Evaluación de la capacidad de captación de un Sumidero
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12º Seminario CurihamEvaluación de la capacidad de captación
de un Sumidero
Mario A. Chirichigno - Adelma M. Mancinelli - Raul A. NavarroFacultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
Universidad Nacional de Rosario
Riobamba 245 bis –Rosarioe-mail: [email protected]
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Introducción• El presente trabajo consiste en la evaluación de
la capacidad de captación de un sumidero a partir de un modelo físico en escala 1:2.
• El trabajo se realiza para diferentes configuraciones del mismo, con y sin la presencia de residuos a la entrada.
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Surge ante la necesidad de:
– Conocer la capacidad de los sumideros con las características con que se ejecutan en la zona
– Necesidad de optimización del diseño – Poco conocimiento del efecto producido por
la presencia de basura a la entrada– Poca disponibilidad de estudios para el rango
de pendientes existentes en el lugar de estudio.
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Objetivos del presente trabajo:• Conocer la capacidad de captación de un
sumidero• Evaluar la influencia de diferentes
características constructivas• Conocer la capacidad de transporte de la
cuneta• Cuantificar el efecto generado por distintos
tipos de residuos a la entrada de un sumidero
Con las características existentes en la ciudad de Rosario
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Fases del trabajo1. Evaluación de la capacidad - Proyecto final carrera
ing. Civil. Nació como parte de una propuesta del Ing. H. Orsolini (Sub Dir.Gral de Hidráulica y Saneamiento – Rosario)
2. Análisis de alternativas de diseño - Beca de iniciación en la investigación científica y tecnológica y PID
3. Cuantificación del efecto generado por la presencia de residuos a la entrada - PID
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SumiderosUn sumidero o boca de tormenta, es una abertura en el sistema de desagües,
que tiene la función de interceptar el escurrimiento superficial. • Ubicación:
– En un punto bajo– En un punto intermedio
• Tipo:– Vertical– Horizontal– Combinado (reja horizontal y totalmente abierta)
• Condición de entrada– Con depresión (5cm y 12.5cm)– Sin depresión
• Condición de trabajo– Limpio– Con residuos a la entrada (dos cantidades diferentes)
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Pendiente longitudinal
• Influencia de la pendiente:– En la calzada: a mayor pendiente, mayor capacidad– En un sumidero vertical: a menor pendiente, mayor
capacidad• Pendiente longitudinal analizada: 0.24%
– Está dentro del rango de pendientes de la ciudad (en nuestra ciudad oscilan entre 0.15 y 0.25%)
– Los resultados en cuanto a la capacidad de captación del sumidero están del lado de la seguridad
– En otros estudios son superiores al 1 o al 2%
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Ejemplo
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Sumidero PT-112-M2
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Secciones transversales
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Pavimentos de hormigón
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Pavimentos nuevos de carpeta asfáltica
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Pavimentos anteriores asfálticos
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Calzada modelada
– Sección: se adoptó el perfil anterior de pavimentos asfálticos
• Es una sección intermedia entre los más utilizados en Rosario
• Los resultados pueden ser extrapolados a las otras secciones
• Los resultados en cuanto a la capacidad de captación del sumidero están del lado de la seguridad en comparación a la sección nueva de pav. asfálticos
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Construcción del modeloSe ejecutó sobre una mesa de hormigón armado
existente, sobre la que estaba apoyado otro modelo físico
• Demolición modelo anterior• Ejecución obras de albañilería• Colocación material de relleno sobre losa no demolida
del modelo anterior• Ejecución calle• Ejecución y colocación reja
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Demolición modelo físico existente anterior al trabajo
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Acopio del material de demolición
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Colocación y nivelación conducto de descarga
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Construcción del sumidero
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Cubeta en el fondo del sumidero
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Colocación del material de relleno
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Replanteo de la calle
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Replanteo de la calle
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Construcción de la calle
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Terminación de la calle en la zona del sumidero y ejecución de la depresión
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Descripción del modelo
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Vista del Modelo
Modelo embocadura Arroyo Ludueña.
