Determinando la Necesidad realizar la Captación de Aguas Pluviales en un sector Urbano utilizando DREN-URBA


Este Tutorial corresponde a la Interfaz y Características de la Versión 1.1 de DREN-URBA.

Con el Lanzamiento de la Versión 2 en Noviembre del 2015, algunas características han sido modificadas según podrás ver en los tutoriales correspondientes:

Haz Clic aquí para ver los Tutoriales de la nueva Versión.

La aproximación para el modelaje del Sistema de Drenaje Urbano con DREN-URBA, es muy similar a la que se realizaría en el cálculo manual: establecer las características hidráulicas de la vialidad del sector estudiado para, en función de los resultados obtenidos, controlar el Ancho de Inundación a través de la Implantación de sumideros para la Captación de Aguas Pluviales en determinados puntos.

De esta forma, se configura el Sistema Superficial de Drenaje Urbano en el que se realizará la Captación de Aguas Pluviales asociadas a determinada frecuencia (período de retorno) y duración.

Veremos, a través de un ejemplo, los pasos a seguir para la creación de este Sistema de Drenaje superficial, enfocándonos en los aspectos relevantes que deben ser tomados en cuenta con respecto a la introducción de la información en el Diálogo del Editor de Calles de DREN-URBA.

Información Necesaria Para Realizar el Diseño del Drenaje Urbano con DREN-URBA

Antes de iniciar el proceso de creación de la Red Superficial de Drenaje Urbano, es necesario que contemos con la siguiente información:

Planta del Levantamiento Topográfico del sector urbano a estudiar. En la figura se presenta nuestro sector de ejemplo:

Planta-Sector-para-Drenaje-Urbano

En la figura se ha sombreado la subcuenca tributaria al punto E4, la cual utilizaremos para el desarrollo del presente ejemplo.

Adicionalmente vemos que se han indicado los usos distintos al de Viviendas unifamiliares: el de Parque (P) y Comercial (C.C.).

Veamos la información que debemos extraer y la forma de alimentar a DREN URBA:

  • Ancho de Calzada (o anchos, si es que son diferentes en el sector estudiado). En este caso el ancho de calzada constante en todo el sector es de 9 m, con aceras a cada lado de 1 m de ancho y altura de brocal de 0,15 m.
  • Valor del Bombeo o pendiente transversal de la calzada, en porcentaje. Es posible en DREN-URBA, especificar un bombeo para cada margen, aunque no es la condición más frecuente en la vialidad. Para nuestro sector de ejemplo el bombeo será del 2% en ambas márgenes.
  • Longitud y valor de la Pendiente Longitudinal de cada calle. Cada tramo de vialidad tiene indicada la pendiente longitudinal. La longitud será leída directamente desde el plano.
Es conveniente, en calles muy largas (más de 50 m de longitud), separarlas en tramos con longitud en el orden de los 50 o 60 m, valor promedio de separación de los componentes del Sistema de Captación de Aguas Pluviales (Sumideros o imbornales).
  • Áreas tributarias, en Hectáreas, a cada margen de calle (o a los tramos de ésta, si es que se han dividido en función de la recomendación anterior). Para cada uso o cobertura de suelo se deberá determinar el valor del área y se deberá seleccionar el coeficiente de Escorrentía a ser utilizado en la Fórmula Racional para el cálculo del Caudal de Aguas de Lluvia. En nuestro ejemplo tenemos los siguientes usos:
Uso Coeficiente de Escorrentía
Pavimentos y Aceras

0,95

Zona Viviendas Unifamiliares

0,70

Parques (área verde)

0,30

Comercial

0,80

En el caso de Pavimentos y Aceras, DREN-URBA calculará de forma automática el área respectiva en función de la longitud, ancho de calzada y de acera especificados por el usuario y los incluirá en la determinación del Coeficiente de Escorrentía Ponderado a cada margen.

