Estudio del sistema de drenaje para la transposición vaguada por alcantarillas en la BR-324 / BA en la región de Porto Seco Pirajá

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GUERREIRO, Eginaldo Alves [1]

LÍCIO, Fernando Gama [2]

TEODORO, Roberto Leal [3]

ALMEIDA, Patrícia [4]

GUERREIRO, Eginaldo Alves; et.al. Estudio del sistema de drenaje para la transposición vaguada por alcantarillas en la BR-324 / BA en la región de Porto Seco Pirajá. Revista Multidisciplinar Científica Centro del Conocimiento. Número 08. Año 02, Vol. 01. pp 73-87, noviembre de 2,017 mil. ISSN:2448-0959

RESUMEN

En las últimas décadas la ocupación desordenada en la zona del Puerto Seco Pirajá en Salvador – BA ha puesto en peligro el sistema de drenaje del tramo de la BR-324 que atraviesa el barrio, a través del sellado del suelo.  En este contexto, este documento presenta un estudio de caso de la transposición talvegue situado en BR-324 / BA en el km 619 + 450, cuya cuenca aproximadamente 100 ha sufrido algunos cambios en sus características físicas, debido a la obturación mediante la modificación del flujo de agua de la vaguada. Después de que la solución adoptada estudios hidrológicos era un diámetro de boca de 1,8 m y también está diseñado para ser una segunda boca de inspección implementado como aumento de las lluvias. A través de este estudio, es posible entender mejor el proceso de diseño e implementación hidráulica de pozos de registro.

Palabras clave: Transposición vaguada, Alcantarilla, estudios hidrológicos.

1. INTRODUCCIÓN

El rápido crecimiento de la población urbana, junto con la falta de políticas de vivienda, ha causado el aumento en el uso y la ocupación desordenada de tierras. Estos cambios alteran las condiciones naturales de la infiltración del suelo, el sellado y el aumento de la velocidad de flujo del agua de lluvia, mientras que la reducción de la concentración de la cuenca (Santos, 2017).

Frente a este problema, existe la importancia de diseñar los dispositivos de drenaje capaces de transportar todo el flujo del agua de lluvia. Para ello, el desarrollo de un estudio hidrológico con el fin de recoger información para determinar el caudal de diseño ya través de un sistema de drenaje para garantizar la seguridad de cuerpo estradal es necesario, el medio ambiente y los usuarios (Jabor, 2017).

Según Jabor (2017), estos estudios hidrológicos constan de recogida y la información que permita las características climáticas y geomorfológicas de la cuenca de datos. Tal como información de mapa para la caracterización morfométrica, el análisis de datos de lluvia para definir el modelo precipitaciones representante, o las visitas in situ a fin de obtener información a los residentes en el camino del agua, inundaciones y otros eventos relevantes.

estudios realizados, proyectos de drenaje debe ser iniciado, el tipo de solución que se adoptarán en la implementación de vaguada, que es el caso en estudio, depende de muchos factores, entre los cuales podemos destacar la posibilidad de ejecución. En el caso de las carreteras principales en condiciones normales de funcionamiento de los dispositivos de drenaje para la ejecución destructivos se vuelven muy costosos. En este caso, se puede adoptar un método no destructivo para la ejecución de la aplicación que consiste en la construcción o rehabilitación de estructuras subterráneas con una interrupción mínima de la carretera y menos influencia sobre el sistema vial.

En este caso particular, la cuenca se encuentra cerca del barrio de Puerto Seco Pirajá en Salvador presenta los flujos de agua de lluvia mucho más grandes que la capacidad de las alcantarillas más instalados, lo que resulta en inundaciones en las zonas bajas en períodos de fuertes lluvias. La comparación de la cuenca en 1976 y hoy en día, la ocupación de las zonas vecinas de la carretera BR-324 creció y grandes áreas de detenciones de las inundaciones que existían fueron puestos a tierra para el despliegue de múltiples negocios.

En este contexto, el objetivo de este estudio es caracterizar el problema de drenaje existente, mediante el análisis de los pozos de registro que actualmente participan en la ejecución de la carretera vaguada; presentar las principales aportaciones del estudio hidrológico para determinar los caudales utilizados en el proyecto dispositivos adicionales realizadas por el concesionario de la BR-324. Además, muestran la ejecución de soluciones de drenaje adoptadas.

