Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

2009

Estado del arte de diseño de sumideros en sistemas de Estado del arte de diseño de sumideros en sistemas de

alcantarillado en Colombia alcantarillado en Colombia

Oscar Javier Prada Forero Universidad de La Salle, Bogotá

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ESTADO DEL ARTE DE DISEÑO DE SUMIDEROS EN SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS EN COLOMBIA

OSCAR JAVIER PRADA FORERO

UNIVERSIDAD DE LA SALLE. PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL.

BOGOTÁ D.C. 2009

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ESTADO DEL ARTE DE DISEÑO DE SUMIDEROS EN SISTEMAS DE

ALCANTARILLADOS EN COLOMBIA

OSCAR JAVIER PRADA FORERO

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil

Director Temático Ing. Edder Alexander Velandia

Asesora Metodológica

Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2009

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NOTA DE ACEPTACIÓN:

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

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AGRADECIMIENTOS El autor expresa sus reconocimientos a:

En primera instancia a Jesucristo, quien inmortalizo sus principios y los dejó como legado a la humanidad, y que obviamente han sido guía para mi vida espiritual e intelectual, al Espíritu de Dios que siempre está a mi lado y a Dios porque tomo la decisión de darme la vida y permitirme estar en el estrado de sus pies y darme la oportunidad de hacerme profesional en el campo de la ingeniería. En segunda instancia mi mas grato reconocimiento a mi madre que fue instrumento de Dios para que yo pudiera tener todo las cosas materiales necesarias en la universidad y en mi vida. A ella mi mas grato amor, a ella mi orgullo en el trabajo, en la dedicación y en la constancia. En tercera instancia, a aquella mujer que a pesar de mis errores, mis fracasos y mi falta de dirección, permaneció a mi lado, como compañera, como amiga, como hermana, como cómplice y como todo lo que una mujer le puede ofrecer a un hombre en el ámbito personal e intelectual. Gracias Melissa Munevar Rangel. En cuarta instancia, a mi padre, que es instrumento de Dios para guiarme en el perdón, en la prudencia, en la comprensión al otro, en el respeto por el otro, en la constancia en el trabajo y en la búsqueda por el crecimiento espiritual. También a mí hermano mayor Edinson por sus consejos y apoyo económico. De igual manera a mis hermanos: Carol Andrea Prada Macias, John Alexander Prada macias y Milena Prada macias. En quinta instancia, al director temático el Ingeniero Civil Edder Alexander Velandia, quien fue el gestor de la idea principal en la realización de este proyecto; a él por permitirme llevar acabo su idea en el tema de los sumideros; a él por su espera, paciencia y comprensión; a él por ser un buscador de tiempo completo en el conocimiento del campo de la ingeniería; a él por dedicar su juventud a los estudiantes de la Universidad de la Salle. A Rosa Amparo Ruiz Saray por su asesoría metodológica, paciencia y entrega incondicional por todos los estudiantes de la Universidad de La Salle. También mis reconocimientos a Daniel Fernando Álvarez Cardozo, verdadero amigo en la fe en Cristo Jesús; a Ronald González Saavedra, amigo en la frescura y el conocimiento en manejo de computadores; a Jorge David Montenegro López, amigo en el conocimiento Ingenieril y amigo en la escucha; a Julio Cesar Bedoya, verdadero siervo de Dios y amigo en la fe en Cristo Jesús; a Diego Espinosa, amigo en la tranquilidad; a Luis Miguel Montenegro Guerrero, amigo en el alma y

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discípulo de mis palabras; a Pablo Alejandro Mahecha, amigo en el favor, y a Miguel Fernando Jaimes Abaunza, amigo de tiempo completo en mi adolescencia. Mi agradecimiento también a una amiga muy especial, una mujer que se entrega a los estudiantes de la Universidad de la Salle de manera incondicional en su cargo como Auxiliar de Biblioteca, a ella por su ayuda, a ella por permitirme escucharla y por escucharme, a ella por sus palabras, y a ella por su amistad. Gracias Claudia Constanza Rizo Sanguino. Finalmente mis agradecimientos a todos mis familiares y a cada una de las personas que me apoyaron.

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DEDICATORIA Es imposible terminar esta investigación sin realizar mi más emotiva dedicatoria, a un ser tan especial en mi vida; ese ser, que aunque con mucho trabajo en este mundo, pudo sacar tiempo para estar presente el día de mi nacimiento, a ese ser, que a confiado en mi a pesar de mi falta de constancia, de mis locuras, de mi falta de ilusión, de mi falta de perseverancia y de mi falta de entrega; a ese ser, que acompañó mis primeros pasos y mis primeras pataletas; a ese ser, que guío mis pasos en el Pre - Kinder, en mi primaria, en mi bachillerato, en mi universidad, en mi trabajo y aún lo sigue haciendo en mi estadía en este mundo; a ese ser, que no permitió nunca que me faltara el alimento, que me enseño a caminar, a ver, a sentir, a oír, a entender, a amar, a soñar, a sonreír, a disfrutar del aire, del sol, de la naturaleza, de las personas, a aceptar mis errores, a aceptar mis debilidades y aceptar mi debilidad en el amor; a ese ser, que acompañó mis grandes tristezas, que limpió las lagrimas de mis ojos y que aún lo sigue haciendo, que me presto su hombro, me dio una voz de aliento, que me mostró el oasis en medio del desierto, que me mostró la luz al final del túnel y que me hablo de la esperanza; a ese ser, que me ha dado un techo para vivir, que me ha vestido, me ha calzado, me ha dado una cama para dormir, me ha dado unas cobijas en el frío y ha cuidado mi dormir; a ese ser, que me ha levantado cuando he caído, que me ha limpiado cuando he estado sucio, que ha quitado parte de mis impurezas y que hasta el día de hoy sigue persistiendo para que siga en pie; finalmente dedico este proyecto a ese ser, que es mi amigo incondicional día y noche, a ese ser que pensó, redactó y escribió este proyecto cuando me sentía cansado, a ese ser, que soñó y se ilusionó con el producto de esta investigación y a ese ser que confío desde el comienzo y el final de este proyecto. A él mi más inmenso amor, a él mis lagrimas y mis metas, a él todo lo que soy; ATI, ESPÍRITU DE DIOS

OSCAR JAVIER PRADA FORERO

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CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN 25 1. PROBLEMA 27 1.1 LÍNEA 27 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 27 1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 29 1.4 JUSTIFICACIÓN 29 1.5 OBJETIVOS 30 1.5.1 Objetivos generales 30 1.5.2 Objetivos específicos 30 2. MARCO REFERENCIAL 31 2.1 MARCO TEÓRICO - CONCEPTUAL 31 2.1.1 Caudal 31 2.1.1.1 Curvas de intensidad – duración - frecuencia 33 2.1.1.2 Periodo de retorno de diseño 33 2.1.1.3 Intensidad de precipitación 35 2.1.1.4 Coeficiente de escorrentía 35 2.1.1.5 Tiempo de concentración 36 2.1.2 Profundidad del flujo de aproximación 38 2.1.3 Velocidad del flujo de aproximación 38 2.1.4 Pendiente longitudinal de la vía 39 2.1.5 Pendiente transversal de la vía 39 2.1.6 Rugosidad del pavimento 39 2.2 MARCO NORMATIVO 39 3. METODOLOGÍA 41 3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 41 3.1.1 Fases de la investigación 41 3.2 OBJETO DE LA INVESTIGACIÓN 44 3.3 VARIABLES 44 3.4 COSTOS DE LA INVESTIGACIÓN 44 4. TRABAJO INGENIERIL 45 4.1 DESARROLLO 45 4.1.1 Clasificación de la información 45 4.1.2 Registro fotográfico: Problemas comunes en sumideros 213

4.1.3 Fallas y parámetros de diseño en sumideros, según funcionarios de la EAAB 235

4.1.4 Propuesta metodológica: Definición de los diferentes tipos de 237

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sumideros usados a nivel nacional e internacional 4.1.4.1 Sumidero de ventana 238 4.1.4.2 Sumidero de reja 241 4.1.4.3 Sumidero combinado 243 4.1.4.4 Sumidero transversal 243 4.1.4.5 Sumidero ranurado 244 4.1.4.6 Canaletas 245

4.1.5 Propuesta metodológica: Descripción sobre el diseño hidráulico de los diferentes tipos de sumideros usados a nivel nacional e internacional

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4.1.5.1 Diseño de sumideros de ventana 251 4.1.5.2 Diseño de sumidero de reja 261 4.1.5.3 Diseño de sumidero combinado 264 4.1.5.4 Diseño de sumidero ranurado 266

4.1.6 Propuesta metodológica: Aspectos fundamentales en la ubicación de sumideros usados a nivel nacional e internacional 268

4.1.6.1 Ubicación de sumideros de ventana 270 4.1.6.2 Ubicación de sumideros de reja 271 4.1.6.3 Ubicación de sumideros combinados 271 4.1.6.4 Ubicación de sumideros ranurados 271 4.1.6.5 Ubicación de sumidero transversal 272 4.1.6.6 Ubicación de sumideros con sello hidráulico 273 4.1.6.7 Ubicación de canaletas 273

4.1.7 Propuesta metodológica: Aspectos en la configuración de sumideros usados a nivel nacional e internacional 274

4.1.7.1 Configuración general del sumidero de ventana 275 4.1.7.2 Configuración general del sumidero de reja 275 4.1.7.3 Configuración general de sumideros combinados 276 4.1.7.4 Configuración de canaletas 276

4.1.8 Propuesta metodológica: Definición y conclusión sobre las ventajas y desventajas de sumideros 277

5. CONCLUSIONES 280 BIBLIOGRAFÍA 282

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LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Periodo de retorno o grado de protección 34 Tabla 2. Factor de reducción 35 Tabla 3. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad 36 Tabla 4. Coeficiente de retardo 37 Tabla 5. Eficiencias y características de captación de sumideros 129 Tabla 6. Capacidad de sumideros horizontales y verticales en l/s 130 Tabla 7. Caudal máximo captado por los sumideros de la EAAB 131

Tabla 8. Ecuaciones para la velocidad del flujo que sobre pasa las rejillas (S. Ingles) 141

Tabla 9. Ecuaciones para la velocidad del flujo que sobre pasa las rejillas (S. Métrico) 141

Tabla 10. Capacidad hidráulica sumideros laterales de 1.37 m de largo y 15 cm abertura de la ventana 152

Tabla 11. Capacidad hidráulica sumideros laterales 153 Tabla 12. Capacidad hidráulica sumideros de rejillas 153 Tabla 13. Capacidad máxima del tubo de salida 196 Tabla 14. Coeficientes de rugosidad de Manning 250 Tabla 15. Criterios de Ubicación para canaletas 273

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LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Pendiente transversal de la vía 39 Figura 2. Zonas de Bogotá 43 Figura 3. Sumidero de cuneta 46 Figura 4. Sumidero de cordón 46 Figura 5. Sumidero de piso (Vista Planta) 47 Figura 6. Sumidero de piso y banqueta (Sección) 48 Figura 7. Sumidero mixto. (0.70 m x 1.0 m) 49 Figura 8. Sumidero mixto. (0.70m x 2.0m) 49 Figura 9. Sumidero de cuneta. (0.40 m x 1.0 m) 49 Figura 10. Sumidero de cuneta. (0.50 m x 1.40 m) 50 Figura 11. Sumidero de cuneta. (0.80 m x 1.0 m) 50 Figura 12. Sumidero de banqueta 50 Figura 13. Sumidero de banqueta deprimida 51 Figura 14. Sumidero de banqueta con canalizaciones 51 Figura 15. Sumidero de piso y banqueta 51 Figura 16. Sumidero de piso y banqueta deprimida 52 Figura 17. Sumidero de piso deprimida 52 Figura 18. Sumidero transversal combinado con uno de piso y banqueta 52 Figura 19. Sumidero Sifónico prefabricado 53 Figura 20. Sumidero no Sifónico prefabricado (Sección y planta) 54 Figura 21. Sumidero no Sifónico en – situ 54 Figura 22. Sumidero de ventana. (Vista planta) 56 Figura 23. Sumidero de ventana. (Corte A-A) 56 Figura 24. Sumidero de ventana. (Corte B - B) 57 Figura 25. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Vista planta) 57 Figura 26. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Corte C - C) 57 Figura 27. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Corte transversal) 58 Figura 28. Sumidero de rejilla sin sello hidráulico. (Vista planta) 58 Figura 29. Sumidero de rejilla sin sello hidráulico. (Corte A - A) 58 Figura 30. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Vista planta) 59 Figura 31. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Corte B - B) 59 Figura 32. Sumidero especial. (Vista planta) 59 Figura 33. Sumidero especial. (Corte A - A) 60 Figura 34. Sumidero especial. (Corte B - B) 60 Figura 35. Corte cámara de salida A-A - Corte cámara de salida B-B 60 Figura 36. Corte C-C - Perspectiva 61

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Figura 37. Sumidero mixto. (Vista planta) 61 Figura 38. Sumidero mixto. (Sección H – H) 62 Figura 39. Sumidero mixto. (Sección B – B) 62 Figura 40. Sumidero lateral de sardinel 65 Figura 41. Sumidero de fondo 65 Figura 42. Sumidero mixto o combinado 65 Figura 43. Sumidero mixto conectado a cámara. (Vista planta) 66 Figura 44. Sumidero mixto conectado a cámara. (Corte A – A) 66 Figura 45. Sumidero mixto conectado a cámara. (Corte B – B) 66 Figura 46. Sumidero mixto conectado a tubería. (Vista planta) 67 Figura 47. Sumidero mixto conectado a tubería. (Corte A – A) 67 Figura 48. Sumidero mixto conectado a tubería. (Corte B – B) 67 Figura 49. Sumidero mixto conectado a tubería. (Corte C – C) 68 Figura 50. Sumidero horizontal 69 Figura 51. Sumidero lateral 69 Figura 52. Sumidero mixto 69 Figura 53. Sumidero de cuneta Tipo A. (Vista planta) 70 Figura 54. Sumidero de cuneta Tipo A. (Corte A – A) 70 Figura 55. Sumidero de cuneta Tipo B. (Vista planta) 71 Figura 56. Sumidero de cuneta Tipo B. (Corte a – a) 71 Figura 57. Sumidero mixto. (Vista planta) 71 Figura 58. Sumidero mixto. (Corte A – A) 72 Figura 59. Sumidero transversal. (Vista planta) 72 Figura 60. Sumidero transversal. (Sección) 73 Figura 61. Sumidero transversal. (Detalle emparrillado) 73 Figura 62. Sumidero horizontal 73 Figura 63. Sumidero horizontal 74 Figura 64. Sumidero lateral. (Vista planta) 74 Figura 65. Sumidero lateral. (Sección) 74 Figura 66. Canaleta hormigón polímero y fundición dúctil 76 Figura 67. Canaleta de fundición 76 Figura 68. Rejilla de cubrimiento para canaletas 76 Figura 69. Imbornal de rejilla. (Vista planta) 77 Figura 70. Imbornal de rejilla prefabricado de hormigón. (Sifónico) 77 Figura 71. Imbornal de rejilla prefabricado de hormigón. (No Sifónico) 77 Figura 72. Imbornal de rejilla construido en situ. (Vista planta) 78 Figura 73. Imbornal de rejilla in situ de hormigón. (No Sifónico) 78 Figura 74. Imbornal de rejilla in situ de hormigón. (Sección C – C) 78 Figura 75. Imbornal de rejilla in situ de hormigón. (Sección B – B) 79

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Figura 76. Rejilla imbornal in situ de hormigón 79 Figura 77. Imbornal con pozo absorbedero. (Vista planta) 79 Figura 78. Imbornal con pozo absorbedero. (Sección A – A) 80 Figura 79. Imbornal con pozo absorbedero. (Sección B – B) 80 Figura 80. Imbornal con pozo absorbedero. (Sección C – C) 80 Figura 81. Registro absorbedero 81 Figura 82. Registro absorbedero (Sección D – D) 81 Figura 83. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Vista planta) 82 Figura 84. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección A – A) 82 Figura 85. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección B – B) 82 Figura 86. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección C – C) 83 Figura 87. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección F – F) 83 Figura 88. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Vista planta) 83 Figura 89. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Sección A – A) 84 Figura 90. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Sección B – B) 84 Figura 91. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Sección C – C) 84 Figura 92. Sumidero transversal ST (L = 6 m). (Vista planta) 85 Figura 93. Sumidero transversal ST. (Sección A – A) 85 Figura 94. Sumidero transversal ST. (Sección B – B) 86 Figura 95. Sumidero transversal ST. (Sección C – C) 86 Figura 96. Sumidero mixto. (Vista planta) 86 Figura 97. Sumidero mixto. (Sección A – A) 87 Figura 98. Sumidero mixto. (Sección B – B) 87 Figura 99. Sumidero lateral o de ventana genérico 89 Figura 100. Sumidero lateral o de ventana con depresión 89 Figura 101. Sumidero de rejilla 89 Figura 102. Sumidero combinado 89 Figura 103. Sumidero ranurado 90 Figura 104. Sumidero SL. (Vista planta) 91 Figura 105. Sumidero SL. (Corte A – A) 91 Figura 106. Sumidero SL. (Corte B – B) 91 Figura 107. Sumidero SL. (Corte C – C) 92 Figura 108. Sumidero SL. (Corte D – D) 92 Figura 109. Sumidero ST - 40. (Vista planta) 92 Figura 110. Sumidero ST 2 - 40. (Vista planta) 93 Figura 111. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte A – A) 93 Figura 112. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte B – B) 93 Figura 113. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte C – C) 94 Figura 114. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte D – D) 94

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Figura 115. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte E – E) 94 Figura 116. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte F – F) 95 Figura 117. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte G – G) 95 Figura 118. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte H – H) 95

Figura 119. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Vista planta) 98

Figura 120. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Corte A –A) 98

Figura 121. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Vista planta) 98

Figura 122. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Corte A – A) 99

Figura 123. Segundo caso para la utilización de sumidero especial de reja (Vista planta) 99

Figura 124. Segundo caso para la utilización de sumidero especial de reja (Corte A - A) 99

Figura 125. Sumidero de ventana 100 Figura 126. Sumidero de ventana – depresión 100 Figura 127. Sumidero de rejilla 101 Figura 128. Sumidero de desagüe ranurado 101 Figura 129. Integridad estructural del sumidero de desagüe ranurado 102 Figura 130. Canaleta 103 Figura 131. Canaleta Reforzada Kenadrain HD 104 Figura 132. Canaletas Ligeras Kenadrain MD 104 Figura 133. Canaletas Cascada Kenadrain 105 Figura 134. Canaletas Parking Parkdrain 105 Figura 135. Detalles de sumideros laterales. (Vista planta) 110 Figura 136. Detalles de sumideros laterales. (Sección A – A) 111 Figura 137. Detalles de sumideros laterales. (Sección C – C) 111 Figura 138. Detalles de sumideros laterales. (Sección D – D) 111

Figura 139. Capacidad de sumideros de ventana en puntos bajos para depresión de 5 cm 112

Figura 140. Capacidad de sumideros normalizados por el INOS en puntos bajos. Depresión de 2.5 cm 113

Figura 141. Capacidad de sumideros normalizados por el INOS en puntos bajos. Depresión de 7.5 cm 113

Figura 142. Rejas con barras longitudinales con pendiente transversal uniforme de ángulo, (Vista Planta) 115

Figura 143. Rejas con barras longitudinales con pendiente transversal uniforme de ángulo , Elevación 116

Figura 144. Rejas de barras longitudinales con pendiente transversal uniforme de ángulo , con nueva longitud L capaz de captar el 116

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caudal que sobrepasa, (Vista Planta)

Figura 145. Rejas con barras longitudinales con pendiente transversal variable 116

Figura 146. Curvas para estimar el caudal de captación en función de la longitud real del sumidero 118

Figura 147. Capacidad máxima de sumideros del SERVIU 123 Figura 148. Sumidero mixto Tipo S1. (Vista en planta) 124 Figura 149. Sumidero mixto Tipo S1. (Corte A – A) 124 Figura 150. Sumidero mixto Tipo S1. (Detalle entradas de aguas lluvias) 125 Figura 151. Sumidero mixto Tipo S1. (Corte B – B) 125 Figura 152. Rejilla de hierro fundido sumidero mixto Tipo S1 125 Figura 153. Sumidero mixto con cámara Tipo S2. (Vista planta) 126 Figura 154. Sumidero mixto con cámara Tipo S2. (Corte A – A) 126

Figura 155. Sumidero mixto con cámara Tipo S2. (Detalle entradas de aguas lluvias) 126

Figura 156. Sumidero horizontal con cámara Tipo S3. (Vista planta) 127 Figura 157. Sumidero horizontal con cámara Tipo S3. (Corte A – A) 127 Figura 158. Sumidero horizontal con cámara Tipo S3. (Corte B – B) 127 Figura 159. Sumidero horizontal Tipo S4. (Vista planta) 128 Figura 160. Sumidero horizontal Tipo S4. (Corte A – A) 128 Figura 161. Sumidero horizontal Tipo S4. (Detalle entrada aguas lluvias) 128 Figura 162. Sumidero horizontal Tipo S4. (Corte B – B) 129 Figura 163. Sumidero lateral con depresión 135 Figura 164. Sumidero lateral operando como orificio 138 Figura 165. Rejilla tipo P-50 y P-50x100. (Vista planta y corte A – A) 143 Figura 166. Rejilla tipo P-30. (Vista planta y corte A – A) 143

Figura 167. Rejilla tipo curvada en forma de veleta. (Vista planta y corte A – A, B – B) 144

Figura 168. Rejilla tipo de barras inclinadas 45º - 60 y 45º - 85. (Vista planta y corte A – A, B – B) 144

Figura 169. Rejilla tipo de barras inclinadas 30º - 85. (Vista planta y corte A – A, B – B) 145

Figura 170. Rejilla reticulada “HONEYCOMB”. (Vista planta) 145 Figura 171. Esquema sumidero de ventana tipo INOS (Vista planta) 156 Figura 172. Esquema sumidero de ventana tipo INOS (Corte A - A) 156 Figura 173. Esquema sumidero de ventana tipo INOS (Corte B - B) 156 Figura 174. Capacidad de sumidero de reja en puntos bajos 159 Figura 175. Sumidero de ventana ( Sección) 161 Figura 176. Proporción de caudal interceptado para el sumidero ranurado 166 Figura 177. Ubicación de coladeras de banqueta 169

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Figura 178. Ubicación de coladeras de piso 169 Figura 179. Ubicación de coladeras de piso 170 Figura 180. Ubicación de coladeras longitudinales de banqueta 170 Figura 181. Ubicación de coladeras transversales de piso 171 Figura 182. Ubicación general de sumideros 172 Figura 183. Localización definitiva de sumideros 173 Figura 184. Conexión del los sumideros al colector pluvial 174 Figura 185. Ubicación de sumideros en intersecciones de calles 177 Figura 186. Sumidero de depresión 181 Figura 187. Sumidero de rejilla 182 Figura 188. Ubicación de sumideros de reja en calzada y cuneta 184 Figura 189. Ubicación de sumideros de reja en cuneta 185 Figura 190. Disposición relativa de rejas en calzada 185 Figura 191. Disposición típicas de sumideros mixtos 186 Figura 192. Disposición típicas de sumideros mixtos 187 Figura 193. Ubicación de canaletas Kenadrain 187 Figura 194. Sumidero de banqueta Tipo 1 188 Figura 195. Sumidero de banqueta Tipo 2 189 Figura 196. Sumidero de piso y banqueta 190 Figura 197. Marco rectangular para sumidero de rejilla 196 Figura 198. Sumidero de ventana. (Vista planta) 198 Figura 199. Sumidero de ventana. (Sección A - A) 199 Figura 200. Sumidero de ventana. (Corte B – B) 199 Figura 201. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Vista planta) 199 Figura 202. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Corte A - A) 200 Figura 203. Sumidero de rejilla. (Vista planta) 200 Figura 204. Sumidero de rejilla. (Corte) 201 Figura 205. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Vista planta) 201 Figura 206. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Corte A –A) 201 Figura 207. Sumidero de reja en calzada. (Vista planta) 202 Figura 208. Sumidero de reja en calzada. (Corte B - B) 202 Figura 209. Sumidero de reja en calzada. (Corte A - A) 203 Figura 210. Sumidero de reja en calzada con sello hidráulico. (Vista planta) 203 Figura 211. Sumidero de reja en calzada con sello hidráulico. (Corte A – A) 203 Figura 212. Sumidero de reja en calzada con sello hidráulico. (Corte B – B) 204 Figura 213. Sumidero de reja en calzada. (Pantalla de hierro) 204

Figura 214. Canaletas para evacuación de aguas superficiales (Partes que la conforman) 206

Figura 215. Canaletas para evacuación de aguas superficiales (Partes que 206

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la conforman) Figura 216. Sumidero de reja mal ubicado 213 Figura 217. Sumidero mixto sin reja 214 Figura 218. Sumidero de ventana ubicado después del paso de peatones 215 Figura 219. Sumidero mixto ubicado en un lugar poco eficiente 216 Figura 220. Sumidero de reja mal ubicado 217 Figura 221. Ausencia de sumidero 218 Figura 222. Ausencia de sumidero en cuneta 219 Figura 223. Sumidero mixto colmatado por sedimentos y basuras 220

Figura 224. Sumidero de reja ubicado en sector con alta posibilidad de arrastre de materiales 221

Figura 225. Sumidero de ventana ubicado en vía con pendiente superior al 3% 222

Figura 226. Sumidero de reja con ancho obstruido por anden 223 Figura 227. Sumidero de reja mal ubicado 224 Figura 228. Sumideros de ventana mal ubicados 225 Figura 229. Sumidero de ventana con barras mal instaladas 226 Figura 230. Sumidero de ventana, con altura de abertura inferior a 7 cm 227 Figura 231. Sumideros colmatados por basuras, plantas y sedimentos 228 Figura 232. Mantenimiento de sedimentos para sumideros de reja 231 Figura 233. Deterioro en el acero y el concreto en sumideros transversales 233 Figura 234. Deterioro en el acero y el concreto en sumideros de reja 234 Figura 235. Sumidero de ventana 238 Figura 236. Sumidero de ventana con barras verticales 239 Figura 237. Sumidero de ventana con depresión 239 Figura 238. Sumidero de ventana con sello hidráulico, (Vista planta) 240 Figura 239. Sumidero de ventana con sello hidráulico, (Corte A - A) 240 Figura 240. Sumidero de ventana con sello hidráulico, (Vista planta) 241 Figura 241. Sumidero de reja 242 Figura 242. Sumidero de reja 242 Figura 243. Sumidero combinado 243 Figura 244. Sumidero transversal, (Vista planta) 244 Figura 245. Sumidero transversal, (Sección 244 Figura 246. Sumidero transversal, (Detalle emparrillado o rejilla) 244 Figura 247. Sumidero de desagüe ranurado 245 Figura 248. Integridad estructural del sumidero de desagüe ranurado 245 Figura 249. Canaleta 1 246 Figura 250. Canaleta 2 246 Figura 251. Canaleta instalada transversalmente a la vía 1 247

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Figura 252. Canaleta instalada transversalmente a la vía 2 247 Figura 253. Canaleta instalada en sentido longitudinal y transversal a la vía 248 Figura 254. Sumidero ranurado en vía no confinada 272 Figura 255. Sumidero ranurado, en vía confinada 272

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LISTA DE CUADROS Pág. Cuadro 1. Curvas IDF 33 Cuadro 2. Grado de protección según el nivel de complejidad del sistema 34 Cuadro 3. Variables objeto de estudio 44 Cuadro 4. Tipos de sumideros 46 Cuadro 5. Capacidad hidráulica de sumideros 106 Cuadro 6. Ubicación de sumideros 168 Cuadro 7. Configuración de sumideros 188 Cuadro 8. Ventajas y desventajas de sumideros 208 Cuadro 9. Ventajas y desventajas de sumideros 209 Cuadro 10. Criterios de ubicación para sumideros 269 Cuadro 11. Criterios de Ubicación para el sumidero de ventana 270 Cuadro 12. Criterios de Ubicación para el sumidero de reja 271 Cuadro 13. Criterios de ubicación para el sumidero combinado 271 Cuadro 14. Criterios de ubicación para sumideros con sello hidráulico 273 Cuadro 15. Especificaciones para sumidero de ventana 275 Cuadro 16. Especificaciones para sumidero de reja 276 Cuadro 17. Especificaciones de canaletas 276 Cuadro 18. Ventajas y desventajas para los diferentes tipos de sumideros 277

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LISTA DE ANEXOS Anexo A. Monograma de IZZARD para cálculo de canales triangulares Anexo B. Costos totales Anexo C. Estudio experimental del funcionamiento de sumideros de aguas

lluvias

Anexo D. Drenaje Urbano Anexo E. Sistemas de captación de aguas superficiales para disminución

de contaminación de aguas y con fines de riego de árboles Anexo F. Video Clip

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GLOSARIO ADOSAR: poner una cosa continua a otra en la que se apoya por alguno de sus lados. ALBAÑAL: canal o conducto por el que van y salen las aguas sucias o residuales. ALCANTARILLADO: se denomina alcantarillado o red de alcantarillado, al sistema de estructuras y tuberías usados para el transporte de aguas residuales o servidas (alcantarillado sanitario), o aguas de lluvia, (alcantarillado pluvial) desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten a cauce o se tratan. ANCHO DE INUNDACIÓN: longitud demarcada en la superficie del pavimento por las aguas lluvias. Inicia en el borde del anden y finaliza donde la cantidad de caudal lo demarque. ÁREA NETA: es la cantidad de sección en una posible línea de ruptura cuando se restan las perforaciones. ÁREA TRIBUTARIA: es el área de la cuenca que aporta un caudal de aguas lluvias. ÁREA ÚTIL: es la cantidad de sección real a utilizar. ARQUETA: es un pequeño depósito utilizado para recibir, enlazar y distribuir canalizaciones subterráneas; suelen estar enterradas y tienen una tapa superior para evitar accidentes y poder limpiar su interior de impurezas. ASFALTO: es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, autovías o autopistas. BOCAS DE INSPECCIÓN: orificio que permite inspeccionar la cámara de recolección de aguas lluvias del sumidero. BOMBEO: es la inclinación sobre un alineamiento recto que tiene la sección transversal de la calzada (Pendiente transversal). CALZADA: es la parte de la carretera destinada a la circulación de los vehículos. CANALES ABIERTOS: es una construcción destinada al transporte de fluidos; generalmente se utiliza para el transporte de agua; a diferencia de las tuberías es abierta a la atmósfera.

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CAPACIDAD HIDRÁULICA: la capacidad hidráulica de un sumidero corresponde al caudal que éste es capaz de entregar a los colectores. CAUDAL: es la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. También llamado Gasto. COLECTOR: se denomina colector o alcantarilla colectora al tramo del alcantarillado público que colecta diversos ramales de alcantarilla. Se construye bajo tierra, a menudo al medio de las calles importantes, de manera que cada una de las viviendas de esa vía puedan conectarse para la evacuación apropiada de las aguas residuales. AGUAS RESIDUALES: son materiales derivados de residuos domésticos o de procesos industriales, los cuales por razones de salud publica y por consideraciones de recreación económica y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes convencionales. CONCRETO REFORZADO: es el más popular y desarrollado de estos materiales, ya que aprovecha en forma muy eficiente las características de buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad del concreto, junto con las de alta resistencia en tensión y ductilidad del acero, para formar un material compuesto que reúne muchas de las ventajas de ambos materiales componentes. Manejando de manera adecuada la posición y cuantía del refuerzo, se puede lograr un comportamiento notablemente dúctil en elementos sujetos a flexión. CONCRETO SIMPLE: es un material semejante a la piedra que se obtiene mediante una mezcla cuidadosamente proporcionada de cemento, arena y grava u otro agregado y agua; mezcla que se endurece en formaletas con la forma y dimensiones de la estructura deseada. La mayor parte del material consta de agregado fino y grueso. El cemento y el agua interactúan químicamente para unir las partículas del agregado y conformar una masa sólida. Es necesario agregar agua además de aquella que se requiere para la reacción química con el fin de dar a la mezcla la manejabilidad adecuada que permita llenar las formaletas y rodear el acero de refuerzo embebido en el concreto antes de que inicie el endurecimiento. CUNETA: zanja en cada uno de los lados de un camino para recoger las aguas de lluvia. DESARENADOR: también conocido como absorvedero; es una estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.

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EMULSIÓN ASFÁLTICA: es una dispersión de color negro que contiene asfalto, agua y un agente emulsionante. ESCORRENTÍA: es la lámina de agua que circula en una cuenca de drenaje, es decir, la altura en milímetros de agua de lluvia escurrida y extendida dependiendo la pendiente del terreno. Normalmente se considera como la precipitación menos la evapotranspiración real y la infiltración del sistema suelo – cobertura vegetal. FLUJO ESPACIALMENTE VARIADO: es aquel flujo cuya altura varía a lo largo del cauce o canal. FUNDICIÓN DÚCTIL: es la fundición de elementos en hierro con un porcentaje de grafito nodular. GRAFITO NODULAR: se presenta en fundiciones maleabilizadas. Proviene de la descomposición de la cementita a altas temperaturas. El contorno de los nódulos puede ser más o menos irregular, dando lugar a formas de apariencia de cangrejo o nodular. ISLETAS: son zonas bien definidas, situadas entre carriles de circulación, destinadas a guiar el movimiento de los vehículos y a servir de eventual refugio a los peatones. MAMPOSTERÍA: es la unión de bloques o ladrillos de arcilla o de concreto con un mortero para conformar sistemas monolíticos tipo muro, que pueden resistir acciones producidas por las cargas de gravedad o las acciones de sismo o viento. PASO DE CEBRA O SENDA PEATONAL: es un tipo de paso de peatones usado en muchos lugares alrededor del mundo. La travesía se caracteriza por sus rayas longitudinales paralelas al flujo del tráfico, alternando un color claro (generalmente blanco) y oscuro (negro pintado o sin pintar si la superficie de la carretera es de color oscuro). PAVIMENTO: es la capa constituida por uno o más materiales que se colocan sobre el terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulación de personas o vehículos. PENDIENTE LONGITUDINAL: es el grado de inclinación dado en porcentaje, que puede presentar una vía respecto de la horizontal. PERÍMETRO: es el contorno de la superficie de una figura, el límite de la misma, o su longitud. PUNTOS BAJOS: se hace referencia a la sección de la vía donde su pendiente longitudinal y transversal es cero.

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RASANTE: es la cota que determina la elevación del terreno en cada punto. RUGOSIDAD: El concepto de rugosidad se refiere a cuan áspero es la superficie de un cuerpo. SARDINEL: escalón que forma el borde exterior de la acera. También es llamado Cordón o Solera. SEDIMENTOS: depósito o acumulación de materiales arrastrados mecánicamente por las aguas o el viento. SELLO HIDRÁULICO: en sumideros, son dispositivos ubicados en su estructura interna, que impiden la salida de malos olores provenientes de las aguas hervidas o la descomposición de materia orgánica dentro del sistema de alcantarillado. SUMIDERO: también llamado Imbornal, Tragante, Coladera Pluvial, Boca de Tormenta. Es la abertura, conducto o canal que sirve de desagüe de aguas lluvias. TERRAPLÉN: se denomina terraplén a la tierra con que se rellena un terreno para levantar su nivel y formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra. VERTEDERO: es la estructura hidráulica sobre la cual se efectúa una descarga a superficie libre. VÍAS ARTERIAS: son vías que enlazan entre sí distintas zonas de la ciudad y conectan la red viaria interurbana con la red viaria propiamente urbana. El tráfico que las utiliza circula por ellas sin detenerse y realizando recorridos de longitud superior a los 2 km. Suele estar muy restringido el acceso a las propiedades colindantes y las intersecciones suelen ser a nivel y controladas mediante semáforos. En algunas intersecciones la intensidad en las dos direcciones es muy alta y se hace necesario construir enlaces a distinto nivel. Soportan una parte importante del tráfico pesado de la ciudad. En las ciudades de tamaño medio - pequeño (menos de 200.000 habitantes), constituyen la red principal de la ciudad. VÍAS CONFINADAS: son aquellas vías que en sus costados se encuentran limitadas por sardineles o andenes. VÍAS COLECTORAS – DISTRIBUIDORAS: es la red de calles que conectan las vías arteriales con la red local de la ciudad. El tráfico realiza, en general, recorridos cortos, caracterizándose porque la mayoría de los viajes tienen o su origen o su destino en calles de esta red. Debe haber zonas para el estacionamiento de vehículos y debe ser posible acceder a los edificios colindantes en la mayoría de las calles. Las intersecciones son siempre a nivel pero con elementos (semáforos, señales de preferencia, etc.) que regulen el tráfico en función de la intensidad de vehículos existente. Soporta un tráfico medio bajo de vehículos pesados.

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INTRODUCCIÓN El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y saneamiento Básico RAS - 20008 define un sumidero como: “estructuras complementarias para la captación de la escorrentía superficial que pueden ser diseñadas en forma lateral o transversal al sentido del flujo y se localizarán en las vías vehiculares o peatonales del proyecto”. El origen histórico de las estructuras de drenaje según37 comienza desde los primeros asentamientos humanos. En este sentido, la concentración demográfica y la protección de vidas e infraestructura han sido razones para la construcción de dichas estructuras de drenaje. Se ve por ejemplo, cómo en el Imperio Romano, los sistemas de alcantarillados fueron diseñados para drenar exclusivamente aguas pluviales. Habiendo resuelto el problema de evacuación de aguas pluviales, el alto índice de enfermedades a nivel mundial durante el siglo XIX hizo que el hombre necesitara deshacerse de las aguas residuales y residuos sólidos de las ciudades. Este fue el comienzo de la utilización de sistemas de alcantarillados como alternativa de drenaje de aguas y sólidos residuales. En la actualidad los sistemas de captación de aguas superficiales han tomado gran importancia en diferentes áreas debido no sólo al crecimiento de los asentamientos humanos como lo registra la historia sino también a múltiplex factores como: el desarrollo y crecimiento de las ciudades, la seguridad de las personas que las habitan, factores de contaminación ambiental, factores estéticos, valorización e impacto urbano, entre otros. Bajo este hecho, se hace importante retomar los antecedentes teóricos y prácticos sobre los sistemas de la captación de las aguas superficiales, pues se profundiza en los procedimientos que fueron solución en el pasado, que son solución en el presente y que necesariamente serán implementados en un futuro. De igual manera, se tienen en cuenta los errores cometidos en el pasado y en el presente, para no incurrir en la utilización de sistemas de evacuación de aguas lluvias que son poco operativos y que prestan un servicio ineficiente a una comunidad. En la presente investigación se desarrolló una revisión del estado del arte para los sumideros a nivel internacional y Colombia, identificando particularidades en Bogotá y estableciendo problemas y recomendaciones para su control. En este sentido, la orientación del estudio se basó en el cumplimiento de la fase heurística y hermenéutica; elementos que plantean en su desarrollo la búsqueda y recopilación de fuentes de información que pueden ser de muchas características 8 MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS - 2000, Sección II, Titulo D, Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas Residuales Domésticas y Pluviales. Bogotá: Colombia. 2000. 116 p. 37 [En Línea] [Citado 03-02-2009] <http://es.wikibooks.org/wiki/Hidrosistemas/Drenaje_Urbano/>.

