DIAGNOSTICO ACTUAL DEL DRENAJE URBANO

DIAGNSTICO AMBIENTAL URBANO DISEO DE CUNETASI. INTRODUCCINEl presente trabajo describe el diagnstico del Jr. Tarapac, en la cual se describe los siguientes aspectos: Catastral, Hidrogrfico, reas inundables, Drenaje Artificial Urbano, sedimentos, y la evaluacin del periodo de retorno.El punto de partida en que se ha basado es en la observacin de la zona, recoleccin de datos, y se enfoca principalmente en la proyeccin del diseo del drenaje pluvial urbano de la zona de Santa Elena, el trabajo es la base para el diseo ya que nos brinda los parmetros bsicos para la ejecucin del proyecto.

Los conceptos bsicos a desarrollar son los siguientes:

Diagnstico: Todo proceso de planificacin se inicia con el diagnstico, que es el paso ms importante y difcil de realizar. Es un conjunto de estudios, hechos o fenmenos que explican las causas y efectos de la situacin econmica y social de la realidad nacional, regional o local, cuya caracterizacin y descripcin de las necesidades o problemas permite plantear objetivos y meyas; acciones y polticas; y estrategias. De este modo el diagnstico se realiza de la siguiente manera:

Se inicia la interrogante porqu existe en la actualidad las necesidad o problemas que afectan la realidad nacional del pas? Es necesario establecer prioridades para seleccionar las necesidades. Cul es la perspectiva futura para superar los problemas con la presencia de un plan? Se procura llegar a una situacin, por lo que requiere o parecida de un anlisis minucioso. Descripcin de la situacin al momento de la elaboracin del diagnstico.

Explicacin de las causas y efectos de los problemas o necesidades detectadas. En este paso se trata de comprobar las hiptesis planteadas en el anteproyecto de estudio.

Prognosis de la situacin actual sobre la base de la descripcin prevista; consiste en la descripcin de la situacin futura.

Contrastacin de la situacin al momento de realizar el diagnstico, con la realidad nacional o regional deseada. Consiste en contrastar con los planteamientos ideo-polticos y los objetivos del gobierno.

Formulacin de conclusiones y recomendaciones de los fenmenos que explican la situacin de la realidad nacional o regional.II. OBJETIVOS II.1. Objetivos Generales: Descripcin del diagnstico ambiental urbano.

Conocer la realidad de una de las zonas de Cajamarca. II.2. Objetivos especficos:

Hacer el diagnstico del Jr. Tarapac, desde la Av. Per hasta el rio san Lucas Describir los parmetros observados y hacer una evaluacin exhaustiva del lugar, describiendo cada una de las variables que intervienen en el diseo de drenaje pluvial urbano.III. DESCRIPCIN DEL MEDIO.3.1 MEDIO FISICO.

MARCO GEOGRFICO.

LOCALIZACIN Y UBICACIN:

Polticamente la zona en estudio se encentra ubicada en:

Departamento : Cajamarca

Provincia : Cajamarca

Distrito : Cajamarca

Ciudad : Cajamarca

Zona : Santa Elena

La zona en estudio est situada al Sur-este de la Ciudad de Cajamarca, cuya Coordenada UTM estn entre los 7 1003.40" y 7 1027.33 de latitud sur y a los 78 3057.39 y 78 3040.59 de longitud oeste, a una altitud aproximada de 2829 msnm, perteneciente al distrito de Cajamarca, provincia de Cajamarca.

Los sectores en estudio se encuentra ubicada al Sur-este de la ciudad (respecto a la Plaza de Armas), entre las siguientes calles: Jr Tarapac, iniciando en la Av. Per y terminando en el Rio San Lucas de aproximadamente. 13 Ha.

Acceso: Se llega por diferentes rutas; una de ellas es ir por toda la Av. Per hasta la interseccin con el Jr. Tarapac. CLIMA:

El clima es templado, seco y soleado en el da y fro en la noche. Las precipitaciones se dan de diciembre a marzo y se presentan con el fenmeno del Nio en forma cclica, que es un fenmeno climatolgico del norte peruano tropical. Su temperatura media anual es de 15,8C. Por la cercana al Ecuador y por ser una ciudad ubicada en piso trmico bajo, tiene un invierno suave y un verano caluroso y lluvioso en febrero.

El clima de la zona es seco templado, segn Pulgar Vidal y pertenece a un Bosque Seco Montano Bajo, segn Leslie Holdridge.

La zona de estudios por encontrarse en la regin quechua tiene un clima que vara entre templado y moderadamente fro con bastante sol y cielo despejado. Con lluvias y algunas heladas y escasas granizadas.

Los meses de lluvia son de diciembre a marzo, la precipitacin promedio anual vara entre 600 y 1000 mm. Existe un periodo de sequa de mayo a setiembre; en donde las lecturas mensuales de menos de 50 mm.

HISTOGRAMA DE PRECIPITACIONES

Los meses ms fros son junio y agosto, en ellos las temperaturas ms bajas se registran por las noches y primeras horas del da. La temperatura promedio anual es de 13.9C.

