REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

UNIVERSITARIA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN MÉRIDA

ESTADO MÉRIDA.

Drenaje Vial

Autor: José Rafael Díaz Núñez

CI: 23.583.764

Mérida, Noviembre 2016

Drenajes Viales

Acosta, (2016)

“Una vía de comunicación no solo exige una adecuada planeación y la selección

correcta del eje de la misma sino el diseño racional de estructuras de drenaje

capaces de desalojar en todo momento en forma eficiente el escurrimiento aportado

por la lluvia en cualquier tramo de la carretera.

En base a esto, el objetivo del drenaje vial es en primer término, reducir al máximo

posible la cantidad de agua que de una u otra forma llega a la carretera y en segundo

término dar salida al agua que llegue a la misma. Para que una carretera tenga buen

drenaje debe evitarse que el agua circule en cantidades excesivas por la misma,

previendo un buen drenaje desde su proyecto, tratando de ubicarlo sobre suelo

estable permanente y naturalmente drenado.

Sin embargo, debido a la necesidad de un alineamiento determinado, las vías

pueden atravesar suelos variables, permeables e impermeables, obligando con ello

a la construcción de obras de drenaje. De acuerdo con las condiciones requeridas

de experiencia en el análisis y estudio de muchas carreteras en mal estado, ha

enseñado que el drenaje inadecuado más que ninguna otra causa ha sido el

responsable del daño que ha sufrido.

Parte importante de las fallas que más comúnmente suelen afectar las obras viales

están estrechamente relacionadas con las respuestas de los suelos al ser expuestos

a contenidos de humedad, que varían dentro de rangos más o menos variables. Así

mismo, el comportamiento de los pavimentos, está fuertemente ligado al contenido

de agua de las diversas capas de la estructura.

En resumen, cuando una ruta dispone de un sistema de drenaje adecuado suficiente

y que opera correctamente, disminuye sustancialmente la probabilidad de falla y de

otros efectos adversos que contribuya a acortar la vida útil.

Las aguas pueden afectar la carretera de la siguiente manera:

Disminución de la adherencia entre los cauchos de los vehículos y la

superficie por la acumulación de agua sobre la calzada.

El agua da origen a baches y fallas en el pavimento, tanto rígido como

flexible.

Si el nivel freático está próximo a la superficie se puede sufrir el fenómeno

de ascenso capilar.

TIPOS DE DRENAJES VIALES

El agua que cae en forma de lluvia sobre la superficie terrestre, se distribuye de tres

formas, una parte se evapora por la acción del sol, otra parte se infiltra sobre el

terreno y la última escurre directamente sobre el terreno, en búsqueda de una

corriente de agua.

Las aguas superficiales ya sea que caigan directamente sobre la carretera o que

lleguen a ella por escurrimiento sobre terrenos adyacentes son evacuadas mediante

obras de drenaje superficiales, mientras que las aguas subterráneas resultantes de

la infiltración, ascenso del nivel freático y fenómenos de capilaridad se remueven a

través de sub-drenajes.

Se pueden construir los siguientes tipos de drenajes viales:

1. DRENAJES DE AGUAS SUPERFICIALES

El drenaje superficial tiene el propósito de alejar las aguas de las carreteras, esto

evitará su influencia negativa, tanto en el aspecto de la estabilidad de su

infraestructura como en sus condiciones de transitabilidad.

Las dimensiones de las obras de drenaje serán determinadas en base a cálculos

hidráulicos, tomando como base la información pluviométrica disponible. El drenaje

superficial comprende:

Las aguas que escurren en el pavimento: El drenaje de las aguas que

escurren sobre la superficie del pavimento (plataforma y sus márgenes) se

efectúa por medio de bombeo en las secciones en tangente, y mediante el

peralte en las curvas de modo que el escurrimiento sea hacia los drenajes

longitudinales.

Las aguas provenientes de los taludes de relleno: En los rellenos las aguas

que escurren sobre el pavimento deberán ser encausadas hacia ambos lados

del mismo y hacerse a tal forma que el drenaje se efectúe en sitios separados

especialmente para ello evitando la erosión de los taludes.

La restitución de la continuidad de los cauces naturales interceptados por la

carretera, mediante su eventual acondicionamiento y la construcción de

obras de drenaje transversal.