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y de diferente naturaleza y el análisis, interpretación y clasificación de la información recopilada. Ahora bien, el análisis proyectado en el presente estudio se basó en la identificación de aquellos factores que actualmente rigen el diseño de sumideros, captura diversidad de problemas determinados mediante registros fotográficos en algunos sectores de Bogotá y tomó como referencia orientativa diferentes normatividades en el diseño de sumideros provenientes de empresas de servicios públicos en Colombia y normativas procedentes de diferentes países. El documento elaborado aporta a la generación un nuevo conocimiento que ayuda a mejorar la calidad de vida de una comunidad a través de un mejor entendimiento del funcionamiento hidráulico de los sumideros, con un énfasis a país y región Bogotá. Además pretende contribuir a la falta de normatividad completa que sirva como guía en la definición de los diferentes tipos de sumideros, que especifique su diseño y su ubicación adecuada. Finalmente, el trabajo fundamenta nuevas fases de investigación enfocadas a la validación por medio de modelos físicos de las rejillas en sumideros que garanticen el adecuado funcionamiento de estas estructuras claves en la movilidad, productividad y bienestar de los ciudadanos en las ciudades.

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1. EL PROBLEMA

1.1 LÍNEA El Estudio realizado forma parte de los proyectos de investigación a fines a la línea de investigación Eventos Naturales y Materiales para Obras Civiles, asociada al Centro de Investigación en Riesgos de Obras Civiles – CIROC, establecida por la facultad de ingeniería civil; ésta plantea en sus objetivos “un avance en el conocimiento de las propiedades físico – mecánicas de materiales empleados en obras civiles y de los procesos naturales involucrados en las etapas de construcción y de servicio que pueden generar amenaza para las obras civiles, optimizar la aplicación de materiales como elementos que disminuyen los riesgos en obras civiles y evaluar cualitativa y cuantitativamente la incidencia de la aplicación típica de las teorías clásicas en el diseño de estructuras”41. Es por esto, que el estudio realizado es un aporte significativo al desarrollo y cumplimiento de los objetivos que rigen la presente línea de investigación, puesto se realizó un estudio detallado que muestra aquellas amenazas y riesgos que sufre la infraestructura vial cuando no se contemplan procesos técnicos adecuados de construcción en obras de captación de aguas lluvias. 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Actualmente existen diferentes tipos de sumideros implementados como sistemas de captación de aguas lluvias o escorrentía en entornos urbanos. En esta variedad, cada sumidero presenta características propias en lo que respecta a formas, materiales y tamaños. De igual forma, estas estructuras se encuentran ubicadas en las intersecciones entre calles o en lugares diferentes, en los costados de la calzada, acompañados de cunetas, transversales a la calzada y diseñados de acuerdo a las características específicas de un sector. Los sumideros son estructuras claves para los sistemas de alcantarillado pluvial y su diseño e implementación debe estar regida por una normativa que permita estandarizar su uso y maximizar sus objetivos. En Colombia, los sumideros deben estar normalizados por el Reglamento del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000), no obstante, al realizar un análisis detallado de esta normativa se ha encontrado una gran vacío en este tema. Actualmente, en la normatividad no se muestra de forma clara y precisa las especificaciones técnicas que se deben 41 UNIVERSIDAD DE LA SALLE. Documento de líneas de investigación. Bogotá: Colombia. [En línea]. [Citado 25-02-2009]. < http://atenea.lasalle.edu.co/facultades/ing_civil/investigaciones.htm>.

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tener en cuenta en el diseño, construcción y ubicación de los diferentes tipos de sumideros utilizados en el país. La falta de parámetros definidos sobre el diseño, construcción e implementación de sumideros en una normativa conlleva a problemas de utilización de sumideros no aptos a las características geométricas de las vías, diseños inapropiados sobre la capacidad hidráulica de estos sistemas, ubicación ineficiente promoviendo el aumento de inundaciones, sobre costos, y la utilización de materiales inapropiados para la construcción de estas estructuras. De forma general, se ha comprobado que si no se cuenta con este tipo de sistemas de captación hidráulica ubicados en las calles y diseñados mediante procedimientos teóricos, existe una mayor propensión al aumento de los niveles de escorrentía en las calles, mayor riesgo de inundaciones y en general, todos los problemas asociados a un drenaje deficiente. Con relación a los pavimentos con niveles constantes de almacenamiento de agua “inundado”, se deteriora más rápidamente que otro que presenta un buen sistema de drenaje. De igual forma, el agua en las vías se traduce en problemas de movilidad (limitación del paso de vehículos, reducción de velocidades, deterioro de vehículos y riesgo de accidentes por el fenómeno de hidroplanear), improductividad y en un problema de bienestar para los peatones ya que los grandes almacenamientos de agua impiden el cruce de calles y los carros que transitan por las vías levantan las aguas mojando a los peatones. El fenómeno de hidroplanear consiste en: Cuando un neumático encuentra una

película de agua en una vía, el agua trata de pasar a través de las ranuras del neumático, el cual se mantiene balanceado gracias a capacidad de drenaje de las ranuras de las llantas y a la rugosidad superficial del pavimento. Cuando el agua llega a una altura determinada, la capacidad de drenaje de las ranuras de las llantas disminuye, así como también el agarre de estas con la superficie del pavimento. Dicha insuficiencia en la capacidad de drenaje ocasiona una cuña de agua delante de las llantas, la cual produce una fuerza hidrodinámica que hace levantar las llantas de la superficie del pavimento, ocasionando que el neumático pierda su capacidad tractiva y que el conductor pierda el control del vehículo17.

17 CASTAÑEDA GALVIS, Luis F. Propuesta metodológica para la ubicación y dimensionamiento de sumideros de captación de escorrentía superficial y análisis de su comportamiento hidráulico. Tesis de trabajo de grado Ingeniero Civil. Bucaramanga, Colombia.: Universidad Industrial de Santander. Facultad de Ingeniería Civil. 2004. 193 p.

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1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Cuáles son los criterios implementados actualmente en Colombia asociados al diseño e implementación de estructuras tipo sumidero y cómo se pueden mejorar los posibles vacíos de información?

1.4 JUSTIFICACIÓN En el campo de la ingeniería se busca mitigar problemas económicos, sociales y ambientales, con el propósito de garantizar la evolución y bienestar del hombre de forma permanente y el desarrollo de la sociedad. Hoy son múltiples los problemas que afronta el hombre y en este sentido, son variadas las estrategias para llegar a soluciones sustentables en función de cada caso particular. La carencia de información asociada a sumideros en Colombia genera problemas de seguridad a personas, infraestructura, propiedades privadas y vehículos; problemas de productividad y salubridad; deficiencias en el bienestar urbano, los cuales, definen una necesidad que debe ser atendida por el Estado colombiano. No obstante, la responsabilidad también involucra a empresas privadas y universidades que por sus características deben ser actores relevantes en la búsqueda de soluciones a este tipo de problemas de carácter general. Identificada la necesidad de nuestra sociedad colombiana de tener claridad acerca del diseño e implementación de sumideros en entornos urbanos se plantea un proceso de investigación basado en la recolección de información como bibliografías, revistas, filmaciones, investigaciones, grabaciones, artículos, Internet, por medio del cual, mediante un proceso de análisis, interpretación y clasificación se identifiquen aquellos aspectos y consideraciones fundamentales requeridas para el buen funcionamiento de este tipo de estructuras dentro de sistemas de drenaje urbano. Por otra parte, el haber desarrollado este tipo de investigación sirve como punto de partida para generar nuevos estudios que determinen diversos modelos de sistemas de captación de escorrentía en entornos urbanos que respondan a las necesidades actuales y contribuyan al mejoramiento de la eficiencia y efectividad de los sistemas de alcantarillado de aguas lluvias. Ahora bien, el haber logrado identificar la necesidad de una normatividad que oriente el diseño de estas estructuras en el campo de la ingeniería civil no sólo contribuye al mejoramiento de los sistemas de alcantarillado pluvial si no que a su vez sirve como elemento mitigador de problemas asociados.

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1.5 OBJETIVOS 1.5.1 Objetivo General Determinar los parámetros de diseño y las tendencias que se presentan actualmente en Colombia y otras alternativas existentes en el entorno mundial asociadas a las estructuras tipo sumideros. 1.5.2 Objetivos Específicos Identificar referentes bibliográficos que permitan conocer diversos parámetros

de diseño usados en la implementación de estructuras tipo sumideros. Identificar problemas de diseño y funcionamiento para diferentes tipos

sumideros en algunos sectores de la ciudad de Bogotá, mediante entrevistas a funcionarios de la empresa de acueducto de alcantarillado (EAAB), y bajo el apoyo de un registro fotográfico.

Especificar que criterios utilizan las empresas e Instituciones como IDU,

INVIAS, EAAB, EPM en el diseño de estructuras de sumideros, bajo diferentes condiciones operativas.

Determinar de forma teórica, las ventajas, desventajas y deficiencias técnicas y

tecnológicas existentes en el diseño y operación de sumideros.

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2. MARCO REFERENCIAL

2.1 MARCO TEÓRICO - CONCEPTUAL El diseño de los diferentes sistemas de captación de aguas superficiales o de escorrentía en vías y andenes urbanos, conocidos como sumideros, se encuentra ligado a características externas que influyen de manera notoria en el caudal que es captado y en su funcionamiento. En este sentido, el diseño de sumideros está en función de: las características del flujo de aproximación (caudal de aproximación, velocidad de aproximación, profundidad del flujo); pendiente longitudinal y transversal de la vía; la rugosidad del pavimento; “existencia de cunetas; forma y configuración de las rejillas; ubicación del sumidero”42. Estas características hidrológicas, viales y propias del tipo de sumidero implementado influyen en la eficiencia y efectividad de los sumideros y de los sistemas de alcantarillado de aguas lluvias en zonas urbanas. 2.1.1 Caudal. Variable clave en el diseño y localización de estructuras tipo sumidero en sistemas de drenaje urbano. Sobre este particular, es necesario identificar y definir dos tipos de caudales: caudal de escorrentía y caudal de captación del sumidero. El caudal de escorrentía define las cantidades de agua que van a confluir en un sitio y por ende, los niveles y demás consideraciones hidráulicas. Con base en esta situación, se identifican los problemas y se precisa la necesidad de reducir los caudales de escorrentía con la instalación de sumideros que captan parcialmente los caudales en la superficie: vías y andenes. Con base en lo anterior, el caudal de captación hace referencia al caudal captado por un sumidero en función de las condiciones de la zona. Este caudal es variable durante la operación de la estructura, sin embargo, existe un caudal de referencia que define su viabilidad en un proyecto. Con relación al caudal de escorrentía, existen diferentes métodos que ayudan a definir esta variable; a continuación se muestran algunos métodos: Método racional Método de la U.S. Soil Conservation Service Método grafico Alemán Método del Road Research Laboratory (RRL)

42 VELANDIA, Edder. Planteamiento de la investigación. Propuesta de investigación, programa de ingeniería civil de la Universidad de La Salle. Bogotá: Colombia. 2007.

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Método del hidrograma unitario Método de las curvas Método del hidrograma instantáneo Método del hidrograma unitario sintético Método de Chicago

Para realizar la elección del método que mas se ajuste a las condiciones del proyecto, es necesario tener en cuenta cada una de sus limitantes contenidas en estos. A continuación se toma en consideración la teoría expuesta por el RAS 2000 para definir el caudal de escorrentía: El método racional calcula el caudal pico de aguas lluvias Q , con base en la intensidad media del evento i de precipitación con una duración igual al tiempo de concentración del área de drenaje A y un coeficiente de escorrentía C . La ecuación del método racional es: AiCQ 78.2

Donde:

El caudal pico en

s

m3

, la intensidad media del evento en

hmm y el área de

drenaje en ha Este método permite determinar el gasto máximo provocado por una tormenta, suponiendo que esto se alcanza cuando la intensidad de lluvia es aproximadamente constante durante una cierta duración, que se considera es igual al tiempo de concentración de la cuenca. De acuerdo con el método racional, el caudal pico ocurre cuando toda el área de drenaje está contribuyendo, y éste es una fracción de la precipitación media bajo las siguientes suposiciones: El caudal pico en cualquier punto es una función directa de la intensidad i

de la lluvia, durante el tiempo de concentración para ese punto. La frecuencia del caudal pico es la misma que la frecuencia media de la

precipitación. El tiempo de concentración está implícito en la determinación de la

intensidad media de la lluvia por la relación anotada en el punto 1 anterior. El método racional es adecuado para áreas de drenaje pequeñas hasta de 700 ha. Cuando son relativamente grandes, puede ser más apropiado estimar los caudales mediante otros modelos lluvia escorrentía que representen mejor los hietogramas de precipitación e hidrogramas de respuesta de las áreas de drenaje

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y que eventualmente tengan en cuenta la capacidad de amortiguamiento de las ondas dentro de la red de colectores. En estos casos, es necesario justificar el método de cálculo. 2.1.1.1 Curvas de intensidad – duración – frecuencia (IDF). Constituyen la base climatológica para la estimación de los caudales de diseño. Estas curvas sintetizan las características de los eventos extremos máximos de precipitación de una determinada zona y definen la intensidad media de lluvia para diferentes duraciones de eventos de precipitación con periodos de retorno específicos. Es necesario verificar la existencia de curvas IDF para la localidad. Si existen, éstas deben ser analizadas para establecer su validez y confiabilidad para su aplicación al proyecto. Si no existen, es necesario obtenerlas a partir de información existente de lluvias. La obtención de las curvas IDF debe realizarse con información pluviográfica de estaciones ubicadas en la localidad, derivando las curvas de frecuencia correspondientes mediante análisis puntuales de frecuencia de eventos extremos máximos. La distribución de probabilidad de Gumbel se recomienda para estos análisis, aunque otras también pueden ser ajustadas. Eventualmente, es posible hacer análisis regionales de frecuencia en caso de disponer de más de una estación pluviográfica. Si no existe información en la población, debe recurrirse a estaciones localizadas en la zona lo más cercanas a la población. Si esto no permite derivar curvas IDF aceptables para el proyecto, deben ajustarse curvas IDF por métodos sintéticos, preferencialmente derivados con información pluviográfica colombiana. De acuerdo con el nivel de complejidad del sistema, la manera mínima permitida de obtención de las curvas IDF se define en el cuadro 1.

Cuadro 1. Curvas IDF

NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA

OBTENCIÓN MÍNIMA DE CURVAS IDF

Bajo y medio Sintética

Medio alto Información pluviográfica regional Alto Información pluviográfica local

Para definir la intensidad de la lluvia, es necesario entrar a las curvas IDF, conociendo el periodo de retorno y el tiempo de concentración. 2.1.1.2 Periodo de retorno de diseño. Se determina de acuerdo con la importancia de las áreas y con los daños, perjuicios o molestias que las inundaciones periódicas puedan ocasionar a los habitantes, tráfico vehicular,

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comercio, industria, etc. La selección del periodo de retorno está asociada entonces con las características de protección e importancia del área de estudio y, por lo tanto, el valor adoptado debe estar justificado. En la tabla 1 se establecen valores de periodos de retorno o grado de protección.

Tabla 1. Periodo de retorno o grado de protección

CARACTERÍSTICAS DEL ÁREA DE DRENAJE

MÍNIMO (AÑOS)

ACEPTABLE (AÑOS)

RECOMENDADO (AÑOS)

Tramos iniciales en zonas residenciales con áreas tributarias menores de 2 ha

2 2 3

Tramos iniciales en zonas comerciales o industriales, con áreas tributarias menores de 2 ha

2 3 5

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 2 y 10 ha 2 3 5

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias mayores de 10 ha 5 5 10

Canales abiertos en zonas planas y que drenan áreas mayores de 1000 ha*

10 25 25

Canales abiertos en zonas montañosas (alta velocidad) o a media ladera, que drenan áreas mayores a 1000 ha

25 25 50

*Parte revestida a 10 años, más borde libre a 100 años Dependiendo del nivel de complejidad del sistema, las autoridades locales deben definir el grado de protección, esto es, mínimo, aceptable o recomendado. En cualquier caso este grado de protección, o periodo de retorno debe ser igual o mayor al presentado en el cuadro 2. Sin embargo, en casos especiales en los cuales exista el peligro de vidas humanas, las autoridades locales pueden incrementar el grado de protección.

Cuadro 2. Grado de protección según el nivel de complejidad del sistema

NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA

GRADO DE PROTECCIÓN IGUAL O MAYOR AL

Bajo Mínimo Medio Mínimo Medio alto Aceptable Alto Recomendado

En los casos en los cuales el caudal que exceda el caudal de diseño tenga la posibilidad de verter por una ladera o escarpe con potencialidad de desestabilización del terreno y deslizamientos, debe considerarse el aumento del

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periodo de retorno. Para las canalizaciones y canales es necesario proveer un borde libre que debe incrementar la capacidad total de conducción de agua. Es necesario verificar en la corriente receptora efectos de remanso y reflujo. 2.1.1.3 Intensidad de precipitación. En la estimación del caudal pico de aguas lluvias corresponde usar la intensidad media de precipitación dada por las curvas IDF para el periodo de retorno de diseño definido con base en lo establecido en el literal 2.1.1.2, y una duración equivalente al tiempo de concentración de la escorrentía, cuya estimación se define en el literal 2.1.1.5. Los valores de intensidad dados por las curvas IDF corresponden a valores puntuales representativos de áreas relativamente pequeñas. En la medida en que las áreas de drenaje consideradas se hacen más grandes, la intensidad media de la lluvia sobre éstas se reduce en razón de la variabilidad espacial del fenómeno de precipitación. En consecuencia, resulta conveniente considerar factores de reducción de la intensidad media de la precipitación en la medida en que el área de drenaje se incremente. Los valores de la tabla 2 corresponden a factores de reducción para convertir la intensidad puntual en intensidad media espacial.

Tabla 2. Factor de reducción

ÁREAS DE DRENAJE (ha)

FACTOR DE REDUCCIÓN

50 – 100 0,99 100 – 200 0,95 200 – 400 0,93 400 – 800 0,90 800 – 1600 0,88

2.1.1.4 Coeficiente de escorrentía. El coeficiente de escorrentía C , es función del tipo de suelo, del grado de permeabilidad de la zona, de la pendiente del terreno y otros factores que determinan la fracción de la precipitación que se convierte en escorrentía. En su determinación deben considerarse las pérdidas por infiltración en el suelo y otros efectos retardadores de la escorrentía. De igual manera, debe incluir consideraciones sobre el desarrollo urbano, los planes de ordenamiento territorial y las disposiciones legales locales sobre uso del suelo. El valor del coeficiente C debe ser estimado tanto para la situación inicial como la futura, al final del periodo de diseño. Para áreas de drenaje que incluyan subáreas con coeficientes de escorrentía diferentes, el valor de C representativo del área debe calcularse como el promedio ponderado con las respectivas áreas.

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A

ACC

Para la estimación de C existen tablas de valores y fórmulas, algunas de las cuales se presentan en la tabla 3 como guía para su selección. La adopción de determinados valores debe estar justificada.

Tabla 3. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad

TIPO DE SUPERFICIE C Cubiertas 0,75-0,95 Pavimentos asfálticos y superficies de concreto 0,70-0,95 Vías adoquinadas 0,70-0,85 Zonas comerciales o industriales 0,60-0,95 Residencial, con casas contiguas, predominio de zonas duras 0,75 Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras entre éstos 0,60-0,75 Residencial unifamiliar, con casas contiguas y predominio de jardines 0,40-0,60 Residencial, con casas rodeadas de jardines o multifamiliares apreciablemente separados

0,45

Residencial, con predominio de zonas verdes y parques-cementerios 0,30 Laderas sin vegetación 0,60 Laderas con vegetación 0,30 Parques recreacionales 0,20-0,35

2.1.1.5 Tiempo de concentración. Está compuesto por el tiempo de entrada y el tiempo de recorrido en el colector. El tiempo de entrada corresponde al tiempo requerido para que la escorrentía llegue al sumidero del colector, mientras que el tiempo de recorrido se asocia con el tiempo de viaje o tránsito del agua dentro del colector. T T TC e t

- Tiempo de entrada, eT Existen varias fórmulas para estimar el tiempo de entrada. La ecuación de la FAA de los Estados Unidos se utiliza frecuentemente para la escorrentía superficial en áreas urbanas. Esta ecuación es

TC L

Se

0 707 111

2

13

. .

37

Donde:

C Coeficiente de escorrentía L Longitud desde el punto más lejano de la cuenca, hasta la entrada al

sumidero S Pendiente promedio de la línea L

La fórmula de Kerby también permite estimar eT

TLm

Se

144 1

2

0 467

..

m Puede ser estimado a partir del tipo de superficie, con base en los valores de la tabla 4

Tabla 4. Coeficiente de retardo

TIPO DE SUPERFICIE m Impermeable 0,02 Suelo sin cobertura, compacto y liso 0,10 Superficie sin cobertura moderadamente rugosa 0,20 Pastos 0,30 Terrenos arborizados 0,70 Pastos densos 0,80

- Tiempo de recorrido, tT El tiempo de recorrido en un colector se puede calcular como

VL

T Ct

60

Donde:

tT Tiempo de viaje para un segmento, min CL Longitud del tramo, m

V Velocidad en el tramo,

sm

38

Dado que tT debe corresponder a la velocidad real del flujo en el colector, el tiempo de concentración puede determinarse mediante un proceso iterativo, tal como se describe a continuación: A. Suponer un valor de la velocidad real en el colector. B. Calcular tT C. Calcular eT D. Obtener CT E. Obtener i para este valor de CT y el periodo de retorno adoptado. F. Estimar Q con el método racional. G. Con este valor de Q , estimar tT real; si el valor estimado en el paso B difiere en más de 10% por defecto o exceso con respecto al valor calculado en el paso G, es necesario volver a repetir el proceso. El tiempo de concentración mínimo en pozos iniciales es 10 minutos y máximo 20 minutos. El tiempo de entrada mínimo es 5 minutos. Si dos o más colectores confluyen a la misma estructura de conexión, debe considerarse como tiempo de concentración en ese punto el mayor de los tiempos de concentración de los respectivos colectores. 2.1.2 Profundidad del flujo de aproximación. Esta característica propia del flujo de aproximación, representa la altura del agua de escorrentía justo antes del sumidero; diferentes especialistas en le diseño de sumideros están de acuerdo en que esta variable AY , puede definirse usando monograma de IZZARD que se muestra en el anexo A. 2.1.3 Velocidad del flujo de aproximación. La velocidad del flujo que se aproxima al sumidero, se determina definiendo el área compuesta por el flujo de aproximación y el caudal de aproximación. Se usa la siguiente ecuación: AVQ

Donde:

Q Caudal V Velocidad A Área

39

2.1.4 Pendiente longitudinal de la vía. Es un concepto con el cual se hace referencia al grado de inclinación longitudinal de la vía. Sus valores pueden ser positivos o negativos según la dirección de la corriente de agua. A mayor pendiente, mayor será el grado inclinación de la vía. 2.1.5 Pendiente transversal de la vía. Es un término que describe el grado de inclinación que presenta cada carril que conforma la vía en sentido contrario al grado de inclinación longitudinal. En el diseño geométrico de vías, común mente se le conoce como bombeo; sus valores pueden variar desde - 8 hasta + 8 % y su valor mas común en vías urbanas es del 2 %. La figura 1 representa un corte transversal en una vía y en ella se refleja una pendiente transversal del 2% en cada carril.

Figura 1. Pendiente transversal de la vía43

2.1.6 Rugosidad del pavimento. Es el factor que expresa cuan áspero es la superficie de la vía. En términos generales, este factor se conoce como el índice de rugosidad de Manning (n) y varía según sea las condiciones de cada superficie. En la tabla 14, se pueden observar valores de rugosidad para diferentes superficies. 2.2 MARCO NORMATIVO La normatividad utilizada para el desarrollo y análisis del actual trabajo de grado se expresa a continuación:

43 LE RAY, Jean. Conservador de aguas y montes. Centre Technique Forestier Tropical. Nogent-sur-Marne: Francia. [En línea] [Citado 17 – 02 - 09] <http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.fao.org/docrep/g3200s/g3200s05.gif&imgrefurl=http://www.fao.org/docrep/g3200s/g3200s07.htm&usg=__MaHipNG2Mz005ZwN3hhB9xAQi2M=&h=280&w=714&sz=4&hl=es&start=115&tbnid=LkBq_Tx5NedMIM:&tbnh=55&tbnw=140&prev=/images%3Fq%3Dpendiente%2Btransversal%26start%3D100%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Des%26sa%3DN>.

40

Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas Residuales Domésticas y Pluviales, Titulo D, Sección II, apartes D.4.3 y D.6.5, Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS - 2000. Colombia.

Norma técnica de producto NS – 047 - Sumideros, Acueducto y alcantarillado de Bogotá EAAB. Colombia. 2002

Redes y acometidas de alcantarillados ESP 818 - Sumideros, Empresas Publicas de Medellín, E. P. M. Colombia.

Reglamento Técnico de Diseño para Proyecto de Sumideros, Dirección General de Saneamiento Básico, (DIGESBA). La Paz, Bolivia, 2001.

Urban Drainage Design Manual, HEC 22, Chapter 4 Pavement Drainage, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION, 1996.

Hydraulic Design Manual, Chapter 10 - Section 5, TEXAS DEPARTMENT OF TRANSPORTATION, (TxDOT), March 2004.

Normas para redes de saneamiento, anexo 3 – Drenaje superficial urbano, CANAL DE ISABEL II (CYII). Madrid, España. 2006.

Normativa técnica de saneamiento, Capitulo 3 – Art 36, CONSORCIO DEL HUESNA. Sevilla, España.

Normas técnicas de saneamiento, Capitulo 3, aparte 3.2, EMPRESA MUNICIPAL DE AGUA DE BENALMÁDENA (EMABESA). Málaga, España.

Reglamentación técnica para diseño y construcción de urbanizaciones, condominios y fraccionamientos, Capitulo 1 - aparte 1.3.13, Capitulo 2 -aparte 2.3.5, Capitulo 3 – aparte 3.3.2, INSTITUTO COSTARRICENSE DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO. Costa Rica. Marzo, 2007.

Normas Técnicas Del Reglamento Nacional De Edificaciones (RNE), Titulo II - O.S.060 Drenaje Pluvial Urbano. MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCIÓN Y SANEAMIENTO. Perú. Junio, 2006.

41

3. METODOLOGÍA 3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN Esta investigación se desarrolló bajo los criterios de una investigación descriptiva, “su interés principal se centra en describir y no en comprobar explicaciones, solamente específica las propiedades del objeto de estudio; se requiere un conocimiento en el área que se investiga”38. En este sentido, para lograr conocer cuales son los parámetros de diseño y tendencias que se presentan actualmente en el diseño de sumideros en Colombia, se realizaron una serie de actividades por medio de las cuales se logró el desarrollo de la presente investigación. Las fases que hicieron parte del desarrollo de las actividades, son las siguientes: 3.1.1 Fases de la investigación FASE 1: Recopilación de información Se recopiló información bibliográfica acudiendo a las normativas de empresas de servicios públicos en tres ciudades de Colombia: Empresa de Acueducto y alcantarillado de Bogotá (EAAB16). Empresas Públicas de Medellín (EPM11). Aguas de Manizales39

De igual forma, se realizó una revisión de la normativa nacional con competencia: RAS 2000 y se acudió a otras empresas que tienen como objeto el diseño y construcción de sumideros como el Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Adicionalmente, se acudió en busca de bibliografía a universidades como: 38 ALDANA, PASTRANA. Alicia. Guía didáctica para el diseño de proyectos de investigación. Bogotá: Unisalle. 2002. 40 p. 16 ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ (EAAB). Norma técnica de producto NS -047. Bogotá: Colombia. 2002. 26 p. 11 EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN (E. P. M). Redes y acometidas de alcantarillados, ESP 818. Medellín: Colombia. 82 p. 39 AGUAS DE MANIZALES S.A.E.S.P. Especificaciones técnicas de construcción. Manizales: Colombia. Agosto, 2007. 213 p.

42

La Universidad Nacional de Colombia (Bogotá) Universidad de los Andes (Bogotá) Universidad Javeriana (Bogotá) Universidad Industrial de Santander UIS (Bucaramanga) Universidad de la Salle (Bogotá)

Otras actividades desarrolladas, fueron la consulta permanente en buscadores de la Internet como Google, Altavista y Yahoo con el fin de recopilar normas, manuales, libros y catálogos internacionales asociados al tema. Algunos de los países consultados fueron: Venezuela (Drenaje Urbano) Bolivia (Reglamento Técnico de Diseño para Proyecto de Sumideros) Perú (Normas Técnicas del Reglamento Nacional de Edificaciones) Chile (Guía de diseño y especificaciones de elementos urbanos de

infraestructuras de aguas lluvias) Argentina (diseño de desagües pluviales urbanos) México (Alcantarillado pluvial) Costa rica (Reglamentación técnica para diseño y construcción de

urbanizaciones, condominios y fraccionamientos) España (Normas técnicas de saneamiento) Estados unidos (Urban Drainage Design Manual)

De igual forma, se indagó a personas que trabajan en la EAAB con el fin de aprovechar su conocimiento empírico e identificar diferentes problemas y características de algunas estructuras que se operan actualmente en la ciudad. Con esta actividad se buscó identificar algunos parámetros utilizados el diseño de sumideros y los criterios para su localización. Finalmente, se llevo acabo un registro fotográfico donde se identificaron algunas estructuras tipo sumidero que presentan problemas de diseño, problemas de ubicación, problemas en la resistencia de los materiales, problemas de seguridad, problemas de contaminación, problemas estéticos y problemas de funcionamiento. Estas tareas se realizaron principalmente en la zona 3 y 5 zonas según el esquema de servicio de la EAAB en Bogota. Figura 2.

43

Figura 2. Zonas de Bogotá40

FASE 2: Análisis, interpretación y clasificación de la información Posterior a recolección de la información se desarrolló un trabajo de análisis, interpretación y clasificación de la información. Posteriormente, se desechó la información incompleta y se clasificó toda la información bibliográfica en función de 5 parámetros importantes en el diseño de sumideros. Los parámetros fueron los siguientes: tipos de sumideros; capacidad hidráulica; ubicación; configuración de sumideros; ventajas y desventajas de sumideros. Seguidamente se analizó, interpretó y clasificó el registro fotográfico hecho en la ciudad mostrando diversos problemas de sumideros usados en la actualidad. Se realizó un cuestionario a diferentes operarios de la EAAB, expertos en el tema de sumideros, con preguntas enfocadas a los diversos parámetros que influyen en el diseño de sumideros, logrando encontrar algunos aspectos importantes de diseño y las falencias presentes al momento de diseñar y construir sumideros. FASE 3: Redacción del documento final. En esta última fase se desarrolla un texto que recopila los diferentes tipos de sumideros usados a nivel nacional e internacional, se presenta una alternativa de diseño sobre la capacidad hidráulica en función de las variables identificadas y se definieron las recomendaciones para la ubicación de sumideros en el casco urbano. Finalmente se presentan las recomendaciones básicas asociadas a tipos de materiales, resistencia de los materiales y especificaciones de sus componentes. 40 EAAB. [En línea]. [Citado 04-02-2009]. <http://www.acueducto.com.co/wpsv5/wps/portal>.

44

3.2 OBJETO DE LA INVESTIGACIÓN El objeto del presente trabajo fue definir los parámetros de diseño que inciden en el diseño, construcción y ubicación de sumideros, así como la tendencia de los sumideros como sistemas de captación de aguas superficiales. 3.3 VARIABLES Las variables definidas para la investigación se presentan en el cuadro 3.

Cuadro 3. Variables objeto de estudio

FACTOR DE ANÁLISIS VARIABLE INDICADOR Pendiente longitudinal de la vía

Velocidad del flujo de aproximación Profundidad del flujo de aproximación Caudal de aproximación

Pendiente Transversal de la vía

Velocidad del flujo de aproximación. Profundidad del flujo de aproximación Ubicación del sumidero Caudal de aproximación

Rugosidad de la superficie

Velocidad del flujo de aproximación Profundidad del flujo de aproximación Altura de la lamina del flujo antes del

sumidero Caudal de aproximación

Altura de la lámina del flujo de aproximación

Caudal

Área del flujo de aproximación Caudal de aproximación

Velocidad del flujo de aproximación

Caudal de aproximación

Aceleración de la gravedad

Profundidad del flujo de aproximación Caudal captado

Ancho de inundación

Área del flujo de aproximación Caudal de aproximación Velocidad de flujo de aproximación Inundaciones Seguridad peatonal y vehicular

Parámetros en el diseño de sumideros

Caudal de aproximación

Área de inundación Ancho de inundación Altura del flujo de aproximación

3.4 COSTOS DE LA INVESTIGACIÓN Los costos totales de la investigación fueron un millón ochocientos treinta tres mil novecientos pesos ($1.851.048), Anexo B.

45

4. TRABAJO INGENIERIL

4.1 DESARROLLO 4.1.1 Clasificación de la información. El diseño de sumideros como estructuras que complementan los sistemas de alcantarillados, contempla el uso de diversas variables que hacen posible el manejo adecuado de dichas estructuras dentro del sistema urbano; por tal razón, para lograr un mejor conocimiento de aquellos factores que inciden en el diseño y ubicación de estas estructuras, a continuación se desarrolla un análisis de toda la información recopilada mediante un proceso de clasificación. El análisis se desarrolla teniendo en cuenta 5 aspectos muy importantes: Los diferentes tipos de sumideros utilizados a nivel nacional e internacional, la capacidad hidráulica de estas estructuras, su ubicación, su configuración y finalmente las ventajas y desventajas propias de los mismos. La clasificación de la información se realizó en 5 cuadros; cada cuadro muestra los aspectos de clasificación mencionados anteriormente, pero la realización de cada cuadro se llevo acabo teniendo en cuenta los conceptos y procedimientos originales que maneja cada autor.

Tipos de sumideros Capacidad hidráulica de sumideros Ubicación de sumideros Configuración de sumideros Ventajas y desventajas de sumideros

Finalizado el proceso de clasificación de los 5 aspectos mencionados, se desarrolló un texto que recopila los diferentes tipos de sumideros usados a nivel nacional e internacional, se presenta una alternativa de diseño sobre la capacidad hidráulica en función de las variables identificadas, se definen recomendaciones para la ubicación adecuada de sumideros dentro del casco urbano, se presentan recomendaciones básicas asociadas a tipos de materiales, resistencia de los materiales y especificaciones de sus componentes y finalmente se dan a conocer las ventajas y desventajas a asociadas a los diferentes tipos de sumideros. A continuación se muestra el análisis de la información recopilada:

Cuadro 4. Tipos de sumideros

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NOROESTE (UNNE). Departamento de hidráulica, Guía de trabajos prácticos N° 11, Diseño de desagües pluviales urbanos. Argentina. – Todas las imágenes fueron tomadas de la guía y adaptadas en cuanto a número y titulo.

1. La UNNE1 clasifica los tipos de sumideros de la siguiente manera: A. De cuneta B. De cordón C. Mixto A. De cuneta. Un imbornal de cuneta es aquel que tiene barras lo suficientemente largas para que el agua pueda caer en la abertura sin chocar con el borde del emparrillado de aguas abajo. Su posición como lo muestra la figura 3 y lo indica el nombre es en la cuneta de la calzada de hormigón o asfalto.

Figura 3. Sumidero de cuneta

B. De cordón. Es el imbornal que se encuentra ubicado en el sardinel o en el borde del andén. Su posición como lo muestra la figura 4 y lo indica el nombre es en el sardinel o cordón.

Figura 4. Sumidero de cordón

C. Mixto. Lo conforma un sumidero de cuneta y un sumidero de sardinel.

2. Breña2 menciona que existen varios tipos de bocas de tormenta o coladeras pluviales y de acuerdo a su diseño y ubicación en las calles, se clasifican en coladeras de:

A. Piso B. Banqueta C. Piso y banqueta D. Longitudinales de banqueta E. Transversales de piso A. Piso. Las coladeras de piso o de cuneta, son aquellas que se instalan en la vía mediante una rejilla. Cuando las vías presentan cunetas, los sumideros son instalados en estas. Figura 5. B. Banqueta Las coladeras de banqueta son aquellas que se instalan en el borde del anden o sardinel. Su instalación se realiza mediante una ventana ubicada en el sardinel. C. Piso y banqueta. Los sumideros de piso y banqueta o llamados normalmente como sumideros mixtos, es una combinación de los dos sumideros mencionados anteriormente. Figura 6.

Figura 5. Sumidero de piso (Vista Planta)

2 BREÑA PUYOL, Agustín F. Hidrología Urbana. México. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Figura 6. Sumidero de piso y banqueta (Sección)

D. Longitudinales de banqueta. Las coladeras longitudinales de banqueta, son aquellos sumideros que presentan una longitud de captación grande, con el fin de captar grandes caudales. E. Transversales de piso. Los sumideros transversales de piso son aquellos sumideros ubicados transversalmente al sentido del flujo.

3. El INH3 ha desarrollado un estudio en Chile que pretende resolver el problema de aguas lluvias habituales; dicho problema resulta ser la falta de capacidad de captación o mal funcionamiento de los sumideros. El estudio fue realizado sobre los siguientes tipos de sumideros:

A. Sumideros Mixtos B. Sumideros de Cuneta A. Sumideros Mixtos. Los sumideros mixtos son sumideros conformados por un sumidero de cuneta y un sumidero de ventana. Las figuras 7 y 8 muestran las rejillas de los sumideros mixtos usados en la investigación.

3 INSTITUTO NACIONAL DE HIDRÁULICA (INH). Dirección de Obras Hidráulicas y Centro de Innovación Tecnológica. Estudio Experimental del Funcionamiento de Sumideros de Aguas Lluvias. Chile. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Figura 7. Sumidero mixto. (0.70 m x 1.0 m)

Figura 8. Sumidero mixto. (0.70m x 2.0m)

B. Sumideros de Cuneta. Los sumideros de cuneta son aquellas estructuras ubicadas sobre la superficie de la calzada; cuando las vías presentan un sistema de cunetas en sus extremos, los sumideros son instalados sobre las mimas y su principal objetivo es la recolección de las aguas superficiales, provenientes de las aguas lluvias. Figuras 9, 10 y 11.

Figura 9. Sumidero de cuneta. (0.40 m x 1.0 m)

Figura 10. Sumidero de cuneta. (0.50 m x 1.40 m)

Figura 11. Sumidero de cuneta. (0.80 m x 1.0 m)

4. La CONAGUA4, clasifica los tipos de sumideros ya sea de acuerdo a la importancia del conducto dentro del sistema de drenaje o según el material y método de construcción del conducto que se utilice.

A. De banqueta

Figura12. Sumidero de banqueta

4 COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA (CONAGUA). Subdirección General Técnica. Alcantarillado pluvial. Coyoacán: México D.F. 2001. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

B. De banqueta deprimida

Figura13. Sumidero de banqueta deprimida

C. De banqueta con canalizaciones

Figura14. Sumidero de banqueta con canalizaciones

D. De piso y banqueta

Figura15. Sumidero de piso y banqueta

E. De piso y banqueta deprimida

Figura16. Sumidero de piso y banqueta deprimida

F. De piso deprimida

Figura17. Sumidero de piso deprimida

G. Transversal combinada con una de piso y banqueta

Figura18. Sumidero transversal combinado con uno de piso y banqueta

5. La Mankomunitatea5 como entidad de derecho público define los sumideros como:

A. Sumideros Sifónicos B. Sumideros No Sifónicos A. Sumideros Sifónicos. Son aquellos sumideros que en su configuración interna permiten la presencia de agua que forma una barrera para impedir que los malos olores salgan a la superficie. Figura 19. B. Sumideros No Sifónicos. Entiéndase como sumideros No Sifónicos, aquellos sumideros que no presentan un sistema estructural interno el cual impida el acceso de los malos olores a la superficie. Figuras 20 y 21.