Hay una estacin definida de lluvias que se presenta desde setiembre/octubre hasta abril.

La temperatura es variable, correspondiendo a un valor promedio mensual de 14.4C, con un promedio mensual mximo de 21.6C y mnimo de 7.4C, siendo la mnima de 6.9C. Con relacin a la humedad relativa el promedio mensual vara de 62.7% a 75.2 % con un promedio de 69.3 %. Con respecto a las horas de sol el mnimo es de 5.0 h/d en marzo y un mximo en junio de 7.5 h/d, con un promedio anual de 6.0 h/d. La evaporacin promedio anual total es de 1347.6 mm, con una variacin de 130.0 mm en noviembre y la menor de 94.5 mm en el mes de febrero. GEOLOGA:a) Cretceo

Este sistema est constituido por formaciones sedimentarias que afloran por las cuencas hidrogrficas de los ros Chonta y Cajamarca.

Formacin Farrat (Ki f)

Conformada por cuarcitas y areniscas blancas de grano medio a grueso, tiene una potencia de 500 m. La Formacin Farrat Suprayace con aparente concordancia a la Formacin Carhuaz y subyace con la misma relacin a la Formacin Inca. Se le asigna una edad Aptiana.

b) Depsitos Cuaternarios Inconsolidados (Qr)

Son suelos con granulometra y litologa heterognea, cuyos orgenes se relacionan con eventos glaciaricos, lacustrinos, escorrentas, precipitaciones, entre otros.

Depsitos fluviales (Qr fl)

Su formacin se relacionan con los materiales de transporte y colmatacin de las escorrentas, precisamente son propios de los cauces fluviales, constituyendo terrazas incipientes.

Son suelos con elementos sub redondeados a redondeados de gravas, arenas y escasos finos con bloques y cantos.

Depsitos Coluviales (Qr co)

Estos depsitos son puntuales por cuanto se relacionan con fenmenos como derrumbes, asentamientos, etc.

Estn conformados por bloques, cantos, gravas grandes y rellenos de arena limosa con escasa arcilla.

Depsitos lacustrinos (Qp la)

Involucran a los materiales depositados subhorizontalmente en pequeas cuencas ocupadas anteriormente por lagunas.

Granulomtricamente corresponden a suelos areno arcilloso, con lentes de gravas y conglomerados; en la zona de estudio predomina este tipo de deposito. GEOMORFOLOGA.

a) Unidades geomorfolgicas

Los procesos geomorfolgicos y las geoformas que caracterizan al relieve regional del rea del proyecto del Sistema de Drenaje del Barrio Santa Elena se presentan a continuacin:

Drenajes

El drenaje caracterstico de esta zona es de colector subterrneo. Valles

El origen de los valles existentes, especialmente el Cajamarca, Condebamba y Chonta, se relaciona con los fenmenos tectnicos.

En general los valles de la regin son jvenes y tienen regmenes hidrolgicos del tipo torrentes, por cuanto son frecuentes sus erosiones de fondo como de sus flancos.b) Unidades geomorfolgicas locales

Entre las unidades ms importantes que se encontraron en la zona de estudio se tienen:

Terrazas aluviales y fluviales

Se localizan en las mrgenes de los cauces de ros y quebradas. GEOTECNIA.

Suelos:Los suelos se usan fundamentalmente para la agricultura y para la construccin de viviendas. Tipo:

Los suelos existentes en esta zona son de origen volcnico identificndose principalmente suelos de tipos cantera. Uso:

Edificaciones:

Segn observaciones directas realizadas en la zona se pudo observar que en un gran porcentaje lo estn utilizando como uso para edificaciones as como tambin an en inicios para la construccin de sus viviendas.

Cultivos:

Una pequea parte del sector lo utiliza en cultivos. HIDROLOGA:

Define el rgimen de caudales o volumen de escorrenta, la erosin y sedimentacin y las clasificaciones de las corrientes en temporales y permanentes.

Podemos observar que en su mayora las calles tienen un drenaje por las calles pavimentadas, adems de desarrollar una escorrenta superficial caracterizada por que algunos de los terrenos estn si construir.

Por su intensidad, las precipitaciones se identifican en:

Ligera : Con intensidad menor que 2.5 mm/h

Moderada: Con intensidad de 2.5 a 7.6 mm/h

Fuerte: Con intensidad mayor que 7.6 mm/h

La zona de estudio se encuentra dentro de la cuenca del Mashcon, que cruzan la zona de estudio cuyo rgimen de caudales dependen de los perodos lluviosos y de ausencia de dicha precipitacin. El ro Chonta cruza la parte baja de la zona urbana de la Ciudad de Los Baos del Inca, en direccin Norte Sur y se une con el ro Mashcn en el paraje Huayrapongo para formar el ro Cajamarquino.

3.2 MEDIO BIOTICO.

De acuerdo al mapa ecolgico del Per la zona de estudio se encuentra en la siguiente zona de vida:

Regin natural Quechua o Templada, que se extiende desde 2300 a los 3500 m.s.n.m.

