Drenaje Pluvial 507249

1.-Introducción El clima y sus efectos han estado íntimamente relacionados con la ingeniería civil, es por eso que en este tema hablaremos respecto a cómo la ingeniería civil contribuye a solucionar problemas relacionados a los efectos del clima, en este caso siendo específicos hablamos de las precipitaciones. La ciudad de Arequipa en los últimos años a tenido un problema con las constantes precipitaciones que ocasionan una variedad de problemas entre ellos tenemos: deterioro de pistas, colapso de desagües, destrucción de construcciones y lo peor muertes. Es por estos problemas por los que se requiere un estudio actualizado de la realidad de nuestra ciudad para que en base a ello podamos dar soluciones. La necesidad de tener un buen sistema de drenaje que evite las inundaciones y todos los problemas que consigo trae nos incentiva a investigar sobre este tema. Solucionar todos estos problemas traería consigo un desarrollo para todos los sectores productivos, es por ello de su importancia.

Figura 1 Consecuencias de las constantes precipitaciones

2.-Objetivo Solucionar el gran problema de los últimos años en Arequipa las inundaciones y la incapacidad de nuestras construcciones a soportar estas inundaciones.

3.-Conocimientos Previos Para poder entender este tema de investigación es necesario conocer algunos conceptos e información previa.

a) Drenaje: Sistema de tuberías, sumideros o trampas que permite el desalojo de líquidos, generalmente pluviales.

Tipos de drenaje: 

Drenaje sanitario: son las tuberías por las cuales se trasladan las aguas negras. En algunas ciudades son dirigidos a plantas depuradoras para su tratamiento y posterior vertido a un cauce que permita al agua continuar el ciclo hidrológico. Figura2 Ejemplo de drenaje sanitario.



Figura 3 Ejemplo de drenaje pluvial.

Drenaje pluvial: sistema de drenaje que conduce el agua de lluvia a lugares donde se organiza su aprovechamiento.

En muchas localidades no se realiza la diferenciación entre drenaje sanitario y pluvial y todo el material recolectado es concentrado al mismo destino

Clasificación de Drenaje: 

Drenaje superficial: el drenaje superficial se clasifica, según la posición que guarden las obras respecto al eje de la carretera, en paralelo o transversal. La denominación de longitudinal se debe a que éstas se ubican aproximadamente en forma paralela al eje del camino, en este tipo de drenaje se considera a las cunetas, las contra-cunetas y los colectores. El drenaje transversal tiene por objeto dar paso expedito al agua que cruza de un lado a otro de la carretera Cunetas.- Son canales que se hacen en todos los tramos en ladera y corte cerrado de un camino y sirven para interceptar el agua superficial que proviene del mismo.

Figura 4 Ejemplo de

Bombeo.Cuneta inclinación lateral a partir del eje del camino hacia los bordes en los tramos en tangente, su función es eliminar el agua que cae sobre la corona y evitar en lo posible que penetre en las terracerías.

Figura 5 Ejemplo de Bombeo

Alcantarillas y aliviaderos.- Son estructuras de forma diversa que tienen por función conducir y desalojar lo más rápido posible el agua de las hondonadas y partes bajas del terreno que atraviesa el camino.

Figura 6 Ejemplo de alcantarillas

 – el tiene daño agua en el debajo de él.

Drenaje sub superficial: drenaje subsuperficial por objeto proteger al camino del que le puede causar el que se encuentra terreno por

Historia La primera red Figura 7 Ejemplo de Drenaje Sub. subterráneo se Superficial. en París, Francia en el Siglo XIX

de drenaje construyó

Figura 8 Primer sistema de Drenaje.

Problemas Un ejemplo lamentable del problema de la insuficiencia de drenaje urbano de una gran ciudad es el que sufrió la ciudad de Nueva Orleans, en los Estados Unidos, cuando el huracán Katrina ocasionó una catastrófica inundación exacerbada por la dificultad en drenar rápidamente las partes inundadas y la rotura de los diques del Río Misisipi que inundaron la ciudad a un nivel más alto. La inundación fue tan severa que ocasionó la muerte de unas 29.000 personas y daños enormes.

b) Inundaciones Ocupación por parte del agua de zonas que habitualmente están libres de esta, bien por desbordamiento de ríos y ramblas por lluvias torrenciales o deshielo, o mares por subida de las mareas por encima del nivel habitual o por avalanchas causadas por maremotos.

Figura 9 Ejemplo de Inundaciones en Arequipa

c) Desagües Está diseñado para drenar el exceso de lluvia y agua superficial desde calles pavimentadas, playas de estacionamiento, aceras y azoteas. Los desagües varían en diseño desde pequeños pozos secos residenciales a grandes sistemas municipales.

