PresentationPDF Available

Manual de diseño y construcción del drenaje pluvial basado en el MAPAS de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), México

Authors:

Abstract

Manual de Diseño y Construcción del drenaje pluvial basado en el Manual de Agua Potable y Saneamiento (MAPAS) de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) de México y el Código Ecuatoriano de Diseño y Construcción de Obras Sanitarias
Manual de agua potable,
alcantarillado y saneamiento:
Drenaje Pluvial Urbano
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?
hl=es&user=tRlQUmMAAAAJ&view
_op=list_works&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/authid/detai
l.uri?authorId=56074515600
https://www.researchgate.net/profile/
David_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-
5356
Preparado por:
David Vinicio
Carrera Villacrés
Ingeniero Civil
Maestro en Ciencias
Doctor en Ciencias
Programa de
Hidrociencias
1. Drenaje pluvial urbano
Importancia del drenaje pluvial urbano
Nivel de riesgo admisible en zonas urbanas
Tipos de sistemas de drenaje
Componentes del sistema de drenaje pluvial
urbano
Diseño de sistemas de drenaje pluvial urbano
Importancia del drenaje pluvial urbano
La urbanización incrementa los
volúmenes que escurren
superficialmente, debido a la
impermeabilidad de las
superficies de concreto y
pavimento.
El drenaje pluvial urbano, tiene
como función la captación y
desalojo de las aguas de lluvia
hasta sitios donde se
descarguen en los cuerpos de
agua, de tal forma que se
reduzcan los daños e
inconvenientes a los habitantes
donde llegan o cruzan los
escurrimientos.
Según Norma CO 10.7-601 /Ecuador
Sistema de alcantarillado pluvial:
sistema de alcantarillado
destinado a la recolección de agua
de lluvia.
Nivel de riesgo admisible en zonas
urbanas
Aspectos de seguridad a considerar en el
diseño de sistemas de drenaje pluvial
urbano :
Impacto aun "nivel local" aceptable para la comunidad, ante la
ocurrencia de una precipitación de diseño.
Efecto potencial sobre la comunidad en términos de tiempo de
recuperación
Preservar la integridad de las principales conducciones de drenaje,
naturales y artificiales.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Tipos de sistemas de drenaje
Sanitarios:
Cuando conducen sólo
aguas residuales.
Pluviales:
Transportan únicamente
aguas producto del
escurrimiento superficial
del agua de lluvia.
Combinados:
Capta tanto las aguas
residuales, como las
pluviales, con lo cual el
diseño, construcción y
operación en apariencia
es más económico.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?hl=es
&user=tRlQUmMAAAAJ&view_op=list_w
orks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?
authorId=56074515600
https://www.researchgate.net/profile/Davi
d_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-5356
Componentes del sistema de drenaje
pluvial urbano
Los componentes principales de un sistema de drenaje se agrupan según la función para
la cual son empleados, así un sistema de drenaje pluvial urbano, se integra de las partes
siguientes:
a. Estructuras de
captación
b. Estructuras de
conducción
c. Estructuras de
conexión y
mantenimiento
d. Estructuras de
vertido
e. Obras
complementarias
f. Disposición final
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
a. Estructuras de captación
Recolectan las aguas a transportar. En las captaciones (ubicadas en puntos bajos del terreno y
a cierta distancia en las calles) se coloca una rejilla para evitar el ingreso de objetos que
obstruyan los conductos.
Bocas de tormenta:
Recolectan el agua que escurre
sobre la superficie del terreno y
la introducen por las rejillas al
sistema de conducción.
Existen varios tipos :coladeras
pluviales, de piso, banqueta,
combinadas, longitudinales y
transversales.
Lavaderos:
Son canales que conducen y
descargan el agua recolectada
por las aceras, cunetas y
guarniciones a lugares donde no
causen daños a la estructura del
pavimento. Los lavaderos pueden
ser de mampostería, concreto
hidráulico o metálicos.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/c
itations?hl=es&user=tRlQU
mMAAAAJ&view_op=list_w
orks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.n
et/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
b. Estructuras de conducción
Estructuras que transportan las aguas recolectadas por las obras de captación hasta el sitio de vertido.
Se pueden clasificar, en primera instancia, según su importancia dentro de la red como:
Atarjeas o red de atarjeas: conductos de menor diámetro en la red.
Subcolectores: conductos de mayor diámetro que las atarjeas.
Colectores: conductos de mayor área transversal en la red.
Emisores: conducen el flujo hasta el punto de vertido.
Conductos prefabricados: se les denomina como “tubería”, con varios sistemas de
unión o ensamble, generalmente de sección circular.
Conductos construidos in situ: se fabrican de concreto reforzado y pueden ser
estructuras cerradas o a cielo abierto .
b. Estructuras de conducción
Trazo de una red de drenaje
Secciones transversales de conductos cerrados
Secciones transversales de conductos a cielo abierto
c. Estructuras de conexión y mantenimiento
Son elementos subterráneos que facilitan la conexión y el mantenimiento de las obras de
conducción del sistema, permitiendo conectar tuberías de diferentes diámetros y/o
material. Gracias a estas estructuras se evitan reparaciones complicadas y costosas.
Pozos de visita
Pozos especiales
Estructuras de caída
Interconexión de tuberías
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Pozos de visita
Los pozos de visita son estructuras que permiten la inspección, ventilación y limpieza
de la red de drenaje.
