Diseño de Sistemas de Drenaje Urbano con DREN-URBA

Los Sistemas de Drenaje Urbano comprenden una serie de elementos que van desde el sistema de Captación de Aguas Pluviales hasta las Canalizaciones y Conductos que permiten la conducción y descarga de las Aguas de Lluvia precipitadas en el medio Urbano hasta los cauces naturales y artificiales, para su libre escurrimiento.

El adecuado Diseño de los Sistemas de Drenaje Urbano permitirá garantizar que, para distintas frecuencias y duraciones de las Lluvias de Diseño, no sólo se proteja la integridad de las propiedades sino también que se permita el libre tránsito de vehículos y personas durante la ocurrencia de la Precipitación.

El diseño de estos Sistemas de Drenaje Urbano requiere de aspectos tales como:

  • La Determinación del Caudal máximo de Aguas de Lluvia que es posible transportar por la Vialidad (Calles, Avenidas) sin llegar a exceder alturas de agua y/o Anchos de Inundación preestablecidos generalmente por las Normas de Diseño para el Drenaje Urbano, de acuerdo a la importancia de la vialidad.
  • Cálculo de los Caudales Máximos de Aguas de Lluvia utilizando Métodos como el Racional, en el cual se involucra adicionalmente la necesidad de determinar parámetros como Tiempos de Concentración y Coeficientes de Escorrentía Ponderados, de acuerdo a las características de uso del Suelo dentro del área tributaria al sistema de Captación de Aguas Pluviales así como al Alcantarillado respectivo.
  • Determinar, en función del Caudal Máximo de Aguas de Lluvia estimado para cada Tramo de Vialidad, los parámetros hidráulicos propios a la sección transversal y la pendiente longitudinal de ésta, es decir, anchos de inundación, velocidad de escurrimiento, altura de agua con respecto al brocal o bordillo, entre otros. Estos valores serán comparados con los parámetros normativos de forma tal de establecer la necesidad (o no) de disponer elementos de Captación de Aguas Pluviales como serían los Sumideros o imbornales.
  • En caso de ser requerido dentro del Sistema de Drenaje Urbano de elementos de Captación, será necesario, como parte del diseño, la determinación del Caudal Interceptado por los elementos de Captación de Aguas Pluviales lo cual, la mayoría de las veces, es un proceso iterativo de forma tal de determinar cuál es el Tipo de Sumidero, con la mejor eficiencia para las condiciones estimadas de flujo.
  • Realizar la determinación de diámetros y pendientes para el Sistema de Alcantarillado Pluvial, el cual es uno de los principales componentes de los Sistemas de Drenaje Urbano, pues será el encargado de recibir el caudal Interceptado por los Sumideros en estos Sistemas de Drenaje Urbano y conducirlo hasta el punto de disposición final previsto para las Aguas de Lluvia.

Como vemos el Diseño de Sistemas de Drenaje Urbano implica una serie cálculos que, de ser realizados de forma manual, podrían estar sujetos a errores difíciles de detectar sin una revisión exhaustiva de todas las operaciones involucradas.

Inclusive, aun cuando el cálculo esté libre de errores, cualquier modificación de algún parámetro (como podría ser el cambio de modelo de sumidero en el Sistema de Captación de Aguas Pluviales) revestirá la modificación de cálculos ya realizados, complicando el estudio de alternativas en el diseño.

Es por esta razón que se ha desarrollado el Programa para el Diseño de Sistemas de Drenaje Urbano, DREN-URBA, de forma tal de permitir al Ingeniero proyectista realizar de forma sencilla, el cálculo de todos los parámetros necesarios en su diseño, suministrando las herramientas mínimas para estudiar distintas configuraciones para el Drenaje Superficial así como para el Sistema de Alcantarillado Pluvial.

En líneas generales DREN-URBA realiza el cálculo, de forma tabulada, de dos Sistemas:

El Sistema de Drenaje Superficial

El cual está basado en tramos de Calle, para los cuales el usuario introducirá los parámetros geométricos (pendiente longitudinal y transversal, ancho, etc.), las áreas tributarias a cada margen, con sus respectivos coeficientes de Escorrentía para la fórmula racional, así como el sumidero que realizará la Captación de Aguas Pluviales en cada margen de dicha calle.

DREN-URBA, a partir de la información suministrada para cada tramo de calle determinará para ella:

  • El Coeficiente de Escorrentía Ponderado, Tiempo de Concentración e Intensidad de Lluvia para el Período de Retorno seleccionado por el usuario.
  • Parametros-hidrologicos-en-Sistemas-de-Drenaje-Urbano

  • El caudal Máximo de Aguas de Lluvia afluente al extremo inferior de cada margen de la calle.
  • Determinacion-del-caudal-de-Aguas-Lluvia-Total-En-Cada-Calle

  • La Capacidad de la Calle, considerando su funcionamiento como sección triangular (media calzada). Adicionalmente se determinará el Ancho de Inundación y la altura de agua que el caudal Máximo genera en la Calle. Estos parámetros son los que el usuario utilizará para establecer la necesidad o no de utilizar Sumideros para la Captación de Aguas Pluviales.
  • Determina, para el Sumidero Seleccionado por el Usuario en cada margen de calle, el Caudal Interceptado por éste, estableciendo los parámetros hidráulicos asociados al caudal remanente (el que lo sobrepasa), si es el caso:

Captacion-de-Aguas-Pluviales-Sumideros-en-DREN-URBA

DREN-URBA, indicará con texto resaltado en rojo, las calles en las que se excede el valor máximo del Ancho de Inundación especificado por el usuario, de forma tal de servir como un aviso:
Avisos-de-DREN-URBA-para-identificar-Calles-con-Problemas

El Sistema de Alcantarillado Pluvial o Colectores

Habiéndose establecido, para el Sistema de Drenaje Superficial, se requerirá establecer la Red de Alcantarillado necesaria para realizar la recolección de las Aguas de Lluvia Captadas por los sumideros del Sistema de Drenaje Urbano.

En este caso, DREN-URBA, necesitará que el usuario establezca las propiedades geométricas de la red como lo son longitudes, diámetros y Cotas de Rasante de cada colector, entre otros.

Adicionalmente, será necesario introducir, en función de la configuración dada por el Ingeniero Proyectista, los sumideros que estarán conectados a los tramos de colector, de forma tal que DREN-URBA, realice el cálculo de áreas tributarias a cada componente del Sistema de Alcantarillado Pluvial.

Con la información suministrada, se obtendrá:

  • Cálculo del Tiempo de Concentración Total y la Intensidad de Diseño a utilizar en cada tramo de colector, en función del período de retorno seleccionado por el Usuario.
  • Caudal Máximo de Aguas de lluvia asociado a cada tramo de Colector.
  • Parámetros hidráulicos del colector: Capacidad Máxima, Velocidad del Flujo a Sección Plena y Velocidad para el caudal máximo transportado por la Tubería:

Parametros-Hidraulicos-en-Alcantarillado-de-Aguas-Pluviales

De manera similar al caso de Drenaje Superficial, DREN-URBA, avisará con texto de color rojo, los valores que incumplen alguna condición. Por ejemplo en la figura anterior podremos ver que, para el caso del Colector-AB, se resalta el valor del caudal a sección plena (capacidad del tramo), de forma tal de indicar que es menor que el caudal máximo de aguas de lluvia asociado al tramo.

De esta forma, estamos seguros que la mejor herramienta para el Diseño de Sistemas de Drenaje Urbano, es DREN-URBA. ¿Qué esperas para probarlo?

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