colectores, interceptores y emisores, Apuntes de Hidráulica

¡Descarga colectores, interceptores y emisores y más Apuntes en PDF de Hidráulica solo en Docsity!

CRITERIOS Y LINEAMIENTOS TÉCNICOS PARA

FACTIBILIDADES.

Alcantarillado Pluvial.

3.6 ALCANTARILLADO PLUVIAL.

3.6.1. Introducción.

El desarrollo urbano altera de manera importante la hidrología de las cuencas donde se origina. En particular, se modifican la red de drenaje y el proceso de transformación lluvia- escorrentía. Como consecuencia de la actividad urbanizadora, los cauces naturales que conforman la red hidrográfica original deben ser conservados y adecuados a las nuevas condiciones, esto para que no afecte de forma directa a su capacidad de desagüe y por tanto no se propicie la existencia de inundaciones.

Ya no es aceptable que la transformación lluvia-escorrentía sea alterada como consecuencia del tradicional criterio que se tenia en muchos procesos de urbanización: las aguas pluviales deben ser eliminadas lo más eficaz y rápido posible. Según el denominado ESQUEMA SANITARISTA (Drenaje rápido de agua de lluvia) del Drenaje Urbano.

Es necesario promover y realizar la temporal retención superficial o subterránea (estanques o depósitos de retención/detención) y la infiltración (estructuras de infiltración en donde sea factible), para no incrementar el volumen y la velocidad de circulación del agua hacia las partes más bajas de la cuenca.

Esta dinámica dará como resultado final el que las redes de drenaje de dichas partes bajas no se vean sometidas a escurrimientos con mayor volumen (mayor coeficiente de escorrentía), mayor caudal punta y mayor brusquedad (menos tiempo entre el inicio de la lluvia y la presentación del caudal máximo, disminución del tiempo de concentración).

Al objeto de solucionar los problemas de inundación existentes en una determinada zona urbana, normalmente se plantearan actuaciones que tiendan a restituir de una forma artificial el comportamiento natural existente en la cuenca antes de ser ocupada por el sector a desarrollar de la ciudad. Fundamentalmente cabe dividir estas actuaciones en dos categorías: las que tienen por objeto incrementar la capacidad de desagüe de la red de colectores (que sustituye a la red hidrográfica natural) y las tendentes a disminuir la escorrentía (aumentar la retención superficial y/o subterránea y la infiltración).

Además de estas actuaciones, es importante que una correcta gestión de las infraestructuras y servicios relacionados con el servicio urbano pueda ayudar a mejorar su eficacia.

Lo anterior se manifiesta en el estudio de manejo integral de aguas pluviales llamado PROMIAP el cual realizo el Organismo Operador SIAPA en el año 2008-2009 y se complemento en el 2010 y en el que se intenta seguir el denominado ESQUEMA HIDRAULICO (Detención/Retención) del Drenaje Urbano.

Para completar este capítulo ver los criterios de diseño en el Capítulo 4.

3.6.2. Descripción del Alcantarillado Pluvial.

El alcantarillado pluvial tiene como su principal función el manejo, control y conducción adecuada de la escorrentía de las aguas de lluvia en forma separada de las aguas residuales. Y llevarla o dejarla en sitios donde no provoquen daños e inconvenientes a los habitantes de las ciudades.

de 50 a 200 veces o más. Así, una planta de tratamiento es mas económica si solo se encarga de tratar aguas residuales de cierto tipo. Un factor más a favor de los sistemas de alcantarillado separados se debe a la mayor demanda de agua en las ciudades, producto de su crecimiento, y a la escasez de la misma cerca de ellas. Esto ha llevado a las autoridades a tomar medidas integrales para que más habitantes dispongan del agua indispensable para cubrir sus necesidades y desempeñen sus actividades. Tales medidas abarcan desde una mayor cobertura de abastecimiento hasta un uso racional del agua, y en este aspecto se deben desarrollar acciones encaminadas al reuso del agua de lluvia.

