Obras de evacuación y drenaje agua lluvia

Diseñada para evacuación de las precipitaciones en el área urbana y evitar las inundaciones.  Existen soluciones tradicionales como al conducción superficial de las aguas (canales o causes mejorados) y las subterráneas (colector A.LL) y también técnicas alternativas, que acumulan, regulan y/o infiltran agua (lagunas, embalses, zanjas de infiltración)

Sistema De Drenaje Urbano

Formado por varias redes las cuales asignan responsabilidades para planificar, construir, operar y mantener lo que constituye un sistema global unificado.  Organizado como red domiciliaria, primaria y natural, las cuales se vinculan a la zona urbana.

Red Domiciliaria

Techos, canales A.LL, patios jardines de una vivienda, comercio o industria.  Controla la descarga, retiene el volumen de agua, en su diseño se estipula las condiciones de operación de 2 a 10 años, y condiciones de seguridad para PS a 50 años.

Red Secundaria

Calles, Estacionamientos, veredas, plazas, A.V.  Condiciones de diseño, existe control interno, ancho máx. Limitado para lluvias de 2 años, no debe sobrepasar la calzada para lluvias de 100 años.  Control de descarga retener el volumen aguas arribas y controlar el caudal máximo aguas abajo según PM.

Red Primaria

Causes y descargas (esteros) 

Red Natural

Zonas inundables (ríos, embalses)

Soluciones Aguas Lluvias

Cunetas fuera de la calzada, soleras especiales discontinuas, bandejones centrales incorporados, franjas y zanjas incorporadas, también como solución de A.LL. 

Colectores Pequeños

La lluvia recolectada por casas, calles y sumideros son traspasadas al drenaje subterráneo de A.LL.

Objetivo

Transportar y conducir la A.LL y evitar su acumulación así evita molestias en la población. El agua va a pequeños colectores que forman parte de la red Secundaria de A.LL., funcionan como colectores tributarios que descargan a colectores de mayor diámetro de la red primaria. Son menores a 1200 mm, Diseño Considera:
Capacidad máx. De transporte, velocidad de diseño, perdidas de cargas, lluvia de diseño y periodo de retorno, además se debe comunicar con sumideros y C.I., se consideran sus capacidades y ubicación en el proyecto, Importante:
Considerar en el diseño los empalmes con la cámara de inspección, el desnivel min dentro de la cámara debe ser de 2 cm, así se aseguran flujos positivos por la C.I. 

Ventajas

-Usada en casos que no existan espacios de uso exclusivo – Casos en que se desee ocultar las obras de drenaje (superficies de tránsito peatonal o vehicular u otros usos.

Desventajas: –

Conducen rápidamente agua de un lugar a otro, trasladando problemas. -Por su diámetro generan grandes gastos por excavación, rotura de pavimentos e instalación de obras Procedimiento De Diseño
Requiere la recolección de muchos datos (Datos de caracterización, Tipo de Suelo, Topografía, Geomorfología, Condiciones de descarga Aguas arriba y Aguas abajo, Ubicación, Conexión con Cámaras y sumideros. 

Dimensionamiento:

Se disponen datos del terreno, hidrológicos, hidráulicos, y de algunas interferencias para el cálculo de las dimensiones.

-Topográficos

Para el trazado de la red, determinar pendientes por tramo, conexión entre colectores y cámara.

– Interferencias

Identifica la disponibilidad del espacio o molestias del terreno, se consideran alturas y pendientes con respecto a otros elementos de la red.  C.I. Se diseñan en conjunto con colectores por los cambios de pendiente, empalmes, dirección, etc.  En redes arbóreas con una dirección, los empalmes de colector – C.I. Se conectan con colectores Aguas arriba de la C.I., pero la salida debe ser solo por un sistema.  Redes malladas en la entrada y salida pueden  ser  múltiples incluso controladas por compuertas,  C.I. Garantizan la operación y mantención de los colectores. –

Hidrológicos

Transportan lluvias definidas para periodo de retorno de 2 a 10 años, dependiendo de la red que forma parte de deben conocer los antecedentes de precipitación para la zona.  La lluvia considera el tiempo de concentración de la cuenca para diseño.

Hidráulicos:

no consideran presión en diseño, considera pérdidas de carga en el sistema (transiciones, curvas, cambios de pendiente, condiciones de entrada y salida del sistema, pequeñas caídas). Estas producen perdida en la línea de energía y las condiciones de flujo variarán. Las pérdidas son consideradas para cumplir criterio y evitar recargas en las cámaras y sumideros. 

