de quince (15) centímetros y altura de cuarenta (40) centímetros, sobresaliendo de la superficie de rodadura quince (15) centímetros. En los tramos en tangente se dejará un espacio libre para la descarga del escurrimiento hacia aliviaderos adecuadamente ubicados a una distancia de entre cincuenta (50) y cien (100) metros. Los bordillos pueden ser de concreto, reforzados con varillas de construcción en forma de malla simple de ø3/8” cada 0.20 m.
Canales de drenaje
Un sistema de drenaje superficial de una vía diseñado adecuadamente debe interceptar con efectividad todo el escurrimiento directo superficial y de la cuenca, para conducirla a través de canales y cunetas que tengan el diseño adecuado para su descarga final en los cursos de agua naturales. En zonas bajas o con depresiones en su topografía, hay acumulaciones de aguas que pueden deberse a diferentes causas: por precipitaciones copiosas, por escurrimiento superficial o por elevación del nivel freático causada por riego o crecida de un río cercano, por tanto para captar y evacuar estas aguas acumuladas, se proyectarán diferentes canales en red de drenaje, dentro del área que presenta estos problemas. Esta red de drenaje está compuesta por: ‒ ‒ ‒
Canales principales, que son los “drenes” o cauces naturales, los cuales se amplían en función del caudal a evacuar. Canales secundarios, se proyectan para ampliar la red, y están conectados con los canales principales. Canales terciarios, son los canales colectores, estos recogen el agua del área a evacuar y los trasladan hacia los canales secundarios.
Los canales pueden ser de concreto fraguado en el terreno ó de canales prefabricados de concreto.
Sumideros
Los sumideros son las estructuras encargadas de recoger el agua que fluye por las cunetas de las vías con el mínimo de interferencia para el tráfico vehicular y peatonal, evitando se introduzca a los colectores de material de arrastre.
Características de los sumideros
Los sumideros pueden tener o no una capacidad establecida pata interceptar el caudal que corre por la cuneta. Todos los tipos de sumideros captan más agua a medida que aumenta la altura de agua en la cuneta, pudiendo parte del caudal, sobrepasar el sumidero.
Un sumidero ubicado en un punto bajo de una cuneta, captará eventualmente toda el agua que alcance (siempre que no quede completamente ahogado), pero la altura de agua puede tornarse excesiva si el sumidero no tuviese una altura suficiente. En los casos más comunes, de cuneta con pendiente uniforme en un único sentido longitudinal, las dimensiones significativas son el ancho de la reja normal y el ancho de abertura libre paralela al sentido de escurrimiento en la cuneta.
Ubicación de sumideros
Existe una serie de reglas y criterios para determinar la correcta ubicación de los sumideros, entre los más destacados:
Ubicar los sumideros en puntos bajos y depresiones. En lugares donde se produzca la pendiente longitudinal de las calles!. Ubicar justo antes de puentes y terraplenes. Preferiblemente antes de los cruces de calles (esquinas) o de pasos de peatones
Ubicar en vías de longitud considerable y cuando el escurrimiento puede sobrepasar la capacidad de la cuneta se instala un sumidero intermedio También es necesario tener en cuenta un conjunto de recomendaciones que deben llevarse a la práctica durante la etapa de la construcción, las cuales son: Analizar el esquema geométrico de cada carretera, particularmente su sección transversal, de tal forma de decidir si se debe o no construir un sumidero a cada lado, o solo en el lado bajo.
En las intersecciones de carreteras y en especial cuando se deba impedirse el flujo transversal, pueden crearse pequeñas depresiones para garantizar la completa captación de las aguas.
No se deben ubicar sumideros en lugares donde no puedan interferir otros servicios públicos como electricidad y teléfonos.