3.6.5. Reuso del Agua Proveniente del Alcantarillado Pluvial.

El uso racional del agua implica emplearla eficientemente en las diversas actividades del hombre, disminuir su desperdicio y contaminación. A este respecto se orienta lo que en México se ha denominado la “cultura del agua”. La base de todo esto consiste en fomentar en la población en general, la industria, la agricultura y autoridades la conciencia de que el agua disponible es limitada, ya sea por la cantidad o por la calidad que se requiere. Por ello, debe usarse este recurso, conservando las fuentes y evitando su deterioro y su contaminación.

El agua de lluvia puede ser utilizada con un tratamiento adecuado o incluso sin el, cuando se cuenta con las estructuras necesarias de conducción y almacenamiento sin alterar lo más mínimo su calidad. El empleo del agua pluvial puede ser muy provechoso en las zonas urbanas, sin embargo, requiere de obras específicas y el establecimiento de normas adicionales para su manejo y operación. En resumen, es importante que el ingeniero encargado de proyectar y diseñar los sistemas de alcantarillado actuales considere el aprovechamiento del agua pluvial siempre que sea factible.

Es importante considerar que las aguas generadas por las primeras tormentas no podrían ser aprovechadas ya que contienen los residuos sólidos que son el resultado del lavado de las diferentes superficies de la ciudad principalmente de las calles que contienen un alto grado de contaminación.

Un aspecto importante que no se puede pasar por alto se refiere a la recarga artificial de los acuíferos; esto es fundamental en los lugares donde se tiene escasez del líquido agua, y esta originando la sobreexplotación de los acuíferos lo cual se presenta como una problemática común, debido principalmente a la demanda desmedida de agua en los dos importantes sectores: uso público-urbano y la agricultura, lo que esta agotando la fuente subterránea de agua, deteriorando su calidad y produciendo hundimientos del terreno. Sin embargo para llevar a cabo obras para recarga artificial de los acuíferos se deberá apegar a los lineamientos y normatividad específicados para ese propósito a saber: NOM-014- CONAGUA-2003, Requisitos para la recarga artificial de acuíferos con agua residual tratada, y NOM-015-CONAGUA-2007, Infiltración artificial de agua a los acuíferos - Características y especificaciones de las obras y del agua. Estas normas son de aplicación para todo el país, para todos los municipios, los usuarios, para los desarrolladores de zonas habitacionales, para los centros comerciales, en las que se establecen los requisitos que deben cumplir la calidad del agua, la operación y el monitoreo utilizados en los sistemas de recarga artificial de acuíferos con agua residual tratada y aprovechar el agua pluvial y de escurrimientos superficiales para aumentar la disponibilidad de agua subterránea a través de la infiltración artificial”. Por lo tanto, la recarga artificial del acuífero, es tan sólo una medida de apoyo, pues con ello no se detiene el abatimiento. Para el uso eficiente se requieren una serie de medidas, de manera coordinada. La principal medida para recuperar los acuíferos es, desde luego, reducir la extracción y promover su eficiencia.

3.6.6. Componentes del Sistema de Alcantarillado Pluvial.

Los componentes principales de un sistema de alcantarillado pluvial según su función son los siguientes:

a) Estructuras de captación: Recolectan las aguas a transportar; en los sistemas de alcantarillado pluvial se utilizan sumideros o coladeras pluviales (también llamados comúnmente bocas de tormenta), como estructuras de captación, aunque también pueden existir conexiones domiciliarias donde se vierta el agua de lluvia que cae en techos y patios. En general se considera que los escurrimientos pluviales también son captados por las vialidades, vados, cunetas, contra cunetas además de las coladeras pluviales o bocas de tormenta, para ser encauzados hacia las instalaciones de drenaje pluvial.

b) Estructuras de conducción: Transportan las aguas recolectadas por las estructuras de captación hacia sitios de tratamiento o vertido. Representan la parte medular de un sistema de alcantarillado y se forman con conductos cerrados y abiertos conocidos como tuberías y canales, respectivamente.