Otros parámetros que deben ser incluidos para el Diseño del Sistema de Captación de Aguas Pluviales con DREN-URBA son:

  • Ancho de Inundación Máximo Permisible en Cada Margen de la calzada. Para nuestro ejemplo, en función de las características del sector y el nivel secundario de la red vial, se ha escogido un ancho de inundación máximo de 3 m a cada margen de la calzada, de forma tal de mantener, ante la ocurrencia de la lluvia un ancho no inundado de 3 m para el paso de vehículos de emergencia.
  • Curva de Intensidad-Duración-Frecuencia para el período de retorno a utilizar en el Diseño del Drenaje Urbano. Se realizará el planteamiento del Sistema de Captación de Aguas Pluviales del ejemplo para un período de Retorno de 5 años y una duración mínima de 5 min (por normativa). Se han extraído las siguientes Intensidades de la Curva de Intensidad-Duración-Frecuencia para la región (para 5 años de período de retorno):
Duración (min) Intensidad (mm/hr)

5

187

10

130

15

101

Con esta información estamos listos para empezar a usar DREN-URBA, así que veamos los pasos a seguir:

1Una vez cargado el programa, ir al Menú Archivo y pulsar Nuevo. Se crea así un proyecto en Blanco, en el que se empezará la creación de Calles para Configurar así el Sistema de Drenaje Superficial.

2Dado que toda la vialidad del área a estudiar tiene la misma geometría es conveniente utilizar la opción Parámetros por Defecto de DREN-URBA para minimizar el proceso de creación y edición de Calles. Con los datos del sector urbano de ejemplo tendríamos la siguiente vista para el Diálogo Parámetros por Defecto (Menú Proyecto→Parámetros por Defecto):

Parametros-por-Defecto-en-DREN-URBA-Ejemplo

Notemos que, en el caso del cuadro Parámetros de Áreas, hemos optado por colocar el coeficiente de escorrentía de Laderas más frecuente (el de las zonas de Vivienda Unifamiliar). Igualmente se ha escogido realizar el cálculo del tiempo de concentración superficial de forma automática, colocando el valor medio de escurrimiento desde las parcelas hacia la calle, la pendiente de éstas y seleccionamos suelo sin cobertura.

Pulsaremos Aceptar para cerrar el diálogo y volver a la ventana principal de DREN-URBA.

3El siguiente paso comprende la creación de la Tabla de Intensidad-Duración-Frecuencia para nuestro Proyecto, de acuerdo a lo visto en este Tutorial.

4A continuación tendremos que empezar a crear calles de forma tal de definir el Sistema Superficial de Drenaje Urbano del sector; para ello se especificará, para cada margen, los valores solicitados por DREN-URBA. Pero primero es importante tener en cuenta lo siguiente:

  • Es recomendable iniciar la introducción de calles desde la calle más aguas abajo del Sistema de Drenaje Superficial y, a partir de ésta, ir realizando la creación de las calles superiores hasta llegar a las calles más aguas arriba en el Sistema de Drenaje Urbano.
  • En función a lo anterior, las márgenes (izquierda, derecha) de calle se definirán en función de la pendiente ascendente, es decir en relación inversa a la pendiente longitudinal de cada calle:

Definicion-de-Margenes-de-Calle

En función de lo anterior, empecemos con la introducción de la primera Calle, la E4-E3, asegurándonos de tener activa la Ficha Drenaje Superficial y pulsando el botón Agregar Calle:
Agregando-calles-en-DREN-URBA

Se presentará en pantalla el Editor de Calles, en el cual introduciremos la información resaltada en la siguiente figura (recordemos que gran parte de la información será introducida automáticamente en función de lo que establecimos previamente en los Parámetros por Defecto):

Ficha Geometría:

Geometria-Calle-Ejemplo

Un aspecto a tener en cuenta es el relativo al cuadro superior derecho de la Ficha Geometría del Editor De Calles. Allí se especifica la forma en que se interconectan las calles en el sector en estudio. De esta forma tendremos las siguientes situaciones:

  • Sólo podrá existir una Calle Desembocando en la opción <<Ninguna>>, siendo esta calle la que esté más aguas abajo en el Sistema de Drenaje Urbano en estudio.
  • Para las restantes calles, se deberá especificar en cuál margen, de la calle a la que son afluentes, se está descargando, pudiendo existir situaciones como las destacadas en la siguiente figura:

Desemboque-de-Calles-en-DREN-URBA

Ficha Áreas Tributarias:

En esta ficha debemos especificar para cada margen de la calle en consideración las áreas, distintas a las de Pavimentos y Aceras, afluentes a dicha calle.

