En este documento se desarrollan los conceptos esenciales que todo diseñador vial debe considerar —desde el comportamiento hidrológico de una cuenca hasta los elementos de drenaje longitudinal y transversal (Obras de Arte) — con el objetivo de promover proyectos más seguros, duraderos y eficientes; el mencionado PDF es propio de la Universidad Pontificia Bolivariana (Módulo de Drenaje Vial), a quienes damos el crédito correspondiente.

Documento PDF: Drenaje Vial Conceptos Básicos Para El Diseñador Geométrico

El mencionado documento con información acerca el drenaje vial, desarrolla los siguientes puntos en su contenido:

1. Planteamiento de un Sistema de Drenaje Vial

1.1 Glosario
1.2 Sistemas de drenaje vial
1.3 Criterios de diseño
1.4 Justificación económica

2. Hidrología

2.1 El ciclo hidrológico
2.2 Información básica para estudios hidrológicos
2.3 Instrumentos de medición hidrológica
2.4 Aspectos morfológicos de las cuencas
2.4.1 Área de la cuenca
2.4.2 Longitud, perímetro y ancho de la cuenca
2.4.3 Parámetros de forma de la cuenca
2.4.4 Pendiente promedio
2.4.5 Índice de alargamiento de la cuenca
2.4.6 Índice de asimetría de la cuenca
2.4.7 Altura y elevación promedio del relieve
2.4.8 Curva hipsométrica
2.4.9 Perfil altimétrico del cauce principal y su pendiente promedio
2.4.10 Caracterización de los cauces según su continuidad de flujo
2.4.11 Tiempo de concentración
2.5 Calculo de escorrentía y caudales de diseño
2.5.1 Método racional
2.5.2 Método U.S Soil Conservation Service
2.6 Estadística de valores extremos
2.7 Calculo de curvas IDF sintéticas

3. Diseño Estructuras Hidráulicas

3.1 Diseño Estructuras Hidráulicas de Captación Superficial
3.1.1 Calzada y Bombeo
3.1.2 Diseño de Cunetas
3.1.3 Diseño de Sumideros
3.2 Diseño Estructuras de Conducción y Evacuación Superficial
3.2.1 Diseño de Box Culvert y Alcantarillas
3.2.1.1 Diseño Hidráulico Alcantarillas
3.2.1.2 Diseño Hidráulico de Box Culverts
3.2.2 Diseño Estructuras de Disipación de Energía
3.3 Otras Estructuras de Drenaje
3.3.1 Diseño de Drenes
3.3.2 Geodren
3.3.3 Zanjas de coronación
3.3.4 Diseños de Redes Pluviales de Alcantarillado

4. Principios básicos de la Hidráulica fluvial

4.1 Ecuación universal de la pérdida de suelo
4.2 Clasificación de los cauces (tiempo y forma)
4.3 Cruces adecuados, gálibos y planeamiento de proyectos viales
4.4 Modelación hidráulica de cauces naturales
4.4.1 Calculo de la rugosidad de un canal natural
4.5 Gradación y degradación de cauces por obras de infraestructura Balanza de Lane
4.6 Socavación
4.6.1Socavación en pilas (S. Local)
4.6.2Socavación en estribos (S. Local)
4.6.3Socavación general
4.7 Estructuras de protección

Recomendaciones de Uso Responsable del Documento PDF

El presente documento de Drenaje Vial, Conceptos Básicos para el Diseñador Geométrico de Carreteras ha sido elaborado con fines técnicos, educativos y de apoyo profesional. Se recomienda utilizar la información contenida como referencia para la planificación, diseño y evaluación de sistemas de drenaje vial, complementándola siempre con normativas vigentes, datos hidrológicos actualizados y criterios de diseño acordes al contexto geográfico y climático del proyecto.

