Mantenimiento de Obras II-Sistemas Hidrosanitarios

7/22/2019 Mantenimiento de Obras II-Sistemas Hidrosanitarios

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1.- Que son sistemas hidrosanitarios?

Un Sistema Hidrosanitario, es un sistema que comprende la conduccin y

distribucin de agua potable y evacuacin aguas servidas.

2.-Cmo se clasifican los sistemas hidrosanitarios?

SISTEMAS HIDROSANITARIOS

DEFINICION DE DRENAJE VIAL:

Sistema proyectado para recolectar las aguas de escorrenta por lluvias y/o canalizar los

cauces afectados por una vialidad.

El proyecto debe equilibrar a la naturaleza con: factor de riesgo, Factor de seguridad ycostos

Para que las vas sean duraderas: Los drenajes forman parte integral del proyecto yrepresentan un porcentaje importante del costo total en la construccin para garantizar sudurabilidad o permanencia

Porque se requiere drenaje:

Evitar que la humedadpenetre la estructura del pavimento (va) desestabilizndolo Evitar que la escorrenta mal canalizada socave la vialidad: fallas de borde, erosin,

lavado, entre otros. Para evitar que la escorrenta de las lluvias que pudieran ser normales arrasen con lavialidad

Porque se daan las vas a causa del drenaje:

No se tomaron en cuenta todos los factores Caudal supera la capacidad del sistema: alcantarillas, puentes o pontones, entre otros. Mal diseo. Seccin inadecuada Mala escogencia del gasto Mala ubicacin

Porque se daan las vas a causa del drenaje:


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Por irresponsabilidad, ignorancia (irrespeto a nuestra profesin) Ingenuidad o miedo para defender los costos de los involucrados y entes en su

proyecto y construccin Ignorancia: desconocimiento de la realidad Ingenuidad: proyectar pensando que no va a pasar nada (basados en la poca seca)

Irresponsabilidad: pensar que el drenaje no hace falta o que es mejor no gastar ni enproyecto ni en drenajes costososMiedo: el jefe dice que eso es muy costoso

Figura N1 seccin transversal de una vialidad

Importancia del drenaje

Permite un equilibrio con la naturaleza, ante la intervencin del hombre Permiten el paso de agua de los cauces interceptados por la va

Disponen y eliminan las aguas que caen sobre la va Sub-drenajes: drenan aguas subterrneas para proteger estabilidad del terrapln ypavimento, evitando que se humedezca y debilite

Responsabilidad del diseo

Ingenieros especialistas en el rea Escoger el gasto de diseo de acuerdo a la frecuencia, al periodo de retorno previsto y a

la vida til de diseo Escoger una seccin para el drenaje acorde con dicho gasto, con un factor de seguridad

adecuado

Responsabilidad profesional

Recordar que se proyecta con probabilidad de ocurrencia de una gran lluvia cada cierto

tiempo, si el drenaje es muy importante, se debe aumentar el gasto de diseo de acuerdoa este periodo, consientes que aumentaran los costos Mitigarel riesgo, no proyectar estructuras de drenajes vulnerables


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No proyectar a la ligera(por el apuro de abrir una va), sin consideraciones

hidrometereolgicas e hidrulicas , restndole importancia a la seleccin del drenaje Seleccionar y construir laestructura lo ms econmico posible que permita el paso delas aguas, aceptando ciertos riesgos tolerables (sin poner en juego vidas o instalacionesesenciales), respecto a los daos que pudieran ocasionarse a la va, el transito y las

probabilidades adyacentes, una escorrenta eventual, superior al gasto de diseo A mayor factor de seguridad y/o mayor periodo de retorno seleccionado, las obras de

drenaje son ms seguras pero ms costosas, por lo que el proyectista es un manejador

de riesgos

Consideraciones de seleccin

Gasto de diseo: Periodo de retorno Intensidad Importancia de las estructuras de drenaje Costos de construccin vs recursos disponibles Costos del terreno y propiedades Vida til prevista Posibles ampliaciones Costo de reemplazo del drenaje (impacto social y econmico) Costos de mantenimiento Beneficios a la poblacin, vialidad y zonas afectadas

Informacin necesaria

Importancia de la informacin en la cual se fundamenta el diseo

Obtener informacin de los habitantes de la zona Uso adecuado de formulas y diagramas Aplicar buenos criterios profesionales Inspecciones oculares, visitas posteriores para ajustar diseo Levantamiento de la informacin necesaria: Estudios de suelo, planos topogrficos,informes hidrolgicos Reconocimientos areos (segn la importancia)

La determinacin numrica de la intensidad

Se realiza utilizando curvas regionales de intensidad-Duracin-frecuencia, o curvas IDF.Para este efecto se fijan la Frecuencia segn el nivel de probabilidad de falla admitida, yla duracin del aguacero, y se aplica la curva IDF.