Separación entre sumideros
Esta determinado en función de la intensidad de la precipitación, del tipo de calzada y del área de aporte. Sin embargo, en general se mantienen distancias fijas como:
Distancia fija - Zonas
25 m - Comerciales y centrales con pavimento de concreto 30 m - Para vías de anchura de 15 m. 50 m - En pavimento de adoquín o en zonas de baja velocidad de transit
Se establece como norma de referencia el espaciamiento máximo entre sumideros en función a la pendiente de la carretera según:
Pendiente - Espaciamiento (m)
0.4 % - 50.0 0.4 % a 0.6 % - 60.0 0.6 % a 1.0 % - 70.0 1.0 % a 3.0 % - 80.0
Tipos de sumideros
La selección del tipo de sumidero apropiado es importante, ya que de ello depende la capacidad de captación del caudal y en consecuencia del caudal que ingresa al colector. En general los sumideros se dividen en cuatro tipos:
Sumideros de ventana o acera Sumideros de reja o calzada Sumideros mixtos o combinado Sumideros especiales
Sumidero de ventana o acera Consiste en una abertura a manera de ventana practicada en el bordillo o cordón de la acera, generalmente deprimida con respecto a la cuneta. El sumidero posee además de la ventana, un canal lateral de desagüe, una pequeña cámara de recolección de sedimentos y una tubería de conexión con el colector público.
La longitud de la ventana normalmente es de 1.50 m con una depresión mínima de 2.5 cm
El funcionamiento hidráulico de este sumidero es ineficiente, en especial cuando no existe la depresión o se encuentra en calles con pendiente pronunciada. Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el tránsito vehicular, el margen de ello son costosos y captan fácilmente desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcionamiento. Para decidir la utilización de este tipo de sumideros debemos considerar las siguientes recomendaciones:
Razones de tipo vial en función a una prioridad de la vía Es recomendable su uso en puntos bajo No deben ser utilizados cuando existe la posibilidad de acarreo cuantiosos de sedimentos y desperdicios
Sumidero de reja o calzada
Consiste en la ejecución de una cámara donde penetran las aguas pluviales, esta se cubre con una reja para impedir la precipitación de vehículos, personas u objetos de cierto tamaño. Generalmente consta de una reja propiamente dicha, la cámara de desagüe y la tubería de conexión al colector.
Existen numerosos tipos de rejas, tales como de barras paralelas a la dirección del flujo (más común) en la calzada, de barras normales a dicha dirección. Existen diferentes formas de barras siendo las más comunes las rectangulares y las redondas.
La mayor ventaja de este sumidero, es su capacidad hidráulica bastante superior al de ventana, en especial con pendientes pronunciadas. Su mayor desventaja son los inconvenientes que causan el tránsito y la facilidad de captación de desperdicios que tapona el área útil de la reja, además del ruido que se produce cuando un vehículo pasa sobre ella.
Las recomendaciones para la utilización de este tipo de sumidero a continuación:
-
Utilizarlos preferentemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3% o más) - Las rejas de barras dispuestas en forma diagonal, por su uso generalizado y por su ventaja para la circulación de bicicletas. - No se deben utilizar sumideros deprimidos de rejas cuando estos ocupen parte o la totalidad de la calzada - No se deben utilizar en puntos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana
Sumidero mixto o combinado
Es una combinación de los dos anteriores, tratando de tomar de cada uno de ellos lo más positivo, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada para el sumidero de rejas. Las recomendaciones prácticas para su utilización son las siguientes:
Utilizarlos en lugares donde seria en principio, preferibles los sumideros de ventana, pero donde la eficiencia de captación de estos sea menor del 75% Es recomendable suponer un área efectiva del 67% del área total de la reja y la ventana.
Sumideros especiales Son aquellos que tienen una configuración algo diferente de los anteriores. Son utilizados en los siguientes casos:
o o o
Conexión de calles con canales abiertos o caudales naturales Colección de aguas superficiales de áreas extensas Conexión directa entre colectores y pequeñas calles naturales
Tuberías Una tubería es un conjunto de tubos y accesorios unidos mediante juntas para formar una conducción cerrada.
Tubo: Un tubo es un elemento de sección circular.
Los accesorios pueden ser:
Piezas especiales: Unidades que posibilitan los empalmes, cambios de dirección (codos), derivaciones, variaciones de sección, etc.
Dispositivos auxiliares: Aparatos que protegen y facilitan el buen funcionamiento de la red. Los más importantes son las válvulas y las ventosas.