El usuario debe considerar que las condiciones de campo, los parámetros hidrológicos y las políticas institucionales pueden variar significativamente entre regiones, por lo que cualquier diseño debe ser validado mediante cálculos específicos, ensayos de suelos, modelaciones hidráulicas y revisiones técnicas interdisciplinares. Se promueve el uso ético y responsable del material, recordando que la aplicación incorrecta de los conceptos puede generar riesgos técnicos y constructivos.

Si deseas acceder al contenido completo en formato digital, puedes descargar el documento técnico en el siguiente enlace. Este material reúne los fundamentos esenciales del drenaje vial para el diseñador geométrico, ideal para estudiantes, proyectistas y profesionales que buscan una guía clara, estructurada y confiable. A continuación pueden Descargar PDF: Drenaje Vial, Conceptos Básicos para el Diseñador Geométrico.

The post Drenaje Vial: Conceptos Básicos para el Diseño Geométrico appeared first on IngeCivil.

Este manual técnico sirve en líneas generales para diseñar elementos de drenaje de excedentes de aguas como medidas de protección del camino o carretera propiamente dicha, este volumen consta de 8 capítulos, detallados a continuación.

Volumen 2: Contenido del Manual de hidrología, hidráulica y drenaje de carreteras

Se recomienda literalmente en la parte introductoria del documento “El actual Volumen presenta recomendaciones y normas de diseño generales para ayudar al Ingeniero Proyectista a conseguir una razonable uniformidad en el diseño de estas obras. En ningún caso, el contenido del Volumen reemplaza el conocimiento de los principios básicos de la Ingeniería ni a un adecuado criterio profesional. Debe tenerse presente que la solución de problemas de drenaje superficial y subterráneo implica, a veces, problemas complejos que no podrán ser resueltos sólo con las recomendaciones del manual, debiendo ser abordados por especialistas. En estos casos, el contenido del capítulo, permitirá al Ingeniero proyectista, identificar el problema así como contar con la visión general necesaria para interactuar con los diversos ingenieros especialistas”; texto que reiteramos a los usuarios y visitantes tomar en cuenta.

1. Hidrología, información meteorológica.

En este capítulo se explica cómo obtener caudales de diseño a partir de información hidrológica (para el diseño de obras de drenaje de la carretera), se explican metodologías y diferentes criterios de análisis hidrológico, entre la información que se puede encontrar se encuentra: elección del periodo de retorno, caracterización hidrográfica del área de estudio (delimitación de cuencas – áreas de aporte, tiempos de concentración), recopilación de datos/información meteorológica, análisis de datos hidrológicos (Estadística hidrológica, análisis de frecuencia, obtención de curvas IDF: Intensidad, Duración, Frecuencia) y finalmente estimación de caudales de diseño (métodos directos, regionales e indirectos) para diseñar y dimensionar las obras de drenaje de carreteras.

2. Drenaje transversal en carreteras (alcantarillas).

Detalla antecedentes del terreno necesarios (características topográficas, de cauce, datos de crecidas y estudio de la hoya hidrográfica); asimismo se da información para la ubicación, alineación, pendientes a considerar en las alcantarillas (ubicación en planta, perfil longitudinal → tipo – forma – materiales – sección de las alcantarillas).

Considerando la información del párrafo anterior se procederá al diseño hidráulico y dimensionamiento de alcantarillas: características del flujo, variables de diseño, diseños de las entradas y salidas; se seguirán metodologías para la selección del tamaño de una alcantarilla (Se incluye ejemplo de diseño de alcantarillas).

Se explican también criterios de instalación de alcantarillas y sus condiciones de servicio (mantenimiento, abrasión, corrosión).

3. Drenaje de la plataforma, drenaje de aguas superficiales en la carretera

Se desarrollan criterios de diseño e información acerca canales longitudinales, cunetas, bajantes de agua; así también criterios de diseño de elementos de recolección de agua superficial (sumideros, rejillas, diseño de tubos en colectores) principalmente proveniente de lluvias. A modo de información complementaria se explican modelos computacionales y se dan ejemplos de sumideros tipo.

