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Figura 16 – Ubicación definitiva de imbornales. Fuente: Reglamento Técnico de Diseño para Proyectos de Sumideros – República de Bolivia

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Capacidad de agotamiento de una boca de tormenta

La capacidad de una boca de tormenta/imbornal, cualquiera sea su tipo, depende de la altura de

agua en el tramo de acera agua arriba de la boca. Si ésta estuviese ubicada en un tramo de

pendiente uniforme, la altura de agua en la cuneta dependerá de sus características como

conducto libre. Tales características incluyen la sección transversal, la pendiente y la rugosidad

de la cuneta y de las superficies del pavimento sobre el cual escurre el agua.

En la determinación de la capacidad de la boca de tormenta, la primera condición es que las

características de escurrimiento de la cuneta aguas arriba sean conocidas.

Cálculo de la capacidad de caudal de una cuneta

Invariablemente, una cuneta va gradualmente acumulando agua de modo que el caudal no es

constante a lo largo de su longitud. Para el cálculo del caudal en cunetas es posible el empleo de

la fórmula de Manning considerando una sección triangular.

Figura 17 – Sección de calle

La sección tiene las siguientes características:

A) Superficie de la sección:

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Figura 18– Sección de cuneta

A= b*h/2=4*0.14/2= 0.28 m2

B) Perímetro mojado:

X= (4 + 0.14)= 4.14m

C) Radio hidráulico:

R=A/X=0.067 m

D) Velocidad:

nRcconiRcVm /6

segmx

niRV 777.0

015.0005.0067.0 2/13/2)2/1()3/2(

E) Caudal que escurre por una de las cunetas de la calzada:

segmxVxAQ 3217.028.0777.0

También esta capacidad de la cuneta se la puede calcular mediante la fórmula propuesta por

Izzard:

3/82/11375.0 yinS

Qx

segmQ 3250.014.0*005.0

016.0*0035.01375.0 3/82/1

Como se puede observar por medio de ambos procedimientos obtenemos valores similares.

Imbornal de cordón:

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Figura 19 – Esquema de una boca de tormenta

L: longitud de imbornal

B: ancho de imbornal

QA: caudal de entrada

VA: velocidad de caudal de entrada

Q1-Q2: caudal no captado por el imbornal

Estos elementos y la pendiente transversal de la calzada determinan una sección triangular para

el flujo de aproximación al sumidero, el cual tiene poca profundidad y un ancho superficial

condicionado por las normas que limitan el grado de interferencia con el tránsito de vehículos.

Cálculo de la capacidad

La capacidad de un sumidero “de ventana” o “de cordón” depende principalmente de los

siguientes factores (Figura. 37):

Condiciones de flujo de aproximación, expresada por el caudal QA y la altura de agua

en el cordón de acera YA a su vez interrelacionados por la geometría de la vía, su

pendiente longitudinal So y rugosidad n.

Longitud L de la ventana.

Para un mismo caudal QA y en relación a un sumidero de longitud L, su capacidad de

captación Q1 disminuye con la pendiente longitudinal de la vía, puesto que YA se hace

menor y por lo tanto se reducen las cargas hidráulicas que inducen al ingreso lateral del

agua.

Especificado QA, L y la pendiente longitudinal So, la capacidad de los sumideros de ventana

aumenta con incrementos de la pendiente transversal de la vía Sx.

Algunas recomendaciones de tipo práctico que resultan de investigaciones experimentales deben

ser consideradas:

a) La práctica ha demostrado que la eficiencia del sumidero de ventana, mejora

ostensiblemente si en su proyecto se especifica una depresión en un sector adyacente a

la abertura.

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b) El efecto de las ondas superficiales que se generan en las alteraciones de los contornos,

si el régimen de aproximación es supercrítico.

c) La dispersión de datos y por lo tanto la dificultad en la selección del coeficiente de

descarga que interviene en la ecuación del flujo de descarga lateral.

Este tipo de imbornal se comporta primero como vertedero a pelo libre, y al cabo de un tiempo

durante el transcurso de la tormenta se comporta como un vertedero ahogado, se utiliza la

fórmula desarrollada por la John Hopkins University

para el primer caso: 2/3**2.0 AYLgQ

segmQ

32/3 363.015.0*0.1*9812.0

para el segundo caso: 3/2**7.1 AYLQ

segmQ

33/2 480.015.0*0.1*7.1

la capacidad de un imbornal de cordón será el promedio de ambos casos:

segmQ

3421.0

2480.0363.0

Imbornal de cuneta

Como se indicó anteriormente, el agua que fluye por la vía es interceptada mediante una reja

constituida por pletinas metálicas separadas por una distancia tal, que sin resultar objetable para

el tráfico, permita una máxima captación del escurrimiento.