Las juntas: son unidades que se emplean para unir tubos entre sí y con los accesorios
Red de distribución: es un conjunto de tuberías principales, secundarias, terciarias, etc.
Tipos de tuberías
Tubos de acero
Hay tres métodos de fabricación de tuberías de acero:
Sin costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico que se calienta en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además, es la forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.
Con costura longitudinal. Se parte de una lámina de chapa, la cual se dobla para darle forma a la tubería. La soldadura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto, es una soldadura recta que sigue toda una generatriz. Variando la separación entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión máxima admisible.
Con soldadura helicoidal (o en espiral). La metodología es la misma que el punto anterior, con la salvedad de que la soldadura no es recta sino que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.
Tubos de hierro fundido
Una tubería de hierro fundido con costura o sin costura es una placa de hierro doblada según el diámetro que se requiera y soldada por su parte unión contra la parte inicial, en el caso de la que lleva costura; la que no lleva costura es una inyección del hierro fundido en un proceso llamado fundición, en el cual la tubería sale sin costura. La diferencia principal es que la tubería con costura es más propensa a apertura por presiones que no resiste; a diferencia de la tubería sin costura, su manufactura es de mayor resistencia a las presiones.
Tubos de acero galvanizado
La tubería de acero galvanizado es una tubería de acero negro, pero con el proceso de galvanizado interior y exteriormente. El galvanizado se aplica después de formado el tubo. Al igual que la de acero al carbón, se dobla la placa a los diámetros que se requiera y existen con costura y sin costura y se utiliza para transportar agua potable, gases, aceites o vapores a alta y baja presión.
Tubos de cobre
Tubos de fibrocemento
Las tuberías de fibrocemento comenzaron a utilizarse en las primeras décadas del 1900, y hasta la década de 1960-1970 se utilizó ampliamente tanto en sistemas de abastecimiento de agua potable como en sistemas de riego por presión.
En Europa, a partir de la década de 1980 su uso empieza a decaer y para la de 1990 se comienza a prohibir en algunos países europeos; en España se prohíbe su uso y comercialización a partir de junio de 2002, ya que la exposición frecuente al amianto, por
medio de la inhalación de sus pequeñas fibras, podría ocasionar enfermedades irreversibles, como la asbestosis y el cáncer de pulmón. Al 2010, la mayoría de los organismos financiadores multilaterales tenían prohibido su uso.
Tubos de gres
Ventajas
Los tubos de gres, sobre todo los vitrificados, son muy resistentes a la abrasión, y al ataque de muchas sustancias químicas.
Desventajas
Los tramos de tubos son cortos, y generalmente no superan una longitud de un metro, lo que incrementa el número de uniones y, consecuentemente, aumenta el peligro de fugas.
Tubos de hormigón La tubería de cemento, hormigón u hormigón armado es eficaz, económica y ecológica para redes hidráulicas que trabajan en régimen libre o en baja presión. La experiencia en su utilización es amplia, ya que el uso del hormigón como material de construcción es muy antiguo y ha tenido, a lo largo del tiempo, muchas modificaciones, tanto en la composición de los materiales utilizados para el hormigón como en los procedimientos constructivos.
Los tubos de hormigón pueden ser de:
hormigón centrifugado hormigón armado hormigón pretensado
Evidentemente las tuberías de hormigón, como todas las otras tuberías, tienen ventajas e inconvenientes. Las principales son:
Ventajas
Los tubos de hormigón pueden ser construidos en lugares próximos al lugar donde serán empleados, con parte de los materiales encontrados en el lugar. Los procedimientos constructivos son relativamente simples. Pueden construirse en una faja de dimensiones muy amplia. Son relativamente fáciles de instalar. Una de las ventajas diferenciales del tubo de hormigón armado es que permite adecuar el tubo a las cargas del terreno y sobrecargas externas a que en cada posición del trazado esté sometida la tubería, y la resistencia de la tubería puede adaptarse a las circunstancias reales a que vaya a estar sometida.
Desventajas
Son susceptibles a la corrosión interna y externa, en presencia de sulfuros. Exige un número considerable de juntas, lo que propicia las infiltraciones, ya sea desde adentro de la tubería, con lo cual puede contaminarse el suelo, o desde el externo del tubo, lo que produce un incremento del caudal transportado.