c) Estructuras de conexión y mantenimiento: Facilitan la conexión y mantenimiento de los conductos que forman la red de alcantarillado, pues además de permitir la conexión de varias tuberías, incluso de diferente diámetro o material, también disponen del espacio suficiente para que un hombre baje hasta el nivel de las tuberías y maniobre para llevar a cabo la limpieza e inspección de los conductos; tales estructuras son conocidas como pozos de visita.

d) Estructuras de descarga: Son estructuras terminales que protegen y mantienen libre de obstáculos la descarga final del sistema de alcantarillado, pues evitan posibles daños al último tramo de tubería que pueden ser causados por la corriente a donde descarga el sistema o por el propio flujo de salida de la tubería.

e) Estructuras complementarias: Se consideran dentro de este grupo a todas aquellas estructuras que en casos específicos forman parte de un sistema de alcantarillado pluvial, para resolver un problema determinado, y que resultan importantes para el correcto funcionamiento del sistema. Tales como:

(1) Estructuras de retención. (2) Estructuras de detención. (3) Estructuras de infiltración. (4) Estructuras de filtración. (5) Estructuras de limpieza, remoción y medición.

f) Disposición final: La disposición final de las aguas captadas por un sistema de alcantarillado no es una estructura que forme parte del mismo, sin embargo, representa una parte fundamental del proyecto de alcantarillado. Su importancia radica en que si no se define con anterioridad a la construcción del proyecto el destino de las aguas residuales o pluviales, entonces se pueden provocar graves daños al medio ambiente e incluso a la población servida o a aquella que se encuentra cerca de la zona de vertido.

A continuación se detallan las características de cada una de ellas en el caso de un sistema de alcantarillado pluvial, y en el apartado del alcantarillado sanitario se describen

ocasiones, se les combina con una depresión del espesor del pavimento para hacerlas más eficientes. En la Fig.3.10 se muestran algunos tipos de coladeras pluviales.

El material de las rejillas de las coladeras, será de fierro fundido y en coladera tipo arroyo de acero estructural, la caja con muros de ladrillo o bloque, con piso, cubierta y estructura de concreto reforzado, o con piso, muros y cubierta de concreto reforzado.

La localización de las bocas de tormenta a instalar, dependerá de las instalaciones existentes (agua potable alcantarillado sanitario, gas, telefonía, etc.) y de la red pluvial y no deberá interferir con la rampa para personas con capacidades diferentes ni con el acceso a la vivienda, comercios, edificios de oficinas, etc.

De acuerdo con el tipo de crucero el número de bocas de tormenta será:

A. En la intersección de dos vialidades principales donde todas las pendientes longitudinales converjan formando un punto bajo, deberá colocarse una boca de tormenta en cada esquina evitando el cruce del agua sobre cualquiera de las vialidades. B. En la intersección de una vialidad principal y una secundaria donde las pendientes longitudinales converjan formando un punto bajo, se deberá colocar bocas de tormenta en la vialidad secundaria creando un cruce del agua por medio de cunetas de concreto tipo "V". C. En una intersección tipo “T" de una vialidad cuyas pendientes longitudinales converjan formando un punto bajo, se deberán colocar tres (3) bocas de tormenta como mínimo, una en cada esquina y la tercera sobre la vialidad principal, ubicada en el límite de lotes para que no interfiera con la entrada de vehículos.

D. En una intersección tipo "T" de una vialidad principal y una secundaria en las que las pendientes longitudinales converjan formando un punto bajo, se deberán colocar bocas de tormenta hacia un solo lado del crucero creando un cruce de agua por medio de una cuneta de concreto tipo "V".

Otra ubicación podrá ser utilizada, previa autorización del Organismo Operador.

En todos los casos se deberá cuidar el aspecto de seguridad vehicular y la protección del usuario para cruzar las calles.

Las bocas de tormenta ubicadas en las esquinas se colocaran de tal manera que no interfieran con las rampas para personas con capacidades diferentes, accesos vehiculares a locales o viviendas.

