Sistema de Drenaje de Aeropuertos

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Sistema De Drenaje

CIV - 327

CAPÍTULO XIV SISTEMA DE DRENAJE 14.1

•

. CARACTERÍSTICAS DE DRENAJES EN AEROPUERTOS

Un aeropuerto debe tener áreas operacionales lisas, con estabilidad suficiente para permitir el movimiento seguro de los aviones bajo cualquier tipo de condiciones atmosféricas. Un sistema de drenaje adecuado es importante porque afecta la estabilidad y utilidad de áreas extensas.

•

No se puede esperar que un sistema de drenaje funcione fu ncione apropiadamente a menos que el área del aeropuert aeropuertoo se haya diseñado diseñado correct correctame amente nte para desviar desviar el escurrimiento superficial. n ausencia de estabili!aci"n adecuada o pavimento en la superficie, superficie, el sistema sistema de drenaje no asegura un aeropuerto aeropuerto apto para todo tipo de tiempo climático.

•

#os sistemas de drenaje son muy importante en el presupuesto de construcci"n de un aeropuerto, y uno de los de máxima atenci"n para el ingeniero, por ser obras de gastos elevados y cuyos efectos no pueden observarse en la mayor$a mayor$a de los casos más que por los técnicos.

•

%omparando %omparando con construccione construccioness de otros tipos, tipos, puede decirse que un aeropuerto sin sin sist sistem emaa de drena drenaje je es tan tan inhab inhabit itab able le como como un unaa pob pobla laci ci"n "n sin sin red de saneamiento.

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•

%uando el suelo es muy poroso, la evacuaci"n de las aguas puede hacerse por filtraci"n natural en el terreno, y entonces los gastos son reducidos, pero en los casos de terrenos compactos y en los que el nivel de aguas freáticas esta cerca de la superficie, los gastos en el sistema de drenaje llegan a cifras considerable.

•

&or esta ra!"n, es necesario necesario efectuar efectuar estudios estudios muy detallados detallados sobre intensidades intensidades de lluvia, corrientes de agua, permeabilidad del suelo, variaci"n del nivel de aguas subterráneas.  #as

aguas a eliminar en un aeropuerto pueden provenir de'

•

#as lluvias en la superficie del mismo.

•

(el agua que asciende del subsuelo por efectos capilares o por aumento de nivel de la capa errática de aguas.

•

(e las corrientes de agua que pueden irrumpir en el aeropuerto originadas por lluvias en las !onas que rodean el mismo.

 &or

lo tanto puede dividirse la red de drenaje con arreglo a sus fines en'

•

Sistema de de!a"e s#$e%i&ia'

•

Sistema de de!a"e s#(te)!e*

•

Sistema de de!a"e &i&#!da!te * de &i&#!+a'a&i*!

14.,. 14.,. SISTEM SISTEMA A DE DRENA DRENAJE JE SUPER SUPER-IC -ICIAL IAL •

#a evacuaci"n de las aguas superficiales esta $ntimamente unido al estudio de conjunto y explanaciones del aeropuerto, ya que todo el sistema depende tanto de las pendientes longitudinales y transversales de las pistas como de la creaci"n de

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puntos bajos, donde se sit)an las acometidas de aguas a la red general de evacuaci"n. •

&or lo tanto el estudio del sistema de drenaje superficial consta de dos partes, una relativa a la superficie del campo y otra que se refiere al establecimiento de la red de evacuaci"n.

•

*ediante el estudio de la primera parte se divide el campo en dos tipos de !onas' unas +N* i!#!da('es/, que no deben tener en ning)n momento cantidades de agua que dificulten el trafico, como son las !onas de pistas, tanto de despegue como de rodaje y las !onas de estacionamiento, y otras 0I!#!da('es/, que momentáneamente pueden almacenar cierta cantidad de aguas que se elimina posteriormente por la red de evacuaci"n, como son las !onas situadas entre las pistas.

•

&ara el diseño del sistema de drenaje se tiene que considerar los datos correspondientes a las caracter$sticas de la !ona como son'

a. Est#di* t*$*)%i&*

•

s el primer trabajo que se debe reali!ar en el área a diseñarse, se deberá recabar previamente, la informaci"n básica como ser planimetr$as, nivelaciones, aerofotogrametr$a, etc.

