PROPUESTA DE NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL URBANO · 1 PROPUESTA DE NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL...

1

PROPUESTA DE NORMA OS.060

DRENAJE PLUVIAL URBANO

En DISCUSIÓN PÚBLICA desde el día de su publicación en el Diario Oficial El Peruano, con una duración de 30 días calendario

Enviar sus observaciones y sugerencias (sustentadas técnicamente) al email

[email protected]

LIMA - PERÚ

2014

2

PROYECTO DE NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN OS.060

COMITÉ TÉCNICO NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL URBANO

INSTITUCION NOMBRE

Colegio de Ingenieros del Perú

Cap. Ing. Sanitaria y Ambiental

Ing. Caty Cano Vásquez

Ing. Ubaldo Ramos Saavedra

PUCP Facultad de Ciencias e

Ingeniería Dra. Iris Domínguez Talavera

Universidad Nacional de Ingeniería

Facultad de Ingeniería Civil

Ing. Alfredo Mansen Valderrama

Ing. Carlos Iparraguirre Ortiz

Universidad Agraria La Molina

Ing. Miguel Sánchez Delgado

Ing. José Arapa Quispe

Universidad Ricardo Palma E.A.P. de Ing. Civil

Ing. César González Linares

SENCICO Ing. Pablo Medina Quispe

3

NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN OS.060 DRENAJE PLUVIAL URBANO

ÍNDICE

Pág. 1. OBJETIVO ..................................................................................................................... 6 2. ALCANCE ...................................................................................................................... 6

2.1 BASE LEGAL ........................................................................................................ 6

3. ÁMBITO DE APLICACIÓN ............................................................................................ 6 4. DEFINICIONES .............................................................................................................. 7 5. DISPOSICIONES GENERALES ...................................................................................11

5.1 OBJETIVO DEL DRENAJE URBANO ..................................................................11 5.2. ESTUDIOS BÁSICOS ..........................................................................................11 5.3. TIPOS DE SISTEMA DE DRENAJE URBANO .....................................................11 5.4. INFORMACIÓN BÁSICA ......................................................................................11 5.5. OBLIGATORIEDAD DEL SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL URBANO ..............12 5.6. RESPONSABILIDAD DEL PROYECTO ...............................................................12

6. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO .............................................................................12

6.1. PLANOS TOPOGRÁFICOS .................................................................................12 6.2. ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA Y DE HIDRÁULICA ..............................................12 6.3. ESTUDIO DE SUELOS ........................................................................................13

7. DISEÑO DE SISTEMAS MENORES DE DRENAJE PLUVIAL URBANO.....................13

7.1. CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEÑO ...............................................13 7.2. CAPTACIÓN Y DESCARGA DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES.......13 7.3. CAPTACIÓN Y TRANSPORTE DE AGUA PLUVIAL EN CALZADAS Y

ACERAS ..............................................................................................................14 7.4. RETENCIÓN MEDIANTE DEPRESIONES PARA EL DRENAJE .........................20 7.5. EVACUACIÓN DE LAS AGUAS RECOLECTADAS .............................................21

8. DISEÑO Y EVALUACIÓN DE SISTEMAS MAYORES DE DRENAJE

PLUVIAL URBANO ......................................................................................................22

8.1. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO: .....................................................22 8.2. TIPOS DE SISTEMAS DE EVACUACIÓN ............................................................23

9. IMPACTO AMBIENTAL ................................................................................................23 10. COMPATIBILIDAD DE USOS.......................................................................................23 11. PRESENCIA DE NAPA FREÁTICA ALTA ...................................................................23 12. MATERIALES ...............................................................................................................23

4

ANEXO 1: HIDROLOGÍA .....................................................................................................25

1. ALCANCE .....................................................................................................................26

1.1 PRECIPITACIÓN DE DISEÑO .............................................................................26 1.2 CAUDAL DE DISEÑO ..........................................................................................28

Tabla 1.a Coeficientes de escorrentía para ser utilizados en el método racional ...............30

Tabla 1.b Coeficientes de escorrentía promedio para áreas urbanas. Para 5 y 10 años de

período de retorno ..............................................................................................31

Tabla 1.c Coeficientes de escorrentía promedio para áreas rurales ..................................31

Tabla 2 Resumen de las ecuaciones de tiempo de concentración ..................................32

Fórmula IILA-SENAMHI-UNI modificada ..............................................................................33

Figura 1 Zonas y subzonas pluviométricas.......................................................................34

Tabla 3.a Subdivisión del territorio en zonas y subzonas pluviométricas y valores de los

parámetros K´g y g que definen la distribución de probabilidades de hg en cada punto de estas.................................................................................................... 35

Tabla 3.b Valores de los parámetros a y n que, junto con K’, definen las curvas de

probabilidad pluviométrica en cada punto de las subzonas ................................36

Tabla 3.c Estaciones pluviográficas: valor de t para el cual resulta εt = εg ........................36

ANEXO 2: HIDRÁULICA .....................................................................................................37

Tabla 1 Coeficiente de rugosidad de Manning ................................................................38

Tabla 2 Velocidad máxima para colector de agua pluvial ................................................38

Figura 1 Sección transversal de cunetas ..........................................................................39

Figura 2 Formula de Manning en la determinación de caudales en cunetas triangulares .40

Figura 3 Tipos de sumidero ..............................................................................................41

Figura 4 Plano de ingreso en el sumidero de solera .........................................................42

Figura 5 Sumidero tipo grande conectado a cámara – S1 ................................................43

Figura 6 Sumidero tipo grande conectado a tubería – S2.................................................44

Figura 7 Sumidero tipo chico conectado a la cámara – S3 ...............................................45

Figura 8 Sumidero tipo chico conectado a la tubería – S4 ................................................46

5

Figura 9 Rejillas de fierro fundido para sumideros............................................................47

Figura 10 Rejillas de fierro laminado ..................................................................................48

Figura 11 Detalles de rejilla circular tipo 36R .....................................................................49

Figura 12 Rejilla cuadrada .................................................................................................49

Figura 13 Tubería ranurada ...............................................................................................50

Gráfico 1 Nomograma para la solución de la fórmula de Manning .....................................51

Gráfico 2 Nomograma de la ecuación de Manning para flujo a tubo lleno en conductos

circulares n = 0,010 ............................................................................................52

PANEL FOTOGRAFICO ......................................................................................................53

Fotografía 1: Dren urbano tipo cuneta ..............................................................................53

Fotografía 2: Sumidero lateral de solera ...........................................................................53

Fotografía 3: Sumidero de fondo con depresión ...............................................................54

Fotografía 4: Sumidero de fondo sin depresión ...............................................................54

Fotografía 5: Sumidero combinado ...................................................................................55

6

DRENAJE PLUVIAL URBANO 1. OBJETIVO

El objetivo de la presente norma es establecer los criterios generales de diseño que permitan la elaboración de proyectos de Drenaje Pluvial Urbano, los cuales comprenden la recolección, transporte y evacuación a un cuerpo receptor de las aguas pluviales que precipitan sobre un área urbana.

2. ALCANCE Son responsables de la aplicación de la presente norma quienes señala la norma G.030 Derechos y Responsabilidades en el “Título I: Generalidades” del Reglamento Nacional de Edificaciones. En primera instancia, las municipalidades distritales serán responsables de la recepción hasta la revisión del proyecto; y las municipalidades provinciales en última instancia, si hubiese reclamo. La municipalidad distrital podrá delegar a la municipalidad provincial la revisión del proyecto, si lo considera conveniente por razones técnicas y económicas.

2.1 BASE LEGAL Los proyectos de drenaje pluvial urbano referentes a la recolección, conducción y disposición final del agua de las lluvias se regirán en sujeción a las siguientes disposiciones legales y reglamentarias: - Reglamento Nacional de Edificaciones - Cuerpos legales complementarios:

Ley General del Ambiente D.L. 28611 del 15.10.05

Ley de Recursos Hídricos y su Reglamento D.L. 29338 del 30.03.09

- Normas Técnicas del Ministerio del Ambiente (MINAM) - Normas Técnicas Peruanas (NTP) del Instituto Nacional de Defensa de la

Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (INDECOPI) - Reglamentos viales del Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC).

Cuando las obras sean de carácter público, se deberá cumplir con las disposiciones normadas en el Sistema Nacional de Inversión Pública (SNIP). Cuando las obras tengan participación de instituciones financieras como el Banco Interamericano de Desarrollo (BID), Banco Mundial (BM) u otras, se tendrá en cuenta lo propios considerandos establecidos por el Estado Peruano con dichas instituciones.

3. ÁMBITO DE APLICACIÓN Esta norma es de carácter obligatorio para Instituciones Públicas y Privadas que desarrollen proyectos de drenaje pluvial urbano.

7

4. DEFINICIONES

4.1 Acera o vereda.- Porción de pavimento destinado al tránsito peatonal.

4.2 Alcantarilla.- Conducto para transportar agua de lluvia, aguas residuales o una

combinación de ellas.

4.3 Alcantarillado pluvial.- Conjunto de alcantarillas que transportan aguas de lluvia.

4.4 Alineamiento.- Dirección en el plano horizontal que sigue el eje del conducto.

4.5 Base.- Capa de suelo compactado, debajo de la superficie de rodadura de un pavimento.

4.6 Berma.- Zona lateral pavimentada o no de las pistas o calzadas, utilizadas para realizar paradas de emergencia y no causar interrupción del tránsito en la vía.

4.7 Bombeo de la pista.- Pendiente transversal contada a partir del eje de la pista con que termina una superficie de rodadura vehicular, se expresa en porcentaje.

4.8 Buzón.- Estructura de forma cilíndrica generalmente de 1,20 m de diámetro. Son construidos en mampostería o con elementos de concreto, prefabricados o vaciados en el sitio. Pueden tener recubrimiento de material plástico o no. En la base del cilindro se hace una sección semicircular la cual cumple la función de transición entre un colector y otro. Se usan al inicio de la red en las intersecciones, cambios de dirección, cambios de diámetro o cambios de pendiente. Su separación es función del diámetro de los conductos y tiene la finalidad de facilitar las labores de inspección, limpieza y mantenimiento general de la tubería así como proveer una adecuada ventilación. En la superficie tiene una tapa de 60 cm de diámetro con orificios de ventilación.

4.9 Calzada o pista.- Porción de pavimento destinado a servir como superficie de rodadura vehicular.

4.10 Canal.- Conducto abierto o cerrado que transporta agua de lluvia por gravedad presentando una superficie libre.

4.11 Captación.- Estructura que permite el ingreso de las aguas al sistema pluvial.

4.12 Carga hidráulica.- Suma de las cargas de velocidad, presión y posición respecto de un nivel de referencia.

4.13 Caudal.- Volumen por unidad de tiempo, determinado por métodos hidrológicos u otros debidamente sustentados.

4.14 Coeficiente de escorrentía.- Coeficiente que indica la parte de la lluvia que escurre superficialmente.

4.15 Coeficiente de fricción.- Coeficiente de rugosidad de Manning. Parámetro que mide la resistencia al flujo en las canalizaciones.

