SISTEMA DE DRENAJE URBANO

PRESENTADO POR:

KATHIA BELEÑO

KARELIS PADILLA

KELLY PATIÑO

LADY MARIANA ARROYO

PRESENTADO A: ING. GUILLERMO OCHOA

UNIVERSIDAD DE LA COSTA C.U.C

GRUPO:

PROGRAMA INGENEIRIA CIVIL

DRENAJE VIAL Y APLICACIÓN VIAL

BARRANQUILLA, 2015

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN32. OBJETIVOS 63. MARCO TEORICO 7 - 103.1. Sistemas de Drenaje Urbano 73.2. Acciones de Drenaje Urbano 7

3.3. Funciones Básicas y Complementarias 83.4. Grado de Protección en Drenaje Urbano 8

3.5. Drenaje Superficial, Primario y Secundario 83.6. Ciclo del Agua 9 - 11

4. CONCLUSIÓN 12 - 135. BIBLIOGRAFIA 146. ANEXOS 15

1. INTRODUCCION

Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) se localizan entre de las nuevas estrategias disponibles para mejorar el funcionamiento y desarrollo urbano sostenible de las ciudades. El desarrollo urbanístico excesivo ha generado un aumento de las superficies impermeables en el entorno de las ciudades, lo cual genera y agranda los inconvenientes relacionados con el drenaje y la gestión del agua pluvial.

Se plantean tres aspectos relacionados con esta problemática: cantidad, calidad y servicio.

1. Cantidad: el aumento de las superficies impermeables en el entorno de las ciudades hace que la cantidad de agua de escorrentía aumente y sea un problema para las infraestructuras que se dimensionan sin tener en cuenta los desarrollos futuros.

2. Calidad: las aguas pluviales van perdiendo calidad a medida que avanzan en su camino a través de las infraestructuras de drenaje y saneamiento convencional, mezclándose con las aguas negras y generando la necesidad de tratamiento en depuradora. Así, la naturaleza y el régimen de frecuencias totalmente diferenciado de las aguas de lluvia hacen que las depuradoras no puedan funcionar en su régimen óptimo.

3. Servicio: la disminución de superficies naturales y espacios abiertos en pro de nuevas zonas urbanas de edificación repercute directamente en la calidad del espacio urbano y en el servicio ofrecido por la ciudad a la sociedad afectando negativamente a la estética en el entorno. Triangulo de sostenibilidad en el drenaje urbano

fig. 1 Triangulo de sostenibilidad en el drenaje urbano

Este triángulo hace referencia los 3 aspectos más relevantes que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar un sistema de drenaje urbano sostenible; por lo general, la tendencia habitual suele ser que en concepto de un sistema de drenaje convencional está basado solo en el criterio de tener en cuenta para el diseño el volumen o cantidad de agua, es decir el caudal de aporte que se tiene de la precipitación, con base al caudal de aporte, es que se debe diseñar un sistema de drenaje urbano.

En el siguiente trabajo se describe brevemente la funcionalidad del drenaje urbano, el cual de define como los elementos participantes en el drenaje de las ciudades que , además de reducir el caudal circundante por la superficie de la misma, consiguen también disminuir de forma notable la cantidad de contaminantes que arrastre que trae el agua lluvia.

Los elementos del drenaje urbano son las obras de infraestructura destinadas a evacuar las aguas lluvias de las áreas públicas a las fuentes de agua, como:

Vías y cunetas. Sumideros, cárcamos y redes de alcantarillado de aguas lluvias. Almacenamientos temporales y disipadores de energía. Quebradas, canales, coberturas y zanjones. Ríos.

Los elementos fundamentales que se resaltan para la gestión del Drenaje Urbano son:

El desarrollo urbano no surge sin una sustentabilidad del territorio luego de la labor de una ciudad.

El drenaje urbano debe resguardar las condiciones naturales de infiltración para evitar el traspaso hacia aguas abajo del aumento de caudal, del volumen del escurrimiento pluvial y de la erosión del suelo.

para alcanzar soluciones eficientes y sustentables a los problemas ligados a las inundaciones urbanas es necesario actuar sobre las causas y no sobre las consecuencias.

