8. Diseño de sistemas de drenaje.

Alcantarillado Pluvial.

Introducción¿Qué es una red de alcantarillado pluvial?

Sistema de tuberías, sumideros e instalaciones que permita el rápido desalojo de aguas de lluvia para evitar daños.

Su importancia se manifiesta en zonas con altas precipitaciones y superficies poco permeables.

AlcantarilladoSirve para desalojar el agua de lluvia para evitar inundaciones de

viviendas, negocios, industrias, etc., así como de deshacerse de aguas de aseo u consumo.

La urbanización incrementa los volúmenes de agua de lluvia que escurren superficialmente por la impermeabilidad del concreto y pavimento.

Los sistemas de alcantarillado se encargan de conducir las aguas de desecho y pluviales.

Importancia del alcantarilladoSu principal función y su objetivo es la conducción de aguas

residuales y pluviales hasta sitios donde no provoquen daños.

Está constituido por una red de conductos e instalaciones complementarias que permiten la operación, mantenimiento y reparación del mismo.

De ese modo se impide la generación y propagación de enfermedades relacionadas con aguas contaminadas.

Tipos de sistemas de alcantarillado

Los sistemas de alcantarillado modernos son clasificados como sanitarios cuando conducen solo aguas residuales, pluviales cuando transportan únicamente aguas producto del escurrimiento superficial del agua de lluvia, y combinados cuando llevan los dos tipos de aguas.

Sistema de alcantarillado pluvial

Sistema de alcantarillado combinado

Sistema de alcantarillado pluvial

Sistema de alcantarillado combinado

EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

Los componentes principales de un sistema de alcantarillado se agrupan según la función para la cual son empleados. Así, un sistema de alcantarillado sanitario, pluvial o combinado, se integra de las partes siguientes:

a) Estructuras de captación. Recolectan las aguas a transportar.

Sumidero Bocas de tormenta

b) Estructuras de conducción. Transportan las aguas recolectadas por las estructuras de captación hacia el sitio de tratamiento o vertido.

c) Estructuras de conexión y mantenimiento. Facilitan la conexión y mantenimiento de los conductos que forman la red de alcantarillado, pues además de permitir la conexión de varias tuberías, incluso de diferente diâmetro o material.

Pozos de visita

d) Estructuras de vertido. Son estructuras terminales que protegen y mantienen libre de obstáculos la descarga final del sistema de alcantarillado.e) Instalaciones complementarias. Entre ellas se tiene a las plantas de bombeo, plantas de tratamiento, estructuras de cruce, vasos de regulación y de detención, disipadores de energía, etc.

f) Disposición final. Su importancia radica en que si no se define con anterioridad a la construcción del proyecto el destino de las aguas residuales o pluviales, entonces se pueden provocar graves daños al medio ambiente e incluso a la población servida o a aquella que se encuentra cerca de la zona de vertido.

DISEÑO DE REDES DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

A fin de evitar que el agua se acumule o sus corrientes causen daños y molestias a la población, se construye el alcantarillado pluvial por medio del cual se conducen las aguas de lluvia hacia sitios más seguros para su vertido.El diseño y construcción de una red de alcantarillado es un trabajo de ingeniería donde se busca la eficiencia y economía.

El diseño de la red abarca en forma general, la determinación de la geometría de la red, incluyendo el perfil y trazo en planta, los cálculos de diámetro y pendientes de cada tramo y la magnitud de las caídas necesarias en los pozos.La definición de la geometría de la red se inicia con la ubicación de los posibles sitios de vertido y el trazo de colectores y atarjeas. Para ello, se siguen normas de carácter práctico, basándose en la topografía de la zona y el trazo urbano de la localidad. Se aplican las reglas siguientes:

1) Los colectores de mayor diámetro se ubican en las calles más bajas para facilitar el drenaje de las zonas altas con atarjeas o colectores de menor diámetro.

2) El trazo de los colectores y las atarjeas se ubica sobre el eje central de las calles, evitando su cruce con edificaciones. Su trazo debe ser lo más recto posible procurando que no existan curvas. Cuando la calle sea amplia, se pueden disponer dos atarjeas, una a cada lado de la calle.

3) La red de alcantarillado debe trazarse buscando el camino más corto al sitio de vertido.

4) Las conducciones serán por gravedad. Se tratará de evitar las conducciones con bombeo.

Durante el diseño se lleva a cabo el cálculo del funcionamiento hidráulico del conjunto de tuberías a fin de revisar que los diámetros y pendientes propuestos sean suficientes para conducir el gasto de diseño de cada tramo.

MANEJO DE CUENCAS

Una cuenca es una zona de terreno cuyos escurrimientos fluyen hacia un mismo punto.