4.16 Corte.- Sección de corte.

4.17 Cuenca.- Es el área de terreno sobre la que actúan las precipitaciones pluviométricas y en las que las aguas drenan hacia una corriente en un lugar dado.

8

4.18 Cuneta medianera.- (Mediana hundida) Cuneta ubicada en la parte central de una carretera de dos vías (ida y vuelta) y cuyo nivel está por debajo del nivel de la superficie de rodadura de la carretera.

4.19 Cuneta.- Estructura hidráulica descubierta, estrecha y de sentido longitudinal destinada al transporte de aguas de lluvia, generalmente situada al borde de la calzada.

4.20 Derecho de vía.- Ancho reservado por la autoridad para ejecutar futuras ampliaciones de la vía.

4.21 Drenaje exterior.- Se refiere al drenaje fuera de los bordes de la edificación.

4.22 Dren.- Zanja o tubería con que se efectúa el drenaje.

4.23 Drenar.- Retirar del terreno el exceso de agua no utilizable.

4.24 Duración de la lluvia.- Es el intervalo de tiempo que media entre el principio y el final de la lluvia. Se expresa en minutos.

4.25 Eje.- Línea principal que señala el alineamiento de un conducto o canal.

4.26 Entrada.- Estructura que capta o recoge el agua de escorrentía superficial de las cuencas.

4.27 Estructura de unión.- Cámara subterránea utilizada en los puntos de convergencia de dos o más conductos, pero que no está provista de acceso desde la superficie. Se diseña para prevenir la turbulencia en el escurrimiento dotándola de una transición suave.

4.28 Filtro.- Material natural o artificial colocado para impedir la migración de los finos que pueden llegar a obturar los conductos, pero que a la vez permiten el paso del agua en exceso para ser evacuada por los conductos.

4.29 Flujo uniforme.- Flujo en equilibrio dinámico, es aquel en que la altura del agua es la misma a lo largo del conducto y por tanto la pendiente de la superficie del agua es igual a la pendiente del fondo del conducto.

4.30 Frecuencia de lluvias.- Es el número de veces que se repite una precipitación de intensidad dada en un periodo de tiempo determinado, es decir el grado de ocurrencia de una lluvia.

4.31 Hidrograma unitario.- Hidrograma resultante de una lluvia efectiva unitaria, de intensidad constante, distribución espacial homogénea y duración determinada, que produce una lámina unitaria de escorrentía directa.

4.32 Hietograma.- Distribución temporal de la lluvia usualmente presentada en forma gráfica. En el eje de las abscisas se anota el tiempo y en el eje de las ordenadas la intensidad de la lluvia.

4.33 Intensidad de la lluvia.- Es la lámina de la precipitación pluvial en una superficie por unidad de tiempo. Se expresa en milímetro por hora (mm/h), así como en litros por segundo por hectárea (l/s/ha).

9

4.34 Lluvia efectiva.- Porción de lluvia que escurrirá superficialmente. Es la cantidad de agua de lluvia que queda de la misma después de haberse infiltrado, evaporado o almacenado en charcos. Ver también “precipitación efectiva”.

4.35 Mediana.- Porción central de una carretera de dos vías que permite su separación en dos pistas, una de ida y otra de regreso.

4.36 Montante.- Tubería vertical por medio de la cual se evacua las aguas pluviales de los niveles superiores a inferiores.

4.37 Pavimento.- Conjunto de capas superpuestas de diversos materiales para soportar el tránsito vehicular.

4.38 Pelo de agua.- Nivel que alcanza el agua en un conducto libre.

4.39 Pendiente longitudinal.- Es la inclinación que tiene el conducto con respecto a su eje longitudinal.

4.40 Pendiente transversal.- Es la inclinación que tiene el conducto en un plano perpendicular a su eje longitudinal.

4.41 Periodo de retorno.- Periodo de retorno de un evento con una magnitud dada es el intervalo de recurrencia promedio entre eventos que igualan o exceden dicha magnitud.

4.42 Ponding (Lagunas de retención).- Sistema de retención de agua de lluvias para retardar su ingreso al sistema de drenaje existente, a fin de no sobrecargarlo.

4.43 Precipitación efectiva.- Es la precipitación que no se retiene en la superficie terrestre y tampoco se infiltra en el suelo. Ver también “lluvia efectiva”.

4.44 Precipitación.- Fenómeno atmosférico que consiste en el aporte de agua a la tierra en forma de lluvia, llovizna, nieve o granizo.

4.45 Radier.- Disposición geométrica de formas, declives y niveles de fondo que impiden la obstrucción de las entradas y favorecen el ingreso del flujo de agua al sistema de drenaje.

4.46 Rasante.- Nivel del fondo terminado de un conducto del sistema de drenaje.

4.47 Registro.- Estructura que permite el acceso desde la superficie a un conducto subterráneo continuo con el objeto de inspeccionar, dar mantenimiento o repararlo.

4.48 Rejilla.- Estructura de metal con aberturas generalmente de tamaño uniforme utilizadas para retener sólidos suspendidos o flotantes en agua de lluvia o aguas residuales y no permitir que tales sólidos ingresen al sistema.

4.49 Revestimiento.- Recubrimiento de espesor variable que se coloca en la superficie interior de un conducto para resistir la acción abrasiva de los materiales sólidos arrastrados por el agua y/o neutralizar las acciones químicas de los ácidos y grasas que puedan contener los desechos acarreados por el agua.

4.50 Sardinel.- Borde de la vereda.

10

4.51 Sistema de drenaje pluvial urbano.- Sistema que recoge, transporta y descarga aguas pluviales de ciudades siguiendo criterios urbanísticos; comprende el sistema menor y el sistema mayor.

4.52 Sistema mayor.- Componente del sistema de drenaje pluvial urbano que alivia de la escorrentía de precipitaciones que excede la capacidad del sistema menor; comprende calles, canales de drenaje artificiales o naturales, etc., construidos o no para dicho fin, que drenan escorrentía de precipitaciones de baja frecuencia, hacia unidades de tratamiento o cuerpos de agua como son arroyos, riachuelos o ríos.

4.53 Sistema menor.- Componente del sistema de drenaje pluvial urbano diseñado para drenar escorrentía de precipitaciones de moderada frecuencia, con el fin de prevenir la inundación de edificaciones, carreteras y áreas colindantes.

4.54 Sistemas de evacuación por gravedad.- Aquellos que descargan libremente al depósito de drenaje, ya sea natural o artificial.

4.55 Solera.- Superficie del fondo en canales y acequias.

4.56 Sumidero.- Estructura destinada a la captación de las aguas de lluvias, ubicada generalmente antes de las esquinas con el objeto de interceptar las aguas antes de la zona de tránsito de los peatones. Generalmente está conectada a los buzones de inspección.

4.57 Tiempo de concentración.- Tiempo que requiere una gota de lluvia que cae en el punto más alejado en la cuenca, para llegar al punto de interés, es decir, cuando toda la cuenca contribuye a la escorrentía superficial en el punto de interés, alcanzándose el caudal pico.

4.58 Tubería ranurada.- Tubería de metal con aberturas en la parte superior para permitir el ingreso de las aguas pluviales.

4.59 Velocidad de autolimpieza.- Velocidad de flujo mínima requerida que garantiza el arrastre hidráulico de los materiales sólidos en los conductos evitando su sedimentación.

4.60 Vereda.- Senda cuyo nivel está por encima de la calzada y se usa para el tránsito de peatones. Se le denomina también “acera”.

4.61 Vías Calle.- Cuando toda la calzada limitada por los sardineles se convierte en un canal que se utiliza para evacuar las aguas pluviales. Excepcionalmente puede incluir las veredas.

11

5. DISPOSICIONES GENERALES

5.1 OBJETIVO DEL DRENAJE URBANO El drenaje urbano tiene por objetivo el manejo racional del agua de lluvia en las ciudades, para evitar daños en las edificaciones y obras públicas (pistas, redes de agua, redes eléctricas, etc.), así como evitar la acumulación del agua que pueda constituir focos de contaminación y/o transmisión de enfermedades. Los criterios que se establecen en la presente norma se aplicarán a los nuevos proyectos de drenaje urbano y los sistemas de drenaje urbano existentes que requieran rehabilitación, mejoramiento y/o ampliación.

5.2. ESTUDIOS BÁSICOS En todo proyecto de drenaje urbano se debe ejecutar sin carácter limitativo los siguientes estudios de: a) Planeamiento urbano b) Topografía c) Hidrología d) Suelos e) Hidráulica f) Calidad de agua g) Impacto ambiental h) Compatibilidad de uso i) Evaluación económica de operación y mantenimiento. En relación al planeamiento urbano (ítem a): Para el caso de un proyecto de edificación, este deberá estar conforme con el planeamiento urbano municipal existente relacionado con el drenaje. En caso no exista un planeamiento, el proyectista deberá asegurar que las descargas de drenaje pluvial no afecten las propiedades públicas ni privadas, ni lleguen a una depresión sin posibilidad de drenaje. En proyectos de urbanización y obras públicas, se deberá obligatoriamente realizar un planeamiento urbano que considere el drenaje pluvial.

5.3. TIPOS DE SISTEMA DE DRENAJE URBANO El drenaje urbano de una ciudad está conformado por los sistemas de alcantarillado, los cuales se clasifican según el tipo de agua que conducen; así tenemos: a) Sistema de alcantarillado sanitario.- Es el sistema de recolección diseñado

para llevar exclusivamente aguas residuales domésticas e industriales. b) Sistema de alcantarillado pluvial.- Es el sistema de evacuación de la

escorrentía superficial producida por las lluvias. c) Sistema de alcantarillado combinado.- Es el sistema de alcantarillado que

conduce simultáneamente las aguas residuales (domésticas e industriales) y las aguas de las lluvias.

5.4. INFORMACIÓN BÁSICA

Todo proyecto de alcantarillado pluvial deberá contar con la información básica indicada a continuación, la misma que deberá obtenerse de las Instituciones Oficiales como el SENAMHI, Municipalidades y Ministerios correspondientes:

12

- Información hidrometeorológica - Planos catastrales - Planos de usos de suelo.

5.5. OBLIGATORIEDAD DEL SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL URBANO

5.5.1. Toda habilitación y edificación urbana deberá contar con un proyecto del drenaje pluvial urbano. En caso de que el proyectista no considere necesario la construcción de un sistema de drenaje urbano, el mismo deberá justificarlo bajo su responsabilidad.