2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Según Jabor (2017), el drenaje es la ciencia que tiene como objetivo eliminar o prevenir el exceso de agua superficial y profunda a través de un sistema de drenaje eficiente, con lo que la protección de la región. El sistema de drenaje de carreteras consiste en una lista de dispositivos tales como:

  • Las obras de arte actual;
  • obras de arte especiales;
  • cortar zanjas de protección y relleno;
  • protección de la corte corto muro de roca;
  • canalones y relleno de corte;
  • corte y salidas de vertedero;
  • Salidas agua d'corte;
  • agua en las entradas / salidas de vertederos d'aguas en los vertederos;
  • Ejecuta d'corte y llenado de agua;
  • disipación Umbrales dispersión / energía;
  • recoger las cajas;
  • Canales de corte banco de vertedero;
  • profundo de drenaje longitudinal;
  • drenaje Cross;
  • Escurrir espina de pescado;
  • Colchón de drenaje;

El drenaje de carreteras cuya función principal es captar y conducir el agua que llega a la estradal cuerpo, por lo que no afecta a la seguridad y la pista de durabilidad. Estas aguas se originan de las cuencas hidrográficas a través de la topografía se conducen hacia la carretera. Por lo tanto, es necesario que la transposición de los cursos de agua se hace por que cruzan la carretera alcantarillas, puentes o los puentes (DNIT, 2016).

Los desagües son elementos responsables para el paso longitudinal de agua y perpendiculares a la carretera cama calzada, éstos se componen de cuerpo y la boca. El cuerpo se encuentra debajo del corte y relleno, ya que sus bocas son responsables de la absorción de agua liberada aguas arriba y aguas abajo (DNIT, 2006).

Así, los drenajes pueden ser considerados (DER / PR, 2005):

  • Pozo de registro Greide – dispositivos que captan agua de las cajas de recolección. Se utilizan para realizar la transposición de agua de los dispositivos de drenaje superficial.
  • Grotta pozo de registro: San pozos de registro que se encuentran en la parte inferior de los cursos de agua y garantizar la aplicación del flujo de agua de un lado a otro la carretera.

La Figura 1 muestra ejemplos de los dos tipos de alcantarillas:

Figura 1: greide de alcantarillas y grota. Fuente: DNIT (2006)
Figura 1: greide de alcantarillas y grota. Fuente: DNIT (2006)

Según la Oficina Nacional de Infraestructura Vial (DNIT), las alcantarillas se clasifican en cuatro clases:

  1. En cuanto a la forma de la sección puede ser tubular (sección circular), célula (sección rectangular o cuadrada), especiales (elipsoidal u oval).
  2. En cuanto al número de líneas puede ser implementado con sola línea o múltiple (doble o triple).
  3. En cuanto al material, puede ser de hormigón en masa, concre0to reforzado, chapa ondulada o polietileno de alta densidad (HDPE), y la fibra de vidrio de plástico reforzado (FRP).
  4. En cuanto a esconsidade puede ser normal cuando el eje de boca es ortogonal al eje de la carretera; o cortar las esquinas cuando el eje longitudinal del canal forma un ángulo distinto de cero con una normal al eje de la carretera.

Respecto al proceso de construcción de pozos de registro, hay dos formas de ejecutar ellos, por el método convencional y el no destructivo método. El método no destructivo es la implementación de una alcantarilla instalado sin necesidad de abrir el vaso de vertido, que no causa molestias al tráfico. Este método es adecuado para carreteras con alto volumen de tráfico en las regiones donde el relleno sanitario es superior a 6,00m en áreas urbanas para la creación de la red de aguas pluviales, entre otros. (Jabor, 2017). De acuerdo con la Asociación Brasileña de Tecnología no destructivos – Abratt, este método se utiliza en la construcción de nuevas redes, rehabilitación y restauración de las redes existentes, donde no hay interrupción del tráfico o interferencia en las proximidades de la obra.