2. DRENAJES DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

El agua subterránea es una parte integral del sistema hidrológico que está

íntimamente relacionado con el drenaje de aguas superficiales, se trata de un

proceso natural común, cuyo movimiento es controlado ampliamente por la

porosidad y permeabilidad de las rocas a través de las que fluyen.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE DRENAJE VIAL

Se entenderá por sistema de drenaje vial al conjunto de obras que destinadas a

evitar los daños que las aguas pluviales, superficiales o subterráneas puedan

causar a la vía, con el fin de reducir los inconvenientes que puedan ocasionar a la

circulación de los vehículos, las obras de drenaje vial que conforman el sistema de

recolección, conducción y disposición de las aguas superficiales y subterráneas se

clasifican en tres tipos:

1. Obras de drenaje transversales: Son el conjunto de obras que encausan las

aguas, para atravesar la vía y la descarga en cursos de aguas naturales.

2. Obras de drenaje longitudinal: Comprende todas aquellas obras que en dirección

paralela a la vía, van recogiendo el escurrimiento superficial proveniente de sus

taludes y de los terrenos adyacentes, reduciendo las infiltraciones.

3. Obras de subdrenaje: Corresponden a las obras que recogen, conducen y

descargan fuera de la vía, tanto las aguas subterráneas como aquellas infiltradas a

través de los poros y grietas del pavimento, así como también las juntas de

construcción. Estas obras cumplen primordialmente una función básica y su

inexistencia o incapacidad, se traduce a menudo en un incremento de las labores

de mantenimiento. Por otra parte el subdrenaje cumple también la función

complementaria de ayudar a mantener secos los pavimentos, garantizando mayor

seguridad al tránsito vehicular”.

Análisis:

Cuando cae lluvia sobre la superficie de un determinado lugar, una parte de la lluvia

escurre rápidamente, formando corrientes de agua; otra parte de la lluvia se evapora

y el resto se infiltra en la tierra.

El problema de la lluvia se presenta cuando el agua de escurrimiento de infiltración

alcanza la carretera, si no se dispone de las obras necesarias para conducirla o

desviarla, puede ocasionar la inundación de la calzada, el debilitamiento de la

estructura de la carretera y la erosión o el derrumbe de los taludes, con graves

perjuicios para el usuario de la vía.

Para minimizar estos problemas se recurre a la construcción de obras de drenaje

con el objetivo de que los drenajes en primer lugar, reduzcan la cantidad de agua

que llega al camino, y en segundo lugar dar salida rápida al agua, cuyo acceso a la

carretera sea inevitable.

Referencia: Apuntes Electiva V. Drenajes Longitudinales y Transversales

DRENAJE EN CARRETERAS

Cosanher, (2015) “En una carretera, el sistema de drenaje es el conjunto de obras que permiten un

manejo adecuado de los fluidos, para la cual es indispensable considerar los

procesos de captación, conducción, y evacuación de los mismos.

El exceso de agua u otros fluidos en los suelos o en la estructura de una carretera,

afecta sus propiedades geo mecánicas, los mecanismos de transferencia de carga,

presiones de poros, sub presiones de flujos, presiones hidrostáticas, e incrementa

la susceptibilidad a los cambios volumétricos. Por tal motivo, y aun cuando el agua

es un elemento fundamental para la vida, es una de las causas más relevantes del

deterioro prematuro de la infraestructura vial.

1..-Objetivos de los drenajes en carreteras

El objetivo de este tipo de obras es el de conducir las aguas de escorrentía o de

flujo superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final. De esta

manera, se convierten en un soporte importante para el control de la erosión en

taludes y la protección de la estructura del pavimento, permitiendo la rápida

evacuación del agua, que además de afectar la estructura, afecta la seguridad de

los usuarios.

2.-Importancia del drenaje

- El agua no drenada altera las propiedades de los materiales en las calles y

facilita su rápida deformación y destrucción.

- Hace perder resistencia a las bases y suelo.

- Se garantiza más durabilidad de la carretera en construcción.

3.- Criterios de diseño

A la hora de proyectar el drenaje de una carretera deben tenerse presentes una

serie de factores que influyen directamente en el tipo de sistema más adecuado,

así como en su posterior funcionalidad. Los más destacables son:

Factores topográficos:

Dentro de este grupo se engloban circunstancias de tipo físico, tales como la

ubicación de la carretera respecto del terreno natural contiguo- en desmonte,

terraplén o a media ladera, la tipología del relieve existente- llano, ondulado,

accidentado- o a la disposición de sus pendientes en referencia a la vía.

Factores hidrológicos:

Hacen referencia al área de la cuenca de recepción y aporte de aguas superficiales

que afectan directamente a la carretera, así como la presencia, nivel y caudal de las

aguas subterráneas que puedan infiltrarse en las capas inferiores del firme.