Figura19. Sumidero Sifónico prefabricado

5 MANCOMUNIDAD COMARCA DE PAMPLONA (Mankomunitatea). Ordenanzas sobre redes de saneamiento. Pamplona/ Iruña: España. Octubre, 2007. 118 p. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Nota: Las medidas del sumidero Sifónico se encuentran en mm.

Figura 20. Sumidero no Sifónico prefabricado (Sección y planta)

Figura 21. Sumidero no Sifónico en – situ

6. La DIGESBA6 muestra que los sumideros se pueden dividir en 4 tipos:

A. Sumideros de ventana B. Sumideros de reja 6 DIRECCIÓN GENERAL DE SANEAMIENTO BÁSICO (DIGESBA). Reglamento Técnico de Diseño para Proyecto de Sumideros. La Paz: Bolivia. Diciembre, 2001. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

C. Sumideros mixtos D. Sumideros especiales A. Sumideros de ventana. A continuación se muestran algunas características propias de los sumideros de ventana:

Abertura a manera de ventana, situada en el cordón o acera. Utilizados en vías confinadas por cordones de acera. Posee además de la ventana, un canal lateral de desagüe, una cámara

de recolección de desechos, y una tubería de conexión con el colector principal.

Su eficiencia es minima cuando se ubica en pendientes longitudinales pronunciadas y cuando no presenta depresión.

Su mayor ventaja radica en la poca interferencia con el tráfico. Sus costos de construcción son elevados. Son sumideros que captan fácilmente sedimentos y basuras. Para

conocer más a cerca de este tipo de sumideros, obsérvese las figuras 21, 22, 23, 24, 25, 26 y 27.

B. Sumideros de reja. A continuación se muestran algunas características propias de los sumideros de reja:

El sumidero de reja es una cámara donde penetran las aguas pluviales y esta cubierta por una reja que impide el paso de elementos no deseados al sistema.

Su estructura consta de una cámara, reja y tubería de conexión. Las barras rectangulares o redondas de las rejas deben ser en la

dirección del flujo. Su capacidad hidráulica es muy grande en comparación con el sumidero

de ventana, y esta se aumenta cuando la pendiente longitudinal de la vía es muy pronunciada.

Su desventaja son los inconvenientes que causa al transito, su facilidad de captación de desperdicios que tapona el área útil de la reja y el ruido que se produce al paso vehicular por el mismo. Obsérvese este tipo de sumideros en las figuras 28, 29, 30 y 31.

C. Sumideros mixtos. A continuación se muestran algunas características propias de los sumideros mixtos:

Los sumideros mixtos son una combinación de los sumideros de ventana y reja.

Para su ubicación se toma lo mejor de la eficiencia de los sumideros de ventana y reja, tratando de reducir la ocupación de los sumideros de reja en la calzada.

D. Sumideros especiales. Son aquellos que tienen una configuración algo diferente a los anteriores y son utilizados en los siguientes casos:

Conexión de calles con canales abiertos o cauces naturales. Colección de aguas superficiales de áreas extensas. Conexión directa entre colectores y pequeñas calles naturales.

Los sumideros especiales a los cuales hace referencia la DIGESBA, se pueden observar en las figuras 32, 33, 34, 35 y 36.

Figura 22. Sumidero de ventana. (Vista planta)

Figura 23. Sumidero de ventana. (Corte A-A)

Figura 24. Sumidero de ventana. (Corte B - B)

Figura 25. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Vista planta)

Figura 26. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Corte C - C)

Figura 27. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Corte transversal)

Figura 28. Sumidero de rejilla sin sello hidráulico. (Vista planta)

Figura 29. Sumidero de rejilla sin sello hidráulico. (Corte A - A)

Figura 30. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Vista planta)

Figura 31. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Corte B - B)

Figura 32. Sumidero especial. (Vista planta)

Figura 33. Sumidero especial. (Corte A - A)

Figura 34. Sumidero especial. (Corte B - B)

Figura 35. Corte cámara de salida A - A Corte cámara de salida B - B

Figura 36. Corte C - C Perspectiva

7. El Instituto Costarricense7 sin excluir el criterio propio que debe adoptar

cada proyectista, da a conocer algunos criterios de diseño sobre sumideros mixtos.

A. Sumidero mixto. El sumidero presenta una abertura en el sardinel, y dos bocas de inspección a nivel de cuneta o calzada. Figuras 37, 38 y 39.

Figura 37. Sumidero mixto. (Vista planta)

7 INSTITUTO COSTARRICENSE DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO. Reglamentación técnica para diseño y construcción de urbanizaciones, condominios y fraccionamientos. Costa Rica.: Marzo, 2007. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Figura 38. Sumidero mixto. (Sección H – H)

Figura 39. Sumidero mixto. (Sección B – B)

8. La RAS-2000 menciona que los sumideros pueden ser de varios tipos y

su selección está determinada por las características topográficas, el grado de eficiencia del sumidero, la importancia de la vía y la posibilidad de acumulación y arrastre de sedimentos en el sector. Los principales tipos de sumideros a los cuales hace referencia la RAS-2000, son los siguientes:

A. Sumidero de ventana B. Sumidero de rejilla C. Sumidero mixto D. Sumideros de rejillas en calzada

En complementación para la definición de los diferentes tipos de sumideros, la RAS - 2000, expone que de acuerdo con el diseño de la caja interna de cualquiera de los tipos de sumideros referenciados anteriormente, estos pueden clasificarse como: E. Sumideros con sello hidráulico F. Sumideros con desarenador A. Sumidero de ventana. Los sumideros de ventana presentan las siguientes características:

Presenta una abertura en la acera a modo de ventana lateral. La ventana puede estar deprimida con respecto a la cuneta. Por su ubicación, no interfiere en el transito. Su mayor desventaja es que capta fácilmente sedimentos y desperdicios. La mitigación de desperdicios puede hacerse mediante rejillas en la

ventana. B. Sumidero de rejilla. Los sumideros de reja presentan las siguientes características:

Consiste en una caja y rejilla donde penetran las aguas de escorrentía. Las barras de las rejillas pueden ubicarse en sentido del flujo o en

diagonal para facilitar el paso de bicicletas. Su mayor ventaja es la capacidad hidráulica que presenta en pendientes

longitudinales pronunciadas. Su mayor desventaja es la captación de desperdicios que reducen el

área útil de la rejilla. C. Sumidero mixto. Es una combinación de los dos sumideros anteriores. D. Sumideros de rejillas en calzada. Los sumideros de rejilla en calzada presentan las siguientes características:

Es una caja transversal a la vía y en todo lo ancho de esta. La caja se encuentra cubierta por rejillas. Su desventaja radica en el fácil deterioro por el peso de los vehículos y

por la fácil captación de desperdicios que disminuyen su capacidad hidráulica.

E. Sumideros con sello hidráulico. Cualquiera de los sumideros mencionados anteriormente puede presentar en su interior un sistema con sello hidráulico, pero se debe tener en cuenta lo siguiente:

Se utiliza en sistemas combinados. Su propósito es evitar la salida de gases y olores y la proliferación de

mosquitos. El mantenimiento que debe realizársele, es mayor.

F. Sumideros con desarenador. Cualquiera de los sumideros mencionados anteriormente puede presentar en su interior un sistema con desarenador pero se debe tener en cuenta lo siguiente:

Se utilizan cuando es previsible el arrastre de arena al sistema, ya sea por medio de calles cercanas sin pavimentar o por áreas tributarias con cobertura vegetal deficiente.

El mantenimiento que se le debe realizar a los sumideros que presenten en su interior un sistema de desarenador, es mayor.

9. En el RNE9 se presentan 66 normas entre las cuales se encuentra la

norma técnica de drenaje pluvial urbano, la cual muestra y clasifica los diferentes tipos de sumideros de la siguiente manera:

A. Sumidero lateral en sardinel o solera B. Sumidero de fondo o de cuneta C. Sumideros mixtos D. Sumidero de rejilla en calzada A. Sumidero lateral en sardinel o solera. Su ingreso consiste en una abertura vertical del sardinel a través del cual pasa el flujo en las cunetas. Figura 40. B. Sumidero de fondo o de cuneta

Consiste en una abertura en la cuneta, cubierta por uno o más sumideros.

Las rejillas para estos sumideros deben ser paralelas a la cuneta.

9 MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCIÓN Y SANEAMIENTO. Normas Técnicas Del Reglamento Nacional De Edificaciones (RNE). O.S.060 Drenaje Pluvial Urbano. Perú.: Junio, 2006. 434 p. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Pueden tener una depresión para aumentar su eficiencia de captación. Figura 41.

C. Sumideros mixtos. Estas unidades consisten en un Sumidero Lateral de Sardinel y un Sumidero de Fondo actuando como una unidad. Figuras de la 42 hasta la 49. D. Sumidero de rejilla en calzada. Canal transversal a la calzada, con rejilla y a lo largo de la longitud transversal de la vía.

Figura 40. Sumidero lateral de sardinel

Figura 41. Sumidero de fondo

Figura 42. Sumidero mixto o combinado

Figura 43. Sumidero mixto conectado a cámara. (Vista planta)

Figura 44. Sumidero mixto conectado a cámara. (Corte A – A)

Figura 45. Sumidero mixto conectado a cámara. (Corte B – B)

Figura 46. Sumidero mixto conectado a tubería. (Vista planta)

Figura 47. Sumidero mixto conectado a tubería. (Corte A – A)

Figura 48. Sumidero mixto conectado a tubería. (Corte B – B)

Figura 49. Sumidero mixto conectado a tubería. (Corte C – C)

10. El SERVIU10 dentro de su guía sobre diseño y especificaciones de

elementos urbanos de infraestructuras de aguas lluvias, muestra los diferentes tipos de sumideros utilizados en Chile:

A. Sumideros horizontales B. Sumideros laterales de abertura en solera C. Sumideros mixtos A. Sumideros horizontales. Son sumideros que se encuentran ubicados en cunetas. Figura 50. B. Sumideros laterales de abertura en solera. Son sumideros ubicados en el sardinel de las calzadas mediante una abertura. Figura 51. C. Sumideros mixtos. Son sumideros que presentan una combinación de abertura horizontal en la cuneta y abertura lateral en la solera. Figura 52.

10 SERVICIO DE VIVIENDA Y URBANISMO (SERVIU). Subdirección de pavimentación y obras viales. Guía de diseño y especificaciones de elementos urbanos de infraestructuras de aguas lluvias, Cap .C. Chile. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Figura 50. Sumidero horizontal

Figura 51. Sumidero lateral

Figura 52. Sumidero mixto

11. Las EPM dentro de las normas de redes y acometidas de alcantarillados, presenta dos tipos de sumideros.

A. Sumidero de cuneta B. Sumidero mixto

A. Sumidero de cuneta. En las normas y especificaciones generales de construcción de la empresa de servicios públicos de Medellín se presentan dos tipos de sumideros (A y B), que hacen referencia a los sumideros de cuneta. Figuras de la 53 a la 56. B. Sumidero mixto. Un tercer tipo de sumidero se muestra en las normas de redes y acometidas de alcantarillados. Figuras 57 y 58.

Figura 53. Sumidero de cuneta Tipo A. (Vista planta)

Figura 54. Sumidero de cuneta Tipo A. (Corte A – A)

Figura 55. Sumidero de cuneta Tipo B. (Vista planta)

Figura 56. Sumidero de cuneta Tipo B. (Corte a – a)

Figura 57. Sumidero mixto. (Vista planta)

Figura 58. Sumidero mixto. (Corte A – A)

12. El Consorcio de Huesna12 esta dotado para dictar Normativas sobre

Redes Locales de Saneamiento y Alcantarillado. Dicha entidad a realizado algunas especificaciones sobre sumideros en lo que conviene a tipos, ubicación y configuración. A continuación se muestra un tipo de sumideros expuestos dentro de la normativa:

A. Sumidero transversal. Figuras 59, 60 y 61.

Figura 59. Sumidero transversal. (Vista planta)

12 CONSORCIO DEL HUESNA. Normativa técnica de saneamiento. Sevilla: España. 105 p. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Figura 60. Sumidero transversal. (Sección)

Figura 61. Sumidero transversal. (Detalle emparrillado)

13. GEOSUPORT13 el boletín informativo Nº 123 muestra de manera gráfica los posibles tipos de sumideros utilizados en la actualidad.

A. Sumidero horizontal B. Sumidero lateral C. Sumidero mixto A. Sumidero horizontal. Figuras 62 y 63.

B. Sumidero lateral. Figuras 64 y 65.

Figura 62. Sumidero horizontal

13 GEOSUPORT. Drenaje superficial. BOE núm. 123. España.: Mayo 1990. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Figura 63. Sumidero horizontal

Figura 64. Sumidero lateral. (Vista planta)

Figura 65. Sumidero lateral. (Sección)

Nota: W = Ancho de la depresión.

14. EMABESA14, mediante la elaboración de una normativa sobre saneamiento, estableció criterios de diseño para estructuras de captación de aguas lluvias. En la normativa se muestra los tipos de sumideros generales a utilizar en cualquier obra de minimización de agua superficial, los cuales se mencionados a continuación:

14 EMPRESA MUNICIPAL DE AGUA DE BENALMÁDENA (EMABESA). Normas técnicas de saneamiento. Málaga: España. 70 p.

A. Sumideros horizontales B. Sumideros verticales A. Sumideros horizontales. Son Sumideros ubicados en las cunetas. B. Sumideros verticales. Sumideros ubicados en los sardineles.

15. El CYII15 como Empresa Pública responsable de la gestión del ciclo integral del agua en la Comunidad de Madrid, busca ampliar su marco normativo, para lo cual se crea una norma sobre redes de saneamiento. El documento incluye algunas especificaciones sobre tipos de sumideros o imbornales. Los diferentes tipos de sumideros se muestran a continuación:

A. Sumidero de rejilla B. Sumidero de buzón C. Sumidero Mixto. D. Canales y rejillas de desagüe A. Sumidero de rejilla

Consistente en una abertura cubierta por una reja sobre la que cae el agua.

Los sumideros de rejilla pueden tener desarenador o absorbedero y ser sifónicos o no sifónicos.

Los imbornales sifónicos impiden el ingreso de malos olores a la superficie.

Los imbornales de rejilla con absorbedero presentan una estructura paralela a la rejilla, la cual permite el depósito de arenas dentro del sumidero sin que estos tengan la posibilidad de entrar al colector principal; además presenta un registro que permite el fácil acceso en su interior. Figuras 77 hasta la 82.

Para ver una descripción gráfica de todos los sumideros de reja, obsérvese las figuras de la 69 a la 82.

15 CANAL DE ISABEL II (CYII). Normas para redes de saneamiento. Madrid: España. 2006. 268 p. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

B. Sumidero de buzón Consistente en una abertura o buzón, situada en el bordillo de la acera

con una rejilla adosada. Los sumideros de buzón pueden tener desarenador y ser sifónicos o no

sifónicos. C. Sumidero Mixto. Consiste en un sumidero de rejilla y un sumidero de buzón. D. Canales y rejillas de desagüe. Consta de una canaleta de recogida cubierta por una rejilla de fundición dúctil. Figuras 66, 67, y 68.

Figura 66. Canaleta hormigón polímero y fundición dúctil

Figura 67. Canaleta de fundición

Figura 68. Rejilla de cubrimiento para canaletas

Figura 69. Imbornal de rejilla. (Vista planta)

Figura 70. Imbornal de rejilla prefabricado de hormigón. (Sifónico)

Figura 71. Imbornal de rejilla prefabricado de hormigón. (No Sifónico)

Figura 72. Imbornal de rejilla construido en situ. (Vista planta)

Figura 73. Imbornal de rejilla in situ de hormigón. (No Sifónico)

Figura 74. Imbornal de rejilla in situ de hormigón. (Sección C – C)

Figura 75. Imbornal de rejilla in situ de hormigón. (Sección B – B)

Figura 76. Rejilla imbornal in situ de hormigón

Figura 77. Imbornal con pozo absorbedero. (Vista planta)

Figura 78. Imbornal con pozo absorbedero. (Sección A – A)

Figura 79. Imbornal con pozo absorbedero. (Sección B – B)

Figura 80. Imbornal con pozo absorbedero. (Sección C – C)

Figura 81. Registro absorbedero

Figura 82. Registro absorbedero (Sección D – D)

16. La EAAB clasifica los sumideros de la siguiente manera: A. Sumideros Laterales o Longitudinales (SL) B. Sumideros Transversales (ST) C. Sumidero Especial o mixto A. Sumideros Laterales o Longitudinales (SL). Los sumideros longitudinales, son sumideros que la EAAB clasifica de acuerdo a su longitud de captación; estos se clasifican de la siguiente manera: SL - 100, SL - 150, SL - 200, SL – 250. El número que acompaña las letras, corresponde a la longitud del sumidero en cm. Figuras de la 83 a 91.

Figura 83. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Vista planta)

Figura 84. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección A – A)

Figura 85. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección B – B)

Figura 86. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección C – C)

Figura 87. Sumidero SL – 100, SL - 150. (Sección F – F)

Figura 88. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Vista planta)

Figura 89. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Sección A – A)

Figura 90. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Sección B – B)

Figura 91. Sumidero SL – 200, SL - 250. (Sección C – C)

Nota: SL – 100 m, SL – 150 m, SL – 200 m, SL – 250 m. El número indica la longitud del sumidero. B. Sumideros Transversales (ST). Figuras de la 92 a la 95. C. Sumidero Especial o mixto. Consta de un sumidero lateral y un sumidero horizontal. Figuras de la 96 a la 98.

Figura 92. Sumidero transversal ST (L = 6 m). (Vista planta)

Figura 93. Sumidero transversal ST. (Sección A – A)

Figura 94. Sumidero transversal ST. (Sección B – B)

Figura 95. Sumidero transversal ST. (Sección C – C)

Figura 96. Sumidero mixto. (Vista planta)

Figura 97. Sumidero mixto. (Sección A – A)

Figura 98. Sumidero mixto. (Sección B – B)

17. CASTAÑEDA en su propuesta metodológica, ha realizado una

investigación que da a conocer el concepto que manejan diferentes autores sobre los tipos de sumideros a nivel nacional e internacional. Dentro de la propuesta metodológica se puede apreciar como se definen los diferentes tipos de sumideros. A continuación se relacionan los conceptos manejados por FHWA18, y por la CDMB20, para cada tipo de sumideros.

18 FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION (FHWA). Urban Drainage Design Manual, HEC 22. Washington D.C.: 1996. 478 p.

De acuerdo a la forma para captar las aguas lluvias, los sumidero se clasifican según la FHWA en: A. Sumideros laterales o de ventana B. Sumideros de rejilla C. Sumideros Combinados D. Sumideros de ranura o ranurados A. Sumideros laterales o de ventana Consiste en una abertura rectangular en la cara vertical de la acera. Presenta un canal lateral de desagüe. Presenta una pequeña cámara de recolección de sedimentos. Presenta una tubería de conexión con el conector público. Figuras 99 y

100. B. Sumideros de rejilla Consiste en una gran abertura donde entran las aguas lluvias y se

encuentra cubierto por una rejilla. Estos sumideros constan de una cámara de desagüe, tubería de

conexión al colector y rejilla. Figura 101. C. Sumideros Combinados. Este tipo de sumideros es una combinación del sumidero lateral y el sumidero de rejilla. Figura 102. D. Sumideros de ranura o ranurados Consta de una ranura muy delgada que se construye a nivel de la

superficie del pavimento. Figura 103. La ranura va conectada longitudinalmente a un tubo por donde drena el

agua. Este tipo de sumideros es recomendable reforzarlos adecuadamente

para garantizar su integridad estructural. 20 CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL PARA LA MESETA DE BUCARAMANGA (CDMB). Normas Técnicas para diseño y presentación de proyectos de Alcantarillado, Convenio Sena – Camacol. Bucaramanga.: 2000. 19 HIDROESTUDIOS LTDA. Ingenieros Consultores. Informe No. 032- 91. Alcantarillado maestro diseño de sumideros. Bucaramanga.: 1979.

Figura 99. Sumidero lateral o de ventana genérico

Figura 100. Sumidero lateral o de ventana con depresión

Figura 101. Sumidero de rejilla

Figura 102. Sumidero combinado

Figura 103. Sumidero ranurado

Con base en los estudio realizado por Hidroestudios LTDA19, ingenieros consultores, la CDMB clasifica los diferentes tipos de sumideros en: A. Sumideros Transversales B. sumideros Laterales A. Sumideros Transversales. Se clasifican de acuerdo a la luz libre de las rejillas en el sentido del eje longitudinal de la calzada, es decir de acuerdo a el ancho del sumidero. Los sumideros transversales se clasifican en: ST – 40 Y ST2 – 40. ST- 40: Sumidero transversal con una rejilla de luz libre igual a 40 cm. ST2 – 40: Sumidero transversal con una rejilla con apoyo intermedio y

una luz libre de 90 cm. La estructura tiene dos compartimentos de 40 cm de luz libre. Figuras de la 109 a la 118.

B. Sumideros Laterales. Son sumideros que se construyen siguiendo delineamiento del anden. La CDMB clasifica los sumideros laterales en SL-200, SL-400, SL-600 y sus longitudes son de 2.0, 4.0 y 6.0 m respectivamente. Para conocer los sumideros laterales contemplados por la CDMB, obsérvese las figuras de la 104 a la 108.

Figura 104. Sumidero SL. (Vista planta)

Figura 105. Sumidero SL. (Corte A – A)

Figura 106. Sumidero SL. (Corte B – B)

Figura 107. Sumidero SL. (Corte C – C)

Figura 108. Sumidero SL. (Corte D – D)

Figura 109. Sumidero ST - 40. (Vista planta)

Figura 110. Sumidero ST 2 - 40. (Vista planta)

Figura 111. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte A – A)

Figura 112. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte B – B)

Figura 113. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte C – C)

Figura 114. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte D – D)

Figura 115. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte E – E)

Figura 116. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte F – F)

Figura 117. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte G – G)

Figura 118. Sumidero ST – 40 y ST2 - 40. (Corte H – H)

18. LARA, CALDERÓN y NAPOLEÓN25, en su texto sobre Alcantarillados define los tipos de sumideros mas utilizados en su medio; la definición de la estructura tipo sumidero así como sus diferentes tipos, se muestran a continuación:

A. Sumideros. Son sistemas destinados a captar las aguas lluvias que fluyen por las cunetas o por la superficie del pavimento. Son cajas provistas de rejillas u orificios que se ubican generalmente en las cunetas para interceptar las aguas lluvias y conducirlas al alcantarillado. Ordinariamente se conectan a cámaras de inspección. LARA clasifica este tipo de estructuras de la siguiente forma: B. Sumideros de ventana que posee rejilla vertical C. Sumideros de cuneta con rejilla horizontal D. Sumideros Mixtos B. Sumideros de ventana. Los sumideros tipo ventana son muy utilizados en andenes, sardineles e isletas. C. Sumideros de reja horizontal. Los sumideros de reja horizontal se construyen directamente en la cuneta.

19. BOLINAGA24 clasifica los sumideros de la siguiente manera: A. Sumidero de ventana B. Sumidero de rejas C. Sumideros mixtos D. Sumideros especiales A. Sumidero de ventana. Consiste en una abertura a manera de ventana practicada en la cara vertical de la acera, generalmente deprimida con respecto al brocal – cuneta o si la cuneta no existe, deprimida con respecto a la calzada. El sumidero posee, además de la ventana, un canal lateral de desagüe, un tanque de recolección y una tubería de conexión con el colector respectivo.

25 LARA DE CASTILLO, Benilda; CALDERÓN RAMÍREZ John y NAPOLEÓN ZAMBRANO, Alfonso. Alcantarillados. Popayán: Colombia. Abril, 1994. 24 BOLINAGA, Juan J. Drenaje Urbano, Instituto Nacional de Obras Sanitarias. Caracas: Venezuela. 1979. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

BOLINAGA menciona que el INOS28 usa este tipo de sumideros en dimensiones de 1.50 m, 3.00 m y 4.50 m y con una depresión minima de 2.5 cm.; en las figuras desde la 198 a la 202, se puede observar los sumideros de ventana. B. Sumidero de rejas. Este tipo de sumideros consiste en la apertura de un gran orificio o ranura por donde penetran las aguas, el cual se cubre con una reja para impedir la caída de vehículos, personas u objetos de cierto tamaño. Generalmente consta de la reja propiamente dicha, el canal de desagüe, y la tubería de conexión al colector. Existen numerosos tipos de rejas, tales como aquellas de barras paralelas a la dirección del flujo, de barras inclinadas entre otras. El INOS usa este tipo de sumideros los cuales se pueden apreciar en las figuras desde la 203 a 213. C. Sumideros mixtos. Como lo indica su nombre, este sumidero es una combinación del sumidero de ventana y sumidero de reja, tratando de tomar de cada uno de ellos lo más positivo, es decir, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada para el sumidero de rejas. Un sumidero mixto esta formado generalmente por una o dos rejas, un canal colector de desagüe combinado para rejas y ventanas, el tanque y la tubería de conexión al colector. D. Sumideros especiales. Además de los tipos de sumideros descritos anteriormente, existen sumideros especiales empleados en los siguientes casos: El primer caso: conexión de calles con canales abiertos o causes

naturales. El segundo caso: recolección de aguas superficiales provenientes de

áreas extensas. El primer caso consiste en conexiones directas de continuidad desde la calle hasta el canal o cause natural, teniendo cuidado de proveer una adecuada protección a la caída de vehículos y personas. Figuras 119 a 122.

28 VENEZUELA, INSTITUTO NACIONAL DE OBRAS SANITARIAS (INOS). DIRECCIÓN GENERAL DE PROYECTOS. Normas e instructivos para el proyecto de alcantarillado. Caracas.: 1975.

Figura 119. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Vista planta)

Figura 120. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Corte A –A)

Figura 121. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Vista planta)

Figura 122. Primer caso para la utilización de sumidero especial (Corte A – A)

El segundo caso hace referencia a sumideros de rejas ubicados en puntos bajos, los cuales trabajan, en consecuencia, ahogados y como orificios. Obsérvese las figuras 123 y 124 que se muestran a continuación:

Figura 123. Segundo caso para la utilización de sumidero especial de reja (Vista planta)

Figura 124. Segundo caso para la utilización de sumidero especial de reja (Corte A - A)

20. La TxDOT34 en su manual de diseño hidráulico define los diferentes tipos de sumideros de la siguiente forma:

A. Sumideros de ventana B. Sumidero de rejilla o cuneta C. Sumidero de desagüé ranurado D. Sumidero combinado A. Sumideros de ventana. Los sumideros de ventana se utilizan en las secciones de las zonas urbanas, a lo largo de la orilla del andén o en el sardinel.

Figura 125. Sumidero de ventana

La mayoría de los sumideros de ventana dependen de una depresión al lado de la cuneta para facilitar la entrada del flujo al sistema. Obsérvese figura 126. Sin embargo, una depresión grande puede ser insegura para el flujo del tráfico en movimiento cerca de la línea de la cuneta. Por lo tanto, es un compromiso seleccionar un valor adecuado para la depresión de la cuneta.

Figura 126. Sumidero de ventana – depresión

34 TEXAS DEPARTMENT OF TRANSPORTATION (TxDOT). Hydraulic Design Manual. March, 2004. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

B. Sumidero de rejilla o cuneta. La figura 127, ilustra una típica entrada de reja (Sumidero de rejilla). El agua ingresa al sumidero por medio de una reja en vez de ingresar por medio de un orificio en el borde del sardinel. Los diseñadores utilizan muchas variaciones en este tipo de entradas y el formato o el diseño de la reja en si varia, ya que cada empresa que fabrica los tipos de reja, tiene su propia serie de fabricación y moldes.

Figura 127. Sumidero de rejilla

La configuración de las rejas del sumidero de cuneta, deben ser ubicadas en sentido de la dirección del flujo para maximizar su eficiencia hidráulica, además el diseño de las rejas debe garantizar el paso de las bicicletas y sillas de ruedas sin que estas introduzcan sus ruedas en la rejilla. C. Sumidero de desagüé ranurado. La figura 128, ilustra el sumidero de desagüé ranurado; el sistema de drenaje ranurado normalmente es reforzado para conservar su integridad estructural. La parte superior del sumidero ranurado se construye a ras o al mismo nivel con la superficie del pavimento o la cuneta.

Figura 128. Sumidero de desagüe ranurado

Los sumideros ranurados pueden ser una alternativa de sistemas de drenaje que se instalan a lo largo de la orilla del sardinel. También pueden ser instalados en caminos y en intersecciones de calles. Uno de los requerimientos en la construcción de sumideros ranurados, es que para garantizar su resistencia, es necesario aplicar una capa de concreto alrededor del sumidero. Figura 129.

Figura 129. Integridad estructural del sumidero de desagüe ranurado

D. Sumidero combinado. Los sumideros Combinados, (conformado por sumidero de ventana y un sumidero de rejilla) pueden ser útiles en muchas configuraciones, especialmente en puntos bajos. Debido a la presencia de basuras en puntos bajos, y debido a la configuración del sumidero combinado en la cual presenta una abertura que permite el ingreso de las aguas lluvias, este tipo de estructuras tiende a presentar problemas de obstrucción fácilmente. Su mantenimiento se facilita puesto que la reja es extraíble. Para determinar la capacidad de los sumideros combinados se asume el cálculo por separado para el sumidero de ventana y para el sumidero de reja y se procede a sumar los dos caudales determinados.

21. JIMTEN36, como empresa dedicada a ofrecer una amplia gama de soluciones para el drenaje de aguas superficiales, saca al mercado un sistema innovador de captación de aguas lluvias que esta enfocado en cumplir con el creciente desarrollo de las infraestructuras viales y de las superficies impermeabilizadas dentro de ciudades y zonas habitadas. Dicho sistema se muestra a continuación:

36 JIMTEN. Canaletas y rejillas uso público. [En Línea]. [Citado 22-01-2009]. <http://www.jimten.com>. – Todas las imágenes fueron tomadas del texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

A. Canaletas Kenadrain. Las canaletas Kenadrain, obsérvese figura 130, es un sistema que permite la recogida y canalizada de aguas superficiales a través de una rejilla y una canaleta. Estas canaletas tiene adosado un desarenador que permite separar las aguas lluvias de las arenas y gravillas.

Figura 130. Canaleta

JIMTEN en su diseño de canaletas para recogida de aguas superficiales, a definido 4 tipos de canaletas, las cuales se muestran a continuación: Tipos de canaletas: A.1 Reforzadas Kenadrain HD A.2 Ligeras Kenadrain MD A.3 Cascada Kenadrain A.4 Parking Parkdrain A.1 Reforzadas Kenadrain HD. Las canaletas reforzadas Kenadrain HD, obsérvese figura 131, han sido concebidas para aplicaciones de dominio público, que necesitan soportar cargas rodantes, vehículos y camiones en: Ciudades y calles peatonales. Parkings, fábricas, Autopistas/autovías, zonas de autopistas/autovías

Figura 131. Canaleta Reforzada Kenadrain HD

A.2 Ligeras Kenadrain MD. Las canaletas Ligeras Kenadrain MD, obsérvese figura 132, ha sido concebida para soportar cargas rodantes poco frecuentes en: • Edificios y sus alrededores. • Pavimentos y entornos urbanos. • Parkings, fábricas.

Figura 132. Canaletas Ligeras Kenadrain MD

A.3 Cascada Kenadrain. En ocasiones surge en proyectos de importancia, la necesidad de aumentar puntualmente la capacidad hidráulica de las Canaletas de Uso Público. Para estos casos se propone la gama “Cascada”. Esta gama se define en 4 profundidades distintas repartidas regularmente, para las Canaletas Hidráulicas de Uso Público Reforzadas Kenadrain HD. Figura 133.

Figura 133. Canaletas Cascada Kenadrain

A.4 Parking Parkdrain. Para las obras de parkings en varias plantas, o en terrazas, se ha desarrollado la gama de Canaletas Parking. Con una altura total limitada a sólo 8 cm, se pueden integrar fácilmente en losas de hormigón o sobre capas de mortero de cemento sobre losa de hormigón. Figura 134.

Figura 134. Canaletas Parking Parkdrain

Cuadro 5. Capacidad hidráulica de sumideros

1. La UNNE en su guía de trabajos prácticos Nº 11, define la capacidad hidráulica para sumideros de cuneta y de cordón de la siguiente manera:

A. Capacidad hidráulica para sumideros de cuneta. El caudal captado por este tipo de sumideros, esta dado por las siguientes dos ecuaciones:

32

7.1 yPQ Donde:

Q Caudal en

s

m3

P Perímetro de la reja en m y Profundidad de la lámina de agua que se aproxima cmy 12

21

91.2 yAQ Donde:

Q Caudal en

s

m3

A Área de la reja, excluida las áreas de las barras 2m y Profundidad de la lámina de agua que se aproxima cmy 42

Para profundidades de lamina de agua entre los 12 y 42 cm, queda a criterio del proyectista utilizar cual quiera de las dos ecuaciones. B. Capacidad hidráulica para sumideros de cordón. El caudal captado por este tipo de sumideros, esta dado por la siguiente ecuación:

32

7.1 yLQ Donde:

Q Caudal de aproximación en la cuneta en

s

m3

L Longitud de la reja vertical en m y Profundidad del flujo de aproximación

2. El INH ha elaborado un estudio en el cual mide la capacidad hidráulica de los sumideros más utilizados en chile; a continuación se muestra el análisis de la capacidad hidráulica de estos sumideros en base ha algunos factores que influyen de manera significativa en el diseño de estas estructuras, como la pendiente longitudinal (PL), la pendiente transversal (PT) y la configuración de cada uno de los sumideros. En el análisis que se presenta a continuación se resalta los sumideros que mayor capacidad tienen.

Para una pendiente longitudinal del 0,1%, una pendiente transversal del

1%, y un caudal máximo de 120 sl a captar, la mayor capacidad

hidráulica es dada para el sumidero Nº 2, obsérvese figura 8; así mismo, este tipo de sumidero presenta la mayor capacidad de captación, cuando la pendiente longitudinal es del 0,1%, y la pendiente transversal del 2%, cuando la PL de 0,1%, y la PT 3%, cuando la PL del 1% y la PT 1%, cuando PL del 1% y la PT del 2%, cuando la PL 1% y la PT del 3%, cuando la PL del 3% y la PT del 1%, cuando la PL del 3% y una PT del 2%.

Para una PL del 3%, una PT del 3%, y un caudal máximo de 120 sl a

captar, la mayor capacidad hidráulica es dada para el sumidero N° 5. Figura 11.

Para conocer más detalladamente el estudio sobre capacidad hidráulica que se realizo a los tipos de sumideros mas usados en Chile, obsérvese el anexo C.

3. La CONAGUA en su texto sobre alcantarillado pluvial, generaliza el cálculo de la capacidad hidráulica de los sumideros, asumiendo que estas estructuras funcionan como orificios, por tal razón, se sugiere que capacidad hidráulica puede ser determinada mediante la formula del orificio.

A. Capacidad hidráulica de sumideros. La capacidad hidráulica de los sumideros puede definirse mediante la siguiente ecuación: hgACQ d 2000,1

Donde: Q Capacidad de la coladera o sumidero dC Coeficiente de descarga, se recomienda dC 0.6

A Área neta libre entre las rejillas ( 2m ) g Aceleración de la gravedad h Tirante del agua sobre la coladera

Es conveniente aplicar un factor, por obstrucción de basura, que puede ser de 2; por lo que la capacidad de la coladera se multiplica por 0.5.

4. La DIGESBA, en la elaboración de su reglamento técnico de diseño para proyectos de sumideros, expone el procedimiento a desarrollar para definir la capacidad hidráulica de sumideros de ventana, de rejilla y mixtos.

Teniendo en cuenta que la capacidad hidráulica depende de factores como la altura de agua en el tramo de acera aguas arriba del sumidero, pendiente longitudinal de la vía, pendiente transversal de la vía y rugosidad del pavimento o de la cuneta; la DIGESBA presenta los siguientes procedimientos para definir la capacidad hidráulica de los sumideros de ventana, reja y mixtos: A. Capacidad hidráulica de sumidero de ventana B. Capacidad hidráulica de sumidero de reja C. Capacidad hidráulica de sumideros mixtos A. Capacidad hidráulica (CH) de sumidero de ventana. Para realizar el cálculo del caudal que será captado por un sumidero de ventana con depresión o sin depresión iQ , es necesario conocer algunas variables: Pendiente longitudinal de la vía 0S . Pendiente transversal XS . Índice de rugosidad n del suelo por donde transita el caudal de

aproximación al sumidero. Coeficiente de Manning n . Caudal o gasto de aproximación AQ . Altura de la lámina de agua AY en la cuneta. Longitud de la Ventana L .

Para el cálculo del caudal de aproximación y la altura de la lámina de agua en la cuneta, se puede utilizar el Monograma de IZZARD mostrado en el anexo A.

A.1 CH de sumidero de ventana sin depresión. El procedimiento expuesto por DIGESBA, hace referencia a los estudios realizados por Johns Hopkins University29. La mayoría de sumideros de ventana se encuentran ubicados en vías confinadas, cuando esto sucede, se utiliza la pendiente transversal de la vía para determinar una sección triangular que reemplazaría la cuneta. El caudal intersectado iQ por el sumidero se determina mediante la siguiente formula:

AA

i

YgYLQ

K

Donde:

K Depende solo de la pendiente transversal de la calzada xS . Para valores de xS de 8%, 4% y 2%, K 0.23, 0.20, 020 respectivamente. La ecuación

puede aplicarse hasta un valor de 3 A

A

YgV

, correspondiente al límite

superior del ensayo. Un ejemplo sobre el procedimiento anterior, se puede observar en el anexo D, capitulo 8, Pág. 260. A.2 CH de sumidero de ventana con depresión. El procedimiento para el sumidero de ventana con depresión, procede de las investigaciones realizadas por Johns Hopkins University 29. Su capacidad se determina mediante las siguientes ecuaciones:

AA

i

YgYLQCK

¨

MC12,1

45,0

tan

2

a

FLM

29 LI, W. H; SORTEBERG, K. K; y GEYER, J. C. Flow into curb–opening inlets. Appendix 2 of the design of storm–water inlets. Johns Hopkins University, Department of Sanitary Engineering and Water Resources. Baltimore.: 1956.

A

A

YgVF

2

2

Donde:

iQ Caudal interceptado por el sumidero a Depresión. T Ancho del flujo en la sección de inundación

AAA QVY ,, Corresponden al flujo de aproximación L Largo de la ventana del sumidero

1L , debe ser por lo menos 10 veces la profundidad de la depresión a .

Igualmente, las ecuaciones se han obtenido con la longitud de la transición aguas abajo 2L igual a 4 veces la depresión a . Las figuras 135 a 138 relacionan las variables que contemplan la definición de la capacidad hidráulica de los sumideros mencionadas en los procedimientos anteriores. Un ejemplo sobre el procedimiento anterior, se puede observar en el anexo D, capitulo 8, Págs. 261 y 262.