Flora

La flora en el rea est representada por los rboles y arbustos, existen eucaliptos, pencas, flor morada, ficus, cola de zorro, pino, capul, grama (pasto), etc., las especies ms predominantes en la zona son el capul, pino y pastos para el ganado.

3.3 MEDIO PERCEPTUAL

El rea presenta un paisaje poco variado, actualmente la zona est construida en su mayor parte.

3.4 MEDIO SOCIO-ECONMICO.

La zona de Santa Elena se caracteriza por ser una poblacin eminentemente urbana y de alta densidad, agrupa muchas familias nucleares.

La base de la organizacin social es la familia nuclear, unidad bsica de produccin, consumo y administracin.

Las condiciones socio-econmicas del poblador es nivel regular debido ya que la zona urbana permite a los pobladores tener una calidad de vida normal, es decir pueden suplir sus necesidades principales.

Estratificacin Social:

Existe una poblacin de Clases Media a Baja, teniendo como base, que para la estratificacin social intervienen diversos factores como: Grado de instruccin, servicios bsicos con los que se cuenta, artefactos, tenencia de la propiedaad, estado de la misma, ingresos econmicos; lo que lo constituye en un problema muy complejo, analizndose estos factores ms adelante

nivel habitacional: Materiales:

Casi todas las viviendas estn construidas de material noble y unas que otra de adobe y tapial. Siendo su estado de conservacin buena, en su mayora.La mayor parte de las viviendas tienen un rea alrededor de 120 m2, que constituye el 70%. El rea del terreno vara entre 46 - 100 m2, en su mayora. N pisos:

Mayormente abundan casas de 2 pisos, y en algunas manzanas de 3 a 4 pisos.

Estado de la construccin: Debido al material predominante en las construcciones como es el material noble, se puede decir que estn en un buen estado, pero adems se pudo observar otras como los de tapial, generalmente los muros perimetrales estn en un estado malo, ya que presentan rajaduras. INFRAESTRUCTURA Y EQUIPAMIENTO:

En lo referente a este tema se constat la presencia y uso de servicios bsicos como son:

Agua: Todas las viviendas se abastecen del servicio pblico (SEDACAJ).

Electrificacin. Generalmente las viviendas poseen luz elctrica.

Alcantarillado. Servicio bsico para todos los pobladores, cuentan las viviendas con baos.

En la parte concerniente al equipamiento comunal e institucional se puede mencionar que en las inmediaciones no existen reas destinadas para ello, como son colegios, postas, plataformas, parques, etc.Existen muchos servicios con los que cuenta esta zona, as podemos citar: Farmacia y/o botica, telfonos pblicos, tiendas, talleres mecnicos, etc.

Con respecto al estado de las vas, stas se encuentran en mal estado siendo vas pavimentadas en su totalidad y casi todos sus pasajes son de tierra. Presentando problemas de drenaje en las pocas de lluvia, dificultando el transito tanto peatonal como vehicular y constituyendo focos de infeccin, por la acumulacin de sedimentos y sobre ello el agua estancada en ciertas zonas.3.5 DIAGNOSTICO DE LA SITUACIN PREOPERACIONAL

En la actualidad se cuenta con el Inventario de la infraestructura de riego y vas y Medios de Comunicacin, mbito Jurisdiccional de la Junta de Usuarios Valle Cajamarca. Los impresos del Inventario se encuentran en las Juntas de Usuarios de los ros Chonta y Mashcn.

FACTORDESCRIPCIN

ClimatologaHmedo y moderado

GeologaFormacin Farrat (Ki f)

Volcnico San Pablo (Tim-vsp)

Volcnico Huambo (Ts vh)

Depsitos fluviales (Qr fl)

Depsitos Coluviales (Qr co)

Depsitos lacustrinos (Qp la)

GeomerofologaTerrazas aluviales y fluviales

Escombros de talud

Escarpes estructurales

Surcamientos y crcavas

Carsticismo

GeotecniaSuelos fluvio glaciares

Suelos aluvio coluviales

HidrologaCuenca del ro Chonta

Medio BiticoBosque Hmedo Montano Bajo Tropical (bh-MBT)

Regin natural Quechua o Templada

Medio PerceptualPaisaje de lomadas y colinas

identificacin de los principales problemas1. La falta de equipamiento urbano (puesto policial, pavimentacin de algunas calles, mercado, reas de recreaciones: plataforma deportiva, etc.), hace que los habitantes de la zona tenga un resentimiento con las instituciones (Por ejemplo el Municipio), volvindose personas conformista que no se organizan para mejorar sus condiciones de vida.2. Podramos decir que debido al bajo nivel econmico, hace que la calidad de las viviendas sea baja, las cuales en caso de sismo o de lluvias intensas, sufrirn graves daos, poniendo en riesgo la integridad fsica de sus habitantes.3. La falta de pavimentacin de calles y veredas y adems de un inadecuado sistema de drenaje de la mayora de los pasajes hace difcil el trnsito en pocas de lluvia.4. Falta de limpieza de cunetas (colmatadas de sedimentos), mantenimiento de pistas, falta de un drenaje adecuado, falta de pavimentacin de veredas, terrenos con desmontes y otros, hacen una zona en desprestigio y mala calidad de vida para sus habitantes y personas pasajeras de otras zonas urbanas. CUADRO DESCRIPTIVO

FOTODESCRIPCIN

Primera Calle de Diego Ferre en la cual se comenz a realizar el diagnstico del barrio Santa Elena.

