PRINCIPIOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA APLICADA AL DRENAJE VIAL

La hidrología es la ciencia que trata del origen, distribución y propiedades de las aguas terrestres. Los aspectos hidrológicos que se deben destacar en un estudio de drenajes son la precipitación y el escurrimiento de las aguas por encima y por debajo de la superficie terrestre.

El Estudio Hidrológico es importante para el diseño de una carretera, ya que proporciona los datos necesarios, los cuales sirven para captar, conducir y alejar de la carretera el agua que pueda causar problemas inmediatos o posteriores. La precipitación es la caída del agua, en forma líquida, sobre la superficie de la tierra; para efectos de diseño se analizan los datos de precipitación registrados por una estación pluviografica más cercana. El segundo de los acontecimientos del ciclo hidrológico que interesa destacar en los estudios de drenaje vial, es el comprendido entre el momento en que la lluvia cae sobre la tierra y el instante en que el agua de escurrimiento pasa por un determinado punto del cauce.

1) SISTEMAS DE DRENAJE

Se define sistemas de drenaje de una vía como el dispositivo específicamente diseñado para la recepción, canalización y evacuación de las aguas que puedan afectar directamente a las características funcionales de cualquier elemento integrante de la carretera.

Dentro de esta amplia definición

se distinguen diversos tipos de instalaciones encaminadas a cumplir tales fines, agrupadas en función del tipo de aguas que pretenden alejar o evacuar:

. 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.

. DRENAJE SUBTERRÁNEO: su misión es impedir el acceso del agua a capas superiores de la carretera, especialmente al firme, por lo que debe controlar el nivel freático del terreno y los posibles acuíferos y corrientes subterráneas

existentes. Emplea diversos tipos de drenes subterráneos, arquetas y tuberías de desagüe.

DRENAJE LONGITUDINAL: Canaliza las aguas caídas sobre la plataforma y taludes de la explanación de forma paralela a la calzada, restituyéndolas a sus cauces naturales. Para ello se emplean elementos como las cunetas, caces, colectores, sumideros, arquetas y bajantes.

2) CANALES DE CORONAMIENTO

Los canales de coronamiento son aquellos que se construyen para desviar el agua que se escurre sobre la superficie y, consecuentemente, evitar la erosión del terreno especialmente en zonas de mucha pendiente o donde se ha efectuado el corte del terreno para la instalación de alguna estructura. Antes de realizar el diseño, se deben conocer las progresivas de las cuencas involucradas, y el tipo de suelo existente en las mismas, todo ello para conseguir el talud y las velocidades máximas admisibles. Posterior a ello, se procede a diseñar de la siguiente forma: Ya que las cunetas no son capaces de conducir todo el gasto que generan las cuencas, es necesaria la implementación de canales de coronamiento, captaran este cauce y lo descargaran directamente, a través de una torrentera a la alcantarilla. Estos a su vez los tendremos en la parte superior del talud de corte.

3) ZANJAS DE DRENAJE

En zanjas rellenas de material drenante, adecuadamente compactado, en el fondo de las cuales generalmente se disponen tubos drenante, (perforados, de material poroso, o con juntas abiertas), y que, normalmente tras un relleno localizado de tierras, se aíslan de las aguas superficiales por una capa impermeable que sella su parte superior. A Veces se omiten los tubos de drenaje, en cuyo caso la parte inferior de la zanja queda completamente rellena de material drenante, constituyendo un dren ciego o dren francés. En estos drenes el material que ocupa el centro de la zanja es piedra gruesa.

4) DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS CANALES ABIERTOS

El diseño de canales para conducción de aguas de drenaje debe aprovechar al máximo la topografía del terreno con el fín de garantizar la conducción por gravedad, con un costo mínimo.

Cuando la diferencia de cotas entre los puntos inicial y final del canal es muy pequeña el diseño resulta en estructuras muy grandes con velocidades bajas y peligro de sedimentación.

De otro lado, diferencias muy grandes de nivel ocasionan el trazado de canales de gran pendiente, o requieren del diseño de estructuras de caída entre tramos de baja pendiente.

Además, dependiendo de la topografía, del tipo de suelo y de las velocidades de flujo, los canales pueden ser excavados o revestidos.

5) DISEÑO DE CANALES REVESTIDOS

Los canales revestidos permiten velocidades altas, disminuyen las filtraciones y requieren de secciones transversales más reducidas que los anteriores. Sin embargo, su costo y su duración dependen de la calidad del revestimiento y del manejo adecuado que se dé a las aguas superficiales. Los materiales de revestimiento pueden ser arcilla, suelo-cemento, ladrillo, losas de concreto simple o reforzado, piedra pegada, etc.

6) DISEÑO DE LOS CANALES EXCAVADOS

El diseño de los canales excavados está limitado por las velocidades de flujo, la carga de sedimentos y las filtraciones hacia terrenos adyacentes a través del fondo y las orillas. En terrenos erosionables los canales excavados terminan siendo similares a las corrientes naturales al cabo del tiempo, porque pierden su geometría inicial por causa de los procesos de agradación, socavación y ataque contra las márgenes