Usos de las tuberías
Sistemas de abastecimiento de agua
Los materiales más comunes con los que se fabrican tubos para la conducción de agua son: PRFV, cobre, PVC, polipropileno, polietileno (PEAD, acero y hierro dúctil (ISO2531)（GB/T13295-2008.
Hasta la década de 1960-1970 eran muy utilizadas las tuberías de fibrocemento. Se dejaron de utilizar al hacerse cada vez más evidentes las propiedades cancerígenas del asbesto que se utilizaba en la fabricación del fibrocemento. Actualmente ya casi no se utiliza el fibrocemento, y las redes construidas con este material se han ido sustituyendo paulatinamente por otros materiales.
Desagües
Los materiales más comunes para el desalojo de aguas servidas son: PRFV, hierro fundido, PVC, hormigón o fibrocemento. Hasta la década de 1950-1960 se utilizaban tubos de desagüe en plomo . Los nuevos materiales que están reemplazando a los tradicionales son el PRFV (poliéster reforzado con fibra de vidrio), PEAD (polietileno de alta densidad) y PP (polipropileno).
Gas Suelen ser de cobre o acero (dúctil o laminar, según las presiones aplicadas), según el tipo de instalación, aunque si son de un material metálico es necesario realizar una conexión a la red de toma de tierra. También se están comenzando a elaborar de PRFV, polietileno reforzado con fibra de vidrio. en el caso de tuberías de conducción con requerimientos térmicos y mecánicos menos exigentes; además, soportan altas presiones.
Calefacción
Tradicionalmente se ha usado el acero negro, el más adecuado para radiadores de ese material o de fundición. Actualmente se usa el cobre, material muy usado en las instalaciones nuevas, pero da problemas por contacto con otros metales en presencia de agua (corrosiones) especialmente con emisores de aluminio (muy corrosible), por lo que
también se utilizan tuberías de material plástico. No deben emplearse tuberías galvanizadas porque el agua, a temperaturas superiores a 60 ºC, destruye la protección de cinc. En redes enterradas se emplea tubería preaislada.
Uso industrial
Energía En el transporte con cromo y molibdeno.
de vapor de
alta
energía se
emplea
acero
aleado
Para grandes caudales de agua (refrigeración) se emplea poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV-hasta DN3200), hierro fundido dúctil (hasta 2m de diámetro) o acero al carbono. En el caso de la última, la tubería se fabrica a partir de chapa doblada que posteriormente es soldada (tubería con costura). En el ámbito de la producción de energía hidráulica se llama tubería forzada.
Petroquímica
Dada la variedad de productos transportados se encuentran materiales muy distintos para atender a las necesidades de corrosión, temperatura y presión. Cabe reseñar materiales como el PRFV, Monel o el Inconel para productos muy corrosivos.
Sistema Unitario Consiste en diseñar una tubería única que se encargue de transportar conjuntamente las aguas negras y las aguas de lluvia.
Comprende la recolección de todas las aguas negras y de lluvia de las edificaciones, así como las aguas de lluvia que escurren superficialmente en las calles por medios de obras de captación.
Boca de Visita Son estructuras compuestas generalmente de un cono excéntrico, cilindro y base que permite el acceso a los colectores cloacales para su inspección y mantenimiento, y están regidas por la norma según su artículo 36. Espacio hueco que presenta las siguientes características: a) Forma prismática. b) Limitada por paredes que suelen ser de distintos materiales. c) Dotadas de abertura con tapa removible que permite el paso de un hombre; de dimensiones tales que permiten que un hombre realice operaciones de limpieza y de mantenimiento.
Ubicación de las Bocas de Visita
‒ ‒ ‒ ‒ ‒
En toda intersección de los colectores del sistema. Al comienzo de cada colector. En distancias máximas de 150 metros, en colectores rectos. En todo cambio de dirección, pendiente, diámetro y material. En colectores alineados en curva en una distancia máxima de 30 metros
Construcción de las Bocas de Visita
‒ Serán realizadas en concreto Rcc 210 Kg/cm2, vaciadas en sitio o prefabricadas ‒ Las bases de las bocas de visita deberán ser vaciadas en sitio con concreto de igual
calidad al ítem anterior.