Los límites de una cuenca pueden ser alterados por las diferentes obras que realiza el hombre para sus actividades. Entre ellas se encuentran los bordos, un camino o carretera , vía de ferrocarril, canal de riego u obras de protección contra inundaciones.

Los bordos y estructuras tales como puentes y alcantarillas modifican la configuración del drenaje local, siendo en ocasiones causantes de inundaciones.

CONTROL DE INUNDACIONES

Se le llama “control de inundaciones” a todas aquellas obras y acciones que tienen por objeto evitar las inundaciones en una zona predeterminada. Las inundaciones y los encharcamientos pueden ser causados por lluvia directa, por el desbordamiento de corrientes, y por la presencia de obstáculos en las corrientes.

Para prevenir las inundaciones causadas por lluvia directa en una ciudad se emplean las redes de alcantarillado pluvial. En el caso de inundaciones provocadas por desbordamiento de ríos y arroyos se dispone de las obras siguientes:

a) Bordos perimetrales. Consisten en bordos construidos alrededor de una zona particular y se utilizan para proteger pequeñas áreas.

b) Bordos longitudinales. Son bordos construidos a lo largo de una o ambas márgenes de un río que permiten proteger grandes áreas.

c) Desvíos permanentes. Se le llama así al encauzamiento permanente de un río, ya sea hacia un cauce artificial construido para ello o hacia otro natural.

d) Desvíos temporales. Cuando se presenta una avenida de importancia en un cauce, a veces conviene conducir parte del agua de la avenida hacia lagunas o zonas bajas inundables mientras dura la avenida para que los daños sean mínimos. A este tipo de acciones se les llama “desvíos temporales”.

e) Rectificaciones. Consisten en aumentar la capacidad de un cauce mediante el dragado o el corte de meandros. El dragado consiste en una excavación que permite ampliar la sección transversal de un río.

g) Presas rompepicos. Son presas de dimensiones reducidas que no poseen gran capacidad de almacenamiento. Su propósito es reducir el gasto de pico de una avenida, pues son diseñadas para retener cierta cantidad de agua durante la avenida y luego permitir su descarga más lenta hacia aguas abajo.

f) Presas de almacenamiento. La construcción de una presa de almacenamiento tiene entre susventajas la regulación de avenidas, pues al controlar el gasto de descarga se evitan lasinundaciones aguas abajo.

h) Limpia de cauces o dragados. Al paso del tiempo, los cauces pueden acumular piedras, sedimentos, basura y vegetación, que tienen como efecto la reducción de la capacidad del cauce. Por ello, resulta conveniente limpiar o dragar los cauces antes de la época de avenidas.

La protección de una zona contra inundaciones causadas por el desbordamiento de corrientes se lleva a cabo generalmente con combinaciones de las obras mencionadas anteriormente. El diseño y selección de alguna o varias de ellas depende de los análisis descritos en Hidráulica Fluvial y de técnicas hidrológicas.

PLANEACIÓN DEL SISTEMAEs un trabajo que requiere del conocimiento de los diversos factores que influyen en el funcionamiento del sistema. Debe contarse con la mayor cantidad de información sobre la zona de proyecto, para aprovechar la topografía de la zona, y así resulte económica y eficiente para el nivel de protección deseado.Durante la planeación del sistema, conviene realizar las actividades siguientes:I. Recopilación de información

básicaII. Definición de estructuras

especialesIII.Consideración de áreas de retrasoIV. Definición del desalojo de las

aguasV. Ubicación de estructuras de

descargaVI.Posibilidades de reúso

PERIODO DE RETORNO DE DISEÑOEn el diseño de diversas obras de ingeniería, como es, por ejemplo, un sistema de alcantarillado pluvial, se manejan una serie de términos como: periodo de retorno, periodo de diseño, vida útil, periodo de retorno de diseño y periodo económico de diseño. Todos ellos son parámetros de diseño que deben tenerse en cuenta al construir una obra.El periodo de retorno de un evento hidrológico de magnitud dada, se define como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual ese evento puedeser igualado o excedido una vez en promedio; algunos proyectistas le dan simplemente el nombre de frecuencia y se acostumbra denotarlo como To simplemente T. Se le llama periodo de retorno de diseño cuando corresponde al periodo de retorno del evento de diseño con el cual se dimensionan las diversas estructuras de una obra.

Asignación del periodo de retorno de diseño

Periodos de retorno para diseño de estructuras menores

Uso del suelo y periodos de retorno recomendados para diseño

PERIODO ECONÓMICOEs el periodo de retorno de un evento de diseño para el cual se tiene la mejorrelación costo beneficio.

DATOS DE PROYECTOUna vez que se ha decidido elaborar un proyecto de alcantarillado pluvial, es conveniente recabar la información siguiente:

Generalidades