(. Est#di*s e*t2&!i&*s •

e debe reali!ar un reconocimiento del terreno, obtener muestras de suelo para su estudio, determinar la permeabilidad, capilaridad, además será necesario determinar la agresividad del suelo, con indicadores de p-., conductividad, la precolaci"n y capacidad de absorci"n del terreno, verificar la existencia de aguas

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subterráneas. l estudio debe incluir también capacidad portante del terreno donde se empla!ara el sistema.

&. Est#di*s id*'5i&*s

•

s muy importante en el diseño del sistema de drenaje, determinar el tipo de precipitaci"n y las cantidades de lluvia y escurrimiento, deben ser usados como base para el diseño, obtener la intensidad, frecuencia. No se debe olvidar casos extremos de lluvia mas nieve o hielo.

•

n el diseño de sistemas de drenaje es necesario estimar la cantidad de agua pluvial que fluye durante o inmediatamente después de un periodo de lluvia se debe considerar particularmente los factores lluvia  intensidad, lluvia  duraci"n y lluvia  frecuencia de los aguaceros, la distancia que recorrerá el agua para llegar a los drenajes, la permeabilidad y pendiente del área de drenaje y la forma y dimensi"n del área de drenaje.

14.,.1. C)'&#'* e&*'e&&i5! 7 dis$*si&i5! de' es&#imie!t* •

&ara el cálculo de recomienda el *étodo /acional el cual se basa en la relaci"n directa entre lluvia y escurrimiento, estableciendo que el caudal superficial producido por una precipitaci"n esta expresado por la ecuaci"n' Q

=

C × I × A

D*!de8

•

0 1 %audal superficial 2l3s4

•

% 1 %oeficiente de escorrent$a 2adimensional4


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•

5 1 5ntensidad promedio de la lluvia 2l3s -a4

•

6 1 7rea de drenaje 2-a4

 Para estimar el escurrimiento para los aeropuertos la F.A.A.

recomienda estimar precipitaciones máximas de un periodo de 5 años.

14.,.1.1. I!te!sidad de ''#+ia

•

ste dato es obtenido a través de un estudio hidrol"gico de la !ona, del cual se obtiene las curvas de intensidad, duraci"n y frecuencia.  La ecuación de intensidad, frecuencia duración en forma general

es la

siguiente:

I =

m c: f

t n

D*!de8

•

c, m, n ' valores correspondientes a las caracter$sticas regionales de la

&recipitaci"n •

•

f ' 8recuencia en años t ' 9iempo de duraci"n 2min4

6

continuaci"n se presentan como referencia ecuaciones de las intensidades de

lluvia en 2mm3h4, para las siguientes ciudades'

La Pa:8 =.>=??

I

B<.@;>A: f =


t =.;<;;

4;

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&ara' 8recuencias C ? años 9iempo de concentraci"n' ? min. D t D B? min. =.HH??

I

=

>>A.;AH;: f

t =.

&ara' 8recuencias D ? años 9iempo de concentraci"n' t = ? min.

E' A't*8 =.;<@G

I

>=>.A==H: f =

t =.HHG=

&ara' 8recuencias E ; años 9iempo de concentraci"n' t = >= min. =.HH??

I

>>A: f =

t =.

&ara' 8recuencias F ; años

S#&e8 =.AA=@H

I

=

><=.;B?G: f

t =.G=A>=

O#*8 =.A>>?H

I

=

<>A@?B: f


t =.HB@H

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Ti!idad8 =.?=B

I

;=@.<=: f

=

t =.HAG

Sa!ta C#:8 =.A??H

I

[email protected]=: f =

t =.G=>H

C*&a(am(a8 I =

A

( d + B ) C

D*!de8 •

I ' 5ntensidad 2mm3h4

•

d ' (uraci"n 2min4

•

T ' &eriodo de retorno 2años4

Ta('a 14.1 &arámetros 6, I, % para la ecuaci"n de 5ntensidad T A < ; HH<,== @,B== ? GH>,== B,A>= >= <;<,== =,B=>H,GG J>,A=HH ?= >A>;,>@ JA,A@<; >== >?;A,AG JB,@?=< Re%8 mpresa de lectricidad, N(