Los pozos de visita se pueden clasificar según la función y dimensiones de las tuberías:
Pozos de visita tipo común
Pozos de visita tipo especial
Pozos tipo caja
Pozos tipo caja de deflexión
Pozos con caída
Pozos con caída libre
Pozos con caída adosada
Pozos con caída escalonada Pozos con caída Pozos tipo caja
Pozos de visita
Componentes
Pozos de visita
Los componentes
esenciales de los pozos de
visita son:
a) Base: incluye campanas
de entrada de tubería,
espigas de salida de
tubería, medias cañas y
banqueta.
b) Cuerpo: puede ser
monolítico o contar con
extensiones para alcanzar la
profundidad deseada
mediante escalones.
c) Cono de acceso
d) Brocal
e) Tapa
Pozos de visita
Separación máxima entre pozos
Separación máxima entre pozos
Diámetro de la tubería (cm)
Longitud (m)
30 ≤ Ø ≤ 61 100
69 ≤ Ø ≤ 122 125
152 ≤ Ø ≤ 244 150
Pozos especiales
Este tipo de pozos son de forma similar a los pozos de visita comunes pero de dimensiones
mayores. Existen dos tipos de pozos especiales:
Tipo 1:presenta un diámetro interior de 1.5 m, se utiliza con tuberías de 0.76 a 1.07 mde
diámetro con entronques a 90 grados de tuberías de hasta 0.3 m y permite una deflexión
máxima en la tubería de 45 grados.
Tipo 2: presenta 2.0 m de diámetro interior, se usa con diámetros de 1.22 m y entronques a 90
grados de tuberías de hasta 0.3 m y permite una deflexión máxima en la tubería de 45 grados.
Pozo de visita especial
Estructuras de caída
Por razones de carácter topográfico o por tenerse elevaciones obligadas para las plantillas de
algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan
efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel.
Las estructuras de caída
que se utilizan son:
Caídas libres: Se permiten caídas hasta de 0.50 m dentro del
pozo.
Pozos con caída adosada: Son pozos de visita comunes, a los cuales
lateralmente se les construye una estructura que permite la caída en
tuberías de 0.20 y 0.25 mde diámetro con un desnivel hasta de 2.00 m.
Pozos con caída: en su interior se les construye una pantalla que funciona
como deflector del caudal que cae.
Estructuras de caída escalonada: están provistas de dos pozos de visita en
los extremos, entre los cuales se construye la caída escalonada. Pozo con estructura de caída
escalonada
Interconexión de tuberías
Debido a los cambios de diámetro de la tubería que conforma la red, resulta conveniente
definir la forma correcta de conectar los tubos en los pozos de visita.
Partes de un tubo
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?hl=es
&user=tRlQUmMAAAAJ&view_op=list_w
orks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?
authorId=56074515600
https://www.researchgate.net/profile/Davi
d_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-5356
Interconexión de tuberías
Conexión de tuberías
Clave con clave Rasante con rasante Eje con eje
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?hl=es
&user=tRlQUmMAAAAJ&view_op=list_w
orks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?
authorId=56074515600
https://www.researchgate.net/profile/Davi
d_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-5356
d. Estructuras de vertido
Se le denomina estructura de vertido a aquella obra final del sistema de alcantarillado que
asegura una descarga continua a una corriente receptora.
Estructura de vertido en
conductos cerrados
Cuando la conducción por el
emisor de una red de
drenaje es entubada.
Estructura de vertido en
canal a cielo abierto
La estructura de descarga
consiste en un canal a cielo
abierto hecho con base en
un zampeado de
mampostería.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citati
ons?hl=es&user=tRlQUmMAAA
AJ&view_op=list_works&sortby=
pubdate
https://www.scopus.com/authid/
detail.uri?authorId=5607451560
0
https://www.researchgate.net/pr
ofile/David_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
e. Obras complementarias
Las obras o estructuras complementarias en un sistema de drenaje, son estructuras que no
siempre forman parte de una red, pero que permiten el funcionamiento adecuado. Entre ellas se
pueden mencionar:
Estaciones de bombeo
Sifones invertidos
Cruces elevados
Alcantarillas pluviales
Obras de retención detención
Puentes
Alcantarillas pluvialesCruce elevado
f. Disposición final
Se le llama disposición final al destino que se le dará al agua captada por un sistema de drenaje. Las
estructuras de descarga se pueden clasificar en dos tipos:
a) Estructura de descarga con conducto cerrado: el emisor de la red es entubado, generalmente se
requiere verter el agua a una corriente receptora que posee cierta velocidad y dirección.
b) Estructura de descarga con canal abierto: Consiste en un canal, construido generalmente de
zampeado de mampostería y el ancho se incrementa gradualmente hasta la corriente receptora,
con esto se evita la socavación del terreno natural.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Diseño de sistemas de drenaje pluvial
urbano
Inicio
Análisis hidrográfico
Integración del
proyecto ejecutivo
Análisis hidráulico
Evaluación de peligro
por inundación
Diseño de sistemas
de drenaje pluvial
Análisis hidrológico
Fin
Etapas del diseño de sistemas de
drenaje pluvial
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?hl=es
&user=tRlQUmMAAAAJ&view_op=list_w
orks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?
authorId=56074515600
https://www.researchgate.net/profile/Davi
d_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-5356
2. Análisis hidrográfico
Conceptos básicos
Proceso lluvia - escurrimiento en zonas
urbanas
Cuencas urbanas
Asignación de precipitación
Estimación de gastos pluviales
Conceptos básicos
Escurrimiento e hidrogramas