Figura 9 Ejemplo de Tipos de Desagüe.

Figura 10 Ejemplo de Tipos de Desagüe.

d) Precipitaciones en la Ciudad de Arequipa los últimos 13 años. Las características de las precipitaciones pluviales que se deben conocer. Estas son: La intensidad de la lluvia y duración de la lluvia: estas dos características están asociadas. Para un mismo período de retorno, al aumentarse la duración de la lluvia disminuye su intensidad media, la formulación de esta dependencia es empírica y se determina caso por caso, con base a los datos observados

directamente en el sitio de estudio o en otros sitios próximos con las características hidrometeorológicas similares. Dicha formulación se conoce como relación Intensidad-Duración-Frecuencia Años

Precipitación(mm)

Días en el año

2001

-

41

2002

-

-

2003

67.81

4

2004

72.64

28

2005

-

-

2006

-

39

2007

22.61

16

2008

-

38

2009

-

31

2010

13.72

19

2011

-

50

2012

194.30

49

2013

-

46

Figura 11 Consecuencia de Precipitaciones

Figura 12 Consecuencia de Precipitaciones

Figura 13 Consecuencia de Precipitaciones

4.- Problemas a nivel Internacional.

Figura 14 Consecuencia de Precipitaciones

a) Cochabamba – Bolivia Un reporte hecho por Vanessa Sevilla Z. De un total de 4 millones de bolivianos por año que gasta el Servicio Municipal de Agua Potable en el mantenimiento de las redes de alcantarillado, al menos, 3,8

millones son dedicados a subsanar el descuido o mal uso de los vecinos. El Jefe del Departamento de Mantenimiento de Semapa, Mauricio López, informó que en esta época de lluvias, cada día se reciben entre 150 a 200 reclamos por problemas en el alcantarillado y, de estas llamadas, el 95 por ciento es consecuencia del mal uso que hacen los vecinos de las redes. Las zonas en las que más se registran problemas por basura en las alcantarillas son los lugares aledaños a la Comuna Tunari, en la zona norte; en la zona sur, el cerro San Miguel y Cerro Verde y a éstos se suma la parte sur de la avenida 6 de Agosto. "Cuando hacemos la limpieza de las redes encontramos un sin fin de basura y estas redes han sido diseñadas sólo para llevar aguas residuales domiciliarias", informó López

 Mal uso: Al mal uso que los vecinos realizan de las alcantarillas, se suman los responsables de restaurantes porque botan grasa al alcantarillado. "El aceite no hace el daño, pero sí la grasa diluida de carnes, por ejemplo". En el caso de los restaurantes, un 50 por ciento no cuenta con una cámara que impida la caída de grasas en las redes, afirmó López. Las empresas constructoras también inciden en la contaminación de las redes, puesto que construyen los sótanos de edificios, por ejemplo y, adquieren bombas muy potentes que además de sacar el agua que brota de la tierra al excavar también succionan barro y piedra, trabando las alcantarillas. En los mercados, la basura y también la grasa tapan las alcantarillas. Además los sistemas por ejemplo del Mercado La Pampa, corresponden a una calle que ha sido adaptada para un mercado, señaló.

 Recomendaciones de cuidado Hacer un buen uso del alcantarillado sanitario y un mantenimiento periódico, evitando así obstrucciones y taponamientos. Ayudar a que el alcantarillado no se obstruya, no utilizarlo como basurero. Limpiar con cierta periodicidad las trampas o sifones del lavadero. No debe faltar la rejilla o sumidero en el lavadero de platos y de ropa, evitando así que entren residuos sólidos a la red sanitaria. Dos veces al mes, echar agua caliente a las cañerías para disolver depósitos de grasa en lavaplatos, lavamanos y lavanderías.

Retirar cabellos de los lavamanos o a la ducha, para que estos no entren en el desagüe, ya que obstruyen o taponean las tuberías. Los restaurantes, Estaciones de Servicio deben construir trampas de grasa y sedimentadores de sólidos para evitar taponamientos. Para evitar obstrucción de la red de alcantarillado sanitario ,no arrojar residuos sólidos ,toallas de papel, envolturas, paños higiénicos, algodones, plásticos, arena, grasas ni papeles) al sanitario. Evitar dañar u obstruir la cañería. No conectar la tubería de desfogue de agua de lluvia de supredio a la red de alcantarillado sanitario, porque ocasionará colapsos. Ayudar a controlar el robo de tapas de alcantarillado.