4. Diseño de canales en régimen uniforme

Este capítulo detalla el diseño hidráulico de canales en régimen uniforme (explica las características del flujo uniforme); también se encuentra información acerca canales revestidos o no erosionables (analizando revestimiento, velocidades, taludes, revancha, sección hidráulica optima) y canales erosionables (analiza velocidades y fuerza de tractiz permisible). Se desarrolla información acerca revestimientos y modificaciones en canales existentes.

5. Drenaje de aguas subterráneas en carreteras

Explica los elementos de drenaje de las mencionadas aguas, desarrollando información y metodologías de diseño hidráulico de pantallas impermeables, drenes horizontales o subdrenes, drenes de penetración, colchones de drenaje, trincheras estabilizadoras, pantallas de drenaje, galerías de drenaje, pozos verticales de drenaje y subdrenaje de estructuras de contención. Se detalla también las condiciones y especificaciones para su correcta instalación.

6. Procedimientos y técnicas de hidráulica y mecánica fluvial.

En este capitulo se desarrolla información según los siguientes puntos:

– Fundamento conceptual (fenómenos de transporte de sedimentos, procesos fluviales y métodos de análisis)
– Información básica (Topografía del cauce y zonas adyacentes, granulometría de los sedimentos movilizados por las aguas, caudales medios, máximos y periodos de retorno)
– Coeficientes de rugosidad (Manning, compuesta).
– Métodos de cálculo hidráulico fluvial (Métodos unidimensionales de lecho fijo-móvil, métodos bidimensionales de lecho fijo).

– Métodos de cálculo mecánico fluvial (ondas sedimentarias en un cauce aluvial, procesos de acorazamiento en cauces constituidos por sedimentos gruesos bien gradados, transporte incipiente o critico de sedimentos no cohesivos, transporte de sedimentos, procesos naturales de socavación – sedimentación en cauces, procesos de degradación inducidos y su cuantificación).
– Métodos de cálculo de la socavación (se explica el fenómeno de socavación, fórmulas de cálculo de la socavación local al pie de pilas, socavación en estribos de puentes y espigones, socavación aguas abajo de estructuras hidráulicas, socavación general de un cauce fluvial).
– Nivel de aguas máximas para puentes.

7. Defensas fluviales en carreteras

Se explica en este capítulo definiciones y conceptos generales (Tipos de obras fluviales, elementos constructivos básicos, componentes de una obra de defensa fluvial), metodologías, procedimientos y técnicas de diseño hidráulico (diagnóstico del problema a resolver, información básica, requerimientos específicos).

Considerando la información del párrafo anterior se explican los criterios generales para el diseño de obras destinadas a guiar o dirigir el flujo de un determinado cauce (espigones, defensas longitudinales, obras de retención de sedimentos) y los aspectos constructivos para el mantenimiento de las obras.

8. Criterios ambientales en el diseño de drenaje de carreteras

Incorpora criterios ambientales para la orientación de los responsables de diseño del proyecto; los mencionados criterios pueden ser tomados como una lista de tareas que se deben realizar antes de considerar los diseños concluidos, la finalidad es reducir la degradación ambiental que la obra vial y sus elementos complementarios podrían producir. Entre los criterios ambientales podemos citar los relacionados al diseño vial, a los estudios hidrológicos y de drenaje, diseño en la estabilización de taludes.

Nuevamente damos todo el crédito que corresponde a la Administradora Boliviana de Carreteras ABC y a las personas que recopilaron y ordenaron toda la información del presente manual; mismo que fue puesto a disposición de los interesados en este tema. El documento correspondiente al manual de hidrología, hidráulica y drenaje de carreteras puede ser encontrado a continuación: Manual de hidrología, hidráulica y drenaje ABC

The post Manual de hidrología, hidráulica y drenaje de carreteras (ABC) appeared first on IngeCivil.