Fallas que se han presentado en el pavimento de la calle debido quizs a los cambios bruscos de temperatura o a una mala dosificacin|

Buzn encontrado en la va de circulacin vehicular por el cual se realiza el mantenimiento de la dren subterrnea.

Segunda toma del buzn de la calle en la cual se presentan las fallas.

Colmatacin de una alcantarilla debido a la abundancia de basura ocasionada por los pobladores de la zona, sin considerar las controversias que pueden ocasionar.

Falta de saneamiento de las cunetas en una de las zonas, se puede observar las diferencia de niveles.

Presencia de alcantarillas en una de las zonas del Barrio Santa Elena.

Diferencias de tipo de material entre va y vereda, adems de observar el desnivel entre la vereda y la va.

Se puede observar el tipo de suelo que presenta la vereda de tipo volcnico la cual difiere de la va de circulacin vehicular.

Gran diferencia entre las alturas del nivel de vereda y el nivel de la va.

Se puede observar la gran altura de la vereda la cual para salvar tal longitud hubo la necesidad de realizar unas gradas.

Presencia de un poste de luz en una vereda de tierra.

Zona la cual tiende a ser inundable por el desnivel del piso terminado de la estructura con el nivel de la pist

Otro ngulo de la foto para apreciar mejor el rea inundable.

Sumidero ubicado en una cuneta.

Dos edificaciones las cuales estn bajo riesgo de inundacin debido al desnivel que presentan.

Podemos observar el tipo de electrificacin la cual va de frente de la caja de registro va area.

Presencia de un poste luz en medio de la vereda de paso peatonal.

Desnivel de varias edificaciones con respecto al nivel de vereda.

Mal estado de la parte baja del poste en la vereda.

Cuneta semicircular en la parte lateral de la va de circulacin vehicular.

Estructura de adobe que est por debajo del nivel de vereda.

Otra edificacin la cual presenta un gran desnivel entre el nivel de piso terminado y el nivel de va.

Edificacin la cual puede ser inundable en caso de lluvias extremas.

CLCULO DE CAUDALES

En dichos planos se presenta un sector de la ciudad de Cajamarca, que comprende el BARRIO SAN PEDRO. Las calles de fuerte pendiente son las que tienen una direccin nor-este y las de suave pendiente las calles transversales (Jr. Tarapac).Adems de los planos adjuntos se observan los sentidos del escurrimiento superficial en las diferentes calles y se han delimitado las reas tributarias, siguiendo el criterio de subdividir las manzanas por las bisectrices de las esquinas.

CLCULO DE VARIABLES DE DISEO:

TIEMPO DE RETORNO:

Para la funcin bsica: Segn la teora de la separata para zonas perimetrales de Cajamarca se tiene un tiempo de retorno de 25 aos.

Para la funcin bsica complementaria: Con la finalidad de garantizar el normal trnsito de personas y vehculos. Para la ciudad de Cajamarca tomaremos como referencia el croquis de la separata de la Fig. N 37, donde el tiempo de retorno es de 3 aos.

TIEMPO DE CONCENTRACIN:

Se calcular del baco de la separata Fig. N 35 ingresando la distancia en metros de la longitud de las calles por la cual escurren el flujo de las rea tributarias, el coeficiente de rugosidad de Manning para nuestro caso n = 0.05, para flujo superficial; adems ingresamos al baco con la pendiente superficial y con estos datos determinaremos el tiempo de concentracin.

COEFICIENTE DE ESCORRENTA(C):

Segn el tipo de superficie en este caso para pavimentos de concreto y asfalto escogemos de la tabla N 9 de la separata: INTENSIDAD(I):

Lo calcularemos ingresando al baco de la separata Fig. N 41. Curvas de intensidad y duracin en la Estacin Weber Bauer (Cajamarca), ingresando los datos de tiempo de concentracin y tiempo de retorno.

CAUDALES DE DISEO(Q):

Segn el Mtodo Racional, teniendo como dato las reas tributarias, el coeficiente de escorrenta (C) y las intensidades calculadas anteriormente podemos calcular el caudal parcial de cada rea tributaria.

DONDE:

Q: caudal (m3/s)

C: Coeficiente de escorrenta.

A: rea tributaria (m).