Figura 135. Detalles de sumideros laterales. (Vista planta)

32 LI, W. H; GEYER, J. C.; y BENTON, G. S. Flow into gutter inlets in a straight-gutter without depression. Appendix 1 of the design of storm–water inlets. Johns Hopkins University, Department of Sanitary Engineering and Water Resources. Baltimore.: 1956. Figura realizada por: PRADA, F. Oscar J. 33 JOHNS HOPKINS UNIVERSITY, DEPARTMENT OF SANITARY ENGINEERING AND WATER RESOURCES (Baltimore). The design of storm-water inlets. Baltimore.: 1956.

Figura 136. Detalles de sumideros laterales. (Sección A – A)

Figura 137. Detalles de sumideros laterales. (Sección C – C)

Figura 138. Detalles de sumideros laterales. (Sección D – D)

A.3 CH de sumideros de ventana en puntos bajos. El sumidero puede estar operando como un vertedero de cresta cuando el flujo no supera la altura de la ventana o puede estar operando como un orificio cuando el flujo es superior a la altura de la ventana. Para determinar la capacidad del sumidero de ventana en puntos bajos, se han diseñado una serie de gráficos: figuras 139, 140 y 141; estos gráficos están dados para depresiones de 5.0 cm, 2.5 cm y 7.5 cm. respectivamente. Los gráficos manejan unas longitudes estándar de sumideros y los gráficos han sido diseñados para los sumideros que presenta el estudio realizado por el INOS. Para ingresar a los gráficos es necesario conocer:

La depresión a . Pendiente transversal XS . Pendiente Longitudinal 0S La longitud de la ventana del sumidero L . La altura máxima de la lámina de agua en la cuneta. MaxY , cm. Caudal de aproximación AQ

Para conocer la pendiente transversal y longitudinal, es necesario conocer el diseño geométrico de la vía; las características propias del flujo de aproximación se determinan teniendo definido el caudal que va ser captado por el sumidero..

Figura 139. Capacidad de sumideros de ventana en puntos bajos para depresión de 5 cm

Figura 140. Capacidad de sumideros normalizados por el INOS en puntos bajos. Depresión de 2.5 cm

Figura 141. Capacidad de sumideros normalizados por el INOS en puntos bajos. Depresión de 7.5 cm

El procedimiento anterior sobre el cálculo de capacidad hidráulica de sumideros de ventana en puntos bajos, solo es aplicable a flujo con superficie libre, es decir que el flujo no supere la altura de la ventana.

B. Capacidad hidráulica de sumidero de reja. El procedimiento que se pretende exponer a continuación, es un proceso conocido como el método de Johns Hopkins University32, el cual es solo aplicable a imbornales con barras longitudinales paralelas al flujo, es decir en la misma dirección del flujo y sin depresión El flujo que descarga sobre la reja se asemeja a un flujo espacialmente variado con descarga de fondo.

0L Longitud requerida para captar toda el agua que fluye sobre la reja; 0L no es la longitud total de la reja y se puede expresar como:

A

AA Yg

VYKL

0

La longitud real de la rejilla L , tiene que ser mayor o igual a 0L , lo cual sucede

cuando el valor de 4 A

A

YgV , en estos casos el valor de L no limita la

capacidad de la reja. Donde:

K Coeficiente que depende de la separación y geometría de las barras que conforman la reja. Este coeficiente se define mediante los gráficos 8.9, 8.10, y 8.11 que se muestran en el anexo D.

AAA QVY ,, Corresponde al flujo de aproximación. Sin embargo, es necesario determinar el caudal que no es captado por la reja, dicho caudal SQ permite plantear la posibilidad de ingresar un nuevo sumidero que disminuya las aguas lluvias en la superficie del pavimento.

El gasto SQ que sobrepasa la reja será la suma de 1Q y 2Q aunque usualmente

1Q es despreciable. Estos dos valores se determinan de la siguiente manera:

2

1 6

Ld

YgV

dYVQ

A

A

AA

23

02 ´

41

TangBYgLLQ A

2Q puede determinarse con la anterior formula, siempre y cuando ´L se determine de la siguiente manera:

TangTangYBY

YgVL

AA

A

A

0

12.1´

23

2 ´´41 YgLLQ

2Q también puede determinarse con la anterior formula, siempre y cuando ´L se determine de la siguiente manera:

gY

TangVL A ´2.1

´0

Conocidos 1Q y 2Q , se determina SQ , siendo entonces el caudal interceptado

por el sumidero SA QQQI . El procedimiento anterior se puede observar en el ejemplo Nº 8.5 del anexo D, las figuras 142 a 145 relacionan las variables anteriormente mencionadas.

Figura 142. Rejas con barras longitudinales con pendiente transversal uniforme de ángulo , (Vista Planta)

Figura 143. Rejas con barras longitudinales con pendiente transversal uniforme de ángulo , Elevación

Figura 144. Rejas de barras longitudinales con pendiente transversal uniforme de ángulo , con nueva longitud ´L capaz de captar el caudal que sobrepasa, (Vista Planta)

Figura 145. Rejas con barras longitudinales con pendiente transversal variable

B.1 CH de sumidero de reja en puntos bajos. Para determinar el caudal captado de un sumidero de reja en puntos bajos se puede utilizar la siguiente expresión obtenida del trabajo de Johns Hopkins University33:

YPgAQ 26,01 Donde:

1Q Caudal interceptado YP Profundidad promedio del agua sobre la reja. Esta variable es determinable

y en función del tipo analizado por el INOS en los gráficos 8-12, 8-13 y 8-14 del anexo D. A Área útil de la reja.

C. Capacidad hidráulica de sumideros mixtos. Para calcular la Capacidad hidráulica de sumideros mixtos, hay que tener en cuenta la ubicación donde se instalara cada sumidero y las variables determinables tanto del sumidero de ventana como del sumidero de reja. Se calcula por separado los caudales de entrada de cada sumidero (ventana y reja) y se suman.

5. La RAS-2000 en su normativa sobre sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales domésticas y pluviales, presenta el diseño de la capacidad hidráulica de los sumideros de ventana y rejilla; dichos procedimientos se muestran a continuación:

A. Capacidad Hidráulica sumidero de ventana. Para determinar la capacidad hidráulica de un sumidero de ventana, la RAS-2000 dirige sus cálculos en base a un gráfico que determina el caudal captado por metro lineal de sumidero, dicho cálculo se realiza entrando al gráfico con una profundidad de aproximación de flujo en la cuneta y con una depresión ya bien sea de 0, 0.30, 0.60, o 0.90 m. Las variables de entrada y salida del gráfico son las siguientes:

a

a

LQ Caudal de captación por metro lineal.

d Profundidad de aproximación del flujo en la cuneta. a Depresión de la ventana.

La figura 146 permite obtener el caudal por metro lineal:

Figura 146. Curvas para estimar el caudal de captación en función de la longitud real del sumidero

La longitud de la ventana del sumidero es aquella que sea capaz de captar todo el caudal de aproximación.

Su eficiencia hidráulica puede disminuir si no existe depresión en la cuneta o si se encuentra en cunetas con pendiente longitudinal pronunciada.

B. Capacidad hidráulica de sumidero de rejilla. La RAS-2000 dentro del cálculo para determinar la capacidad hidráulica de un sumidero de rejilla, dirige su procedimiento en base a una ecuación que permite determinar la longitud necesaria de sumidero capaz de captar el caudal de aproximación en la cuneta. Para determinar dicha longitud se ha enfocado el procedimiento en base a la siguiente ecuación:

5.094.0 hVL

Donde: V Es la velocidad del flujo de aproximación en la cuneta. h Es la profundidad del flujo de aproximación en la cuneta, más el espesor de

la rejilla.

La Velocidad y la profundidad del flujo en la cuneta , pueden ser estimados mediante la siguiente ecuación:

Q Y Z n SO O 0 375 8 3 1 2. ( / )/ /

Donde:

Q Es el caudal en

s

m3

en la cuneta.

0Y La mayor profundidad de flujo de en m , este valor no incluye el espesor de la rejilla.

Z Es el inverso de la pendiente transversal. n Índice de rugosidad de Manning de la cuneta. 0S Pendiente longitudinal.

Aquí se define la longitud de rejilla que sea capaz de captar el caudal de

aproximación. La longitud libre debe ser suficiente para que el agua pueda caer por las

aberturas sin golpear el extremo de aguas de abajo de la rejilla. B.1 Capacidad hidráulica de sumidero de rejilla cuando se comporta como vertedero. Los sumideros de rejillas con agua estancada, es decir con velocidad de aproximación despreciable, y cabeza H menor que 12 cm, se comportan como vertederos con una longitud de cresta CL igual al perímetro del sumidero sobre el cual fluye el agua y con un coeficiente de descarga de aproximadamente 1,65. Si un lado del sumidero es adyacente a la acera, aquel no debe ser incluido en el perímetro. En consecuencia, la capacidad del sumidero bajo estas condiciones es: Q L HC 1 65 3 2. /

Donde:

Q está en s

m3

, y CL y H en m . Si H es menor de aproximadamente 0,4 m, el

sumidero funciona como un orificio con un área igual a la correspondiente a las aberturas de las rejillas y un coeficiente de descarga de alrededor de 0.6. Si H está entre 0,12 y 0,40 m, existen condiciones de transición y la capacidad del sumidero está entre la de un orificio y la de un vertedero.

6. El SERVIU en su guía de diseño y especificaciones de elementos urbanos de infraestructura de aguas lluvias, presenta los procedimientos para determinar la capacidad hidráulica de un sumidero horizontal o de cuneta y un sumidero lateral o de ventana. De igual forma, el SERVIU ha desarrollado algunos procedimientos basados en formulas que permiten determinar la eficiencia de los sumideros, ya sea que se hable de sumideros horizontales o sumideros laterales; de esta manera se puede determinar el caudal real captado por un sumidero. Las formulas y procedimientos para cada tipo de sumidero así como su eficiencia se muestran a continuación:

A. Capacidad hidráulica máxima de sumidero horizontal. Su capacidad depende del tamaño, tipo, y diseño de la rejilla. Su capacidad se puede estimar suponiendo que funciona como un vertedero para pequeñas alturas de agua, y que funciona como orificios para altura de aguas mayores. Si el sumidero funciona como un vertedero, el caudal captado se calcula de la siguiente manera:

5.1266.1 hbLQm El caudal captado por el sumidero puede determinarse mediante la formula

anterior siempre y cuando bLAh

2

6.1.

Donde:

mQ Caudal captado. L Largo del sumidero b Ancho del sumidero. A Área útil de la reja. h Altura de la lámina de agua en el sumidero.

Si el sumidero funciona como un orificio, el caudal captado se calcula de la siguiente manera:

5.066.2 hAQm

El caudal captado por el sumidero puede determinarse mediante la formula

anterior siempre y cuando bLAh

2

6.1

B. Capacidad hidráulica máxima de sumideros laterales. El caudal captado dependerá, de si el sumidero funciona como orificio o vertedero. Si el sumidero funciona como un vertedero, el caudal captado se calcula de la siguiente manera:

5.127.1 hLQm

La anterior formula se puede usar si ah Donde:

mQ Caudal captado. L Longitud de la ventana del sumidero. a Altura de abertura en la solera o sardinel. h Altura de la lámina de agua en la ventana del sumidero.

Si el sumidero funciona como un orificio, el caudal captado se calcula de la siguiente manera:

5.066.2 haLQm

La anterior formula se puede usar si ah C. Capacidad de diseño de sumideros. Los sumideros no necesariamente logran captar el caudal correspondiente a la capacidad máxima del sumidero, es por esto que se hace necesario determinar la eficiencia de estos sumideros y así saber el caudal real captado del sumidero instalado. El método para determinar la eficiencia del sumidero es el siguiente: C.1 Método de cálculo para la eficiencia de un sumidero. El caudal captado por un sumidero SQ ya sea horizontal, lateral o mixto, debe ser determinado considerándose como el valor mínimo entre las dos formulas siguientes:

QEEQEQ LHS Si mLH QQEE La anterior formula es valida siempre y cuando el caudal captado sea inferior a la capacidad máxima del sumidero.

mS QQ Si mLH QQEE

La anterior formula es valida siempre y cuando el caudal captado sea mayor a la capacidad máxima del sumidero. Donde: EEE LH , Eficiencia global del sumidero CUYO VALOR MAXIMO ES 1.

SQ Caudal captado por el sumidero. Q Caudal que escurre por la cuneta aguas arriba del sumidero. mQ Capacidad máxima de captación del sumidero. HE Eficiencia de sumidero horizontal, y LE Eficiencia de sumidero lateral.

El cálculo de la eficiencia horizontal se realiza mediante las siguientes formulas:

00 1 EREE SH 10 HE

67.2

0 11

TbE 10 0 E

3.2

8.10828.01

1

LSV

R

x

S 10 SR

Donde: b Ancho del sumidero. T Ancho superficial del caudal en la calle. V Velocidad del flujo. xS Pendiente trasversal de la cuneta. L Largo del sumidero.

El cálculo de la eficiencia lateral se realiza mediante las siguientes ecuaciones:

8.1

11

TL L

LE

La anterior formula es valida, siempre y cuando la altura de la lamina de agua sea inferior a la abertura de la ventana del sumidero. ah , 10 LE La eficiencia lateral puede ser igual a 1 cuando la altura de la lamina de agua es superior o mayor a la abertura de la ventana del sumidero; 1LE Si ah

6,03.042.0817.0 xLT nSSQL TL Mínimo igual a (L). Donde: a Altura de la ventana del sumidero, h Altura de la lamina de agua L Largo del sumidero LS Pendiente longitudinal, y xS Pendiente transversal

n Coeficiente de Manning Cuando la altura de la lámina de agua es superior a la abertura de la ventana del sumidero ah , se dice que la eficiencia del sumidero es de un 100%, por tal razón el caudal captado por el sumidero se convierte en la capacidad máxima del sumidero. mS QQ , Entonces: 5.066.2 haLQS D. Eficiencias y características de captación de sumideros S1, S2, S3, S4. El SERVIU maneja una serie de sumideros para los cuales a desarrollado un gráfico que permite determinar la capacidad hidráulica de los mismos, dichos sumideros y el gráfico se muestra a continuación:

Figura 147. Capacidad máxima de sumideros del SERVIU

El anterior gráfico muestra la capacidad máxima de captación (caudal captado

en sl ) de los sumideros Tipo S1, S2, S3, S4, en función de la altura de

escurrimiento h utilizados por el servicio de vivienda y urbanismo de Chile. A continuación se puede observar los sumideros utilizados por el SERVIU y la eficiencias y características de cada uno de ellos:

Figura 148. Sumidero mixto Tipo S1. (Vista en planta)

Figura 149. Sumidero mixto Tipo S1. (Corte A – A)

Figura 150. Sumidero mixto Tipo S1. (Detalle entradas de aguas lluvias)

Figura 151. Sumidero mixto Tipo S1. (Corte B – B)

Figura 152. Rejilla de hierro fundido sumidero mixto Tipo S1

Figura 153. Sumidero mixto con cámara Tipo S2. (Vista planta)

Figura 154. Sumidero mixto con cámara Tipo S2. (Corte A – A)

Figura 155. Sumidero mixto con cámara Tipo S2. (Detalle entradas de aguas lluvias)

Figura 156. Sumidero horizontal con cámara Tipo S3. (Vista planta)

Figura 157. Sumidero horizontal con cámara Tipo S3. (Corte A – A)

Figura 158. Sumidero horizontal con cámara Tipo S3. (Corte B – B)

Figura 159. Sumidero horizontal Tipo S4. (Vista planta)

Figura 160. Sumidero horizontal Tipo S4. (Corte A – A)

Figura 161. Sumidero horizontal Tipo S4. (Detalle entrada aguas lluvias)

Figura 162. Sumidero horizontal Tipo S4. (Corte B – B)

Tabla 5. Eficiencias y características de captación de sumideros

7. El boletín Nº 123 generado por la GEOSUPORT da a conocer la

capacidad hidráulica en términos generales para los sumideros horizontales y laterales. La capacidad hidráulica esta basada en comparaciones entre los diferentes tipos de sumideros y analizada en base a las características que influyen en su determinación como pendientes de la vía, altura de la lámina de agua, entre otros.

A. Capacidad hidráulica de sumidero horizontal

En términos de capacidad hidráulica, esta aumenta cuando aumenta la profundidad de la corriente, es decir cuando la altura de la lamina de flujo es mayor; también aumenta cuando la pendiente transversal de la vía aumentan.

Cuando la pendiente longitudinal es muy grande, disminuye la profundidad del flujo y a su vez la cantidad de agua captada por el sumidero.

B. Capacidad hidráulica de sumidero lateral. La capacidad hidráulica del sumidero lateral aumenta cuando la longitud del sumidero aumenta es decir la longitud de la ventana del sumidero es más grande.

8. La EMABESA en su normativa da a conocer uno de los factores más importantes y que influyen en la eficiencia de la capacidad hidráulica de los sumideros, este es la pendiente longitudinal de la vía.

A. Capacidad hidráulica de sumideros horizontales y verticales. La capacidad hidráulica de los sumideros depende de muchos factores de diseño, pero un factor muy importante en el diseño de sumideros es la pendiente longitudinal de vía; es por esto que EMABESA resume en una tabla ensayos hechos sobre la variación en captación de caudal de un sumidero cuando se aumenta la pendiente longitudinal de la vía. En la tabla 6 que se muestra a continuación se pueden observar los resultados de los ensayos:

Tabla 6. Capacidad de sumideros horizontales y verticales en l/s.

En la anterior tabla se puede observar que el aumento de la pendiente longitudinal de la vía para sumideros verticales y horizontales hace que la capacidad hidráulica de estas estructuras disminuya. Adicionalmente se puede observar que el sumidero horizontal presenta más captación de agua que el sumidero vertical bajo las mismas condiciones de pendiente longitudinal.

9. La EAAB en la elaboración de sus normativas técnicas y con base a los diferentes tipos de sumideros, muestra como los sumideros de ventana o verticales con longitudes de 1.0 m, 1.5 m, 2.0 m y 2.5 m presentan una capacidad hidráulica en función de la pendiente longitudinal de la vía. A continuación se observa dicho análisis que es la base de los sumideros utilizados en la mayor parte del casco urbano de la ciudad de Bogotá:

A. Capacidad hidráulica de sumideros laterales o longitudinales. Los sumideros laterales SL – 100, SL – 150, SL – 200, SL – 250, los cuales se pueden apreciar desde figuras 83 a 91, son sumideros en los cuales la empresa de EAAB ha querido enfocar su capacidad hidráulica en función de un factor muy importante como lo es la pendiente longitudinal de las vías que conforman el casco urbano en la ciudad de Bogotá. Dicho análisis para pendientes que varían entre 0.3% y 4% se muestra resumido en la tabla que se muestra a continuación:

Tabla 7. Caudal máximo captado por los sumideros de la EAAB

En el recuadro se puede observar que el aumento de la capacidad hidráulica de los sumideros laterales no solo depende de la pendiente longitudinal de la vía, si no que también de pende de la longitud de la ventana del sumidero; a mayor longitud del sumidero, mayor capacidad de captación. Nótese también que la empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá afirma que para pendientes longitudinales superiores al 4%, el flujo en la superficie debe ser captado por sumideros transversales al eje de la vía.

10. CASTAÑEDA ha elaborado un texto que contiene la recopilación del concepto y desarrollo de capacidad hidráulica de estructuras tipo sumidero, la cual es realizada por diversos autores de diferentes países. Los autores dentro de sus diferentes textos muestran los diferentes procedimientos sobre el cálculo de la capacidad hidráulica para sumideros como: Sumideros laterales con y sin depresión, sumideros laterales ubicados en puntos bajos con y sin depresión, Sumideros de rejilla, sumideros de rejilla en puntos bajos, sumideros combinados, sumideros combinados en puntos bajos y finalmente sumideros ranurados.

A. Sumideros laterales B. Sumideros de rejilla C. Sumideros Combinados D. Sumideros ranurados A. Sumideros laterales. La capacidad hidráulica de los sumideros laterales depende de diversos factores los cuales se muestran a continuación:

Condiciones del flujo de aproximación al sumidero, como el caudal de aproximación ( AQ ) y la altura de la lamina de agua en la cuneta antes de llegar al sumidero ( AY ).

La pendiente longitudinal ( YS ) y la rugosidad del pavimento ( n ). Longitud ( L ) de la ventana del sumidero. La pendiente transversal de la vía. ( XS ) La ubicación de una depresión en el sector adyacente a la abertura

lateral del sumidero. A.1 Capacidad hidráulica del sumidero lateral sin depresión adyacente, metodología de MATERÓN. Según la metodología de MATERÓN21, se considera que la capacidad de un sumidero lateral sin depresión debe analizarse teniendo en cuenta un factor muy importante, el cual es la presencia o no de barras verticales a lo largo del sumidero, las cuales impiden el fácil ingreso de las basuras al sistema. A.1.1 Capacidad hidráulica de sumidero lateral sin depresión adyacente y sin barras verticales. MATERÓN expone que un sumidero lateral sin depresión y sin barras, funciona como un vertedero, por lo tanto la ecuación para determinar su capacidad es la siguiente:

23

84.1 HLQ e Donde:

Q Caudal a captar por la captación lateral,

s

m3

eL Longitud efectiva de la captación lateral, m H Carga sobre la cresta de captación, m

21 MATERÓN, Hernán. Obras Hidráulicas Rurales. Editorial Universidad del Valle. Cali.: 1997.

A.1.2 Capacidad hidráulica de sumidero lateral sin depresión adyacente y con barras verticales. MATERÓN considera que hay que tener en cuenta las pérdidas de energía debido a las barras ubicadas a lo largo del sumidero; para ello se toma la ecuación de Kirshmmer mostrada en CHOW22 y la cual se expresa continuación:

senhb

WBH V

34

Donde:

H Pérdida de carga, m B Factor de forma de la rejilla. El valor de B es igual a 1.79 para barras

circulares y 2.42 para barras rectangulares W Espesor de la barra en la rejilla, m b Espacio entre barras, m Angulo de la barra con la horizontal, (grados) Vh Cabeza de velocidad del agua a la entrada de la rejilla, m

g

VhV

2

2

Donde:

V Velocidad promedio del agua de la captación lateral,

sm

g Valor de la gravedad, 9.81

2sm

El anterior sistema de ecuaciones se ha creado para determinar una nueva altura H , que permite calcular la capacidad hidráulica del sumidero teniendo en cuenta las perdidas de energía generadas por las barras que posee. Finalmente se retoma la ecuación utilizada para determinar la capacidad del sumidero lateral adyacente sin depresión y sin barras y así determinar la capacidad del sumidero.

22 CHOW, V. T. Hidráulica De Canales Abiertos. Editorial MC GRAW Hill. 1994. 23 JOHNS HOPKINS UNIVERSITY. The Design of Stormwater inlets, Report of the Storm Drainage Community. 1956. 35 TEXAS DEPARMENT OF TRANSPORTATION. Hydraulics and Design Manual. Texas.: 2002.

23

84.1 HLQ e MATERÓN recomienda que debido a la obstrucción de la rejilla por arrastre y acumulación de material flotante y en suspensión, se deben aumentar las Pérdidas de 2 a 3 veces. Los diseñadores de sumideros generalmente recomiendan una pérdida mínima de 6.0 cm. A.2 Capacidad hidráulica del sumidero lateral sin depresión adyacente, metodología de la FHWA. La FHWA expone que para realizar el cálculo de la longitud del sumidero que debe captar el caudal que se encuentra en la superficie del pavimento, se debe utilizar la siguiente formula:

6.0

3.042.0 1

X

YCT SnSQKL

Donde:

CK 0.817 o (0.6 en unidades inglesas) TL Longitud requerida para captar el 100% del flujo en el canal. m YS Pendiente longitudinal.

n Coeficiente de Manning XS Pendiente transversal

Q Caudal total en el canal o vía.

s

m3

Adicionalmente la FHWA expone que para determinar el cálculo de la eficiencia de un sumidero lateral ya construido se debe utilizar la siguiente formula:

8.1

11

TLLE

Donde: L Longitud real del sumidero construido E Eficiencia del sumidero

La FHWA sugiere que la altura de la ventana del sumidero lateral debe estar entre los 100 y 150 mm.

A.3 Capacidad hidráulica de sumidero lateral con depresión adyacente según la metodología de Johs Hopkins University. La metodología de la Johns Hopkins University23, la cual permite determinar la capacidad hidráulica de los sumideros de ventana con depresión, ha sido expuesta en el numeral 4 del presente cuadro 5 por DIGESBA. A.4 Capacidad hidráulica de sumidero lateral con depresión adyacente según la metodología de la FHWA. Para determinar la capacidad hidráulica de un sumidero lateral sin depresión es necesario tener en cuenta la pendiente transversal de la vía o de la cuneta; para el caso de un sumidero lateral con depresión es necesario según la FWHA, encontrar una pendiente transversal equivalente, ( eS ) en lugar de ( XS ); dicho procedimiento se debe realizar como se expresa a continuación: 0

'` ESSS WXe

Donde:

WS´ Pendiente Transversal de la depresión, medida desde la pendiente

Transversal del pavimento, ( XS ), (m/m). %100´ WaS W

0E Relación del caudal determinado en la zona deprimida, con relación al caudal hallado en un punto aguas arriba del sumidero.

XS Pendiente transversal. W Ancho de la depresión. a Altura de la depresión.

Figura 163. Sumidero lateral con depresión

Determinando la pendiente equivalente, se procede a determinar la longitud del sumidero que captara el 100% del caudal que se encuentra en la cuneta, para ellos se utiliza la siguiente ecuación:

6.0

3.042.0 1

nS

SQKLe

YCT

Donde:

CK 0.817 o (0.6 en unidades inglesas). n Rugosidad del pavimento. YS Pendiente longitudinal de la vía. Q Caudal en la cuneta. Caudal a captar.

A.5 Capacidad hidráulica de sumidero lateral en puntos bajos. Metodología de la FHWA. Según la FHWA Los sumideros laterales en puntos bajos pueden funcionar como vertederos o como orificios; funcionará como vertedero cuando la altura del flujo es igual a la altura de la ventana del sumidero y funcionará como orificio cuando la altura del flujo en la ventana del sumidero es 1.4 veces la altura de la abertura del sumidero. Cuando la profundidad del flujo se encuentre entre 1.0 y 1.4, se considerara en periodo de transición y la capacidad hidráulica se define como el menor cálculo de capacidad obtenido cuando funciona como orificio y cuando funciona como vertedero. A continuación se muestra el procedimiento de cálculo de la capacidad hidráulica de un sumidero lateral en puntos bajos cuando funciona como vertedero o como orificio, ya sea que presente o no un sistema de depresión. A.5.1 Sumidero lateral en puntos bajos sin depresión cuando funciona como un vertedero. La capacidad de un sumidero lateral sin depresión, cuando funciona como un vertedero, se puede estimar de la siguiente manera: 5.1dLCQ W

La anterior ecuación es útil cuando disponemos de una longitud de sumidero ya establecida, de esta manera se evalúa el caudal captado por el sumidero lateral bajo una longitud de sumidero conocida. Si se conoce el caudal a evacuar de las calles, se procede a determinar la

longitud del sumidero que permite evacuar dicho gasto; tal procedimiento se lleva acabo despejando de la ecuación anteriormente mostrada.

5.1dCQL

W

Donde:

Q Caudal total a captar.

s

m3

WC Coeficiente del vertedero 1.6

s

m 5.0

Valor para sumideros sin depresión.

d Profundidad del agua, sobre la abertura en el sardinel (m). L Longitud de la abertura del sumidero en el anden o sardinel.

La profundidad del agua, sobre la abertura en el sardinel d , se puede calcular mediante una ecuación siempre y cuando cumpla una limitante donde hd :

XSTd Donde: T Ancho de inundación XS Pendiente transversal.

h Altura del sumidero lateral. A.5.2 Sumidero lateral en puntos bajos sin depresión cuando funciona como un orificio. La capacidad de un sumidero lateral sin depresión, cuando funciona como un orificio, según la FWHA se puede estimar mediante la siguiente ecuación:

21

0 22

hdigAgCQ

Donde:

Ag Área libre de la abertura 2m . 0C Coeficiente del orificio, valor recomendado 0.67

g Aceleración de la gravedad, 9.8 2sm

id Profundidad en el borde de la abertura, m h Altura de la abertura en el sardinel, m

id se puede determinar mediante la siguiente ecuación: aTSdi X El procedimiento anterior se puede llevar acabo siempre y cuando la profundidad del agua sea 1.4 veces más alta que la abertura del sumidero. La figura 164 relaciona las variables mencionadas anteriormente.

Figura 164. Sumidero lateral operando como orificio

Si se determina la capacidad del sumidero lateral sin depresión cuando funciona como orificio y vertedero, (es decir, h < d ≤ 1.4h), elija la mayor de las dos longitudes computarizadas como la longitud requerida para captar todo el caudal. Finalmente seleccione una longitud de sumidero estándar que sea mayor a la longitud requerida. A.5.3 Sumidero lateral en puntos bajos con depresión cuando funciona como un vertedero. Según la FHWA la capacidad de un sumidero lateral con depresión, cuando funciona como un vertedero, se puede estimar de la siguiente manera:

dWLCQ W 8.1

Donde:

Q Caudal total que alcanza la abertura o capacidad máxima.

s

m3

WC Coeficiente del vertedero 1.25

s

m 5.0

Valor para sumideros con depresión.

W Ancho de la depresión. L Longitud de la abertura del sumidero en el anden o sardinel.

1000

ahd

Donde: d Profundidad del agua, sobre la abertura en el sardinel (m). h Altura de la abertura del sumidero en el andén o sardinel (m). a Profundidad de la depresión (mm).

A.5.4 Sumidero lateral en puntos bajos con depresión cuando funciona como un orificio. Según la FHWA la capacidad de un sumidero lateral con depresión, cuando funciona como un orificio, se puede estimar de la siguiente manera:

21

00 2 dgLhCQ Donde:

0C Coeficiente de orificio, valor recomendado 0.67 0d Cabeza efectiva en el centro de la boca del orificio, obsérvese figura 164 L Longitud de la abertura del sumidero en el anden o sardinel h Altura de la abertura en el andén o sardinel m

g Valor de la gravedad, 9.81 2sm

0d se puede determinar mediante la siguiente ecuación: 20hdid

Para entender las variables expuestas anteriormente se puede observar la figura 164. B. Sumidero de rejilla. El caudal captado por este tipo de sumideros puede considerarse como un flujo espacialmente variado con descarga en el fondo. A continuación se podrá observar las diferentes metodologías en el cálculo de la capacidad hidráulica de estas estructuras.

B.1 Capacidad hidráulica de sumidero de rejilla según la metodología de Johns Hopkins University. Para conocer diseño de sumideros de reja según la metodología de la Johns Hopkins University, obsérvese el numeral 4 del cuadro 5 expuesto por DIGESBA. B.2 Capacidad hidráulica de sumidero de rejilla según la metodología Americana. Según la Texas Deparment of Transportation35 La eficiencia de captación de los sumideros de rejilla depende de diversos factores:

Pendiente longitudinal y transversal de la vía. Geometría de las rejillas. Caudal total en la Vía. Profundidad del flujo. Rugosidad del pavimento.

La FHWA ha llevado acabo una serie de experimentos los cuales permiten determinar la eficiencia de un grupo de rejillas mediante un sistema de ecuaciones. La eficiencia finalmente permite determinar la capacidad hidráulica de un sumidero de rejilla. A continuación se muestran las ecuaciones experimentales desarrolladas por la FHWA y al final se muestran las rejillas que hacen parte del experimento. 1. Relación 0E , entre el caudal frontal y el caudal total circundante en la sección de la vía.

67.2

0 11

TW

QQE W

Donde:

Q Caudal total que circula en la sección de la vía

sm

WQ Caudal en el ancho W o caudal que se encuentra frente a la rejilla.

s

m3

W Ancho de la depresión de la sección o de la rejilla m T Ancho total de inundación en la sección de la vía m

2. Relación fR . Caudal frontal interceptado por la rejilla y el caudal total en la vía.

01 VVKR cf , 0.1fR Donde:

cK = 0.295 para unidades métricas

V = Velocidad del flujo en la sección de la vía

sm

0V Velocidad del flujo cuando el agua sobrepasa la rejilla sin ser captada

sm

0V , se definió mediante un sistema de ecuaciones que depende del tipo de rejilla que hizo parte de la investigación, rejillas que se muestran en las figuras 165 a 170. Las dos tablas 8 y 9 que se muestran a continuación expresan la ecuación de 0V en función del tipo de rejilla.

Tabla 8. Ecuaciones para la velocidad del flujo que sobre pasa las rejillas (S. Ingles)

Tabla 9. Ecuaciones para la velocidad del flujo que sobre pasa las rejillas (S. Métrico)

3. Relación SR . Flujo interceptado cercano a la rejilla y el flujo total cercano a la rejilla.

3.2

8.1

1

1

LSVK

R

X

CS

Donde:

CK 0.0828 para unidades métricas. XS Pendiente Transversal de la vía.

L Longitud de la rejilla o sumidero.

V = Velocidad del flujo en la sección de la vía

sm

4. Eficiencia de la rejilla E 00 1 ERERE Sf

Donde:

0E Es la relación entre el caudal frontal interceptado y el caudal total en la Sección de la vía.

01 ERS Es la relación del caudal interceptado cercano a la rejilla con el caudal total interceptado al lado de la rejilla, este término es insignificante cuando las velocidades son altas. 5. Eficiencia de captación de un sumidero de rejilla. La eficiencia de captación de un sumidero de rejillas es igual a la eficiencia de la rejilla multiplicada por el caudal total en la sección de la vía. QEQI

A continuación se muestra el grupo de rejillas que permitieron llevar acabo el sistema de ecuaciones anteriormente mostrado para determinar la eficiencia de captación de un sumidero de rejilla.

Figura 165. Rejilla tipo P-50 y P-50x100. (Vista planta y corte A – A)

Figura 166. Rejilla tipo P-30. (Vista planta y corte A – A)

Figura 167. Rejilla tipo curvada en forma de veleta. (Vista planta y corte A – A, B – B)

Figura 168. Rejilla tipo de barras inclinadas 45º - 60 y 45º - 85. (Vista planta y corte A – A, B – B)

Figura 169. Rejilla tipo de barras inclinadas 30º - 85. (Vista planta y corte A – A, B – B)

Figura 170. Rejilla reticulada “HONEYCOMB”. (Vista planta)

Nota: Para la selección del tipo de rejilla se deben considerar factores tales como la eficiencia hidráulica, la capacidad de retener desechos, la seguridad para el peatón, para las bicicletas y cierta capacidad de carga.

La FHWA ha estudiado la eficiencia de las rejillas mostradas en las figuras 165 a 170. Estudios realizados por la FHWA enuncian que la rejilla P-50 (Figura 165) es hidráulicamente superior a las otras, pero no se considera segura para las bicicletas, las rejillas curvadas en forma de veleta (Figura 167) y las rejillas P-30 (Figura 166) tienen buenas características hidráulicas con flujos a alta velocidad, las otras rejillas como honeycomb (Figura 170) y barras inclinadas 45º-60 (Figura 168) son hidráulicamente eficaces a velocidades más bajas. B.3 Capacidad hidráulica de sumideros de rejillas en puntos bajos. Metodología según la Texas Deparment of Transportation. Para la Texas Deparment of Transportation un sumidero de rejilla en punto bajo funciona como vertedero o como orificio. B.3.1 La capacidad de un sumidero de rejilla cuando opera como vertedero

23

hPCQ WW Donde:

WQ Capacidad del sumidero funcionando como vertedero

s

m3

WC Coeficiente del vertedero = 1.66 en unidades métricas P Perímetro de la rejilla. Un factor multiplicador cercano a 0.5 se recomienda

ser aplicado al perímetro medido, como factor de seguridad. h Cabeza de altura permisible sobre la rejilla m

Cuando la rejilla se encuentra adyacente al anden, el perímetro de la rejilla se determina mediante la siguiente formula: LbarraslasdeanchoWP 2

Donde:

W Ancho de la rejilla L Longitud del sumidero.

Cuando la rejilla no se encuentra ubicada a un andén adyacente, el perímetro de la rejilla se determina mediante la siguiente formula. barrasLWP 2

El Área de las rejillas se calcula mediante la siguiente formula: barraslasdeÁreaLWA

B.3.2 La capacidad de un sumidero de rejilla cuando opera como orificio hgACQ 200

Donde:

0Q Capacidad de la rejilla

sm

0C Coeficiente del orificio, valor recomendado 0.67 A Área de las aberturas de la rejilla 2m , es decir el área total de la rejilla

menos el área de las barras. “Área total disponible para en flujo”. Se recomienda aplicar un factor multiplicador de 0.5 aplicada al área modificada como factor de seguridad.

g Aceleración de la gravedad 9.81

sm

h Cabeza de altura permisible del flujo sobre la rejilla m Finalmente para determinar la capacidad hidráulica de un sumidero de rejilla en puntos bajos, se comparan los valores de capacidad obtenidos para una rejilla cuando trabaja como vertedero y como orificio y se toma el menor valor como capacidad. B.4 Sumideros ranurados. A un que el mayor problema de este tipo de sumideros sea las basuras, estos sumideros pueden ser limpiados con agua a alta presión. Su principal característica es que son sumideros que no afectan el tráfico. B.4.1 Capacidad hidráulica de sumideros ranurados según la metodología de la FHWA. La FHWA ha hecho pruebas con sumideros ranurados, con ancho de ranuras ≥ a 45 mm. Estos estudios indican que la longitud requerida para captar todo el flujo, se puede determinar de la siguiente manera:

6.0

3.042.0 1

X

YCT SnSQKL

Donde:

CK 0.817para unidades métricas o (0.6 en unidades inglesas) TL Longitud requerida para captar el 100% del flujo en el canal m YS Pendiente longitudinal

Q Caudal Total en el canal o vía

s

m3

XS Pendiente transversal. La eficiencia de sumideros ranurados puede determinarse mediante la siguiente formula:

8.1

11

TLLE

Donde: L Longitud real del sumidero m

B.5 Sumideros combinados. La unión de un sumidero lateral y un sumidero de reja en su formación como sumideros combinados hace este tipo de estructura más eficiente que si cada sumidero trabajara por separado. B.5.1 Capacidad hidráulica de sumideros combinados según la metodología de BOLINAGA (INOS Venezuela). Según BOLINAGA, para determinar la capacidad de captación de estos sumideros, se debe llevar acabo la metodología expuesta en el Numeral 13 del cuadro 5 – Capacidad hidráulica de sumideros. B.5.2 Capacidad hidráulica de sumideros combinados según la metodología FHWA. Dentro del diseño de los sumideros combinados, la FHWA establece una metodología para determinar la capacidad captación de estas estructuras; la metodología se basa en un supuesto de que en un sumidero combinado, tiene dos puntos de predominio, la primera es la ubicación de la abertura lateral en la parte aguas arriba de de la rejilla, permitiendo la llegada del flujo en primera instancia al sumidero lateral y la segunda es cuando el flujo de aproximación llega en primera instancia a la rejilla.

