UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE ING. CIVIL

DRENAJE:

DRENAJE URBANO MANAHUAÑUNCA HUANCARO

(CUSCO).

ALUMNO:

UAP DRENAJE

HENRRY MORALES QUINTANILLA 2010229644

CORREO :

terry_a2@hotmail.com

DOCENTE:

Ing. GORKI F. ASCUE SALAS

CUSCO – PERÚ

2013

PRESENTACION

Mediante la presente hago llegar a Ud. Mis más sinceros saludos, e indicar que en el

documento adjunto nuestro el trabajo encargado sobre DRENAJE URBANO en el

sector de Manahuañunca-Huancaro (cusco),con el fin de mostrar en forma escrita lo

recopilado.

Como UD. Comprenderá parte de nuestro proceso de formación profesional es la

investigación por parte nuestra y así poder lograr un mejor conocimiento o ampliar el

conocimiento adquirido en las sesiones de clases que UD. imparte.

Sin otro particular, me despido cordialmente.

Atentamente:

Su alumno.

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INTRODUCCION

La rama de hidráulica es tan amplia pero a la vez muy importante de conocimiento

para la ingeniería civil, con el desarrollo de los pueblos y de las naciones, la

población crece indiscriminadamente, y en cuanto también sus ansias y anhelos de

una mejor vida, para ello con ese desarrollo las comunidades mejoran sus

infraestructuras y dentro de ese desarrollo están las obras de drenaje urbano, por

ende es de sumo interés nuestro aprender sobre el diseño, y ejecución de estos

sistemas de drenaje, para poder desempeñarnos como ingenieros y ayudar de ese

modo a la formación de nuevas ciudades, y al desarrollo del país en general.

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DRENAJE URBANO

EL drenaje pluvial urbano es de gran importancia para el desarrollo normal de

la vida cotidiana de la gente que habita un lugar determinado en una ciudad, y

su finalidad es evitar al máximo los daños a personas y propiedades que las

lluvias pueden ocasionar. Garantizar el normal desenvolvimiento de la vida

diaria.Para poder cumplir con su finalidad, es que se debe implementar un

sistema de drenaje que permita que las aguas pluviales o provenientes de la

lluvia, puedan discurrir por las calles, hasta llegar a un cauce natural o

Artificial. Para que esto pueda darse, es necesario realizar un buen estudio de

la cantidad de agua que puede escurrir en una zona determinada, para que

así se pueda hacer un buen diseño de la capacidad hidráulica de las calles,

de este modo que satisfagan las condiciones antes expuestas y descritas..

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

- Hacer el cálculo del sistema de drenaje urbano en este caso

aplicando el global mapper para la pequeña cuenca .

OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Aprender los conocimientos básicos sobre las obras de drenaje urbano

- Adquirir criterio básicos sobre la ubicación de estas obras

- Obtener criterios lógicos de diseño en drenajes.

MARCO TEORICO

GESTIÓN DEL DRENAJE URBANO

Las acciones que se desarrollan para enfrentar los problemas de drenaje de

las aguas lluvias en los sectores urbanos requieren una gran coherencia y

Continuidad debido a la intervención de múltiples agentes y a la interacción

que presentan las acciones que se pueden plantear. El propio escurrimiento

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de las aguas sobre la superficie urbana hace que en cada sector se sufran las

consecuencias de lo que ocurre aguas arriba, y genere a su vez obligaciones

y efectos hacia aguas abajo.

Parece importante entonces establecer ciertas normas mínimas para

compatibilizar los diferentes desarrollos dentro de un esquema general

coherente. Un plan de gestión de aguas lluvias en sectores urbanos debieran

considerar los siguientes aspectos básicos:

La definición de un sistema de drenaje general que considere los cauces

naturales y la forma en que ellos se incorporan en la urbanización así como la

materialización de un sistema de drenaje artificial, o de colectores de aguas

lluvias urbanos que complemente la red natural. La obligación de respetar el

sistema de drenaje natural incluso en sus etapas iniciales, estableciendo para

cualquier sector que se urbaniza claramente la forma en que se drenan los

excesos en caso de ocurrir, hasta llegar a los cauces naturales o artificiales

establecidos.