Modelo SumideroCanal vidriado
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Sumidero verticalPrototipo
Modelo físico
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Sumidero combinado
Modelo Físico Prototipo
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Aforo de caudales
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Ensayos• Aporte de caudal al modelo• Observaciones
– Evolución del tirante– Forma de las líneas de flujo– Perturbaciones ocasionadas por los elementos
componentes– Comportamiento con obstrucciones
• Mediciones– Caudal captado– Caudal pasante– Tirante en la cuneta
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Alimentación
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Caudal=130Lts / segPara 3Has (1.5Has por cuneta), coef. de escorrentía=0.6, I=52mm/horaVista perfil de agua frente al sumidero
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Caudal=130Lts/seg (I=52mm/h)Sumidero vertical E=88% Sumidero Combinado E=89%
En los dos casos el ancho de ocupación aguas abajo=2/3 ancho total
Sumidero vertical y combinado
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Caudal=310Lts/seg; E=60%I=124mm/h (Lluvia de diseño: T=10 min R=5 años I=128mm/h)
Sumidero con y sin reja en la abertura horizontal
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Caudal=273Lts / seg; E=62%I=110mm/h (T=10min R=2 años I=102mm/h; R=5 años I=128mm/h)
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Efecto de los barrotes y parantes (sin reja horizontal)
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Efecto de los barrotes y parantes (sin reja horizontal)
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Con reja horizontal
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Planeo del agua sobre reja horizontal
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Con reja reja horizontal totalmente abierta
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Conducto de descargaCaudal total=130Lts/seg; Caudal captado=117Lts/seg
(I=52mm/h)
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Caudal total=130Lts/seg; Caudal captado=117Lts/seg (I=52mm/h)
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Caudal total=310Lts/seg; Caudal captado=127Lts/seg (E=59%) (I=123mm/h)
Conducto de descarga
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Líneas de flujo
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Prolongación líneas de flujo
L necesaria (Prototipo) = 6.26 mL necesaria según Guo = 6.04 m
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Efecto de la basura en la entrada
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MR-D-06
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PT-112
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PT-112-M2
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Hojas mojadas de días anteriores
Q total 110 Lts/segCantidad moderada: E=62% Cantidad abundante: E=45%
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Resultados
Se analiza la eficiencia (relación entre caudal captado y aportado al sumidero
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Tirante de agua en la Cuneta
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0
Tirante [cm]
Cau
dal [
m3/
seg]
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Influencia de la depresiónCaudal total - Caudal Captado
Depresión 5cm y 12,5cm L=3m
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Cau
dal c
apta
do [L
ts/s
eg]
Depresión=12.5cmDepresión=5cmDepresión 12.5cmDepresión 5cm
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Influencia de la depresiónEficiencia sumidero para diferentes valores de depresión
Depresión 5cm y 12,5cm L=3m
50
60
70
80
90
100
50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Efic
ienc
ia [%
]
Depresión=12.5cmDepresion=5cmDepresión=5cmDepresión=12.5cm
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Influencia del tipo (vertical o combinado)Eficiencia sumidero vertical y combinado
Depresión=12,5cm L=3m
60
70
80
90
100
50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Efic
ienc
ia [%
]
Sumidero VerticalSumidero combinado - 1 reja HorizontalSumidero combinado - 3 rejas horizontalesSumidero CombinadoSumidero Vertical
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Influencia de la reja en la abertura horizontalInfluencia del tipo de reja horizontal en la eficiencia del sumidero
60
70
80
90
100
50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Efic
ienc
ia [%
]
Totalmente abierta
Con barrotes rectangulares
Totalmente abierta
Con barrotes rectangulares
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Efecto de la basura en la entradaEficiencia Sumidero Combinado con distintas cantidades de basura
70
80
90
100
100 120 140 160 180 200 220Caudal aportado [Lts/seg]
Efic
ienc
iaLimpio
Poca
Abundante
Limpio
Poca
Abundante
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Resultados de los ensayosResumen
• La cuneta analizada transporta un caudal de 156 Lts/seg con un tirante de 12 cm y una velocidad de 0.61 m/seg
• Para esta situación, el sumidero capta el 82% del caudal total (capta 128 Lts/seg y lo sobrepasan 28 Lts/seg)
• Para otras situaciones, puede decirse:– Capta la totalidad del caudal cuando éste no supera
los 75 Lts/seg– el 90% cuando el caudal total es de 140 Lts / seg• La presencia de residuos genera una merma en la
capacidad de captación del orden del 5%
![Page 68: Evaluación de la capacidad de captación de un Sumidero](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081802/586691bd1a28abdc408b7bfd/html5/thumbnails/68.jpg)
Comparación con otros estudiosEficiencia del sumidero vertical
Caudal total en la cuneta es de 156 Lts/seg.
Eficiencia [%] para el caudal máximo en la cuneta
0
20
40
60
80
100
Eficiencia [%] 83 71 82
UDFCD (84) Gúo = UDFCD (2001) Resultado ensayado
![Page 69: Evaluación de la capacidad de captación de un Sumidero](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081802/586691bd1a28abdc408b7bfd/html5/thumbnails/69.jpg)
Utilidad de los resultados
Los resultados y observaciones hechas en este trabajo serán de utilidad para:– Ajustar el dimensionamiento de los sumideros
en la ciudad de Rosario a valores propios.– Considerar mejoras al diseño de los
sumideros con datos de eficiencia reales.– Conocer la capacidad de transporte de una
calle representativa de la ciudad de Rosario a fin de definir la traza de las obras a proyectar
![Page 70: Evaluación de la capacidad de captación de un Sumidero](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081802/586691bd1a28abdc408b7bfd/html5/thumbnails/70.jpg)
Conclusiones• El aumento de la depresión a la entrada mejora la
eficiencia• El agregado de una reja horizontal produce una mejora
leve en la eficiencia• El conducto de descarga del sumidero tiene capacidad
suficiente, puede reducirse la pendiente de éste de ser necesario.
• Podría mejorarse la capacidad de descarga del conducto de salida (o reducirse el diámetro), generando un abocinamiento a la entrada del mismo.
• La presencia de residuos a la entrada del sumidero produce una merma en la eficiencia del orden del 5%
• Se recomienda además de la limpieza permanente, la limpieza posterior a una tormenta
![Page 71: Evaluación de la capacidad de captación de un Sumidero](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081802/586691bd1a28abdc408b7bfd/html5/thumbnails/71.jpg)
Validez
Las conclusiones se consideran válidas para:
• sumidero vertical o combinado• ubicado en un punto intermedio de la
pendiente longitudinal de la calle• Cantidades de basura provenientes de la
misma tormenta y no de días anteriores
![Page 72: Evaluación de la capacidad de captación de un Sumidero](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081802/586691bd1a28abdc408b7bfd/html5/thumbnails/72.jpg)
Gracias por su atención