CAUDALES PARCIALES EN CADA UNA DE LAS REAS TRIBUTARIAS

A continuacin se presenta los diferentes clculos obtenidos para el clculo de los caudales parciales de cada rea tributaria, segn el mtodo racional:

Consideraciones:Flujo Superficial

Coeficiente de Rugosidad de Manning :n =0.05

Coeficiente de Escorrenta (pavimentos):C =0.85

Tiempo de Retorno(tr):3.00aos

Caudal:Q = C.I.A

i AREA TRIB(Ai) AREA TRIB(Ai)LONG(Li)PEND(Si)COEFIC.RUGOS. COEF.ESC(Ci)TIEM.CONC(tci)TIEM.RET(tri)INTENS(Ii)CAUDAL(Qi)

SUB-NDICE (Ha) (m2)(m)(%)DE MANNING (ni)Adimensional(min)(aos)(mm/hr)(m3/s)

1.000.171670.7267.677.670.050.854.003.00102.000.04

2.000.262581.4570.979.790.050.853.803.00104.000.06

3.000.454450.80117.0110.000.050.854.703.00103.000.11

4.000.393896.5388.683.610.050.857.203.0093.000.09

5.000.131254.0247.517.900.050.853.203.00110.000.03

6.000.252523.0856.426.670.050.853.603.00108.000.06

7.000.222242.9248.3912.800.050.852.803.00115.000.06

8.000.616060.79123.6211.110.050.854.803.00103.000.15

9.000.252463.8563.301.540.050.855.903.0096.000.06

10.000.212060.6652.611.910.050.855.203.0098.000.05

11.000.181806.9855.304.000.050.854.003.00102.000.04

12.000.313081.60103.2017.140.050.854.103.00102.000.07

13.000.292936.4493.6013.160.050.854.003.00102.300.07

14.000.535303.75103.1213.160.050.854.503.00101.000.13

15.000.666601.49168.8015.910.050.855.503.0097.000.15

16.000.111062.4245.3331.580.050.851.003.00120.000.03

17.000.888757.03195.963.750.050.859.503.0095.000.20

18.001.5915859.57214.903.410.050.8510.803.0067.000.25

19.000.989809.26173.638.930.050.856.703.0094.000.22

20.000.141416.3554.2529.090.050.851.003.00120.000.04

21.000.323153.6885.419.410.050.854.003.00102.000.08

22.000.868578.03191.4611.110.050.856.103.0096.000.19

23.000.242351.3959.1520.000.050.852.003.00115.000.06

24.000.141447.1948.902.000.050.854.503.00101.000.03

25.000.161580.9262.7330.770.050.851.003.00120.000.04

CALCULO DEL CAUDAL EN EL PUNTO DE DESCARGA Y DISEO DE CUNETAS

1. INTRODUCCION.

Para el diseo del drenaje de una va es necesario conocer la finalidad de tal diseo y tomando en cuenta las circunstancias con las que se encuentra se diseara a fin de cumplir con las funciones bsica y complementaria, para tal fin es necesario conocer el caudal que soportara nuestra va.

2. OBJETIVOS.

Encontrar el caudal acumulado en el punto asumido.

Disear las cunetas para la calle dada con el caudal hallado.

3. REVICION DE LITERATURA.

CAPTACIN.- Estructura que permite la entrada de las aguas hacia el sistema pluvial.

COEFICIENTE DE ESCORRENTIA.- Coeficiente que indica la parte de la lluvia que escurre superficialmente.

CUNETA.- Estructura hidrulica descubierta, estrecha y de sentido longitudinal destinada al transporte de aguas de lluvia, generalmente situada al borde de la calzada.

DRENAJE URBANO.- Drenaje de poblados y ciudades siguiendo criterios urbansticos.

PAVIMENTO.- Conjunto de capas superpuestas de diversos materiales para soportar el trnsito vehicular.

PERIODO DE RETORNO.- Periodo de retomo de un evento con una magnitud dada es el intervalo de recurrencia promedio entre eventos que igualan o exceden una magnitud especificada.

PRECIPITACIN.- Fenmeno atmosfrico que consiste en el aporte de agua a la tierra en forma de lluvia, llovizna, nieve o granizo.

SARDINEL (SOLERA).- Borde de la vereda.

TIEMPO DE CONCENTRACION.- Es definido como el tiempo requerido para que una gota de agua cada en el extremo ms alejado de la cuenca, fluya hasta los primeros sumideros y de all a travs de los conductos hasta el punto considerado.

El tiempo de concentracin se divide en dos partes: el tiempo de entrada y el tiempo de fluencia.

El tiempo de entrada es el tiempo necesario para que comience el flujo de agua de lluvia sobre el terreno desde el punto ms alejado hasta los sitios de admisin, sean ellos sumideros o bocas de torrente.

El tiempo de fluencia es el tiempo necesario para que el agua recorra los conductos desde el sitio de admisin hasta la seccin considerada.

VEREDA.- Senda cuyo nivel est encima de la calzada y se usa para el trnsito de peatones. Se le denomina tambin como acera.

DISPOSICIONES GENERALES

El trmino drenaje se aplica al proceso de remover el exceso de agua para prevenir el inconveniente pblico y proveer proteccin contra la prdida de la propiedad y de la vida.

En un rea no desarrollada el drenaje escurre en forma natural como parte del ciclo hidrolgico. Este sistema de drenaje natural no es esttico pero est constantemente cambiando con el entorno y las condiciones fsicas.