El compromiso para cualquier sector que se urbanice de no generar mayores

Volúmenes de escorrentía ni mayores caudales máximos que los que se

generaban en el sector previamente a la urbanización. Para lograr este último

aspecto es necesario recurrir a técnicas alternativas y complementarias del

tipo de las que se proponen en esta guía. A continuación se presentan los

detalles de este plan, considerando los enfoques y criterios

generales, una tipificación de las obras que pueden formar parte de este plan

general, las ventajas e inconvenientes que pueden aparecer en su

materialización, los efectos que se persiguen con las acciones propuestas, y

comentarios para conseguir una participación eficiente en obras de uso

múltiple.

Entre los problemas que genera la urbanización en relación a las aguas

lluvias se destacan el incremento del volumen de escorrentía y el aumento de

los caudales máximos a evacuar debido a la impermeabilización del suelo. La

solución tradicional basada exclusivamente en redes de colectores de aguas

lluvias Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores

Urbanos

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Incrementa ambos fenómenos. Además, debido a que los colectores deben

proporcionar un estándar de protección adecuado, su diseño es tal que su

Funcionamiento a plena capacidad en condiciones de diseño es eventual,

encareciendo la solución de los problemas generados por las aguas lluvias en

las zonas urbanas. En casos en que las áreas urbanas se expanden hacia

aguas arriba de los sectores que ya cuentan con un sistema de drenaje, estos

van quedando obsoletos o son incapaces de operar con los mayores

caudales que se generan en las nuevas zonas impermeabilizadas por la

expansión de la urbanización. Así hoy en día se admite que la reducción de

los volúmenes necesarios a evacuar por las redes de drenaje y su

redistribución temporal presenta numerosas ventajas.

Ello supone recuperar la capacidad de infiltración y la de amortiguación de

crecidas que el sector tenía antes de ser urbanizado, haciéndose cargo de las

consecuencias de la impermeabilización del terreno.

El problema de las aguas lluvias en zonas urbanas tradicionalmente se ha

enfrentado de manera de drenar y evacuar rápidamente los posibles excesos

conduciéndolos mediante redes de colectores hacia el cauce natural más

cercano. Recientemente se han planteado algunas observaciones

ambientales a este esquema debido a los impactos que esta práctica produce

en el sistema natural de drenaje hacia aguas abajo de los lugares de

descarga, fundamentalmente en relación al incremento de los riesgos de

inundación y el aumento de erosión y sedimentación en los cauces.

Adicionalmente también se cuestiona que el enfoque tradicional afecta el

balance hídrico natural, causa efectos de choque por la descarga concentrada

de contaminantes, o contribuye al mal funcionamiento de unidades de

tratamiento en el caso de sistemas que reciben flujos contaminados de aguas

servidas y aguas lluvias. En respuesta a estos problemas algunas

comunidades han propuesto un tratamiento distinto basado en la disposición

local, más cerca de las fuentes de las aguas lluvias.

TIPIFICACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS

Las soluciones alternativas a la evacuación directa ponen en juego

almacenamiento temporal para restituir los volúmenes con gastos menores

una vez que pasan los períodos críticos, o mediante la disminución de los

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volúmenes de escurrimiento por medio de la infiltración en el suelo. Con el

objeto de visualizar el tipo de soluciones concreta que se proponen para ello,

así como tener un panorama de las alternativas disponibles frente a

situaciones reales, se hace a continuación una exposición general de las

obras y acciones disponibles, resumiendo sus principales características.

Para presentarlas de manera ordenada y sistemática, Los aspectos de diseño

relevantes tienen que ver con la pendiente de las superficies, los elementos

de evacuación y su ubicación en relación al sector. Pueden presentar

problemas de filtraciones y aumento de las exigencias estructurales. Resultan

ventajosos en techos que ya han sido diseñados para soportar nieve.