Factores geotécnicos:

La naturaleza y características de los suelos existentes en la zona condicionada la

facilidad con la que el agua puede llegar a la vía desde su punto de origen, así como

la posibilidad de que ocasione corrimientos o una erosión excesiva del terreno. Las

propiedades a considerar son aquellas que afectan a su permeabilidad,

homogeneidad, estratificación o compacidad, influyendo también la existencia de

vegetación.

4.- Drenaje superficial

Conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo,

su canalización y evacuación a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o

a la capa freática del terreno.

Son obras que actúan directamente sobre la carretera y las obras para el control

de erosión de taludes que resultan ser muy importantes en la estabilidad de la vía.

Las obras de drenaje superficial que trabajan directamente sobre la carretera se

consideran como longitudinales o transversales, según la posición que estas

guarden con respecto al eje de la vía.

4.1.-Drenaje longitudinal:

Permite el paso del agua a través de los cauces naturales bloqueados por la

infraestructura viaria, de forma que no se produzcan destrozos en esta última.

Tiene por objeto captar los flujos de agua para evitar que lleguen a la vía o

permanezcan en ella causando desperfectos. A este grupo pertenecen las

cunetas, bordillos, sumideros, arquetas y bajantes.

El sistema de drenaje longitudinal lo integran tres tipos de dispositivos funcionales:

Elementos de canalización.- Recogen las aguas pluviales.

Elementos de desagüe.- Alivian el caudal de los anteriores, facilitando la salida de

las aguas

Elemento de evacuación.- Conducen las aguas hasta su evacuación en un cauce

natural”.

Análisis:

Los drenajes superficiales de una carretera tienen la función de suministrar las

facilidades necesarias para el paso de aguas de un lado a otro de la vía, para sacar

rápidamente las aguas que caen directamente en el pavimento de la vía y de otras

áreas que desagüen en ella.

Muchos factores deben estudiarse ya que intervienen en el análisis de los drenajes

de una carretera: la topografía, la hidrología y la geología de la zona, variadas ramas

de la ingeniería participan en la solución del problema: La Hidráulica, el Diseño

Estructural del Pavimento, la Ingeniería de Puentes entre otros.

Referencia: http://www.cosanher.com/single-post/2015/05/27/DRENAJE-EN-

CARRETERAS

Obras de drenaje

Arrieta, (2013)

“El drenaje es un sistema de control de las aguas que llegan a las carreteras y

pueden ocasionar problemas de funcionamiento e interrupciones de servicio. La

localización y el diseño de las obras de drenaje tienen una gran importancia en el

proyecto de vías terrestres, una mala localización o un mal diseño ocasionan graves

problemas en el buen funcionamiento de una carretera, pues la falla de una obra

trae como consecuencia la interrupción del servicio de la vía en operación, así como

las molestias causadas a los usuarios por la pérdida de tiempo, además de las

pérdidas económicas que pueden ser considerables. Los puntos importantes que

deben considerarse en el diseño y construcción de una obra de drenaje, son los

siguientes:

1) Localización del eje de la obra

.- Deberá hacerse de preferencia siguiendo el cauce de los

escurrideros, tomando en cuenta la pendiente, ya que de ésta

dependerá el tipo de obra.

2) Área por drenar

.- Es la superficie que limitada por dos o más líneas del Parte aguas

y el eje del camino, da el área tributaria del escurridero para el cual

se pretende proyectar la obra.

3) Área hidráulica necesaria

.- Es aquella capaz de dejar pasar un gasto, igual a una lámina de

agua de 10 cm de altura durante una hora, producto de la

precipitación del lugar

4) Selección del tipo de obra

.- El tipo de obra se selecciona una vez calculada el área hidráulica

necesaria, de tal manera que la satisfaga adecuadamente y dentro

de condiciones de máxima seguridad.

Para una buena elección de tipo de obra, debe tomarse en cuenta:

a) Área hidráulica necesaria

b) Pendiente de la obra (las pendientes deberán ser >2% y <1.5%

en la superficie del camino)

c) Altura mínima y máxima de terraplenes o rellenos

d) Materiales de construcción

e) Capacidad de carga del terreno

f) No deben trabajar a presión.

Se conocen como obras de drenaje las siguientes:

a) Puentes y alcantarillas

b) Cunetas

c) Vados

d) Tubos y tubos perforados

e) Bombeo

f) Contra cunetas

g) Lavaderos

h) Bajadas

i) Bermas

j) Bordillos

k) Vegetación

Las obras complementarias de drenaje no son de uso universal. Son obras que

deben hacerse sólo en el lugar en que se requieran, pues de otra manera se pierden

recursos económicos y se producirán, inclusive, resultados que pueden ser

contrarios. Dado que desde el punto de vista del análisis de Impacto Ambiental, se

requiere el conocimiento de las obras, a continuación se describen los tipos de

drenajes, así como los criterios para su ubicación y construcción.