5.5.2. La municipalidad será la entidad responsable del cumplimiento de la presente norma.

5.6. RESPONSABILIDAD DEL PROYECTO Todo proyecto de drenaje urbano deberá ser elaborado por un ingeniero civil o ingeniero sanitario, colegiado y habilitado. Y, el revisor designado por la municipalidad deberá cumplir las mismas condiciones.

6. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO Todo proyecto de drenaje pluvial urbano deberá cumplir con los numerales 5.2 y 5.4, además presentar los siguientes documentos, lo cual no es de carácter limitativo.

6.1. PLANOS TOPOGRÁFICOS:

6.1.1. Plano topográfico de la zona del proyecto, a escala variable entre 1:500 a 1:1000 con curvas de nivel cada 1 m, 0,50 m o 0,25 m según sea el caso.

6.1.2. Plano topográfico del área específica donde se proyecta la ubicación de estructuras especiales, a escala entre 1:500 a 1:250.

6.1.3. Plano del perfil longitudinal del eje de la tubería y/o ductos de conducción y descarga. La relación de la escala horizontal a la escala vertical de este esquema será de 10:1.

6.1.4. Se deberá contar con información cartográfica del Instituto Geográfico Nacional para elaboración de planos a mayor escala de zonas urbano - rurales.

6.1.5. Planos de las secciones de ejes de tubería a cada 25 m a una escala no mayor de 1:100.

6.1.6. Deberá obtenerse los datos aerofotográficos existentes sobre la población que se estudie, así como la cuenca hidrográfica, de los ríos y quebradas que afectan.

6.2. ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA Y DE HIDRÁULICA El estudio de hidrología considerará las indicaciones, procedimientos y criterios contenidos en el Anexo 1 de la presente norma. El estudio y diseño hidráulico deberá observar las indicaciones, procedimientos y criterios contenidos en los numerales 7 y 8, sobre el diseño de los sistemas menor y mayor de drenaje pluvial urbano, respectivamente.

13

6.3. ESTUDIO DE SUELOS Se deberá efectuar el estudio de suelos correspondiente, a fin de precisar las características del terreno a lo largo del eje de los ductos de drenaje. Se realizarán regularmente calicatas cada 100 m, y como máximo cada 200 m . Sin embargo, se deberán efectuar calicatas a menor espaciamiento cuando las condiciones y requerimientos del proyecto lo requieran, especialmente cuando exista presencia de la napa freática. El informe del estudio de suelos deberá contener al menos: - Información previa: Antecedentes de la calidad del suelo - Exploración de campo: Descripción de los ensayos efectuados - Ensayos de laboratorio - Perfil del suelo: Descripción, de acuerdo al detalle indicado en la norma E.050

Suelos y Cimentaciones vigente, de los diferentes estratos que constituyen el terreno analizado

- Profundidad de la napa freática - Análisis físico-químico del suelo.

7. DISEÑO DE SISTEMAS MENORES DE DRENAJE PLUVIAL URBANO

7.1. CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEÑO a) Los caudales para sistemas de drenaje urbano menor deberán ser calculados

(ver Anexo 1.2): 1) Por el método racional si el área de la cuenca es igual o menor a 3 km2. 2) Por el método del hidrograma unitario o modelos de simulación para áreas

de cuenca mayores de 3 km2.

b) El periodo de retorno deberá considerarse de 2, 5, 10 o menor que 25 años.

7.2. CAPTACIÓN Y DESCARGA DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES Para el diseño del sistema de drenaje de aguas pluviales en edificaciones, se deberá tener en consideración las siguientes indicaciones. Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas o techos finales podrán ser eliminadas por:

a) Gravedad: Cuando la pendiente es apropiada para que el agua discurra por acción de la gravedad hacia el sistema de drenaje domiciliario. Este sistema será aceptado, si el diseño presentado demuestra que no ocasionará exceso de caudal al sistema antiguo ubicado aguas abajo de la nueva área drenada.

b) Almacenamiento: Cuando la nueva área de drenaje va a generar un caudal que compromete al sistema de drenaje ubicado aguas abajo, el nuevo proyecto deberá utilizar el sistema de almacenamiento, el cual puede consistir en:

14

b.1. Áreas superiores o azoteas.- Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas podrán ser almacenadas en estas. Con la finalidad de garantizar la estabilidad de las estructuras de la edificación, estas aguas deberán ser evacuadas a los jardines o suelos sin revestir con el fin garantizar su infiltración al subsuelo. Si esta condición no es posible de cumplir, se deberá evacuar hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada.

b.2. Zonas recreacionales, parques y áreas subterráneas.- El agua generada por área del proyecto podrá ser almacenada temporalmente en depresiones del terreno y tubería enterrada, formando reservorios. Estos podrán encontrarse en parques, estacionamientos y lugares de recreación. De tal manera que se controle la descarga, atenuando el pico (laminando); el cual deberá calcularse con el criterio de retención o ponding.

El almacenamiento de agua pluvial en áreas superiores o azoteas transmite a la estructura de la edificación una carga adicional que deberá ser determinada y proporcionada al ingeniero especializado en diseño estructural para determinar la capacidad de carga del techo. El techo o azotea que cumpla la función de almacenamiento de agua pluvial deberá ser impermeable para garantizar la estabilidad de la estructura. Los detalles de impermeabilización de los techos, serán proporcionados en los planos respectivos; indicando claramente el tipo de cubierta que deberá ir de acorde con las características climáticas de la zona (nieve, viento, granizo). En caso de usar elementos geosintéticos, el expediente técnico del proyecto deberá contener las especificaciones técnicas y certificados de durabilidad del producto. En el proyecto arquitectónico de las edificaciones se deberá considerar disponer de pendientes hacia la zona seleccionada para la evacuación.

7.2.1. Criterios para evacuación de las aguas almacenadas en azoteas Para la evacuación de las aguas pluviales almacenadas en azoteas se utilizarán montantes de 0,05 m de diámetro como mínimo, en una ubicación que permita el drenaje inmediato y eficaz con descarga a jardines o patios sin revestimiento.

Los jardines tendrán dimensiones y características geométricas y de permeabilidad que permitan el almacenamiento inicial e infiltración posterior al subsuelo; favoreciendo la recarga del acuífero.

7.2.2. Criterios para evacuación de las aguas pluviales de las viviendas Todo sistema de entrega final deberá disponer de ductos o canaletas de descarga cuya entrega no cause erosión en las cunetas que corren a lo largo de las calles.

7.3. CAPTACIÓN Y TRANSPORTE DE AGUA PLUVIAL EN CALZADAS Y ACERAS

Para la evacuación de las aguas pluviales directamente sobre las calzadas, aceras y las provenientes de las viviendas se tendrá en cuenta las siguientes consideraciones:

7.3.1. Orientación del flujo En el diseño de pistas se deberá prever pendientes longitudinales (SI) y transversales (St) a fin de facilitar la concentración del agua que incide sobre el pavimento hacia los extremos o bordes de la calzada.

15

Las pendientes recomendables desde el punto de vista del drenaje para la zona costa, sierra y selva son:

Costa Pendiente longitudinal Sl ≥ 0,5% Pendiente transversal en la calzada St ≥ 2% Pendiente transversal en la berma St ≥ 2,5% Sierra Pendiente longitudinal Sl ≥ 0,5% Pendiente transversal en la calzada St ≥ 2,5% Pendiente transversal en la berma St ≥ 3% Selva Pendiente longitudinal Sl ≥ 0,5% (selva baja) Sl ≥ 1% (selva alta) Pendiente transversal en la calzada St ≥ 3% Pendiente transversal en la berma St ≥ 3,5%

7.3.2. Captación y transporte de aguas pluviales de calzada y aceras

La evacuación de las aguas que discurren sobre la calzada y aceras se realizará mediante cunetas, las que conducirán el flujo hacia las zonas bajas donde los sumideros captarán el agua para conducirla en dirección a las alcantarillas pluviales de la ciudad. a) Cunetas

Las cunetas construidas para este fin podrán tener las siguientes secciones transversales; siendo las más usuales (ver figuras 1 y 2, y Fotografía 1 en el Anexo 2: Hidráulica): - Sección circular - Sección triangular - Sección trapezoidal - Sección compuesta - Sección en V. La capacidad de las cunetas depende de su sección transversal, pendiente y rugosidad del material con que se construyan. La capacidad de conducción se determinará, en general, utilizando la fórmula de Manning (ver coeficientes de rugosidad de Manning y nomograma para la solución de la fórmula de Manning, en el Anexo 2: Hidráulica). La sección transversal de las cunetas generalmente tiene una forma de triángulo rectángulo con el sardinel formando el lado vertical del triángulo. La hipotenusa puede ser parte de la pendiente recta desde la corona del pavimento y puede ser compuesta de dos líneas rectas. La Figura 2 muestra las características de tres tipos de cuneta de sección triangular y las ecuaciones que gobiernan el caudal que por ellas discurre, utilizando la ecuación de Manning. Para valores de coeficiente de rugosidad, ver Tabla 1 en el Anexo 2: Hidráulica.

16

El ancho de la superficie del agua sobre la pista no será mayor que (ver figuras 1 y 2 en el Anexo 2: Hidráulica): - En vías principales de alto tránsito: Igual al ancho de la berma. - En vías secundarias de bajo tránsito: Igual a la mitad de la calzada.

Para la evacuación de las aguas de las cunetas, se deberá colocar entradas o sumideros de acuerdo a las pendientes de las cunetas y condiciones de flujo.

b) Sumideros La elección del tipo de sumidero dependerá de las condiciones hidráulicas, económicas y de ubicación y puede ser dividido en cuatro tipos, cada uno con muchas variaciones (ver Figura 3 en el Anexo 2: Hidráulica): - Sumideros laterales en sardinel o solera.- Consiste en una abertura vertical

del sardinel a través de la cual pasa el flujo de las cunetas al alcantarillado pluvial. Su utilización se limita a aquellos tramos donde se tenga pendientes longitudinales menores de 3% (ver Figura 4 en el Anexo 2: Hidráulica).

- Sumideros de fondo.- Consiste en una abertura en la cuneta cubierta por uno o más sumideros. Se utilizarán cuando las pendientes longitudinales de las cunetas sean mayores del 3%. Las rejillas para este tipo de sumideros serán de barras paralelas a la cuneta. Se podrán agregar barras cruzadas por razones estructurales, pero deberán mantenerse en una posición cercana al fondo de las barras longitudinales. Los sumideros de fondo pueden tener una depresión para aumentar su capacidad de captación.

- Sumideros mixtos o combinados.- Consisten en un sumidero lateral de sardinel y un sumidero de fondo actuando como una unidad. El diámetro mínimo de los tubos de descarga al buzón de reunión será de 250 mm .