Cuando la cuenca est bien instrumentada las curvas IDF se obtienen de anlisis defrecuencias de lluvias mximas registradas, pero en cuencas con informacin escasa esnecesario aplicar mtodos empricos con base en registros de lluvias mximas diarias,


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que se obtienen de estudios regionales o mediante transposicin de lluvias decaractersticas similaresEn general las curvas IDF se ajustan a ecuaciones que tienen la siguiente expresin:

Donde Cr es un coeficiente que depende de la Frecuencia del evento, b y n sonparmetros propios de la cuenca que se est analizando, i es la intensidad del aguacero: tes la duracin del mismo. La ecuacin es aceptable para Duraciones menores de 2 horasy Frecuencias menores de una vez en 100 aos.

Figura N 2 Curvas TpicasIntensidad-Duracin-Frecuencia

Figura N 3 Cuencas Hidrolgicas

Aspectos bsicos en el diseo de drenajes(Inspeccionar para proyectar)

Funcionamiento de las estructuras de drenaje existente, especialmente cuando existen

crecientes Las marcas de aguas altas y otros datos de crecientes ocurridas Importancia de las instalaciones y propiedades adyacentes Caractersticas de los cauces: secciones, alineamiento, obstculos, vegetacin,materiales arrastrados

Calidad aparente de los suelos para colocar el drenaje Evidencias de corrosin de estructuras metlicas existentes, de degaste o fallas en

estructuras de concreto

Informacin bsica

Cuencas tributarias: indican en planos topogrficos (1:10.000) Levantamiento topogrfico Caractersticas de los cursos de agua Perfiles longitudinales para determinacin de pendientes: Despreciable (menor del 1%),

suave (Entre 1% y 5%), Media (Entre 5% y 20%), Alta (Entre 20% y 50%), pronunciada(Mayor del 50%) Naturaleza del material del cauce: arenoso, rocoso, pedregoso, arcilloso, entre otros Tipo de vegetacin a lo largo del cauce: cultivos, maleza, hierbas , vegetacin ligera,bosques, entre otros. Indicando % de reas cubiertas Material de arrastre Sinuosidad del cauce


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Marcas dejadas por creciente Velocidad de las aguas Permeabilidad de los suelos Agresividad de los suelos para la corrosin

Informacin topogrfica:

Plantas perfiles longitudinales, secciones transversales, localizacin de estructurasexistentes, verificacin de aerofotogrametra existente

Perfiles longitudinales para determinar pendiente: mnimo 150 mts aguas arriba y 100mts aguas abajo (Segn el caso puede ser mucho mayor) Plantas: incluir meandros, estructuras y todo lo que puede relacionarse con la obra Secciones transversales a la direccin del cauce. Es recomendable acostar las

crecientes pasadas

Hidrologa Mtodo Racional: determinar gasto de diseo (Cuencas con menos de 500 Has.)

Q = C x I x A, Q: gasto de diseo en lts/seg

C: Coeficiente de escorrenta (relacin entre gasto mximo y precipitacin) depende de

la permeabilidad del suelo, la cobertura vegetal y la topografa I: intensidad promedio de la lluvia, cuya intensidad es igual al tiempo de concentracin,

expresada en lts/seg/ha. Se obtiene de Graficas de las regiones del pas (Requiere seractualizada ya que considera periodos de retorno de 50 aos, que ya han sidosuperados) A: rea de la cuenca expresada en hectreas Frecuencia de diseo

FRECUENCIA DE DISEO

(Riesgo Asumido)

Se define estadsticamente como el periodo promedio entre la ocurrencia de una

creciente de cierta magnitud y la ocurrencia de otra igual o mayor a la esperada y seexpresa en aos Segn la importancia de la obra varia entre 10,15, 25 y 50 aos (se podra aumentar a