Tipos de drenaje en carreteras.

Drenaje superficial este cuenta entre sus principales tipos:

Drenaje longitudinal, Cunetas, Contracunetas.

Drenaje transversal Puentes o Alcantarillas”.

Análisis:

La eliminación del agua es un aspecto capital en el éxito o en el fracaso de una

infraestructura vial ya que con un eficiente sistema de drenaje se contribuye en la

conservación de las carreteras, y su conservación es tan importante como la

inversión inicial, y en estos momentos la conservación de carreteras implica una

inversión del mismo orden de magnitud que la construcción de obras nuevas.

Referencia: http://es.slideshare.net/israel12500193/obras-de-drenaje-unidad-3.

Drenajes en Vías Terrestres

Juárez, (2011)

“El drenaje artificial es el conjunto de obras que sirve para captar, conducir y alejar

del camino el agua que puede causar problemas.

Este tipo de drenaje es de particular importancia para los caminos de poco transito

que no cuentan con una superficie de rodamiento impermeable ni cunetas

revestidas y en los cuales los materiales están más expuestos al ataque del agua.

Por ello para construir estos caminos y en general las vías terrestres, se requieren

estudios cuidadosos del drenaje; y los ingenieros proyectistas deben tener amplios

conocimientos en la materia, a fin de que estas obras cumplan con sus objetivos. Al

caer sobre la superficie terrestre, el agua de lluvia tiene varios destinos: escurre

superficialmente, se infiltra al subsuelo o se evapotranspira.

Cuando se construye un camino, casi siempre se corta el escurrimiento natural,

permitiéndose el paso del agua solo en los sitios que elige el proyectista, quien de

esta manera aleja el agua del camino lo más pronto posible.

En resumen, al construirse un camino se modifican las condiciones del

escurrimiento en las zonas que la vía atravesara, lo cual puede causar problemas

como erosiones e inundaciones.

Cuando los caminos se localizan en las laderas de las serranías el drenaje aumenta,

aunque las cuencas y los escurrideros están generalmente bien definidos, al

contrario de los terrenos planos, donde se pueden tener los mayores problemas de

drenaje porque a menudo ni las cuencas ni los escurrideros están bien definidos.

El estudio detallado del drenaje se lleva a cabo durante las etapas del anteproyecto

o del proyecto definitivo. Los defectos de una mala elección de ruta se reflejan tanto

en estas etapas como después, en la construcción y la operación del camino.

CONSIDERACIONES HIDROLÓGICAS APLICABLES AL ESTUDIO DEL

DRENAJE

Los factores que afectan al escurrimiento del agua son los siguientes:

A) Cantidad de precipitación

B) Tipo de precipitación

C) Tamaño de la cuenca

D) Declive superficial

E) Permeabilidad de suelos y rocas

F) Condiciones de saturación

G) Cantidad y tipo de vegetación

En la actualidad existen diferentes métodos hidrológicos para obtener el gasto que

pueda aportar una cuenca, y se clasifican en: empíricos, estadísticos y basados en

la relación lluvia-escurrimiento.

CLASIFICACIÓN DEL DRENAJE

El drenaje artificial se clasifica en superficial y subterráneo, dependiendo de si el

agua escurre o no por la capas de la corteza terrestre. El drenaje superficial se

considera longitudinal o transversal, según la posición que la obra guarde con

respecto al eje del camino”.

Análisis:

Las características geográficas, hidrológicas, geológicas y geotécnicas de nuestro

país dan lugar a la existencia de problemas complejos en materia de drenaje

superficial y subterráneo aplicado a carreteras; sin embargo con un estudio

adecuado y análisis de los factores que intervienen en el diseño de las obras de

drenaje, se pueden construir sistemas de drenaje eficientes, tanto en el aspecto

funcional como el económico.

La recolección, encauzamiento y disposición de las aguas, tanto superficiales como

subterráneas, es esencial para garantizar la estabilidad e integridad de una vía de

comunicación; su garantía es el objetivo fundamental de cualquier sistema de

drenaje vial; sin embargo, al cumplir con ese objetivo, no debe descuidarse la razón

complementaria del sistema: facilitar el tránsito de vehículos.

Referencia: file:///E:/Descargas/74114530-Drenaje-en-Vias-Terrestres.pdf.