- Sumideros de rejillas en calzada.- Consisten en una canalización transversal a la calzada y a todo lo ancho, cubierta con rejillas.

Se utilizarán los siguientes sumideros según el tipo de empalme: Tipo S1: Tipo grande conectado a la cámara. Corresponde a sumideros del tipo mixto (ver Figura 5 en el Anexo 2: Hidráulica). Tipo S2: Tipo grande conectado a la tubería. Corresponde a sumideros del tipo mixto (ver Figura 6 en el Anexo 2: Hidráulica). Tipo S3: Tipo chico conectado a la cámara (ver Figura 7 en el Anexo 2: Hidráulica). Tipo S4: Tipo chico conectado a la tubería (ver Figura 8 en el Anexo 2: Hidráulica). Los sumideros de tipo S3 y S4 se utilizarán únicamente en los casos siguientes: - Cuando el sumidero se ubica al centro de las avenidas de doble calzada. - Cuando se conectan en serie con tipo grande S1 o S2. - Para evacuar las aguas pluviales provenientes de las calles ciegas y según

especificación del proyectista..

En caso de situaciones que requieren un tratamiento distinto, se diseñarán sumideros especiales. La ubicación de los sumideros dependerá del caudal, pendiente, posición y geometría de enlaces e intersecciones, ancho de flujo permisible, capacidad del sumidero, volumen de sólidos, acceso vehicular y de peatones.

17

En general los sumideros deben ponerse en los puntos bajos. Su ubicación normal es en las esquinas de cruce de calles, y deberán adecuarse con el fin de no entorpecer el tránsito de peatones y vehículos (ver Figura 3 en el Anexo 2: Hidráulica). Cuando la calle entre esquinas es de longitud mayor que 100 m, se colocarán sumideros intermedios. Cuando el flujo de la cuneta es pequeño y el tránsito de peatones y de vehículos es de poca consideración, la corriente puede conducirse a través de la intersección mediante una cuneta, hasta un sumidero ubicado aguas abajo del cruce. Por razones de economía se debe ubicar los sumideros en la cercanía de alcantarillas y conductos de desagüe del sistema de drenaje pluvial. El espaciamiento entre sumideros se determinará teniendo en cuenta los mismos factores indicados para su ubicación. Para determinar el espaciamiento de sumideros ubicados en cuneta medianera, se deberá considerar la permeabilidad del suelo y su erosionabilidad. Cuando las condiciones determinen la necesidad de una instalación múltiple o en serie, el espaciamiento mínimo entre sumideros será de 6 m. Para el diseño hidráulico de los sumideros, se deberá tener en cuenta las siguientes variables: - Pendientes a lo largo del perfil longitudinal de las cunetas - Pendiente transversal de cunetas con solera - Depresiones locales - Retención de sólidos - Altura de diseño de la superficie de agua dentro del sumidero - Pendiente de los sumideros - Coeficiente de rugosidad de la superficie de la cuneta.

c) Rejillas Las rejillas pueden ser clasificadas según dos aspectos. Por el material del que están hechas, pueden ser:

a. De fierro fundido (ver Figura 9 del Anexo 2: Hidráulica) b. De fierro laminado (ver figuras 10, 11 y 12 del Anexo 2: Hidráulica) c. Otros.

Por su posición en relación al sentido principal del flujo, podrán ser:

a. De rejilla horizontal b. De rejilla vertical c. De rejilla horizontal y vertical.

Las rejillas se adaptan a la geometría y pueden ser de sección rectangular, cuadrada y circular.

18

Generalmente se adopta rejillas de dimensiones rectangulares. Por proceso de fabricación industrial, se fabrica en dimensiones de 60 mm x 100 mm y 45 mm x 100 mm . La separación de las barras en las rejillas es usualmente de 20 mm, 35 mm y 50 mm, dependiendo de si los sumideros se van a utilizar en zonas urbanas o en carreteras.

d) Colectores de aguas pluviales

El alcantarillado de aguas pluviales está conformado por un conjunto de colectores subterráneos y canales necesarios para evacuar la escorrentía superficial producida por las lluvias a una unidad de tratamiento o a un curso natural de agua.

Los colectores van aumentando su sección a medida que aumenta el área de drenaje. Al descargar al punto más cercano, los colectores pluviales no requieren de gran longitud.

Para el diseño de los colectores pluviales, se deberá tener en cuenta las siguientes consideraciones.

Con respecto a la ubicación, se deberá evitar la instalación de colectores debajo de las calzadas y bermas. Sin embargo, de no ser posible, se deberá considerar la instalación de registros provistos de accesos ubicados fuera de los límites determinados por las bermas.

En el caso de tubería de sección circular, el diámetro mínimo será 0,45 m .

Con respecto a la resistencia, la tubería de los colectores de aguas pluviales deberá cumplir con las especificaciones de resistencia contenidas en las NTP. En caso de no tener normativa nacional al respecto, se tomará en cuenta las normas ASTM, AWWA, DIN o según el país de procedencia de la tubería empleada.

Con respecto a la selección del tipo de tubería, se tendrán en cuenta las consideraciones especificadas en las NTP. Los materiales de la tubería comúnmente utilizados en el alcantarillado pluvial son:

- Arcilla vitrificada - Concreto armado centrifugado - Concreto armado vibrado con recubrimiento interior de polietileno o de PVC - Concreto pretensado centrifugado - Hierro fundido dúctil - Policloruro de vinilo (PVC, por sus siglas en inglés) - Poliéster reforzado con fibra de vidrio (GRP, por sus siglas en inglés) - Polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés). Con respecto a la altura de relleno, la profundidad mínima a la clave de la tubería desde la rasante de la calzada debe ser de 1 m . En caso se defina profundidades menores, estas deberán ser sustentadas técnicamente. Con respecto al diseño hidráulico de los colectores de agua de lluvia se utilizará los criterios de diseño de conductos cerrados operando como canal abierto.

19

El tamaño del conducto será definido con el caudal de diseño, tal que el tirante sea 80% del diámetro como máximo en el caso de sección circular. Para el caso de secciones de geometría diferente, se definirá por la relación de área de flujo para el caudal de diseño al área de flujo a sección llena igual que 80% como máximo. Con respecto a la velocidad mínima, esta será igual que 0,90 m/s en condición del caudal de diseño, para evitar la sedimentación de las partículas como las arenas y gravas que acarrea el agua de lluvia. En el caso de no cumplir esta condición, el profesional responsable deberá justificarlo. La velocidad máxima en los colectores con cantidades no significativas de sedimentos en suspensión es función del material de la tubería. Se recomienda no exceder los valores indicados en la Tabla 2 del Anexo 2: Hidráulica, a fin de evitar la erosión de las paredes. La pendiente mínima de diseño será aquella que satisfaga la velocidad mínima.

e) Registros Los registros instalados tendrán la capacidad suficiente para permitir el acceso de una persona y la instalación de un dispositivo de limpieza. El diámetro mínimo de registros para colectores será de 1,20 m . Si el conducto es de dimensiones suficientes para el desplazamiento de una persona no será necesario instalar un registro, en este caso se deberá tener en cuenta los criterios de espaciamiento. Los registros deberán ubicarse fuera de la calzada, excepto cuando se instalen en caminos de servicio o en calles, en este caso se evitará ubicarlos en las intersecciones.

Los registros deberán estar ubicados en: - Convergencia de dos o más drenes - Puntos intermedios de tubería muy larga - En zonas donde se presente cambios de diámetro de los conductos - En curvas o deflexiones de alineamiento (no es necesario colocar registros en

cada curva o deflexión) - En puntos donde se produce una brusca disminución de la pendiente.

El espaciamiento deberá ser: - Para tubería de diámetro igual o mayor que 1,20 m, o conductos de sección

transversal equivalente, el espaciamiento de los registros será de 200 a 350 m .

- Para diámetros menores que 1,20 m, el espaciamiento de los registros será de 100 a 200 m .

- En el caso de conductos pequeños, cuando no sea posible lograr velocidades de autolimpieza, deberá colocarse registros cada 100 m .

- Con velocidades de autolimpieza y alineamiento desprovisto de curvas agudas, la distancia entre registros corresponderá al rango mayor de los límites mencionados en los párrafos anteriores.

20

En el caso de buzones se deberá cumplir: - Para colectores de diámetro menor que 1,20 m, el buzón de acceso estará

centrado sobre el eje longitudinal del colector. - Cuando el diámetro del conducto sea mayor que el diámetro del buzón, éste

se desplazará hasta ser tangente a uno de los lados del tubo para mejor ubicación de la escalera de registro.

- En colectores de diámetro mayor que 1,20 m, con llegadas de laterales por ambos lados del registro, el desplazamiento se efectuará hacia el lado del lateral menor.

La disposición de los laterales o subcolectores deberá cumplir: - Los laterales que llegan a un punto deberán converger formando un ángulo

favorable con la dirección del flujo principal. - Si la conservación de la carga es crítica, se deberá proveer canales de

encauzamiento en el radier de la cámara.

f) Estructura de unión Se utilizará sólo cuando el colector troncal sea de diámetro mayor que 1,00 m .

7.4. RETENCIÓN MEDIANTE DEPRESIONES PARA EL DRENAJE

7.4.1. Finalidad Una depresión para el drenaje es una concavidad revestida, dispuesta en el fondo de un conducto de aguas de lluvia, diseñada para concentrar e inducir el flujo hacia la entrada del sumidero.

7.4.2. Geometría La longitud de la depresión para el drenaje, en el sentido del flujo, no deberá ser menor que 1,50 m, y por ningún motivo deberá invadirse el área de la berma. En conductos con pendiente igual o mayor que 2%, la profundidad de la depresión será de 15 cm, y se reducirá a 10 cm cuando la pendiente sea menor que 2%.

7.4.3. Ensanches de cuneta Los ensanches pavimentados de cuneta unen el borde exterior de la berma con las bocas de entrada del sumidero. Estas depresiones permiten el desarrollo de una plena capacidad de admisión en la entrada, evitando una inundación excesiva de la calzada (ver Figura 4 en el Anexo 2: Hidráulica). La línea de flujo en la entrada deberá deprimirse como mínimo en 15 cm bajo el nivel de la vereda, cuidando de no introducir modificaciones que pudieran implicar una depresión en la vereda. El ensanchamiento debe ser de 3 m de longitud medido aguas arriba de la bajada de aguas, a excepción de zonas de pendiente fuerte en las que se puede exceder este valor.

21

7.4.4. En cunetas y canales laterales Cualquiera que sea el tipo de entrada, los sumideros de tubo instalados en una cuneta o canal exterior a la calzada, tendrán una abertura de entrada ubicada de 10 a 15 cm bajo la línea de flujo del cauce afluente. La transición pavimentada del mismo se extenderá en una longitud de 1,00 m, aguas arriba de la entrada.