A continuación se presentan las variables de diseño más importantes:

W Ancho de la rejilla m Q Caudal circulante m

YS Pendiente longitudinal

mm

XS Pendiente transversal

mm

n Coeficiente de rugosidad de Manning CL Longitud útil del sumidero lateral

A continuación se establece la longitud útil del sumidero lateral, como la diferencia entre la longitud del sumidero lateral y la longitud de la rejilla. RLC LLL

Donde:

LL longitud del sumidero lateral, m RL Longitud de la rejilla, m

Seguidamente se realiza el cálculo de la capacidad hidráulica del sumidero lateral con depresión adyacente expuesto anteriormente en la metodología por la FHWA y el caudal que sobre pase el sumidero lateral se determina mediante la metodología americana en donde la FHWA expone una serie de ecuaciones para determinar la eficiencia de captación de los sumideros de rejilla y para la cual se ensayaron diferentes tipos de rejillas. B.5.3 Capacidad hidráulica de sumideros combinados en puntos bajos. Según la FHWA, los sumideros combinados son recomendables en puntos bajos donde se acumula el agua. El sumidero lateral en este caso es de igual longitud que el ancho de la rejilla, o la longitud es igual al ancho de varias rejillas. Usualmente se suele colocar un sumidero lateral más largo que la rejilla, esto con el fin de que el sumidero lateral pueda interceptar cualquier tipo de de desecho que puedan estorbar la eficiencia de captación de la rejilla. Dicha disposición de los sumideros suelen denominarse “sweeper inlets” o sumideros limpiadores. Los sumideros limpiadores o “sweeper inlets” suelen ser más eficientes que los sumideros combinados de igual longitud de rejilla y de sumidero lateral. La capacidad de captación de un sumidero combinado de igual longitud es igual a la capacidad de captación de la rejilla cuando esta funcionando como vertedero.

Cuando el sumidero ésta trabajando como un orificio, es decir, cuando ésta sumergido, la capacidad de captación es la suma de la capacidad de captación de la rejilla con la capacidad de captación de el sumidero lateral. Su capacidad se puede determinar como se muestra a continuación: 5.05.0 267.0267.0 og dgLhdgAQ

Donde:

gA Área de las aberturas de la rejilla 2m de la rejilla, área total disponible

para el flujo 2m

g 9,81

2sm

d Profundidad del agua en la acera o anden, m h Altura de a abertura del sumidero lateral, m L Longitud del sumidero lateral, m 0d La profundidad efectiva en el centro del orificio de la abertura del sumidero

lateral, m

11. LARA, CALDERÓN y NAPOLEÓN, han determinado que tanto la capacidad hidráulica de los sumideros de ventana como los sumideros de reja horizontal, se puede realizar de manera aproximada asumiendo el funcionamiento de estas estructuras como vertederos laterales con caída libre y orificios con caída libre. A continuación se muestra el procedimiento de cálculo para cada tipo de sumidero:

A. Capacidad hidráulica de Sumidero de ventana. El cálculo hidráulico de un sumidero de reja vertical puede hacerse de manera aproximada, considerándolo como un vertedero lateral funcionando con caída libre, de acuerdo con la siguiente expresión:

23

84.1 HLQ Donde:

Q Caudal de diseño, en

s

m3

L Longitud del sumidero en m H Altura de la lamina de agua, en m

B. Capacidad hidráulica de Sumidero de reja horizontal. La determinación de las dimensiones adecuadas para este tipo de sumidero, puede hacerse utilizando la formula empleada para orificios con descarga libre. hgANKQ 2

Donde:

Q Caudal de captación, en

s

m3

K Coeficiente que depende de la forma de las aristas de entrada a la rejilla; para casos prácticos puede tomarse 6.0K

AN Área neta de la rejilla en 2m

g Valor de la aceleración de la gravedad igual a

28.9sm

h Altura de la lamina de agua, en m Algunos autores recomiendan, para el cálculo del caudal que penetra en una rejilla, la siguiente formula: VANKQ

Donde:

Q Caudal que debe captar la rejilla, en

s

m3

V Velocidad de flujo en la rejilla; debe ser menor que 0.20 sm , para evitar que

salte la rejilla y se disminuya la capacidad de captación del sumidero. K 0.90; Valor determinado considerando la condición para la velocidad.

12. RIVAS27 muestra en su texto sobre abastecimientos de aguas y alcantarillados, algunos experimentos hechos por W. W. Horner en San Luis, Missouri, los cuales dan a conocer los valores obtenidos sobre capacidad hidráulica para sumideros laterales y de rejillas. A continuación se muestran los cuadros que resumen los resultados de capacidad arrojados en el experimento para diferentes características de sumideros de ventana y de rejilla.

A. Capacidad hidráulica de sumideros laterales. Los valores obtenidos por RIVAS en sus experimentos y que se muestran en la tabla 6, fueron logrados para un sumidero lateral, con una longitud de 1.37 m de largo y 15 cm de alto. En la tabla 10 se puede observar el aumento en la capacidad de captación del sumidero, cuando aumenta la depresión, y también se puede observar la disminución en la capacidad de captación del sumidero cuando aumenta la pendiente longitudinal de la vía.

Tabla 10. Capacidad hidráulica sumideros laterales de 1.37 m de largo y 15 cm abertura de la ventana

La tabla 11 que se muestra mas adelante, refleja los resultados obtenidos mediante una serie de ensayos sobre la capacidad hidráulica de los sumideros de ventana con depresión; los resultados se obtuvieron para pendientes longitudinales que varían entre 0.5 % y 6,0 %, para depresiones de 0 , 9.0 cm, 15 cm y 20cm y para diferentes longitudes de sumidero.

27 RIVAS MIJARES, Gustavo. Abastecimientos de aguas y alcantarillados. 3 ed. Caracas: Venezuela. Ediciones Vega, s.r.l. 1983. ISBN 84 – 499 – 6534 – 9. Todas las tablas fueron tomadas de texto y adaptadas en cuanto a número y titulo.

Tabla 11. Capacidad hidráulica sumideros laterales

B. Capacidad hidráulica de sumideros de rejillas A continuación en la tabla 15 se muestra los valores de capacidad hidráulica obtenidos en sumideros con rejillas 0.65 m por 0.915 m, con platinas de (1/2 in), y espacio libre entre barras de 1 pulg. Las platinas fueron colocadas paralelas a la dirección del flujo y se le dio 5cm de depresión a la calzada.

Tabla 12. Capacidad hidráulica sumideros de rejillas

13. BOLINAGA contempla en su texto sobre drenaje superficial, el cálculo de la capacidad hidráulica de los diferentes tipos de sumideros, que según a su criterio son los más usados en los sistema de drenaje de aguas lluvias; los cálculos expuestos hacen referencia a los estudios elaborados por diferentes autores. A continuación se exponen los procedimientos de cálculo sobre capacidad hidráulica:

A. Capacidad hidráulica para sumideros de ventana con o sin depresión a adyacente. La capacidad hidráulica de los sumideros de ventana dependerá principalmente de los siguientes factores: Condiciones del flujo de aproximación, expresadas por el gasto AQ y la

profundidad en el sardinel AY , a su vez interrelacionados por la geometría de la vía, su pendiente longitudinal 0S y rugosidad K .

Longitud de la ventana L . Para un mismo gasto AQ y haciendo referencia a un sumidero de

longitud L , su capacidad de captación iQ disminuye con la pendiente longitudinal de la vía, puesto que AY se hace menor y, por lo tanto se reducen las cargas hidráulicas que inducen al alivio lateral.

Especificando AQ , L , 0S , la capacidad de los sumideros de ventana aumenta con incrementos de la pendiente transversal de la vía.

A continuación se expone el método de cálculo de sumideros de ventana, sin depresión o con ella, que Johns Hopkins University29 plantea entre los diversos trabajos existentes sobre hidráulica de sumideros. A.1 Capacidad hidráulica de sumidero de ventana sin depresión. El procedimiento que muestra el cálculo y definición de las variables sobre la capacidad hidráulica de sumideros de ventana sin depresión elaborado por Johns Hopkins University29, se muestra en el numeral 4 del cuadro 5 – Capacidad hidráulica de sumideros expuesto por DIGESBA. A.2 Capacidad hidráulica de sumidero de ventana con depresión. El procedimiento que describe el cálculo y definición de las variables sobre la capacidad hidráulica de sumideros de ventana con depresión elaborado por Johns Hopkins University29, se muestra en el numeral 4 del cuadro 5 – Capacidad hidráulica de sumideros expuesto por DIGESBA.

A.3 Capacidad hidráulica del sumidero de ventana con depresión tipo INOS. BOLINAGA define la capacidad de los sumideros de ventana con depresión, haciendo referencia al trabajo elaborado por el INOS; este procedimiento se expone a continuación: Para el cálculo de la capacidad de los sumideros que aparecen en las normas de INOS, tipificados en las figuras 171, 172 y 173, se requiere usualmente la magnitud del gasto que sobrepasa el sumidero, correspondiente a un gasto de aproximación establecido. La relación entre las variables, que mejor se ajusta a las condiciones reales, corresponde a la de la investigación realizada sobre modelos30 de la cual se han obtenido los gráficos de las figuras Nº 8.3, 8.4 y 8.531 del anexo D. La ultima corresponde a un sumidero que se usa en situaciones muy excepcionales, por tener una zona deprimida tan ancha, que resulta peligrosa para vehículos y peatones. A continuación se muestra un ejemplo expuestos en el texto de BOLINAGA el cual da a conocer el procedimiento de cálculo para la capacidad hidráulica de sumideros de ventana del INOS, mediante el sistema de gráficos mencionados anteriormente: Ejemplo: Se requiere determinar la magnitud del gasto interceptado por un sumidero de ventana colocado a un lado de una calle con pendiente longitudinal de 0.03 y pendiente transversal de 0.02, donde el ancho de inundación alcanza 2.5 m. el sumidero es tipo INOS, con 3.0 m de longitud de ventana y 5.0 cm de depresión de 60 cm de ancho. Solución: Para determinar la capacidad del sumidero, hay que hacer uso del gráfico 8.3 mostrado en el anexo D para L 3.0 m, con T 2.5 m y 0S 0.03, y se

determina 5.0A

I

QQ interpolando para XS 0.02. Teniendo T 2.5 m y

XS 0.02, se determino la profundidad del flujo de aproximación AY 0.05 m,

mediante la formula de pendiente la cual dice que 12

12

XXYYm

. Como el gasto

total AQ , determinado mediante MONOGRAMA DE IZZARD es igual a 90 lps , resulta entonces IQ 45 lps .

30 BAUER, W. J. Hydraulic design of depressed curb-opening inlets. Highway research record Nº 58. Highway Research Board of National Academy of Sciences. Washington.: 1964. 31 VENEZUELA MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS. DIRECCION DE VIALIDAD. Manual de drenajes. Caracas.: 1967.

Figura 171. Esquema sumidero de ventana tipo INOS (Vista planta)

Figura 172. Esquema sumidero de ventana tipo INOS (Corte A - A)

Figura 173. Esquema sumidero de ventana tipo INOS (Corte B - B)

A.4 Capacidad hidráulica del sumidero de ventana en puntos bajos. Según menciona BOLINAGA en su texto, se debe tener en cuanta unos factores muy importantes en el momento de definir la capacidad de estas estructuras; estos factores se exponen a continuación: Si para el gasto del proyecto y las dimensiones de la abertura prevalece

un régimen con superficie libre, la estructura opera como un vertedero de cresta ancha.

Cuando la carga de agua llega a ser mayor que la altura de la ventana, el sumidero se comportará como un orificio.

A.4.1 Capacidad hidráulica del sumidero de ventana en puntos bajos cuando opera como vertedero. Tipo INOS. El gráfico de la figura 8.6 del anexo D, permite determinar la capacidad de sumideros de ventana en puntos bajos, con una depresión de 5 cm. Los gráficos de la figura 8.7 del anexo D, proporcionan la misma información para depresiones de 2.5 cm y 7.5 cm, aplicable solo a la condición de flujo con superficie libre. Cuando se presente un caso en cual el sumidero trabaje como orificio, lo que quiere decir que hy (la profundidad del flujo es mayor que la altura de la ventana del sumidero), se procederá a solucionar el problema instalando un sumidero en un punto aguas arriba del punto bajo, este sumidero permitirá disminuir el caudal y por consiguiente la profundidad del flujo en el punto bajo; obteniendo una disminución de la profundidad del flujo inferior a la altura de la ventana, se procederá a utilizar los gráficos anteriormente mencionados para determinar la capacidad de un sumidero de ventana tipo INOS. El procedimiento que se debe seguir para ingresar a los gráficos 8.7 del anexo D, es el siguiente:

Se debe saber las características del sumidero de ventana del INOS a utilizar y las características del entorno. Características como: Depresión del sumidero, ancho de depresión, pendiente transversal de las calzadas de confluyen en el punto bajo, pendiente longitudinal, caudal de aproximación y longitud del sumidero.

Seguidamente al reconocimiento de las variables, se debe ingresar a los gráficos ya mencionados y determinar el caudal que interceptaría dicho sumidero.

El procedimiento anterior se puede analizar en el ejemplo 8.4 del anexo D. B. Capacidad hidráulica de sumideros de reja. BOLINAGA expresa que el flujo que se aproxima al sumidero puede asimilarse a un flujo espacialmente

variado con descarga de fondo. Sin embargo, la compleja configuración del movimiento, la dificultad de una cuantificación precisa del coeficiente de descarga de fondo, y la gran variedad de dimensiones y formas de la platinas que se utilizan, desalientan cual intento de desarrollar un procedimiento general para el proyecto hidráulico de este tipo de sumideros. B.1 Capacidad hidráulica de sumideros de reja según la metodología de Johns Hopkins University. BOLINAGA expone el método de cálculo para sumideros de reja conocido como el método de Johns Hopkins University32, el cual se muestra en el numeral 4 del cuadro 5 expuesto por DIGESBA. B.2 Capacidad hidráulica de sumideros de reja tipo INOS. Para determinar la capacidad de las rejas del INOS, se requiere conocer tanto la pendiente transversal, como la pendiente longitudinal de las calles, además de las características de las rejas. El INOS ha creado una serie de gráficos mostrados en las figuras Nº 8.12, 8.13 y 8.14 del anexo D que permiten determinar la capacidad de los sumideros de reja; la línea que limita en los gráficos, se refiere al máximo gasto que puede ser interceptado por una reja de cierta longitud, en una calle de pendiente conocida. Tal como se puede observar en los gráficos citados, el gasto máximo interceptado disminuye al aumentar la pendiente longitudinal de la calle. Las rejas que utiliza el INOS, son las siguientes: La reja tipo calzada tiene 1.50 m x 0.72 m; el área neta de ranuras es de 0.68 m2, que representa un 72% de la superficie de la tanquilla. La reja tipo cuneta es más pequeña; tiene 66 cm de ancho por 96 cm de largo y 10 ranuras, con un área neta 0.27 m2, que representa casi el 50% del área de la tanquilla. Cuando en el sentido del flujo se tenga más de una reja en sucesión, se podrá calcular aproximadamente el gasto interceptado mediante la siguiente formula:

23

21

0

2400

BSY

nSBQ X

AI

Donde:

IQ , viene expresado en lps cuando las demás variables están en unidades métricas, siempre y cuando:

672

1

08.0 AYn

SL

Para conocer más acerca de las variables que interfieren en el proceso de cálculo, obsérvese figura 143; el ejemplo 8.6 del anexo D, define la capacidad de interceptación de los sumideros del INOS. B.3 Capacidad hidráulica de sumideros de reja en puntos bajos. Para estimar la capacidad de sumideros de rejas en puntos bajos, se puede utilizar una formula obtenida del trabajo de la Johns Hopkins University33, la cual se muestra a continuación:

PI YgAQ 26,0 Figura 174 Donde:

IQ Caudal interceptado. PY Profundidad promedio del agua sobre la reja. se determina mediante los

gráficos 8.12, 8.13 y 8.14 del anexo D; este valor depende del tipo de rejilla usado por el INOS A Área neta útil de la reja.

Figura 174. Capacidad de sumidero de reja en puntos bajos

C. Capacidad hidráulica de sumideros mixtos. Para calcular la capacidad combinada de este tipo de sumideros, BOLINAGA recomienda llevar acabo una metodología que consiste en sumar juiciosamente los gastos de entrada. Es decir determinar por separado y sumar los caudales interceptados. El cálculo debe hacerse con condiciones del flujo de aproximación diferentes y se recomienda recurrir a factores de seguridad. El ejemplo 8.7 del anexo D, define la capacidad de interceptación de los sumideros mixtos.

14. La TxDOT en su manual sobre diseño hidráulico, describe el procedimiento a llevar acabo en el diseño los sumideros de ventana, ranurados y los sumideros de reja. A continuación se describe los procedimientos de diseño para cada tipo de sumidero:

A. Capacidad hidráulica de sumideros de ventana B. Capacidad hidráulica de sumideros ranurados C. Capacidad hidráulica de sumideros de reja A. Capacidad hidráulica de sumideros de ventana. El diseño de los sumideros de ventana implica determinar la longitud de sumidero que captaría la totalidad del flujo. La TxDOT propone usar el siguiente procedimiento para diseñar los sumideros de ventana: - Calcular la profundidad de flujo y la anchura (T) en la sección de la cuneta antes del sumidero. - Determinar la relación del ancho del flujo en la sección deprimida (W) y el ancho total antes del sumidero (T) mediante la siguiente ecuación:

0

0 KKKE

W

W

Donde:

0E Porcentaje de flujo en la depresión, con respecto al flujo total a captar

WK Caudal en la sección deprimida

s

m3

0K Caudal que sobrepasa el sumidero (caudal que se encuentra en la

sección de la cuneta, después del sumidero)

s

m3

La depresión a , el ancho de flujo antes del sumidero T y el ancho de depresión W se pueden observar en la siguiente imagen:

Figura 175. Sumidero de ventana ( Sección)

Para determinar el caudal en la sección deprimida WK y el caudal que sobrepasa el sumidero 0K , use la siguiente ecuación:

32

35

Pn

AzK

Donde:

K Caudal en la sección transversal.

s

m3

z 1.486 para sistema ingles y 1.0 para sistema métrico. A Área en la sección transversal 2m n Coeficiente de Manning P Perímetro mojado m

Para determinar el área en la sección deprimida Aw , use la siguiente ecuación:

WaWTSxWAw

21

2

Donde:

AW Área en la sección deprimida de la cuneta W Ancho de la depresión del sumidero de ventana Sx Pendiente transversal en la sección deprimida. T Ancho de inundación a Depresión

Para determinar el perímetro mojado en la sección deprimida de la cuneta WP , use la siguiente ecuación:

22 WaSxWPW Donde:

WP Perímetro mojado en la sección deprimida de la cuneta 2m W Ancho de la depresión del sumidero de ventana m

Sx Pendiente transversal en la depresión

mm

a Depresión m Para determinar el área de la sección de la calle aguas debajo de la depresión del sumidero 0A , use la siguiente ecuación:

20 2

WTSxA

Donde:

0A Área en la sección de la cuneta más allá de la depresión 2m

Sx Pendiente transversal en la sección deprimida

mm

W Ancho de la depresión m T Ancho de inundación m

Para determinar el perímetro mojado de la sección de la cuneta aguas debajo de la depresión 0P , use la siguiente ecuación:

WTP 0

Donde:

0P Perímetro mojado de la sección de la cuneta, aguas debajo de la depresión. 2m T Ancho de inundación m W Ancho de la depresión m

- Para determinar una pendiente transversal equivalente eS para el sumidero de ventana con depresión, use la siguiente ecuación:

0EWaSS Xe

Donde:

eS Pendiente transversal equivalente

mm

XS Pendiente transversal en la calle

mm

a Depresión m W Ancho de depresión en la cuneta m 0E Porcentaje de flujo en la depresión, con respecto al flujo total a captar

- Para determinar la longitud total de interceptación rL , use la siguiente ecuación:

6.0

3.042.0 1

e

r SnSQzL

Donde:

rL Longitud requerida para el sumidero de ventana m z 0.6 para sistema ingles o 0.82 sistema métrico

Q Caudal de aproximación en la cuneta

s

m3

S Pendiente longitudinal de la vía

mm

n Coeficiente de Manning

eS Pendiente transversal equivalente

mm

- Para determinar el caudal que sobrepasa el sumidero COQ , utilice la siguiente ecuación:

8.1

1

r

aCO L

LQQ

Donde:

COQ Descarga o caudal que sobrepasa

s

m3

Q Caudal total

s

m3

aL Longitud de diseño del sumidero de ventana m rL Longitud requerida para captar todo el flujo m

El caudal que sobrepase el sumidero no debe sobrepasar los 0.03

s

m3

.

- Finalmente para determinar el caudal interceptado, reste al caudal de aproximación al sumidero de ventana, el caudal que sobrepasa el sumidero. A.1 Capacidad hidráulica de sumideros de ventana en puntos bajos. La TxDOT en su manual de diseño hidráulico presenta un procedimiento de diseño para sumideros de ventana cuando funcionan como vertedero o como orificio; Dicho diseño se encuentra expuesto anteriormente en el numeral 10, cuadro 5 – Capacidad hidráulica de sumideros, en la propuesta metodológica que hace CASTAÑEDA; allí se expone el diseño que se extrajo de la FHWA. B. Capacidad hidráulica de sumideros ranurados. La TxDOT propone utilizar el siguiente procedimiento para determinar la capacidad hidráulica del sumidero ranurado: - Para Determinar la longitud del sumidero ranurado requerida para interceptar toda el agua en la cuneta rL , Utilice la siguiente ecuación:

384.0

849.0442.0

nSSQzL X

Ea

r

Donde:

rL Longitud requerida del sumidero ranurado que interceptar la totalidad del caudal en la cuneta m z 0.706 para el sistema ingles ó 1.04 para el sistema métrico

aQ Caudal total a descargar o interceptar

s

m3

S Pendiente longitudinal de la cuneta

mm

XS Pendiente transversal

mm

n Coeficiente de rugosidad de Manning E Esta en función de S y de XS según lo determinado en la siguiente

ecuación:

1122 049.0007.00001.0613.2084.19207.0 XXX SSSSSSE La anterior tiene limitantes en las siguientes variables:

aQ Caudal total a descargar o interceptar ≤ 0.156

s

m3

S Pendiente longitudinal de la cuneta ≤ 0.09

mm

n Coeficiente de rugosidad de Manning en la cuneta: 0.011 ≤ n ≤ 0.017 Las anteriores restricciones, se deben a que las ecuaciones son empíricas. La extrapolación no se recomienda. Del procedimiento anterior, se puede definir la longitud de sumidero ranurado necesaria para captar la totalidad del caudal a evacuar. - Para determinar la capacidad de interceptación Qi de un sumidero ranurado estándar (como se encuentra en el mercado), realice el siguiente procedimiento:

- Seleccione la longitud del sumidero ranurado aL basado en tamaños de sumideros estándar. Si aL < rL , la capacidad de interceptación puede ser estimada usando la figura 176; Para determinar el caudal que sobrepase la longitud del sumidero ranurado estándar, se usa la siguiente ecuación: :

769.1

1918.0

r

aCO L

LQQ

Donde:

COQ Caudal que sobrepasa

s

m3

Q Caudal de aproximación

s

m3

aL Longitud del sumidero ranurado m

rL Longitud del sumidero ranurado requerida para captar la totalidad del

caudal m

Figura 176. Proporción de caudal interceptado para el sumidero ranurado

C. Capacidad hidráulica de sumideros de reja. La capacidad hidráulica del sumidero de rejilla depende de su geometría, pendiente transversal de la vía, pendiente longitudinal de la vía, flujo total en la cuneta, profundidad del flujo y la rugosidad del pavimento. La profundidad del agua en la cuneta es el factor principal que afecta a la capacidad de la interceptación del sumidero de rejilla. A velocidades bajas, toda el agua que fluye en la sección de la cuneta, ocupada por la rejilla, llamado flujo frontal, es interceptada por las rejillas del sumidero y una pequeña porción del flujo a lo largo de la longitud de la rejilla, llamada flujo lateral, es interceptada. En pendientes pronunciadas, solamente la porción del flujo frontal será interceptada debido a que la velocidad flujo se hace más alta. En lo que respecta a la seguridad que se debe tener en cuenta para las bicicletas debido a la instalación de rejillas en la vía, se dice lo siguiente: Una rejilla con barras paralelas a la dirección del flujo, es el tipo más eficiente de sumidero de cuneta; sin embargo, cuando las barras de la rejilla se ubican transversales a la dirección del flujo para la seguridad de las bicicletas, se reduce la capacidad hidráulica del sumidero. Para cumplir con la seguridad de las bicicletas y la capacidad hidráulica de los sumideros se recomienda utilizar un diseño de rejillas curvadas o rejillas con barras en diagonal. La TxDOT toma como referencia en el diseño de sumideros de reja, la teoría expuesta por la FHWA. El procedimiento de diseño que determina la eficiencia de captación de un grupo de rejillas estándar, se puede ver en el numeral 10 del cuadro 5 - Capacidad hidráulica de sumideros, expuesto por CASTAÑEDA en su propuesta metodológica y en la cual expone la teoría de la FHWA sobre capacidad hidráulica de sumideros de reja. C.1 Capacidad hidráulica de sumideros de reja en puntos bajos. El procedimiento que muestra el diseño de sumideros de reja en puntos bajos cuando funcionan como vertedero o como orificio, se expuso anteriormente en el numeral 10 del cuadro 5 - Capacidad hidráulica de sumideros, por CASTAÑEDA en su propuesta metodológica.

Cuadro 6. Ubicación de sumideros

1. BREAÑA ha clasificado los diferentes tipos de sumideros como sumideros de cuneta, banqueta o ventana, piso y banqueta, longitudinales de banqueta, y transversales de banqueta; adicionalmente ha recomendado la ubicación más efectiva para cada tipo de sumidero, las cuales se muestran a continuación:

A. Ubicación de sumideros de Piso o de cuneta. Este tipo de sumideros se instalan cuando la pendiente longitudinal de la vía, es superior al 5%. B. Ubicación de sumideros de Banqueta o ventana. Los sumideros de banqueta deben instalarse cuando la pendiente longitudinal de la vía sea inferior al 2%. Figura Nº 177 C. Ubicación de sumideros de Piso y Banqueta. Este tipo de sumideros se instalan cuando se tiene pendientes longitudinales entre el 2 y 5%. D. Ubicación de sumideros Longitudinales de banqueta. Este tipo de sumideros debe instalarse cuando la pendiente longitudinal de la vía es superior al 5% y cuando los caudales por captar sean grandes. E. Ubicación de sumideros Transversales de piso. Este tipo de sumideros se instalan en calles con anchos de 6.0 m y menores. F. Ubicación general de sumideros Cuando la pendiente longitudinal de la vía sea superior al 3%, es

necesario realizar una depresión al sumidero para facilitar la entrada de las aguas lluvias a la estructura.

Su ubicación debe realizarse cerca a las esquinas o en los cruces de las calles.

Procurar que la separación entre sumideros no exceda los 100 m. La distancia entre sumideros no debe ser mayor a 25 m en zonas

comerciales y para pavimentos de concreto. Es recomendable una distancia de 50 m para vías en adoquín o

empedrados, y en donde se tengan velocidades bajas de transito.

2. La CONAGUA en su normativa muestra la ubicación que deben tener los diferentes sistemas de captación de aguas lluvias. La ubicación de cada coladera se debe hacer teniendo en cuenta lo siguiente:

A. Ubicación de coladeras de banqueta. En la figura 177, Se puede observar que este tipo de estructuras deben ubicarse en vías con pendientes inferiores al 2 %; para conocer el tipo de sumidero sobre el cual se hace referencia, obsérvese la figura 12.

Figura 177. Ubicación de coladeras de banqueta

B. Ubicación de coladeras de piso. Como se puede observar en la imagen que se muestra a continuación, este tipo de sumideros debe ubicarse en vías donde su pendiente longitudinal sea superior al 5%. Para conocer más acerca de este tipo de sumideros, obsérvese la figura 17.

Figura 178. Ubicación de coladeras de piso

C. Ubicación de coladeras de piso y banqueta. Como se puede observar en la figura 179, los sumideros de piso y banqueta o también llamados sumideros mixtos, son estructuras que deben ubicarse en vías donde la pendiente longitudinal se encuentre entre el 2% y el 5%. Para conocer más acerca de este tipo de sumideros, obsérvese la figura 15.

Figura 179. Ubicación de coladeras de piso

D. Ubicación de coladeras longitudinales de banqueta. En la imagen que se muestra a continuación, se puede observar que los sumideros longitudinales de banqueta se deben ubicar en vías donde la pendiente longitudinal sea superior al 5%.

Figura 180. Ubicación de coladeras longitudinales de banqueta

E. Ubicación de coladeras transversales de piso. Este tipo de sumideros como lo muestra la imagen a continuación, deben ubicarse en sentido transversal a la dirección del flujo y en las esquinas o cruces de calles.

Figura 181. Ubicación de coladeras transversales de piso

3. La DIGESBA dentro de su reglamentación técnica para proyectos de

sumideros, ha elaborado de manera general y especifica, algunos parámetros de ubicación para estructuras tipo sumideros; dichos parámetros o especificaciones se muestran a continuación:

A. Ubicación general de sumideros. DIGESBA menciona que los sumideros deben ser ubicados en las vías teniendo en cuenta los siguientes aspectos: Se ubican en puntos bajos y depresiones. Se ubican antes de puentes y terraplenes. Se ubican en los cruces de calles. Se ubican antes de las cebras. Se ubican en ambos costados de la calzada, cuando existen una

pendiente transversal en ambos costados de la vía. Se ubican en lugares donde no interfiera con las redes de otros servicios

públicos como electricidad y teléfono. Las figuras 182, 183 y 184, muestran una ubicación general de sumideros, un ajuste a la ubicación de sumideros mal instalados, y algunas formas de conexión al colector principal. Es importante tener en cuenta las características de ubicación expuestas en los gráficos, para evitar problemas de inundaciones e incomodidades a los peatones y vehículos.

Figura 182. Ubicación general de sumideros

La localización de los sumideros se debe realizar teniendo en cuenta la Pendiente transversal, y la Pendiente Longitudinal de la vía, pues estos factores definen la dirección y ubicación del flujo.

Figura 183. Localización definitiva de sumideros

La conexión de la tubería que conecta al sumidero con el colector pluvial debe hacerse de dos formas: perpendicular a la tubería del colector pluvial y en “Y”, pero en todo momento debe ser recta como se muestra a continuación:

Figura 184. Conexión del los sumideros al colector pluvial

B. Ubicación de sumideros de ventana. Se debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones para la ubicación de sumideros de ventana: No utilizarlos en zonas donde halla un cuantioso acarreo de basuras. Es recomendable su uso en puntos bajos.

C. Ubicación de sumideros de reja. Para la ubicación de este tipo de sumideros, se debe tener presente lo siguiente: Los sumideros de reja se deben ubicar cuando la pendiente longitudinal

de la vía sea igual o superior al 3 %. No ubicarlos en puntos bajos, salvo cuando no sea posible utilizar los

sumideros de ventana. D. Ubicación de sumideros mixtos. La ubicación de los sumideros mixtos debe hacerse teniendo en cuenta lo siguiente: Se utilizan en lugares donde en principio es mejor el sumidero de

ventana, pero donde la eficiencia de captación de estos sea menor al 75%.

4. El Instituto Costarricense plantea en su normativa la ubicación de sumideros en las vías de la siguiente manera:

A. Especificaciones generales para la ubicación de sumideros La distancia máxima entre sumideros no debe sobrepasar los 120 m. Para impedir inundaciones se deben colocar dos sumideros en las

esquinas de las calles.

5. La RAS - 2000 expresa que la ubicación de este tipo de estructuras dentro del casco urbano, debe ser de tal manera que su eficiencia sea la mayor posible. Para ello, es indispensable tener en cuenta los siguientes criterios:

A. Ubicación general de sumideros Los sumideros se deben ubicar en los cruces de las vías, antes de las

cruces de los peatones y en los puntos intermedios bajos. Su diseño y ubicación puede ser lateral o transversal al sentido del flujo. Se deben ubicar en puntos bajos y depresiones. Antes de puentes y terraplenes. Donde no exista captación de sedimentos.

B. Ubicación de sumideros de ventana. Se debe tener en cuenta los siguientes criterios: Su ubicación no puede hacerse en calles donde su pendiente longitudinal

sea mayor al 3%. C. Ubicación de sumideros mixtos. Se debe tener en cuenta los siguientes criterios: Se ubican donde en principio es preferible un sumidero de ventana. Se utilizan cuando la eficiencia del sumidero de ventana es inferior al

70%.

6. El RNE en su normativa sobre drenaje pluvial urbano, establece un catalogo de especificaciones acerca de la ubicación eficiente de estructuras tipo sumidero; dicha información se muestra a continuación:

A. Ubicación general de sumideros. A continuación se muestra algunos elementos claves que permiten un mejor desarrollo de estas estructuras dentro del sistema urbano: Para ubicar de la mejor manera estas estructuras, se debe tener en

cuenta las siguientes variables: el caudal a captar, la pendiente transversal y Longitudinal de la vía, el Volumen de residuos sólidos que se maneja en la zona, y acceso a peatones en el lugar donde se ubicaran los sumideros.

Los sumideros se deben ubicar en puntos bajos. Los sumideros se deben ubicar en las esquinas donde se cruzan las

calles, pero antes de llegar al paso de los peatones. Cuando las manzanas tiene grandes dimensiones se deben utilizar

sumideros intermedios. Por razones de economía se deben ubicar cerca a las alcantarillas y

conductos de desagüe del sistema de drenaje pluvial. Cuando sea necesaria la utilización múltiple de sumideros, se deben

utilizar con una distancia minima de 6 m. Para conocer un esquema general que permita tener una orientación de la ubicación de sumideros en las esquinas de las calles y su ubicación previa al cruce de peatones; obsérvese la figura 185 que se muestra a continuación:

Figura 185. Ubicación de sumideros en intersecciones de calles

La ubicación de los diferentes tipos de sumideros que presenta la RNE en su normativa de sobre drenaje pluvial urbano, se muestra a continuación: B. Ubicación sumidero lateral. Este tipo de sumideros debe ubicarse en las vías cuando la pendiente longitudinal sea inferior al 3%. C. Ubicación de sumidero de fondo o cuneta. Se utilizan cuando la pendiente longitudinal sea superior al 3%.

7. El SERVIU da a conocer algunos parámetros de ubicación que se deben tener en cuenta en el momento de realizar la instalación de estas estructuras dentro del casco urbano. A continuación se muestra la ubicación minima a tener en cuenta:

A. Ubicación general de sumideros. Para ubicar los sumideros en las vías, se debe tener en cuenta lo siguiente:

Los sumideros deben ubicarse en las intersecciones de las calles aguas arriba del cruce de los peatones.

Se deben ubicar en las partes bajas de las intersecciones de las calles. Se deben ubicar aguas abajo donde se espere recibir una gran cantidad

de aguas lluvias como salidas de estacionamiento, descargas de techos, Conexiones de pasajes.

Debe ubicarse un sumidero cuando la cantidad de agua en la cuneta sobrepase la cantidad de agua permitida por diseño.

8. Las EPM contempla los siguientes aspectos de ubicación: A. Ubicación general de sumideros. Los sumideros se deben localizar en las bateas y las esquinas; La separación máxima de sumideros debe ser de 80 m.

9. A continuación se muestran algunos aspectos que el Consorcio de Huesna da a conocer sobre la ubicación general de sumideros:

A. Ubicación general de sumideros

Se ubicaran en aquellos puntos de las calzadas donde permita intersectar más rápida y eficientemente las aguas pluviales.

Se deben ubicar en los cruces de las calles. La ubicación máxima entre sumideros debe ser de 30 m.

10. GEOSUPORT en su boletín Nº 123, muestra los diferentes parámetros

de ubicación para sumideros horizontales y laterales. A. Ubicación de sumideros horizontales. La ubicación de este tipo de sumideros se debe hacer en puntos, lo que quiere decir que se debe hacer donde existe la posibilidad de estancamiento de aguas. B. Ubicación de sumidero lateral. Los sumideros laterales deben ser situados en vías de circulación rápida.

11. EMABESA muestra algunas pautas para ubicación de sumideros; a continuación se muestra la ubicación general de sumideros expuesta en su normativa de saneamiento:

A. Ubicación general de sumideros. Un parámetro de ubicación muy importante y que debe tenerse en cuenta para la ubicación de sumideros de rejilla, se muestra a continuación:

Las rejillas a utilizar para los sumideros se ubicaran en sentido perpendicular a la dirección del tráfico, de manera que las bicicletas y motocicletas no puedan introducir sus ruedas en la rejilla del sumidero.

12. El CYII, muestra algunas especificaciones para la ubicación de canaletas y para la ubicación general de sumideros.

A. Ubicación de sumideros de canaleta

Se instalaran en calzadas cuyo bombeo lateral sea muy inferior a la pendiente longitudinal.

Se instalaran en grandes superficies pavimentadas. Se situaran canales y rejillas de desagüe perpendicularmente al sentido

del flujo vehicular. Se podrá realizar su conexión mediante un albañal a un sumidero o

imbornal. B. Ubicación general de sumideros

En redes unitarias se utilizaran sumideros sifónicos. En redes separativas se utilizaran sumideros no sifónicos. El número y distancia de imbornales dependerá de la intensidad y

frecuencia de las aguas lluvias así como de las pendientes de las calles. La separación máxima de sumideros será de 30 m. Se ubicaran sumideros en los puntos bajos de las calles. Se ubicaran sumideros antes de los cruces de los peatones. Con el fin de impedir el ingreso de materiales sólidos a la red principal,

no deberán instalarse sumideros en calles no pavimentadas. Se utilizaran sumideros en calles no pavimentadas cuando se disponga

junto a estos un arenero o arqueta registrable para la recogida y extracción de arena y sólidos.

Las tolerancias en dimensiones del cuerpo de los imbornales construidos en situ, no serán superiores a 10 mm con respecto a lo estipulado en los planos.

13. CASTAÑEDA dentro de su propuesta metodológica, menciona algunos

aspectos de ubicación de sumideros expuestos por BOLINAGA, los cuales muestran una serie de reglas y criterios para determinar la correcta ubicación de sumideros.

A. Ubicación general de sumideros Ubicarlos en puntos bajos y depresiones. En lugares donde se reduzca la pendiente longitudinal de las calles. Justo antes de puentes y terraplenes.

Preferiblemente antes de los cruces de calles o de pasos de peatones (Cebras).

Para llegar a una correcta localización final de los sumideros es importante tener en cuenta un conjunto de recomendaciones complementarias, debido a que estás solo pueden llevarse acabo en el momento de la construcción de los sumideros, las cuales son: Analizar el esquema geométrico de cada calle, particularmente su

sección transversal, de tal forma de decidir si se debe o no construir un sumidero en cada lado, o solo en el lado bajo. Dicho análisis es importante en calles repavimentadas y antiguas debido que ahí, el drenaje superficial es insuficiente.

No se deben ubicar sumideros en lugares donde puedan interferir otros

servicios públicos como electricidad y teléfonos. Se deben evitar colocar los sumideros cerca de árboles ubicados en la

vía debido a que estos pueden perturbar la capacidad de captación del sumidero.

Para conocer más detalles acerca de la ubicación de sumideros, obsérvese las figuras 188 y 189.

14. SILVA26 expone un su texto un tema muy importante sobre obras complementarias en sistemas de acueductos y alcantarillados; dichas obras complementarias son los sumideros, y como se expone, pueden ser de reja horizontal, de reja vertical, de reja horizontal y vertical, con sello hidráulico y sin sello hidráulico.

A. Ubicación de sumideros con sello hidráulico. Los sumideros con sello hidráulico, son aquellos sumideros que en su configuración interna presentan un sistema que impide salir malos olores provenientes de la red principal, a la superficie de la vía. Se deben tener en cuenta los siguientes parámetros de ubicación para este tipo de estructuras: Este tipo de sumideros se deben ubicar en las vías, cuando en la red

principal existe un sistema de alcantarillado combinado (aguas lluvias y aguas residuales. Es importante resaltar que estas estructuras deben

26 SILVA GARAVITO, Luis F. Diseño de Acueductos y Alcantarillados. 10ª ed. Bogotá: Colombia.

presentar un servicio de limpieza permanente preventivo contra los malos olores que se generan debido al material orgánico que se deposita en su interior y el cual se descompone con el paso de los días.

