Consideraciones para drenajes urbanos

¿Cuál es el nivel de detalle topográfico que deben tener los modelos de simulación para drenajes urbanos?

Con esto me refiero, que históricamente en Honduras se usa una metodología clásica de diseño de drenajes urbanos, con procedimientos racionales que se usan en cuencas rurales, no urbanas, en su mayoría los ingenieros lo que hacen es mandar a realizar un levantamiento topográfico a una cierta escala, luego determinan el caudal de diseño, algo tan básico como eso y con un enfoque distorsionado de la realidad, cuando aquí se deben tomar levantamientos viales y topográficos, endógenos como los servicios que deberían de tener las viviendas.

Lo que se hace comúnmente es urbanizar y después “veo como acomodo” los servicios y drenajes, algo así es lo que observamos en urbanizaciones en Honduras y en muchos países del mundo, por eso vemos inundaciones en la actualidad, cuando la velocidad de urbanización es más rápida que la de servicios y es ahí la herida del asunto, después nos preguntamos que ha salido mal, cuando una urbanización se compone de muchos factores tanto exógenos como endógenos.

En Honduras se tienen muchos profesionales con un alto grado de capacidad intelectual, debemos ser rectos en lo que hacemos, ya que el día de mañana no se tendrá cola que se pise, el dinero se acaba, la rectitud perdura.

Con herramientas de diagnósticos podemos saber que pasaría dentro de 20 años en una urbanización, capaces de pronosticar situaciones de desastres y enmendar medidas de mitigación previstas ante un caos.

En la mayor parte del territorio Hondureño existe mucha vegetación, zonas con suelo desnudo y que permiten hacer escorrentías por todo el terreno donde se ha urbanizado, haciendo que los drenajes perimetrales se saturen y no cumplan con el radio hidráulico.

El impacto de los procesos urbanísticos producen una respuesta a una cuenca por permeabilidad por los siguientes factores:

• Se reduce la infiltración.
• Aumenta el escurrimiento superficial.
• Se incrementan los caudales pico.

Ejemplo de colapso de muros en viviendas colindantes por un mal drenaje

Determinación de la tormenta de diseño

Una tormenta de diseño es un patrón de precipitación definido para utilizarse en el diseño de un sistema hidrológico.

En una tormenta de diseño puede definirse mediante un valor de profundidad de precipitación en un punto, mediante un histograma de diseño que especifique la distribución temporal de la precipitación durante una tormenta.

Las tormentas de diseño generalmente pueden basarse en información histórica de precipitación de una zona, o también pueden construirse utilizando las características generales de la precipitación en regiones adyacentes. Su aplicación va desde el uso de valores puntuales de precipitación en el método racional para determinar los caudales picos en alcantarillados de aguas lluvias y alcantarillas de carreteras, hasta el uso de hietogramas de tormenta como las entradas para el análisis de lluvia escorrentía en embalses de detención de aguas urbanas.

Para determinación de la tormenta de diseño sería recomendable contar con información obtenida a través de un pluviógrafo, ya que este equipo provee información instantánea, sin embargo, la mayoría de estaciones de medición de precipitaciones solo cuentan con pluviómetros que solo proveen de valores medios.

Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia

La intensidad es la tasa temporal de precipitación, es decir, la profundidad por unidad de tiempo (mm/h). Puede ser la intensidad instantánea o la intensidad promedio sobre la duración de la lluvia. Comúnmente se utiliza la intensidad promedio, que puede expresarse como:

i=P/(Td)

Donde:

i: Intensidad

P: Profundidad de lluvia (mm).

Td: Duración (Horas).

Para determinar estas curvas IDF se necesita contar con registros pluviográficos de lluvia en el lugar de interés, y seleccionar la lluvia más intensa de diferentes duraciones en cada año, con el fin de realizar un estudio de frecuencia con cada una de las series así formadas.

Las curvas de intensidad, duración y frecuencia también pueden expresarse como ecuaciones, con el fin de evitar la lectura de la intensidad de lluvia de diseño en un una gráfica.

Tiempo de concentración

Es el tiempo requerido por una gota para recorrer desde el punto hidráulicamente más lejano hasta la salida de la cuenca.