Colectores Grandes:

Diámetro mayor a 120mm o cuencas de 150 a 200 Has, reciben aporte de la red secundaria,   captación de calles, sumideros y pequeños colectores para llevarlas a un cuerpo de agua (receptor).  Tiene un fuerte impacto en el diseño de las ciudades ya que manejan grandes caudales, son de gran tamaño, posee distinto nivel de riesgo asumido en la interacción de la ciudad.  Pueden tener distintas secciones, circulares, rectangulares, ovoides.  Distinto tipo de material: Hormigón, polietileno o prefabricada.  La elección de la sección, material depende de los criterios hidráulicos, económicos analizados por profesionales del área, también se selecciona el tipo de conducción la que se asocia al ancho o alto disponible o las interferencias existentes. Las conducciones grandes son transitables, tienen una serie de obras anexas.  Las C.I, se construyen tangentes o al borde de la conducción Ventajas: –
Cuando existen espacios de uso exclusivo -Ocultan Obras de drenaje -Son transitables y se puede inspeccionar sin cámaras u otros elementos Desventajas –
Menos adaptables a una calle por existencia de otra infraestructura 8colectro A. Servidas, electricidad) -Requieren mucho esfuerzo económico para su realización Procedimiento De Diseño
Requiere la recolección de muchos datos (Datos de caracterización, Tipo de Suelo, Topografía, Geomorfología, Condiciones de descarga Aguas arriba y Aguas abajo, Ubicación, Conexión con colectores, Piques). 

Dimensionamiento:

Se disponen datos del terreno, hidrológicos, hidráulicos, y de algunas interferencias para el cálculo de las dimensiones. –

Topográficos

Para el trazado de la red, determinar pendientes por tramo, conexión entre colectores. –

Interferencias:

Considera cotas, pendientes del terreno con respecto a otros elementos de la red de drenaje. –

Hidrológicos

Se definen para periodo de retorno de 5 a 10 años, se deben conocer los antecedentes de precipitación para la zona.  La lluvia considera el tiempo de concentración de la cuenca para diseño. 

– Hidráulicos

No consideran presión en diseño, que el caudal fluya de manera gravitacional, el bombeo es solo donde no se pueda evaluar de manera gravitacional, también el tipo de material del colector con coeficiente de rugosidad mínima, velocidad limite y pérdidas de carga.  Régimen impermanente y la capacidad de almacenamiento del sistema incluida la red.

Ejemplo De Obras

Obra túnel  Linner La Serena, Cajón ecuador, tubería de Hormigón, tubería de HDPE, Tubería de acero corrugado, Cajón de Hormigón.

Sumideros

Captan y conducen el escurrimiento superficial desde las calles a la red secundaria, evitan exceso de flujo por las vías de circulación de la ciudad, esta agua es conducida a a la red de colectores superficiales, fuera de la calzada, o red de colectores subterráneos.  Su capacidad hidráulica de captación depende de su tipo, ubicación pendiente de la calle, carácterística del flujo, sedimentos que posea el agua, así también las obstrucciones que tengan sus aberturas.  En Chile se usan los aprobados por SERVIU o DOH MOP.  Al escoger uno se considera: el tránsito, seguridad de peatones y vehículos, operación en extrema condición, mantención y costos.

Sumideros están formados por

Reja de Entrada

Evita el ingreso de la basura a la red y protege a las personas y vehículos al caer al sumidero.

Receptáculo o estanque

Pequeños, retienen el sedimento, facilitan el aseo y conectan el ingreso de la rejilla con la tubería conectada a la red Conexión:
del receptáculo a elemento de la red, es una tubería pero también puede ser una canalización abierta, se conecta a una cámara, obra abierta o a otra tubería.

Cámara:

facilita la limpieza y mantención del sumidero, se puede instalar en la acera, aguas arriba del receptáculo, para limpiar la tubería de la conexión. Se conecta hacia aguas abajo a otra cámara, la cámara inicial no es necesaria

. Tipos De Sumidero (4)

Sumidero Horizontal, con rejilla utilizado en cuneta

Funciona con un amplio rango de pendientes de una calle, pero las rejillas se obstruyen fácilmente y puede generar inconvenientes para ciclistas y peatones (tipo S3 y S4 SERVIU)

Sumidero lateral de abertura en solera

Admiten objetos arrastrados por la corriente, su capacidad se minimiza con la pendiente, no es recomendable para calles con pendiente longitudinal superior al 3%. A partir del S2 de SERVIU, eliminando la abertura horizontal de la cuneta. Se recomienda aumentar la pendiente transversal de la calzada en zona de cuneta.