No deben ubicarse sumideros con sello hidráulico en zonas climáticas en donde halla posibilidad de paludismo, pues estas estructuras se convierten en criaderos de mosquitos palúdicos, presentando así una fuente de contagio muy importante. Solo deben usarse si constantemente se esta vertiendo agua al sistema.

B. Ubicación de sumideros sin sello hidráulico. Cuando las redes de aguas lluvias presenten sistemas separados, se deben usar sumideros sin sello hidráulico.

15. RIVAS muestra los dos tipos de sumideros generalmente utilizados en Venezuela, los cuales son: sumideros de depresión y sumideros de rejilla. La ubicación de estas estructuras dentro del sistema urbano se lleva acabo teniendo en cuenta los siguientes parámetros:

A. Ubicación de sumideros de depresión. Este tipo de sumideros hace referencia a los sumideros de ventana, los cuales presentan una depresión que permiten el encausamiento de las aguas lluvias al sistema de forma más fácil. Figura 186. La ubicación de sumideros de depresión debe hacerse teniendo en cuenta lo siguiente:

Estas estructuras están ubicados debajo de las aceras. Si este tipo de sumidero presenta sello hidráulico, podrán ser ubicados

en sistemas de alcantarillado único y mixto.

Figura 186. Sumidero de depresión

B. Ubicación de sumideros de rejilla. Los sumideros de rejilla, obsérvese figura 187, deben ubicarse teniendo en cuenta los siguientes parámetros:

Se deben ubicar sumideros de rejilla en puntos bajos o en depresiones. Cuando el sumidero de rejilla presente sello hidráulico, podrá ser ubicado

en sistemas de alcantarillado único y mixto.

Figura 187. Sumidero de rejilla

16. BOLINAGA en representación del Instituto Nacional de Obras Sanitarias

de la republica de Venezuela, ha elaborado un documento sobre drenaje urbano en el cual da a conocer de forma organizada los procedimientos a seguir para la ubicación general y final de sumideros; también se mencionan algunos aspectos de ubicación para los diferentes tipos de sumideros.

Se debe tener en cuenta que el proceso de ubicación planteado por BOLINAGA es un procedimiento que asume en un comienzo la presencia de cunetas instaladas a los costados de las calles. A continuación se muestra el procedimiento general y final para la ubicación de sumideros: A. Procedimiento general para la ubicación de sumideros. BOLINAGA plantea que el criterio más importante para la ubicación de sumideros dentro del sistema urbano, es la utilización de estas estructuras solo cuando la capacidad del drenaje superficial es insuficiente. Lo cual quiere decir que solo se utilizaran sumideros cuando las cunetas no sean capaces de transportar el caudal generado por el área tributaria. El procedimiento a poner en practica y que BOLINAGA plantea, es el siguiente:

En primera instancia hay que determinar los caudales que transitan por la vía, partiendo de las divisorias de aguas y de acuerdo a las áreas tributarias respectivas. Estos gastos se comparan con las capacidades

de las respectivas calles o cunetas, instalándose los primeros sumideros cuando el caudal que transitan por las calles, sea igual a la capacidad de las calles.

En segunda instancia se calcula el caudal o gasto captado o interceptado, de acuerdo al tipo de sumidero, y haciendo una diferencia de caudales, se determina los gastos que sobrepasan los primeros sumideros.

En tercera instancia y en forma similar a la primera instancia, se calculan los caudales de las áreas tributarias aguas abajo de los primeros sumideros y luego se les suma los gastos que sobrepasan los primeros sumideros. Cuando esta suma iguale la correspondiente capacidad de la calle, se ubican los segundos sumideros y así sucesivamente.

B. Localización final de sumideros. Habiendo realizado el procedimiento anterior para la ubicación general de sumideros, se procede a efectuar la ubicación final teniendo en cuenta una serie de criterios los cuales se expresan a continuación:

Se deben ubicar los sumideros en puntos bajos y depresiones. En lugares donde se reduzca la pendiente longitudinal de las calles. Se deben ubicar sumideros justo antes de puentes y terraplenes Se deben ubicar sumideros justo antes del paso de peatones.

Los dos procedimientos anteriores (Ubicación general y Ubicación final) nos permiten completar un proceso de ubicación de sumideros, pero es importante tener en cuenta un conjunto de recomendaciones adicionales, aunque muchas de ellas solo puedan llevarse a la práctica durante la etapa de construcción. A continuación se muestra el conjunto de recomendaciones: Analizar el esquema geométrico de cada calle, particularmente su

sección transversal, de tal forma de decidir si se debe o no poner un sumidero en cada lado o solo en el lado bajo. Este análisis es importante en calles antiguas o repavimentadas; es decir donde el drenaje superficial es deficiente.

En las intersecciones de calles y en especial cuando deba impedirse el flujo transversal, pueden crearse pequeñas depresiones con aguas estancadas, de manera de garantizar la completa captación de las aguas.

No localizar sumideros donde interfieran con otros servicios públicos, como lo son las cajas de electricidad y teléfono.

La existencia de árboles cercanos a la vía, particularmente aquellos con raíces superficiales, pueden perturbar significativamente la eficiencia de captación de sumidero.

En la figura 183, se puede observar la localización final de sumideros y en la figura 182, se puede observar un ejemplo de localización de sumideros. En definitiva y de acuerdo a las virtudes y defectos que presentan los diferentes tipos de sumideros, se puede hacer una serie de recomendaciones para la ubicación de cada tipo de sumidero. a continuación se muestra las diferentes recomendaciones: C. Ubicación de sumideros de ventana

Los sumideros de ventana se deben utilizar preferiblemente cuando su eficiencia sea al menos de un 75%, lo cual puede ocurrir para pendientes longitudinales inferiores al 3% y anchos de inundación de menos de 3 m.

Darle la primera prioridad, por razones viales, a su utilización en vías arterias y distribuidoras.

Es recomendable tanto para sumideros en calzada como para en puntos bajos, suponer como área efectiva el 80% del área neta de la ventana.

No emplearlos cuando se tenga indicios de que existe la posibilidad de acarreo cuantioso de sedimentos y desperdicios.

D. Ubicación de sumideros de reja. La ubicación de los sumideros de reja en la vía se puede hacer sobre la calzada y en la cuneta. Obsérvese las figuras 188 y 189 que se muestran a continuación.

Figura 188. Ubicación de sumideros de reja en calzada y cuneta

Figura 189. Ubicación de sumideros de reja en cuneta

Los sumideros de reja se deben utilizar preferiblemente en calles o

avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3% o más), en cunetas y su uso debe evitarse en lo posible en vías arterias y distribuidoras.

Cuando se haga necesaria la utilización de más de una reja, se debe tener en cuenta las recomendaciones que se muestran ligadas a la figura 190 que se muestra a continuación:

Figura 190. Disposición relativa de rejas en calzada

1. Deseable cuando la pendiente transversal de la calzada es casi nula y no hay molestias al transito de vehículos. Si existiese inconveniente, utilizar varias disposiciones 3 o 6 separadas suficientemente entre si.

2. Deseable cuando la pendiente transversal es moderada y la reja (c) de la disposición 1 capta

menos 20% del total y no hay molestias al transito de vehículos. Si existiese inconvenientes proceder igual que la disposición 1.

3. Deseable cuando la pendiente transversal es mayor del 1% o en la disposición 2, la reja (b) no cumple el requisito de captar 30%.

4. Indeseable en todos los casos.

5. Deseable cuando la disposición 3 no puede utilizarse por molestar al transito de vehículos.

6. Deseable cuando la disposición 3 es insuficiente para intersectar el gasto requerido. La reja (b) de

esta disposición es en este caso salvo en pendientes transversales pequeñas más eficiente que las (b) de las disposiciones 1 y 2.

7. Indeseable, las rejas (b y c) son ineficientes.

8. Indeseable la reja, la reja (b) es ineficiente.

La reja de barras inclinadas, por su ventaja para la circulación de

bicicletas, puede ser utilizada preferentemente. Sin embargo no debe descartarse el empleo de las rejas de barras paralelas al flujo pues sufre menos taponamientos por basura y es más eficiente.

Colocar, en particular cuando se utilizan barras inclinadas y por razones de captación de desperdicios, el doble del área requerida por capacidad hidráulica, siguiendo las pautas de la figura 190 mostrada anteriormente.

No colocar sumideros con depresión cuando ocupen parte o la totalidad de la calzada.

No utilizarlos en puntos bajos, salvo cuando no sea posible colocar los de tipo ventana. En este caso debe proveerse, el doble del área necesaria.

E. Ubicación de sumideros mixtos. Las figuras 191 y 192 que se muestran a continuación, reflejan las diferentes posibilidades de ubicación relativa de rejas y ventanas (sumideros mixtos). La posición más eficiente es cuando la ventana del sumidero atrae el flujo al brocal y la reja del sumidero capta el gasto que la sobrepasa.

Figura 191. Disposición típicas de sumideros mixtos

Figura 192. Disposición típicas de sumideros mixtos

17. JIMTEN en su catalogo sobre canaletas y rejillas de uso público, da a

conocer las diferentes posibilidades de ubicación para las canaletas. A. Ubicación general de canaletas Kenadrain Zonas peatonales, Carreteras, Cualquier aplicación en la edificación, Los alrededores de un edificio, El medio industrial y agrícola, Parques y jardines, Las canaletas pueden ser instaladas en pavimentos adoquinados o en

asfalto. La figura 193 que se muestra a continuación, refleja la diversidad de lugares en donde pueden ser instaladas las canaletas de evacuación de aguas superficiales.

Figura 193. Ubicación de canaletas Kenadrain

Cuadro 7. Configuración de sumideros

1. La CONAGUA presenta algunos aspectos generales sobre configuración de sumideros y algunos aspectos puntuales para cada tipo de sumidero.

A. Configuración general de sumideros. Por lo general cada sumidero debe estar compuesto por los siguientes elementos: Caja que funciona como desarenador donde se depositan los materiales

pesados que arrastra el agua. Coladera que permite la entrada del agua de la superficie del terreno al

sistema de la red de atarjeas. Su función es evitar el paso de basuras, ramas y otros objetos.

Tubería de concreto (albañal) que permite el transporte de agua desde el sumidero hasta las tuberías de menor diámetro en la red.

B. Configuración de Coladeras de banqueta tipo 1 El Albañal de conexión es de 15 cm de diámetro. En su construcción es necesario una sección de relleno consolidado. Se debe realizar un cimiento losa de concreto 1:2:4 de 8cm de espesor. Materiales: Mortero 1:3 y 1:4 para mampostería, concreto, emulsión

asfáltica, Mampostería en piedra y ladrillo. La tapa o rejilla del sumidero debe ser de hierro fundido o de concreto. Las rejillas de la coladera de banqueta debe ser de hierro fundido.

Figura 194. Sumidero de banqueta Tipo 1

C. Configuración de Coladeras de banqueta tipo 2 El Albañal de conexión es de 15 cm de diámetro. Placa base concreto 1:2:4 de 8.0 cm de espesor. Materiales: mortero, concreto, emulsión asfáltica, Mampostería en piedra

y ladrillo. Tapa de hierro fundido o de concreto. Las rejillas de la colgadera de banqueta debe ser de hierro fundido.

Figura 195. Sumidero de banqueta Tipo 2

D. Configuración de Coladeras de piso Albañal de 15 cm de diámetro. Rejilla de hierro fundido. Esta estructura del sumidero debe construirse en concreto reforzado.

D. Configuración de Coladeras de piso y banqueta El Albañal o tubo de conexión entre el sumidero y el colector principal,

debe ser de 20 cm de diámetro. Materiales: Mortero de cemento 1:4, concreto de 140Kg/cm2, ladrillo. Placa base concreto. Tapa de hierro fundido o de concreto. La rejilla frontal para el sumidero de banqueta debe ser de hierro fundido. La rejilla del sumidero de piso debe ser de hierro fundido.

La estructura del sumidero debe ser en concreto reforzado con acero estructural.

Figura 196. Sumidero de piso y banqueta

E. Configuración de Coladeras Transversales de piso Se construyen como canales con rejillas de hierro fundido. Cuando el ancho de la vía es mayor a 6.0 m, el albañal debe ser de

0,61m de diámetro, y cuando el ancho de la vía sea superior a 6.0 m, se instalan albañales de 0.76 cm de diámetro.

2. La Mankomunitatea en su contexto sobre sumideros o imbornales, muestra la configuración de sumideros sifónicos prefabricados, no sifónicos prefabricados y sumideros no sifónicos en situ. A continuación se muestra su configuración:

A. Configuración de Sumideros Sifónicos prefabricados El diámetro de la tubería que une el sumidero con la red principal debe

ser de 200 y 250 mm. La Separación horizontal entre el refuerzo de acero para la estructura

que conforma el sumidero debe ser 15 cm. Diámetro de barra horizontal debe ser Nº 8. La separación entre el refuerzo estructural para las barras verticales

debe ser de 15 cm.

El diámetro de barra vertical debe ser Nº 5. La tubería de conexión debe tener una pendiente del 1%. Su estructura debe ser en concreto. La tubería de conexión debe ser en PVC color gris.

B. Configuración de Sumidero no Sifónico prefabricado El diámetro de la tubería que une el sumidero con la red principal debe

ser de 160 y 200 mm. El diámetro del refuerzo vertical debe ser Nº 8. Separación entre barras verticales: 10 cm. Depresión interna del 5%. Protección a tubería de conexión de 1m en hormigón. Figura 20. La tubería de conexión debe tener una pendiente del 1%. Su estructura debe ser en concreto. La tubería de conexión debe ser en PVC color gris.

C. Configuración Sumidero no Sifónico en situ El diámetro de la tubería que une el sumidero con la red principal debe

ser de 160 y 200 mm. Depresión interna del 5%. Protección a tubería de conexión de 1m en hormigón. Figura 21. La tubería de conexión debe tener una pendiente del 1%. Su estructura debe ser en concreto. La tubería de conexión debe ser en PVC color gris.

3. El Instituto Costarricense menciona algunos aspectos muy importantes

sobre la configuración de estos sistemas de captación de aguas lluvias. A continuación se resumen estos aspectos:

A. Configuración de tragantes La profundidad minima de los tragantes con respecto a la rasante debe

ser como mínimo de 90 cm. Cada tragante debe contar con dos bocas de inspección, con sus

respectivas rejillas. Los tragantes se deben construir en concreto reforzado. Las rejillas de los tragantes deben ser de hierro fundido. Las esquinas de los marcos de la rejilla deben ser en acero.

4. La RAS – 2000, presenta algunos criterios de configuración general que deben cumplir todas las estructuras tipo sumideros que se realicen en Colombia; la configuración de los sumideros se muestran a continuación:

A. Configuración de sumideros La tubería de conexión entre el sumidero y la red principal debe tener un

diámetro mínimo de 200 mm (8 in). La longitud de tubería que une el sumidero con la red principal no debe

ser mayor de 15 m. La pendiente de la tubería de conexión del sumidero con el colector

principal no debe ser inferior al 2%. Los sumideros deben presentar cámaras o cajas las cuales se conectan

a la red de alcantarillado. B. Configuración sumidero de ventana La longitud minima de la ventana debe ser de 1.5 m. La depresión transversal debe tener un ancho entre 0.3 m – 0.6 m y con

una pendiente hasta del 8%.

5. La RNE expone en su Reglamento Nacional de Edificaciones, los elementos de configuración que debe tener los sumideros de rejilla y los sumideros mixtos que se utilizan en las calles como sistemas de captación de aguas lluvias. A continuación se presenta la configuración de los sumideros mencionadas anteriormente:

A. Configuración de sumidero de fondo o de rejilla Las rejillas pueden ser en hierro fundido o en hierro laminado. Las rejillas pueden ser rectangulares, cuadradas o circulares. Por procesos de fabricación industrial las rejillas pueden tener

dimensiones de: 60 cm x 100 cm, 45 cm x 100 cm. La separación de barras varía entre 2.0, 3.5 y 5.0 cm y su diseño

depende de si van a ser utilizados en zonas urbanas o carreteras. B. Configuración sumideros mixtos. El diámetro mínimo de la tubería de conexión del sumidero con el colector principal deberá ser de 10 in.

6. Las E.P.M menciona un aspecto muy importante en lo que se refiere a la resistencia y espesor de las paredes que deben tener los sumideros en su configuración.

A. Configuración de sumideros. Las paredes y las bases de las cajas serán de concreto simple de 17.5 Mpa. Con un espesor de pared de 20 cm.

7. El Consorcio de Huesna presenta en su normativa sobre saneamiento, elementos de configuración considerados importantes a la hora de definir un mejor sistema de captación de aguas lluvias dentro del casco urbano. Dicha información se presenta a continuación:

A. Configuración de sumideros Deben estar conectados con un poso de registro o se unirán al colector

mediante una T. La tubería que une el sumidero con la red, será en PVC o en polietileno

corrugado, con un diámetro de 200 mm y con una pendiente minima del 2%.

Las rejillas deberán ser planas y de fundición dúctil, articuladas antirrobo y con marco reforzado con el fin de que las tapas no se desplacen del marco.

La rejilla deberá tener una resistencia a la rotura de 25 toneladas y su relieve en la parte expuesta al transito debe ser antideslizante.

8. GEOSUPORT expone la configuración de las estructuras tipo sumideros de la siguiente manera:

A. Configuración general de sumideros Cada sumidero deberá tener una arqueta, esta permitirá el paso del flujo

al colector. El acabado externo del sumidero o su superficie deberá ser tal que

permita al agua entrar en el mismo y no pasar al lado sin entrar en el. Las rejillas utilizadas en los sumideros serán difícilmente movibles y su

resistencia deberá ser necesaria para soportar el peso de los vehículos. R = 250 KN, Norma EN 124.

9. EMABESA considera importante tener en cuenta los siguientes elementos de configuración en el diseño de sumideros:

A. Configuración de sumideros Se construirán los sumideros en hormigón o ladrillo. Los sumideros también pueden ser prefabricados. No deben haber cajas de inspección entre el sumidero y el colector. La

tubería debe ser directa.

10. El CYII, ampliando la normativa de redes de saneamiento, incluye dentro de las estructuras del drenaje superficial especificaciones sobre configuración de imbornales. A continuación se muestra los aspectos más importantes:

A. Configuración de canaletas. Las canaletas o sumideros transversales deberán cumplir con las siguientes especificaciones: Podrán ser de hormigón en masa, armado o polímero, de fundición y de

materiales plásticos. Las rejillas serán de fundición de dúctil. El ancho entre ranuras no debe ser superior a los 32 mm. La conexión entre la canaleta y la red principal deberá hacerse mediante

un albañal. B. Configuración de sumideros. Con respecto a las rejillas ha instalar en los sumideros, se debe cumplir lo siguiente: Sus diseños se admitirán según fabricante y deberán ser de fundición

dúctil (Son fundiciones que contienen grafito nodular). Se recomiendo instalar las barras en dirección de la corriente. La separación entre barras no debe exceder los 4 cm. Tendrán la resistencia necesaria para soportar el paso de vehículos. Estarán sujetas de forma que no puedan ser desplazadas por el tráfico.

Con respecto al albañal o tubería de conexión con la red principal, debe cumplir lo siguiente: El diámetro de la tubería de unión entre la red principal y el sumidero

estará entre 250 y 300 mm.

El material que compone el albañal podrá se de hormigón armado, gres o en PVC.

La pendiente minima de la tubería de conexión será del 2 % y la

pendiente máxima será tal que la velocidad del flujo no exceda los 3 sm .

Los albañales deben tener su diseño hidráulico y mecánico. Con respecto al tipo de unión de la tubería de conexión con la red principal se debe tener en cuenta lo siguiente: El entronque (conexión en T) del albañal a la red principal se hará

mediante un pozo de registro en caso de redes tubulares. La conexión del albañal también puede hacerse directamente al colector

cuando el acceso a la red se puede hacer sin la necesidad de un pozo de registro.

El ángulo de conexión debe ser de 90º.

11. La EAAB presenta algunos elementos de configuración para los diferentes sumideros utilizados en Bogotá. Los sumideros deben cumplir con lo siguiente:

A. Configuración de sumideros mixtos

Deberá soportar una carga minima 10 2mT .

B. Configuración de sumideros Las tuberías que garantizan el transporte de aguas del sumidero a la red

principal, deberán presentar diámetros de 8, 10, 12 y 14 pulg. y deben cumplir las especificaciones expuestas en la Tabla 13, sobre la determinación de capacidad máxima del tubo de salida.

8 pulg. Para tuberías de sumideros existentes. 10 pulg. Para tuberías de sumideros nuevos. 12 Pulg. Para tuberías de Sumideros nuevos tipo SL. 14 Pulg. Para tuberías de Sumideros nuevos tipo ST. Las tapas de registro de los sumideros, deben cumplir con las

dimensiones, materiales y refuerzos expuestos en la Norma NS – 047 en las figuras 2 y 3.

El marco de la rejilla deberá ser rectangular y deberá servir de separador entre el pavimento y el sumidero. Figura 197.

Figura 197. Marco rectangular para sumidero de rejilla

Las rejillas podrán ser de material hierro gris que cumpla la ASTM A 48 o

en concreto que cumpla la norma de EAAB NP- 005 Materiales de construcción.

Las rejillas deben resistir una carga viva transmitida por el camión C – 40 - 95. (Ministerio de transportes de Colombia)

Los tipos de rejillas deben cumplir la norma NP – 023. Rejillas y tapas para sumideros de la EAAB.

El acero de refuerzo debe ser: MpaFy 420 Norma NTC 2289. El concreto usado para construcción de sumideros debe estar regido por

la norma técnica NP-005 Materiales de construcción: concretos y morteros de la EAAB.

Las condiciones para la cimentación del sumidero debe estar regida por la norma NS-035 Requerimiento para cimentación de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado de la EAAB.

Los requisitos que debe cumplir la tubería de conexión debe estar regida por la norma NP- 027 Tuberías para alcantarillado de la EAAB.

Tabla 13. Capacidad máxima del tubo de salida

12. CASTAÑEDA en su propuesta metodológica, muestra el grupo de rejillas usado por la FHWA en sus estudios.

A. Configuración de sumideros de rejilla. Las rejillas las cuales han sido objeto de innumerables estudios son las siguientes: La FHWA denomina las rejillas para sumideros de la siguiente manera: P-50, P50X100, P-30, Rejilla curvada en forma de veleta, Rejilla de barras inclinadas 45º-60, Rejilla de barras inclinadas 45º-85, Rejilla de barras inclinadas 30º-85, Rejilla reticulada “honeycomb” (Forma de Panal de abejas). P-50: Rejilla de barras paralelas, cada barra espaciada en su ancho 4,8

cm entre ejes de barras, este puede variar entre 38.1 cm hasta 91.4 cm, en su longitud tiene un espaciamiento entre ejes de barras de 10.2 cm y esta puede variar entre 61 cm hasta 121.9 cm. Figura 165.

P-50x100: Es una rejilla exactamente igual a la mostrada en la figura

165, pero con barras transversales separadas 1.0 cm. P-30: Rejillas de barras paralelas con espaciamiento en su ancho de 2,9

cm entre ejes de barras, este puede variar entre 38.1 cm hasta 91.4 cm, en su longitud tiene un espaciamiento entre ejes de barras de 28.6 cm y esta puede variar entre 61 cm hasta 121.9 cm. Figura 166.

Rejilla curvada en forma de veleta: Rejilla con elementos curvados en

forma de veleta con 8.3 cm de espaciamiento longitudinal entre elementos y 10.8 cm de espaciamiento transversal entre ejes de barras. Figura 167.

Rejilla de barras inclinadas 45º-60: Rejilla con elementos longitudinales

con un ángulo de inclinación de 45º, con un espaciamiento entre centro de elementos de 5.7 cm y transversalmente un espaciamiento de 10.2 cm entre ejes de barras. Figura 168.

Rejilla de barras inclinadas 45º-85: Rejilla con elementos longitudinales

con un ángulo de inclinación de 45º, con un espaciamiento entre centro de elementos de 8.3 cm y transversalmente un espaciamiento de 10.2 cm entre ejes de barras. Figura 168.

Rejilla de barras inclinadas 30º-85: Rejilla con elementos longitudinales

con un ángulo de inclinación de 30º, con un espaciamiento entre elementos de 8.3 cm y transversalmente un espaciamiento de 10.2 cm entre ejes de barras. Figura 169.

Rejilla reticulada “honeycomb”: Es una rejilla con un patrón de barras laterales en forma de panal de abejas y barras longitudinales de 6 mm de diámetro con espaciamiento entre ejes de 10.2 cm. Figura 170.

13. RIVAS presenta algunos parámetros de configuración para los sumideros que el INOS contempla en su normativa. A continuación se muestra la configuración para los diferentes tipos de sumideros:

A. Configuración de sumideros de ventana El diámetro mínimo del tubo de descarga debe ser de 0.25 m. Los sumideros de ventana tendrán una longitud minima de 1.50 m. Este tipo de sumideros tendrá una depresión con un ancho mínimo de

0.3 m y un ancho máximo de 0.60 m. La depresión para estos sumideros deberá tener una pendiente del 8 % La altura minima de depresión deberá ser de 2.5 cm para un ancho de

0.30 m y una altura máxima de depresión de 5.0 cm para un ancho de depresión de 0.60 m.

La altura máxima de la ventana del sumidero debe estar entre 0.15 m y 0.175 m.

El fondo del sumidero deberá tener una pendiente minima del 2% hacia la salida.

Las figuras 198 a 200, muestran los sumideros de ventana con y sin sello hidráulico utilizado por INOS:

Figura 198. Sumidero de ventana. (Vista planta)

Figura 199. Sumidero de ventana. (Sección A - A)

Figura 200. Sumidero de ventana. (Corte B – B)

Figura 201. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Vista planta)

Figura 202. Sumidero de ventana con sello hidráulico. (Corte A - A)

B. Configuración de sumideros de rejillas Los barrotes de las rejillas deberán ser colocados paralelos a la dirección

del flujo. La dimensión minima de las rejillas será de 0.90 m de largo por 0.60 m

de ancho. La separación entre barras longitudinales de la rejilla podrá ser de 2.5

cm, 3.5 cm y 5.0 cm. según necesidades. A continuación se muestra el sumidero de rejilla con y sin sello hidráulico utilizado por INOS:

Figura 203. Sumidero de rejilla. (Vista planta)

Figura 204. Sumidero de rejilla. (Corte)

Figura 205. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Vista planta)

Figura 206. Sumidero de rejilla con sello hidráulico. (Corte A –A)

C. Configuración de sumideros de rejas en calzadas. La configuración de los sumideros de reja en calzadas o sumideros transversales se debe hacer teniendo en cuenta el siguiente parámetro: El sumidero deberá tener un área libre total para el pase del agua, igual a

cuatro veces la sección del colector de salida.

Figura 207. Sumidero de reja en calzada. (Vista planta)

Figura 208. Sumidero de reja en calzada. (Corte B - B)

Figura 209. Sumidero de reja en calzada. (Corte A - A)

Figura 210. Sumidero de reja en calzada con sello hidráulico. (Vista planta)

Figura 211. Sumidero de reja en calzada con sello hidráulico. (Corte A – A)

Figura 212. Sumidero de reja en calzada con sello hidráulico. (Corte B – B)

Figura 213. Sumidero de reja en calzada. (Pantalla de hierro)

14. JIMTEN en su catalogo sobre canaletas y rejillas de uso público expresa la configuración para las canaletas de evacuación de aguas superficiales que son de su fabricación. A continuación se presentan una configuración general de canaletas.

Configuración general de canaletas. La figuras 214 y 215, que se muestran a continuación, exponen cada una de las partes de este tipo de canaletas:

Figura 214. Canaletas para evacuación de aguas superficiales (Partes que la conforman)

Concebidas y fabricadas en polipropileno inyectado o PVC,

completamente reciclables. Son de acabado muy liso; la canaleta posee un excelente coeficiente de

rugosidad, el cual, a igual superficie de fluencia, permite una evacuación más eficaz, y redúcelos depósitos de lodo.

Las rejillas son en fundición o en acero galvanizado Los tornillos y fijaciones a las canaletas presentan un tratamiento que los

hace iguales al acero inoxidable.

Las rejillas presentan un peso mínimo para un fácil mantenimiento (15 Kg. para canaletas de ancho 100 con rejilla de fundición, 30 Kg. para canaletas de ancho 200 con rejilla de fundición, 60 Kg. para canaletas de ancho 300 con rejilla de fundición).

Figura 215. Canaletas para evacuación de aguas superficiales (Partes que la conforman)

Teniendo en cuenta la configuración propia de este tipo de sistemas de evacuación de aguas superficiales que se expuso anteriormente, a continuación se puede observar algunas características que JIMTEN expone para cada tipo de canaleta:

A. Canaletas Reforzadas Kenadrain HD. Canaletas con refuerzo lateral en acero galvanizado, disponibles en ancho 100, 150, 200 y 300 con rejillas de fundición o acero galvanizado resistente a cargas A-15, B-125, C-250 y D-400 (KN). B. Canaletas Ligeras Kenadrain MD. Canaletas disponibles en ancho 100, 150 y 200, rejillas de fundición y resistencias carga B-125 y C-250 (KN). C. Canaletas Cascada Kenadrain. Canaletas con cuatro alturas, 130, 170, 210, 250 mm, con refuerzo lateral en acero galvanizado disponibles en ancho 100, con rejillas de fundición, resistencias carga B-125, C-250 y D400 (KN). D. Canaletas Parking Parkdrain. Canaletas para parking de altura reducida 80 mm, con refuerzo lateral en acero galvanizado, disponibles en ancho 100, con rejillas de fundición o acero galvanizado, resistencias carga B-125, C-250 y D400 (KN).

Cuadro 8. Ventajas y desventajas de sumideros

1. La DIGESBA menciona algunas ventajas y desventajas que presentan

los sumideros de ventana y los sumideros de reja. A continuación se muestran las más importantes:

A. Ventajas y desventajas de los sumideros de ventana

Su mayor ventaja radica en la poca interferencia con el tráfico. Una de sus desventajas es que sus costos de construcción son muy

elevados. Una desventaja muy importante es que captan fácilmente sedimentos y

basuras en comparación con los sumideros de reja. B. Desventaja de los sumideros de reja. Su desventaja son los inconvenientes que causa al transito, su facilidad de captación de desperdicios que tapona el área útil de la reja y el ruido que se produce al paso vehicular por el mismo.

2. El SERVIU menciona algunas ventajas y desventajas que presentan los sumideros de ventana y de rejilla; estas variables que hacen eficientes o deficientes a estas estructuras dentro del sistema urbano se muestran a continuación:

A. Desventajas de sumideros Horizontales o de rejilla

Sus rejillas se obstruyen con facilidad. Sus rejillas generan inconvenientes para el paso de los ciclistas y

peatones. B. Ventajas y desventajas de sumideros laterales o de ventana Una ventaja de estos sumideros es que funcionan admitiendo objetos

arrastrados por la corriente. Una de sus desventajas es que su capacidad decrece con el aumento de

la pendiente longitudinal.

3. CASTAÑEDA en su trabajo investigativo ha recopilado información acerca de algunas ventajas y desventajas de diferentes tipos de sumideros; tal información se muestra resumida en el cuadro 9.

Cuadro 9. Ventajas y desventajas de sumideros

TIPO DE SUMIDERO VENTAJAS DESVENTAJAS

Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el tránsito de vehículos, ciclistas y peatones.

No se deben utilizar cuando se tengan indicios de que existe la posibilidad de acarreo cuantioso de desperdicios y sedimentos.

Debe tener prioridad por razones viables, a su utilización en vías arterias y distribuidoras

Son costosos y captan fácilmente sedimentos y desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcionamiento.

Ventana

Se debe utilizar preferiblemente cuando su eficiencia sea al menos de un 75%, lo cual puede ocurrir para pendientes inferiores al 3% y anchos de inundación de menos de tres metros.

La mayor ventaja de este sumidero es la capacidad hidráulica, pues es superior a la capacidad del sumidero lateral, especialmente en pendientes pronunciadas.

Genera inconvenientes con el tránsito, además de ser ruidosos cuando un vehículo pasa sobre ellos. Reja

La reja se tapona fácilmente con los sedimentos y basuras que transportan las aguas lluvias

Combinado Son las mismas de los sumideros que los conforman

Son las mismas de los sumideros que los conforman

Son adaptables a las características urbanas del camino tales como calzadas, intersecciones de la calle y aceras.

Los sumideros ranurados son propensos a recoger desechos en puntos bajos, por lo tanto no es recomendable el uso de ellos en estos lugares.

Se acomodan al tráfico vehicular como a las bicicletas y al tráfico peatonal.

Para hacer un mantenimiento efectivo, es necesario es necesario una abertura en la acera o que la rejilla del sumidero se pueda retirar

No es necesaria una depresión para mejorar la eficiencia hidráulica.

La tubería de desagüe de estos sumideros puede llegar a tener problemas estructurales del conector en zonas donde hallan conexiones flexibles a lo largo del camino.

La construcción es simple y su procedimiento muy rápido.

El proceso de repavimentación, puede adaptarse fácilmente sin tener ningún problema, con cambiar las características hidráulicas del sumidero ranurado.

RANURADO

Tiene una capacidad autolimpiadora. Son muy estéticos

4. LARA, CALDERÓN y NAPOLEÓN mencionan algunas ventajas y desventajas propias de los sumideros de ventana y de reja horizontal.

A. Ventajas y desventajas de los sumideros de ventana Tienen la ventaja de no interferir con el paso de vehículos, ciclistas y

peatones. Una de las ventajas es que su mantenimiento es mínimo debido a que no

tienden a obstruirse con depósitos de basuras. Una de las desventajas para este tipo de sumideros, es la disminución de

su eficiencia en la captación de aguas lluvias, cuando las vías tienen pendientes pronunciadas que dan lugar a incrementos considerables en la velocidad del agua.

B. Ventajas y desventajas de los sumideros de reja horizontal Una de sus ventajas es que su capacidad de captación no es disminuida

de manera apreciable. Una de sus desventajas es que se obstruyen fácilmente cuando los

residuos sólidos (basuras) son arrastrados por las aguas lluvias.

5. La TxDOT expone algunas ventajas y desventajas para los diferentes tipos de sumideros que contempla en su manual de diseño hidráulico.

A. Ventajas del sumidero de ventana B. Desventaja del sumidero de reja D. Ventajas y desventajas del sumidero ranurado A. Ventaja del sumidero de ventana. Una desventajas de los sumideros de ventana es que el Angulo de entrada que presenta la estructura para facilitar el ingreso de las aguas al sistema (depresión), es fijo y no es fácilmente adaptable a los cambio del nivel del pavimento como ocurre cuando a una vía se le hace mantenimiento a la superficie; sucesivas capas de material en la calzada reduce gradualmente o elimina por completo el Angulo de entrada. B. Desventajas del sumidero de reja Los sumideros no pueden ser utilizados en cunetas con secciones en V. Los sumideros de reja son propensos a captar más fácilmente basuras.

D. Ventajas y desventajas del sumidero ranurado

- Ventajas Son sumideros que se adaptan fácilmente a las intersecciones de las

calles, caminos y aceras. Los sumideros ranurados se acomodan fácilmente a las especificaciones

de la AASHTO HS 20, en lo que respecta a tráfico de vehículos, bicicletas, sillas de ruedas y trafico peatonal.

No es necesario una depresión para que su eficiencia hidráulica sea mayor.

El costo de los materiales relativamente es pequeño. El proceso de construcción es sencillo y rápido El proceso de repavimentación, puede adaptarse fácilmente sin tener

ningún problema con el cambio las características hidráulicas del sumidero ranurado.

Las ranuras del sumidero ranurado, se pueden limpiar fácilmente. Los sumideros ranurados son estéticamente agradables.

- Desventajas

Los sumideros ranurados son propensos a recoger desechos en puntos

bajos, por lo tanto no es recomendable el uso de ellos en estos lugares. Para llevar cabo un mantenimiento eficaz, se requiere una alcantarilla o

pozo adyacente, o de un sumidero de reja o de ventana. Los tubos que conforman los sumideros ranurados pueden presentar

problemas estructurales en los empalmes en aquellos sectores donde las calles o caminos son flexibles.

6. JIMTEN describe algunas ventajas que presentan las canaletas para

drenajes de aguas superficiales. A. Ventajas de las canaletas de evacuación de aguas superficiales Las canaletas logran que las ciudades sean seguras y saludables. Cumplen requerimientos estéticos conciliados. Las canaletas se encuentran normalizadas por la Norma EN 1433

(Europea) Es un sistema estético, ligero, e inalterable. Son sistemas que se integran armoniosamente dentro del resto de

elementos arquitectónicos y se coordinan con cualquier tipo de suelo. Es un sistema que permite una evacuación más eficaz de las aguas, y

redúcelos depósitos de lodo.

Es un sistema que esta fabricado con materiales reciclables. Están constituidas por un sistema que facilita la resistencia mecánica

baja, media y elevada. El polipropileno reciclado como composición de las canaletas, es un

material que ofrece una excelente resistencia química; totalmente insensible a los tratamientos con sal durante las nevadas así como a numerosos productos químicos, no aportando ningún tipo de residuo a los fluidos transportados. Se caracteriza por una nula absorción de humedad, siendo in-congelable por naturaleza.

Son seguros de instalar debido a su bajo peso. Las rejillas que se instalan, se encuentran en función de la carga a

soportar.

4.1.2 Registro fotográfico: Problemas comunes en sumideros. Las calles de Bogotá presentan sumideros con problemas muy comunes, como los que se muestran a continuación:

Figura 216. Sumidero de reja mal ubicado

Sumidero de rejas de barras paralelas a la dirección del flujo, con sistema de depresión en sus cuatro caras, pobremente localizado y despreciable estéticamente. Ubicado en la calle 68 con carrera 16 en la ciudad de Bogotá. (La flecha azul indica la dirección del flujo y la roja la ubicación de sumidero).

Figura 217. Sumidero mixto sin reja

Sumidero mixto sin reja sobre la superficie del pavimento, haciendo visible la no presencia de un sistema de rejas antirrobo y mal ubicado, puesto que los sumideros deben ubicarse en los cruces de las calles pero antes del paso de los peatones; despreciable estéticamente. Ubicado en la calle 94 entre carreras 9 y 10 de la ciudad de Bogotá.

Figura 218. Sumidero de ventana ubicado después del paso de peatones

Sumidero de ventana mal ubicado, puesto que los sumideros deben ubicarse en los cruces de las calles pero antes del paso de los peatones; Ubicado en la calle 82 con carrera 13 de la ciudad de Bogotá.

Figura 219. Sumidero mixto ubicado en un lugar poco eficiente

Sumidero mixto mal ubicado, puesto que los sumideros deben ubicarsen antes del paso de los peatones; la imagen muestra un estancamiento de agua que entorpece el cruce de peatones. Ubicado en la calle 82 con carrera 12 de la ciudad de Bogotá. (La imagen verde muestra la ubicación adecuada).