En estacionamientos, veredas, paseos, parques y similares. Normalmente se

trata de lugares de uso público, por lo tanto requieren un diseño más

cuidadoso y la consideración del efecto sobre los usuarios. En estos casos la

detención de las aguas lluvias también se logra aumentando la rugosidad de

las superficies, disminuyendo su pendiente o reduciendo la cantidad de

elementos de conducción como cunetas y canaletas. El agua retenida puede

formar charcos que eventualmente se evaporan o infiltran. Por otra parte las

superficies planas pueden provocar un drenaje deficiente y generar

problemas de humedad y suciedad o reducir la vida útil de los pavimentos y

aumentar los costos de manutención

En muchos casos resulta más fácil aumentar la rugosidad de las áreas verdes

mediante plantas, ondulaciones del terreno o pastos adecuados. Las áreas de

estacionamientos pueden combinarse con superficies verdes para reducir la

velocidad del flujo. Almacenamientos localizados. El volumen unitario es alto.

Se trata de obras diseñadas con el propósito especial de almacenar

volúmenes importantes de agua. Se pueden encontrar sobre la superficie del

terreno o bajo ella. En general se trata de lugares especialmente

seleccionados para acumular el agua, la cual es conducida hacia ellos desde

sectores relativamente amplios. Los Aspectos estéticos y de calidad del agua

almacenada pueden seria importantes para una operación correcta. Entre

estos se consideran: Lagunas y estanques de retención. Normalmente el

público considera que la función de retención de aguas lluvias es secundaria,

dándole más importancia a los aspectos paisajísticos y recreacionales.

Pueden ser estanques normalmente secos o lagunas con agua en forma

permanente.

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En este último caso sólo la parte superior se emplea para la regulación de

crecidas de aguas lluvias. Requieren una alimentación continua de agua para

asegurar que mantienen un nivel mínimo permanente, el que puede provenir

de lluvias continuas, de pequeños cauces naturales de la zona o del agua

subterránea. En el caso de estanques normalmente secos en general se

dispone de un pequeño canal en la parte inferior ocupándose la mayor parte

del espacio de almacenamiento con fines recreacionales. Este tipo de

elementos son típicos de sistemas de aguas lluvias de muchas ciudades

modernas, de manera que existe una amplia experiencia sobre su diseño y

operación.

Canales de flujo controlado. Permiten el uso de canalizaciones artificiales o

naturales existentes para el almacenamiento temporal de agua lluvia,

mediante el empleo de elementos de control como compuertas automáticas,

pequeñas barreras, o elementos similares.

INFILTRACIÓN DE AGUAS LLUVIAS.

Conduce a una disminución de los gastos máximos y de los volúmenes a

evacuar. También se considera que disminuyen la carga de contaminantes

que llega a los cauces superficiales al quedar retenidos en el suelo o

atrapados al infiltrarse parte importante de ellos. La respuesta de estos

dispositivos puede variar enormemente dependiendo del grado de saturación

de los suelos involucrados. La capacidad del suelo para absorber aguas

lluvias depende, entre otros factores, de la cubierta vegetal, el tipo y

condiciones del suelo, las características del acuífero en el lugar y la calidad

de las aguas lluvias. Los dispositivos de este tipo también pueden clasificarse

como concentrados o difusos.

ZANJAS DE INFILTRACIÓN

Estas zanjas de infiltración se ubican bajo las veredas, calles, y además

sabemos que hacia estas zanjas se dirige parte importante del escurrimiento

local y en ellas se intenta su infiltración concentrada. Estas zanjas de

infiltración pueden considerar tubos o no y pueden incluir cámaras o no.

Constituyen un sistema de drenaje semisubterráneo o subterráneo local cuyo

rebase puede pasar a formar parte del escurrimiento superficial o estar

conectado a un sistema de aguas lluvias tradicional. La alimentación de estos

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sistemas con aguas limpias que provienen de techos o superficies

pavimentadas puede mejorar las condiciones de mantención y evitar la

necesidad de interponer elementos de decantación de material particulado

que puede colmatar los filtros.