Sumideros Mixtos:

combinan abertura horizontal con la cuneta lateral en la solera, se usan con un amplio rango de condiciones (S1 S2 SERVIU). La DOH diseño sumideros de este tipo con rejilla horizontal de 0,7 a 1m y ventana lateral, tienen mayor captación que los de tipo SERVIU Sumideros de Ranura Horizontal con entrada angosta, larga y rejilla:
Son conectados directamente a una cañería o canalización, colocada a lo largo de la cuneta en su parte inferior. 
Sumideros se ubican solos o formando baterías de sumideros en serie, en las cunetas de calle o lugares que resulten más efectivos -Intersecciones de calles para captar 100% del flujo y evitar que cruce en intersecciones.  Se ubica aguas arriba del paso peatonal -En partes bajas de las intersecciones formadas por las cunetas que llegan desde aguas arriba.  Se tratara de evitar las zonas bajas donde exista acumulación de agua, favoreciendo el flujo gravitacional aguas abajo. -Si existen puntos bajos se colocara un número de sumideros para desaguar los volúMenes de lluvia. -Inmediatamente de aguas abajo donde se espera que llegue una gran cantidad de Agua lluvia como salidas de estacionamiento, descarga de techo, conexiones de pasajes. -Cuando la cantidad acumulada en la cuneta, sobrepase la capacidad máxima permitida para condición de diseño. -Evitar sumideros puestos transversalmente en las calzadas por su impacto acústico. -Hacer la conexión de sumideros a la red a través de cámaras.  El tubo que llega a la C:I: con su fondo sobre la clave del colector que sale de la cámara.  La descarga se debe alinear  con un ángulo inferior a 90°.  Sin embargo la conexión en las intersecciones de los sumideros a una cámara única central, debe ser en línea recta en el mejor ángulo posible.

Desconexión De Áreas  Impermeables

Aplicado a la red Secundaria, favorece la retención. Los caminos lentos y largos del flujo, así se almacena la infiltración.  En la red secundaria se trata de solucionar las A.LL para lo cual las zonas permeables se intercalan con las impermeables para recoger los flujos provenientes de ella y ordenar agua a un flujo menor.  La construcción de estas obras, se basa en aprovechar los espacios y controlar el escurrimiento aguas arriba.  Reciben el caudal de pequeñas zonas casas, condominios, pasajes, edificios, calles, estacionamientos, las obras de desconexión (zanjas, franjas de pasto, pavimentos permeables).

Zanja con pasto o vegetación

Vía de drenaje cubierta de pasto, su sección es trapecial y taludes tendidos, diseñadas para poca velocidad del flujo, retiene e infiltra el agua, se ve como una hondonada o zona baja.

Franja de Pasto

Superficie cubierta con pasto y vegetación densa y resistente.  El flujo es transversal, lo que provoca infiltración y retención temporal.  Adecuada para franjas entre vereda-calle, línea de edificación-acera, cubrir bandejones, etc.

Pavimentos Permeables

De alta porosidad o bloques prefabricados con espacio en la superficie que permite la infiltración.

Filtración En Infiltración

Captan el flujo superficial y facilitan su infiltración en el suelo.  Con una capacidad de almacenamiento lo que reduce el escurrimiento total y disminuye el caudal máximo.  En la red secundaria, se aprovechan espacios para realizar estas obras (A.V., estacionamientos, jardines, cuidando el flujo que reciben.)

Restricciones

Ubicarlas arriba del sistema, asegurando que el agua a recibir sea la más limpia. Evitar su colocación donde reciban sedimentos. Evitar colocarlos en línea con el sistema de drenaje, ya que si reciben más agua de la que pueden infiltrar, colapsan. Ubicarlos en un lugar clave para su mantención. Ubicarlos lejos de muros y fundaciones ya que generan problemas de humedad.

Tipos de Obras

Estanque de Infiltración

Poca profundidad, ubicado en suelos permeables, aprovecha las depresiones naturales en áreas abiertas. Almacenan temporalmente el agua y la infiltran en un tiempo corto, por que operan con pequeñas alturas (pocos cm). SE pueden usar como A.V.

Zanja de Infiltración

Longitudinales, profundas (1 a 3m), reciben escurrimiento de la superficie o por medio de tuberías perforadas que entran en cada extremo. Pueden ser tapadas así permiten el uso de veredas.

Pozos de Infiltración

Excavación Puntual, usada como una serie de obra de almacenamiento aguas arriba, como estanque. También en suelos donde los estratos superficiales no son permeables pero el infiltrante es de textura gruesa. Se proyectan pozos semi profundos (20-40 y 60m) Cuidar que no descarguen directamente a la napa, por lo que debe quedar una diferencia significativa entre el fondo del pozo y el nivel máximo de agua subterránea.