-Escurrimiento: agua proveniente de la precipitación que fluye sobre la superficie del terreno, y que
conforme pasa el tiempo, se integra a las corrientes para ser conducida hacia calles, drenaje, ríos, lagos
yen la mayoría de las ocasiones hasta el mar.
-Hidrograma: variación del gasto (en cierta sección de control) en función del tiempo.
Curva de escurrimiento anual
(adaptado de Springall, 1970)
Hidrograma generado por una tormenta
particular (adaptado de Springall, 1970)
Conceptos básicos
Escurrimiento e hidrogramas
Puntos característicos de un hidrograma
(adaptado de Springall, 1970)
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Conceptos básicos
Pendiente de la cuenca
Es uno de los factores físicos que controlan el tiempo del flujo sobre el terreno y tiene influencia directa
en la magnitud de las avenidas o crecidas. Tiene una importante y compleja relación con la infiltración, el
escurrimiento superficial, la humedad del suelo y la contribución del agua subterránea al flujo en los
cauces. Se estudiarán 3 métodos para determinar la pendiente de la cuenca:
Criterio de Alvord
Criterio de Horton
Pendiente de una línea de
corriente
Criterio de Alvord
El método consiste en calcular la longitud de cada curva de nivel dentro de la cuenca y estimar el área
total de la misma. Una vez obtenidos estos datos la pendiente de la cuenca se determina como:
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Criterio de Alvord
Ejemplo:
Calcular con el criterio de Alvord la pendiente para la cuenca San Roque, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. El
área de la cuenca es de 8.68 km^2 , la distancia entre curvas de 15 m y la longitud total de las curvas de
nivel de 35.54 km.
Criterio de Horton
Este método consiste en trazar una malla sobre el área de la cuenca en estudio, la cual debe estar
orientada en el sentido del cauce principal y contar con un eje coordenado (x,y).
Pendiente media de la
cuenca en cada dirección
Pendiente media de la cuenca según Horton
Pendiente de una línea de corriente
Cuando se tiene definida una línea de corriente principal en la cuenca, subcuenca o microcuenca, la
pendiente media puede calcularse como el desnivel entre los extremos de la corriente dividida entre su
longitud medida en planta
Pendiente de la línea del cauce
Pendiente de la línea de corriente
Conceptos básicos
Tiempo de concentración
El tiempo de concentración para un punto dado, se define como el tiempo que tarda una gota de agua
en viajar desde el punto más alejado de la cuenca hasta la salida de esta. Se calcula mediante:
Nota: El tiempo de
concentración mínimo en
cuencas urbanas no debe
ser menor a 10 min.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Proceso lluvia - escurrimiento en zonas
urbanas
Fases del proceso lluvia-escurrimiento (adaptado de Hank et al., 1982)
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/cita
tions?hl=es&user=tRlQUmMA
AAAJ&view_op=list_works&so
rtby=pubdate
https://www.scopus.com/authi
d/detail.uri?authorId=5607451
5600
https://www.researchgate.net/
profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
Cuencas urbanas
En cuencas naturales, la topografía del terreno es adecuada para la definición de cuencas, subcuencas y
microcuencas, sin embargo, cuando se analizan cuencas urbanas, además de la topografía es vital
considerar la infraestructura urbana integrada a la superficie del terreno.
Considere que el trazo de calles, edificios, parques, etc., influirán en el comportamiento del flujo.
Definición de subcuencas considerando la lotificación
En la actualidad existen programas de cómputo que realizan la
delimitación de cuencas, subcuencas y microcuencas apoyados en
Sistemas de Información Geográfica (SIG), así como en software de
código abierto (open source).
Cuencas urbanas
Modelo Digital de Elevaciones (MDE)
Herramienta de utilidad para la determinación de la configuración de cuencas y microcuencas de la zona
en estudio. Permite calcular de forma directa, la pendiente, los desniveles, las áreas factibles de
inundación, las cuencas y subcuencas, entre otros.
Delimitación de
microcuencas a través de
un MDE
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?hl=es
&user=tRlQUmMAAAAJ&view_op=list_w
orks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?
authorId=56074515600
https://www.researchgate.net/profile/Davi
d_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-5356
Cuencas urbanas
Líneas de corriente
Una alternativa para el trazo de cuencas, subcuencas y microcuencas es la definición de líneas de
corriente, estas líneas representan la dirección y sentido de flujo en función de la topografía y el trazo de
calles en cuencas urbanas.
Trazo manual de neas de corriente para la zona de
estudio
Trazo de líneas de corriente a través de un programa
especializado
Cuencas urbanas
Líneas de corriente
Una vez definidas las líneas de corriente y las microcuencas, es posible
determinar de forma directa la pendiente de la cuenca.
Ejemplo: Determinar la pendiente de la línea de corriente principal y
el tiempo de concentración de la microcuenca de acuerdo con los
datos presentados en la siguiente Ilustración.
Cuencas urbanas
Líneas de corriente
Tiempo de concentración a través de la superficie
Cuencas urbanas
Usos de suelo
Parte del agua que se precipita, escurre superficialmente por la cuenca hasta llegar a una zona de
encharcamiento, una obra de captación o a la salida de la cuenca; otra parte del volumen de agua, es
interceptado por la vegetación, retenida en depresiones del terreno (charcos), o bien se infiltra en el
suelo. A la parte formada por la intercepción, retención e infiltración, se le denomina "pérdida".