Inundaciones: uno de los problemas, tal vez más significativos y perceptibles, derivado de la impermeabilización de las zonas urbanas es

la formación de inundaciones o arroyos causados por la precipitación; los arroyos se producen porque se diseña con un criterio tradicional de evacuar las aguas lluvias, es te criterio es precisamente, el que hace que los sistemas convencionales de gestión de las agua pluviales fallen, produciendo en aquellos puntos más bajos de la ciudad inundaciones de carácter local por la acumulación de una cantidad excesiva de agua en un pequeño periodo de tiempo.

2. OBJETIVOS.

2.1. General:

Evitar al máximo posible los daños que las aguas de lluvias puedan ocasionar a las personas y deterioro en las propiedades en el medio urbano.

 

2.2. Específicos:

Responder por el corriente desenvolvimiento de la vida diaria de una ciudad, permitiendo un apropiado tráfico de personas y vehículos durante tiempo de precipitación, disminuyendo el riesgo de inundaciones en la ciudades

Minimizar el coste de las infraestructuras de drenaje al mismo tiempo habrá un incremento del valor del entorno en que se desarrolle.

3. MARCO TEORICO3.1. Sistema de drenaje urbano.

Se entenderá por sistema de drenaje urbano un conjunto de acciones, materiales o no, destinadas a evitar, en la medida de lo posible, que las aguas pluviales causen daños a las personas o a las propiedades en las ciudades u obstaculicen el normal desenvolvimiento de la vida urbana; es decir, dirigidas al logro de los objetivos establecidos.Dentro del término “aguas pluviales”, quedan comprendidas no solamente lasOriginadas de las precipitaciones que caen directamente sobre las áreas urbanizadas que conforman la población, sino también aquellas que se precipiten sobre otras áreas, pero discurran a través de la ciudad, bien sea por cauces naturales, conductos artificiales, o simplemente a lo largo de su superficie.

3.2. Acciones en drenaje urbano.Las acciones a que se refiere la definición de sistema de drenaje urbano, son todas las medidas, materiales o no, que conforman un sistema de drenaje. Estas acciones pueden ser de dos tipos:Preventivas, que disminuyen los daños mediante la administración adecuada delos usos de las áreas urbanas potencialmente sujetas a ellos; y correctivas, que alivian esos daños en las áreas donde las medidas de tipo preventivo son insuficientes. A efectos prácticos, las acciones que implican la construcción de una obra hidráulica, u otras cuyas dimensiones y características se modifiquen por razones hidráulicas, son correctivas, y las restantes se consideran preventivas.

 Como consecuencia de lo anterior, las acciones correctivas más usuales serán: obras de embalses y regulación; obras de canalización y rectificación de cauces naturales, obras de conducción, tales como canales y tuberías, y obras conexas tales como sumideros, disipadores, alcantarillas, Sedimentadores o modificaciones de secciones y trazados en calles y avenidas; y así mismo las acciones preventivas  más comunes estarán contraídas por la conservación y protección de las cuencas tributarias, la regulación del uso de la tierra, la regulación de edificaciones (tales como cotas mínimas o uso de sótanos y plantas bajas), el pronóstico de inundaciones, la adquisición de áreas inundables, la educación e información adecuada de los habitantes de la ciudad, y la regulación de los usos de las vías terrestre

3.3. Funciones básica y complementaria.La función básica  de un sistema de drenaje se define como el conjunto de acciones preventivas y correctivas encaminadas al logro del objetivo básico de un sistema de drenaje. De igual forma, la función complementaria, es el conjunto de acciones preventivas y correctivas encaminadas a satisfacer el objetivo complementario de un sistema de drenajes. Lo anterior significa que las dos funciones conforman conjuntamente un sistema de drenaje urbano, pues permiten alcanzar los dos objetivos establecidos. Así mismo, del análisis de las definiciones se desprende que pueden existir acciones comunes o acciones de una función que contribuyan a la otra. En el primer caso, estaría, por ejemplo, la prohibición del uso para cualquier fin de un área determinada, y en el segundo, la construcción de un sumidero con su correspondiente colector, pues al mismo tiempo que contribuye a retirar las aguas de las calles y al mantenimiento del tráfico de vehículos y personas, ayuda, por la misma razón, a evitar daños a estas y sus propiedades.

