Boletín No.3CONTENIDO

Julio 26 de 2010

PLANOS DE DISEÑO, PLANOS DE TALLERBernardo Rodríguez Guzmán, I.C. Presidente Junta Directiva - Aprocof2

DRENAJE EFICIENTE EN EDIFICACIONESEnrique González, Gerente Técnico PAVCO3

ALL VS. INFRAESTRUCTURARamón Duarte, Hidráulica y Urbanismo Ltda.5

EVALUACIÓN RIESGO DE INUNDACIÓN CONDOMINIO CAMPESTREAna María Arévalo Cáceres, Especialista en Sistemas Hídricos Urbanos. Redes y fluidos Ltda. 6

2

Boletín AprocofEdición #3, Julio 2010

Directora Ejecutiva:Angela Milanés Vega

www.aprocof.org

Edición y Coordinación:adj.

Correción de Estilo:

Herbert Peñaloza

Diseño y Diagramación:adj. //adjetivo

www.adjme.com

Con 33 años de experiencia, lideramos el mercado nacional

en fabricación y comercialización de

equipos contra incendio.

Diseñamos e instalamos sistemas automáticos

de detección y extinción e ingeniería de mantenimiento.

NIT: 860.051.688-5

Sede Administrativa:

Cra 66 No. 4D – 24PBX: 420 70 00

NUEVO CENTRO DE NEGOCIOS:

Calle 106 No. 59 -20PBX: 746 45 44

Es importante hacer claridad de cuál debe ser el alcance de nuestra asesoría cuando nos encargan la ejecución

de un diseño de instalaciones hidráulicas y sanitarias. Mucha gente cree que se trata de elaborar unos documentos (pla-nos, memorias, etc.) para que el Propietario* pueda contratar la construcción de las instalaciones. Estos documentos son sólo una parte de la asesoría que debemos prestar. Nuestra participación debe tener, al menos, los siguientes elementos: asesoría durante la etapa de diseño arquitectónico, documentos para contratación de las obras y asesoría durante la ejecución de estas obras. Sin la asesoría previa, no es posible garantizar la calidad del diseño. Sin la asesoría posterior, no hay control de calidad sobre el producto final.

Con respecto a los documentos y en particular a los planos, desde hace tiempo “siento” que nos estamos exagerando en el nivel de detalle de estos planos de diseño. Estamos entre-gando un producto “bonito” pero no creo que por esto estemos entregando un mejor producto. Veo algunos trabajos en los que Propietarios que no conocen a profundidad el tema se “tragan” el diseño porque la buena expresión de los planos “esconde” fallas de concepto. Hace algunos años fuimos tes-tigos de muchos concursos arquitectónicos donde una buena propuesta arquitectónica quedaba opacada por propuestas con 3 o 4 renders bien jalados que “mareaban” a los jurados.

En la elaboración de los planos, muchos de nosotros hace-mos dibujos tridimensionales con redes, válvulas, equipos de bombeo, etc. con un nivel de detalle que supera las mismas fotografías. ¿Alguna vez se podrá construir tal como está el plano? En mi experiencia, no. Por ejemplo, los equipos de bombeo debería poder suministrarlos cualquier proveedor nacional o foráneo, sin embargo, si el plano se acomoda a un equipo hidroneumático producido por Ignacio Gómez & Cía. no coincide con el equipo de Barnes, o el de Helbert u otro. Igual ocurre con sistemas centrales de calentamiento de agua, o con válvulas reguladores de presión, o con el hecho de que la arquitectura “definitiva” sigue modificándose y, muchas veces, al momento de ejecutar la obra, aparece la “última” versión arquitectónica -quién no ha recibido una última versión arquitectónica a mano alzada, consignada en el libro

PLANOS DE DISEÑO, PLANOS DE TALLER

Bernardo Rodríguez Guzmán, I.C.Presidente Junta Directiva - Aprocof brodriguezguzman@yahoo.com

3

fundación del edificio. El filtro debe estar alejado del ángulo de incidencia de cargas del edificio al suelo, y que normalmente es de 45 grados y a una profundidad mayor, a un metro, para que la curva de abatimiento entre drenes no humedezca las áreas del sótano.