7.4.5. En cunetas con solera Serán dimensionadas en su longitud, ancho, profundidad y forma, teniendo en cuenta el entorno donde van a ser ubicadas para no afectar el tránsito vehicular y peatonal. Deberán construirse de concreto u otro material resistente a la abrasión de acuerdo a las especificaciones del pavimento de la calzada.

7.4.6. Revestimiento No deben dejarse zonas sin revestir. En caso de que las depresiones dejen zonas adyacentes a la calzada sin revestimiento, estas se revestirán, pudiendo ser con pavimento asfáltico de 5 cm de espesor o con revestimiento de piedras unidas con mortero de 10 cm de espesor.

7.4.7. Detalle del diseño Salvo por razones de seguridad de tránsito vehicular, todo sumidero deberá estar provisto de una depresión en la entrada, aun cuando el canal afluente no esté pavimentado. Si el tamaño de la abertura de entrada está en discusión, se deberá optar por una depresión de mayor profundidad antes que incrementar la sección de la abertura. El diseño de tubería ranurada (ver Figura 13 en el Anexo 2: Hidráulica) deberá sustentar los criterios de cálculo adoptados.

7.5. EVACUACIÓN DE LAS AGUAS RECOLECTADAS El agua recolectada será evacuada por gravedad, bombeo o mixto (combinación de gravedad y bombeo).

7.5.1. Sistema de evacuación por gravedad a) En caso de descarga al mar, el nivel de agua en el conducto de descarga debe

estar como mínimo 1,50 m sobre el nivel medio del mar. b) En el caso de descarga a un río, el nivel de agua en el conducto de descarga

deberá estar como mínimo 1,00 m sobre el nivel de agua esperado para un periodo de retorno de 50 años.

c) En el caso de descarga a un lago, el nivel de agua en el conducto de descarga deberá estar como mínimo 1,00 m, sobre el nivel del agua esperado para un periodo de retorno de 50 años.

d) En general, el sistema de evacuación debe descargar libremente, con el nivel de agua en el conducto de descarga a más de 1,00 m sobre los niveles máximos esperados, para evitar la obstrucción y destrucción del sistema de drenaje pluvial.

En conductos que descargan a cuerpos de agua sujetos a considerables fluctuaciones de nivel, tal como la descarga en el mar por las mareas, es necesario prevenir que las aguas ingresen al alcantarillado, utilizando válvulas de retención.

22

7.5.2. Sistema de bombeo Cuando no es posible la evacuación por gravedad, se debe considerar la alternativa de evacuación mediante el uso de un equipo de bombas movibles o fijas (plantas de bombeo). Como en la evacuación de aguas pluviales la exigencia es de grandes caudales y relativamente cargas bajas, las bombas de flujo axial y gran diámetro son las más adecuadas para esta acción. En caso de colocarse sistemas de bombeo accionados por sistemas eléctricos, deberá preverse otras fuentes de energía para el funcionamiento alternativo del sistema.

7.5.3. Sistema de evacuación mixto Cuando existan limitaciones para aplicar los criterios indicados en los numerales 7.5.1 y 7.5.2, es posible prever condiciones de evacuación mixta. Es decir, se podrá evacuar por gravedad cuando la condición del nivel de agua del receptor lo permita. Caso contrario, la válvula de retención del conducto se activará y se iniciará la evacuación mediante equipos de bombeo.

8. DISEÑO Y EVALUACIÓN DE SISTEMAS MAYORES DE DRENAJE PLUVIAL URBANO Los sistemas de drenaje mayor y menor instalados en centros urbanos deberán tener la capacidad suficiente para prevenir inundaciones ocasionadas por lluvias de poca frecuencia.

8.1. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO: a) Los caudales para sistemas mayores deberán ser calculados por los métodos

del hidrograma unitario o modelos de simulación. El método racional sólo deberá aplicarse para cuencas menores de 3 km2 .

b) El periodo de retorno no debe ser menor que 25 años. c) El caudal que no pueda ser absorbido por el sistema menor, deberá fluir por las

calles y la superficie del terreno. d) La capacidad de conducción se determinará, en general, utilizando la fórmula de

Manning (ver coeficientes de rugosidad de Manning y nomograma para la solución de la fórmula de Manning, en el Anexo 2: Hidráulica).

e) Para reducir el caudal pico en las calles, en caso de valores no adecuados, se debe aplicar el criterio de control de la descarga mediante el uso de unidades de retención (ponding).

f) Las unidades de retención son reservorios con estructuras de descarga libre o regulada, que acumulan el volumen de agua reduciendo el caudal pico que el sistema de drenaje existente no puede evacuar sin causar daños.

g) El volumen a almacenar y el caudal pico atenuado se calcularán mediante el tránsito de avenidas en reservorios.

h) Evacuación del sistema mayor: Las vías calle, de acuerdo a su área de influencia, deberán descargar, por acción de la gravedad, hacia la parte más baja, en dirección de calles de cada vez mayor capacidad, terminando en vías calle de gran capacidad de drenaje.

23

8.2. TIPOS DE SISTEMAS DE EVACUACIÓN

El agua recolectada será evacuada por gravedad, bombeo o mixto (combinación de gravedad y bombeo).

En todos estos casos de evacuación se deberá cumplir lo señalado en los numerales 7.5.1, 7.5.2 y 7.5.3.

9. IMPACTO AMBIENTAL Todo proyecto de drenaje pluvial urbano deberá contar con un estudio ambiental, el cual deberá seguir las normas establecidas por el Estado Peruano.

10. COMPATIBILIDAD DE USOS Todo proyecto de drenaje urbano deberá contar con el inventario de obras de las compañías de servicio de: - Telefonía y cable - Energía eléctrica - Agua potable y alcantarillado de aguas residuales - Gas, entre otros. Asimismo, deberá contar con la información técnica de los municipios sobre: - Tipo de pista, ancho, espesor de los pavimentos - Retiros municipales, entre otros. La información obtenida en los puntos anteriores evitará el uso indebido de áreas con derechos adquiridos, que de usárselas, se ocasionaría paralizaciones y sobrecosto. En los nuevos proyectos de desarrollo urbano o conjuntos habitacionales se debe exigir que los nuevos sistemas de drenaje no aporten más caudal que el existente. En caso de que se superen los actuales caudales de escorrentía superficial, el proyectista deberá incluir unidades de retención (ponding) para el agua en exceso, producida por los cambios en el terreno debido a la construcción de nuevas edificaciones.

11. PRESENCIA DE NAPA FREÁTICA ALTA En los sitios donde el proyecto encuentre napa freática alta, el proyecto de drenaje pluvial deberá ser compatible con el sistema de subdrenaje existente o previsto.

12. MATERIALES Los materiales a usarse en los sistemas de drenaje pluvial urbano deberán cumplir las Normas Técnicas Peruanas.

24

ANEXOS

25

ANEXO 1: HIDROLOGÍA

26

ANEXO 1: HIDROLOGÍA 1. ALCANCE

1.1 PRECIPITACIÓN DE DISEÑO

1.1.1 Precipitación en un punto La precipitación de diseño se obtendrá del análisis de frecuencia de valores extremos del registro histórico de precipitación en dicho punto. Para ello, dado una duración, de cada año del registro histórico se hallará la máxima profundidad de precipitación de tal duración. A cada serie de determinada duración, se aplicará el análisis de frecuencia de valores extremos para hallar la precipitación de diseño para diferentes períodos de retorno.

1.1.2 Intensidad de precipitación La intensidad de precipitación está definida por:

t

Pi

Tt

Tt

),(

),(

Donde:

i (t, T) : Intensidad de la precipitación, de duración t y período de retorno T P (t, T) : Profundidad de precipitación

1.1.3 Curvas intensidad-duración-frecuencia (IDF)

Las curvas IDF son una familia de curvas definida gráficamente o por medio de fórmulas que relacionan la intensidad de precipitación con la duración y frecuencia (inversa del periodo de retorno), para un sitio o para una región, determinadas por análisis estadísticos y ajustes de curvas. Si el sitio de interés se encuentra en el área de influencia de un pluviógrafo, se recomienda utilizar directamente las curvas IDF del mismo. Si no se dispone de información de pluviógrafos, sino de valores de máxima precipitación diaria (24 horas), entonces será posible hallar precipitaciones de duración menor que 24 horas y respectivas intensidades relacionadas en función de la máxima precipitación diaria, empleando métodos desarrollados para ese fin, por ejemplo, aplicando patrones de distribución de precipitación en el tiempo, ecuaciones de intensidad de precipitación (curvas IDF), entre otros. Así también, para determinar la intensidad de la precipitación de diseño, para duración y período de retorno seleccionados, será posible utilizar las curvas IDF del “Estudio de la hidrología del Perú” (IILA-SENAMHI-UNI, 1983), y la siguiente expresión deducida de las mismas:

1

,24

,

n

gg

T

Ttbt

bt

t

Pi , para: 𝑡 ≤ 𝑡𝑔

27

Donde:

P24,T : Precipitación máxima en 24 horas para T años de período de retorno,

estimado para el sitio t : Duración en horas tg : Duración con la cual se iguala la precipitación de 24 horas, en promedio

15,2 horas para el Perú b y n : Parámetros de tiempo y de duración, respectivamente

Ver “Fórmula IILA–SENAMHI–UNI modificada”, Figura 1 y tablas 3.a, 3.b y 3.c.

1.1.4 Hietograma de diseño

a) En sitios de interés donde no se disponga de información sobre la distribución

de la precipitación en el tiempo, de ser requerido, se podrá asumir patrones de distribución en el tiempo para fines del diseño. Por ejemplo, será posible obtener el hietograma de diseño asumiéndolo de forma triangular, o mediante el método del bloque alternante, entre otros métodos.

b) El hietograma de diseño de forma triangular queda definido dado la precipitación de diseño P y la duración Td, que es la base del triángulo, mientras que la altura

h del triángulo se expresa mediante:

dT

Ph

2

c) El tiempo hasta alcanzar el valor pico es ta, el tiempo de recesión tb, y el

coeficiente de avance de la tormenta r igual que la razón de ta y Td:

d

a

T

tr

dadb TrtTt )1(

Donde r puede estimarse de las tormentas de estaciones pluviográficas

cercanas o tomarse igual a 0,6 dentro de un criterio conservador.

d) Mediante el método del bloque alternante será posible obtener el hietograma de diseño utilizando una curva IDF, asumiendo que la precipitación P de duración Td ocurrirá en n intervalos de duración Δt, tal que se cumpla:

tnTd

Luego de haber asumido el período de retorno para el diseño, la intensidad de precipitación para los intervalos de duración Δt, 2Δt, 3Δt,…, n∙Δt se leerá de la curva IDF de igual período de retorno, para luego hallar la profundidad de precipitación de cada intervalo multiplicando intensidad por duración de intervalo. Por diferencia, se hallará la profundidad de precipitación para intervalos de duración Δt. Finalmente, el hietograma de diseño se obtendrá de reordenar los n bloques de duración Δt, tal que el bloque de mayor profundidad de precipitación ocurra en el centro de la duración Td, mientras que los bloques restantes serán

arreglados de manera alternante en orden descendente hacia la derecha y la izquierda del bloque central.