3.4. Grado de protección en drenaje urbano.

Se define el grado de protección como el nivel aceptable de riesgo de ocurrencia de daños o molestias. En consecuencia, existirán básicamente dos grados de protección, uno correspondiente a la función básica y otra a la complementaria, siendo el riesgo en el primer caso menor que en el segundo, por cuanto la protección de las personas y propiedades debe ser mayor que la garantía del tráfico de personas y vehículos. A los efecto prácticos, estos grados de protección se traducen en la fijación dela probabilidad de ocurrencia de los escurrimientos (*) cuyos daños deben ser eliminados, y al establecimiento de los niveles de inundación aceptables. Se entiende como niveles de inundación aceptables  las alturas máximas de agua permitidas en las calles y avenidas, así como en las otras superficies urbanas, fijadas de acuerdo al objetivo perseguido (básico o complementario).

3.5. Drenaje superficial, secundario y primario.

El drenaje superficial  comprende las acciones correctivas constituidas por el conjunto de facilidades naturales y artificiales que conducen al escurrimiento superficial, desde el lugar de caída de las aguas de lluvia hasta su entrada en un cauce natural o en un conducto artificial, disminuyendo las molestias al tráfico de personas y vehículos. El drenaje superficial  es el conjunto de acciones correctivas constituidas por los

conductos y obras conexas construidos por el hombre, las cuales permiten garantizar que las aguas no obstaculicen el normal desenvolvimiento del tráfico de personas y vehículos en las áreas urbanas. El drenaje primario es el conjunto de acciones correctivas, constituido por los cauces naturales y los conductos artificiales y obras conexas, dirigidas a salvaguardar la vida de las personas y evitar el daño a las propiedades. En consecuencia, los drenajes superficial y secundario cumplen con la función complementaria, y el primario con la función básica. Sin embargo, en la realidad, los dos primeros también contribuyen el logro del objetivo básico, y el primario lo hace igualmente con el complementario. En la práctica, lo anterior se traduce en el que el drenaje primario debe ser concebido principalmente en forma tal que, conjuntamente con las acciones preventivas, cumpla con el objetivo básico, comprobándose su funcionamiento para el objetivo complementario.

3.6. Ciclo del agua de lluvia

Al igual que sucede en otros procedimientos productivos, el análisis integral de la problemática hace que se tenga una comprensión más clara del proceso completo, de forma que se puede optimizar llegando con ello a obtener el máximo rendimiento, aplicando en cada lugar la solución más adecuada para mejorar el conjunto total. En el caso del agua de lluvia, lo que se ha de observar es el ciclo completo del agua para comprender el funcionamiento del mismo, y así, poder optimizar su funcionamiento para obtener los mejores resultados del tratamiento. Si se contempla el ciclo natural del agua se ve que es un proceso sencillo y que está perfectamente optimizado en las zonas templadas del planeta. Parte del agua de precipitación es interceptada por la vegetación antes de que toque el suelo, el resto, satisface al terreno antes de producir escorrentía superficial y subsuperficial. Esta escorrentía tiene un tiempo de concentración que depende de la topografía y el tipo de superficie de la cuenca. Más tarde, el agua se concentra en ríos, lagos y humedales o se infiltra alimentando acuíferos naturales, todos ellos fuentes para el abastecimiento de agua a las ciudades. En todo el ciclo están presentes los procesos de evapotranspiración de las plantas y de evaporación necesarios para cerrar el ciclo. Sin embargo, el ciclo urbano del agua es totalmente distinto. El agua, antes de llegar al suelo, purifica el aire recogiendo partículas contaminantes que arrastrará posteriormente. En la ciudad no hay una cúpula vegetal de intercepción, sino tejados impermeables; además, el suelo no tiene apenas permeabilidad por lo

que el agua corre rápidamente por canalones y pavimentos, concentrándose en un corto periodo de tiempo en los sistemas de alcantarillado subterráneos. Por tanto, en las zonas urbanas no se produce apenas infiltración, con lo cual los acuíferos naturales situados bajo las ciudades quedan aislados. Así, el agua pluvial lava el aire, los tejados, los pavimentos y arrastra una carga contaminante importante de sólidos en suspensión, materia orgánica, metales pesados e hidrocarburos.

fig. 2 Reparto de escorrentía e infiltración en un entorno natural (Fuente: Coupe, S.)

Se estima como media que en una zona natural, sin urbanizar, el porcentaje de agua que se gestiona de forma natural sin producir escorrentía, la cual se vierte a los cauces naturales, es de un 95% (Figura 2).

fig. 3 Reparto de escorrentía e infiltración en un entorno rural (Fuente: Coupe, S.)