4,

C =,@=== =, =,<
R, =,@@HH =,@@H< =,@@<> =,@@@= =,@@@= =,@@<=

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>===

9 1 >==

4 h 3 m m 2 d a d i s n e t n 5

>== 9 1 ?=

9 1 ;=

9 1 >= 91? >= 91;

>

>==

>=

>===

(uraci"n 2minutos4

-i#a 14.18 %urvas intensidad duraci"n y frecuencia %ochabamba 14.,.1.,. C*e%i&ie!te de es&#imie!t*

•

&ara adoptar este valor en el diseño de drenajes de aeropuertos se debe tomar en cuenta que el porcentaje remanente alcan!ara el >== K, incluso con cuestas empinadas, debido que es poco lo que se pierde por infiltraci"n, por evaporaci"n, intercepci"n vegetal, detenci"n superficial, depresiones. (urante una tormenta el porcentaje de escurrimiento aumentara gradualmente a medida que el terreno se sature, de esta manera el porcentaje remanente permanecerá constante.


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 La determinación absoluta de este coeficiente es difícil, este

alor puede

ariar con el pasar del tiempo.

Ta('a 14., %oeficiente de scurrimiento Ti$* de s#$e%i&ie 0C/ superficies de tejadas 2%ubiertas4 =,G? J =,@? pista de pavimento asfáltico =,<= J =,@? pistas de pavimento de concreto =,G= J =,@= pistas de arena gruesa o pavimentos del macadán =,A? J =,G= superficies de gran impermeabilidad =,B= J =,H? superficies impermeables con césped =,A= J =,?? superficies ligeramente permeables =,>? J =,B= superficies ligeramente permeables con césped =,>= J =,A= superficies moderadamente permeables =,=? J =,;= superficies moderadamente permeables con césped =,== J =,>= para las cuestas de > por ciento a ; por ciento Re%8 6irport (rainage (epartment of 9ransportation 8.6.6. !".#.!.$.

•

-e&#e!&ia de ''#+ia

#a frecuencia de las precipitaciones es el tiempo en años en que una lluvia de cierta intensidad y duraci"n se repite con las mismas caracter$sticas. iendo esta un factor determinante de la capacidad de las redes de drenaje en su relaci"n con la prevenci"n de inundaciones.

Ta('a 14.3 8recuencia de (iseño Des&i$&i5! de 'a =*!a Lona urbanas y suburbanas Lona urbanas, residenciales y comercial Ti$* de O(a &ara colectores de ;M orden como


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-e&#e!&ia >a?*s@ >; ;? >=

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canali!aciones (iseño de obras especiales como emisarios 2canali!aciones de >M orden4 ;=  ?= &ara r$os principales que constituyen el sistema de drenaje global de la cuenca >== Re%8 Norma técnica de diseño de sistemas de alcantarillado

14.,.1.4. D#a&i5! de ''#+ia •

e puede demostrar que el caudal producido será máximo si la duraci"n de la lluvia es igual al tiempo de concentraci"n del área drenada.

a. Tiem$* de &*!&e!ta&i5! •

l tiempo de concentraci"n es el tiempo que tarda el agua en llegar desde el unto mas alejado de la cuenca hasta el colector o, en otros términos, es el tiempo requerido desde el comien!o de la lluvia para que toda el área este contribuyendo al colector en cuesti"n.  %l tiempo de concentración se diide en dos:

Tc = Te + Tf

(. Tiem$* de e!tada >Te@

•

s considerado como el tiempo recorrido en montañas, terreno plano, cunetas, !anjas y depresiones. ste depende de las caracter$sticas de la superficie tales como pendiente y tipo de superficie, que oscilara entre ? y >= minutos.

•

ste se determinara de la figura >B.;, la cual dependerá de la distancia que recorrerá el flujo desde el punto más lejano al colector, a esta distancia se le deberá sumar <== pies, también dependerá de la pendiente de la superficie y el coeficiente de escurrimiento.


4

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<== = . ;

@=

G== T=

1.8(1.1-C)

D

3

S

H==

Use 8ormula 8or

<=

(istances in xcess

? > .

Nf <== 8eet

?==

= > .

? G = .

, eJ op , l K ? ;.

s e i p n e (B== a i c n a t s i (

e p l o , K ? = .