Se estudiará:
a) Determinación de escurrimiento directo
b) Caracterización de uso de suelo y
asignación del coeficiente de
escurrimiento
Cuencas urbanas
a)Determinación de escurrimiento directo
Partiendo de la consideración, de
que las pérdidas son
proporcionales a la intensidad de
la precipitación, el volumen
escurrido Ved es igual al producto
del volumen llovido Vu por un
coeficiente Ce llamado
“coeficiente de escurrimiento”.
Por lo tanto, el coeficiente de
escurrimiento se determina con:
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citations?hl=es&user=tR
lQUmMAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdat
e
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=
56074515600
https://www.researchgate.net/profile/David_Carrera
-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-7648-5356
Cuencas urbanas
b) Caracterización de uso de suelo y asignación del coeficiente de escurrimiento
1. Dividir la cuenca por tipo de uso de
suelo .
2. Determinar el tipo de área drenada.
3. Sobreponer el plano de subcuencas.
4. Calcular para cada subcuenca el área.
5. Ponderar el coeficiente de
escurrimiento por subcuenca.
Proceso para asignar un coeficiente de
escurrimiento a la cuenca urbana Coeficiente de escurrimiento promedio ponderado
Cuencas urbanas
Según Norma CO 10.7-601 /Ecuador
Valores del coeficiente de escurrimiento
Tipo de zona Valores de C
Zonas centrales densamente
construidas, con vías y calzadas
pavimentadas
0.7-0.9
Zonas adyacentes al centro de menor
densidad poblacional con calles
pavimentadas
0.7
Zonas residenciales medianamente
pobladas
0.55-0.65
Zonas residenciales con baja densidad
0.35-0.55
Parques, campos de deportes
0.1-0.2
Cuencas urbanas
Según Comisión Nacional del Agua (CONAGUA)/México:
Valores del coeficiente de escurrimiento para periodos de retorno de 5 a 10
años
Tipo de área drenada
Coeficiente de escurrimiento
Mínimo Máximo
Zona comercial
0.75 0.95
Zonas residencial unifamiliar
0.30 0.50
Zonas residencial multifamiliar, espaciado
0.40 0.60
Zonas residencial semiurbana
0.25 0.40
Cementerios y parques
0.10 0.25
Campos de juego
0.20 0.35
Asignación de precipitación
Consiste en asignar a cada microcuenca, cuales estaciones climatológicas influyen directamente sobre
ellas, y por tanto, que valor de precipitación, intensidad e hidrograma les corresponde.
Polígonosde Thiessen, correspondientes a estacionesclimatológicas
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Estimación de gastos pluviales
Los caudales de aportación de agua pluvial en un sistema de drenaje, dependen de múltiples factores,
entre los que se puede mencionar:
Dimensiones del área por
drenar (A)
Forma del área por drenar (f)
Pendiente del terreno (S)
Intensidad de la lluvia (i)
Coeficiente de rugosidad de la
superficie o de los colectores (R)
Coeficiente de permeabilidad (k)
Estimación de gastos pluviales
Método Racional
Es el método empírico más empleado en el cálculo del gasto pico en cuencas urbanas. Se determina así:
Representación gráfica del método racional
Estimación de gastos pluviales
Ejemplo Método Racional
Calcular el caudal de diseño por el método Racional con los datos siguientes:
Ce = Coeficiente de escurrimiento=0.6, i = Intensidad de la lluvia = 1 (mm/h), Sg = Pendiente de la cuenca
= 2.54 % y AT = Área total de la cuenca = 8.68 (km2).
Caudal de diseño por el método Racional
Curvas de intensidad duración frecuencia
El estudio de lluvias para el diseño hidrológico de los
sistemas de alcantarillado de aguas pluviales es
esencialmente probabilístico y por lo tanto esta
comprendido en el ámbito de la predicción de los
fenómenos naturales aleatorios.
Las lluvias de diseño hidrológico resultante de nuestros
estudios, constituyen entradas que, al ser procesadas
por modelos de transformación lluvia-caudal y de transito
proveen hidrogramas a la salida de la cuenca de interés.
A continuación se definirán las variables principales de
lluvia
Magnitud: Valor que alcanzaría la intensidad o la altura
de la lámina precipitada en un punto.
Intensidad (I): Se define como el cociente de altura de
lluvia, h, yla duración, d, del intervalo que demando su
acumulación. Es entonces un promedio temporal en ese
lapso. Es un valor local, estimado para un punto
específico del espacio. Usualmente se expresa en mm/h
Persistencia: Duración del intervalo de lluvia para el
cual se predice. Este dato lo debe establecer el
proyectista, dependiendo de las características físicas de
la cuenca.
Probabilidad: Frecuencia futura estimada o periodo de
retorno anual del evento. Este dato también se define de
antemano, en función de la amenaza o del riesgo
asumido
La magnitud de la precipitación se asocia habitualmente
con la duración del evento y con la probabilidad de
ocurrencia, a través de las denominadas curvas IDF.
Para los proyectos que se elaboren en la ciudad de
Quito y sus alrededores se emplearán las curvas IDF
desarrolladas por la EMAAP-Q en el proyecto SISHILAD.
Al utilizar estas ecuaciones se debe tomar en cuenta las
siguientes consideraciones.
-El periodo de retorno T (años) para el cual son
aplicables las ecuaciones esta comprendido entre 2 y
50 años
-La duración de la lluvia (min) para lo cual son
aplicables las ecuaciones esta comprendido entre 5 y
360 minutos
-Se recomienda que la ecuación de la estación
Izobamba sea utilizada para el sur de Quito,
particularmente en sectores que se ubiquen en las
faldas orientales del Atacazo.
-Se recomienda que los datos de la estación Quito-
Observatorio sean aplicados en el sur y centro de la
ciudad de Quito.
Estación
Latitud
Sud
Altitud
msnm
Izobamba
0 21
´45¨
´11¨
3058
     