El desarrollo de un rea interfiere con la habilidad de la naturaleza para acomodarse a tormentas severas sin causar dao significativo y el sistema de drenaje hecho por el hombre se hace necesario.

Un sistema de drenaje puede ser clasificado de acuerdo a las siguientes categoras.

A.- Sistemas de Drenaje Urbano

B.- Sistemas de Drenaje de Terrenos Agrcolas

C.- Sistemas de Drenaje de Carreteras y

D.- Sistemas de Drenaje de Aeropuertos,

El drenaje Urbano, tiene por objetivo el manejo racional del agua de lluvia en las ciudades, para evitar daos en las edificaciones y obras pblicas (pistas, redes de agua. redes elctricas, etc.), as como la acumulacin del agua que pueda constituir focos de contaminacin y/o transmisin de enfermedades.

Los criterios que se establecen en la presente norma se aplicarn a los nuevos proyectos de drenaje urbano y los sistemas de drenaje urbano existentes debern adecuarse en forma progresiva.

ESTUDIOS BASICOS

En todo proyecto de drenaje urbano se debe ejecutar, sin carcter limitativo los siguientes estudios de:

a) Topografa.

b) Hidrologa.

c) Suelos.

d) Hidrulica.

e) Impacto Ambiental.

f) Compatibilidad de uso.

g) Evaluacin econmica de operacin y mantenimiento.

TIPOS DE SISTEMA DE DRENAJE URBANO.

El drenaje urbano de una ciudad est conformado por los sistemas de alcantarillado, los cuales se clasifican segn el tipo de agua que conduzcan; as tenemos:

a) Sistema de Alcantarillado Sanitario.- Es el sistema de recoleccin diseado para llevar exclusivamente aguas residuales domesticas e industriales.

b) Sistema de Alcantarillado Pluvial.- Es el sistema de evacuacin de la escorrenta superficial producida por las lluvias.

c) Sistema de Alcantarillado Combinado.- Es el sistema de alcantarillado que conduce simultneamente las aguas residuales (domsticas e industriales) y las aguas de las lluvias.

OBLIGATORIEDAD DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

Toda nueva habilitacin urbana ubicada en localidades en donde se produzcan precipitaciones frecuentes con lluvias iguales o mayores a 10 mm en 24 horas, deber contar en forma obligatoria con un sistema de alcantarillado pluvial.

La entidad prestadora de servicios podr exigir el drenaje pluvial en localidades que no renan las exigencias de precipitacin mencionadas en el prrafo anterior, por consideraciones tcnicas especficas y de acuerdo a las condiciones existentes.

CONSIDERACIONES HIDRULICAS EN SISTEMAS DE DRENAJE URBANISMO MENOR CAPTACION DE AGUAS SE PLUVIALES EN ZONAS URBANAS.

CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEO

a) Los caudales para sistemas de drenaje urbano menor debern ser calculados:

1. Por el Mtodo Racional si el rea de la cuenca es igual o menor a 13 Km2.

2. Por el Mtodo de Hidrograma Unitario o Modelos de Simulacin para rea de cuencas mayores de 13 Km2.

b) El perodo de retorno deber considerarse de 2 a 10 aos.

CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES

Para el diseo del sistema de drenaje de aguas pluviales en edificaciones ubicadas en localidades de alta precipitacin con caractersticas iguales o mayores a las establecidas en el prrafo de OBLIGATORIEDAD DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL, se deber tener en consideracin las siguientes indicaciones.Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas causarn su almacenamiento; mas con la finalidad de garantizar la estabilidad de las estructuras de la edificacin, estas aguas debern ser evacuadas a los jardines o suelos sin revestir a fin de poder garantizar su infiltracin al subsuelo.

Si esta condicin no es posible deber realizarse su evacuacin hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada.

Almacenamiento de aguas pluviales en reas superiores o azoteas:

El almacenamiento de agua pluvial en reas superiores o azoteas transmite a la estructura de la edificacin una carga adicional que deber ser considerada para determinar la capacidad de carga del techo y a la vez, el mismo deber ser impermeable para garantizar la estabilidad de la estructura.

El almacenamiento en azoteas ser aplicable reas iguales o mayores a 500 m2.

La altura de agua acumulada en azoteas no deber ser mayor de 0,50 m.

En el proyecto arquitectnico de las edificaciones se debe considerar que las azoteas dispondrn de pendientes no menores del 2% hacia la zona seleccionada para la evacuacin.

Criterios para evacuacin del as aguas almacenadas en azoteas:

Para la evacuacin de las aguas pluviales almacenadas en azoteas se utilizar montantes de 0.05m. de dimetro como mnimo y una ubicacin que permita el drenaje inmediato y eficaz con descarga a jardines o patios sin revestimiento.

Criterios para evacuacin de las aguas pluviales de las viviendas

En ltima instancia y luego de considerar lo indicado en los prrafos anteriores y no ser posible la infiltracin de las aguas pluviales, stas debern ser evacuadas hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada para lo cual, se debe prever la colocacin de ductos o canaletas de descargas sin tener efectos erosivos en las cunetas que corren a lo largo de las calles.