28

1.2 CAUDAL DE DISEÑO a) El caudal de diseño podrá ser obtenido mediante el método racional, el

hidrograma unitario u otros procedimientos de hidrología urbana, por ejemplo, modelos de simulación hidrológica (simulación de eventos y simulación continua).

b) El método racional podrá ser empleado para pequeñas áreas de drenaje. c) El hidrograma unitario, deducido o sintético (hidrograma adimensional de SCS,

hidrograma de Snyder, etc), podrá ser empleado para áreas de drenaje mayores que 0,5 km2.

1.2.1 Método racional

Para áreas urbanas, el área de drenaje puede estar compuesta de subáreas o subcuencas de diferentes características superficiales, entonces el caudal pico puede ser calculado mediante la siguiente forma de la fórmula racional:

m

j

jj ACiQ1

278,0

Donde:

Q : Caudal pico en m3/s i : Intensidad de la lluvia en mm/hora Aj : Área de drenaje de la j-ésima subcuenca en km2 Cj : Coeficiente de escorrentía para la j-ésima subcuenca m : Número de subcuencas drenadas por alcantarillas o canales.

1.2.2 Coeficiente de escorrentía

La selección del valor del coeficiente de escorrentía requiere buen criterio y gran experiencia. Para la selección, el diseñador deberá considerar los siguientes aspectos: Grado de impermeabilización y pendiente de la superficie, características y condiciones del suelo (capacidad de infiltración, condiciones antecedentes de humedad, etc.); además, podrá considerar la intensidad de la precipitación, la proximidad del nivel freático, el almacenamiento por depresiones del terreno, etc. Las tablas 1.a, 1.b y 1.c del presente anexo pueden ser usadas para la selección de los coeficientes de escorrentía.

1.2.3 Intensidad de la lluvia La intensidad de la lluvia es la intensidad promedio para un área de drenaje en particular, cuya selección se basa en la duración de la precipitación de diseño, que será igual que el tiempo de concentración para el área de drenaje en consideración, y del período de retorno, que será igual a aquel de la obra de drenaje pluvial que se diseña. El tiempo de concentración (tc) equivale a la suma del tiempo de ingreso (t0), desde

el punto más alejado en la cuenca hasta el ingreso a una alcantarilla o a un canal, y del tiempo de flujo (tf), tiempo dentro de una alcantarilla, un canal o más componentes

del sistema:

29

fc ttt 0

El tiempo de ingreso o tiempo de concentración en el caso de no haber alcantarillas o canales, puede ser estimado mediante observación experimental en campo o mediante fórmulas de la “Tabla 2”. El tiempo de flujo tf puede ser calculado mediante:

n

i i

if

V

Lt

1

Donde Li es la longitud del i-ésimo conducto (alcantarilla o canal) a lo largo de la trayectoria del flujo y Vi es la velocidad del flujo en el mismo.

El tiempo de concentración del área que se drena hasta el punto de interés es el mayor tiempo de concentración de las diferentes rutas de flujo que llegan a dicho punto. El tiempo de concentración no será menor que 10 minutos.

1.2.4 Área de drenaje a) Debe determinarse el tamaño y la forma de la cuenca o subcuenca en

consideración. Se determinará el área en mapas topográficos o por inspección en campo. Los intervalos entre las curvas de nivel deben permitir distinguir la dirección del flujo superficial.

b) Debe medirse el área de drenaje que contribuye al sistema que se está diseñando, así como la subárea de drenaje que contribuye a cada punto de ingreso del sistema. La línea divisoria debe seguir el límite real de la cuenca, en lugar de una delimitación comercial del terreno, como puede darse el caso en el diseño de alcantarillado sanitario.

30

Tabla 1.a Coeficientes de escorrentía para ser utilizados en el método racional

PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

CARACTERÍSTICA DE LA SUPERFICIE 2 5 10 25 50 100 500

ÁREAS DESARROLLADAS

Asfáltico 0,73 0,77 0,81 0,86 0,90 0,95 1,00

Concreto/Techo 0,75 0,80 0,83 0,88 0,92 0,97 1,00

Zonas verdes (jardines, parques, etc.)

Condición pobre (cubierta de pasto menor del 50% del área)

Plano, 0 - 2%

Promedio, 2 – 7%

Pendiente superior a 7%

0,32

0,37

0,40

0,34

0,40

0,43

0,37

0,43

0,45

0,40

0,46

0,49

0,44

0,49

0,52

0,47

0,53

0,55

0,58

0,61

0,62

Condición promedio (cubierta de pasto menor del 50 al 75% del área)

Plano, 0 - 2%

Promedio, 2 – 7%


0,25

0,33

0,37

0,28

0,36

0,40

0,30

0,38

0,42

0,34

0,42

0,46

0,37

0,45

0,49

0,41

0,49

0,53

0,53

0,58

0,60

Condición buena (cubierta de pasto mayor del 75% del área)

Plano, 0 - 2%

Promedio, 2 – 7%


0,21

0,29

0,34

0,23

0,32

0,37

0,25

0,35

0,40

0,29

0,39

0,44

0,32

0,42

0,47

0,36

0,46

0,51

0,49

0,56

0,58

ÁREAS NO DESARROLLADAS

Área de Cultivos

Plano, 0 - 2%

Promedio, 2 – 7%


0,31

0,35

0,39

0,34

0,38

0,42

0,36

0,41

0,44

0,40

0,44

0,48

0,43

0,48

0,51

0,47

0,51

0,54

0,57

0,60

0,61

Pastizales

Plano, 0 - 2%

Promedio, 2 – 7%


0,25

0,33

0,37

0,28

0,36

0,40

0,30

0,38

0,42

0,34

0,42

0,46

0,37

0,45

0,49

0,41

0,49

0,53

0,53

0,58

0,60

Bosques

Plano, 0 - 2%

Promedio, 2 – 7%


0,22

0,31

0,35

0,25

0,34

0,39

0,28

0,36

0,41

0,31

0,40

0,45

0,35

0,43

0,48

0,39

0,47

0,52

0,48

0,56

0,58

Nota: Los valores de la tabla son los estándares utilizados en la ciudad de Austin, Texas. Utilizada con autorización. Fuente: Chow et al. (1994), “Hidrología aplicada”, McGraw-Hill Interamericana, traducido de la primera edición en inglés de “Applied Hydrology”, “Tabla 15.1.1”

31

Tabla 1.b Coeficientes de escorrentía promedio para áreas urbanas.

Para 5 y 10 años de período de retorno

CARACTERÍSTICAS DE LA SUPERFICIE COEFICIENTE DE

ESCORRENTÍA

Calles

Pavimento asfáltico 0,70 a 0,95

Pavimento de concreto 0,80 a 0,95

Pavimento de adoquines 0,70 a 0,85

Veredas 0,70 a 0,85

Techos y azoteas 0,75 a 0,95

Césped, suelo arenoso

Pendiente plana (0 - 2%) 0,05 a 0,10

Pendiente promedio (2 – 7%) 0,10 a 0,15

Pendiente pronunciada (7%) 0,15 a 0,20

Césped, suelo arcilloso

Pendiente plana (0 - 2%) 0,13 a 0,17

Pendiente promedio (2 – 7%) 0,18 a 0,22

Pendiente pronunciada (7%) 0,25 a 0,35

Fuente: Ponce (1989), “Engineering Hydrology – Principles and Practices”, Prentice-Hall, parte de “TABLE 4-1(a)”, traducción propia

Tabla 1.c

Coeficientes de escorrentía promedio para áreas rurales

Topografía y vegetación

Tipo de suelo

Marga arenosa Marga arcillosa

y limosa Arcilla densa

Bosques

Plano 0,10 0,30 0,40

Ondulado 0,25 0,35 0,50

Pronunciado 0,30 0,50 0,60

Pastos

Plano 0,10 0,30 0,40

Ondulado 0,16 0,36 0,55


Terrenos de cultivo

Plano 0,30 0,50 0,60

Ondulado 0,40 0,60 0,70


Nota: Plano (0% - 5%) Ondulado (5% - 10%) Pronunciado (10% - 30%) Fuente: Ponce (1989), “Engineering Hydrology – Principles and Practices”, Prentice-Hall, “TABLE 4-1(b)”, traducción propia

32

Tabla 2 Resumen de las ecuaciones de tiempo de concentración

METODO Y FECHA

FORMULA PARA tC(min) OBSERVACIONES

Kirpich (1940)

385,077,001947,0 SLtc

385,077,00195,0 SLtc

L : Longitud del canal desde aguas

arriba hasta la salida, m S : Pendiente promedio de la

cuenca, m/m

Desarrollada a partir de información del SCS de siete cuencas rurales de Tennessee con canales bien definidos y pendientes empinadas (3% a 10%); para flujo superficial en superficies de concreto o asfalto, multiplicar tc por 0,4; para

canales de concreto, multiplicar por 0,2; sin ajustes para flujo superficial en suelo descubierto o para flujo en cunetas.

California Culverts Practice (1942)

385,03

0195,0

H

Ltc

L : longitud del curso de agua más

largo, m H : diferencia de nivel entre la

divisoria de aguas y la salida, m

Esencialmente es la ecuación de Kirpich; desarrollada para pequeñas cuencas montañosas en California.

Izzard (1946)

i : Intensidad de lluvia, mm/h c : Coeficiente de retardo L : Longitud de la trayectoria de

flujo, m S : Pendiente de la trayectoria de

flujo, m/m

Desarrollada experimentalmente en laboratorio por el Bureau of Public Roads para flujo superficial en caminos y áreas de césped; los valores del coeficiente de retardo varían desde 0,0070 para pavimentos muy lisos hasta 0,012 para pavimentos de concreto y 0,06 para superficies densamente cubiertas de pasto; la solución requiere de procesos iterativos; el

producto de i por L debe ser 3800.

Federal Aviation Administration (1970)

333,0

50,01,17035,0

S

LCtc

C : Coeficiente de escorrentía del

método racional L : Longitud del flujo superficial, m S : Pendiente de la superficie, m/m

Desarrollada de información sobre el drenaje de aeropuertos, recopilada por el Corps of Engineers; el método tiene como finalidad el ser usado en problemas de drenaje de aeropuertos, pero ha sido frecuentemente usado para flujo superficial en cuencas urbanas.