La boca de tormenta tipo arroyo (rejillas de piso) se deberán modular de tal forma que se garantice el paso seguro de las personas y ciclistas por la vialidad.

El número de bocas de tormenta en todos los casos estará en función de su capacidad hidráulica y el gasto originado por la superficie o área tributaria correspondiente.

El diámetro y la pendiente de la tubería de conexión de la boca de tormenta con el pozo de visita, se diseñaran en función de los gastos pluviales captados correspondientes al área tributaria de la misma y a lo indicado en el apartado 3.2.1.3 de este documento.

La máxima separación de las bocas de tormenta no deberá exceder de 200 m o aquella que el tirante del gasto a conducir no sea mayor de 2/3 de la altura del peralte de la guarnición y el

ancho del espejo del agua no sobrepase el carril de estacionamiento (2.50 m) y para vialidades con arroyos de circulación de 9.00 m el área inundable será de 2 m de ancho.

Para analizar la capacidad de la coladera de piso , se considera que funcionara como un orificio, determinada mediante la siguiente fórmula:

Q = 1000CrCd*A¥2gh Donde: Q = Gasto en l/s. Cr = Coeficiente de reducción por obstrucción de basura = 0. Cd = Coeficiente de descarga = 0. A = Área neta de entrada a la coladera, área libre total entre rejillas en m^2. G = Aceleración de la gravedad en m/s^2. h = Tirante del agua sobre la coladera en m.

Bocas de Tormenta en Banqueta y Arroyo. (en pendiente)

Para analizar la capacidad de captación de bocas de tormenta en banqueta y arroyo, ubicadas en "pendiente", se utilizaran las siguientes formulas (Nomograma de Izzard):

Sin depresión en guarnición.

Q=KLY*¥Yg

Con depresión en guarnición.

Q = (K + C)LY¥Yg

C = 0.45/1.12 M ; M = L*F/(a Tan (ș)) ;

F = V/(G y);

Tan (ș) = b / (b Sx) + a

Donde: Q = Gasto captado, (m^3 /s).

K = Factor en función de Sx L = Longitud de ventana de boca de tormenta, en metros. Y = Tirante del flujo de aproximación en guarnición, en metros. mas el aumento correspondiente por depresión en llamada. g = Aceleración de la Gravedad de la tierra, (9.81 m/s^2 ). V = Velocidad del flujo de aproximación, (m/s).

Sx = Pendiente transversal de la vialidad, adimensional.

Rejillas de Piso. (En pendiente)

Para analizar la capacidad de captación de rejillas de piso, ubicadas en "pendiente", se utilizaran las siguientes formulas (FHWA-NHI-01-021, U.S. Department of Transportación):

Captación de frente: Eficiencia de captación: Ef = 1 – ( 1- W/T)^2.

Captación de lado:

Eficiencia de captación: El = 1-Ef

Radio de intercepción:

Captación de frente:

Rf = 1 – Kuf (V-Vo) --------(a)

Captación de lado:

Rs = (1+( (Kul) V^1.8)/(Sx *L^2.3))^ (-1)

Velocidad de choque: Vo = 0.676 + 4.031 L + 2.13 L^2 + 0.598 L^3 ----(b)

Gasto total interceptado: Qi = Qd (Rf* Ef + Rs *El)

Donde: W = Ancho de rejilla, (m). L = Longitud de rejilla, (m). T = Espejo de agua en vialidad, (m). Kuf =0. V = Velocidad de llegada, (m/s). V 0 = Velocidad mínima donde ocurre el choque del flujo con la rejilla, (m/s). Kul = 0. Sx = Bombeo de vialidad, (m/m). Qi = Gasto total captado, (m^3 /s). Qd = Gasto de diseño, (m^3 /s).

(a) = Solo aplica si V > Vo. Caso contrario se asume Rf = 1 (b) = Para rejillas con barras paralelas espaciadas a cada 5 cm

Nota: por cuestiones de mantenimiento, sin excepción alguna, se considerara un ancho mínimo de rejilla de 0.60 m.

