Aguas Lluvias

• Meandro: Curva cerrada de un río.
• Red de alcantarillado pluvial: Sistema de tuberías, sumideros e instalaciones que permite el rápido desalojo de aguas de lluvia para evitar daños.
• Alcantarillado: Sirve para desalojar el agua de lluvia y así evitar inundaciones de viviendas, negocios, industrias, etc., además de deshacerse de aguas de aseo o consumo. La urbanización incrementa los volúmenes de agua de lluvia que escurren superficialmente por la impermeabilidad del concreto y pavimento. Los sistemas de alcantarillado se encargan de conducir las aguas de desecho y pluviales.

Su principal función y su objetivo es la conducción de aguas residuales y pluviales hasta sitios donde no provoquen daños. Está constituido por una red de conductos e instalaciones complementarias que permiten la operación, mantenimiento y reparación del mismo. De ese modo se impide la generación y propagación de enfermedades relacionadas con aguas contaminadas.

Sistema de Alcantarillado Pluvial

Los componentes principales de un sistema de alcantarillado se agrupan según la función para la cual son empleados. Así, un sistema de alcantarillado sanitario, pluvial o combinado, se integra de las partes siguientes:

a) Estructuras de captación: Recolectan las aguas a transportar (sumidero – boca de tormenta).

b) Estructuras de conducción: Transportan las aguas recolectadas por las estructuras de captación hacia el sitio de tratamiento o vertido.

c) Estructuras de conexión y mantenimiento: Facilitan la conexión y mantenimiento de los conductos que forman la red de alcantarillado, pues además de permitir la conexión de varias tuberías, incluso de diferente diámetro o material.

d) Estructuras de vertido: Son estructuras terminales que protegen y mantienen libre de obstáculos la descarga final del sistema de alcantarillado.

e) Instalaciones complementarias: Entre ellas se tiene a las plantas de bombeo, plantas de tratamiento, estructuras de cruce, vasos de regulación y de detención, disipadores de energía, etc.

f) Disposición final: Su importancia radica en que si no se define con anterioridad a la construcción del proyecto el destino de las aguas residuales o pluviales, entonces se pueden provocar graves daños al medio ambiente e incluso a la población servida o a aquella que se encuentra cerca de la zona de vertido.

Tipos de Sistemas de Alcantarillado

Los sistemas de alcantarillado modernos son clasificados como sanitarios cuando conducen solo aguas residuales; pluviales, cuando transportan únicamente aguas producto del escurrimiento superficial del agua de lluvia; y combinados, cuando llevan los dos tipos de aguas.

• Sistema de alcantarillado pluvial
• Sistema de alcantarillado combinado

Manejo de Cuencas

Una cuenca es la zona de terreno cuyos escurrimientos fluyen hacia un mismo punto. Los límites de una cuenca pueden ser alterados por las diferentes obras que realiza el hombre para sus actividades. Entre ellas se encuentran los bordes, un camino o carretera, vía de ferrocarril, canal de riego u obras de protección contra inundaciones. Los bordes y estructuras tales como puentes y alcantarillas modifican la configuración del drenaje local, siendo en ocasiones causantes de inundaciones.

Diseño de Redes de Alcantarillado Pluvial

A fin de evitar que el agua se acumule o sus corrientes causen daños y molestias a la población, se construye el alcantarillado pluvial por medio del cual se conducen las aguas de lluvia hacia sitios más seguros para su vertido. El diseño y construcción de una red de alcantarillado es un trabajo de ingeniería donde se busca la eficiencia y economía.

El diseño de la red abarca en forma general, la determinación de la geometría de la red, incluyendo el perfil y trazo en planta, los cálculos de diámetro y pendientes de cada tramo y la magnitud de las caídas necesarias en los pozos. La definición de la geometría de la red se inicia con la ubicación de los posibles sitios de vertido y el trazo de colectores y atarjeas. Para ello, se siguen normas de carácter práctico, basándose en la topografía de la zona y el trazo urbano de la localidad. Se aplican las reglas siguientes:

Diseño de Redes de Alcantarillado Pluvial

1. Los colectores de mayor diámetro se ubican en las calles más bajas para facilitar el drenaje de las zonas altas con atarjeas o colectores de menor diámetro.
2. El trazo de los colectores y las atarjeas se ubica sobre el eje central de las calles, evitando su cruce con edificaciones. Su trazo debe ser lo más recto posible procurando que no existan curvas. Cuando la calle sea amplia, se pueden disponer dos atarjeas, una a cada lado de la calle.
3. La red de alcantarillado debe trazarse buscando el camino más corto al sitio de vertido.
4. Las conducciones serán por gravedad. Se tratará de evitar las conducciones con bombeo.