Quito
-
Observatorio
0 12
´40¨
´00¨
2820
     

Iñaquito
-
INHAMI
0 10
´00¨
´00¨
2789
     

DAC
-
Aeropuerto
0 08
´24¨
´06¨
2794
     

La Chorrera
0 12
´06¨
´06¨
3165
     

La Tola
0 13
´46¨
´00¨
2480
     

ECUACIÓN DE INTENSIDADES DE LLUVIAS
GAD RUMIÑAHUI
I = 212 * T 0.123 / t 0.47 mm/hora
COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO: C = 0.50 min. o de
acuerdo al tipo de superficie
TIEMPO DE CONCENTRACIÓN INICIAL: t = 12 min.
TUBERÍA DE HORMIGÓN CENTRIFUGADO
VELOCIDAD MÁXIMA DISEÑO T.H: 6.0 m/s
VELOCIDAD MINIMA TUBO LLENO: 0.90 m/s
VELOCIDAD MINIMA AUTOLIMPIEZA:
0.35 m/s
PENDIENTE MINIMA: 1.0 %
Estimación de gastos pluviales
Según Norma CO 10.7-601 /Ecuador Según Comisión Nacional del Agua (CONAGUA)/México:
Métodos para el cálculo de los caudales del escurrimiento superficial directo
Método racional
Método del hidrograma unitario
sintético
Análisis estadístico
Método Racional
Método Gráfico alemán
Método TR-55
Método del Road Research
Laboratory (RRL)
Método de la curva S
Método de Chow
Método del Hidrograma unitario
adimensional
3. Hidrología aplicada al diseño de drenaje
pluvial urbano
Definiciones básicas
Análisis de registros de la precipitación
Hietograma
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Definiciones básicas
Hidrología: estudio de los procesos de circulación, ocurrencia y distribución del agua
sobre la superficie terrestre, así como su interacción con el medio ambiente.
Cuenca: área de terreno donde el agua de lluvia que cae sobre su superficie y que
no se infiltra es conducida hasta un punto de salida o de almacenamiento.
Parteaguas: línea poligonal formada por los puntos de mayor nivel topográfico y que
separa la cuenca de las cuencas vecinas.
Drenaje: medio por el cual se retira del terreno el exceso de agua no utilizable y se
conforma de cualquier estructura, natural o artificial.
Ciclo hidrológico: procesos por los que pasa el agua durante su transporte continuo
entre los océanos, la atmósfera, y la tierra.
Precipitación: procesos mediante los cuales el agua cae de la atmósfera a la
superficie de la tierra, en forma de lluvia (precipitación pluvial), nieve o granizo.
Definiciones básicas
Representación esquemática de una cuenca
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Definiciones básicas
El ciclo hidrológico (adaptado de Chow, 1994)
Análisis de registros de la precipitación
Precipitación media
Método aritmético
Es equivalente a suponer una distribución uniforme de la lluvia sobre toda la cuenca dando como
resultado el registro de la misma altura de lluvia en cualquier punto de la cuenca. Para calcular la
precipitación media de una tormenta dada, se dispone de tres métodos:
Polígonos de Thiessen
Análisis de registros de la precipitación
Precipitación media
Método de las isoyetas
Análisis de registros de la precipitación
Ejemplo precipitación media
En la cuenca mostrada en la Ilustración, se han registrado las alturas de precipitación señaladas en la
misma. Calcular las alturas medias de precipitación usando el método de polígonos de Thiessen.
Las áreas de influencia de cada
estación son:
Ae1 =4613 km^2, Ae2 =1170 km^2,
Ae3=2 706 km^2, Ae4=4 067 km^2,
Ae5=3 308km^2, Ae6=1 443km^2
Análisis de registros de la precipitación
Ejemplo precipitación media
Polígonos de Thiessen
Análisis de registros de la precipitación
Curva masa media
Curva masa media ajustada
Curva que representa todas las curvas masas generadas por los distintos pluviógrafos del área de
influencia. Representa el comportamiento medio, en el tiempo, de la precipitación en la cuenca.
Método de los polígonos de Thiessen para obtener
una curva masa media
Hietograma
Hietrograma: Diagrama de barras (a partir de una curva masa de precipitación) que representa las
variaciones de la altura de precipitación o de su intensidad en intervalos de tiempo previamente
seleccionados. Se construyen dividiendo el tiempo que duró la tormenta en nintervalos (que pueden
ser iguales o no) y midiendo la altura de precipitación que se tuvo en cada uno de ellos.
Hietogramas
Hietograma
Hietograma de diseño con datos pluviográficos
De manera general el diseño hidrológico consiste en la estimación de ciertas variables como lluvias,
escurrimientos o crecientes, que son necesarias para el dimensionamiento de diversas obras hidráulicas
y/o el estudio de ciertas medidas no estructurales. Para realizar este proceso de evaluación del impacto
de los eventos hidrológicos en los sistemas naturales y urbanos, la hidrología se apoya en los registros
climáticos e hidrométricos.
Red de Estaciones Meteorológicas
Automáticas (EMA) y Estaciones
Sinópticas Meteorológicas (ESIME)
4. Hidráulica de flujo a superficie libre para
el diseño del drenaje pluvial urbano
Definiciones básicas
Análisis de flujo en conducciones
cerradas
Modelación matemática aplicada a
redes de drenaje pluvial
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Definiciones básicas
Entre las variables hidráulicas más significativas para el diseño de sistemas de drenaje
pluvial se encuentran la velocidad media del flujo (velocidad en lo sucesivo), el gasto, el
tirante del flujo a superficie libre y a presión en conductos.
a. Conducción a
superficie libre
b. Sección transversal
c. Características del
flujo
d. Ecuaciones
fundamentales
para el diseño
e. Pérdidas de energía
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
a. Conducción a superficie libre
Definiciones básicas
Elementos que afectan el movimiento de
un líquido a superficie libre
Fuerza de gravedad
Fuerza de resistencia