Bocas de Tormenta y Rejillas de Piso. (En puntos bajos) Cuando las bocas de tormenta y/o rejillas de piso se encuentren ubicadas en puntos bajos se analizara la capacidad de captación mediante la siguiente formula (Torricelli):

Q = B *C *A *¥2gh

Donde: Q = Gasto de captación, (m^3 /s) C = Coeficiente de descarga, (0.60) B = Coeficiente de reducción por obstrucción de basura, (0.50) A = Área hidráulica de abertura, (m^2 )

• Para Bocas de Tormenta Área hidráulica libre total entre rejillas, (m^2 )
• Para Rejillas de piso g = Aceleración de la Gravedad, (m/s^2 ) h = Tirante hidráulico sobre estructura, (m).

Bocas de Tormenta Mixtas

Las bocas de tormenta mixtas se componen por la combinación de rejillas de piso con una boca de tormenta en banqueta y /o arroyo y pueden ser utilizadas en caso donde se requiera una mayor captación respecto a una boca de tormenta convencional.

Para analizar la capacidad de captación de bocas de tormentas mixtas, se aplican las formulas descritas según su ubicación (puntos bajos y/o en pendiente) y se sumaran los datos algebraicamente.

El Organismo Operador podrá pedir en cualquier caso un análisis hidráulico más riguroso y especifico sobre alguna de las anteriores estructuras en particular.

Fig. 3.10 Tipos de Bocas de Tormenta o Coladeras Pluviales (ASCE, 1992)

utilizados ya que garantizan la hermeticidad de las líneas de conducción en sistemas de alcantarillado.

b) Los conductos construidos en el lugar :

Son usualmente de concreto reforzados y pueden ser estructuras cerradas o a cielo abierto. A las primeras se les llama cerradas porque se construyen con secciones transversales de forma semi-elíptica, herradura, circular, rectangular o en bóveda. Las estructuras a cielo abierto corresponden a canales abiertos de sección rectangular, trapezoidal o triangular. En la Fig.3.12 se presentan las secciones transversales más usuales en los conductos cerrados, y en la Fig. 3.13 a cielo abierto, aunque algunas de ellas suelen ser combinadas (por ejemplo, triangular y trapecial).

Fig. 3.12 Secciones Transversales de Conductos Cerrado

Fig. 3.13 Secciones Transversales de Conductos Abiertos.

En cualquier caso el análisis hidráulico de los conductos se realizara a superficie libre y de acuerdo a lo establecido en los lineamientos y criterios técnicos para proyecto y diseño de conductos a gravedad.

3.6.9. Estructuras de conexión y mantenimiento (pozos y cajas de Visita).

Son estructuras subterráneas construidas hasta el nivel del suelo o pavimento, donde se les coloca una tapa. Su forma es cilíndrica en la parte inferior y tronco cónico en la parte superior, y son lo suficientemente amplias como para que un hombre baje a ellas y realice maniobras en su interior, ya sea para mantenimiento o inspección de los conductos. El piso es una plataforma con canales que encauzan la corriente de una tubería a otra, y una escalera marina que permite el descenso y ascenso en el interior. Un brocal de hierro dúctil o de concreto armado protege su desembocadura a la superficie y una tapa perforada, ya sea de hierro dúctil o de concreto armado cubre la boca.

Se les conoce como pozos de visita o cajas de visita según sus dimensiones. Este tipo de estructuras facilita la inspección y limpieza de los conductos de una red de alcantarillado, también permite la ventilación de los mismos. Su existencia en las redes de alcantarillado es vital para el sistema, pues sin ellas estos se taponarían y su reparación podría ser complicada y costosa.