De esta forma, Seleccionaremos Izquierda en el campo Ver Áreas Asignadas a la Margen: y pulsaremos el botón Agregar Área:

Creando-una-nueva-area-en-margen-de-calle

Se presentará el diálogo Áreas Tributarias, en el cual introduciremos los siguientes datos:

Area-y-uso-en-margen-Izquierda

Hemos modificado, además del coeficiente de escorrentía asignado por defecto, el valor de la longitud de escurrimiento desde la parcela hacia la margen izquierda, aunque no represente un cambio significativo en el tiempo de concentración superficial calculado.

Pulsar Aceptar para cerrar el diálogo Áreas Tributarias y volver a la tabla de la margen izquierda:

Area-creada-en-calle

Cambiamos ahora a la Margen Derecha, para realizar la misma secuencia y obtener finalmente una vista similar a esta:

Area-creada-en-calle-margen-derecha

Para editar los valores introducidos para cada área, seleccionaremos la fila con el área a modificar y pulsaremos el botón Editar Área en la parte superior derecha. De forma similar, habiendo hecho la selección, para Eliminarla pulsaremos el botón Borrar Área:

Editar-o-Eliminar-Areas-en-DREN-URBA

Ficha Sumideros

En esta ficha especificaremos el tipo y características del sumidero que formará parte del Sistema de Captación de Aguas Pluviales de la calle respectiva.

Por los momentos, mientras no se realice el cálculo de caudales, no especificaremos ningún Sumidero en las márgenes de nuestras calles, de forma de obtener una visión general del sistema sin Sumideros y, en función a los resultados, establecer su ubicación final.

Al pulsar Aceptar para Cerrar el Editor de Calles, veremos que se ha creado una entrada, con dos filas, en la Ficha Drenaje Superficial:

Informacion-de-Calle-En-DREN-URBA

Introduzcamos, de la misma forma que con esta primera calle, las restantes calles, para obtener lo siguiente:

Red-Superficial-de-Drenaje-Urbano-Creada-en-DREN-URBA

Realizando el Cálculo de parámetros del Drenaje Urbano y Determinando la Necesidad de realizar la Captación de Aguas Pluviales

Contando con el sistema superficial configurado, es hora de ejecutar el cálculo, para el período de retorno de 5 años, de los parámetros hidráulicos en cada margen de cada calle.

Para ello seleccionaremos 5 Años en Período de Retorno y pulsaremos el botón Calcular:

Iniciando-el-calculo-de-parametros-hidraulicos-en-DREN-URBA

Si no existen errores, se presentará en pantalla un aviso Informándonos que el cálculo ha sido exitoso. Tras cerrar dicho aviso veremos la tabla con los valores actualizados.

Para el análisis nos desplazaremos hacia la parte derecha de la tabla de Drenaje Superficial para ver si dónde, si es el caso, se ha excedido el ancho de inundación máximo permisible de 3 m:

Resultados-Sin-Sumideros-en-DREN-URBA

Como vemos hay cuatro calles que presentan problemas, en ambas márgenes, por excedencia del ancho de Inundación Normativo prefijado, lo cual indica la necesidad de configurar un Sistema de Captación de Aguas Pluviales a través del uso de sumideros.

De entre las múltiples soluciones posibles para la configuración y combinación de elementos de Captación de Aguas Pluviales en las calles con problemas, hemos optado por utilizar el Sumidero de Ventana Genérico, con una longitud de ventana de 3 m. Obteniéndose los siguientes resultados:

Resultados-Con-Sumideros-en-DREN-URBA

En los que vemos que se satisface el requerimiento colocando 8 sumideros para la Captación de Aguas Pluviales en el sector estudiado.