Esta curva se puede calcular con la ecuación de Hooghoudt de la Fig.2. Y lo más importante es la adecuada combinación de tubo, filtro (geotextil NT) y medio drenante (gravilla o arena). Se pueden dar las siguientes alternativas de diseño:

Debemos adoptar la práctica de que los planos preparados para la etapa de contra-tación sean menos elaborados y de que en el proceso de construcción el Contratista o Pro-veedor elaboren oportunamente los planos de taller con todos los detalles constructivos o de fabricación y los someta a la revisión y apro-bación del diseñador.

* Directores de proyecto, Interventores

La necesidad de drenaje en edificaciones es cada vez más importante y menos

comprendida. Los sótanos cada vez más profundos y los regímenes de lluvia con pi-cos y períodos cada vez más intensos agu-dizan esta necesidad. Se deben proteger los cimientos de los edificios contra el nivel freático fluctuante para prevenir el arrastre de finos del suelo en el agua freática, que des-estabilizan y generan asentamientos y fractu-ras en los cimientos y en la estructura de la edificación. Así como también, humedades molestas en los parqueaderos y depósitos de los edificios.

El problema radica en poder extraer el exceso de agua en el suelo sin permitir el movimiento y migración de las partículas finas del suelo. Las tuberías corrugadas para drenaje y los geotextiles no tejidos se diseñaron y se ofrecen para este fin. Sin embargo, debemos diseñar adecuadamente para que el desempeño de estos filtros sea óptimo y se conserve así a través del tiempo.

El caso típico se presenta cuando debemos drenar el suelo que soporta la

DRENAJE EFICIENTE EN EDIFICACIONES

Ing. Enrique GonzálezGerente Técnico PAVCO

de obra que vuelve obsoleto cualquier diseño, o finalmente la compra de griferías con reque-rimientos que no se consideraron en las dife-rentes etapas de la asesoría.

Creo que estamos “botando corriente” con planos muy elaborados y lo más delicado es que al no coincidir los planos con la totalidad de los in-sumos disponibles aparentemente introducimos sesgos que pueden convertirse en problemas.

Figura 1.

4

Cuando el suelo no es permeable esta es la mejor solución.

2.Tubería con filtro, arena gruesa lavada, de río rellenando la zanja y sin geotextil como indica la Fig. 4.

3.Utilizar el sistema geodren con aleta filtrante como se aprecia en la Fig. 5.

4.No se debe usar la combinación, tubería de drenaje con filtro y gravilla porque su eficiencia se reduce con el tiempo y puede obstruirse (Fig. 6).

Nivel Freático natural

h

f

DL

t

Estrato impermeable

Suelo Homogéneo

El cálculo es iterativo por procesos de ensayo y aproximación

Suelo de 2 estratos

Figura 2.

Figura 4.

Figura 3.

Figura 5.

Figura 6.

Geotextil NT 1600

Gravilla

Tubería corrugada en PVC

Arena de río

Tubería corrugada

Relleno consuelo natural

Geodren

Zanja sin Geotextil

Gravilla

Tubería corrugada

Según la Fórmula de Hooghoudt:

L² =SS

+ (metros)

Las partículas finas migran por la grava arrastradas por el agua y se depositan en los espacios que dejan las gravillas contra el geotextil y se acumulan en cantidades grandes que disminuyen la permeabilidad del filtro y pueden llegar a sellarlo con el tiempo. Con estas recomendaciones prácticas se optimiza el diseño y la construcción de los sistemas de drenaje en los edificios.

1.Tubería corrugada sin filtro, gravilla y geotextil forrando la zanja. (Fig.3).

5

En las fotografías anexas se podrán ver algunos ejemplos de la diferencia de nivel.

Una gran área que se puede tomar como ejemplo, es el separador de la Avenida el Dorado en Bogota, donde este se encuentra o se encontraba, por debajo del nivel de las calzadas, mas aun éstas drenan hacia esa ondulación del terreno el cual siempre se mantendrá verde, en algún tramo ha llegado a presentar de manera permanente una pe-queña lamina de agua. En algunos casos de una manera parcial, el agua que se filtra podrá llegar a la infraestructura de alcantarillado; esto a través de los diferentes tipos de filtros que se deben construir en las vías y parques, también migran hacia las redes a través de los lloraderas de muros de contención y paredes de canales.