100 aos segn la importancia de la obra y la disponibilidad actual de informacin)


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Al no disponer de informacin de mas tiempo, se podra aumentar los factores de

seguridad, de acuerdo a los registro de lluvias recientes y excepcionales que superen lasintensidades previste en las normas

Duracin de la lluvia

Para el Mtodo Racional toda la cuenca contribuye, por lo cual la duracin de la lluvia seadopta igual al tiempo de concentracin Tiempo de concentracin: tiempo que dura una gota desde el punto mas remoto de la

cuenca hasta el sitio en consideracin (Se obtiene de nomogramas o aplicando el mtodode Manning). Tiempo de concentracin mnimo: de 5 minutos| ||TIPOS DE DRENAJE VIAL. LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL ||Drenaje superficial: Canales, Cunetas, brocal-Cuneta, sumideros ||Alcantarillas |

|Tuberas ||Cajones, Pontones ||Puentes || ||Drenaje superficial ||funciones ||Las aguas de lluvia sobre el pavimento entorpecen la circulacin y causan accidentes ||Una sobre exposicin a las aguas de las base/ subbase humedece el terrapln y lodebilita ||Se procura evitar que la calzada se inunde |

| ||Requisitos mnimos ||Tiempo de concentracin. reas menores de Has: 5 minutos. Mayores de 2 Has. 10minutos ||Pendiente transversal mnima: 2% (Bombeo) ||Cunetas mnima triangulo issceles de 0.60 m x 0.20. pendiente mnima: revestidas.0.30% no revestidas 0.20% ||Tuberas laterales D mnimo 18 ||Velocidad mnima: 0.90m/s ||Sumideros. Ventana mnima: 1.50 m ||Brocales cunetas: pendientes transversales hasta 8% |

|Sumideros ||Tipos: de ventana, de rejilla y mixtos. Para vas con Pendiente hasta 3% mas econmicoresultan los de ventana ||Tuberas ||Recogen el flujo drenado por los sumideros ||Se proyecta utilizando la formula de Manning, sin trabajar a presin ||Bocas de visita en tuberas |


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|Para tuberas de 18 distancia mxima entre BV: 100 mts ||Para tuberas de 24 a 36 distancia mxima entre BV: 120 mts ||Para tuberas de 42 a 48 distancia mxima entre BV: 220 mts ||Para tuberas mayores de 48 distancia mxima entre BV: 350 mts ||Ubicacin |

|Aceras, Hombrillo; Isla central o en la mitad del canal de transito (nunca hacerla coincidircon la huella de las ||ruedas de los vehculos ||Canales de drenaje ||Ubicados dentro del derecho de paso de la va (importante preverlo en el diseo) ||Proyectar con pendientes superiores al 0.2% y velocidades superiores al 0.9m/s ||Gasto del proyecto: aplicar la formula racional ||TABLA V-3 ||RECOMENDACIONES PARA EL RECUBRIMIENTO DE CANALES || | || |ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO |

|VELOCIDAD MAXIMA | || |LADOS |FONDO || ||PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFALTICO || | | ||2.5 M/S | | ||3.0 M/S |0.05 |0.07 || |0.08 |0.10 ||PAVIMENTOS DE CONCRETO ||3.0 M/S |0.08 |0.10 |

|5.0 M/S |0.12 |0.15 ||5.0 M/S |0.15 |0.20 |

Tabla N 1 RECOMENDACIONES PARA EL RECUBRIMIENTO DE CANALES

|TABLA V-2 ||VELOCIDADES MAXIMAS RECOMENDABLES EN CANALES NO REVESTIDOS || TIPO DE SUELO |VELOCIDAD EN M/S ||Arena finano coloidal |0.7 ||Grava arenosano coloidal |0.7 |

|Grava limosano coloidal |0.9 ||Grava firme |1.0 ||Grava fina |1.2 ||Arcilla duramuy coloidal |1.4 ||Limos aluvionalescoloidales |1.4 ||Limos aluvionalesno coloidales |0.9 ||Materiales gradadosno coloidales | |


