La historia de Cenicienta es conocida por muchos: una joven hermosa y talentosa que vivía con su madrastra y hermanastras después de la muerte de su padre. Durante años, Cenicienta fue relegada a la posición de sirvienta y menospreciada por su propia familia, lo que la hizo sentir inferior a sus hermanastras. Pero, ¿qué tiene esto que ver con el drenaje pluvial urbano? El punto es que hay un componente vital del sistema de drenaje, las cunetas, que a pesar de su importancia, tienden a ser ignoradas por muchos expertos en hidráulica y consideradas una responsabilidad puramente de la especialidad vial.
Cuando llueve, parte del agua se filtra en la tierra y la otra fluye en la superficie, lo que se conoce como escorrentía o corriente. En áreas urbanas, donde predominan techos y calles, la cantidad de agua que fluye en comparación con la que se filtra es mayor, provocando una mayor vulnerabilidad a inundaciones.
Es esencial que las ciudades cuenten con sistemas de drenaje pluvial suficientemente capaces de captar y contener la escorrentía, conduciéndola a lugares seguros donde se pueda tratar y disponer de forma segura. El primer elemento del sistema son las cunetas, que reciben las aguas pluviales provenientes del bombeo de las vías, los drenajes de los edificios y la pendiente natural de los terrenos y las terrazas. Desafortunadamente, en la mayoría de los casos son las cunetas las primeras que fallan hidráulicamente.
Para comenzar existen varios tipos de cunetas, pero aun así, varias calles urbanas se dan el lujo de no tener cunetas, o en el mejor de los casos, está conformada por la calzada y el bordillo. Lo ideal sería que la cuneta sea un elemento hidráulico diferente a la calzada, tanto para una mejor hidráulica, como para protección de la carpeta de rodamiento. Entre los tipos de cunetas que se podría proponer se encuentran las siguientes:
Es comprensible que se piense que una cuneta bien diseñada debe asegurar que durante una tormenta de diseño, el ancho de propagación T (spread), sea igual al ancho de la cuneta W (de 0,4 m a 1 m). Sin embargo, esto resultaría exorbitante en costos. Para evitarlo, los especialistas hidráulicos pueden permitirse un ancho máximo de propagación que supere el ancho de la cuneta y alcance hasta cierto ancho del carril de la calle. En general, se estipula que si una calle cuenta con dos carriles, se le debe permitir que su ancho de corona alcance la mitad de cada carril en lugar de la mitad de la calle en sí [1]. De esta manera, se asegura que al menos el 50% de la calle se mantenga libre de inundaciones, lo que facilita la circulación vehicular y el cruce peatonal en algunos tramos de la cuneta. Es importante tener en cuenta que el ancho máximo de propagación puede variar según la normativa de cada país.
Topológicamente hablando, la sección de un tramo de cuneta debe tener un ancho y sección constantes a lo largo de una longitud equivalente a la distancia entre los tragantes de la misma banda, con una pendiente similar a la de la vía. De igual manera, el caudal que transporta la cuneta se incrementa en función de su longitud, ya que el escurrimiento se produce a lo largo de toda su extensión. En consecuencia, el dimensionamiento de la cuneta se basa en el cálculo del caudal máximo que se presentará en el extremo del tramo.
Existen dos métodos para dimensionar correctamente una cuneta. El primer método consiste en calcular el caudal de escurrimiento superficial, a partir de una longitud determinada de la cuneta y, en función de este caudal, establecer las dimensiones de la sección. Es importante considerar el ancho máximo de propagación para conducir adecuadamente el caudal. La segunda opción es la más utilizada y consiste en determinar el caudal que se puede conducir a partir de una sección específica de la cuneta y un ancho máximo de propagación. Luego, se estima la longitud adecuada de la cuneta. Con este último método, se puede calcular la distancia entre dos tragantes en una calle con pendiente constante.
La cuneta de mi preferencia es la de sección compuesta, la cual se dimensiona utilizando las siguientes ecuaciones:
(1)
Donde:
Q: Caudal total conducido por la cuneta (m3/s)
Qw: Caudal conducido dentro de la sección deprimida (m3/s)
Qs: Caudal conducido en la vía, encima de la sección deprimida. (m3/s)
El ancho de propagación T se puede dividir de la siguiente manera:
(2)
donde:
T: Ancho de propagación T (m)
W: Ancho de la cuneta deprimida (m)
Ts: Ancho de flujo en la vía por encima de la sección deprimida (m)
Por geometría, la profundidad del flujo en el bordillo de la cuneta es igual a:
(3)
donde:
y: profundidad del flujo en la cara del bordillo (m)
d y a: son a como se muestra en la sección compuesta en la figura 1
Sx: Pendiente transversal de la vía (m/m)
Es importante destacar que la dimensión "a" no equivale a la altura que existe entre el punto más bajo de la sección transversal y la parte superior de la depresión de la cuneta, sino que es una medida menor a esa diferencia por la cantidad WSx. En consecuencia, la pendiente transversal de la cuneta es:
(4)
donde:
Sw: Pendiente transversal de la depresión de la cuneta (m/m)
Para determinar el caudal conducido en la vía se utiliza la siguiente ecuación generada a partir de la ecuación de manning:
(5)
donde:
So: Es la pendiente longitudinal de la cuneta (m/m)
Si el caudal conducido dentro de la sección deprimida se expresa como:
(6)
donde
Eo: Fracción de la descarga total que fluye dentro de la sección deprimida. (0 ≤ Eo ≤ 1)
Si sustituimos la ecuación (1) en la ecuación (6) se obtiene:
(7)
La fracción Eo de la descarga total que fluye dentro de la sección deprimida, se calcula de la siguiente manera [2]
(8)
Espero que con este artículo nos podamos dar cuenta de la importancia de las cunetas, así como de las ecuaciones que se utilizan para dimensionarlas, para que en nuestra próxima memoria de cálculo las incluyamos con su propio apartado y de esta manera las cunetas dejen de ser la cenicienta en los proyectos de drenaje pluvial urbano. "Bibidi-Babidi bu"
Bibliografía
Interesante! Ahora seré más consciente en la utilidad de las cuentas