Para dar mantenimiento a la red, los pozos de visita se ubican al inicio de las atarjeas y en los puntos donde la tubería cambia de diámetro, dirección o de pendiente, también donde se requiere la conexión con otras atarjeas, subcolectores o colectores. Por regla los pozos de visita en una sola tubería no se colocan a intervalos no mayores de 80 m., dependiendo del diámetro de las tuberías a unir. Existen varios tipos de pozos de visita que se clasifican según la función y dimensiones de las tuberías que confluyen en los mismos e incluso del material de que están hechos. Así se tienen: pozos comunes de visita, pozos para conexiones oblicuas (en deflexión), pozos caja, pozos caja unión, pozos caja de deflexión, pozos con caída (adosada, libre mediante rápida, con deflector y escalonada). Existiendo pozos de visita prefabricados de concreto reforzado y polietileno. Las especificaciones para su construcción se indican en el inciso 3.4.5. Además, en el tema referente al diseño de las redes se señala cuando se debe instalar cada uno de ellos.

Los pozos o cajas permiten la conexión de tuberías de diferentes diámetros o materiales, siendo los pozos comunes para diámetros pequeños y los pozos caja para diámetros grandes. Las uniones entre tuberías se resuelven en el pozo de varias formas, las cuales se especifican en el inciso 3.4.5.

3.6.10. Estructuras de Descarga.

Se le denomina estructura de descarga a aquella obra final del sistema de alcantarillado que asegura una descarga continua a una corriente receptora (cauce natural o canal abierto) a un embalse natural o artificial o incluso al oceano. Tales estructuras pueden verter las aguas de emisores consistentes en conductos cerrados o de canales, por lo cual se consideran dos tipos de estructuras para las descargas.

a) Estructura de descarga con conducto cerrado.

absorción de nutrientes por parte de la vegetación. Contienen un volumen de almacenamiento adicional para la laminación de los caudales punta.

c) Estructuras de detención :

Depósitos de Detención

-En Superficie Depósitos superficiales diseñados para almacenar temporalmente los volúmenes de escorrentía generados aguas arriba, laminando los caudales punta. Favorecen la sedimentación y con ello la reducción de la contaminación. Pueden emplazarse en “zonas muertas” o ser compaginados con otros usos, como los recreacionales, en parques e instalaciones deportivas. Los depósito s o estanques superficiales (en este caso) se ubican generalmente en depresiones del terreno o áreas excavadas para tal propósito, en zonas donde todavía es posible localizarlos pues existe terreno no urbanizado.

-Enterrados Cuando no se dispone de terrenos en superficie, o en los casos en que las condiciones del

entorno no recomiendan una infraestructura a cielo abierto, estos depósitos se construyen en el subsuelo (llamados también tanques de tormentas ). Se fabrican con materiales diversos, siendo

los de concreto armado y los de materiales plásticos los más habituales. Los depósito s

subterráneos pueden ser la única solución en zonas urbanas altamente desarrolladas y consisten principalmente en un tanque de tormentas. El funcionamiento hidrológico de ambos es

igual, lo que cambia es la manera como se evalúa el volumen disponible en cada cota (ver anexo B), así como las condiciones de entrada y salida del gasto.

Diseño hidrológico de Depósitos de Detención. (Campos Aranda 2010)

De manera general todo nuevo desarrollo urbano debe instalar un depósito de detención, cuyo propósito fundamental consiste en reducir o limitar los gastos picos del escurrimiento que se originan como consecuencia de la urbanización, a aquellos que ocurrían antes de tal desarrollo urbano.

Los depósitos de detención tienen un efecto de atenuación del hidrograma de entradas, lo cual significa que el gasto pico es reducido y retrasado. El plan común de diseño y operación de un depósito de detención es que el gasto máximo posterior al desarrollo urbano se reduzca, como mínimo, a la magnitud que tenía en las condiciones previas. Los elementos principales de un depósito de detención son: el almacenamiento, la(s) estructura(s) de descarga, de llenado y el vertedor de demasías y en su caso equipo electromecánico para vaciado por bombeo.