Ecuaciones de onda cinemática Morgali y Linsley (1965) Aron y Erborge (1973)

3,04,0

6,06,07

Si

nLtc

L : Longitud del flujo superficial, m n : Coeficiente de rugosidad de

Manning i : Intensidad de lluvia, mm/h S : Pendiente promedio del terreno

m/m

Ecuación para flujo superficial desarrollada a partir de análisis de onda cinemática de la escorrentía superficial desde superficies desarrolladas; el método requiere iteraciones debido a que tanto i (intensidad de lluvia) como tc

son desconocidos; la superposición de una curva de intensidad-duración-frecuencia da una solución gráfica directa para tc.

Ecuación de retardo SCS (1973)

5,0

7,0

8,0 91000

0136,0

S

CNL

tc

L : longitud hidráulica de la cuenca

(mayor trayectoria de flujo), m CN : Número de curva SCS S : pendiente promedio de la

cuenca, m/m

Ecuación desarrollada por el SCS a partir de información de cuencas de uso agrícola; ha sido adaptada a pequeñas cuencas urbanas con áreas inferiores a 810 ha; se ha encontrado que generalmente es buena cuando el área se encuentra completamente pavimentada; para áreas mixtas tiene tendencia a la sobreestimación; se aplican factores de ajuste para corregir efectos de mejoras en canales e impermeabilización de superficies; la ecuación supone que tc = 1,67 veces el retardo de la

cuenca.

Fuente: Chow et al. (1994), “Hidrología aplicada”, McGraw-Hill Interamericana, traducido de la primera edición en inglés de “Applied Hydrology”, “Tabla 15.1.2”, y traducción propia; no se incluye método de “Cartas de velocidad promedio del SCS (1975, 1986)”. Ver también: Chow et al. (1988), “Applied Hydrology”, McGraw-Hill Series Water Resources and Environmental Engineering.

667,0333,0

33,00000276,0525

iS

Lcitc

33

Fórmula IILA-SENAMHI-UNI modificada

1

10, log1

n

Tt btTKai

Para: t < 3 horas

Donde: it,T : Intensidad de la lluvia (mm/hora).

a : Parámetro de intensidad (mm). K : Parámetro de frecuencia (adimensional).

b : Parámetro de tiempo (hora).

n : Parámetro de duración (adimensional).

t : Duración (hora).

TKP gT 10,24 log1

g

n

gta

1

Donde: P24,T : Máxima precipitación en 24 horas para periodo de retorno T. La referencia original

(IILA-SENAMHI-UNI, 1983) es equivalente a la nomenclatura hg. T : Tiempo de retorno.

tg : Duración de la lluvia diaria asumiendo un promedio de 15,2 horas para el Perú;

pudiendo ser diferente según la condición local. K : K´g , parámetro de frecuencia según zona (ver Tabla 3.a).

b : 0,5 horas (costa, centro y sur)

0,4 horas (sierra) 0,2 horas (costa norte y selva)

g : Parámetro para determinar P24,T .

34

Figura 1 Zonas y subzonas pluviométricas

5

5

10

4

3

2

1

0

A B C D E F G H

123

13

93

a

b

1

11

0°

1233

1233

12313

1231

5

6

7

8

9

93

92

5a

5b

5a

5a5

b

5b5a

5a

5a

5a

5b

5a

5a

2

114

1

14 10

95

7

12

8

6

5

85a

123 4

123 9

1238

12310

12311

1238

1234

41

61

53

a

10

12312

1235

1236

1233

123 2

NMLKJIHG

LAGO TITICACA

55

123

5

a

a2

3

7

1a

15

14

13

12

DEL

11

10

54

a

123

16

17

18

A B C D

REPUBLICA

PERU

PLANO n 2-C

SUBDIVISION DEL TERRITORIO EN ZONAS Y SUBZONAS

PLUVIOMETRICASEN RESPECTO A hg

LEYENDA:

:

:LIMITE DE ZONA

LIMITE DE SUBZONA

CONVENIO DE COOPERACION TECNICAI.I.L.A. - SE.NA.M.HI. - UNI

150 120 90 60 30 0 150

E F

I J K L NM

4

3

2

1

0

5

6

7

8

9

15

14

13

12

11

10

16

17

18

1°

2°

3°

4°

5°

6°

7°

8°

9°

10°

13°

14°

15°

16°

17°

18°

11°

12°

81° 80° 79° 78° 77° 76° 75° 74° 73° 72° 71° 70° 69°

81° 80° 79° 78° 77° 76° 75° 74° 73° 72° 71° 70° 69°

0°

1°

2°

3°

4°

5°

6°

7°

8°

9°

10°

13°

14°

15°

16°

17°

18°

11°

12°

Fuente: IILA-SENAMHI-UNI (1983), “Estudio de la hidrología del Perú - Anexos”, Convenio de Cooperación Técnica del Instituto Ítalo-Latino Americano, Servicio Nacional de Meteorología e

Hidrología y Universidad Nacional de Ingeniería, marzo 1983, Roma-Italia

35

Tabla 3.a Subdivisión del territorio en zonas y subzonas pluviométricas y valores de los

parámetros K´g y g que definen la distribución de probabilidades de hg en

cada punto de estas

ZONA K 'g Subzona g

123 K 'g = 0,553

1231 g = 85,0

1232 g = 75,0

1233 g = 100 – 0,022 Y

1234 g = 70 – 0,019 Y

1235 g = 24,0

1236 g = 30,5

1237 g = -2 + 0,006 Y

1238 g = 26,6

1239 g = 23,3

12310 g = 6 + 0,005 Y

12311 g = 1+ 0,005 Y

12312 g = 75,0

12313 g = 70

4 K 'g = 0,861 41 g = 20

5a K 'g = 11.g-0,85

5 a1 g = -7,6 + 0,006 Y (Y > 2300)

5 a2 g = 32 – 0,177 Dc

5 a3 g = -13 + 0,010 Y (Y > 2300)

5 a4 g = 3,8 + 0,0053 Y (Y > 1500)

5 a5 g = -6 + 0,007 Y (Y > 2300)

5 a6 g = 1,4 + 0,0067

5 a7 g = -2 + 0,007 Y (Y > 2000)

5 a8 g = 24 + 0,0025 Y

5 a9 g = 9,4 + 0,0067 Y

5 a10 g = 18,8 + 0,0028 Y

5 a11 g = 32,4 + 0,004 Y

5 a12 g = 19,0 + 0,005 Y

5 a13 g = 23,0 + 0,0143 Y

5 a14 g = 4,0 + 0,010 Y

5b K 'g = 130. g-1,4

5 b1 g = 4 + 0,010 (Y > 1000)

5 b2 g = 41,0

5 b3 g = 23,0 + 0,143 Y

5 b4 g = 32,4 + 0,004 Y

5 b5 g = 9,4 + 0,0067 Y

6 K 'g = 5,4 . g-0,6 61 g = 30 – 0,50 Dc

9 K 'g = 22,5 . g-0,85

91 g = 61,5

92 g = -4,5 + 0,323 Dm (30 Dm 110)

93 g = 31 + 0,475(Dm - 110) (Dm 110)

10 K 'g = 1,45 101 g = 12,5 + 0,95 Dm

Y : Altitud en msnm Dc : Distancia a la cordillera en km Dm : Distancia al mar en km Fuente: IILA-SENAMHI-UNI (1983), “Estudio de la hidrología del Perú - Volumen III”, Convenio de Cooperación Técnica del Instituto Ítalo-Latino Americano, Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología, y Universidad Nacional de Ingeniería, marzo 1983, Roma-Italia, p. III:39

36

Tabla 3.b Valores de los parámetros a y n que, junto con K’, definen las curvas de

probabilidad pluviométrica en cada punto de las subzonas

SUBZONA ESTACION N° TOTAL DE ESTACIONES

VALOR DE n

VALOR DE a

I231 321-385 2 0,357 32,2

I233 384-787-805 3 0,405 a = 37,85 – 0,0083 Y

I2313 244-193 2 0,432

I235 850-903 2 0,353 9,2

I236 840-913-918 958

4 0,380 11

I238 654-674-679 709-713-714 732-745-752

9 0,232 14,0

I239 769 1 0,242 12,1

I2310 446-557-594 653-672-696 708-711-712 715-717-724 757-773

14 0,254 a = 3,01+ 0,0025 Y

I2311 508-667-719 750-771

5 0,286 a = 0,46+ 0,0023 Y

5 a2 935-968 2 0,301 a = 14,1 – 0,078 Dc

5 a5 559 1 0,303 a = -2,6 + 0,0031 Y

5 a10 248 1 0,434 a = 5,80 + 0,0009 Y

Fuente: IILA-SENAMHI-UNI (1983), “Estudio de la hidrología del Perú - Volumen III”, Convenio de Cooperación Técnica del Instituto Ítalo-Latino Americano, Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología y Universidad Nacional de Ingeniería, marzo 1983, Roma-Italia, p. III:42

Tabla 3.c Estaciones pluviográficas: valor de t para el cual resulta 𝜺𝒕 = 𝜺𝒈

COD. ESTACION tg COD. ESTACION tg

193 244 248 321 384 508 559 805 903 968 958 557 594 653 654 667 674 679

Moyobamba Porvenir Bambamarca Contamana Uchiza Oyon Picoy Quincemil Progreso Sibayo Huaraya Moyo Upamayo Hueque Pachacayo Mantaro Yauricocha Huaytapallana Angasmayo

15,2 13,5 15,2 15,3 15,4 15,5 15,5 19,1 10,5 15,9 17,5 19,4 16,4 16,1 11,9 17,5 14,8 12,1

695 708 709 711 712 713 714 715 717 719 724 732 745 750 752 757 769 771

Chichicocha Palaco Ranra Telleria Acostambo Pajayragra Huancayoccasa Los Nogales Pampas Cercapuquio Kichuas Villena Santa Rosa Chillicocha Churcampa Huancavelica Huanta Astobamba

19,6 10,6 12,3 12,8 15,3 14,4 13,4 13,9 16,5 8,5 16,9 8,7 16,2 15,7 16,3 16,3 16,0 20,0

Fuente: IILA-SENAMHI-UNI (1983), “Estudio de la hidrología del Perú - Volumen III”, Convenio de Cooperación Técnica del Instituto Ítalo-Latino Americano, Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología y Universidad Nacional de Ingeniería, marzo 1983, Roma-Italia, Cuadro I: 1-10.