Figura 2 - método no destructivo. Fuente: Abratt (2017)
Figura 2 – método no destructivo. Fuente: Abratt (2017)

2. METODOLOGÍA

Este papel se caracteriza por la literatura, seguido de un estudio de caso en un recipiente de aproximadamente 100 ha, así como en el sistema de drenaje a través del cual se cruza con la cuenca. El mismo es la carretera BR-324 / BA conectar el Salvador y Feria Santana, más precisamente en la región de Port seco Pirajá KM 619 + 450.

Este estudio tiene como objetivo presentar los principales resultados contenidos en el diagnóstico de macrodrenaje de la BR-324, suministrado por la empresa concesionaria de la carretera, centrándose en el caso de la zona del puerto seco en Salvador, donde fue implementando un sistema de drenaje importante para resolver el inundaciones en las zonas bajas en períodos de fuertes lluvias.

3. ESTUDIO DE CASO

El estudio de caso se llevó a cabo en la BR-324 / BA, una carretera federal brasileña que conecta el cruce de carreteras en Feira de Santana a Salvador, que es también conocido como ingeniero de caminos Vasco Hijo.

Figura 3 - de captación. Fuente: VIABAHIA (2016)
Figura 3 – de captación. Fuente: VIABAHIA (2016)

La carretera tiene un sistema de drenaje que rodea el km 619 + 450, responsable de drenar el agua que se origina a partir de una cuenca aguas arriba. La figura 3 define la cuenca y todo el camino de agua de lluvia para su lanzamiento en la cala de cobre y en el barrio de Ribeira Tainheiros. La asignación se basa en SICAR / RMS – Sistema de Cartografía de la Región Metropolitana de Salvador (1995).

En el lugar de estudio identificó algunas tuberías y galerías para drenar el agua de lluvia, sin embargo ineficaz debido al aumento de las lluvias y el crecimiento de sellado del suelo por la ocupación indebida. La ubicación actual del sistema de obra comprende:

  1. vieja doble tubería de 600 mm, que es la versión original del drenaje de la carretera en este lugar. Este dispositivo presenta problemas estructurales, por lo que se ha desactivado;
  2. acero corrugado tubo de diámetro 2400 mm hacia aguas abajo a aguas arriba;
  3. Un doble diámetros de tubo de 600 mm y un tubo liso de 900 mm de diámetro, tanto llevadas a cabo por proceso no destructivo del terraplén carretera y el uso de un tubo de polietileno de alta densidad (HDPE), aunque desagües solamente ayudar en el drenaje ubicación porque ambos se realizaron en casos de emergencia;
  4. Una galería de aguas abajo de 3,10m de ancho y 2,60 m de alto, que sigue el flujo de agua de la cuenca.

3.1 estudios hidrológicos

Para determinar el flujo de entrada a la cuneta, se llevó a cabo por Carrier VIABAHIA, un estudio hidrológico de la región de la cuenca. En lo que se consideró un período de recuperación de 25 años y después en la sección de aguas arriba de la alcantarilla con una superficie de 101,6 ha. A continuación se muestra lo que los elementos fueron analizados.

Tiempo 3.1.1 Concentración

Para el tiempo de concentración funciones de cálculo se analizaron la vaguada principal y se estimó que sería 30 minutos.

3.1.2 Cálculo de los caudales

El cálculo de las tasas de flujo utiliza la unidad triangular método hidrograma sintético (HUST). Debido a las dimensiones de la cuenca, se consideraron más destacados: la variación de la intensidad de lluvia con el tiempo, los efectos de amortiguación y retenido a lo largo de la ruta bajo examen, y la infiltración de suelo lluvia. En los cálculos hay tres pasos, de la siguiente manera: definición del diseño de la lluvia, estableciendo el exceso de lluvia, y la transformación de la hidrograma final.

3.1.3 Definición de la lluvia

Se define a partir de los datos de precipitación extraídos de la publicación "lluvias intensas en Brasil," en relación con la estación de pluviométrico Salvador. Por lo tanto, se le concedió una lluvia de altura de lluvia con el tiempo hasta la recurrencia de 25 y 24 horas en 191,1mm.