5.- Problemas a nivel Nacional. a) Problemas en Tumbes – Perú Mar. 03. La persistente lluvia que se registró por más de nueve horas en la ciudad norteña de Tumbes provocó aniegos y afectaciones en algunas viviendas, así como el colapso de los sistemas de desagüe De acuerdo a las primeras mediciones por las autoridades, las estaciones hidrometereológicas del proyecto Binacional Puyango Tumbes registraban hasta las 8:00 horas una intensidad superior a los 20 litros por metro cuadrado Varios autos y mototaxis quedaron malogrados por la lluvia en medio de las vías, por lo que sus propietarios tuvieron que ser ayudados por otras personas para sacarlos del lugar y en algunos casos no ser arrastrados.

6.-Recomendaciones a) Lluvias Intensas: Medidas de Prevención. Protección Civil, en colaboración con la Agencia Estatal de Meteorología, se encarga de informar a los ciudadanos, a través de los medios de comunicación, de aquellos fenómenos meteorológicos que pueden dar lugar a situaciones de riesgo. Ante estas situaciones, es muy importante permanecer atento a las informaciones oficiales transmitidas a través de las emisoras de radio y de otros medios, y seguir las indicaciones que se den. Ante posibles emergencias originadas por lluvias intensas, conviene adoptar una serie de medidas previas que ayuden a evitar o, al menos, mitigar los efectos de las mismas.

En caso de una situación de emergencia por lluvias intensas podrán aparece unas recomendaciones específicas. En general, las medidas de prevención que debe adoptar son:

 En su vivienda: Retirar del exterior de la vivienda, aquellos objetos que puedan ser arrastrados por el agua. Revisar, cada cierto tiempo, el estado del tejado, el de las bajadas de agua de edificios y de los desagües próximos. Colocar los documentos importantes y, sobre todo, los productos peligrosos, en aquellos lugares de la casa en los que la posibilidad de que se deterioren por la humedad o se derramen, sea menor.

 En el exterior: No estacionar vehículos ni acampar en cauces secos, ni a la orilla de ríos, para evitar ser sorprendido por una súbita crecida de agua o por una riada. Si tiene que viajar, procure circular, preferentemente, por carreteras principales y autopistas. No circular con su vehículo por zonas de vaguada que puedan verse afectadas por una riada y no atravesar los tramos que estén inundados, la fuerza del agua puede arrastrar y hacer flotar el vehículo. Si se encuentra en el campo, hay que alejarse de los ríos, torrentes y zonas bajas de laderas y colinas, para evitar ser sorprendido por una súbita crecida de agua o por una riada. También se deben de tener en cuenta otra serie de medidas como son: Mantenerse permanentemente informado a través de la radio y de otros medios de comunicación, de las predicciones meteorológicas y del estado de las carreteras, además de la situación general de lo que esté sucediendo. ¡RECUERDE! Las medidas de prevención ayudan a reducir el daño que puede derivarse de los desastres. En caso de emergencia, conocer algunas pautas de autoprotección, ayuda a tomar decisiones que pueden favorecer tanto su seguridad como la de los demás.

7.- Soluciones. a) Almacenamiento de aguas pluviales en áreas superiores o azoteas:

El almacenamiento de agua pluvial en áreas superiores o azoteas transmite a la estructura de la edificación una carga adicional que deberá ser considerada para determinar la capacidad de carga del techo y a la vez, el mismo deberá ser impermeable para garantizar la estabilidad de la estructura. El almacenamiento en azoteas será aplicable áreas iguales o mayores a 500 m 2. La altura de agua acumulada en azoteas no deberá ser mayor de 0,50 m. En el proyecto arquitectónico de las edificaciones se debe considerar que las azoteas dispondrán de pendientes no menores del 2% hacia la zona seleccionada para la evacuación.

b) Orientación del Flujo En el diseño de pistas se deberá prever pendientes longitudinales (Sl) y transversales (St) a fin de facilitar la concentración del agua que incide sobre el pavimento hacia los extremos o bordes do la calzada. Las pendientes a considerar son: Pendiente Longitudinal (SI) > 0,5%. Pendiente Transversal (St) de 2% a 4%

c) Captación y Transporte de aguas Pluviales de calzada y aceras La evacuación de las aguas que discurren sobre la calzada y aceras se realizará mediante cunetas, las que conducen el flujo hacia las zonas bajas donde los sumideros captarán el agua para conducirla en dirección a las alcantarillas pluviales de la ciudad.

D) Evacuación de las aguas transportadas por las cunetas. Para evacuación de las aguas de las cunetas deberá preverse Entradas o Sumideros de acuerdo a la pendiente de las cunetas y condiciones de flujo.

E) Sumideros. La elección del tipo de sumidero dependerá de las condiciones hidráulicas, económicas y de ubicación y puede ser dividido en tres tipos, cada uno con muchas variaciones.

F)

Evacuación

de

las

aguas

recolectadas.