Figura 220. Sumidero de reja mal ubicado

Sumidero de reja mal ubicado; la imagen verde muestra la ubicación correcta del sumidero, la cual impediría que se acumulen aguas, como muestra la imagen. Adicionalmente se observa que la superficie del sumidero se encuentra por debajo de la superficie del pavimento, lo cual genera un sobre salto a los vehículos que transitan por este lugar; se recomienda en el momento de la rehabilitación de la superficie del pavimento, realizar un sistema de depresiones alrededor del sumidero, esto aumentaría la capacidad hidráulica de la estructura y el Concord de la vía. Ubicado en la avenida la esperanza con carrera 100 de la ciudad de Bogotá.

Figura 221. Ausencia de sumidero

Ausencia de sumidero, se recomienda usar sumidero en los cruces de las calles para facilitar el paso de peatones y minimizar el flujo de aguas lluvias en la superficie del pavimento. La imagen verde muestra una posibilidad de ubicación de sumidero. Ubicado en la carrera 100 con calle 20 (La carrilera) de la ciudad de Bogotá.

Figura 222. Ausencia de sumidero en cuneta

Ausencia de sumidero, se recomienda usar sumidero en los cruces de las calles para facilitar el paso de peatones y minimizar la presencia de aguas lluvias en la superficie del pavimento. La imagen verde muestra una posibilidad de ubicación de sumidero antes del cruce de peatones. Ubicado en la carrera 99 con calle 18a de la ciudad de Bogotá.

Figura 223. Sumidero mixto colmatado por sedimentos y basuras

Sumidero mixto obstruido por basuras y sedimentos. Ubicado de después del paso de peatones, característica que lo hace ineficiente pues en tiempo de lluvias se dificulta el paso de peatones. Ubicado en la calle 22 k con carrera 100 de la ciudad de Bogotá.

Figura 224. Sumidero de reja ubicado en sector con alta posibilidad de arrastre de materiales

Sumidero de cuneta o reja mal ubicado. No es recomendable utilizar sumideros de ningún tipo en vías que presentan a su alrededor calles sin pavimentar. El transporte de sedimentos de estas calles es muy grande y taponan fácilmente los sumideros. Sumidero ubicado en el barrio San Blas de la ciudad de Bogotá.

Figura 225. Sumidero de ventana ubicado en vía con pendiente superior al 3%

Sumidero de ventana con depresión, ubicado en vía con pendiente longitudinal superior al 3%; la velocidad del flujo en estas vías dificulta el ingreso del agua al sumidero. Este tipo de sumideros debe ubicarse en pendientes longitudinales inferiores al 3%. Sumidero ubicado en la avenida suba entre carreras 90 y 91 de la ciudad de Bogotá.

Figura 226. Sumidero de reja, con ancho obstruido por andén

Sumidero de reja en concreto mal ubicado. Este tipo de sumideros se encuentran diseñados para que cumplan con una capacidad hidráulica, la cual se encuentra en función del ancho del sumidero. Nótese que el ancho del sumidero se encuentra obstruido, lo cual impide cumplir con sus características de diseño. Adicionalmente se encuentra ubicado después y no antes del paso de peatones. Sumidero ubicado en la carrera 91 con calle 90 de la ciudad de Bogotá.

Figura 227. Sumidero de reja mal ubicado

Sumidero de reja en concreto mal ubicado; los sumideros deben ubicarse justo antes del paso de peatones. El ancho del sumidero medido desde el borde del andén o sardinel, debe ser igual en ambos extremos del sumidero; pues el ancho medido desde el borde, es una variable importante en el diseño de este tipo de estructuras; es por estos errores, que la cantidad de flujo superficial que sobrepasa el sumidero es muy considerable. Sumidero totalmente colmatado por sedimentos y basuras. Ubicado en la autopista norte con calle 144. Sentido norte – sur. Ciudad de Bogotá.

Figura 228. Sumideros de ventana mal ubicados

En las imágenes se puede observar dos sumideros de ventana ubicados de manera ineficiente, pues la distancia que los separa no es superior a los 4 m; no es necesario ubicar sumideros tan cerca. Cuando se quiera captar todo el caudal que transita por el sector, se hace necesario aumentar la longitud del sumidero, pero no ubicar otro sumidero al lado, esto incurre en gastos innecesarios y se pierde la oportunidad de ubicar un sumidero en algún lugar que se necesite. Ubicado en suba, Ciudad de Bogotá.

Figura 229. Sumidero de ventana con barras mal instaladas

Los sumideros de ventana con barras verticales, deben tener sus barras instaladas debajo de la superficie del sardinel o del andén, pero nunca deben ubicarse de manera que queden sobresaliendo cono se muestra en las figuras. En la imagen se observa las consecuencias de los daños que sufren las barras debido al rose de los vehículos con estas. Ubicado en la calle 134 con autopista norte en la ciudad de Bogotá.

Figura 230. Sumidero de ventana, con altura de abertura inferior a 7 cm

La altura de la ventana debe garantizar el ingreso del flujo superficial al sumidero, cuando esta altura es muy pequeña, es más fácil que el sumidero se tapone de basuras y sedimento, tal como se muestra en las imágenes. En la imagen la altura de la ventana no supera los 7 cm. La flecha señala la altura del sumidero. Sumidero ubicado en la avenida suba con avenida Cali, en la ciudad de Bogotá. Uno de los problemas más grandes y a los cuales están expuestos los

sumideros, es el taponamiento por causa de las basuras, plantas y sedimentos;

a continuación se muestran algunas imágenes de sumideros de ventana, de cuneta y mixtos con los problemas anteriormente mencionados.

Figura 231. Sumideros colmatados por basuras, plantas y sedimentos

Continuación figura anterior.

Continuación figura anterior.

El mantenimiento de sumideros por parte del estado, permite mantener la

eficiencia para las cuales han sido diseñadas estas estructuras; la figura 232 refleja una labor de limpieza de sedimentos a estos sistemas de captación:

Figura 232. Mantenimiento de sedimentos para sumideros de reja

Continuación figura anterior.

Uno de los factores que garantiza el buen funcionamiento de los sumideros, es

la resistencia de los materiales con los cuales han sido construidas estas

estructuras; el que los sumideros conserven su estructura en las mejores condiciones no solo garantiza una eficiencia en su capacidad hidráulica y el Concord al paso vehicular, si no que también realiza un aporte muy importante a la estética de las vías y su entorno. A continuación se muestran algunas imágenes de sumideros en deterioro:

Figura 233. Deterioro en el acero y el concreto en sumideros transversales

Continuación figura anterior.

Figura 234. Deterioro en el acero y el concreto en sumideros de reja

4.1.3 Fallas y parámetros de diseño en sumideros, según funcionarios de la EAAB. Con el propósito de conocer algunos problemas y parámetros de diseño de los sumideros utilizados en Bogotá, se realizó una entrevista a algunos funcionarios de la EAAB encargados de la operación y mantenimiento. En esa labor se tocaron preguntas enfocadas a los diferentes tipos de sumideros usados en la capital, la configuración de estas estructuras, los problemas más frecuentes y la ubicación de estos sistemas. Del proceso que se llevo acabo con los funcionarios, se concluye lo siguiente: En lo que respecta a los tipos de sumideros usados por la EAAB, se

encuentran las siguientes estructuras: Sumideros de ventana, sumideros de reja, sumideros mixtos y sumideros transversales.

Los materiales usados en el proceso de construcción de sumideros son:

concreto e impermeabilizantes. El problema más frecuente y complejo que presentan los sumideros son los

sedimentos (arenas y arcillas) y basuras como plásticos, papeles, desechos orgánicos y todo tipo de maderas.

En lo que respecta al mantenimiento, la EAAB realiza esta operación

cuando la comunidad lo requiere y en periodos que oscilan entre uno y dos años. Las obras de mantenimiento se realizan de forma manual con palas, baldes y carretillas, con el Vactor (Sistema de mangueras que trabaja a presión o succión) y mediante Rotosondas.

En el momento de ubicar los sumideros los factores que la EAAB tiene en

cuenta son los siguientes: la pendiente longitudinal de la vía, la pendiente transversal, el área de inundación y el caudal a captar.

Un parámetro que se tiene en cuenta en el momento de ubicar un sumidero

es el ancho del andén. Si el ancho es pequeño se instala un sumidero de reja en la calzada mientras que si el ancho es grande se instala un sumidero de ventana.

La ubicación de sumideros en lugares con alto riesgo de erosión se maneja

utilizando sumideros con desarenador aún cuando su eficiencia es limitada. Se asegura la no utilización de sumideros cuando las calles vecinas se

encuentran sin pavimentar, no obstante, en algunas zonas el manejo de aguas es crítico y por ello se instalan aún conociendo el riesgo de taponamiento.

Con las entrevistas realizadas se pudo observar la falta de una teoría amplia y profunda en lo que respecta a diferentes sistemas de captación de agua

superficial, las ventajas y desventajas que ofrece cada sistema para así luego tomar la decisión de utilizarlos y la falta de parámetros para realizar una adecuada ubicación de estas estructuras. Esta situación unida a la falta de conocimiento de los diferentes operarios genera en la ciudad problemas tan frecuentes como los que se observan en el registro fotográfico planteado en el numeral 4.1.2.

4.1.4 Propuesta metodológica: Definición de los diferentes tipos de sumideros usados a nivel nacional e internacional. De acuerdo al análisis anteriormente realizado, donde se clasificó la información que diferentes autores proporcionaron sobre los tipos de sumideros que son usados a nivel nacional e internacional, a continuación se presenta un documento que recopila las características más importantes en la definición de cada tipo de sumidero. Los sistemas de captación de aguas superficiales más usados en el medio nacional e internacional, son los siguientes: Sumidero de ventana Sumidero de reja Sumidero combinado Sumidero transversal Sumidero ranurado Canaletas Los sumideros anteriormente mencionados presentan una configuración interna y externa que los hace diferentes dentro de su nombre original; estas características transforman este tipo de sistemas de captación en elementos más eficientes dentro de las ciudades, pues logran disminuir los riesgos de accidentes, minimizan el grado agua en la superficie de las vías, y disminuyen la contaminación del medio ambiente. Por las razones anteriores y en busca de conocer más a fondo el tipo de sumidero a utilizar según las condiciones del sector, se hace necesario mostrar una subclasificación propia de cada tipo de sumidero descrito. A continuación se puede apreciar la subclasificación de los sumideros mencionados anteriormente: Sumidero de ventana con barras verticales Sumidero de ventana con depresión Sumidero de ventana Sifónico o con sello hidráulico Sumidero de ventana con desarenador Sumidero de reja con depresión Sumidero de reja Sifónico o con sello hidráulico Sumidero de reja con desarenador Sumidero combinado con depresión Sumidero combinado Sifónico o con sello hidráulico Sumidero combinado con desarenador

Con base en la clasificación mostrada anteriormente y buscando un acercamiento a una mejor definición de estos sistemas de captación de aguas superficiales, a continuación se da a conocer en que consiste cada tipo de sumidero o sistema de captación:

4.1.4.1 Sumidero de ventana. Un sumidero de ventana, es aquella estructura de captación de aguas lluvias, que se instala en el borde del anden o en el sardinel; es por esto, que son únicamente instaladas en vías confinadas por cordones de acera. Los sumideros de ventana se encuentran conformados por una cámara o cajón de recolección de agua lluvias y desechos, y por una tubería (albañal) de conexión entre el sumidero y el colector principal. Para tener una mejor idea de un sumidero genérico de ventana, obsérvese la figura 235 que se muestra a continuación:

Figura 235. Sumidero de ventana35

Los sumideros de ventana también son llamados: Sumideros de cordón, coladeras de banqueta, sumideros verticales, sumidero de buzón y sumidero lateral en sardinel o solera. A. Sumidero de ventana con barras verticales. El sumidero de ventana con barras verticales cumple con la descripción expuesta anteriormente para el sumidero de ventana, la única diferencia es que este tipo de sumideros presenta una serie de barras a lo largo de la abertura de la ventana del sumidero; estas barras tienen como funcionalidad la disminución en la captación de basuras.

El procedimiento para definir la capacidad hidráulica es diferente al usado por el sumidero sin barras a lo largo de la abertura, puesto que se hace necesario tener en cuenta el área que ocupa las barras a lo largo de la abertura. Para tener una mejor idea de este tipo de sumideros, obsérvese la figura 236 que se muestra a continuación:

Figura 236. Sumidero de ventana con barras verticales. Ubicado en la avenida suba entre carreras 91 y 92, Bogotá

B. Sumidero de ventana con depresión. Este tipo de sumideros cumple con la definición que se realizó anteriormente para el sumidero de ventana, y puede cumplir o no con las característica que define al sumidero de ventana con barras verticales; pero este tipo de sumideros presenta una característica adicional en el exterior de su estructura, y es la construcción de un canal lateral de desagüe o depresión, que se encuentra ubicada al lado de la abertura del sumidero y que tiene como propósito encausar de manera más fácil las aguas lluvias al sistema. El cálculo de la capacidad hidráulica depende de las características de la depresión que lo acompaña. Para tener una mejor idea de este tipo de sumideros, obsérvese la figura 237 que se muestra a continuación:

Figura 237. Sumidero de ventana con depresión34

C. Sumidero de ventana Sifónico o con sello hidráulico. Los sumideros de ventana con sello hidráulico son estructuras usadas en sistemas combinados. Su función es impedir la salida de malos olores provenientes de las aguas residuales. En su interior presenta una pared en concreto que divide la cámara o cajón de recolección de aguas lluvias en dos; este sistema permite la presencia de agua a un extremo del sumidero, con el propósito de evitar la salida de gases, malos olores y la proliferación de mosquitos. Para tener una mejor idea de este tipo de sumideros, obsérvese las figuras 238, 239 y 240 que se muestran a continuación:

Figura 238. Sumidero de ventana con sello hidráulico, (Vista planta) 5

Figura 239. Sumidero de ventana con sello hidráulico, (Corte A - A) 5

Figura 240. Sumidero de ventana con sello hidráulico, (Vista planta). Ubicado en el barrio San Blas, Bogotá

Nota: Las líneas rojas en la imagen, resaltan el espesor de la pared en concreto que divide la cámara de recolección de aguas lluvias; a la izquierda de la foto se aprecia la cámara que almacena el agua hasta el nivel de la tubería de conexión. Al lado derecho la rejilla que permite el ingreso del agua al sistema. Características propias de un sumidero con sello hidráulico. D. Sumidero de ventana con desarenador. Por lo general son estructuras que cumplen con las características de los sumideros de ventana expuestos anteriormente, la única diferencia es que este tipo de sumideros presenta en su interior, mas exactamente en la cámara de recolección, una configuración que le permite almacenar sedimentos, impidiendo que ingresen al colector principal. Estos sumideros son usados cuando es previsible el arrastre de arena al sistema, ya sea por medio de calles cercanas sin pavimentar o por áreas tributarias con cobertura vegetal deficiente. El mantenimiento de estas estructuras debe hacerse de manera frecuente. 4.1.4.2 Sumidero de reja. Los sumideros de reja son estructuras diseñadas para captar las aguas lluvias que circulan por la superficie de las calles; estas estructuras se ubican a los costados de la calzada (Si la calle presenta un sistema de cunetas, estos sumideros se ubican sobre las cunetas); además están compuesto de un sistema de rejillas, una cámara de recolección de sedimentos y aguas lluvias, y una tubería de conexión que inicia en la cámara de recolección del sumidero y concluye en el colector principal. El sistema de rejillas presenta unas barras lo suficientemente largas para que el agua proveniente de la superficie pueda ingresar al sumidero sin tocar el borde del emparrillado aguas abajo; este sistema de rejillas impide el paso de elementos no deseados al sistema como lo son las basuras, vehículos, peatones y piedras. Las

barras de las rejillas pueden presentar una geometría circular o rectangular y su ubicación ideal siempre será en la dirección del flujo, pero pueden ubicarse en sentido diagonal para facilitar el paso de bicicletas. Los sumideros de reja, al igual que los sumideros de ventana, pueden presentar una configuración interna y externa que los hace diferentes entre si, es por esto que se encuentra en el medio, sumideros de reja con desarenador, sumideros de reja con depresión y sumideros de reja con sello hidráulico. La definición teórica de estas estructuras, es la misma definición que se hizo anteriormente para los sumideros de ventana. La capacidad hidráulica del sumidero de reja es superior a la capacidad ofrecida por un sumidero de ventana bajo las mismas condiciones y se aumenta cuando la pendiente longitudinal de la vía es muy pronunciada; un sistema de depresión adjunto a estos sumideros, aumenta su eficiencia de captación. Para tener una mejor idea de este tipo de sumideros, obsérvese las figuras 241 y 242. Los sumideros de reja también pueden ser llamados: Sumideros de cuneta, coladeras de piso, sumidero de fondo y sumidero horizontal.

Figura 241. Sumidero de reja9

Figura 242. Sumidero de reja9

4.1.4.3 Sumidero combinado. Este tipo de sumideros se encuentra conformado por un sumidero de ventana y un sumidero de reja, los cuales en fusión trabajan como una unidad. La fusión de estos dos sumideros trata de tomar de cada uno de ellos lo más positivo, es decir, mejorando la eficiencia del sumidero de ventana y reduciendo la ocupación de la calzada para el sumidero de rejas. Los sumideros mixtos se encuentran generalmente conformados por una o más rejas (según sea su diseño de capacidad hidráulica), una ventana en el borde del anden, una cámara de recolección de aguas lluvias, y una tubería de conexión al colector principal. Este tipo de sumideros, obsérvese figura 243, cumple con las mismas características de los sumideros de ventana y sumideros de reja en lo respecto a un sistema de depresión, sello hidráulico y desarenador; características que se hacen visibles según sea la importancia y necesidades del proyecto. Los sumideros combinados también son llamados: Sumideros mixtos y coladeras de piso y banqueta.

Figura 243. Sumidero combinado47

4.1.4.4 Sumidero transversal. Son aquellas estructuras en forma de cajas, diseñadas y ubicadas en sentido transversal a la dirección del flujo en todo lo ancho de la vía; la caja se encuentra cubierta por un sistema de rejillas al igual que los sumideros de reja y en su interior se encuentra una tubería que lo conecta con el colector principal más cercano.

47 ARAÚJO LIMA, José Geraldo. Investigações experimentais da eficiência hidráulica em bocas-delobo em greide contínuo. Programa de pós-graduação em saneamento, meio ambiente e recursos hídricos. Belo horizonte. Universidade Federal De Minas Gerais. 2007. 107 p.

Este tipo de sumideros, obsérvese las figuras 244, 245 y 246, captan cantidades de aguas considerables cuando se ubican en calzadas con pendientes longitudinales muy pronunciadas y en pendientes transversales muy pequeñas. Los sumideros transversales también son llamados: Sumideros transversales de piso.

Figura 244. Sumidero transversal, (Vista planta) 12

Figura 245. Sumidero transversal, (Sección) 12

Figura 246. Sumidero transversal, (Detalle emparrillado o rejilla) 12

4.1.4.5 Sumidero ranurado. Los sumideros ranurados se encuentran constituidos por una ranura muy delgada, que se construye a ras o a nivel de la superficie del pavimento o cuneta; esta ranura se encuentra conectada longitudinalmente a un tubo por donde drena el agua.

El sumidero ranurado mostrado en la figura 247, puede ser una alternativa de sistemas de drenaje que se instalan a lo largo de la orilla del sardinel. También pueden ser instalados en caminos y en intersecciones de calles. Uno de los requerimientos en la construcción de los sumideros ranurados, tal como se muestra en la figura 248, es garantizar su integridad estructural mediante el aplique de una capa de concreto alrededor del sumidero.

Figura 247. Sumidero de desagüe ranurado34

Figura 248. Integridad estructural del sumidero de desagüe ranurado34

4.1.4.6 Canaletas. Las canaletas mostradas desde las figuras 249 a 253, son sistemas diseñados para recolección de las aguas superficiales de escorrentía provenientes de las aguas lluvias y de las aguas que el ser humano deposita sobre la superficie de los suelos con un fin propio. Los largos tramos de canaletas posibles a instalar, tienen una función ambiental muy importante, y es la disminución del recorrido de la escorrentía para abreviar el grado de contaminación de las aguas, pues el grado de contaminación de las aguas lluvias se encuentra en función de la longitud de recorrido.

Las canaletas de desagüe se encuentran constituidas o conformadas por una canaleta propiamente dicha, una rejilla y en muchas ocasiones estos sistemas presentan un desarenador. Las canaletas están diseñadas para resistir cualquier tipo de carga y lo que las diferencia entre si, es la carga que soportan; es por ésto que estas estructuras no son usadas en un lugar en especifico, si no que se utilizan en cual quier parte de una ciudad, ya se en centros comerciales, estaciones de combustible, aeropuertos, autopistas, alrededor de edificios, parqueaderos en edificios de diferentes niveles, estadios, plazas de mercado, parques de recreación, etc.

Figura 249. Canaleta FASERFIX®BIG BL44

Figura 250. Canaleta RECYFIX®PLUS44

44 HAURATON. La línea para Ingeniería Civil. [En Línea] [Citado 26 – 02 - 09] <http://www.hauraton.es/es/>.

Las canaletas son un sistema de recogida de aguas muy útil y adaptable a cualquier tipo de pavimento y en cualquier tipo de vía. Las figuras 251, 252 y 253 resaltan una característica muy importante en estos sistemas: “LA ESTETICA”.

Figura 251. Canaleta instalada transversalmente a la vía 144

Figura 252. Canaleta instalada transversalmente a la vía 244

Figura 253. Canaleta instalada en sentido longitudinal y transversal a la vía44

4.1.5 Propuesta metodológica: Descripción sobre el diseño hidráulico de los diferentes tipos de sumideros usados a nivel nacional e internacional. Los sumideros son estructuras diseñadas para captar la escorrentía proveniente de las aguas lluvias; es por esto que se hace necesario tomar como parámetro inicial en el diseño de sumideros, la escorrentía esperada para el periodo de retorno de diseño. Para definir la cantidad de aguas lluvias que se convierte en escorrentía, se pueden tomar diferentes métodos que ayudan en el tema; los diferentes métodos para definir caudal de escorrentía se mencionaron en el numeral 2.1.1. Teniendo definida la escorrentía esperada para el periodo de retorno diseño, se hace necesario relacionar todas las variables que influyen en el diseño de sumideros; a continuación se detallan y se explican cada una de ellas: Pendiente longitudinal de la vía Pendiente Transversal de la vía Rugosidad de la superficie Caudal de aproximación Altura de la lámina del flujo de aproximación Ancho de inundación Área del flujo de aproximación Velocidad del flujo de aproximación Aceleración de la gravedad

Pendiente longitudinal de la vía. La pendiente longitudinal de la vía, es un

factor que mide el grado de inclinación en porcentaje entre dos puntos con alturas conocidas y corresponde a la cantidad de metros de ascenso o descenso, por cada metro que se recorre horizontalmente.

La pendiente longitudinal de la vía, define que altura de lámina de flujo se encuentra aguas arriba del sumidero. Pendiente Transversal de la vía. La pendiente transversal de una vía o

comúnmente llamada bombeo, es el grado de inclinación sobre un alineamiento recto que tiene la sección transversal de la calzada. Su valor más común en vías urbanas es del 2% y esta pendiente facilita el ingreso de las aguas lluvias al sistema de recolección.

Rugosidad de la superficie. Se representa por el tamaño y la forma de los

granos del material que forma el perímetro mojado y que producen un efecto retardante sobre el flujo. En general, los granos finos resultan en un valor relativamente bajo de n y los granos gruesos dan lugar a un valor alto de n .

El índice de rugosidad de Manning n , fue planteado en el año 1889 por el Ingeniero Irlandés Robert Manning y en si, es un factor que mide el grado de rugosidad de una superficie. A continuación se muestra la tabla 14 con algunos valores de rugosidad, para diferentes superficies:

Tabla 14. Coeficientes de rugosidad de Manning. RAS - 2000, Sección I, Título A

Caudal de aproximación. El caudal de aproximación o gasto de aproximación

es el volumen de agua por unidad de segundo que se aproxima al sumidero; el área por la cual transita el flujo aguas arriba del sumidero, esta compuesta por el ancho de inundación, altura de la lámina de flujo de aproximación y la pendiente transversal de la vía.

Altura de la lámina del flujo de aproximación. Es la profundidad del agua

proveniente de la porción de lluvia que se convierte en escorrentía y que al paso del tiempo si la vía no es muy inclinada, esta va ganando nivel.

Ancho de inundación. Es la longitud que demarca en sentido perpendicular a

la dirección del flujo, la superficie mojada en el pavimento producto del caudal de aproximación.

Área del flujo de aproximación. El área de aproximación, hace referencia al

área mojada demarcada en la vía por el flujo de aproximación. En vías donde

se presente un sistema de cunetas, el área del flujo de aproximación representaría el área mojada en la cuneta producto del caudal de aproximación.

Velocidad del flujo de aproximación. La velocidad del flujo de aproximación

hace referencia a la velocidad que alcanza el flujo en la vía o en la cuneta antes de llegar al sumidero. La velocidad del flujo, depende de la intensidad de la lluvia, pendiente longitudinal y transversal de la vía, y el índice de rugosidad del pavimento.

Aceleración de la gravedad. La fuerza de atracción gravitacional hace que un

objeto en caída libre se mueve de modo acelerado, ósea que su velocidad aumenta constantemente por unidad de tiempo a medida que desciende.

En el ecuador, la aceleración de la gravedad es de 9,7799 metros por segundo cada segundo, mientras que en los polos es superior a 9,83 metros por segundo cada segundo. El valor que suele aceptarse internacionalmente para la aceleración de la gravedad a la hora de hacer cálculos es de 9,80665 metros por segundo cada segundo. La hidráulica de sumideros que mejor se ajusta a las variables expuestas anteriormente es la siguiente: 4.1.5.1 Diseño de sumideros de ventana. La capacidad hidráulica de estas estructuras según la GEOSUPORT, aumenta cuando la longitud del sumidero se hace más grande. Al igual que los sumideros de cuneta, estas estructuras reflejan un aumento considerable en su capacidad hidráulica cuando la pendiente longitudinal de la vía es pequeña, tal como se puede apreciar en la tabla 7 y 11. La configuración externa de estas estructuras hace que la capacidad de las mismas aumente de manera considerable cuando se adjunta al sumidero un sistema de depresión, dicho análisis se puede observar en la tabla 11 que presenta RIVAS. Para realizar el diseño de sumideros de ventana, es necesario saber si el sumidero de ventana tiene o no, una depresión, si tiene un sistema que barras verticales que hacen más difícil el ingreso de basuras, si funciona como vertedero o como orificio y si esta ubicado en puntos bajos. A. Sumidero de ventana sin depresión adyacente. Para el diseño de este tipo de sumideros, se puede retomar la metodología propuesta por FHWA, en la cual expresa que un sumidero de ventana sin depresión adyacente, se puede determinar utilizando la siguiente formula:

6.0

3.042.0 1

X

YCT SnSQKL

Donde:

CK 0.817 o (0.6 en unidades inglesas) TL Longitud requerida para captar el 100% del flujo en el canal. m YS Pendiente longitudinal.

n Coeficiente de Manning XS Pendiente transversal

Q Caudal total en el canal o vía.

s

m3

Si se desea calcular la eficiencia de un sumidero lateral ya construido, la FHWA propone usar la siguiente formula:

8.1

11

TLLE

Donde: L Longitud real del sumidero construido.

La FHWA sugiere que la altura de la ventana del sumidero debe estar entre los 100 y 150 mm. B. Sumidero de ventana sin depresión adyacente y con barras verticales. El diseño de este tipo de sumideros se puede realizar mediante la metodología propuesta por MATERÓN, la cual propone que un sumidero ventana sin depresión adyacente se puede diseñar teniendo en cuenta el siguiente procedimiento: MATERÓN considera que hay que tener en cuenta las pérdidas de energía debido a las barras ubicadas a lo largo del sumidero; para ello se toma la ecuación de Kirshmmer mostrada en CHOW y la cual se expresa continuación:

senhb

WBH V

34

Donde:

H Pérdida de carga, m B Factor de forma de la rejilla. El valor de B es igual a 1.79 para barras circulares

y 2.42 para barras rectangulares W Espesor de la barra en la rejilla, m b Espacio entre barras, m Angulo de la barra con la horizontal, (grados) Vh Cabeza de velocidad del agua a la entrada de la rejilla, m

g

VhV

2

2

Donde:

V Velocidad promedio del agua de la captación lateral,

sm

g Valor de la gravedad, 9.81

2sm

El anterior sistema de ecuaciones se ha creado para determinar una nueva altura H , que permita calcular la capacidad hidráulica del sumidero teniendo en cuenta las perdidas de energía generadas por las barras que posee. Definida la altura H , se usa la siguiente ecuación para determinar la capacidad del sumidero lateral adyacente sin depresión y sin barras:

23

84.1 HLQ e Donde:

Q Caudal a captar por la captación lateral,

s

m3

eL Longitud efectiva de la captación lateral, m H Carga sobre la cresta de captación, m

MATERÓN recomienda que debido a la obstrucción de la rejilla por acumulación de material flotante y en suspensión, se deben aumentar las Pérdidas de 2 a 3 veces. Los diseñadores de sumideros generalmente recomiendan una pérdida mínima de 6.0 cm.

C. Sumidero de ventana con depresión adyacente. La capacidad hidráulica de estas estructuras, puede determinarse mediante la metodología expuesta por TxDOT34, en la cual expresa que un sumidero de ventana con depresión, puede diseñarse mediante el siguiente procedimiento: El diseño de los sumideros de ventana implica determinar la longitud de sumidero que captará la totalidad del flujo. La TxDOT propone usar el siguiente procedimiento para diseñar los sumideros de ventana: - Calcular la profundidad de flujo y la anchura (T) en la sección de la cuneta antes del sumidero. - Determinar la relación del ancho del flujo en la sección deprimida (W) y el ancho total antes del sumidero (T) mediante la siguiente ecuación:

0

0 KKKE

W

W

Donde:

0E Porcentaje de flujo en la depresión, con respecto al flujo total a captar

WK Caudal en la sección deprimida

s

m3

0K Caudal que sobrepasa el sumidero (caudal que se encuentra en la sección

de la cuneta, después del sumidero)

s

m3

La depresión a , el ancho de flujo antes del sumidero T y el ancho de depresión W se pueden observar en la figura 175. Para determinar el caudal en la sección deprimida WK y el caudal que sobrepasa el sumidero 0K , use la siguiente ecuación:

32

35

Pn

AzK

Donde:

K Caudal en la sección transversal.

s

m3

z 1.486 para sistema ingles y 1.0 para sistema métrico. A Área en la sección transversal 2m n Coeficiente de Manning P Perímetro mojado m

Para determinar el área en la sección deprimida Aw , use la siguiente ecuación:

WaWTSxWAw

21

2

Donde:

AW Área en la sección deprimida de la cuneta W Ancho de la depresión del sumidero de ventana Sx Pendiente transversal en la sección deprimida. T Ancho de inundación a Depresión

Para determinar el perímetro mojado en la sección deprimida de la cuneta WP , use la siguiente ecuación: 22 WaSxWPW

Donde:

WP Perímetro mojado en la sección deprimida de la cuneta 2m W Ancho de la depresión del sumidero de ventana m

Sx Pendiente transversal en la depresión

mm

a Depresión m Para determinar el área de la sección de la calle aguas debajo de la depresión del sumidero 0A , use la siguiente ecuación:

20 2

WTSxA

Donde:

0A Área en la sección de la cuneta más allá de la depresión 2m

Sx Pendiente transversal en la sección deprimida

mm

W Ancho de la depresión m T Ancho de inundación m

Para determinar el perímetro mojado de la sección de la cuneta aguas abajo de la depresión 0P , use la siguiente ecuación: WTP 0

Donde:

0P Perímetro mojado en la sección de la cuneta aguas abajo de la depresión 2m T Ancho de inundación m W Ancho de la depresión m

- Para determinar una pendiente transversal equivalente eS para el sumidero de ventana con depresión, use la siguiente ecuación:

0EWaSS Xe

Donde:

eS Pendiente transversal equivalente

mm

XS Pendiente transversal en la calle

mm

a Depresión m W Ancho de depresión en la cuneta m 0E Porcentaje de flujo en la depresión, con respecto al flujo total a captar

- Para determinar la longitud total de interceptación rL , use la siguiente ecuación:

6.0

3.042.0 1

e

r SnSQzL

Donde:

rL Longitud requerida para el sumidero de ventana m z 0.6 para sistema ingles o 0.82 sistema métrico

Q Caudal de aproximación en la cuneta

s

m3

S Pendiente longitudinal de la vía

mm

n Coeficiente de Manning

eS Pendiente transversal equivalente

mm

- Para determinar el caudal que sobrepasa el sumidero COQ , utilice la siguiente ecuación:

8.1

1

r

aCO L

LQQ

Donde:

COQ Descarga o caudal que sobrepasa

s

m3

Q Caudal total

s

m3

aL Longitud de diseño del sumidero de ventana m rL Longitud requerida para captar todo el flujo m

El caudal que sobrepase el sumidero no debe sobrepasar los 0.03

s

m3

.

- Finalmente para determinar el caudal interceptado, reste al caudal de aproximación al sumidero de ventana, el caudal que sobrepasa el sumidero. D. Sumidero de ventana en puntos bajos. Los sumideros de ventana en puntos bajos, pueden funcionar como vertederos o como orificios, La FHWA expresa que un sumidero de ventana ubicado en puntos bajos, funciona como vertedero cuando la altura del flujo es igual a la altura de la ventana del sumidero y funciona como orificio cuando la altura del flujo en la ventana del sumidero es 1.4 veces la altura de la abertura del sumidero. Cuando la profundidad del flujo se encuentre entre 1.0 y 1.4, se considerara en periodo de transición y la capacidad hidráulica

se define como el menor calculo de capacidad obtenido cuando funciona como orificio y cuando funciona como vertedero. Sumidero de ventana en puntos bajos sin depresión cuando funciona

como vertedero. El diseño de este tipo de sumideros según la FHWA, se puede estimar mediante la siguiente ecuación:

5.1dLCQ W

La anterior ecuación es útil cuando se dispone de una longitud de sumidero ya establecida; de esta manera se evalúa el caudal captado por el sumidero lateral bajo una longitud de sumidero conocida. Si se conoce el caudal a evacuar de las calles, se procede a determinar la longitud del sumidero que permite evacuar dicha cantidad, tal procedimiento se lleva acabo despejando de la ecuación mostrada anteriormente de la siguiente forma:

5.1dCQL

W

Donde:

Q Caudal total a captar.

s

m3

WC Coeficiente del vertedero 1.6

s

m 5.0

Valor dado para sumideros sin

depresión. d Profundidad del agua, sobre la abertura en el sardinel (m). L Longitud de la abertura del sumidero en el anden o sardinel.

La profundidad del agua, sobre la abertura en el sardinel d , se puede calcular mediante una ecuación siempre y cuando cumpla una limitante donde hd : XSTd

Donde: T Ancho de inundación XS Pendiente transversal.

h Altura de la abertura en el anden o sardinel o longitud de la altura del sumidero lateral.

Sumidero de ventana en puntos bajos sin depresión cuando funciona como orificio. El diseño de este tipo de sumideros se puede realizar siguiendo la metodología de la FHWA, en donde expresa que la capacidad de un sumidero de ventana cuando funciona como orificio, se puede estimar mediante la siguiente ecuación:

21

0 22

hdigAgCQ

Donde:

Ag Área libre de la abertura 2m . 0C Coeficiente del orificio, valor recomendado 0.67

g Aceleración de la gravedad, 9.8 2sm

id Profundidad en el borde de la abertura, m h Altura de la abertura en el sardinel, m

id , se puede determinar mediante la siguiente ecuación: aTSdi X

El procedimiento anterior se puede llevar acabo siempre y cuando la profundidad del agua sea 1.4 veces más alta que la abertura del sumidero. Para entender las variables expuestas anteriormente se puede observar la figura 164. Si se determina la capacidad del sumidero lateral sin depresión cuando funciona como orificio y vertedero, (es decir, h < d ≤ 1.4h), elija la mayor de las dos longitudes computarizadas como la longitud requerida para captar todo el caudal. Finalmente se elige una longitud de sumidero estándar que sea mayor a la longitud requerida. Sumidero de ventana en puntos bajos con depresión cuando funciona

como vertedero. Según la FHWA la capacidad de un sumidero lateral con depresión, cuando funciona como un vertedero, se puede estimar de la siguiente manera:

dWLCQ W 8.1

Donde:

Q Caudal total que alcanza la abertura o capacidad máxima.

s

m3

WC Coeficiente del vertedero 1.25

s

m 5.0

. Para sumidero con depresión

W Ancho de la depresión. L Longitud de la abertura del sumidero en el anden o sardinel.

1000

ahd

Donde: d Profundidad del agua, sobre la abertura en el sardinel (m). h Altura de la abertura del sumidero en el andén o sardinel (m). a Profundidad de la depresión (mm).

Sumidero de ventana en puntos bajos con depresión cuando funciona

como orificio. Según la FHWA la capacidad de un sumidero lateral con depresión, cuando funciona como un orificio, se puede estimar usando la siguiente ecuación:

21

00 2 dgLhCQ Donde:

0C Coeficiente de orificio, valor recomendado 0.67 0d Cabeza efectiva en el centro de la boca del orificio, obsérvese figura 164. L Longitud de la abertura del sumidero en el anden o sardinel. h Altura de la abertura en el andén o sardinel m .

g Valor de la gravedad, 9.81 2sm

0d , Se puede determinar mediante la siguiente ecuación:

20hdid

Para entender las variables expuestas anteriormente se puede observar la figura 164.

4.1.5.2 Diseño de sumidero de reja. La capacidad hidráulica de los sumideros de reja, depende del tamaño, tipo y diseño de la rejilla, a su vez también dependen del aumento de la profundidad de la corriente, es decir, a mayor altura de la lámina de flujo, mayor es el caudal captado por el sumidero; también aumenta cuando la pendiente transversal aumenta. Caso contrario ocurre cuando se presenta un aumento de pendiente longitudinal, es decir, a mayor pendiente longitudinal, menor es el caudal captado por el sumidero. Este tipo de sumideros en comparación con los sumideros de ventana, presenta una capacidad de captación mayor, esto se da bajo las mimas condiciones de pendiente longitudinal, tal como se puede observar en el análisis realizado por EMABESA, en la tabla 6. Tal como lo expresa BOLINAGA, el flujo que se aproxima al sumidero de reja puede asimilarse a un flujo espacialmente variado con descarga de fondo. Sin embargo, la compleja configuración del movimiento, la dificultad de una cuantificación precisa del coeficiente de descarga de fondo, y la gran variedad de dimensiones y formas de la platinas que se utilizan, desalientan cual intento de desarrollar un procedimiento general para el proyecto hidráulico de este tipo de sumideros. A. Diseño de sumideros de reja sin depresión y con barras paralelas a la dirección del flujo. El diseño de este tipo de sumideros, es un proceso conocido como el método de Johns Hopkins University32, el cual es solo aplicable a imbornales con barras longitudinales paralelas al flujo, es decir en la misma dirección del flujo y sin depresión El flujo que descarga sobre la reja se asemeja a un flujo espacialmente variado con descarga de fondo. El diseño de este tipo de sumideros se puede llevar acabo, utilizando el siguiente procedimiento:

0L Longitud requerida para captar toda el agua que fluye sobre la reja; 0L no es la longitud total de la reja y se puede expresar como:

A

AA Yg

VYKL

0

La longitud real de la rejilla L , tiene que ser mayor o igual a 0L , lo cual sucede

cuando el valor de 4 A

A

YgV , en estos casos el valor de L no limita la capacidad

de la reja.