Durante el diseño se lleva a cabo el cálculo del funcionamiento hidráulico del conjunto de tuberías a fin de revisar que los diámetros y pendientes propuestos sean suficientes para conducir el gasto de diseño de cada tramo.

Control de Inundaciones

Se le llama «control de inundaciones» a todas aquellas obras y acciones que tienen por objeto evitar las inundaciones en una zona predeterminada. Las inundaciones y los encharcamientos pueden ser causados por lluvia directa, por el desbordamiento de corrientes y por la presencia de obstáculos en las corrientes.

Para prevenir las inundaciones causadas por lluvia directa en una ciudad se emplean las redes de alcantarillado pluvial. En el caso de inundaciones provocadas por desbordamiento de ríos y arroyos se dispone de las obras siguientes:

a) Bordes perimetrales: Consisten en bordes construidos alrededor de una zona particular y se utilizan para proteger pequeñas áreas.

b) Bordes longitudinales: Son bordes construidos a lo largo de una o ambas márgenes de un río que permiten proteger grandes áreas.

c) Desvíos permanentes: Se le llama así al encauzamiento permanente de un río, ya sea hacia un cauce artificial construido para ello o hacia otro natural.

Control de Inundaciones

d) Desvíos temporales: Cuando se presenta una avenida de importancia en un cauce, a veces conviene conducir parte del agua de la avenida hacia lagunas o zonas bajas inundables mientras dura la avenida para que los daños sean mínimos. A este tipo de acciones se les llama «desvíos temporales».

e) Rectificaciones: Consisten en aumentar la capacidad de un cauce mediante el dragado o el corte de meandros. El dragado consiste en una excavación que permite ampliar la sección transversal de un río.

f) Presas de almacenamiento: La construcción de una presa de almacenamiento tiene entre sus ventajas la regulación de avenidas, pues al controlar el gasto de descarga se evitan las inundaciones aguas abajo.

Control de Inundaciones

g) Presas rompepicos: Son presas de dimensiones reducidas que no poseen gran capacidad de almacenamiento. Su propósito es reducir el gasto de pico de una avenida, pues son diseñadas para retener cierta cantidad de agua durante la avenida y luego permitir su descarga más lenta hacia aguas abajo.

h) Limpia de cauces o dragado: Al paso del tiempo, los cauces pueden acumular piedras, sedimentos, basura y vegetación, que tienen como efecto la reducción de la capacidad del cauce. Por ello, resulta conveniente limpiar o dragar los cauces antes de la época de avenidas.

La protección de una zona contra inundaciones causadas por el desbordamiento de corrientes se lleva a cabo generalmente con combinaciones de las obras mencionadas anteriormente. El diseño y selección de alguna o varias de ellas depende de los análisis descritos en hidráulica fluvial y de técnicas hidrológicas.

Planeación del Sistema

Es un trabajo que requiere del conocimiento de los diversos factores que influyen en el funcionamiento del sistema. Debe contarse con la mayor cantidad de información sobre la zona de proyecto, para aprovechar la topografía de la zona, y así resulte económica y eficiente para el nivel de protección deseado. Durante la planeación del sistema, conviene realizar las actividades siguientes:

1. Recopilación de información básica.
2. Definición de estructuras especiales.
3. Consideración de áreas de retraso.
4. Definición del desalojo de las aguas.
5. Ubicación de estructuras de descarga.
6. Posibilidades de reuso.

Período de Retorno de Diseño

En el diseño de diversas obras de ingeniería, como es, por ejemplo, un sistema de alcantarillado pluvial, se manejan una serie de términos como: período de retorno, período de diseño, vida útil, período de retorno de diseño y período económico de diseño. Todos ellos son parámetros de diseño que deben tenerse en cuenta al construir una obra.

El período de retorno de un evento hidrológico de magnitud dada, se define como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual ese evento puede ser igualado o excedido una vez en promedio; algunos proyectistas le dan simplemente el nombre de frecuencia y se acostumbra denotarlo como T o simplemente t. Se le llama período de retorno de diseño cuando corresponde al período de retorno del evento de diseño con el cual se dimensionan las diversas estructuras de una obra.

Asignación del Período de Retorno de Diseño

Períodos de Retorno para Diseño de Estructuras Menores

Uso del Suelo y Períodos de Retorno Recomendados para Diseño

Drenaje Urbano

En las décadas de los años 1980 y 1990, progresivamente, en nuestro país muchas ciudades experimentaron una fuerte expansión sin desarrollarse en ellas las inversiones requeridas en el área de aguas lluvias, sufriendo frecuentes inundaciones. La solución se abordó en el año 1997 con la aprobación de la ley nº 19.525, “sobre regulación de los sistemas de evacuación y drenaje de aguas lluvias”.

