Ensayo Drenajes De Vías De Comunicación Ii.docx

ENSAYO DE VÍAS DE COMUNICACIÓN II DRENAJES DE CARRETERAS.

Realizado por: Ricardo Montiel. C.I: 18.409.387 Maracaibo, Septiembre 2018.

INTRODUCCION. El propósito fundamental de este ensayo es explicar de manera sencilla y muy resumida todo lo que se refiere a la construcción de cunetas longitudinales y transversales, donde se hace indispensable saber el comportamiento que tienen los fluidos para poder determinar de manera adecuada que obras de drenajes se podrían realizar para el manejo de los mismos y así mantener en buen estado la vía. Es decir, se tiene que tener en cuenta como se conduciría el agua su captación y finalmente su evacuación. Es por ello que los drenajes en una vía se convierten en un soporte importante para el control de la erosión en los taludes, y conservación del pavimento. En la parte del desarrollo de este trabajo pretendo explicar de manera sencilla en que consisten los drenajes, tipos de drenajes y sus características así como los drenajes prefabricados que existen y los principios hidrográficos que se aplican para su estudio. Para ello estaré revisando el material suministrado por el profesor de la materia así como otras materiales investigados por internet. En donde considere necesario ampliare la explicación mediante gráficos o imágenes.

Desarrollo 1. Sistemas de drenajes en carreteras. Las obras de drenajes que se construyen en la superficie de las carreteras pueden ser longitudinales o transversales dependiendo de la relación que tengan con respecto al eje de la vía, ellos permiten el paso del agua para que estos no lleguen a la vía y no la dañen, por eso se dicen que ellos actúan como un by- pass, entre los que se tienen son: las cunetas, bordillos, sumideros, arquetas y bajantes. Los drenajes transversales más importantes son los puentes y las alcantarillas, responsables del drenaje transversal, es decir, del paso de grandes volúmenes de agua, arroyos, ríos entre otros. 2.- Factores que influyen en el diseño de un drenaje. Cuando se va a diseñar un drenaje en una carretera se tienen que tomar en cuenta ciertos factores que son determinantes para la funcionabilidad del mismo, los más importantes son: los factores topográficos, los factores hidrológicos y los factores geotécnicos. Los factores topográficos son aquellos que tienen que ver si el terreno es llano, ondulado, accidentado, si la carretera está en terraplén, natural entre otros. Los factores

hidrográficos se refieren a las aguas de toda el área donde se ubica la carretera y a las demás aguas superficiales sobre la misma y los geotécnicos como la palabra lo indica se refiere a las características de los suelos si son muy permeables, homogéneos, estratigráficos entre otros. 3. Tipos de drenajes. Cunetas. Las cunetas son zanjas que se construyen a ambos lados del camino, son las que recogen el agua a lo largo de todo el camino o desde donde sea necesario para que estas no lleguen a las carreteras. Además de esta función principal ellas permiten el buen funcionamiento de la estructura vial ya que controla el nivel freático, evacuan las aguas y también sirven de almacén eventual del retiro de la nieve de la calzada. Las características y dimensiones constructivas delas pendientes generalmente se determinan tomando en cuenta la capacidad de flujo de agua que va a escurrir por la misma y se construyen en sección transversal triangular.

Caces Un caz se construye como una franja estrecha situada longitudinalmente en los bordes de la calzada cuya función principal es recoger las aguas superficiales y de escorrentía y dirigirlas hasta un elemento de desagüe, solo evacua pequeños caudales provenientes de la superficie de la calzada y en las de travesías y núcleos urbanos. Es muy frecuente ver este tipo de pieza en las subidas o bajadas de puertos, así como en tramos de carreteras que se encuentren elevados sobre tierra. En ambos casos, se colocan unos bordillos para conducir el agua hasta unas aberturas, donde se recoge y se encauza a otros lugares donde no pueda provocar daños en las estructuras.