El agua es un recurso natural no renovable, y esta no solo es importante para la vida si no para innumerables actividades industriales. Cuando llueve se pierden incontables cantidades de litros de agua que pueden ser aprovechadas, pero para ello es necesario recolectarla. Estas no solo deben ser beneficio para la tierra, los animales y las plantas, muchos seres humanos pueden beneficiarse.

Las lluvias son un fenómeno atmosférico y depende de tres factores como la presión, la temperatura y la humedad si su diámetro es menos a 0,5 se le denomina llovizna. La recolección del agua de lluvia es una práctica muy antigua, los primeros almacenamientos de agua tenían lugar en zonas con accesos al agua dulce.

Tomando en cuenta estos detalles antes mencionados, vemos necesaria la importancia de crear embalses o represas para poder almacenar el agua de lluvia. La idea es que con estos se puedan abastecer poblaciones, a la vez que se suministra energía eléctrica y regar terrenos. Por lo general los embalses almacenan aguas de ríos o de arroyos de manera exclusiva. Pero el tema que nos ocupa es la captación del agua de lluvia. 

Es relevante aludir que la construcción de embalses puede generar algunos daños ecológicos que deben tomarse en cuenta al momento de su diseño. Estas desventajas suelen ser  alteraciones ambientales, cambios en los suelos, la flora y la fauna.

Métodos Esenciales para la Captación del agua de Lluvia:

Muchos de los métodos para la captación del agua de lluvia fueron aplicados inicialmente por nuestros ancestros hace miles de años. Sin embargo estos métodos se han ido perfeccionando con los años, por el avance de la tecnología y la intervención de colegas expertos.

Con estos métodos bien sean individuales o en conjunto, se persigue aumentar la disponibilidad del agua para uso doméstico, animal o vegetal.  Así como la arquitectura y guía de obras hidráulicas que aprueben el proyecto de captar, derivar, almacenar y/o distribuir el agua de lluvia.

Una vez que vayamos aumentando en nuestro proyecto, aumentan las posibilidades de déficit hídrico. Esto puede deberse al cambio de circunstancias climática como “veranos” a ambientes semiáridos o áridos completamente que colocan en riesgo el agua existente. Se hace más indiscutible la premura de aplicación de una gama de métodos, en vez de listas aisladas. Es importante definir la ventaja de conocer las necesidades y establecer objetivos claros, para que las soluciones propuestas sean provechosas.

En estos casos, cuando apenas se está dando inicio a la captación de aguas de lluvia para comenzar a almacenarla. Es necesario aplicar medidas de razonamiento consciente para no agotar el vital líquido, ya sea de manera global o regional. Las medidas que se aplicarían están relacionadas con las que la mayoría ya conoce.

• Mantener grifos, cañería y estructuras de almacenamiento sin pérdidas.
• Mantener  cubiertas las estructuras de almacenamiento.
• Utilizar en la vivienda pisos impermeables de fácil limpieza.
• Economía en el baño y en la descarga del inodoro.
• Lavado de ropa.
• Preparación y consumo de alimentos.

La aplicación de estas medidas ayudara a conservar los niveles elevados de los embalses mientras se almacena el agua, para ser aprovechada.

Estructuras Apropiadas para el Almacenamiento del agua de Lluvia:

Las estructuras o diseños más usados para el almacenamiento de agua de lluvia son barriles, cajas, cisternas, estanques, embalses, canales, entre otros. También las estructuras de conducción como tuberías, conexiones, surcos, zanjas y cauces. Sin embargo, estas son consideradas por colegas expertos, una fuente permanente de pérdidas de agua. Por el contrario actividades tales como impermeabilización, cobertura protectora, sombreo, mantenimiento, son algunos de los aspectos importantes a tomar en cuenta.