Continuando con los temas de cómo dismi-nuir la cantidad de ALL que se debe tras-

portar por las redes respectivas y parodiando parcialmente el slogan de un noticiero de radio, diríamos “pequeños detalles que hacen ambiente “, veamos lo siguiente:

Pensemos en que pueden ser 5 cm: De-pendiendo de la distancia horizontal, puede ser el desnivel suficiente para drenar un área, algo muy pequeño o muy grande, depende de los ojos que miren. Si al jardín de la casa, a la zona verde de un parque o una avenida lo dejáramos al menos 5 cm mas bajo del nivel de las zonas duras, podíamos garantizar que la totalidad de agua lluvia que caiga sobre esa área verde no saldría al alcantarillado; excepto que la precipitación puntual fuese algo mas de 50 mm, lo cual es poco probable. Tratando inicialmente los espacios públicos, si a todas las zonas verdes las dejáramos al menos 5 cm mas abajo que las zonas duras, el “c” o coeficiente de escorrentía de esa área no seria 0.40, 0.30 ni 0.25, perfectamente puede ser 0.0.

ALL VS. INFRAESTRUCTURAIng. Ramón Duarte BermúdezHidráulica y Urbanismo Ltda.Fotografías: archivo personal, Bogotá D.C..

Foto 1. Alameda del Canal Torca con calle 170. Foto 2. Canal Torca con calle 170.

6

De esta forma, el volumen de agua que llega a las redes de alcantarillados es bastante menor a la precipitación y, ante todo, en un tiempo bastante diferente, con lo cual no incide en la creciente o caudal pico de diseño de la infraestructura, al contrario, contribuye a tener de manera permanente un pequeño flujo en la infraestructura de aguas lluvia. El mantener un flujo permanente, por pequeño que sea dentro de toda la infraestructura del aguas lluvia, entre otras, evita que se seque la sedimentación propia y normal, estos sólidos manteniéndoles húmedos, fácilmente podrán ser removidos con pequeñas corrientes de agua, si se trata de sólidos de origen orgánico su transforma-ción será mas rápida con la presencia de agua en su interior.

En lo que tiene que ver con espacios privados, jardines y patios, también es de fácil aplicación principios como este, donde los andenes y/o sifones pueden quedar en un nivel superior al de la zona verde, con esto se garantiza la evacuación de un excedente en una gran precipitación, las cuales son poco probables.

Como se puede concluir es que 5 cm es muy poco en movimientos de tierras, pero algo muy grande en cuando al manejo de las aguas lluvia. la teoría de los 5 cm podría ser parte de aquello que un ex presidente colombiano llamo ”La Revolución De Las Cosas Pequeñas”, pues esto es realizable por todo mundo, en unos

cuantos proyectos urbanos y/o constructivos pueden representar una economía, pues no tendría que hacer ciertos rellenos en parques y separadores.

Foto 2. Jardín interior casa norte de Bogotá.

EVALUACIÓN RIESGO DE INUNDACIÓN CONDOMINIO CAMPESTRE

Ana María Arévalo CáceresEspecialista en Sistemas Hídricos Urbanos.

Si bien es cierto que predecir el comporta-miento de un río es prácticamente imposi-

ble, lo que si se puede hacer es mediante las mediciones históricas y análisis estadísticos pronosticar un posible comportamiento, para poder minimizar los daños que un evento futuro pueda ocasionar. El estudio presentado corresponde al Comportamiento del Río Villeta en su recorrido a lo largo del predio “Acata” Condominio Campestre – Municipio de Villeta, donde el objetivo es determinar el riesgo de inundación de este predio frente a los caudales máximos históricos del río.

La estimación de los caudales máximos para diferentes periodos de retorno, es uno de los principales procedimientos en Hidro-logía, que tiene como fin la determinación del caudal de diseño para una determinada estructura civil. La metodología más común para la determinación de estos caudales máximos es la estadística, la cual ajusta los datos registrados en una estación hidrométrica a una función de distribución y determina los valores para diferentes periodos de retorno. Para establecer las ecuaciones de caudales máximos, en primer lugar se evalúa la confia-bilidad de la información a través de la prueba

Redes y fluidos Ltda. Cortesía VIVARCO S.A.

7

de datos dudosos y posteriormente las series hidrológicas de caudales máximos se ajustan a la función de distribución Gumbel. Luego, mediante la ecuación de Manning se determi-nan los caudales máximos en la sección del río frente al predio. La determinación del tiempo de retorno de diseño para la verificación de los caudales máximos es un tema complejo, pues-to que depende del grado de seguridad ante las inundaciones que requiera la población, del comportamiento de las precipitaciones (intensidades y recurrencia anual), de los cau-dales involucrados (consecuencias de que los caudales excedan la capacidad de las obras y el costo de inversión asociado a las mismas), entre otros.