OBRAS DE DRENAJE.

El objetivo de las obras de drenaje es el de conducir las aguas de escorrentía,

o de flujo superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final.

En su diseño existen tres componentes básicas:

Entrada a la red de drenaje

Conducción,

Entrega al dispositivo final.

Las condiciones de diseño de estas componentes dependen de las

características propias de cada sistema de drenaje.

ENTRADA A LA RED DE DRENAJE.

Canales interceptores.

Los canales interceptores reciben agua por una sola de sus orillas o

márgenes. El caso más común es el de una ladera que vierte sus aguas de

escorrentía sobre un área plana adyacente: el canal interceptor, trazado a lo

largo de la divisoria entre la vertiente inclinada y la zona plana, recibe las

aguas de escorrentía y conserva el área plana libre de estos caudales. Para

el diseño del canal interceptor el caudal se incrementa a lo largo del recorrido,

de manera que las dimensiones del canal aumentan en la dirección hacia

aguas abajo

Canales recolectores.

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Los canales recolectores reciben agua por sus dos márgenes; pueden ser

corrientes naturales o canales artificiales. Los caudales de diseño y las

capacidades de los canales se incrementan a lo largo del recorrido.

Cunetas, sumideros y alcantarillas.

Las cunetas son canales pequeños que se utilizan en combinación con los

sumideros y las alcantarillas en los sistemas de drenaje de vías, aeropuertos,

calles y patios. La localización de los sumideros limita las magnitudes de los

caudales en las cunetas. Las alcantarillas son conductos cerrados,

parcialmente llenos, que reciben los caudales de los sumideros en forma

puntual a lo largo de su recorrido hasta el sitio de entrega del sistema de

alcantarillado.

Estaciones de bombeo.

En casos especiales se utilizan equipos de bombeo para drenar áreas bajas;

las aguas bombeadas se entregan luego a un sistema principal de drenaje en

forma puntual.

CONDUCCIÓN DE LAS AGUAS DE DRENAJE.

Con pocas excepciones las aguas de drenaje se transportan por corrientes

naturales o por canales, que son conductos a superficie libre, abiertos o

cerrados.

Corrientes naturales.

En las corrientes naturales se determina el nivel máximo de flujo para la

creciente de diseño, y se compara con el nivel a cauce lleno. Cuando este

último resulta inferior que el de la creciente se presenta desbordamientos, los

cuales afectarán una zona inundable adyacente cuya amplitud debe

determinarse. Para este objetivo se utilizan procedimientos de hidráulica de

canales naturales, con caudales variables y curvas de remanso.

La capacidad del cauce puede ampliarse mediante la ejecución de dragados.

Para garantizar la estabilidad de las secciones de flujo se diseñan obras de

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encauzamiento y de protección de márgenes. En cada diseño particular se

deben tenerse en cuenta tanto la magnitud de la carga de sedimentos que

transporta la corriente natural como los efectos que las obras pueden causar

aguas arriba y abajo de su localización.

Corrientes Artificiales (Canales)

El diseño de canales para conducción de aguas de drenaje debe aprovechar

al máximo la topografía del terreno con el fin de garantizar la conducción por

gravedad, con un costo mínimo.

Cuando la diferencia de cotas entre los puntos inicial y final del canal es muy

pequeña el diseño resulta en estructuras muy grandes con velocidades bajas

y peligro de sedimentación.

De otro lado, diferencias muy grandes de nivel ocasionan el trazado de

canales de gran pendiente, o requieren del diseño de estructuras de caída

entre tramos de baja pendiente.

Además, dependiendo de la topografía, del tipo de suelo y de las velocidades

de flujo, los canales pueden ser excavados o revestidos.

Tipos de canales

Canales excavados.

El diseño de los canales excavados está limitado por las velocidades de flujo,

la carga de sedimentos y las filtraciones hacia terrenos adyacentes a través

del fondo y las orillas. En terrenos erosionables los canales excavados

terminan siendo similares a las corrientes naturales al cabo del tiempo,

porque pierden su geometría inicial por causa de los procesos de agradación,

socavación y ataque contra las márgenes.