El tiempo de concentración en un sistema de drenaje pluvial es:

tc = to + tf

Donde:

tc: Tiempo de concentración.

to: Tiempo de entrada, hasta alguna alcantarilla.

tf: Tiempo de flujo en los alcantarillados hasta el punto de interés = Σ Li / Vi.

Fuente: SCS Soil Conservation Service.

Los métodos hidrológicos modernos requieren no sólo del valor de lluvia o intensidad de diseño, sino de una distribución temporal (tormenta), es decir el método estudia la distribución en el tiempo, de las tormentas observadas.

La evaluación del comportamiento desde el punto de vista hidráulico estructural, de estructuras ubicadas aguas arriba o aguas abajo de la estructura proyectada es de mucha utilidad, porque permite contar con información relevante para lograr diseños adecuados, tomando cuenta su funcionamiento ante la presencia de procesos geomorfológicos como erosión, sedimentación u otros fenómenos, a los que han estado sometidas nuestras áreas a analizar, lo cuales son muy difíciles de estudiar en la zona de Francisco Morazán de Honduras por la irregularidad topográfica y factores externos a ellos.

La ubicación óptima de las alcantarillas depende de su alineamiento y pendiente, la cual se logra proyectando dicha estructura siguiendo la alineación y pendiente del cauce natural.

Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el incremento y disminución de la pendiente influye en la variación de la velocidad de flujo, que a su vez incide en la capacidad de transporte de materiales en suspensión y arrastre de fondo.

Fuentes:

• SCS Soil Conservation Service.

• HMS-Hydrologic Modeling System.

• Ministerio de Transportes y Comunicaciones.

• Administradora Boliviana de Carreteras, “Manual de Hidrología y Drenaje”.

• Aparicio F. J., Editorial Limusa S.A. de C.V, (1996). “Fundamentos de Hidrología de Superficie”.

• Arturo Rocha Felices, 1ra. Edición, Noviembre 1998. “Introducción a la Hidráulica Fluvial”.

• Arturo Rocha Felices, (2007). “Hidráulica de Tuberías y Canales”.

• Arcement & V. Schneider, US. Geological Survey Water Supply Paper 2339, (1989). “Guide for Selecting Manning’s Roughness Coefficients for Natural Channels and Flood Plains”.

• Bradley J. N. (1978). “Hydraulics of Bridge Waterways”. Hydraulic Design Series N° 1. U. S. Department of Transportation. Federal Highway Administration. March. Washington.

• Braja M. Das, 4ta. Edición, 2001. “Principio de Ingeniería de Cimentaciones”.

• Breusers, H. N. C., Nicollet, G. y Shen, H. W. (1977). “Local Scour around Cylindrical Piers”. Journal of Hydraulic Research. Vol 15. N° 3. pp. 211-252.

• Breusers, H. N. C. (1984). “Lectures Notes on Sediment Transport 1”.

• International Course in Hydraulic Engineering. Delft. The Netherlands.

• Brown, S. A. and Clyde, E. S. (1989). “Design of Rip Rap Revetment, HEC- 11”. FHWA-IP-016, Federal Highway Administration. Washington D. C.

• Chávez, O. A. y Guzmán, F. G. (1987). “Obras de Manejo y Control de Cauces”. Seminario de Hidráulica: Obras de Drenaje y Riego por Goteo Universidad del Cauca. Popayán. Colombia.

• Chen, Y. H., and Cotton, G. K. (1986). “Design of Road side channels with flexible linings, HEC- 15”. FHWA IP-86-5, Federal Highway Administration. Virginia.

• Chow V. T. (1982).“Hidráulica de Canales Abiertos”. Editorial Diana. México.

• Chow V. T., Maidment D. R. and Mays L. W. (1988). “Applied Hydrology”. McGraw-Hill, Inc. New York.

• Ettema, R. (1990). Discussion “Design Method for Local Scour at Bridge Piers”. Journal o Hydraulic Engineering. ASCE. Vol. 116. N° 10. October. pp 1290-1293.

Respuestas a las preguntas más frecuentes: correos y comentarios despejados