• A raíz de este cuerpo legal se crea la Dirección de Obras Hidráulicas, ex – Dirección de Riego del MOP, a la cual se le entregan atribuciones en aguas lluvias y, posteriormente, también se le otorgan facultades sobre los cauces naturales y el agua potable rural.
• En particular, la ley nº 19.525 señala que “la planificación, estudio, construcción, reparación, mantención y mejoramiento de la red primaria de sistemas de evacuación y drenaje de aguas lluvias le corresponderá al Ministerio de Obras Públicas”. Por exclusión, esta ley entrega al Ministerio de Vivienda y Urbanismo, la tuición sobre las redes secundarias de las ciudades.

Planes Maestros

• El principal instrumento de planificación a nivel urbano es el Plan Maestro de Aguas Lluvias, estudio que lleva a cabo la Dirección de Obras Hidráulicas, donde se desarrolla un diagnóstico de la infraestructura de evacuación de aguas lluvias existente en las ciudades y se planifican soluciones para evitar inundaciones en ellas. Estos estudios, además, definen las redes primarias de cada ciudad que serán competencia del MOP.
• La ley n° 19.525 entregó como primera prioridad al MOP la elaboración de los planes maestros de aguas lluvias en todas las ciudades de más de 50.000 habitantes.
• A la fecha existen 33 planes maestros elaborados, los que abarcan la totalidad de las ciudades de más de 50.000 habitantes, y algunas de menor población.

Soluciones Técnicas

• Las obras de aguas lluvias corresponden a la infraestructura diseñada para evacuar los escurrimientos originados por un evento de precipitación en el área urbana y evitar de este modo inundaciones. Para cumplir con lo anterior, existen soluciones tradicionales, que implican la ejecución de obras de conducción superficial tales como canales y cauces naturales mejorados; o bien del tipo subterránea, como los colectores de aguas lluvias.
• Adicionalmente, existen las denominadas técnicas alternativas, que son obras destinadas a acumular, regular y/o infiltrar aguas (embalses, lagunas, zanjas de infiltración, entre otros).
• Por último, también existen los llamados proyectos multipropósito, que combinan el manejo de las aguas lluvias con otros objetivos, como son los parques inundables, los embalses para uso múltiple, las obras de infiltración y recarga de acuíferos, los canales de uso mixto para riego y aguas lluvias, entre otros.

Canales de Evacuación de Aguas Lluvias

Este tipo de canales tiene como objetivo interceptar, desviar y conducir el agua de la escorrentía proveniente de las laderas altas hacia drenajes de almacenamiento de agua o hacia cursos permanentes de agua. La forma que tiene este tipo de canal puede ser variada, pero la más adecuada es la trapezoidal.

Pasos para la Construcción de un Canal

Para la construcción de este tipo de canales se necesita conocer la cantidad de agua que se desea conducir. Generalmente la base del canal se mantiene cercana a los 30 cm variando solo la altura.

Su construcción se realiza en forma cruzada sobre la pendiente y siguiendo las curvas de nivel, siendo de gran utilidad para aquellas zonas donde las lluvias son intensas y con suelos poco permeables con gran escurrimiento superficial (aguas lluvias). Es como un contrafoso.

Pasos para la Construcción de un Canal

1. Se debe analizar las situaciones en terreno verificando la configuración del escurrimiento de las aguas lluvias y la forma en que afecta el terreno. Las situaciones pueden ser:
   • Erosión laminar de varios puntos o sectores.
   • Erosión convergente y gradual hacia un punto.
   • Erosión de una zona amplia de una ladera.
2. Si se presenta algunas de las condiciones indicadas se propone la construcción de un canal trapezoidal con una altura que dependerá de la superficie de la cuenca.
3. Se debe considerar que el canal se realiza sobre la superficie erosionada a una distancia mínima de 3 m desde donde comienza.
4. Para comenzar la construcción se debe determinar el diseño, se puede utilizar la siguiente tabla:

Pasos para la Construcción de un Canal

5. Se comienza la construcción del canal considerando el diseño y como trazado la curva de nivel marcando por sobre los 3 m desde la erosión.
6. Se debe considerar que la extensión del canal no debería superar los 100 m. Para calcular la pendiente del canal en sentido longitudinal es recomendable que por cada 10 m de avance bajar 15 cm. Esto permite mantener una pendiente de 1,5.
7. Al finalizar se debe considerar una vida útil de aproximadamente 10 años durante los cuales es importante realizar tareas de limpieza y arranque de malezas del canal. Se pueden realizar las tareas de mejora para lograr mayor vida útil y calidad, por ejemplo, realizar plantaciones para mayor estabilidad y soporte del canal.