Canales revestidos.

Los canales revestidos permiten velocidades altas, disminuyen las filtraciones

y requieren de secciones transversales más reducidas que los anteriores. Sin

embargo, su costo y su duración dependen de la calidad del revestimiento y

del manejo adecuado que se de a las aguas subsuperficiales. Los materiales

de revestimiento pueden ser arcilla, suelo-cemento, ladrillo, losas de concreto

simple o reforzado, piedra pegada, etc.

Dimensionamiento de los canales.

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El dimensionamiento de los canales se hace mediante la aplicación de

fórmulas convencionales de flujo a superficie libre, teniendo en cuenta los

aumentos de caudal en la dirección aguas abajo, las pendientes de los tramos

y los remansos que se generan con los cambios de pendiente y con la

localización de estructuras de caída, o de cruce con obras civiles, por ejemplo

con vías o con otros canales.

Para la relación entre caudal y nivel en secciones dadas del canal se utiliza la

ecuación de Manning, en la forma:

Q = A R 2/3 S1/2 / n

ESTRUCTURAS DE ENTREGA.

Los canales de conducción de un sistema de drenaje pueden descargar en

otros conductos mayores, en corrientes naturales o en almacenamientos

concentrados.

El diseño de las obras de entrega debe tener en cuenta la magnitud de las

fluctuaciones de nivel en los sitios de descarga y la estabilidad del área

adyacente a la misma. Si se trata de descarga a ríos, por ejemplo, la margen

que recibe el caudal de drenaje deberá tener una protección en gaviones o

piedra pegada que evite su deterioro. A su vez, si la parte final de la

conducción queda localizada en una zona inundable, deberán tomarse las

medidas del caso para asegurar la estabilidad de las estructuras de drenaje, y

su óptimo funcionamiento hidráulico.

En general, una obra de entrega debe tratarse como un disipador de energía

que garantiza la llegada controlada del agua a su destino final, y la estabilidad

de las obras de drenaje.

DESCRIPCION DEL TRABAJO.

El informe presenta el estudio de las aguas pluviales que pueden discurrir en

una zona determinada, y algunas obras que encierra todo el sistema de

drenaje pluvial. Se tomo como referencia un plano de la ciudad de Cusco en

Huancaro barrio de Mañahuañunca, proveniente de mi barrio urbano de una

zona de bastante conocida.

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Utilizando el programa Global Mapper delimitamos nuestra área de trabajo,

para luego extraer los datos correspondientes como mostramos a

continuación:

En la figura mostramos el área delimitada para su estudio.Manahuañunca-

Huancaro

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El grafico gracias al global mapper las cuencas delimitadas en dicha zona

Líneas de ríos subterraneos

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Grafico en el eart google exportado del global mapper

Rio subterráneo no visible en campo

Esta parte del lado derecho con líneas azules son los desfogues al rio

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SISTEMA DE DRENAJE

A. Orden de las corrientes de agua

Refleja el grado de ramificación o bifurcación dentro de una cuenca.

Corrientes de 1er orden: Pequeños canales que no tiene tributarios.

Corrientes de 2do orden: Cuando dos corrientes de 1er orden se unen.

Corrientes de 3er orden: Cuando dos corrientes de 2do orden se unen.

Corrientes de orden n+1: Cuando dos corrientes de orden “n” se unen.

Como Vemos en la Figura se desarrolló con el método de SHREVE

Datos:

AREA: 24750 m2 = 0.02475 Km2 (area total)

Intensidad maxima de lluvia I =37mm/hr (Aprox)

Coeficiente de escorrentia:

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C= (0.54+0.49+0.95+0.97)/4=0.74

Q= C*I*A

Q= 0.74*37 *0.02475

Q= 0.68 m3/s

Para el cálculo de alcantarillas y cunetas se utiliza la ecuación de Manning,

con el caudal calculado.

Q = A R 2/3 S1/2 / n