Fuerza producida por la presión que se
ejerce sobre las fronteras del canal
Fuerza debida a la viscosidad del líquido
El flujo en una conducción a superficie libre se produce, por la acción de la fuerza de
gravedad y se caracteriza porque se expone una superficie libre a la presión atmosférica.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
b. Sección transversal
Definiciones básicas
La sección transversal de un canal se localiza mediante la coordenada x sobre la plantilla
según su eje. Los elementos geométricos más importantes de la sección se presentan en la
siguiente ilustración y se los describe a continuación:
Elementos geométricos de un canal
Tirante
Distancia "y" perpendicular a la
plantilla, medida desde el
punto más bajo de la sección
hasta la superficie libre del
agua. Es decir, es normal a la
coordenada x.
b. Sección transversal
Definiciones básicas
Profundidad Distancia vertical «desde la superficie libre al punto más bajo de la sección, es
decir, a la profundidad de dicho punto, satisface la relación:
b. Sección transversal
Definiciones básicas
Ancho de la superficie libre
Área hidráulica
Es el ancho T de la sección del canal, medido al nivel de la superficie libre.
Es el área A ocupada por el flujo en la sección del canal. El incremento
diferencial del área dA, producido por el incremento dy del tirante, es dA=T
dy, y por tanto:
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
b. Sección transversal
Definiciones básicas
Perímetro mojado
Radio hidráulico
Talud
Tirante medio o tirante hidráulico
Relación Y entre el área hidráulica y el
ancho de la superficie libre.
Designa la inclinación de las paredes de la
sección y corresponde a la distancia k recorrida
horizontalmente desde un punto sobre la pared,
para ascender la unidad de longitud a otro punto
sobre la misma.
Longitud P de la línea de contacto
entre el agua y las paredes del
canal.
Cociente R del área hidráulica y el
perímetro mojado.
c. Características del flujo
Definiciones básicas
Elementos a considerar para la
clasificación del flujo de agua en una
conducción
Funcionamiento del conducto
Tiempo
Distancia
Fuerzas predominantes en el movimiento del
fluido
Nivel de energía
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
c. Características del flujo
Definiciones básicas
La definición del tipo de flujo (laminar, de transición o turbulento), se basa en el
parámetro adimensional conocido como número de Reynolds, el cual relaciona las
fuerzas inerciales con las viscosas como:
Número de Reynolds
c. Características del flujo
Definiciones básicas
Para determinar el subtipo en flujo
turbulento se plantea que:
Conocida la velocidad al cortante se evalúa el parámetro
siguiente:
NOTA: Si el parámetro definido por kes menor a 4, el
flujo es con pared hidráulicamente lisa; si se encuentra
entre 4 y 100, se encuentra en el intervalo de transición y
por último, si es mayor a 100 se trata de un flujo con
pared hidráulicamente rugosa.
c. Características del flujo
Definiciones básicas
Número de Froude
Pueden establecerse tres tipos de flujo: subcrítico, crítico o supercrítico. Para diferenciarlos se
emplea el parámetro adimensional conocido como número de Froude:
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Definiciones básicas
d. Ecuaciones fundamentales para el diseño
Gasto
Ecuación de continuidad como flujo volumétrico
Energía total
Definiciones básicas
d. Ecuaciones fundamentales para el diseño
Ecuación de energía en caso de
conducciones a presión Ecuación de la energía
Definiciones básicas
d. Ecuaciones fundamentales para el diseño
Para conducciones a presión se tiene:
Definiciones básicas
e. Pérdidas de energía
Pérdida por fricción:
Las pérdidas de carga o de energía se deben a los obstáculos que enfrenta el fluido en su
movimiento (por cambios de dirección, área, accesorios de cierre, etc.) y a los esfuerzos
cortantes desarrollados sobre las paredes de la conducción.
Análisis de flujo en conducciones cerradas
Cuando en un conducto cerrado el flujo se realiza a superficie libre, se dice que funciona parcialmente lleno. Se
recomienda este tipo de funcionamiento hidráulico en redes de drenaje, para evitar que los conductos trabajen a
presión porque el agua podría brotar hacia las calles.
Área hidráulica, el perímetro mojado y el
ancho de la superficie libre
Parámetros geométricos de la sección
transversal
Análisis de flujo en conducciones cerradas
Ejercicio:
Calcular el área, ancho de la superficie libre y el perímetro de una tubería de sección circular, fabricada
de PVC, cuenta con una sección parcialmente llena con un tirante de 0.75 m. El diámetro de la tubería
es de 1.51 m
Área Ancho de la superficie libre
Análisis de flujo en conducciones cerradas
Ejercicio:
Perímetro mojado
Modelación matemática aplicada a redes de
drenaje pluvial
En el estudio y diseño de las redes de drenaje actualmente es esencial apoyarse en modelos de
simulación matemática que consideren el comportamiento hidrológico, geohidrográfico, hidráulico y en
algunos casos la carga contaminante presente en el agua.
Estos modelos matemáticos son
utilizados en la planificación, diseño y
gestión de redes de nueva creación,
así como en redes existentes, en las
que ayudan a diseñar los sistemas de
drenaje,
proyectar ampliaciones e identificar
problemas en la operación de redes
existentes.
Integración de la geometría del canal en el
programa HEC-RAS®
5. Evaluación del peligro por inundación en
zonas urbanas
Criterios de peligro por
inundación
Análisis de severidad
