Análisis de captación de aguas lluvias en vías urbanas de alta pendiente

Incluye anexos

Tesis (Ing. Civil)-- prof. guía: José M. Gundelach Lagos

h. [93]

[Resumen del autor]

La existencia de calles de alta pendiente y la ocurrencia de lluvias muy intensas, en muchas ciudades de nuestro país, especialmente Valparaíso y San Antonio, dejan al descubierto la inoperancia de las obras tradicionales de captación de aguas lluvia en calles y situaciones con las características antes indicadas. El efecto de lo anterior en sectores aguas abajo, ocasiona muchas veces la inundación de calles y poblaciones con la consiguiente molestia para las personas y muchas veces pérdidas de recursos para las mismas. La presente investigación, como se detalla más adelante, nace producto de la necesidad de mejorar las obras de captación de aguas lluvia, especialmente en condiciones extremas de pendiente y/o caudal. Esta memoria forma parte de una línea de memorias cuyo objetivo final es proponer en el mediano plazo, los criterios que contribuyan a los ingenieros proyectistas de la región, y por qué no, de nuestro país, a diseñar sumideros y obras de captación de aguas lluvia en general, que funcionen en un rango de eficiencia más que aceptable. Es así como para cumplir en parte los objetivos, en una primera etapa del presente estudio, la investigación se aboca al diseño, construcción y calibración de un modelo físico a escala 1:3 apropiado. En este modelo se dispuso una obra de captación de aguas lluvias tipo representativa de las actualmente existentes utilizadas; un sumidero rectangular de 0,17 m por 0,50 m, es decir éste equivale a un sumidero prototipo rectangular de 0,50 m por 1,50. De esta manera en los capítulos 2 y 3 se desarrollan el estudio teórico de modelos y el diseño y construcción de estos, respectivamente. El capítulo 4 versa sobre la planificación de las mediciones, culminando éste con la presentación de las mediciones y un análisis inmediato de las eficiencias resultantes directamente de dichas mediciones. En el capítulo 5 se proponen las metodologías de análisis definitivo y se desarrollan en extenso dichas metodologías. Principalmente, el análisis consistente en la proposición meto do lógica que conlleva una descomposición de la eficiencia total en tres efectos o eficiencias componentes de la total: la eficiencia 1 que corresponde a la relación que existe entre el caudal que enfrenta a la obra de captación y el caudal total que escurre por la canaleta; la eficiencia 2, por otro lado se define como la relación que existe entre el caudal que efectivamente entra a la obra de captación y el caudal que enfrenta al sumidero, en este caso el efecto que se pretende cuantificar es el efecto de salpicaduras producto de la acentuada torrencialidad del escurrimiento frente a ciertas combinaciones de fuerte pendiente y elevados caudales totales de escurrimiento; finalmente la eficiencia 3 corresponde a la relación que existe entre el caudal que ingresa al sumidero y el caudal pasante o caudal que no enfrenta a la obra de captación. Con la consideración de la eficiencia 3, se pretende cuantificar la entrada lateral de agua al sumidero. Para cada una de las eficiencias definidas se plantean diferentes formas de modelarlas. En esta sentido, se proponen por un lado modelaciones netamente teóricas y aproximadas y por otro lado se proponen modelaciones que obedecen a criterios empírico teóricos, ya que en estos últimos, si bien se tomaba una formulación teórica, dichas formulaciones se alimentaron con datos experimentales y/o calibraciones basadas en las observaciones y

mediciones de la etapa experimental. En el capítulo 5 termina con la comparación de las combinaciones de modelaciones netamente teóricas y las empírico-teóricas, resultando a partir de dicho análisis la conclusión de que la baja de eficiencia de la obra tipo de captación de aguas lluvias se debe más a los excesivos caudales, generados por lluvias intensas, que a la pendiente de la calle. Se deja, eso sí, la posibilidad de afinar las conclusiones en desarrollos posteriores, en el sentido de mejorar los métodos de mediciones utilizados en el trabajo experimental correspondiente a la presente investigación. Finalmente en el capítulo 6 se hace un análisis de ajustes de expresiones que representan la eficiencia total en función de parámetros tales como el caudal total, pendiente longitudinal, pendiente transversal, etc. Dichos ajustes se basan en expresiones resultantes de los análisis y modelaciones expuestas en el capítulo 5, así como también surgidas de análisis dimensional aplicado al fenómeno de la entrada del agua al sumidero.

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