ANÁLISIS DE INFORMACIÓN

La información utilizada en este estudio corresponde a la suministrada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Am-bientales – IDEAM, sobre los caudales máximos obtenidos en la estación hidrométrica N.2306707. Desde la estación de medición del IDEAM y el proyecto, el río recorre aproximada-mente una distancia de 1,50 km, encontrándose la estación aguas arriba del proyecto. En este estudio se asumió que el caudal en el punto de aforo y frente al predio Acata es el mismo.

Serie anual

La serie anual se determinó, a partir del valor máximo mensual de caudal de cada año. Estos datos fueron sumistrados por el IDEAM.

Análisis de datos dudosos

Los datos dudosos son valores que se alejan significativamente de la tendencia de la información y que afectan de una manera considerable la magnitud de los parámetros estadísticos de la serie.

Para detectar estos datos, se calculó el umbral superior e inferior de la serie anual de datos de acuerdo a las siguientes ecuaciones de frecuencia (VEN TE CHOW, Hidrología

Aplicada. Editorial McGraw Hill. 1993.) :

Para datos altos: Para datos bajos:

Donde:

YH = Umbral superior para datos dudosos en unidades logarítmicas.YL = Umbral inferior para datos dudosos en unidades logarítmicas.y = Media de los logaritmos de los caudales.Sy = Desviación estándar de los logaritmos de los caudales.Kn = Coeficiente que depende del tamaño de la muestra.

Los resultados de la prueba de datos dudosos son los siguientes:

ynH SKyY ⋅+= ynL SKyY ⋅−=

Kn

YH

Yn

Antilogaritmo YH (Umbral superior)

Antilogaritmo YL (Umbral inferior)

2,467

3,22

1,08

1.660,00 (m3/seg.)

12,00(m3/seg.)

Tabla 1. Resultados Prueba de datos dudosos

De acuerdo a los anteriores resultados no exis-te ningún dato por encima de 1.660,00 m3/seg., ni por debajo de 12,00 m3/seg., por lo tanto, no hay datos dudosos en la muestra, y para los análisis posteriores ninguno de los valores fue eliminado ya que todos se encontraban dentro de la tendencia de la serie.

Distribución Gumbel o Distribución Doblemente Exponencial

Para el análisis de los caudales máximos mediante la distribución Gumbel, se utilizan las siguientes expresiones:

8

Calculo de los niveles del Río Villeta frente al predio Acata

Para el cálculo de la profundidad del Río Villeta a la altura del predio Acata, se utilizó la ecuación de Manning aplicando el método de solución grafica, el cual es adaptable a secciones transversales complicadas y con condiciones de flujo variables.

(Ecuación de Manning)

Tiempo de retorno:

Donde:Tr = Tiempo de retorno.n = Numero de dato.m= Numero de orden.

Factor de frecuecia:

Donde:KT = Factor de frecuencia.r = 0,5772.

Una vez obtenidos los factores de frecuen-cia para cada uno de los caudales, se grafica el caudal vs. el factor de frecuencia.

FACTOR DE FRECUENCIA

y = 291,1x + 241,85R2 = 0,7976

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1400,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

Factor de Frecuencia

Cau

dal (

m3/s

eg)

Figura No.1. Caudal Vs. Factor de frecuencia.

Figura No.2. Caudal Vs. Tr

Caudales para periodos de retorno de 25, 50 y 100 años

Para el cálculo del caudal para periodos de retorno de 25, 50 y 100 años, se calcula KT para cada uno de ellos, y luego se aplica la ecuación obtenida de la regresión en la Figura N.1.

Caudal para Tr = 25 años:

Caudal para Tr = 50 años:

Caudal para Tr = 1000 años:

A partir del cálculo de KT para diferentes periodos de retorno y utilizando la expresión

, se obtiene la siguientes grafica de periodo de retorno para diferentes caudales.