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Criterios de peligro por inundación
El fin de evaluar el peligro significa cuantificar en términos de probabilidad, la ocurrencia de un
fenómeno en un lapso estimado, potencialmente dañina para los bienes expuestos. Al momento de
definir el peligro, conviene medir su potencial con una variable denominada intensidad”, ya que la
caracterización de un fenómeno sólo está completa si se especifica su intensidad. A continuación se
estudiarán 3 criterios:
Criterio de la Federal Emergency
Management Agency (FEMA).
Criterio de la Office Fédéral de
I´EconomieDes Eaux (OFEE)
Criterio de Dórrigo, Australia.
Criterio de Nanía y Témez
A partir de estos criterios de peligro es
posible construir los mapas de peligro
por inundación.
Criterios de peligro por inundación
Criterio de la Federal Emergency
Management Agency (FEMA).
-Nivel bajo: no representa una
afectación a la población.
-Nivel medio: daños a la integridad
de las personas y afectaciones en
las edificaciones
Nivel alto: vida de personas en
peligro y hay afectaciones
estructurales.
Criteriode la Office Fédéral de
I´Economie Des Eaux (OFEE)
-Nivel bajo: El daño que pudiera
sufrir la población es bajo.
-Nivel medio: La población está en
riesgo fuera de las viviendas, y las
edificaciones pueden sufrir daños.
Nivel alto: La población está en
riesgo dentro y fuera de las
viviendas, y las edificaciones están
en peligro de colapsar
Criterios de peligro por inundación
Criterio de Dórrigo, Australia
-Nivel bajo: los vehículos pueden
evacuar a las personas y sus
posesiones.
-Zona de transición: el grado de
peligro depende de las
condiciones del lugar
-Nivel alto: Posible peligro para la
seguridad de las personas, donde
la evacuación por vehículos es
difícil.
Criterio de Naníay Témez
El estudio toma en cuenta la
estabilidad al deslizamiento de las
personas ante la fuerza de
arrastre que ejerce el flujo sobre
ellas, cuando es necesario cruzar
la calle
Análisis de severidad
El mapa de severidad permite programar las medidas de protección, y en su caso delimitar las áreas que
no deban ser utilizadas para urbanización, así como reglamentar aquellos usos de suelo que presenten
menos peligro.
Influencia de la
urbanización en el
escurrimiento pluvial
El cambio del uso de suelo por
la urbanización, suele
manifestarse en el incremento
de la impermeabilidad. Esto
disminuye la capacidad del
suelo a absorber el agua de la
lluvia y por tanto se incrementa
el flujo sobre la superficie y se
reducen de manera significativa
los tiempos de concentración a
la salida de la cuenca,
subcuenca o microcuenca.
Diagrama de resistencia al vuelco
Análisis de severidad
Control de inundaciones
Se le llama control de
inundaciones” a todas
aquellas obras y acciones que
tienen por objeto de mitigar
los daños causados por las
inundaciones en una zona
predeterminada. Para
prevenir las inundaciones
causadas por lluvia directa en
una ciudad se emplean las
redes de drenaje pluvial.
Bordos perimetrales
Bordos longitudinales
Desvíos permanentes
Desvíos temporales
Rectificaciones
Presas de almacenamiento
Presas rompepicos
Desazolve de cauces o dragados
En el caso de inundaciones
provocadas por
desbordamiento de ríos y
arroyos se dispone de las obras
siguientes:
6. Diseño de sistemas de drenaje pluvial
Planeación del sistema de drenaje pluvial
Trazo de la red de drenaje pluvial
Diseño y funcionamiento hidráulico
Drenaje en calles pavimentadas
Diseño de bocas de tormenta
Optimización de una red de drenaje pluvial urbano
Planeación del sistema de drenaje
pluvial
Recopilación de información básica
Definición de cuencas, subcuencas
y microcuencas
Regionalización del sistema
Definición de las estructuras del
sistema
Definición de estructuras
especiales
Consideración de áreas de retraso
Definición del desalojo de las
aguas
Ubicación de estructuras de
descarga
Trazo de la red de drenaje pluvial
El trazo de una red de drenaje debe tender a ser una réplica subterránea del drenaje superficial natural.
El escurrimiento debe ser por gravedad, excepto en aquellas zonas donde por cuestiones topográficas
sea inevitable el bombeo.
El trazo de una red de drenaje se inicia con la
definición del sitio ode los sitios de vertido, a
partir de los cuales puede definirse el trazo de
colectores y emisores. Una vez definido esto,
se traza la red de atarjeas.En ambos casos,
pueden elegirse varias configuraciones o
trazos.
Trazo de la red de drenaje pluvial
Configuraciones
de un sistema de
drenaje
Modelo perpendicular Modelo radial Modelo de interceptores
Modelo en abanico
Los modelos de configuración de
colectores y emisores más usuales se
pueden agrupar en los tipos siguientes:
Trazo de la red de drenaje pluvial
Configuraciones de la red de atarjeas
Trazo en bayoneta Trazo en peine Trazo combinado
Entre los trazos de la red de atarjeas más usuales se pueden
mencionar en forma general los tipos siguientes:
Diseño y funcionamiento hidráulico
El diseño de una red de drenaje, será tal que los costos de construcción no sean tan elevados y, por otra
parte, se buscará que la red sea funcional en cuanto a su operación y mantenimiento.
Dimensiones mínimas en el diseño de las conducciones en el drenaje pluvial urbano
Diámetro mínimo
atarjeas:30 cm
Sec c n
tran sversal
Área
Perímetro
mo jado
Rad i o
hidulic o
An c ho
su perfic i al
Pro f u n did ad
hidulic a
Fac tor de
secc n
( A) (P) ( R ) (T) (D) (Z)
Trapecio,
medio
hexágon o
Recngulo,
medio
cuadrado.
Triángulo,
medio
cuadrado.
Semirculo.
Pabola
Catenaria
Hidrostática.
Secciones hidráulicas óptim as para canales
T=2