Desagües o sumideros. Los desagües como su palabra lo indica llevan las aguas superficiales de drenaje -caces o cunetas-, y por medio de un colector (sumideros). De esta forma, las aguas vuelven a reintegrarse al cauce natural, o son desviadas a sistemas subterráneos de recogida, como la red de alcantarillado en los núcleos de población. Los sumideros pueden ser continuos ya que el desagüe se realiza de forma ininterrumpida a lo largo de toda la longitud de la vía, o aislados donde el desagüe o evacuación de las aguas se localiza en determinados puntos, distinguiéndose tres clases de sumideros, en función de su orientación: horizontales el desagüe se realiza por su fondo y laterales donde el desagüe se realiza por su pared lateral vertical o cajero.

Canales prefabricados. Estos canales se construyen con una mezcla de arena de sílice en un 86,5% y resina de poliéster en un 13%, de alta calidad, en combinación con un 2% de aditivos y 0,3% de reactivos que producen la polimerización de la resina. Este tipo de mezcla se le realiza un procedimiento que se vierte en moldes, se somete a vibrado y se recoge en un túnel con calefacción la cual ofrece más ventajas que los canales

Los Canales Prefabricados de Hormigón Poliéster pueden incorporar una pendiente de 0,6%, aumentando de esta manera la capacidad de evacuación del agua, lo cual permite el uso de canales de pequeñas secciones, su superficie interna es completamente lisa, facilitando la evacuación de líquidos y su limpieza, tales como:  Tiene una absorción escasa de líquido (menos del 0,2%).  Ofrece mayor resistencia a la abrasión y al hielo.  Mejor resistencia a la compresión del orden de 103 N/mm2 frente a 90; y a la flexión del orden de 33 N/mm2 frente a 20.  Posee igual coeficiente de dilatación térmica que el hormigón, lo cual permite su unión con éste.  Como posee mayor resistencia mecánica con igual capacidad hidráulica, es más ligero el peso del canal.

Puentes o alcantarillas. Un puente es una obra que se construye para salvar un obstáculo dando así continuidad a la vía. Sustenta un camino, una carreta o una vía férrea. Los puentes poseen más de 6 metros de largo y se diferencia de la alcantarillas por el colchón que estás llevan en su parte posterior. Los puentes que soportan un canal o conducto se les llaman acueductos y los que se construyen sobre terrenos secos o en un valle se les llama oleoductos. Contienen dos partes la superestructura y la subestructura. Se define como alcantarillas aquellas que son menores de 6.0 m y cuya función es evacuar el flujo de agua que interceptan la carretera. Aquí debe prevalecer más el aspecto técnico que el económico, esto quiere decir que no se pueden sacrificar ciertas características hidráulicas por el solo hecho de reducir los costos de la obra.

Batería de Alcantarilla metálica

Puente en carretera de montaña.

4. Principios de hidrografía aplicados al estudio de drenajes en carreteras. Como mínimo, se deben analizar las cuencas en las que la longitud entre el punto de desagüe y el punto más alejado del mismo sea superior a 1,5 km. En primer lugar, se deben obtener las características físicas de las cuencas y las relacionadas con la respuesta hidrológica a la precipitación en la cuenca vertiente, con el fin de obtener los parámetros esenciales de los modelos de transformación de escorrentía. Las características físicas de las unidades hidrológicas —superficie, longitud, cotas extremas y pendientes del curso principal— se obtendrán a partir de la cartografía de la zona. En el proyecto constructivo se debe incluir un mapa sobre la topografía, a escala adecuada, de 1/10.000 a 1/50.000 en el que se reflejen las distintas cuencas de aporte y que incluya el trazado de la senda o camino. Posteriormente se realiza un análisis pluviométrico de las precipitaciones máximas registradas las 24 horas. Luego se debe establecer cuál será el periodo de retorno (T), el cual mide la magnitud de un fenómeno (intensidad de lluvia, caudal de avenida,...), y es el tiempo promedio, en años, en que el valor del caudal máximo de una corriente es igualado o superado por lo menos una vez; el inverso del periodo de retorno se entiende como una medida de la probabilidad de que se presente el fenómeno en este lapso de tiempo. Se determina la estimación de la intensidad máxima anual para una duración y un periodo de retorno determinados. Se determina el cálculo del coeficiente de escorrentía (C) la cual se define como la mínima cantidad de agua que tiene que llover inicialmente hasta que empieza a escurrir por el terreno. El cálculo del Coeficiente de Uniformidad (K) intenta compensar la modificación que se produce con el aumento del tamaño de la cuenca en la hipótesis relativa al supuesto reparto uniforme de la escorrentía dentro del intervalo de cálculo de duración igual a Tc. Este coeficiente varía de un aguacero a otro, pero su valor medio en una cuenca concreta depende, principalmente, del valor de su tiempo de concentración característico. Esta dependencia es tan acusada que, a efectos prácticos, puede despreciarse la influencia de las restantes variables, como el régimen de precipitaciones, la torrencialidad del clima,