Desde el punto de vista hidráulico, generalmente el flujo puede asimilarse a un flujo

espacialmente variado con descarga de fondo.

La ubicación de un sumidero de cuneta en punto bajo de la calzada, equivale hidráulicamente a

la descarga por un orificio, dependiendo su capacidad de área del orificio y de la profundidad o

carga de agua sobre la reja.

Cálculo de la capacidad

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Este tipo de imbornal siempre se comporta como orificio en punto bajo, entonces se utiliza la fórmula experimental desarrollada por la John Hopkins University

pgYAQ 2**6.0

segmQ

3210.008.0*81.9*2*28.0*6.0

A= área neta

Yp= altura promedio de agua sobre el imbornal

Imbornales mixtos

Se entiende por una combinación de cuneta y cordón. Para calcular la capacidad combinada de

estos sumideros, hay que considerar la ubicación relativa de los mismos y las variables

determinantes de la capacidad de cada uno. La metodología consiste en sumar juiciosamente los

caudales de entrada, es decir, calcular por separado y sumar los Q1 obtenidos.

El cálculo debe hacerse con condiciones de aproximación diferentes; rara vez se puede

determinar la capacidad sin recurrir a factores de seguridad.

segmQ

351.0)210.0421.0(*8.0

QUINTA AREA DE ESTUDIO. PROBLEMAS DE ANEGAMINETO DE LA AVENIDA SAN JUAN – RIO BLANCO-PALPALA. ALTERNATIVAS IDENTIFICADAS:

a) Acondicionamiento sistema de riego zona Río Blanco, construcción canales de guardia para excedentes hídricos y sobre elevación subrasante y sistema de desagües Avda. San Juan. Localidad de Rio Blanco-Palpalá.-

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ALTERNATIVA 1 “Acondicionamiento sistema de riego zona Río Blanco, construcción canales de guardia para excedentes hídricos y sobre elevación subrasante y sistema de desagües Avda. San Juan. Localidad de Rio Blanco-Palpalá”.- Memoria Descriptiva La problemática de los anegamientos en la Avenida San Juan data de varios años , en los

documentos recogidos se constató que los desbordes se producen desde el sector occidental ,

zonas de fincas y rastrojos, por fallas de conducción de un sistema de riego , la falta de obras

tales como canales de guardia para conducir los excedentes provenientes de la Ruta Nacional Nº

66 en su margen oriental.

Es así que se verificó que los desbordes provienen del sector del canal principal ubicado a 700

metros al oeste de la Avenida San Juan, este canal que escurre de norte a sur , no posee sección

apta, en los primeros 750 ml, para conducir los caudales máximos, y al no tener obras

complementarias de conducción de excedentes hídricos provenientes de las lluvias , del sector

de aporte y de la ruta, desbordan en este tramo hacia el sector de fincas de tal forma que la

lámina de agua llega a la zona de Avenida San Juan anegándola.-

Existen además, dos cursos naturales al pie del faldeo occidental, el principal de gran capacidad

de conducción, y donde no se observan desbordes hacia las zonas de fincas y por ende hacia la

Avda. San Juan, el segundo, cuyas aguas escurren en forma paralela al anterior a unos 50 metros

hacia el este, también se encuentra canalizado y sin vestigios de desbordes, el primero descarga

sus aguas en el cuenco amortiguador natural de donde nace el Arroyo El bajo. El segundo de

menor capacidad desagua por Ruta Provincial Nº 1 a la altura de la Vieja Bodega.

Las obras a proponer para sanear la problemática de anegamientos en Avenida San Juan son

básicamente dos:

Sobre elevación de la subrasante de la Avenida San Juan y construcción de

desagües

Construcción de obras complementarias en el sector identificado del canal

principal de riego y Limpieza de Huaicos Naturales.

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Vista del canal de riego principal de Río Blanco , en la alcantarilla de Ruta nacional Nº 66 y el canal de descarga de excedentes de aguas hacia el arroyo Los Blanquitos, vemos que la doble cañería de 800 mm funciona al 50 % por colmatación.

Otra vista del canal en la zona de compuerta (alcantarilla de cruce Ruta Nacional Nº 66) y zona de canal con poco mantenimiento donde se producen los desbordes hacia Avda. San Juan (tramo 750 m).-Fotos 11 Y 12

Vistas de zona de canal, y del Huaico Inferior. Fotos 13 y 14