El diseño hidrológico de los depósitos de detención involucra: (1) la estimación del hidrograma de entradas, (2) el gasto de descarga permitido, (3) el volumen de almacenamiento requerido, (4) los requerimientos y posibilidades para el control de contaminantes y (5) el diseño estructural e hidráulico de la estructuras de entrada y descarga del agua almacenada.

Los aspectos de control de la contaminación no son abordados en estos lineamientos , pero si el Organismo Operador lo considera pertinente se deberá realizar el análisis y diseño de estas estructuras de acuerdo a la metodología establecida para tal propósito y con la autorización, revisión y validación correspondiente.

Los depósitos de detención retienen el escurrimiento durante un lapso corto antes de liberarlo de manera controlada al a red principal, canal o cauce natural.

Los depósitos de detención tienen estructuras de descarga (orificio bajo y orificio o vertedor superior), que permiten la liberación del escurrimiento captado de una manera controlada y reducida en comparación con el gasto máximo (pico) de entrada. Lo anterior se realiza mediante el orificio de salida, en cambio el orificio o vertedor superior proporciona seguridad al depósito ante los gastos de entrada mayores a los de diseño.

Tipos de depósitos de detención

a) depósitos sobre la conducción y Laterales. Los depósitos sobre la conducción , se ubican a lo largo de la conducción que puede ser un subcolector o colector y todo el escurrimiento

proveniente de la cuenca que drena hasta su sitio entra en ellos. Los depósitos laterales se

localizan fuera de la conducción , de manera que solo una parte del escurrimiento generado por la cuenca es derivado hacia tal almacenamiento. Los depósitos laterales son indicados en

colectores con grandes cuencas, para tener menor volumen requerido y por lo tanto menores estructuras de descarga, todo lo cual se traduce en un depósito más económico.

b) depósitos particulares y Generales. En algunos casos, el escurrimiento procedente de varios desarrollos urbanos es dirigido hacia un depósito o estanque general, en lugar de construir depósitos o estanques particulares o individuales. Lógicamente, el objetivo de esta estructura de detención consiste en mitigar el gasto pico de una cuenca más grande combinada; en cambio, cada estructura particular o individual reduce el gasto pico de cada nuevo desarrollo urbano. c) Depósitos o Estanques en Serie e Interconectados. En los depósitos o estanques en serie la descarga del superior entra al de aguas abajo, pero este último no afecta al primero, por lo cual no interactúan físicamente. En cambio, en los estanques interconectados la descarga del superior llega al almacenamiento del de aguas abajo y este influye en tal descarga. El objetivo de tal interconexión es buscar un mayor efecto regularizador, al combinar los almacenamientos

Dimensionamiento de los depósitos de detención en cuencas urbanas pequeñas (Campos Aranda 2010)

Cuando el depósito de detención drena una cuenca urbana menor que 61 hectáreas, la consideración de lluvia uniforme sobre ella es aceptable para estimaciones del volumen de escurrimiento. Entonces, el almacenamiento requerido en el depósito de detención, puede ser estimado de manera directa por la diferencia entre los volúmenes de entrada y salida. Esta aproximación conocida como método volumétrico, implica aceptar al método Racional y considerar por simplicidad hidrogramas triangulares o trapezoidales.

Los procedimientos que se describen pertenecientes al método volumétrico, aceptándose que

ellos son adecuados para la etapa de planeación y para diseños definitivos en cuencas urbanas pequeñas, con límite superior de hasta 80 Has.

1 Método de los hidrogramas triangulares.

Este procedimiento surge del planteamiento funcional de los depósitos o estanques de detención, el cual establece que éstos reducirán el gasto pico incrementado por la urbanización (Qpd) al valor del que ocurría antes de tal desarrollo urbano (Qpa). En cuencas pequeñas se pueden aceptar, por simplicidad, que su hidrograma de respuesta es triangular, con un tiempo al pico (Tp) igual al tiempo de concentración (Tc) de tal cuenca y que su tiempo base es 2*Tc. En este método los gastos pico antes de la urbanización y después de ésta, Qpa y Qpd, respectivamente, se pueden estimar con el método racional , así como a través de técnicas regionales. El procedimiento comienza definiendo los parámetros DyJ como:

D = Qpa / Qpd

Las ecuacionesanteriores definen respectivamente, los casos cuando el gasto pico del hidrograma antes del desarrollo ocurre antes y después del cruce de ambos hidrogramas. En la figura siguiente Se ilustra el caso de la primera ecuación anterior. Cuando D Jel tiempo al pico del hidrograma antes de la urbanización coincide con el tiempo de la intersección de ambos hidrogramas y entonces.