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|Greda o grava |1.4 ||Limo o grava |1.6 ||Esquistoa arcilloso |1.8 ||Grava |1.8 ||Grava gruesa |2.0 |

|Grava o cantos rodados |2.3 |

Tabla N 2 VELOCIDADES MAXIMAS RECOMENDABLES EN CANALES NOREVESTIDOS|LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS URBANAS ||CARACTERISTICAS DEL DRENAJE |LIMITE DE LA ZONA INUNDABLE |FRECUENCIADE LA LLUVIA DE DISEO (aos) || | |VIAS EXPRESAS |AVENIDAS |CALLES ||Brocales, cunetas. | |15 |10 |10 || |Un metro y medio del ancho de la | | | || |calzada | | | |

|Sumideros ubicados en puntos bajos y | |50 |25 |15 ||depresiones |Un metro y medio del ancho de la | | | || |calzada | | | ||Ventanas en la isla central |Un metro del ancho de la calzada |15 |10 |- ||NOTA: El drenaje superficial de las vas en zonas urbanas debe ser coordinado con lasautoridades competentes de la localidad. |

Tabla N 3 LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS URBANAS

|LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS RURALES ||CARACTERISTICAS DEL DRENAJE |LIMITE DE LA ZONA INUNDABLE |FRECUENCIADE LA LLUVIA DE DISEO || | |(aos) || | |AUTOPISTAS |CARRETERAS || | | |TIPO A y B |TIPO C y D ||Drenaje hacia y por las cunetas |Borde superior de la cuneta |10 |10 |10 || |Borde superior del hombrillo |25 |15 |- || |Un metro y medio del ancho de la calzada|50 |25 |- ||Cunetas para la proteccin de los terraplenes |Borde superior de la cuneta |50 |50 |25 ||Brocales para la proteccin de los terraplenes |Tope de brocal o un canal de transito |50

|50 |25 ||Drenajes hacia ventanas en la isla central |Un metro del ancho de la calzada |25 |- |- ||Sumideros ubicados en puntos bajos y depresiones |Un metro y medio del ancho de lacalzada|50 |25 |- |

Tabla N 4 LIMITE DE INUNDACION PERMISIBLE EN VIAS EN ZONAS RURALES


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DISEO DE ALCANTARILLAS

OTRAS CONSIDERACIONES

Si trabajan parcialmente llenas: se calculan como canales abiertosSi trabajan a presin: se calculan conductos cerrados

REQUISITOS MINIMOS PARA ALCANTARILLAS

Dimetro mnimo por mantenimiento: D mnimo= 91 cms (36) para vas importantes Si existe posibilidad de sedimentacin, de acuerdo a la longitud de la alcantarilla: 1,22

mts (48) 1,52 mts (60) Para carreteras secundarias y solo cuando sea justificable: D mnimo= 61 cms (24) Vas o caminos de acceso: D mnimo= 46 cms (18) Para evitar sedimentacin: 1 m/s Revisar la agresividad qumica del agua que transporta (Especialmente aguas negras,

aguas estancadas con vegetacin producen cidos orgnicos)

CONSIDERACIONES BSICAS PARA EL DISEO

Caractersticas de la hoya, tipo de mantenimiento, caractersticas de entrada y salida

(evaluar erosin) Carga permisible a la entrada (HEP): altura de agua hasta la rasante de la alcantarilla Velocidad permisible a la salida de la alcantarilla para evitar erosin del terreno:

Velocidades mximas en Alcantarillas de concretoVmax= 7 m/s cuando no arrastra materiales abrasivos,Vmax= 5 m/s si arrastra materiales abrasivos

Velocidades mximas en Alcantarillas metlicasVmax= 6 m/s cuando no arrastra materiales abrasivos,Vmax= 3.5 m/s si arrastra materiales

Relleno mnimo (Segn la resistencia del tubo): Concreto: 0.5 m Metlicas: de 0.30 a 0.60 mts

ACCIONES A EMPRENDER UNA VEZ CONSTRUIDA LA ALCANTARILLA(PARTE INTEGRAL DEL PROYECTO)


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Canalizar cauce Reforestar el terrapln y zonas erosionables Estabilizacin del flujo del cauce, controlando velocidad del cauce y el arrastre: mediante

trampas de sedimentos, gaviones, torrenteras, y otros Si presenta vegetacin (flotantes, troncos, y otros): utilizar barreras y deflectores

Construir cabezales (Muros de ala) bien alineados (Angulo respecto al cauce) y deacuerdo a las velocidades del flujo

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