. n i m G= n e a d a r t n e e H= d o p m e i 9

= % 1

A==

. = = > % 1 . = = ; % 1 . = = A % 1

;==

?=

B=

= .B = % 1 = .? = % 1

>==

= .H = % 1

A=

. G = % 1 =

=

.< = % 1 =

;=

% 1 =. @ = % 1 =. @ ?

>=

=

-i#a 14.,8 %urvas de tiempo de entrada

&. Tiem$* de %'#"* 5 tiem$* e! e' &*'e&t* >T%@


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•

(ependerá de la velocidad y la longitud del colector entre en puntos. ste se determina dividiendo la longitud de cañer$a por la velocidad del flujo.

14.,.,. Re&*'e&&i5! 7 dis$*si&i5! de' es&#imie!t*

•

&ara determinar el tra!ado del sistema de drenaje, se deberá contar un plano topográfico en el cual deberán bien

1

establecidos los l$mites del aeropuerto con todas las corrientes de agua natural, estructuras de drenajes ya existentes, cuestas, v$as ferroviarias, carreteras, canales. e recomienda que el intervalo entre curvas de nivel sea de ; pies.

•

e deberá contar con un plano adicional en el cual debe figura el tra!ado de las pistas, plataformas, calles de rodajes, y en

,

este identificar las áreas de aporte, la red principal la red lateral a las pistas, los diámetros y material de tuber$a, la pendiente y la direcci"n del flujo, las entradas, las cámaras de inspecci"n, los canales superficiales, y todos aquellos detalles que tenga el sistema de drenaje.

3

•

e deberá tener mucho cuidado en el cruce de pistas para que el drenaje en este sea efectivo sin dificultar el aterri!aje o despegue de las aeronaves.

•

Normalmente las entradas deben locali!arse por lo menos a G? pies del borde del pavimento de la pista en aeropuertos no

4

muy transitados o privados, y a ;? pies del borde del


4

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pavimento en aeropuertos usados exclusivamente por aviaci"n general. #as entradas deben ser colocadas gradualmente y ponerlas a los bordes del área de seguridad de la pista " en la mitad del camino del área entre las pistas y la plataforma.

•

(ebe reali!arse una especie de estanques alrededor de los estanques, esto para que queA sirva de almacenar



temporalmente el agua para su escurrimiento en caso de una tormenta ocasional que excede la tormenta máxima con que fue diseñado la entrada. (e esta manera mantener transitable y seguras las pistas. Oer la figura <.;.

•

#as entradas deben disponerse en puntos bajos de los aeropuertos y de esta manera y colocándolas gradualmente

6

tratando que el flujo no recorra largas distancias hasta llegar a la entrada. e recomienda que las entradas deben espaciarse de manera que la distancia desde el punto más remoto del área de drenaje a la entrada no sea más de >;= mts.



•

#as cámaras de inspecci"n deben disponerse en los cambios de direcci"n de red, en los cambios de diámetros de la red, la distancia entre cámaras de inspecci"n oscilara entre >== y >?= m.

14.,.3. Est#&t#as

•

l diseño de las estructuras 2cámaras de inspecci"n, ventanas de drenaje, boca tormenta, etc.4 del sistema de drenaje de un aeropuerto son similares al sistema


4

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de una ciudad, con la diferencia que en algunos casos se debe considerar que en un aeropuerto exista aviones de alto tonelaje para este caso se tiene la tabla en la cual se da el peso de las aeronaves y la presi"n ejercida por los neumáticos.

Ta('a 14.4 &resi"n de neumáticos Ti$* de ae*!a+e Pes* m)Bim* de des$e#e Pesi5! de' !e#m)ti&* >'(.@ >$.s.i.@ *artin ;=;, B=B, 8J;G, 8-J;;G, A@,@== a ?A,;== H=a @? %onvairs ;B=, AB=, BB= OiscountP I6%J>>>, (%JB HB,?== a ;= %onstellations, (%J@, IJGAG, (%JG, IJG;G @=,G== a >G=,=== @? a >H< %aravelle >>=,;== >;B %onvair <<=, @@=, IJG;=, IJG=G >;,=== >;= a >G; (%J< ;GA,=== a A??,=== >B< a >H< %oncorde AHG,=== ><@ (%J>=, #J>=>> B>>,=== a ?><,=== >G= a >G? IJ9 IJGBG, #J?==

G?=,=== G>A,=== a ,?==

;;= >=

Ti$* de #edas (ual (ual (ual (ual tandem (ual tandem (ual tandem (ual tandem (%J>= 1 (ual tandem Q ; #J>=>> 1 (ual tandem >; Rheel (ual, dual tandem

Re%8 6irport drainage department of transportation 8.6.6.