PERIODO DE RETORNO

y = 276,7Ln(x) - 10,678R2 = 0,9899

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

1000,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Tr (años)

Cau

dal (

m3/s

eg)

m1nTr +

=

−⋅⋅+⋅

−=

1TrTrLnLnr6K T π

042K T ,=

59,2=TK

143K T ,=

21

32

h SRnAQ ⋅⋅=

2

32

hRA

nQS

⋅

⋅=

32

m

35

32

h2

1P

ARAS

nQ=⋅=

⋅

9

cas) y luego se calcula .De acuerdo a la grafica obtenida se puede establecer que la profundidad en la sección, corresponde al valor donde la coordenada de sea igual al valor calculado de. Cuando el caudal varia, se calculan los nuevos valores de y la nueva profundidad correspondiente se en-cuentra mediante la misma curva.

Como ya se mencionó, para la aplicación del método descrito fue necesario hacer el le-vantamiento topográfico de seis secciones del Río Villeta a lo largo de su recorrido frente al predio, cada una de estas secciones se dis-tanció 40 m.

Donde:

Q = Caudal (m3/seg.).A = Área sección transversal (m2).n = Coeficiente de rugosidad de Manning = 0,035 Rh = radio hidráulico (m) = Área / perímetro mojado.S = Pendiente .

Mediante este procedimiento, primero se construye una grafica de (lámina de agua) contra el factor de sección (relación que depende únicamente de variables geométri-

Figura No.3. Planta general Topográfica Villeta.

Figura No.4. Corte Transversal Sección -1

32

hRA ⋅

y

21

SnQ ⋅

32

hRA ⋅

21

SnQ ⋅

21

SnQ ⋅

A continuación, se hace un desarrollo completo del método utilizado para la sección 1 y para las demás secciones solo se muestran los resultados.

A partir del fondo del río se dibujan las secciones para diferentes alturas de lámina de agua, y en la sección resultante se determina el área y el perímetro mojado, el valor máximo obtenido se establece para la condición de la lámina de agua máxima sin que se presente inundación en el predio.

10

Los datos obtenidos se tabulan, y a partir de ellos se construye la curva vs. . 32

hRA ⋅

y ( lámina de agua)

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Área

13,80

42,30

73,90

108,30

146,20

187,80

Perímetro m

25,10

31,20

34,20

38,20

42,10

47,20

A.R2/3=A5/3/Pm2/3

9,26

51,82

123,52

216,94

335,27

471,55

Tabla 2. Relación A.R2/3 - Sección 1

CURVA DE Y VS. AR2/3 - SECCION 1

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00

AR2/3

Y (m

)

Figura No.5. Grafica y vs. A.R2/3 - Sección 1.

De los resultados anteriores el máximo valor de la relación es 471,55 por lo tanto, a partir de este valor se establece el caudal máximo que podría transitar por esta sección.

32

hRA ⋅

11

De acuerdo a la Figura N.2 este caudal co-rresponde a un Tr = 32 años aproximadamente.Los resultados obtenidos para las demás secciones son los siguientes:

Sección 2

Tr = 51 años

Sección 3

Tr = 13 años

Sección 4

Tr = 8 años

Sección 5

Tr = 7 años

Sección 6

Tr = 6 años

Comportamiento del Río Villeta para un tiempo de retorno de 25 años

Teniendo en cuenta que el tiempo de retorno mide la probabilidad de que se pre-sente un evento determinado en un espacio de tiempo o es el tiempo promedio entre dos eventos determinados para la ocurrencia de un máximo. Se optó por escoger la revisión del comportamiento del Río frente al predio ACATA para un periodo de retorno de 25 años.

El caudal calculado para un periodo de retorno de 25 años es de , con este valor se calcula la relación :

En las curvas de y vs. A.R2/3 para cada una de las secciones se verificó que para el valor de :

exista un valor y, lo cual significa que la sección estudiada esta en la capacidad de conducir el caudal para un periodo de retorno de 25 años. Se concluyó que en las secciones 3, 4, 5 y 6 el rio se desborda inundando el predio; Por lo tanto, para poder transportar el caudal con un Tr = 25 años se hizo necesaria la implementación de obras complementarias, en este caso se construyeron jarillones con ciertas alturas, con una diferencia de centrimeetros entre ellas por cada sección.

Además, de la construcción de los jarillo-nes, se plantaron especies nativas sobre la margen del río para la protección del suelo y minimizar los procesos erosivos.

segm81836

3,

21

SnQ ⋅

Si desea Pautar en Nuestro Boletín, escríbanos a aprocof@aprocof.org

12