El Cálculo del caudal (Q) en un sistema de drenaje se proyectará de modo que sea capaz de desaguar el caudal máximo correspondiente a un determinado periodo de retorno considerado (10 años para drenaje longitudinal y 25 años para drenaje transversal). Para cada una de las cuencas de aporte, se toma una intensidad de lluvia igual a su tiempo de concentración, que es el caso más desfavorable, con un límite inferior de 10 minutos para evitar la obtención de caudales exagerados. El caudal calculado se obtendrá para la condición de humedad II, es decir, para condiciones de humedad del suelo normales (suelo que aún no se encuentra saturado de agua cuando se produce el aguacero). La comprobación de la capacidad de desagüe de los elementos de drenaje, tanto transversal como longitudinal, se obtienen a partir del análisis pluviométrico (incluye la estimación de las precipitaciones máximas, los periodos de retorno, las intensidades y los tiempos de concentración). En los drenajes transversales la comprobación hidráulica de las obras de drenaje se realiza admitiendo la validez de la fórmula donde: Q= VxS= SxR2/3xJ1/2 Xn-1 Q = Caudal calculado, m3/s. S = Sección mojada. V = Velocidad media de la corriente, m/s. n = Coeficiente de rugosidad de Manning, que depende del material con que esté fabricada la superficie interior de la obra de drenaje. R = Radio hidráulico = S/ Pm; Pm = Perímetro mojado. J = Pendiente longitudinal del elemento. deManning-Strickler para régimen libre. En los drenajes longitudinales la velocidad del agua en la cuneta está en función de la sección: V=n-1x R2/3x J1/2.

Conclusiones.  

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Existen diversas opciones a la hora de llevar a cabo un drenaje en carreteras. En el mercado también se comercializan canales prefabricados de similar composición al hormigón normal pero estos canales no mejoran las ventajas respecto a los convencionales (poseen menor resistencia a la compresión, a la flexión y al hielo), ni a los prefabricados de hormigón poliéster. Los sistemas de drenaje están reglamentados dentro de la normativa de productos de higiene urbana de cada país. Los drenajes después de construidos deben mantener un mantenimiento periódico como limpieza general, reparaciones, limpieza en cabezales entre otros. Las dimensiones de las estructuras de drenaje deberán estar basadas en un caudal de diseño adecuado para las características de la zona de estudio, siendo de vital importancia para que la estructura pueda funcionar correctamente. El estudio hidrográfico de la zona es fundamental al momento de diseñar las estructuras ya que las estimaciones de caudales resulta fundamental en el diseño de infraestructuras, la planificación del territorio o la caracterización de sistemas fluviales; en este sentido, los modelos hidrometeoro lógicos constituyen actualmente una herramienta imprescindible. Las inspecciones en las obras de cunetas son importantes para que se puedan cumplir con las especificaciones técnicas del proyecto.

Ricardo Montiel. C.I 18.409.387