14.3. SISTEMA DE DRENAJE SU
•

l agua del subsuelo es debida al agua de lluvia que penetra en el terreno a causa de su permeabilidad en el terreno a causa de su permeabilidad, formándose corrientes subterráneas que humedecen la base de los cimientos y perjudican la estabilidad de los pavimentos.

•

sta agua pueden provenir de las lluvias sobre la superficie del aeropuerto, pero en la mayor parte de los casos se deben a las aguas filtradas en las !onas circundantes. 9anto unas como otras se encau!an a través de los estratos


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permeables del terreno soportados por capas impermeables, y ascienden hasta las bases de los firmes por aumento de nivel o por capilaridad.

•

&or estas ra!ones se debe reali!ar un estudio para determinar las caracter$sticas del subsuelo, tanto en lo que afecta a su composici"n geol"gica como en lo que se refiere a la compacidad, permeabilidad, tanto por >== de aguas de lluvia que penetran en el sueloP otro estudio que se debe reali!ar es de estudiar el nivel que pueden alcan!ar las aguas, pendientes de los estratos por los que circulan, velocidad del agua en las corrientes subterráneas, caudales de las mismas y variaci"n de niveles en las diferentes épocas.

•

l poder de filtraci"n de un terreno esta estrechamente relacionado con el tamaño de las part$culas del mismo y con la porosidad o tanto por ciento de huecos que dejan entre si, dependiendo esta a su ve! de la forma de los granos y del desarrollo de la superficie de los mismos.

•

%uanto mayor es el tamaño de los granos mayor es el de los poros, pero el numero de poros es mucho mayor que cuando las part$culas son pequeñas, por lo que la porosidad es mayor en los suelos finos que en los de compuestos gruesos.

!".".

•

SISTEMA DE DRENAJE CIRCUNDANTE O DE CIRCUNVALACIN stas redes están constituidas por canales o !anjas que, rodeando al aeropuerto, evitan que penetren las aguas del exterior al mismo tiempo que recogen las aguas de las redes superficial y del subsuelo.


;

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•

e construyen en la mayor parte de los casos, a cielo abierto por la mayor econom$a de construcci"n, de forma que sumarte superior no quede a mayor nivel que el terreno circundante y con objeto de que las aguas penetren fácilmente en ellos. %uando sean de temer inundaciones que provengan de la !ona exterior del aeropuerto se establecen banquetas en el borde de ese lado, que hacen el efecto de diques e impiden la entrada de las aguas.

•

9ambién se construyen canales de circunvalaci"n, con objeto de recoger corrientes de aguas subterráneas, en cuyo caso la profundidad de los canales debe ser la conveniente para que corten a la vena de agua en su mayor parte.

•

#a secci"n de los canales es en la mayor$a de los casos deforma trapecial o redondeada y con taludes de poca inclinaci"n.

•

l calculo y diseño de estos canales se lo reali!a siguiendo los mismos métodos aprendidos en la materia de -5(/6U#5%6 55.

14.. EJERCICIOS RESUELTOS  PROPUESTOS E"e&i&i* Res#e't* 14.1. •

%alcular el sistema de drenaje para los siguientes datos obtenidos del plano topografico, sobre el cual se hace el tra!ado de la red de colectores, se enumeran y se ubican las cámaras de inspecci"n teniendo en cuenta la topografia del terrenoP ademas se puede observar las areas de aporte. Dat*s de dise?* ea Ti(#taia >a&es@


Dista!&ia de' $#!t* m)s a'e"ad* a 'a e!tada

1

Tiem$* de e!tada >mi!@

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e a d d a  F t N ! e

>; >> >= >A @

T*ta'es

* t ! e m i + a P

d e $ s 2 C

a s * m ( # S m a

B,G< ?,B< >,=; >,@@ >,BH >B,GA

@,@> @,;B >=,@? >@,?> >B,?@ HB,;

>B,H@ >B,G; >>,@G ;>,? >H,=? G<,@A


' a t * T ( # S

* t ! e m i + a P

d e $ s 2 C

' a t * T

* t ! e m i + a P

>B,H@ ;@,B> B>,A< ;>,? G<,@A

>== @= H? >>=
G@= G?= ?H? >>B= H>;

<@= ;?= H@G

B B A B B

,

d e ' $ a s t 2 * C T

B< B@ AH ?< A<

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?; ?A A@ H; B;

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3

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I!te$eta&i5! de dat*s8 1.