37

ANEXO 2: HIDRÁULICA

38

Tabla 1 Coeficiente de rugosidad de Manning

Cunetas de la calles Coeficiente de

rugosidad n

a. Cuneta de concreto con acabado paleteado 0,012

b. Pavimento asfáltico 1) Textura lisa 2) Textura rugosa

0,013 0,016

c. Cuneta de concreto con pavimento asfáltico 1) Liso 2) Rugoso

0,013 0,015

d. Pavimento de concreto 1) Acabado con llano de madera 2) Acabado escobillado

0,014 0,016

e. Ladrillo 0,016

f. Para cunetas con pendiente pequeña, donde el sedimento puede acumularse, se incrementarán los valores arriba indicados de n, en:

0,002

Fuente: Airport Drainage – Federal Aviation Administration Departmental

Transportation– July 1970/ AC150 / 5320 - 5B.

Tabla 2 Velocidad máxima para colector de agua pluvial

Material de la tubería Velocidad del agua con fragmentos de arena y grava (m/s)

Arcilla vitrificada 3,5

Policloruro de vinilo (PVC, por sus siglas en inglés) 6,0

Concreto armado de : 20,6 MPa (210 kg/cm2) 24,5 MPa (250 kg/cm2) 27,5 MPa (280 kg/cm2) 30,9 MPa (315 kg/cm2)

3,3

4,0

4,3

5,0

Concreto armado de > 27,5 MPa (280 kg/cm2) curado al vapor

6,6

Hierro fundido dúctil 3,0

Poliéster reforzado con fibra de vidrio 3,0

Polietileno de alta densidad (PEAD) 6,0

Fuente: Airport Drainage – Federal Aviation Administration Departmental

Transportation – July 1970/ AC150 / 5320 - 5B.

39

Figura 1* Sección transversal de cunetas

* Todas las medidas o longitudes presentadas son de carácter referencial y de utilidad para

la presentación de las láminas finales.

ACERA

CUNETA TRIANGULAR

T = 1.00m

.10

.15

TR

H

R = 1.80m

2:1

CUNETA SEGMENTAL

.10

.15

T = 1.00m

CUNETA TRIANGULAR

ACERAT

R = 1.20m

2:1

H12:1

P.T

.

.10

.15

T = 0.60mACERA

CUNETA RECTANGULAR

CUNETA ASFÁLTICA

.10

.15

T = 0.65mACERA

CUNETA TRAPEZOIDAL

CUNETA DE CONCRETO

CUNETA DE CANTOS RODADOS

CUNETA DE GRAMA

Igual base a la Requerida para Pavimento de Concreto

15 cm

Piedras de 23 cm

(mínimo)

7.5 cm de Lecho de Grava (mínimo)

10 cm de Greda (mínimo)

5 cm de Grama (mínimo)

CUNETA

SEGMENTAL

ASFÁLTICA

Pendiente

del Talud

2:1

12:1 & 2:1

H (cm)

16.5

12.5

T (m)

1.50

2.10

40

Figura 2 Fórmula de Manning en la determinación de caudales en cunetas triangulares

Y

T = ZY

1

Z

ACERA

SECCIÓN: TRIÁNGULO RECTÁNGULO

SECCIÓN: TRIÁNGULO EN V

SECCIÓN: COMPUESTA

Y

T = Y(Za + Zb) ACERA

1

Zb

1

Za

ACERA

1

Zb

Za

1

T = YZb + X(Za - Zb)

Y

XZa

X

Q=315 Z

n S Y

Z

1+ 1+Z

1 2 8

3

2 3

2

Si Z a = Z b = Z

Q=630 Z

n S Y

Z

1+Z

1 2 8

3

2 3

2

Q=1000 Z m

n S Y

Z m

1+Z a

1 2 8

3

2 3

2

Si Z a = Z b Z a +Z b

Z m = 2

1+Z b 2

+

P=Y+X 1+ Z a

1 2

+ X

Z a Y- 1+Z b

2

Q=315 n S

1 2

5 3

2XY- X

Z a

2 +Z b X

Z a Y-

2 P

2 3

Q=Caudal en litros por segundo n=Coeficiente de rugosidad de Manning S=Pendiente longitudinal del canal Z=Valor recíproco de la pendiente transversal (1:Z) Y=Tirante de agua en metros T=Ancho superficial en metros P=Perímetro mojado en metros

41

Figura 3 Tipos de sumidero

Sin depresión

Acera Sumideros de acera

Con depresión

Acera

Con deflector

SUMIDERO LATERAL DE SARDINEL O SOLERA

Sin depresión

Acera Sumideros de cuneta

Con depresión

Acera

Con depresión

Acera

SUMIDERO DE FONDO

SUMIDERO MIXTO O COMBINADO

Sumidero múltiple de cuneta y acera

Sin depresión

Acera

Sumideros combinados de acera y cuneta

UBICACIÓN DE LOS SUMIDEROS EN

INTERSECCIÓN DE LAS CALLES

Acera

Calle

Alcantarilla pluvial Cruce peatonal

Sumidero

Sumidero

2

1

3

Un par de sumideros protege el cruce peatonal

Planta

42

Figura 4 Plano de ingreso en el sumidero de solera

T

S T

d

SECCIÓN B - B

SECCIÓN A - A

PLANTA

S T

w

H

( w 12 ≤ ) a

W sardinel

FLUJO DE LA CUNETA, Q

S t (PENDIENTE TRANSVERSAL)

S l (PENDIENTE LONGITUDINAL) LADO DE LA CALLE

FLUJO REMANENTE

Q - Qi

T ANCHO DE LA

EXTENSIÓN

w w Li

(LONGITUD DE ABERTURA) Qi (FLUJO INTERCEPTADO)

A

A

B

B

43

Figura 5* Sumidero de tipo grande conectado a cámara – S1



A

B B

A

ACERA

REJILLA TIPO 1

SARDINEL

CALZADA REJILLA

CORTE A - A

ESCALA 1:25

ESCALA 1:25

CORTE B - B

PLANTA ESCALA 1:25

CONCRETO 17,2 MPa (175 kg/cm2)

PENDIENTE HACIA SALIDA EN TODAS DIRECCIONES

PAVIMENTO ACERA

REJILLA

TUBERIA Ø 25 mm (10")

SARDINEL ACERA

TUBERIA Ø 25 mm (10")

(mínimo)

(mínimo)

(mínimo)

44

Figura 6* Sumidero de tipo grande conectado a tubería – S2



CORTE C - C ESCALA 1:25 CORTE B - B

TAPA PARA ACERA

A A

B

B

C

C

REJILLA HORIZONTAL TIPO 1

TAPA PARA ACERA REJILLA TIPO 1 CALZADA

TAPA ACERA

ACERA

ESCALA 1:25

CORTE A - A ESCALA 1:25

PLANTA ESCALA 1:25

LINEA DE SARDINEL

SARDINEL


ACERA SARDINEL


(mínimo)


(mínimo)

TUBERIA Ø 25 mm (10") (mínimo)


45

Figura 7* Sumidero de tipo chico conectado a la cámara – S3



A

B

B

A

ACERA SUPERFICIE DE CALZADA

SARDINEL

PAVIMENTO


REJILLA TIPO 2


CORTE B - B

PLANTA ESCALA 1:25

ACERA

SARDINEL

REJILLA TIPO 2

REJILLA


(mínimo)



46

Figura 8* Sumidero de tipo chico conectado a la tubería – S4




ESCALA 1:25 PLANTA

ESCALA 1:25 CORTE B - B

A A

B

B

TAPA PARA ACERA

REJILLA TIPO 2

NIVEL VEREDA

NIVEL CALZADA

REJILLA TIPO 2


SARDINEL

SARDINEL

TAPA PARA ACERA

ACERA

REJILLA TIPO 2


(mínimo)



47

Figura 9 Rejillas de fierro fundido para sumideros

PLANTA

6 Nervaduras longitudinales

B

B

CORTE B - B

CORTE D - D

CORTE C - C

D

C

C

D

A

A

PLANTA

MARCO

PIEZA DE SARDINEL

CORTE A - A

48

Figura 10* Rejillas de fierro laminado



3'-4"

3'-5 3/8"

3'-4"

BARRA 3 1/2" x 1/2"

1' 11 5/8" Rejilla 24" - 2' 1 1 2 "

Rejilla 18" - 2' 7 1 2 "

3' 5 3 8 "

3"

1 4 "

Rejilla 24' - 2' 0"

Rejilla 18' - 1' 6"

4"x3"x 1 2 "

Rejilla 24" - 2' 1 1 2 "

Rejilla 18" - 1' 7 1 2 "

Rejilla 24" - 1' 11 5 8 "

Rejilla 18" - 1' 5 5 8 "

Barras de 3 1 2 " x 1 2 "

3 16 "

3 16 "

Barra de 3 1 2 " x 1 2 " x 3' 4 5 8 "

En marcos para rejillas del tipo 24" y 18" Proveer 3 bloques de 3" x 1" x 3 4 " colocados en el lado de la pista

o lado alto para abrir la rejilla

4 e

spacio

s ig

uale

s

REJILLA RECTANGULAR MARCO TIPICO

SECCIÓN LONGITUDINAL (A través del marco y rejilla)

SECCIÓN TRANSVERSAL

(A través de marco y rejilla)

TIPO 24-12

3 1 2 " 1 2 "

Anclaje 1 2 " 4" 3

16 " 2"

49

Figura 11* Detalles de rejilla circular tipo 36R

Figura 12* Rejilla cuadrada



50

Figura 13* Tubería ranurada



1/2" Corrugación Espaciados a 8 corrugaciones

1 1 2 " Corrugaciones

98° 1"

3/4"

2" Superficie de Concreto Asfáltico

Tubería metálica corrugada de 18"

DREN MEDIANERO

2" x 3 4 " Remate

Detalle del angular de F° 2" x 2" x

3 16 "

Detalle de la ranura

Angular de Fierro para tuberia ranurada 2" x 2" x 3 16 " Baño galvanizado caliente

SECCIÓN TÍPICA

Poste de barrera medianera

Madera continua 1 2 " x 2" 3 4 " Ø x 2"

Espaciador

2" Ancho de ranura

Perno de 5 8 " Ø x 3 1 2 "

2" x 3 4 " Remate

Concreto asfáltico

1" 1 2 " Min.

51

Gráfico 1 Nomograma para la solución de la fórmula de Manning

52

Gráfico 2 Nomograma de la ecuación de Manning para flujo a tubo lleno en conductos

circulares n = 0,010

53

PANEL FOTOGRÁFICO

Fotografía 1: Dren urbano de tipo cuneta

Fotografía 2: Sumidero lateral de solera

54

Fotografía 3: Sumidero de fondo con depresión

Fotografía 4: Sumidero de fondo sin depresión

55

Fotografía 5: Sumidero combinado

PROPUESTA DE NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL URBANO · 1 PROPUESTA DE NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL...

Documents

Transcript of PROPUESTA DE NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL URBANO · 1 PROPUESTA DE NORMA OS.060 DRENAJE PLUVIAL...