2



2
4

1.39586
2



2.9836

0.46784
2
2
2
2

1.917532
10.72795
2




1.19093

Diseño y funcionamiento hidráulico
Velocidades permisibles de escurrimiento en colectores y emisores
Velocidad máxima permisible
Tipo de tubería Velocidad máxima
(m/s)
Concreto simple
hasta 45 cm de
diámetro
3.0
Concreto reforzado
de 61 cm de
diámetro o mayores
3.5
Fibrocemento 5.0
Policloruro de vinilo
(PVC) 5.0
Polietileno de alta
densidad 5.0
Ancho de zanja
Diámetro del tubo
(cm)
Ancho de zanja
(cm)
30 85
38 100
45 110
61 130
75 150
90 170
107 195
122 215
152 250
183 285
213 320
244 355
275 395
305 425
Diseño y funcionamiento hidráulico
Diseño de la red de atarjeas
Una vez definida la zona de estudio, se procederá a dividir en áreas de aportación donde se encontrará
la red de atarjeas, la que deberá reconocer el subcolector que se localizará en la parte baja de dichas
áreas. Los subcolectores aportarán el caudal que se conduce a los colectores y éstos finalmente al
emisor que descargará el gasto en el sitio de vertido
División del sistema de drenaje pluvial para su
diseño:
Red de atarjeas (red secundaria)
Colectores (red primaria)
Emisores (sistema de desagüe)
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Drenaje en calles pavimentadas
Un drenaje eficiente es esencial
para el mantenimiento de las
calles y para la seguridad de los
peatones y el tránsito de vehículos.
El agua en el pavimento puede
interrumpir el tránsito vehicular,
reducir la resistencia al
deslizamiento, disminuir la
visibilidad límite de deslizamiento,
debido a las salpicaduras y causar
dificultad en la conducción de un
vehículo cuando las ruedas
delanteras encuentran
encharcamientos.
Drenaje en calles pavimentadas
Pendiente longitudinal
La pendiente longitudinal de la calle o vialidad debe ser tal que provea seguridad y funcionalidad de
tránsito peatonal.
Constante de curva vertical
Para proporcionar un drenaje adecuado
en curvas verticales, una pendiente
mínima del 0.3 por ciento debe
mantenerse dentro de los 15 m del
punto más bajo de la curva. Esto se logra
cuando la longitud de la curva, en
metros, se divide por la diferencia
algebraica de los grados en porcentaje
(K). Esto se representa como:
Drenaje en calles pavimentadas
Pendiente transversal La pendiente transversal debe ser lo suficientemente
inclinada para drenar adecuadamente el agua pero sin
afectar la comodidad y seguridad del conductor.
Guarniciones y cunetas Las guarniciones se utilizan normalmente en el borde
exterior de los caminos pavimentados para condiciones de
baja velocidad.
Utilidad de las guarniciones
Contener el escurrimiento superficial
en la calle
Prevenir la erosión en taludes de relleno
Proporcionar delineación al pavimento
Permitir el desarrollo ordenado de la propiedad
adyacente a la calzada
Drenaje en calles pavimentadas
Guarniciones y cunetas
Flujo En términos de la propagación, Tp.
Drenaje en calles pavimentadas
Guarniciones y cunetas, ejercicio:
Se tiene la cuneta con la sección transversal mostrada en la siguiente Ilustración. Además estos datos:
SL = 0.010 m/m, Sx = 0.020 m/m y n = 0.016 .Se requiere calcular la propagación del flujo para un gasto
de 0.05 m^3/s.
Solución
Diseño de bocas de tormenta
Las bocas de tormenta en los
sistemas de drenaje pluvial, se
utilizan para recoger el
escurrimiento y descargarlo a un
colector subterráneo. Los tipos
son:
Coladera de piso Coladera de banqueta,
deprimida Coladera de piso/banqueta
Coladera de ranurao
longitudinal
Diseño de bocas de tormenta
Capacidad de entrada La capacidad de intercepción, Qi,es el flujo que una boca de tormenta es capaz de
ingresar al sistema de drenaje. La eficiencia de ingreso, Ef,es el porcentaje del
flujo total que la coladera es capaz interceptar para las condiciones analizadas.
Eficiencia de ingreso
El flujo que no es interceptado por la coladera se
denomina arrastre o derivación y se define
como:
Diseño de bocas de tormenta
Diseño de estructuras de regulación
Lagunas de
retención
Tanques de
almacenamiento
Drenes filtrantes
Localización
Diseño hidráulico
Esquema de infiltración en drenes
Lagunas de retención
Diseño de bocas de tormenta
Lagunas de retención
Estimación del volumen almacenado.
Diseño de bocas de tormenta
Capacidad de los tanques de regulación
Diseño hidráulico
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Optimización de una red de drenaje
pluvial urbano
Para encontrar el diseño óptimo (el diámetro menor) de una red de drenaje pluvial se propone utilizar
un método, el cual se divide en cuatro etapas:
Diseño óptimo
de la red de
drenaje para un
determinado
periodo de
retorno
Costos por
insuficiencia de
la red
Curva de costo
total anual Costo anual de
la red
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Optimización de una red de drenaje
pluvial urbano
Costo total anual de la red
Costo anual de la red
7. Elaboración del proyecto ejecutivo
Memoria descriptiva
Datos de proyecto
Planos de la red de drenaje pluvial
Catálogo de conceptos, cantidades de obra
y presupuesto
Memoria descriptiva
Debe presentarse la memoria descriptiva justificativa de todos los elementos y datos de proyecto, que
contempla la información y consideraciones que se hicieron durante el proyecto.
Estudios efectuados
-Plano del sistema existente: indicando los materiales y dimensiones de atarjeas,
sentido del escurrimiento y sitio de descarga.
-Relación del estado de conservación del sistema existente
Tablas y resúmenes de cálculo: tablas de cálculo hidráulico y geométrico de la red
de atarjeas proyectada. Adicionalmente se presentarán los cálculos efectuados
para obtener los elementos básicos del proyecto y su dimensionamiento.
Datos de proyecto
Generalidades
Red existente: plano
actualizado de la obras Información
topográfica: planos
Nombre completo de la
localidad
Coordenadas geográficas
Población actual
Clima
Comunicaciones
Aspecto de la localidad
Pozos de visita
Estructuras de vertido
Sifones invertidos
Cruces
Plantas de bombeo
Planimetría
Nombre de las calles
Longitud de crucero a
crucero de las calles
Elevación de todos los
cruceros
Elevación de las tuberías de
red de agua potable
Datos de proyecto
Datos básicos
Datos básicos de un proyecto de drenaje pluvial urbano
Datos Unidades
a) Periodo de retorno
Años
b) Área por drenar
ha o km2
c) Sistema
Aguas pluviales
d) Coeficiente de escurrimiento
Adimensional
e) Intensidad de lluvia
mm/h
f) Método de diseño
Racional, gráfico alemán, Curva S, hidrograma
unitario, método del Road
Research Laboratory
(RRL)
g) Fórmulas usadas
Manning, continuidad, y las propias empleadas para
cada método
h) Gasto de diseño
m3/s
i) Velocidad mínima
m/s
j) Velocidad máxima
m/s
k) Sistema de eliminación
Gravedad/bombeo
l) Tipo de tubería
Concreto, polietileno, etc.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/citati
ons?hl=es&user=tRlQUmMAAA
AJ&view_op=list_works&sortby=
pubdate
https://www.scopus.com/authid/
detail.uri?authorId=5607451560
0
https://www.researchgate.net/pr
ofile/David_Carrera-Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
Planos de la red de drenaje pluvial
Los planos constructivos de la red de atarjeas, colectores y emisores, se harán a escala adecuada
no mayor de 1:2 000; indicando en los pozos de visita las cotas del terreno y plantilla; en los
tramos de tubería la longitud, pendiente y diámetro. Se incluirá: simbología, santidades de obra
correspondientes al plano, datos de proyecto, notas y croquis de localización.
Símbolos para planos de redes de drenaje pluvial
Catálogo de conceptos, cantidades de
obra y presupuesto
Para tener un costo estimado del proyecto, se elaborará el catálogo de conceptos con
precios unitarios.
http://gica.espe.edu.ec/
https://scholar.google.com/ci
tations?hl=es&user=tRlQUm
MAAAAJ&view_op=list_wor
ks&sortby=pubdate
https://www.scopus.com/aut
hid/detail.uri?authorId=5607
4515600
https://www.researchgate.ne
t/profile/David_Carrera-
Villacres2
https://orcid.org/0000-0001-
7648-5356
CONAGUA, C. (s.f). Manual de agua potable,
alcantarillado y saneamiento: Drenaje Pluvial
Urbano. México, DF.
MIDUVI. (s.f). Código ecuatoriano para el
diseño de construcción de obras sanitarias.
Ecuador.
Bibliografía
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
ResearchGate has not been able to resolve any references for this publication.