En el caso de una zona urbanizada de baja densidad, como pueden ser entornos rurales y zonas residenciales fuera de los núcleos de las ciudades, el valor de infiltración decrece hasta un 30%, con lo que se genera una escorrentía del 70% (Figura 3).

fig. 4 Reparto de escorrentía e infiltración en un entorno urbano (Fuente: Coupe, S.)

Por último, en el caso de una zona urbana de alta densidad, como pueden ser las ciudades de una cierta envergadura, prácticamente el valor de infiltración es despreciable y se genera un 95% de escorrentía superficial que es necesario drenar y gestionar para poder obtener unas condiciones óptimas de habitabilidad (Figura 4).

4. CONCLUSION

El desarrollo urbano altera de una forma notable la hidrología de las cuencas donde tiene lugar. En particular, se disminuye la capacidad de desagüe de la red de drenaje de aguas pluviales y se incrementan los caudales extremos y el volumen de escorrentía. Estos fenómenos están muy presentes en diferentes zonas, además de una urbanización intensiva no respetuosa con la hidrología, se presentan con relativa frecuencia precipitaciones de elevada intensidad.

Toda la problemática anteriormente expuesta da lugar a graves problemas por inundación en zona urbana. El resolver estos problemas requiere una decidida voluntad política para potenciar la presencia de la Hidrología como herramienta de la Planificación del Territorio y para arbitrar soluciones a los problemas existentes. Normalmente, la única solución para resolver los problemas de drenaje en ciudades densamente pobladas es el incremento de la

capacidad de desagüe de la red de colectores. Ello requiere elevadas inversiones, que exigen un detallado conocimiento de los diferentes fenómenos asociados con el drenaje de aguas pluviales en zonas urbanas. En particular, es de interés analizar el comportamiento hidráulico de las redes de colectores.

Por otra parte en importante el desarrollo de nuevas ideas que puedan ser implementadas para sacar el máximo provecho en zonas con altas precipitaciones. Un ejemplo notable en cuanto al mal diseño en drenaje urbano es el de la ciudad de Barranquilla – Atlántico, en la cual es notable la problemática generada en temporadas lluviosas debido a los caudales grandes que a su vez generan arroyos dentro de la misma ciudad. Barranquilla no dispone de un sistema de alcantarillado pluvial y en consecuencia las aguas de escorrentía generadas por lluvias en la vertiente oriental, discurren libremente en superficie sobre las vías, descargando al río Magdalena o siguiendo los cauces naturales de la vertiente occidental, hasta descargar al arroyo León, y por esta hacia el mar a través de la ciénaga de Mallorquín

En general se puede resumir que los arroyos de Barranquilla se clasifican en dos categorías; las vías-canales en el área urbanizada y los canales naturales en las áreas recientemente urbanizadas o en proceso.

Una de las alternativas técnicas de mayor atractivo para el desarrollo de urbanizaciones de bajo impacto hidrológico, es la utilización de pavimentos permeables. Esta solución tiene la gran ventaja que no requiere construir una obra especial para reducir la escorrentía, sino que basta con cambiar el tipo de elementos utilizados. Los pavimentos permeables, además de brindar el mismo servicio que los pavimentos tradicionales, en una gran

cantidad de aplicaciones, contribuyen a reducir el área efectivamente impermeable de la urbanización.

La idea básica es que no todo lo que se necesita pavimentar tiene que impermeabilizarse. Con la utilización de pavimentos permeables se

consigue recargar los acuíferos y reducir el volumen y el caudal máximo de escorrentía, provocado por las lluvias. También se remueven algunos contaminantes, mejorando la calidad del escurrimiento.

Este producto consiste básicamente en una mezcla especial de hormigón de alta porosidad y una sub-base que requiere de una granulometría especial, que la hace también permeable. Sin embargo, las materias primas necesarias para esta tecnología desarrollada son las mismas que las tradicionales para pavimentos de hormigón.

5. BIBLIOGRAFIA

http://www.arroyosdebarranquilla.co/pedagogia/soluciones/61- materiales-y-soluciones-constructivas

http://ambientebogota.gov.co/documents/10157/73754/ Sistema+Urbanos+de+Drenaje+Sostenible

Problemática del drenaje de aguas pluviales en zonas urbanas y del estudio hidráulico de las redes de colectores/ José Dolz, Manuel Gómez / Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona Universitat Politécnica de Catalunya

6. ANEXOS