Debido a que de esta manera antes mencionada, el agua captada no se desaprovecha por infiltración, evaporación o escapes imprevistos. Sin embargo estas estructuras deben ser seleccionadas acorde a la necesidad de la ubicación en cuanto a terreno y comunidad. Pues debemos tomar en cuenta a quién va dirigida. Les citaré tres ejemplos:

1. Si es para ser usada en los terrenos de cultivos, debe tenerse presente que el almacenamiento del agua se produce directamente del suelo.
2. Si es para ser usada solo como sistemas de riego, es necesaria una estructura diseñada de almacenamiento.
3. Cuando es para uso doméstico o abrevaderos, requiere una estructura de almacenamiento constante y sin riesgo de filtraciones. Esto se debe a que aumenta el ritmo de consumo en comparación con los anteriores.

Otras condiciones que debes evaluar son la utilidad, la calidad, seguridad y el costo de la inversión. Y sobre todo si se adapta a las condiciones de lo que realmente se necesita, pues eso será el factor determinante. Con esto claro estimado colega queda en tus manos tomar la mejor de las decisiones junto con tu equipo de trabajo.

The post Captación de agua de Lluvia para su Almacenamiento appeared first on IngeCivil.

La inundación es la función que ocupa el agua al invadir zonas que habitualmente están libres de esta. Generalmente ocurre por desbordamiento de ríos, torrentes o ramblas, por lluvias torrenciales, deshielo, por subida de las mareas por encima del nivel habitual. Incluso puede ocurrir por maremotos, huracanes, entre otros.

Compañeros, miles de edificaciones se construyen cerca de los cauces de ríos, pasando por alto restricciones de ley. Para luego sufrir las consecuencias que estas generan, como las pérdidas totales o parciales de las edificaciones e incluso muertes. Para ello debemos estar al tanto de los riesgos que pueden surgir para no incurrir en estas catástrofes y realizar un estudio de inundaciones

Algunos de nuestros colegas que se han atrevido a pasar por alto los hechos, ha sido considerando la idea que las inundaciones son controlables. Ya sea porque las aguas se pueden ser encausadas o porque opinan que las edificaciones son tan fuertes que no se verán afectadas. Lamentablemente esto ha puesto en riesgo miles de estructuras, incluyendo escuelas, viviendas y centros de atención públicos.

Existen normas para la protección de ríos que prohíben las edificaciones cercas de estos. Pero por muy discriminatorio que parezca, la mayoría de las personas que deciden construir en zonas de alto riesgo son aquellas de menos recursos. Inconscientes de la situación ya que por estar violando la ley, no son amparados ni indemnizados en caso de sufrir la pérdida de sus bienes. Incluso pueden ser penadas con tres años de cárcel según el país o estado donde se encuentren.

Tipos de Inundaciones

1. Inundaciones pluviales: son las que se producen como consecuencia de fuertes precipitaciones ubicadas en un lugar específico. Las grandes cantidades de agua ocasionadas por las lluvias se almacenan en el terreno por horas e incluso días y logran afectarlo.
2. Inundaciones fluviales: ocurren cuando las aguas de los ríos se desbordan y logran afectar a las edificaciones aledañas a los causes.
3. Provocadas por vientos muy fuertes.

Clasificación de las Inundaciones

Inundaciones Naturales

Es cuando se originan fuertes precipitaciones por lluvia, huracanes o tormentas tropicales. Estas fuertes precipitaciones, provocan alteraciones en los niveles de agua de los ríos generando desbordamientos. Aunque estos llegan a controlarse con la construcción de represas que almacenan temporalmente el agua que luego puede ser usada de diversas formas.

Otra causa de inundación natural es la acumulación de sedimentos de lodo y piedras que provocan el estancamiento. Al impedir que el agua fluya  se aumenta la presión del agua ocasionando desbordes en los ríos y por ende fuertes inundaciones.