#a primera columna es la numeraci"n de los colectores.

,.

#a segunda y tercera columna nos dan el área propia de los diferentes tipos de superficies.

3.

#a cuarta columna es la suma de las áreas propias de las diferentes superficies que aportan a cada colector.

4.

#a quinta columna es la suma de las áreas tributarias a cada colector 2columna A y B4.

.

#a sexta y séptima columna es la longitud que existe desde el punto más alejado del área de aporte al colector.

6.

#a octava columna es la suma de las longitudes correspondientes a cada colector.

.

#a novena y décima columna se la obtiene de la figura >B.;.

.

#a décima primera columna es la suma es la suma de la columna @ y >=.

S*'#&i5! 1.

#a primera columna es la numeraci"n de los colectores.

,.

#a segunda columna es la secci"n del tramo.

3.

#a tercera columna es la longitud del tramo.

4.

#a cuarta columna es el tiempo de entrada.

.

#a quinta columna se calcula dividiendo la longitud propia entre la velocidad real del colector 2columna >;4. 2resulta conveniente en principio asumir una velocidad de > m3seg. 0ue luego deberá ser verificada con la velocidad real.

6.

#a sexta columna es la suma de las columnas B y ?.

.

%oeficiente de escorrent$a, se elige de acuerdo con las caracter$sticas de la superficie o componentes de esta 2tabla >B.;4, cabe resaltar que para casos como este ejemplo cuando se presente dos tipos de superficies se deberá sacar un coeficiente promedio entre las ;, seg)n la siguiente ecuaci"n


4

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C prom = .

Área propia × Coef .Supef

.

∑ Ambos

D*!de8 7rea propia es la columna ; y A umatoria 6mbos es la columna B %oeficiente de superficie de la tabla >B.; jemplo para la entra NM >; &ara pavimento

C prom =

&ara césped

C prom =

.

.

B.G< >B.H@

@.@> >B.H@

× =.@= =

× =.A= =

=.;@

=.;=

C prom. G ;.49

.

#a octava columna es la intensidad obtenida aplicando la ecuaci"n descrita.

9.

#a novena columna es área tributaria de datos de diseño.

1;. #a décima es el caudal de escurrimiento obtenido seg)n la ecuaci"n del método racional.

11. #a columna décimo primera es el caudal acumulado. 1,. #a columna décimo segunda es la velocidad de flujo obtenida dividiendo la capacidad de la tuber$a entre el área de la misma. #a velocidad no debe ser menor a ;.? pies3seg.

13. #a columna décimo tercera corresponde al diámetro adoptado. 14. #a columna décimo cuarta corresponde a la pendiente obtenida de la diferencia de cotas soleras inicial y final, dividida entre la longitud del colector.

1. #a columna décimo quinta es la capacidad de la tuber$a, la cual deberá exceder el escurrimiento acumulado.




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16. #a décimo sexta columna es la cota del terreno obtenidas del plano topográfico. P'a!i''a de C)'&#'* $aa Sistemas de De!a"es 1

,

3

4



6

 H C H * t ! e i m i   # & s e e d e t ! e i & i % e * C

d # t i 1 ! * L

a d a  t ! e e d * $ m e i T

* " # ' % e d * $ m e i T

! 5 i & a  t ! e & ! * & e d * $ m e i T

>$ies@

>mi!@

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>>

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9

1;

* t ! e i m i   # & s e e d ' a d # a C

11

* d a ' # m # & a ' a d # a C

1,

13

* " # ' % e d d a d i & * ' e V

a   e ( # t e d *  t e m ) i D

14

1

J e t ! e i d ! e P

a   e ( # t a ' e d d a d i & a $ a C

16

1

a t * C

s e ! * i & a +  e s ( O

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a i  a t # ( i  T a e  

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>$ie3Kse@

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?; =,B@

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ING. CIVIL

Sistema de Drenaje de Aeropuertos

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