CAPTACION EN ZONA VEHICULAR - PISTA

Para la evacuacin de las aguas pluviales en calzadas, veredas y las provenientes de las viviendas se tendr en cuenta las siguientes consideraciones:

Orientacin del Flujo

En el diseo de pistas se deber prever pendientes longitudinales (Sl) y transversales (St) a fin de facilitar la concentracin del agua que incide sobre el pavimento hacia los extremos o bordes do la calzada.

Las pendientes a considerar son:

Pendiente Longitudinal (Sl) > 0,5%.

Pendiente Transversal (St) de 2% a 4%

Captacin y Transporte de aguas Pluviales de calzada y aceras

La evacuacin de las aguas que discurren sobre la calzada y aceras se realizar mediante cunetas, las que conducen el flujo hacia las zonas bajas donde los sumideros captarn el agua para conducirla en direccin a las alcantarillas pluviales de la ciudad.

a) Las cunetas construidas para este fin podrn tener las siguientes secciones transversales (Ver fig. 1)

Seccin Circular.

Seccin Triangular.

Seccin Trapezoidal.

Seccin Compuesta.

Seccin en V.

b) Determinacin de la capacidad de la cuneta

La capacidad de las cunetas depende de su seccin transversal, pendiente y rugosidad del material con que se construyan.

La capacidad de conduccin se har en general utilizando la Ecuacin de Manning.

La seccin transversal de las cunetas generalmente tiene una forma de tringulo rectngulo con el sardinel formando el lado vertical del tringulo. La hipotenusa puede ser parte de la pendiente recta desde la corona del pavimento y puede ser compuesta de dos lneas rectas.

La figura 2 muestra las caractersticas de tres tipos de cuneta de seccin triangular y las ecuaciones que gobiernan el caudal que por ellas discurre, utilizando la ecuacin de Manning.

El ancho mximo T de la superficie del agua sobre la pista ser:

En vas principales de alto trnsito: Igual al ancho de la berma.

En vas secundarias de bajo trnsito: Igual a la mitad de la calzada.

CAPACIDAD HIDRAULICA DE LA CALLE:

Durante una tormenta de fuerte intensidad, las calles con suave pendiente se inundan, sabiendo qu caudal hidrolgico se prev en el extremo de aguas debajo de un tramo de calle, es necesario determinar el caudal capaz de transportar la seccin de la calle asumiendo que el flujo es normal.

Para facilitar el clculo del caudal se asume que la mitad de la calle tiene forma triangular tal como se indica en la figura N 03. La formula de IZZARD es muy til en estos casos.

Fig: 03 seccin para la formula de izzard.

La formula de izzard es:

DONDE:

Y = profundidad del agua en el brocal, en centmetros.So = pendiente longitudinal de la calle.

n = coeficiente de rugosidad de Manning.

La formula de Mannig es:

DONDE:

R = radio hidrulico.So = pendiente longitudinal de la calle.

n = coeficiente de rugosidad de Manning.

4. DATOS.Los datos tomados son:

AREACAUDAL(Qi)

AI(m3/s)

10.0402

20.0634

30.1082

40.0856

50.0326

60.0643

70.0609

80.1474

90.0558

100.0477

110.0435

120.0742

130.0709

140.1265

150.1512

160.0301

170.1964

180.2509

190.2177

200.0401

210.0760

220.1944

230.0638

240.0345

250.0448

5. PROCEDIMIENTO

En el plano a cada interseccin de calles se asigna un nmero, en calidad de punto de descarga. Es probable que en una interseccin de dos calles ocurran los caudales segn los casos siguientes:

Caso 1. Llega un caudal Q1 por una calle de fuerte pendiente y un caudal Q2 por la calle transversal de menor pendiente que la primera. En este caso el 30 % de Q1 pasa de frente, el 70% de Q1 se va por la transversal, el 70% de Q2 pasa de frente y el 30% de Q2 se desva a la calle de fuerte pendiente.

Caso 2. Llega un caudal acumulado Q1 por una calle con pendiente mayor que la transversal. En este caso el 30% de su valor pasa de frente y 70% se reparte en la direccin transversal (supuestamente de manera equitativamente)

Caso 3. Llegan: Q1 (en fuerte pendiente), Q2 y Q3 (en suave pendiente). En este caso el caudal es la suma de los tres caudales, en direccin de la calle de fuerte pendiente.

6. CALCULOS Y RESULTADOS

CAUDAL ACUMULADO EN EL PUNTO (3) ESTA DADO POR:

Intersecciones del Jr. Jos Quiones y el Av. Independencia.

Q11.4728

Q41.876024708

Q72.5147

Q61.040476983

Q20.569569337

Q34.364193732

Q102.242335196

Q82.091779995

Q130.085487654

Q140.075459638

DISEO DE CUNETAS:

Para el diseo de las cunetas tomaremos tres formas como lo veremos mas adelante.

Para el caudal encontrado en el punto 3 no se necesita el diseo de cunetas por lo que asumiremos un caudal mayor con la finalidad de poder disear dichas cunetas.