3.1.4 Definición de los excedentes de lluvia

Se utilizó para calcular la precipitación efectiva del método SCS, el Servicio de Conservación de Suelos, que se describe en el documento "Hidrología cuencas urbanas es pequeño", el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

3.1.5 Definición de hidrograma definitiva del Excedente lluvia

Para calcular el flujo de entrada se utilizó unidad hidrograma método sintético triangular. Después de la carrera se ha elaborado hidrograma la curvilínea (Figura 1) con la unidad de datos triangular hidrograma.

Gráfico 1 - Unidad sintético hidrograma triangular y curvilínea. Fuente: VIABAHIA (2016)
Gráfico 1 – Unidad sintético hidrograma triangular y curvilínea. Fuente: VIABAHIA (2016)

De los datos obtenidos sobre los datos lluvia real y la ordenada por el tiempo hidrograma curvilínea, es posible tener los hidrogramas para diferentes valores de precipitación eficaz en el tiempo. Así, con este hidrograma análisis se define en la Figura 2 a flujo máximo estimado en 21,6 m³ / s.

Gráfico 2 - flujo máximo. Fuente: VIABAHIA (2016)
Gráfico 2 – flujo máximo. Fuente: VIABAHIA (2016)

Entre las hipótesis empleadas en el diseño de la solución de drenaje, las detenciones de flujo de agua de lluvia en los dispositivos de drenaje existentes no fueron consideradas. ¿Qué significa que el flujo real en la aplicación de talvegue son más bajos que el dimensionado a favor de la seguridad.

Debido a la imposibilidad de interferencia destructiva en la carretera, la empresa optó por el uso de dos alcantarillas implementadas por método no destructivo. Una boca de inspección con un diámetro de 1,8 m longitudinal 0,0093m pendiente m, longitud y grosor de la placa de 3,90mm 107,64m. Y un segundo diámetro de boca de 1,6 m con características similares a la boca de inspección anterior, que se construye en una segunda fase de las obras, para entender que sólo la construcción de la línea de diámetro de 1,8 m en la primera etapa ya es una ganancia condiciones operativas significativas del sistema de drenaje bajo revisión. Sin embargo, el concesionario debe supervisar los resultados de los procesos de las inundaciones en períodos de fuertes lluvias para evaluar la necesidad de la construcción de la segunda línea de 1,6 m de diámetro.

La figura 4 muestra la disposición del sistema de drenaje comprende el tubo existente y diseñado. Que proporciona el tramo inicial de la utilización de tubería de 1,8 m de diámetro, compatible con el diámetro de la tubería aguas arriba de la alcantarilla que cruza las obras paso inmediato. Después de recibir el diámetro de boca de 1.6m segunda etapa de la caja de obras, el diámetro de la tubería pasa a 2,4 m aprovechando las placas adquiridos por VIABAHIA para la construcción de alcantarilla para ser construido originalmente.

Figura 4 - esquemática del sistema de drenaje. Fuente: VIABAHIA (2016)
Figura 4 – esquemática del sistema de drenaje. Fuente: VIABAHIA (2016)

3.2 Implementación de la solución adoptada

La siguiente muestra los pasos para la construcción de la etapa de listo, la alcantarilla tubular metálico ARMCO φ = 1,8 m.

En primer lugar, se hizo un trabajo bien utilizando ARMCO φ = 1,8 m con el fin de dar acceso a los empleados que iniciaron la excavación para la implementación de la boca de inspección.

Figura 5 - funcionar bien. Fuente: VIABAHIA (2016)
Figura 5 – funcionar bien. Fuente: VIABAHIA (2016)

Después de que el trabajo bien arrendado se inició diámetro de excavación manual similar a la circunferencia exterior del tubo HDPE. A continuación, el primer anillo se montó ejecutado con inyección de lechada de relleno de huecos existentes entre el anillo de lámina y la masa excavado.

Figura 6 - excavación manual. Fuente: VIABAHIA (2016)
Figura 6 – excavación manual. Fuente: VIABAHIA (2016)

Los anillos eran integral con y distribuido a lo largo de las alas laterales, que se colocan pernos y tuercas. Las placas se empalman por transpasivo el orificio del tornillo, de modo que la tuerca que se aprieta desde el interior.

