Semana XIII

DRENAJE

DRENAJE EN CARRETERAS

En una carretera, el sistema de drenaje es el conjunto de obras que permiten un manejo adecuado de los fluidos, para la cual es indispensable considerar los procesos de captación, conducción, y evacuación de los mismos.

El exceso de agua u otros fluidos en los suelos o en la estructura de una carretera, afecta sus propiedades geo mecánicas, los mecanismos de transferencia de carga, presiones de poros, subpresiones de flujos, presiones hidrostáticas, e incrementa la susceptibilidad a los cambios volumétricos. Por tal motivo, y aun cuando el agua es un elemento fundamental para la vida, es una de las causas más relevantes del deterioro prematuro de la infraestructura vial. 

1..-Objetivos de los drenajes en carreteras

El objetivo de este tipo de obras  es el de conducir las aguas de escorrentía o de flujo superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final. De esta manera, se convierten en un soporte importante para el control de la erosión en taludes y la protección de la estructura del pavimento, permitiendo la rápida evacuación del agua, que además de afectar la estructura, afecta la seguridad de los usuarios.

2.-Importancia del drenaje

 - El agua no drenada altera las propiedades de los materiales en las calles y facilita su rápida       deformación y destrucción.

- Hace perder resistencia a las bases y suelo.

- Se garantiza más durabilidad de la carretera en construcción.

3.- Criterios de diseño

 A la hora de proyectar el drenaje de una carretera deben tenerse presentes una serie de factores que influyen directamente en el tipo de sistema más adecuado, así como en su posterior funcionalidad. Los más destacables son:

•Factores topográficos:

Dentro de este grupo se engloban circunstancias de tipo físico, tales como la ubicación de la carretera respecto del terreno natural contiguo- en desmonte, terraplén o a media ladera, la tipología del relieve existente- llano, ondulado, accidentado- o a la disposición de sus pendientes en referencia a la vía.

•Factores hidrológicos:

Hacen referencia al área de la cuenca de recepción y aporte de aguas superficiales que afectan directamente a la carretera, así como la presencia, nivel y caudal de las aguas subterráneas que puedan infiltrarse en las capas inferiores del firme.

•Factores geotécnicos:

La naturaleza y características de los suelos existentes en la zona condicionada la facilidad con la que el agua puede llegar a la via desde su punto de origen, así como la posibilidad de que ocasione corrimientos o una erosión excesiva del terreno. Las propiedades a considerar son aquellas que afectan a su permeabilidad, homogeneidad, estratificación o compacidad, influyendo también la existencia de vegetación.

4.- Drenaje superficial

Conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo, su canalización y evacuación a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o a la capa freática del terreno.

Son obras que actúan directamente sobre la carretera y las obras para el control de erosión de taludes que resultan ser muy importantes en la estabilidad de la vía.

Las obras de drenaje superficial que trabajan directamente sobre la carretera se consideran como longitudinales o transversales, según la posición que estas guarden con respecto al eje de la vía.

4.1.-Drenaje longitudinal:

Permite el paso del agua a través de los cauces naturales bloqueados por la infraestructura viaria, de forma que no se produzcan destrozos en esta última.

Tiene por objeto captar los flujos de agua para evitar que lleguen a la vía  o permanezcan en ella causando desperfectos. A este grupo pertenecen las cunetas,  bordillos, sumideros, arquetas y bajantes.

Actua a modo de By-Pass, ofreciendo al agua un camino alternativo.

Elemento de evacuación.- Conducen las aguas hasta su evacuación en un cauce natural.

a)- Elementos de canalización.-

A.1.- Cunetas

Las cunetas son zanjas que se hacen a ambos lados del camino con el propósito de recibir y conducir el agua pluvial de la mitad del camino (o de todo el camino en las curvas), el agua que escurre por los cortes y a veces la que escurre de pequeñas áreas adyacentes.

Además de esta función principal, las cunetas prestan otro tipo de funciones útiles para el correcto funcionamiento de la infraestructura viaria, como son:

            - Control de nivel freático

            - Evacuación de las aguas infiltradas

            - Servir de almacén eventual de la nieve retirada de la calzada

Debido a que el área a drenar por las cunetas es relativamente pequeña, generalmente se proyectan éstas para que den capacidad a fuertes aguaceros de 10 a 20 minutos de duración.

Las dimensiones, la pendiente y otras características de las cunetas, se determinan mediante el flujo que va a escurrir por las mismas. Las cunetas generalmente se construyen de sección transversal triangular.

A.2.- Caces

Un caz es una franja estrecha situada longitudinalmente en los bordes de la calzada y cuyo cometido es recoger conducir las aguas superficiales y de escorrentía hasta un elemento de desagüe. Dado su reducido tamaño, se emplean únicamente para evacuar pequeños caudales, como los recogidos únicamente en la superficie de la calzada, o en las zonas donde el espacio es limitado, como travesías y núcleos urbanos.

b)- Elementos de desagüe.-

A fin de disminuir en la medida de lo posible los caudales a evacuar, se disponen una serie de puntos de desagüe a lo largo de los elementos de drenaje longitudinal- normalmente cunetas- de forma que las aguas se reintegren paulatinamente al medio natural causando el menor daño posible.

  B.1.-Sumideros e imbornales.

 Estos elementos permiten el desagüe de los dispositivos superficiales de drenaje -caces o cunetas-, bien directamente al exterior (imbornales) o 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.

 Tipología

Los sumideros presentan diferentes tipologías, a saber:

Continuos: El desagüe se realiza de forma ininterrumpida a lo largo de toda la longitud de la vía.

Aislados: La 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.

Laterales: El desagüe se realiza por su pared lateral vertical o cajero.

•Mixtos: Combina los dos tipos anteriores

Ejemplo de un sistema  de drenaje (alcantarillado) elaborado por la empresa “COSANHER”, para el  Proyecto "Mejoramiento, Mantenimiento y Ampliación Vía de Acceso al Distrito de Hongos, Provincia de Yauyos-Lima.

Alcantarillado

Se denomina alcantarillado (de alcantarilla, diminutivo de la palabra hispano-árabe al-qánṭara (), «el puentecito») o también red de alcantarillado, red de saneamiento o red de drenaje al sistema de tuberías y construcciones usado para la recogida y transporte de las aguas residuales, industriales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan.

Las redes de alcantarillado son estructuras hidráulicas que funcionan a presión atmosférica, por gravedad. Sólo muy raramente, y por tramos breves, están constituidos por tuberías que trabajan bajo presión o por vacío. Normalmente están constituidas por conductos de sección circular, oval o compuesta, la mayoría de las veces enterrados bajo las vías públicas.