El pasaje el Rosario actualmente no cuenta con pavimentacin por lo que asumiremos valores para encontrar la capacidad hidrulica de la va.

Por tal motivo la seccin del pasaje se diseara de a cuerdo a la norma.

DATOS PARA EL DISEO:

CAUDAL DE ESCORRENTIA ASUMIDO EN EL PUNTO DE DESCARGA = PENDIENTE LONGITUDINAL = 11.11 %.

PENDIENTE TRANSVERSAL = 1 %.

ACERA Y PAVIMENTO DE CONCRETO

ALTURA DE ACERA = 20 cm.

ANCHO DE CALLE = 17 m (el ancho total de la calle es 18 m, se disminuye el ancho de veredas.DISEO DE CUNETAS

1. CAPACIDAD HIDRULICA DE LA CALLEAncho de calle:8.00 m

1.1 DATOS:Donde:

SX=1%SX :Bombeo de la calle

Z=100Z :1/Sx

n=0.016n :Coeficiente de rugosidad de Manning

S0=3.10%S0 :Pendiente longitudinal de la calle

y=0.15 my :Inundacin de acera

y=0.15 m

1%

4.00 m

- SECIN HIPOTTICA (QT)

y=0.15 m(QT)

Sx=1%

15.00 m

- SECIN REAL (Qf)

(Qf)

y=0.15 m0.11

Sx=1%

4.00 m11.00

1.2 DE LA FRMULA DE IZZARD

QT =2635.4 lit/seg

Qf =1152.5 lit/seg

Q =2965.7 lit/segCAPACIDAD HIDRULICA DE LA CALLE

Q =2.97 m3/s

2. CAUDAL QUE LLEGA

Qll=4.36 m3/sRazones Acadmicas

3. CAUDAL EXCEDENTEQE=1.39 m3/sDISEAR CUNETA

4. DISEO DE CUNETAS

MEDIDAS PRCTICAS DE CUNETAS

4.1 CUNETA TRIANGULAR

4.1.1 PLANTEAMIENTO DE MEDIDAS

Vereda:0.25 m

Alto:0.40 m

Ancho:0.60 m

4.00 m

0.60 m3.40 m

Vereda0.25 m0.11 m

0.144

Sx=1%

0.034 m

0.40 m

0.78 m

. De la frmula

Donde:

A:rea Total

R :Radio Hidrulico

n :Coeficiente de rugosidad de Manning

S0 :Pendiente longitudinal de la calle

Sabiendo que:

A=A1 + A2

A=0.67 m2

R=0.14 m

Q=3.95 m3/s

4.1.2 CHEQUEO DE LA VELOCIDAD

V=2.95 m/sOK

4.2 CUNETA RECTANGULAR

4.2.1 PLANTEAMIENTO DE MEDIDAS

Vereda:0.20 m

Alto:0.30 m

Ancho:0.40 m

4.00 m

0.40 m3.60 m

Vereda0.20 m0.11 m

0.146

Sx=1%

0.036 m

0.30 m

. De la frmula

Donde:

A:rea Total

R :Radio Hidrulico

n :Coeficiente de rugosidad de Manning

S0 :Pendiente longitudinal de la calle

Sabiendo que:

A=A1 + A2

A=0.66 m2

R=0.15 m

Q=4.08 m3/s

4.2.2 CHEQUEO DE LA VELOCIDAD

V=3.08 m/sOK

4.3 CUNETA CIRCULAR

4.3.1 PLANTEAMIENTO DE MEDIDAS

Vereda:0.20 m

Alto:0.35 m

Ancho:0.40 m

radio:0.15 m

4.00 m

0.40 m3.60 m

Vereda0.20 m0.11 m

0.146

Sx=1%

0.036 m

0.35 m

0.15 m

. De la frmula

Donde:

A:rea Total

R :Radio Hidrulico

n :Coeficiente de rugosidad de Manning

S0 :Pendiente longitudinal de la calle

Sabiendo que:

A=A1 + A2

A=0.66 m2

R=0.15 m

Q=4.02 m3/s

4.2.2 CHEQUEO DE LA VELOCIDAD

V=3.06 m/sOK

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: CONCLUSIONES:

Se encontr el caudal acumulado en el punto ms crtico.

Se diseo las cunetas para la calle.

RECOMENDACIONES:

Se debe tener mucho cuidado en la aplicacin de las formulas, ya que un mal calculo de las cunetas puede provocar inundaciones y causar malestar a las personas.

Se debe escoger la seccin de cuneta adecuada para las diferentes calles.

Para disear se debe tener en cuenta lo dicho por la norma

8. BIBLIOGRAFIA:

Reglamento Nacional de Edificaciones.

Apuntes de clase.

INGENIERA DE DRENAJE

DIAGNOSTICO DEL DRENAJE URBANO

DIAGNOSTICO ACTUAL DEL DRENAJE URBANO

FACULTAD DEINGENIERIA CIVIL

ZONA DE ESTUDIO

UNC- INGENIERA CIVIL