Inundaciones Humanas

Entre las causas humanas mencionaremos la deforestación masiva de los bosques y selvas, las canalizaciones de agua realizadas en la ciudad, vertederos de basura. Sin olvidar por supuesto la construcción de edificaciones demasiado cercanas a los mares y ríos. Por último los diques diseñados con materiales poco resistencia que se rompen y liberan caudales de agua.

Las consecuencias que generan las inundaciones son muy lamentables y en muchas ocasiones irreversibles. Las pérdidas que estas ocasionan están relacionadas con la economía tanto de familias como de una localidad, estado o país. En otras ocasiones involucra solo al ambiente y en circunstancias extremas se cobra la vida de individuos y grupos de personas.

Cuando nos referimos a las consecuencias económicas no solo se incluye lo que se invirtió en la edificación también a la reedificación. Es importante acotar que también puede verse afectada la salud física de las personas que hacen vida cerca de estas inundaciones pues se pueden generar distintas enfermedades.

Todas las razones antes expuestas permiten ver que un experto en edificaciones considera con precisión todas las situaciones que pueden surgir. Ya que al momento de dirigir una obra o  edificación serás el mayor responsable de las consecuencias producidas bien sean positivas o negativas. Por lo que se sugiere respetar las leyes, hacer un avalúo del terreno y considerar la distancia que debe cubrir para alejarse de los riesgos.

The post Estudio de Inundaciones appeared first on IngeCivil.

En los proyectos carreteros las obras de drenaje (Transversal y longitudinal) desempeñan un papel importante, su objetivo es la evacuación de agua de las quebradas o provenientes de las precipitaciones pluviales así también el flujo subterráneo; protegiendo de esta manera la plataforma de la carretera. En esta publicación hablaremos netamente de los planos taller de alcantarillas presentes en una carretera.

Una vez realizado el diseño hidráulico (La sección y tipo de alcantarilla que se elige, dependerá del caudal de diseño), que determinara principalmente la sección de la alcantarilla, elegimos según nuestro criterio la alcantarilla más conveniente, ya sean alcantarillas Tubulares o alcantarillas Cajón, según sea el caso se realizarán cálculos estructurales adicionales, se considerarán los tipos de cabezales a utilizar, se considerara la topografía del terreno natural, etc. El resultado final de todo el proceso de diseño será reflejado en los planos taller.

Características de los Planos Taller de Alcantarillas

Para el correcto emplazamiento y construcción de una alcantarilla, se debe tener los planos taller de alcantarillas (el orden dependerá del tamaño del plano) con las siguientes consideraciones:

– Se debe mostrar la ubicación de la alcantarilla en planta sobre el terreno natural respecto a la carretera, así como la sección transversal correspondiente.

– Se debe mostrar una vista mayor en planta de la alcantarilla, donde se distingan las dimensiones de la misma, así como la ubicación de los puntos de replanteo.

– Debe mostrarse la lista de coordenadas de replanteo (Norte, Este, Cota de solera).

– Debe existir un resumen de los cómputos métricos de las actividades que se verán involucradas en la construcción de la alcantarilla.

– Se debe mostrar el tipo, dimensiones, volumen de la alcantarilla y los cabezales de entrada y salida.

– Para las alcantarillas Cajón de hormigón armado, deberán mostrarse los detalles de doblado de todos sus elementos, así como las planillas donde se realiza el cómputo del acero.

** Cabe mencionar que las alcantarillas tubulares o de hormigón armado, se consideran piezas lineales de 1 metro.

A continuación les presentamos unos ejemplos de los planos taller de una alcantarilla tubular y una alcantarilla cajón, invitamos a la comunidad de Ingeniería Civil a brindarnos sus opiniones y comentarios.

Planos PDF Alcantarilla Tubular: Descarga

Planos PDF Alcantarilla Cajón: Descarga

Fuentes de Información:

IngeCivil – Elaboración Propia.

The post Planos taller de alcantarillas de Carreteras (Características) appeared first on IngeCivil.