Vr / VEd = J D

2 Método basado en las curvas IDF.

Este procedimiento utiliza el método Racional y por ello está recomendado para cuencas con un tamaño máximo de 65 hectáreas[U1], es una técnica básica de balance, de manera que por una parte y para duraciones crecientes que varían de entre 5 a 250 minutos, se estima el volumen acumulado de escurrimiento que entra (Ve) al depósito de detención y por la otra, se cuantifica el volumen acumulado de salida (Vs) en la misma duración, función del gasto liberado; el volumen requerido (Vr), por el depósito correspondiente a la máxima diferencia encontrada entre el Ve y el Vs. Entonces con base en la curva IDF, relativa al periodo de retorno de diseño, se estima Ve con la expresión siguiente:

Ve = 0.00278C i* A*T

En el cual, Ve es el volumen acumulado de escurrimiento, en m^3 , C es el coeficiente de escurrimiento de la cuenca (tablas 6.7 a 6.10), adimensional, i es la intensidad de diseño correspondiente a la duración T, en mm/h, A el área de la cuenca, en ha (10^4 *m^2 ) y T la duración de la tormenta, en segundos. Por otra parte, el volumen acumulado de salidas será:

Vs = k QsT

en donde Vs es el volumen acumulado de salida, en m^3 , k es el factor de ajuste del gasto de salida, adimensional y Qs gasto máximo de salida, en m^3 /s. los cálculos con la ecuación anterior utilizan el gasto máximo de salida, es decir cuando el depósito está lleno, sin embargo el gasto de salida varía con el tirante o profundidad, lo cual se corrige con el factor k obtenido de la figura siguiente, en función del coeficiente entre los gastos máximos de salida y de entrada.

Factor de ajuste ( k ) del gasto de salida.

Para facilitar la aplicación de la Figura anterior, se calculó un polinomio de 2° grado para tal curva, éste fue:

K = 1.01287- 0.42912*D D

Se utilizaron 15 parejas de datos y su coeficiente de determinación fue de 0.9976 con 0. como error estándar de la estimación.

También podrá utilizarse el Procedimiento basado en el método Racional modificado. Se utiliza el método Racional con tormentas de mayor duración que el tiempo de concentración de la cuenca, para estimar el hidrograma de entradas al estanque de detención que se diseña. El método es aplicable a cuencas de hasta 12 hectáreas.

O el Método del TR-55 ( Technical Release 55 del Soil Conservation Service 1986 ). Está basado en el almacenamiento promedio y los efectos del tránsito de crecientes en muchas estructuras que fueron evaluadas mediante un método computarizado. Se recomienda exclusivamente para cuencas pequeñas, tanto rurales como urbanas, quizás menores a 5 km^2 como máximo.

Dimensionamiento de los depósitos de detención en cuencas urbanas medianas y grandes

En cuencas urbanas grandes mayores a 80 has. de área, el procedimiento en general consistirá en estimar el hidrograma de entradas para el periodo de retorno de diseño, por métodos

hidrológicos y realizar su tránsito a través de ellos, también según los métodos de transito de hidrogramas adecuados.

. Se deberá utilizar los métodos, de acuerdo con los procedimientos y lineamientos indicados en Estimación de Gastos Pluviales del Manual para proyectos de Alcantarillado Pluvial, de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) y que se mencionan en el capitulo 3.6.12 Cálculo de Caudales Pluviales.