Donde:

K Coeficiente que depende de la separación y geometría de las barras de la reja. Este coeficiente se define mediante los gráficos 8.9, 8.10, y 8.11 que se muestran en el anexo D.

AAA QVY ,, Corresponde al flujo de aproximación. Sin embargo, es necesario determinar el caudal que no es captado por la reja, dicho caudal SQ permite plantear la posibilidad de ingresar un nuevo sumidero que disminuya las aguas lluvias en la superficie del pavimento.

El gasto SQ que sobrepasa la reja será la suma de 1Q y 2Q aunque usualmente

1Q es despreciable. Estos dos valores se determinan de la siguiente manera:

2

1 6

Ld

YgV

dYVQ

A

A

AA

23

02 ´

41

TangBYgLLQ A

2Q , puede determinarse con la anterior formula, siempre y cuando ´L se determine de la siguiente manera:

TangTangYBY

YgVL

AA

A

A

0

12.1´

23

2 ´´41 YgLLQ

2Q , también puede determinarse con la anterior formula, siempre y cuando ´L se determine de la siguiente manera:

gY

TangVL A ´2.1

´0

Conocidos 1Q y 2Q , se determina SQ , siendo entonces el caudal interceptado por el sumidero SA QQQI Para conocer un poco más sobre el proceso que ayuda a determinar la capacidad hidráulica de este tipo de sumideros, obsérvese ejemplo 8.5 del anexo D.

Las figuras 142 a 145 relacionan las variables mencionadas anteriormente. B. Diseño de sumideros de reja en puntos bajos. Para realizar el diseño de este tipo de sumidero, la Texas Deparment of Transportation35, recomienda un procedimiento basado en la premisa de que el sumidero puede funcionar como vertedero o como orificio. El procedimiento a seguir para el diseño de esta estructura es el siguiente: - Elegir la rejilla a utilizar - Determinar la cabeza permitida h para la localización del sumidero; esta altura deberá ser inferior al borde de la acera, y debe estar relacionada con el ancho de inundación. No se debe aplicar un sistema de depresión al sumidero de reja. - Determinar la capacidad del sumidero cuando funciona como vertedero y como orificio. Diseño de sumideros de reja en puntos bajos cuando opera como

vertedero. La capacidad de un sumidero operando como vertedero según la Texas Deparment of Transportation, se determina mediante la siguiente ecuación:

23

hPCQ WW Donde:

WQ Capacidad del sumidero funcionando como vertedero

s

m3

WC Coeficiente del vertedero, 1.66 sistema métrico y 3 sistema ingles P Perímetro de la rejilla. Un factor multiplicador cercano a 0.5 se recomienda

ser aplicado al perímetro medido, como factor de seguridad. h Cabeza de altura permisible sobre la rejilla m

Cuando la rejilla se encuentra adyacente al andén, el perímetro de la rejilla se determina mediante la siguiente formula: LbarraslasdeanchoWP 2

Donde:

W Ancho de la rejilla L Longitud del sumidero.

Cuando la rejilla no se encuentra ubicada a un andén adyacente, el perímetro de la rejilla se determina mediante la siguiente formula. barrasLWP 2

El Área de las rejillas se calcula mediante la siguiente formula: barraslasdeÁreaLWA

Diseño de sumideros de reja en puntos bajos cuando opera como orificio.

La capacidad de un sumidero de reja en puntos bajos operando como orificio según la Texas Deparment of Transportation, se determina mediante la siguiente ecuación:

hgACQ 200

Donde:

0Q Capacidad de la rejilla

sm

0C Coeficiente del orificio, valor recomendado 0.67 A Área de las aberturas de la rejilla 2m , es decir el área total de la rejilla menos

el área de las barras. Se recomienda aplicar un factor multiplicador de 0.5 aplicada al área modificada como factor de seguridad.

g Aceleración de la gravedad (9.81 sm )

h Cabeza de altura permisible del flujo sobre la rejilla m Finalmente para determinar la capacidad hidráulica de un sumidero de rejilla en puntos bajos, se comparan los valores de capacidad obtenidos para una rejilla cuando trabaja como vertedero y como orificio y se toma el menor valor como capacidad. 4.1.5.3 Diseño de sumidero combinado. Para calcular la capacidad combinada de este tipo de sumideros, BOLINAGA recomienda llevar acabo una metodología que consiste en sumar juiciosamente los gastos de entrada. Es decir determinar por separado y sumar los caudales interceptados. El cálculo debe hacerse con condiciones del flujo de aproximación diferentes y se recomienda recurrir a factores de seguridad.

Para conocer más acerca del procedimiento de cálculo sobre la capacidad hidráulica de sumideros mixtos, obsérvese ejemplo 8.7 del anexo D. A. Diseño de sumidero combinado en puntos bajos. El diseño para este sistema de captación se puede realizar siguiendo la metodología propuesta por la FHWA, la cual plantea lo siguiente: Los sumideros combinados son recomendables en puntos bajos donde se acumula el agua. El sumidero lateral en este caso es de igual longitud que el ancho de la rejilla, o la longitud es igual al ancho de varias rejillas. Usualmente se suele colocar un sumidero lateral más largo que la rejilla, esto con el fin de que el sumidero lateral pueda interceptar cualquier tipo de de desecho que puedan estorbar la eficiencia de captación de la rejilla. Dicha disposición de los sumideros suelen denominarse “sweeper inlets” o sumideros limpiadores. Los sumideros limpiadores o “sweeper inlets” suelen ser más eficientes que los sumideros combinados de igual longitud de rejilla y de sumidero lateral. La capacidad de captación de un sumidero combinado de igual longitud es igual a la capacidad de captación de la rejilla cuando esta funcionando como vertedero. Cuando el sumidero ésta trabajando como un orificio, es decir, cuando ésta sumergido, la capacidad de captación es la suma de la capacidad de captación de la rejilla con la capacidad de captación de el sumidero lateral. Su capacidad se puede determinar como se muestra a continuación: 5.05.0 267.0267.0 og dgLhdgAQ

Donde:

gA Área de las aberturas de la rejilla 2m de la rejilla, área total disponible para

el flujo 2m

g 9,81

2sm

d Profundidad del agua en la acera o andén, m h Altura de a abertura del sumidero lateral, m L Longitud del sumidero lateral, m 0d La profundidad efectiva en el centro del orificio de la abertura del sumidero

lateral, m

4.1.5.4 Diseño de sumidero ranurado. La FHWA expone que en la hidráulica de sumideros ranurados la acumulación de desechos en los tubos del sumidero, es el principal problema que influye en el diseño de este tipo de estructuras. Aunque no existen ensayos de la cantidad de desechos que pueden manejar estas estructuras, su configuración hace que puedan ser limpiadas con agua a alta presión. Los sumideros ranurados son muy eficaces y además tiene gran variedad de usos, pueden ser utilizados en secciones limitadas o no, por andenes y su principal característica es que no afectan el tráfico. Sin embargo, la TxDOT34, plantea el siguiente procedimiento para el diseño de este sistema de captación: - Para Determinar la longitud del sumidero ranurado requerida para interceptar toda el agua en la cuneta rL , Utilice la siguiente ecuación:

384.0

849.0442.0

nSSQzL X

Ea

r

Donde:

rL Longitud requerida del sumidero ranurado que interceptar la totalidad del caudal en la cuneta m z 0.706 para el sistema ingles ó 1.04 para el sistema métrico

aQ Caudal total a descargar o interceptar

s

m3

S Pendiente longitudinal de la cuneta

mm

XS Pendiente transversal

mm

n Coeficiente de rugosidad de Manning. E Esta en función de S y de XS según lo determinado en la siguiente

ecuación: 1122 049.0007.00001.0613.2084.19207.0 XXX SSSSSSE

La anterior ecuación se encuentra limitada en las siguientes variables:

aQ Caudal total a descargar o interceptar ≤ 0.156

s

m3

S Pendiente longitudinal de la cuneta ≤ 0.09

mm

n Coeficiente de rugosidad de Manning en la cuneta: 0.011 ≤ n ≤ 0.017 Las anteriores restricciones, se deben a que las ecuaciones son empíricas. La extrapolación no se recomienda. Del procedimiento anterior, se puede definir la longitud de sumidero ranurado necesaria para captar la totalidad del caudal a evacuar. - Para determinar la capacidad de interceptación Qi de un sumidero ranurado estándar (como se encuentra en el mercado), realice el siguiente procedimiento: - Seleccione la longitud del sumidero ranurado aL basado en tamaños de sumideros estándar. Si aL < rL , la capacidad de interceptación puede ser estimada usando la figura 176. Para determinar el caudal que sobrepase la longitud del sumidero ranurado estándar, se usa la siguiente ecuación:

769.1

1918.0

r

aCO L

LQQ

Donde:

COQ Caudal que sobrepasa

s

m3

Q Caudal de aproximación

s

m3

aL Longitud del sumidero ranurado m rL Longitud del sumidero ranurado requerida para captar la totalidad del caudal m

4.1.6 Propuesta metodológica: Aspectos fundamentales en la ubicación de sumideros usados a nivel nacional e internacional. El funcionamiento adecuado de los sumideros, depende en gran parte de la ubicación que se le haga a este tipo de estructuras; una mala ubicación de estos sistemas dentro del casco urbano, equivale a tener sumideros operando de manera ineficiente; es por esto, que se hace indispensable contemplar una adecuada ubicación para estos sistemas de captación y evacuación. Un procedimiento que se debe tener en cuenta para una ubicación inicial de sumideros en las vías, es la metodología expuesta por BOLINAGA; esta metodología propone lo siguiente: El criterio más importante para la ubicación de sumideros dentro del sistema urbano, es la utilización de estas estructuras solo cuando la capacidad del drenaje superficial es insuficiente. Lo cual quiere decir que solo se utilizaran sumideros cuando las cunetas no sean capaces de transportar el caudal generado por el área tributaria. El procedimiento a poner en práctica y que BOLINAGA plantea, es el siguiente:

En primera instancia hay que determinar los caudales que transitan por la vía, partiendo de las divisorias de aguas y de acuerdo a las áreas tributarias respectivas. Estos gastos se comparan con las capacidades de las respectivas calles o cunetas, instalándose los primeros sumideros cuando el caudal que transitan por las calles, sea igual a la capacidad de las calles.

En segunda instancia se calcula el caudal o gasto captado o interceptado,

de acuerdo al tipo de sumidero, y haciendo una diferencia de caudales, se determina los gastos que sobrepasan los primeros sumideros.

En tercera instancia y en forma similar a la primera instancia, se calculan

los caudales de las áreas tributarias aguas abajo de los primeros sumideros y luego se les suma los gastos que sobrepasan los primeros sumideros. Cuando esta suma iguale la correspondiente capacidad de la calle, se ubican los segundos sumideros y así sucesivamente.

El procedimiento anterior, en el cual BOLINAGA toma como punto de partida para la ubicación de sumideros, la utilización de los mismos, solo cuando la capacidad del drenaje superficial es insuficiente, puede ser un procedimiento valido y aplicable en lugares como pueblos y municipios, pero no en grandes ciudades puesto que la presencia de agua en la superficie de una vía, acarrea problemas de inseguridad, de contaminación ambiental, de contaminación visual, deterioro del pavimento, entre otros problemas; Es por esto, que el primer procedimiento planteado por BOLINAGA, es errado a la hora de aplicarlo a grandes ciudades.

En grandes ciudades, la ubicación inicial de sumideros se debe realizar teniendo en cuenta que no se desea la presencia de aguas sobre la superficie del pavimento. Habiendo realizado el procedimiento anterior para una ubicación inicial de sumideros planteado por BOLINAGA, se procede a efectuar la ubicación final de estos sistemas, teniendo en cuenta una serie de criterios los cuales se expresan a continuación:

Se deben ubicar los sumideros en puntos bajos y depresiones. En lugares donde se reduzca la pendiente longitudinal de las calles. Se deben ubicar sumideros justo antes de puentes y terraplenes. Se deben ubicar sumideros justo antes del paso de peatones.

Adicionalmente, a las anteriores recomendaciones, también es importante tener en cuenta otros criterios de ubicación planteados por diferentes autores:

Cuadro 10. Criterios de ubicación para sumideros

AUTOR CRITERIOS DE UBICACIÓN

Deben instalarse sumideros con depresiones, cuando la pendiente longitudinal de la vía sea superior al 3%. Esto facilitaría el ingreso del caudal al sumidero. Procurar que la separación entre sumideros no exceda los 100 m. La distancia entre sumideros no debe ser mayor a 25 m en zonas comerciales y para pavimentos de concreto.

Breña

Es recomendable una distancia de 50 m para vías en adoquín o empedrados, y en donde se tengan velocidades bajas de transito.

RAS - 2000 Ubicar sumideros donde no exista captación de sedimentos. Cuando las manzanas tienen grandes dimensiones se deben utilizar sumideros intermedios. Por razones de economía se deben ubicar los sumideros cerca a las alcantarillas y conductos de desagüe del sistema de drenaje pluvial.

RNE

Cuando sea necesaria la utilización múltiple de sumideros, se deben utilizar con una distancia minima de 6 m.

CYII Se utilizaran sumideros en calles no pavimentadas cuando se disponga junto a estos un arenero o arqueta registrable para la recogida y extracción de arena y sólidos.

EPM Los sumideros se deben localizar en las bateas.

Es importante tener en cuenta lo siguiente: No ubicar ningún tipo de sumideros en lugares donde hallan talleres de mecánica o donde el transporte de hidrocarburos sea considerable; el agua que es contaminada en la superficie por hidrocarburos, contamina las aguas lluvias que transitan en los colectores.

Los dos procedimientos anteriores permiten completar un proceso de ubicación de sumideros, pero es importante tener en cuenta un conjunto de recomendaciones adicionales, aunque muchas de ellas solo puedan llevarse a la práctica durante la etapa de construcción. A continuación se muestra el conjunto de recomendaciones muy importante propuesto por BOLINAGA: Analizar el esquema geométrico de cada calle, particularmente su sección

transversal, de tal forma de decidir si se debe o no poner un sumidero en cada lado o solo en el lado bajo. Este análisis es importante en calles antiguas o repavimentadas; es decir, donde el drenaje superficial es deficiente.

No localizar sumideros donde interfieran con otros servicios públicos, como

lo son las cajas de electricidad, gas y teléfono. La existencia de árboles cercanos a la vía, particularmente aquellos con

raíces superficiales, pueden perturbar significativamente la eficiencia de captación de sumidero.

Teniendo presente los criterios mencionados anteriormente, donde se plantea una ubicación inicial y general para todos los tipos de sumideros, se hace necesario ahora, exponer algunos criterios propios de ubicación de cada tipo de sumidero, los cuales se presentan a continuación. 4.1.6.1 Ubicación de sumideros de ventana. La ubicación de los sumideros de ventana debe hacerse obligatoriamente en vías confinadas por andenes o sardineles. Para realizar la ubicación de este tipo de sumideros, se hace indispensable tener en cuenta los aspectos mostrados en el cuadro 11:

Cuadro 11. Criterios de Ubicación para el sumidero de ventana

AUTOR CRITERIO DE UBICACIÓN Los sumideros de ventana se deben utilizar preferiblemente cuando su eficiencia sea al menos de un 75%, lo cual puede ocurrir para pendientes longitudinales inferiores al 3% y anchos de inundación de menos de 3 m. Darle la primera prioridad, por razones viales, a su utilización en vías arterias y distribuidoras.

BOLINAGA

No emplearlos cuando se tenga indicios de que existe la posibilidad de acarreo cuantioso de sedimentos y desperdicios.

DIGESBA Es recomendable su uso en puntos bajos.

RAS - 2000 Su ubicación no puede hacerse en calles donde su pendiente longitudinal sea mayor al 3%.

GEOSUPORT Los sumideros laterales deben ser situados en vías de circulación rápida.

4.1.6.2 Ubicación de sumideros de reja. Este tipo de sumideros son instalados normalmente en cunetas cuando las calles dispongan de ellas, o sobre la calzada. A continuación se muestran algunos criterios de ubicación muy importantes en este tipo de sumideros:

Cuadro 12. Criterios de Ubicación para el sumidero de reja

AUTOR CRITERIOS DE UBICACIÓN

DIGESBA No ubicarlos en puntos bajos, salvo cuando no sea posible utilizar los sumideros de ventana. Los sumideros de reja se deben utilizar preferiblemente en calles o avenidas de pendientes pronunciadas (de un 3% o más), en cunetas y su uso debe evitarse en lo posible en vías arterias y distribuidoras. La reja de barras inclinadas, por su ventaja para la circulación de bicicletas, puede ser utilizada preferentemente. Sin embargo no debe descartarse el empleo de las rejas de barras paralelas al flujo pues sufre menos taponamientos por basura y es más eficiente.

BOLINAGA

No colocar sumideros con depresión cuando ocupen parte o la totalidad de la calzada.

4.1.6.3 Ubicación de sumideros combinados. La eficiencia de este tipo de sumideros, es la fusión de la eficiencia del sumidero de ventana y del sumidero de reja; es por esto, que estas estructuras son ubicados en aquellos logares donde se haga indispensable una captación mayor de caudal; sin embargo, en el momento de ubicarlos en las vías, se hace indispensable tener en cuenta los siguientes criterios:

Cuadro 13. Criterios de ubicación para el sumidero combinado

AUTOR CRITERIOS DE UBICACIÓN Se ubican donde en principio es preferible un sumidero de ventana.

RAS - 2000 Se utilizan cuando la eficiencia del sumidero de ventana es inferior al 70%.

CONAGUA Deben ubicarse en vías donde la pendiente longitudinal se encuentre entre el 2% y el 5%.

4.1.6.4 Ubicación de sumideros ranurados. La ubicación de este tipo de sumideros tiene una ventaja muy importante, y es la no interferencia con el tráfico; es por esto, que se ubican en aquellas vías donde el confort es lo más primordial.

Si la calzada cuenta con un andén o sardinel, estos son ubicados a lo largo de la vía, pero cerca del sistema de confinación, figura 255; si la vía no presenta un sistema de confinación, estos sumideros se ubican al borde de la vía, figura 254.

Figura 254. Sumidero ranurado en vía no confinada. Avenida Jiménez, Bogotá, 2009

Figura 255. Sumidero ranurado, en vía confinada18

4.1.6.5 Ubicación de sumidero transversal. Los sumideros transversales, deben ubicarse especialmente en sentido perpendicular a la dirección del flujo; en calles con pendientes longitudinales muy pronunciadas (5%) y pendientes transversales casi nulas. BREÑA expresa, que este tipo de sumideros es conveniente usarlos en calles con anchos inferiores a los 6 m.

4.1.6.6 Ubicación de sumideros con sello hidráulico. Cual quier tipo de sumidero con sello hidráulico, debe contemplar los siguientes criterios en el momento de su ubicación:

Cuadro 14. Criterios de ubicación para sumideros con sello hidráulico

AUTOR CRITERIO DE UBICACIÓN Este tipo de sumideros se deben ubicar en las vías, cuando en la red principal existe un sistema de alcantarillado combinado (aguas lluvias y aguas residuales)

SILVA No deben ubicarse sumideros con sello hidráulico en zonas climáticas en donde halla posibilidad de paludismo, pues estas estructuras se convierten en criaderos de mosquitos palúdicos, presentando así una fuente de contagio muy importante. Solo deben usarse si constantemente se esta vertiendo agua al sistema.

4.1.6.7 Ubicación de canaletas. Las canaletas, han roto todo tipo de restricción que se tiene en el momento de ubicar un sumidero; este tipo de estructuras en la actualidad, pueden catalogarse como sistemas de captación inteligentes, ya que no existen barreras en el momento de ubicarlas. Las canaletas se pueden ubicar en:

Tabla 15. Criterios de Ubicación para canaletas

Nº CRITERIOS DE UBICACIÓN 1 Zonas peatonales 2 Carreteras 3 Cualquier aplicación en la edificación 4 Los alrededores de un edificio 5 El medio industrial y agrícola 6 Parques y jardines 7 Las canaletas pueden ser instaladas en pavimentos adoquinados o en asfalto 8 Centros comerciales 9 Estaciones de combustible 10 Aeropuertos 11 Autopistas 12 Parqueaderos en edificios de diferentes niveles 13 Estadios 14 Plazas de mercado 15 Parques de recreación

4.1.7 Propuesta metodológica: Aspectos en la configuración de sumideros usados a nivel nacional e internacional. La configuración de sumideros, es una variable muy importante en el diseño, pues define aquellos elementos que hacen a este tipo de estructuras más confiables, operativas y útiles. Los sumideros están compuestos por tres elementos muy importantes, los cuales se muestran a continuación: Un orificio ubicado en la superficie de la calzada que permite la entrada del

agua de la superficie del terreno al sistema de alcantarillado. Su función es evitar el paso de basuras, ramas y otros objetos que puedan contaminar las aguas y taponar la red principal haciendo que esta colapse.

Caja de inspección, que funciona como desarenador donde se depositan

los materiales pesados que arrastra el agua. Tubería de conexión entre la caja hasta la red principal de alcantarillado; su

función es permitir el transporte de agua captada por el sumidero. Los tres elementos mencionados anteriormente, tienen que estar ligados a especificaciones de calidad y resistencia de los materiales, a especificaciones de cimentación y especificaciones para la tubería de conexión. En términos generales, los sumideros deben cumplir con lo siguiente: Los sumideros que se encuentren en contacto con las llantas de los

vehículos (Sumideros de reja, mixtos, ranurados y canaletas), deben cumplir con una resistencia de sus materiales, capases de soportar la carga viva trasmitida por el camión más representativo del país; en Colombia, la EAAB menciona que estas estructuras deben ser capaces de soportar la carga viva transmitida por el camión C – 40 – 95 (Camión de tres ejes sacado al mercado en el año 95, con un peso total de 40 Toneladas); las 40 toneladas estarían distribuidas de la siguiente forma: 10 toneladas en el eje delantero, y 15 toneladas para el eje intermedio y trasero, lo cual quiere decir que cada llanta aporta 5 toneladas para cada llanta delantera y 7.5 toneladas para cada llanta intermedia y trasera.

Los materiales usados para la construcción del sumidero, pueden ser en

concreto o en mampostería; cualquiera que sea el material a utilizar, este debe cumplir con una normativa. La EAAB construye los sumideros de la ciudad en concreto y este material se encuentra sujeto a la Normativa NP-005 Materiales de construcción: Concretos y morteros.

La construcción de un sumidero requiere de una cimentación, este proceso

no puede realizarse de manera empírica, debe realizarse siguiendo las especificaciones que plantee una normativa. La EAAB, diseña la

cimentación de los sumideros basándose en la norma técnica NS - 035 Requerimiento para cimentación de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado.

Si se utiliza una estructura en concreto, el acero que se utilice debe ser el

principal promotor de resistencia; la EAAB menciona que el acero debe tener una resistencia a la fluencia de MpaFy 420

La tubería de conexión entre el sumidero y la red principal puede ser

fabricada en concreto o en PVC, pero sin importar cual sea el material, todas las tuberías empleadas deben cumplir con una normativa. La EAAB, contempla en el diseño de sumideros la normativa NP - 027 Tuberías para alcantarillado.

La tubería de conexión debe cumplir con un diámetro de que sea capaz de

evacuar el caudal que ingresa al sumidero; la EAAB muestra el caudal captado por diferentes diámetros de tubería en función de la pendiente de la tubería. Tabla 13.

4.1.7.1 Configuración general del sumidero de ventana. Para lograr un mejor desempeño en los sumideros de ventana, es importante tener en cuenta lo siguiente:

Cuadro 15. Especificaciones para sumidero de ventana

AUTOR ESPECIFICACIONES El diámetro mínimo del tubo de descarga debe ser de 0.25 m. Los sumideros de ventana tendrán una longitud minima de 1.50 m. Este tipo de sumideros tendrá una depresión con un ancho mínimo de 0.3 m y un ancho máximo de 0.60 m. La depresión para estos sumideros deberá tener una pendiente del 8 % La altura minima de depresión deberá ser de 2.5 cm para un ancho de 0.30 m y una altura máxima de depresión de 5.0 cm para un ancho de depresión de 0.60 m. La altura máxima de la ventana del sumidero debe estar entre 0.15 m y 0.175 m

RIVAS

El fondo del sumidero deberá tener una pendiente minima del 2% hacia la salida.

4.1.7.2 Configuración general del sumidero de reja. Estos sistemas de captación de aguas lluvias, debe contemplar algunas especificaciones que los hacen mejorar su eficiencia y resistencia; a continuación se muestran algunos aspectos importantes en el momento de diseñar estas estructuras:

Cuadro 16. Especificaciones para sumidero de reja

AUTOR ESPECIFICACIONES Los barrotes de las rejillas deberán ser colocados paralelos a la dirección del flujo. La dimensión minima de las rejillas será de 0.90 m de largo por 0.60 m de ancho. RIVAS

La separación entre barras longitudinales de la rejilla podrá ser de 2.5 cm, 3.5 cm y 5.0 cm. según necesidades. Las rejillas pueden ser en hierro fundido o en hierro laminado. RNE Las rejillas pueden ser rectangulares, cuadradas o circulares.

Es importante tener en cuenta que el sistema de rejillas que se emplee en los sumideros, debe ser antirrobo, esta operación puede realizarse mediante un sistema de pernos sofisticado, o mediante un sistema de cadenas. 4.1.7.3 Configuración general de sumideros combinados. En el momento de diseñar este tipo de sumideros, su configuración debe realizarse teniendo en cuenta los aspectos planteados para el sumidero de ventana y para el sumidero de reja. 4.1.7.4 Configuración de canaletas. Las canaletas al igual que los sumideros convencionales (Ventana, reja, mixtos), presentan un orificio que permite captar las aguas superficiales (reja), y una tubería de conexión al sistema de red principal; a diferencia del sumidero convencional, no presenta una cámara de recolección de aguas y sedimentos, si no que presenta un canal que transporta el agua hasta la tubería de conexión. El tema de los sedimentos es manejado en muchos casos mediante un desarenador instalado al final del canal. A continuación se pueden algunas especificaciones propias de estos sistemas de captación:

Cuadro 17. Especificaciones de canaletas

AUTOR ESPECIFICACIONES Podrán ser de hormigón en masa, armado o polímero, de fundición y de materiales plásticos Las rejillas serán de fundición de dúctil CYII La conexión entre la canaleta y la red principal deberá hacerse mediante una tubería. Concebidas y fabricadas en polipropileno inyectado o PVC, completamente reciclables. Las rejillas son en fundición o en acero galvanizado JIMTEN

Diseñadas para soportar cargas de: 15 KN, 125 KN, 250 KN y 400 KN

4.1.8 Propuesta metodológica: Definición y conclusión sobre las ventajas y desventajas de sumideros. En el momento de realizar la elección del posible tipo de sistema de captación que puede llegar a funcionar de la manera más adecuada, hay que tener en cuenta las ventajas y desventajas que los diferentes autores han registrado en la historia de los sumideros. A continuación se presentan algunas ventajas y desventajas de cada tipo de sumidero:

Cuadro 18. Ventajas y desventajas para los diferentes tipos de sumideros

AUTOR TIPO DE SUMIDERO VENTAJAS DESVENTAJAS

Su mayor ventaja radica en su poca interferencia con el tránsito de vehículos, ciclistas y peatones.

No se deben utilizar cuando se tengan indicios de que existe la posibilidad de acarreo cuantioso de desperdicios y sedimentos.

Debe tener prioridad por razones viables, a su utilización en vías arterias y distribuidoras.

Son costosos y captan fácilmente sedimentos y desperdicios (basuras), que perjudican su normal funcionamiento. Ventana

Se debe utilizar preferiblemente cuando su eficiencia sea al menos de un 75%, lo cual puede ocurrir para pendientes inferiores al 3% y anchos de inundación de menos de tres metros.

La mayor ventaja de este sumidero es la capacidad hidráulica, pues es superior a la capacidad del sumidero lateral, especialmente en pendientes pronunciadas.

Genera inconvenientes con el tránsito, además de ser ruidosos cuando un vehículo pasa sobre ellos.

Reja

La reja se tapona fácilmente con los sedimentos y basuras que transportan las aguas lluvias

Combinado Son las mismas de los sumideros que los conforman.

Son las mismas de los sumideros que los conforman.

Son adaptables a las características urbanas del camino tales como calzadas, intersecciones de la calle y aceras.

CASTAÑEDA

Ranurado

Se acomodan al tráfico vehicular como a las bicicletas y al tráfico peatonal.

Para hacer un mantenimiento efectivo, es necesario una abertura en la acera o que la rejilla del sumidero se pueda retirar.

No es necesaria una depresión para mejorar la eficiencia hidráulica.

La tubería de desagüe de estos sumideros puede llegar a tener problemas estructurales del conector en zonas donde hallan conexiones flexibles a lo largo del camino.

La construcción es simple y su procedimiento muy rápido. Tiene una capacidad autolimpiadora. Son muy estéticos.

Ventana

Una de sus desventajas es que su capacidad decrece con el aumento de la pendiente longitudinal. Pues la velocidad del agua se incrementa y la profundidad del flujo de aproximación disminuye.

SERVIU

Reja

Sus rejillas generan inconvenientes para el paso de los ciclistas y peatones.

Ventana

Una desventaja de los sumideros de ventana, es que el ángulo de entrada que presenta la estructura para facilitar el ingreso de las aguas al sistema (depresión), es fijo y no es fácilmente adaptable a los cambio del nivel del pavimento como ocurre cuando a una vía se le hace mantenimiento a la superficie; sucesivas capas de material en la calzada reduce gradualmente o elimina por completo el Angulo de entrada.

Reja

Los sumideros no pueden ser utilizados en cunetas con secciones en V.

El costo de los materiales relativamente es pequeño.

Los sumideros ranurados son propensos a recoger desechos en puntos bajos, por lo tanto no es recomendable el uso de ellos en estos lugares.

El proceso de repavimentación, puede adaptarse fácilmente sin tener ningún problema con el cambio de las características hidráulicas del sumidero ranurado.

TxDOT

Ranurado

Las ranuras del sumidero, se pueden limpiar fácilmente.

Las canaletas logran que las ciudades sean seguras y saludables. Cumplen requerimientos estéticos conciliados. Las canaletas se encuentran normalizadas por la Norma EN 1433 (Europea). Es un sistema estético, ligero, e inalterable. Son sistemas que se integran armoniosamente dentro del resto de elementos arquitectónicos y se coordinan con cualquier tipo de suelo. Es un sistema que permite una evacuación más eficaz de las aguas, y redúcelos depósitos de lodo. Es un sistema que esta fabricado con materiales reciclables. Están constituidas por un sistema que facilita la resistencia mecánica baja, media y elevada. El polipropileno reciclado como composición de las canaletas, es un material que ofrece una excelente resistencia química; totalmente insensible a los tratamientos con sal durante las nevadas así como a numerosos productos químicos, no aportando ningún tipo de residuo a los fluidos transportados. Se caracteriza por una nula absorción de humedad, siendo in-congelable por naturaleza. Son seguros de instalar debido a su bajo peso.

JIMTEN Canaletas

Las rejillas que se instalan, se encuentran en función de la carga a soportar.

5. CONCLUSIONES

La implementación de estructuras tipo sumidero en sistemas de drenaje

urbano en Colombia se lleva acabo sin tener en cuenta aspectos como: variedad de configuraciones de sumideros con características hidráulicas y operativas distintas; consideraciones de localización de los diferentes sistemas de captación de agua superficial en función de un análisis del caudal de escorrentía; diseños y localización de sumideros sin considerar variables como la pendiente longitudinal y transversal de la vía, el índice de rugosidad del pavimentos, el ancho de inundación, el área de inundación, la velocidad del flujo de aproximación y la profundidad del flujo de aproximación; uso de sumideros sin ningún criterio estético y en sectores donde no facilitan el paso de peatones; finalmente, la selección del sumidero y su localización no tiene en cuenta la carga de sedimentos que son arrastrados por la escorrentía.

Otro problema se asocia con la calidad de los materiales. Se evidencia el

uso de materiales inadecuados, con problemas de calidad o susceptibilidad a robo. El no haber un seguimiento riguroso con los materiales a usar y su selección de acuerdo a las características de carga y seguridad en la zona genera problemas de eficiencia en el funcionamiento de esta estructura.

La cultura ciudadana es uno de los problemas que afecta la eficiencia de

los diferentes sumideros. En este sentido, el ciudadano no posee una cultura que le impida arrojar basuras a las calles y de igual forma, la capacidad de aseo de las vías es limitada. La presencia de desechos orgánicos, plásticos, madera y cartón son los principales causantes de colmatación en los sumideros y al mismo tiempo, causan un aumento de la carga de contaminación de las aguas lluvias que ingresan al alcantarillado.

Un inadecuado uso de los sumideros en zonas urbanas genera problemas

que van desde limitaciones graves en la movilidad, afectación de propiedades públicas y privadas, así como, un deterioro progresivo de los pavimentos e infraestructura vial y peatonal.

En Colombia no existe una normativa clara asociada a la definición de los

diferentes tipos de sumideros, incluyendo ventajas y desventajas; procedimientos teóricos de diseño para la variedad de estructuras. De igual forma, no existe una normativa con recomendaciones de ubicación que contemplen las diferentes variables que inciden en su funcionamiento y las posibles configuraciones de sumideros.

La tendencia de los sistemas de captación esta dirigida a usar estructuras

que disminuyan el riesgo de contaminación de las aguas lluvias que puedan

ser usados en cualquier sector de las ciudades y que utilice las aguas lluvias para fines secundarios como el riego de árboles; este aspecto se presenta en el anexo E y F.

En Bogotá, los diferentes tipos de sumideros presentan problemas en

diseño, pues se construyen y se ubican sin ningún fundamento teórico; adicionalmente, presentan problemas de resistencia en los materiales, olores desagradables provenientes de la conexión de sumideros sin sello hidráulico con los colectores combinados y acumulación de basuras y sedimentos en las rejillas y en el interior de la estructura. Las medidas que adopta la EAAB para la solución de estos problemas, no son suficientes; en el caso del mantenimiento de sumideros para remoción de basuras se realiza solo cuando la comunidad lo requiera o en periodos superiores a un año; en el caso de la reparación de sumideros por fallas debido a la resistencia de los materiales, no se realiza ningún tipo de mantenimiento.

Para aumentar el grado de agua superficial que ingresa al sumidero, las

diferentes teorías contemplan el uso de un canal lateral o depresión paralela al sumidero y la ubicación de rejillas con sus orificios situados paralelos a la dirección del flujo.

Aunque la ubicación de los orificios de las rejillas de los sumideros en

Bogotá se realice paralelo a la dirección del flujo para aumentar su eficiencia, no deja de ser un problema constante para el tráfico de bicicletas, pues estas empotran sus llantas en las rejillas ocasionando accidentes.

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Anexo A.

NOMOGRAMA DE IZZARD PARA CÁLCULO DE CANALES TRIANGULARES

Anexo B.

RECURSOS FINANCIEROS El total de recursos financieros que se invirtieron durante el desarrollo de la investigación son:

Tabla A. Presupuesto recursos financieros

FUENTES DE FINANCIACIÓN

RUBROS UNIVERSIDAD DE

LA SALLE FACULTAD DE

INGENIERÍA CIVIL ESTUDIANTES

TOTAL

Recursos Humanos $ 269.000,00 --------------------- $ 269.000,00 Recursos Materiales ---------------------- $ 208.000,00 $ 208.000,00 Recursos Tecnológicos ---------------------- $ 1.130.000,00 $ 1.130.000,00 Presupuesto de Transporte ---------------------- $ 100.000,00 $ 100.000,00

Subtotal $ 269.000,00 $ 2.538.000,00 $ 2.807.000,00 Imprevistos (5%) ---------------------- $ 126.900,00 $ 126.900,00 TOTAL $ 269.000,00 $ 2.664.900,00 $ 1.833.900,00 TOTAL RECURSOS FINANCIEROS $ 1.833.900,00

RECURSOS MATERIALES Los recursos de los materiales necesarios en el desarrollo del proyecto son:

Tabla B. Presupuesto recursos materiales

CONCEPTO UNIDAD CANTIDAD VALOR UNITARIO

VALOR TOTAL

Papel Bond Resma 1 $ 17.000,00 $ 17.000,00

CDS Unidad 1 $ 1.000,00 $ 1.000,00

Fotocopias Global 1 $ 30.000,00 $ 30.000,00

Impresiones Global 1 $ 100.000,00 $ 100.000,00

Otros Global 1 $ 60.000,00 $ 60.000,00

TOTAL RECURSOS MATERIALES $ 208.000,00

RECURSOS INSTITUCIONALES Los recursos institucionales del proyecto fueron: - Universidad de La Salle - Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá. - Empresas Públicas de Medellín E.S.P. RECURSOS TECNOLÓGICOS Los recursos tecnológicos que se usaron son:

Tabla C. Presupuesto recursos tecnológicos

CONCEPTO UNIDAD CANTIDAD VALOR UNITARIO

VALOR TOTAL

Cámara Digital Global 1 $ 400.000,00 $ 400.000,00 Computador Global 1 $ 400.000,00 $ 400.000,00 Memoria USB Unidad 1 $ 35.000,00 $ 35.000,00 Grabadora Unidad 1 $ 85.000,00 $ 115.000,00 Impresora Global 1 $ 100.000,00 $ 100.000,00 Scanner Global 1 $ 80.000,00 $ 80.000,00 TOTAL RECURSOS TECNOLÓGICOS $ 1.130.000,00

RECURSOS HUMANOS Los recursos humanos que formaron parte en el desarrollo del proyecto son:

Tabla D. Presupuesto recursos humanos

CARGO RESPONSABLE No. SEMANAS VALOR TOTAL

Investigador Estudiante de proyecto de grado 32 --------

Director Temático 20 $ 138.000,00 Co-investigadores Asesor Metodológico 32 $ 148.148,00 TOTAL RECURSOS HUMANOS $ 269.000.00

Valor asumido por la Universidad de La Salle, según acuerdo 157 Diciembre 2008. Art. 8, siempre y cuendo el docente no sea de tiempo, en este caso el valor es asumido por la Universidad de la Salle, según contrato laboral. Valor asumido por la Universidad de La Salle, según contrato laboral.

OTROS RECURSOS Otros tipos de recursos que usados para el desarrollo del proyecto son:

Tabla E. Presupuesto Transporte

CONCEPTO NUMERO VALOR TOTAL

Transporte Global $ 100.000,00 TOTAL PRESUPUESTO DE TRANSPORTES $ 100.000,00

Anexo E.

Sistemas de captación de aguas superficiales para disminución de contaminación de aguas y con fines de riego de árboles

Se ha creado un sistema de captación de agua superficial que tiene dos propósitos: 1. Disminuir el grado de contaminación de las aguas lluvias que entran al sistema de recolección principal; 2. Utilizar las aguas lluvias como riego de árboles. Para tener una mejor idea del funcionamiento de este tipo de sumideros, observar video45 anexo F. A continuación se muestran algunas imágenes sobre estos sistemas de captación:

Figura A. Sumideros de ventana especiales46

45 FILTERRA. AQUIA. Avi. [video clip], 1.43 min., ausencia de sonido, color, 241 kbps, 1280 x 800 [En Línea] [Citado 26 -02 - 09] < http: //www.filterra.com/media/Fisterra.swf>. 46 FILTERRA. Design Assistance. Applications. [En Línea] [Citado 26 -02 - 09] < http: //www.filterra.com/index.php/design/review>.

Continuación figura anterior.