Las aguas recolectadas por los Sistemas de Drenaje Pluvial Urbano, deberán ser evacuadas hacia depósitos naturales (mar, ríos, lagos, quebradas depresiones, etc.) o artificiales. Esta evacuación se realizará en condiciones tales que se considere los aspectos técnicos, económicos y de seguridad del sistema.

G) Equipos de Bombeo. Como en la evacuación de aguas pluviales la exigencia es de grandes caudales y relativamente carga bajas, las bombas de flujo axial y gran diámetro son las más adecuadas para esta acción. En caso de colocarse sistemas de bombeo accionados por sistemas eléctricos, deberá preverse otras fuentes de energía para el funcionamiento alternativo del sistema.

h) Operación y mantenimiento de la red de alcantarillado  Maniobras de operación Todo sistema de alcantarillado para que opere de manera eficiente debe contar con una política de operación, para que el funcionamiento de él sea adecuado y evitar daños tanto a la red como reducir las molestias a los s. Dentro de las políticas de operación de la red deben estar contemplados programas de mantenimiento preventivo y correctivo. En todo momento se tratará que las tuberías de la red trabajen a superficie libre; sin embargo, cuando se presenten lluvias mayores a la que corresponde al periodo de diseño es de esperarse que trabajen a presión y como correspondencia se produzcan inundaciones en la zona, por ello se debe contar con las medidas necesarias para aminorar los daños y molestias que se ocasionen.

 Medidas de conservación y limpieza. Todo sistema de alcantarillado debe contar con un mantenimiento en menor o mayor grado, esto con el propósito de que el sistema funcione adecuadamente y se eviten anomalías en la época de lluvias. Además, ello ayuda a prolongar la vida útil del sistema. Esta actividad debe programarse para llevarse a cabo en la época de estiaje.

En este periodo (estiaje) es de esperarse que se tenga la presencia de sedimentos en el sistema debido a que las velocidades son bajas y no es posible que ellos sean arrastrados. Por esto, es necesario hacer actividades de limpieza en el sistema, para lo cual se requiere de equipo apropiado para llevar a cabo esta actividad, ya que existen tanto conducciones a cielo abierto como cerradas, siendo estas últimas la mayoría.

 Mantenimiento en la red de alcantarillado. El sistema de limpieza y mantenimiento más empleado y eficiente en México, es el sistema de MALACATE, consiste en el paso consecutivo y repetitivo de un dispositivo, el bote o draga que es sujetado en sus dos extremos. Se pasa un cable de extremo a extremo de pozo a pozo y se arrastra por el tubo de concreto la draga o bote y se limpia el sedimento, sobre todo lodos y arenas que son muy pesadas para otros sistemas de limpieza

Figura 15 Ejemplo de Malacate, Draga y Bote.

Figura 16 Extracción de Sedimentos en un tramo de Tubería.

Desazolve y limpieza de tuberías con equipo hidroneumático

La combinación de Presión-Succión en el desazolve con equipo eléctrico da grandes resultados, pero sobre todo eficiencia en la limpieza que ofrecen estos equipos de agua a alta presión y succión de sedimentos con sistema de alto vacío ofrece excelentes resultados en la limpieza de tuberías de drenaje aceitoso, pluvial, sanitario y de proceso, así como en pozos de visita, registros, trincheras, cárcamos, colectores, fosas, trampas de grasa, tanques de sedimentación, plantas de tratamiento, copas de purga, torres de enfriamiento, etc.

Figura 17.

Figura 18.

Figura 19

Figura 20

8.- Ejemplos de Proyectos. a) Caso Exitoso.- drenaje pluvial Arequipa – distrito de Yanahuara. La gestión del alcalde ELVIS DELGADO BACIGALUPI gestiono el proyecto de drenaje pluvial en el distrito de yanahuara mejorando así la calidad de vida de los habitantes del distrito de yanahuara. Luego del estudio se evaluó que el presupuesto era de 4 millones soles. Proyecto que beneficiara a 10 mil habitantes. Dicho colector subterráneo que se inició en la calle Tacna, tiene un circuito técnicamente trazado que pasa también por las calles Jerusalén, plaza del distrito, avenida Lima, calle Ampatacocha, calle Francisco Mostajo, avenida Ejército, para culminar en el puente bajo Grau donde finalmente llegarán las aguas producto de las lluvias.

Este sistema Figura 21

Figura 22

también permitirá minimizar el impacto de las lluvias, aniegos, inundaciones, embotellamiento del tráfico vehicular, daños a propiedades públicas y privadas, accidentes a peatones, aparición de focos infecciosos producto de la acumulación de residuos, entre otros, cabe señalar que la construcción del drenaje pluvial estuvo dentro de los parámetros técnicos internacionales donde se construyó un ducto con piso, paredes y techo, construcción de rejillas metálicas de recolección, sumideros y buzones de registro.

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Figura 23

18 Figura 24

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