‒ Están prohibidas las bases de boca de visita con fondo plano, a menos que todos los
colectores comiencen en ella. ‒ La profundidad mínima de las bocas de visita será de 1.15metros ‒ En todo cambio de sección de tubería, los colectores deberán enrasarse por sus lomos, y de no poder cumplirse la caída deberá ser igual a la mitad de la diferencia de los diámetros.
Tipos de Bocas de Visita. Según su aplicación:
‒ La boca de visita tipo 1A se utilizara para profundidades mayores a 1.15 m. respecto
al lomo del colector y hasta 5 metros de profundidad ‒ La boca de visita tipo 1B se utilizara para profundidades mayores a 5metros con respecto a la rasante del colector más profundo. ‒ La boca de visita tipo II se usara en los casos de que el lomo de la tubería menos enterrada este a menos que 1.15 m. y a distancias máximas de 50metros y para diámetros de colectores menores a 20”. ‒ La boca de visita tipo III se usara para tuberías con diámetro comprendido entre 20 y 42”cuando no se pueda emplear la boca de visita tipo 1A.(profundidad menor a
1.15) ‒ La boca de visita tipo IV-A, se empleara para tuberías de diámetro superiora 48”y hasta 5 m. de profundidad. ‒ La boca de visita tipo IV-B, se empleara para tuberías de diámetro superiora 48”y para profundidades superiores a 5 m.
Conclusión.
La Hidrología es la ciencia que trata del origen, distribución y propiedades de las aguas terrestres. Desde el punto de vista del ingeniero, los aspectos hidrológicos que se deben destacar en un estudio de drenajes son la precipitación y el escurrimiento de las aguas por encima y por debajo de la superficie terrestre. En los últimos años la importancia de los distintos tipos tuberías en el diseño de redes públicas, privadas e industriales para abastecimiento de los diversos usos que puede manifestar este elemento se ha incrementado gradualmente. Esta tendencia confirma la confianza que ofrece el elemento en mención a nivel mundial. Cabe destacar que para cada fluido hay una tubería especial por lo que es de suma importancia saber su uso y composición, ya que el fluido puede corroer, deteriorar, o bien fracturar la tubería si no se usa adecuadamente. Uno de los drenajes superficiales son las alcantarillas. La alcantarilla es un conducto que lleva agua a través de un terraplén. Es un paso a nivel para el agua y el tráfico que pasa sobre ella. A diferencia con la plataforma de los puentes, la parte superior de las alcantarillas, generalmente no forma parte del pavimento de la carretera. Las zanjas, colocadas a los lados de una carretera o en la faja intermedia de una vía dividida, se definen como canales abiertos que sirven para interceptar el agua superficial que proviene de la plataforma y de los taludes, cuando existen cortes. Si la presencia de zanjas laterales es peligrosa para el tráfico, o si a los lados de la Calzada se han construido brocales o bordillos, entonces se recomiendan las cunetas, los sumideros y el entubamiento de la corriente. Las cunetas son zanjas, generalmente de sección triangular, construidas en el lado exterior del hombrillo y limitadas por un brocal. Los sumideros son obras de captación de las aguas que circulan por las cunetas. A través de ellos, las aguas de lluvia pasan a la red subterránea de colectores que, a su vez, descargarán en el mar, en un río o en un canal. Las Bocas de visita se utilizan para los proyectos de vialidad ya sea para una pequeña población o grandes ciudades es algo indispensable ya que se le da un gran uso en el área de drenaje de aguas negras y aguas de lluvia, en los colectores principales.
Anexo.
Representación descriptiva del ciclo hidrológico Fuente: http://es.scribd.com/archive/plans?doc=68885008&metadata=%
Corte esquemático de un Pluviógrafo de sifón. Fuente: http://es.scribd.com/archive/plans?doc=68885008&metadata=%
Bocas de Visita. Fuente: http://www.ingenieriarural.com/Hidraulica/Temas/Tema5.pdf