Figura 7 - Drenage esquemática del sistema. Fuente: VIABAHIA (2016)
Figura 7 – Drenage esquemática del sistema. Fuente: VIABAHIA (2016)

Después de completar el montaje de la boca, con 107,64m de largo fue retirado de la obra cisterna, y los frentes de trabajo terminados.

CONSIDERACIONES FINALES

A través de este trabajo se entiende que para hacer un diseño adecuado de drenaje es necesario desarrollar primer estudio hidrológico de la región. Por lo tanto, es posible aumentar el dispositivo que mejor se ajuste el caudal de diseño. Además, el proyecto puede proporcionar capacidad adicional si la lluvia aumenta en el futuro.

En este caso particular, se construyó una línea de 1,8 m de diámetro en un primer paso, que representa una ganancia significativa en condiciones de funcionamiento del sistema de drenaje que se examina. Sin embargo, debe supervisar los resultados de los procesos de inundación en períodos de fuertes lluvias para evaluar la necesidad de la construcción de la segunda línea de 1,6 m de diámetro.

Este trabajo permitió una mejor comprensión del proceso de diseño de un sistema de drenaje, a través del estudio de casos y la clarificación de los pasos involucrados en la implementación de la solución, que en este caso era un pozo de registro. Otros trabajos se pueden desarrollar en esta cuenca, teniendo en cuenta otros elementos del sistema como galerías o drenaje superficial.

Referencias

Abratt. Asociación Brasileña de Tecnología no destructivos. Introducción a los métodos no destructivos. Sao Paulo, 2007. Disponible en: <http://www.abratt.org.br/seminario/intro.pdf>. Consultado: 10-may 2017.

Conder (Brasil). RMS SICAR: sistema cartográfico de la Región Metropolitana de Salvador. Salvador: Gobierno de Bahía, en 1995.

Departamento Nacional de infraestructura de transporte.  Manual de Drenaje carretera. 2. ed. Río de Janeiro: DNIT, 2006. 304 p.

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DER-DEPARTAMENTO DE CARRETERA (SP). Departamento de Transporte. Especificación técnica: Tubo de acero corrugado de la alcantarilla. Sao Paulo: DER / SP, 2006. 11 p.

DNIT- Departamento de Infraestructura de Transporte Nacional (Brasil). Ministerio de Transporte. Manual de Drenaje carretera. 2. ed. Río de Janeiro: 2006 DPI. 304 p.

Jabor, Marcos Augusto. drenaje del camino: estudios hidrológicos y proyectos de drenaje. 14. ed. LL: Jabor Fields, 2017. 191 p.

Pereira, Noreen Martins et al. dispositivos de drenaje para obras viales: folletoCuritiba: Universidad Federal de Paraná, 2007. 41 p.

ROSSI, João Fernando. drenaje de superficie de la carretera en SC 390. 2015. 23 f. TCC (graduación) – Curso de Ingeniería Civil de la Universidad de Santa Catarina meseta, Lages, 2015.

SANTOS, Gabriel da Paz. Drenaje Urbano de la estación de Forest City. Revista Científica Multidisciplinaria Core Conocimiento, Vol. 13, no. 2, p.181-200, Jan. 2017. Mensual. Disponible en: <https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-ambiental/drenagem-urbana>. Acceso el 10 mayo 2017

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VIABAHIA. Reportaje fotográfico: el proyecto construido. Salvador: VIABAHIA concesionario carretera S.A., 2016. 3p.

Departamento de Agricultura de Estados Unidos. hidrología urbana para las pequeñas cuencas. Washington: USDA, 1986.

[1] Ingeniero Civil, estudiante graduado en Ingeniería de Caminos Infraestructura de la Facultad de Ingeniería Topografía

[2] Arquitecto, estudiante graduado en Ingeniería de Caminos Infraestructura de la Facultad de Ingeniería Topografía

[3] Ingeniero Civil, estudiante graduado en Ingeniería de Caminos Infraestructura de la Facultad de Ingeniería Topografía

[4] Ingeniero Civil, estudiante graduado en Ingeniería de Caminos Infraestructura de la Facultad de Ingeniería Topografía

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