APÉNDICE 10.A PRUEBA DE PERCOLACIÓN

10-44 REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE XV SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 ÍNDICE DE FIGURAS Capítulo 3 Figura 3.1 Porcentajes de cambio en eventos de lluvia de 24 horas según escenarios de cambio climático para el periodo 2020 a 2049 en Mayagüez, Puerto Rico. 3-16 Figura 3.2 Escorrentía de áreas de captación compuestas con zonas impermeables directamente conectadas al sistema de drenaje pluvial 6-16 Capítulo 4 Figura 4.1 Esquemático de sección de carretera inundada. 4-10 Figura 4.2 Diferentes tipos de encintados y cunetas. 4-10 Figura 4.3 Ubicación de pocetos en intersecciones con pendientes continuas. 4-11 Figura 4.4 Tipos de Pocetos 4-11 Figura 4.5 Detalle de sección transversal de pocetos (a) de rejillas, (b) combinado. 4-12 Figura 4.6 Parrilla P-50 y P-50 X 100 (La parrilla P-50 es la parrilla P50 x100 sin las barras transversales). 4-12 Figura 4.7 Parrilla P-30 4-13 Figura 4.8 Secciones típicas de cunetas. 4-14 Figura 4.9 Detalle de sección de cuneta triangular compuesta. 4-16 Figura 4.10 Sección de un poceto de entrada lateral con depresión frente a la apertura 4-20 Figura 4.11 Perímetro en la ecuación de orificio. 4-22 Figura 4.12 Definición de la profundidad "d₀" utilizada en las ecuaciones de vertedor y orificio. 4-22 Figura 4.13 Diferentes geometrías de entradas para pocetos de entrada lateral (la figura muestra flujo de orificio). 4-24 Figura 4.14 Poceto con entrada lateral: (a) sin depresión y (b) con depresión (la figura muestra flujo de vertedor). 4-25 Capítulo 5 Figura 5.1 Elevaciones de tipos de cajas de pocetos 5-13 Figura 5.2 Ejemplo de un muro de contención con alas y plataforma de concreto para protección en la entrada de tubos pluviales 5-13 Figura 5.3 Líneas de altura piezométrica gradiente de carga hidráulica y gradiente de energía 5-14 Figura 5.4 Ángulo del cambio de dirección entre los tubos de entrada y salida en un pozo de registro 5-19 Figura 5.5 Configuraciones del fondo del pozo. 5-21 REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xvi SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Capítulo 6 Figura 6.1 Esquemático de charcas independientes 6-11 Figura 6.2 Esquemático de charcas interconectadas. 6-11 Figura 6.3 Esquemático de Estructura de Control de Escorrentía. 6-12 Figura 6.4 Detalles típicos de rejillas para escombros y basura en diferentes tipos de aperturas en una estructura de salida. 6-12 Figura 6.5 Estructura de control y almacenamiento de escorrentías con pozos de drenaje. 6-13 Figura 6.6 Vertedor rectangular sin contracciones. 6-16 Figura 6.7 Vertedor rectangular con contracciones. 6-16 Figura 6.8 Vertedor triangular. 6-17 Figura 6.9 Orificio con descarga libre. 6-17 Figura 6.10 Orificio con descarga sumergida. 6-18 Figura 6.11 Placa con múltiples orificios 6-18 Capítulo 7 Figura 7.1 Terrenos cársticos en el norte de Puerto Rico [6] 7-15 Figura 7.2 Sección longitudinal generalizada de la Región Norte de Puerto Rico. 7-17 Figura 7.3 Sección transversal generalizada de la Región Norte de Puerto Rico. 7-17 Figura 7.4 Representación Gráfica de los Diferentes Tipos de Depresiones [7]. 7-20 Capítulo 8 Figura 8.1 Ejemplo de la técnica de rehabilitación conocida como "excavación y reemplazo" 8-6 Figura 8.2 Ejemplo de la técnica de rehabilitación conocida como "Revestimientos de Tubería Curada en Sitio" 8-6 Figura 8.3 Revestimiento centrifugado de concreto para reparar tubos pluviales defectuosos. Se muestra el aplicador (spincaster) 8-7 Figura 8.4 Configuración para Tubería PEAD usando la técnica de revestimiento deslizado 8-7 Capítulo 10 Figura 10.1 Prácticas de desarrollo de bajo impacto (LID). 10-2 Figura 10.2 Hidrogramas conceptuales de caudales mostrando el concepto de la reducción del caudal pico y volumen de escorrentía posdesarrollo. 10-7 Figura 10.3 Jardinera con desborde. 10-9 Figura 10.4 Canal de desbordamiento 10-10 Figura 10.5 Drenaje para desbordamiento en sistema de biorretención. 10-10 REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xvii SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Figura 10.6 Drenaje para desbordamiento en zanjas y canales vegetados 10-11 Figura 10.7 Aperturas en sardinel para interceptar flujo 10-11 Figura 10.8 Intercepción en la cuneta con entrada y salida para desborde. 10-12 Figura 10.9 Jardín pluvial con drenaje suplementario. 10-12 Figura 10.10 Trinchera de infiltración para flujo excedente de pavimento permeable 10-13 Figura 10.11 Sistema de biorretención en un terreno mejorado. 10-15 Figura 10.12 Sistema de biorretención en un terreno que no requiere mejoras. 10-15 Figura 10.13 Esquemático de una celda de biorretención 10-21 Figura 10.14 Esquemático de una jardinera filtrante confinada. 10-22 Figura 10.15 Esquemático de una jardinera filtrante no confinada 10-23 Figura 10.16 Esquemático de una zanja vegetada. 10-24 Figura 10.17 Componentes típicos de un pavimento permeable. 10-26 Figura 10.18 Sistema de pavimento permeable diseñado con infiltración total 10-28 Figura 10.19 Sistema de pavimento permeable diseñado para infiltración parcial. 10-28 Figura 10.20 Sistema de pavimento permeable diseñado sin infiltración provisto de una geomembrana y tubería perforada 10-29 Figura 10.21 Comparación entre asfaltos poroso y convencional en un área de estacionamiento para vehículos 10-30 Figura 10.22 Hormigón poroso para aceras o rampa para vehículos. 10-31 Figura 10.23 Bloques y adoquines de hormigón para pavimento permeable. 10-31 Figura 10.24 Pavimentación con césped o gravilla con refuerzo 10-32 Figura 10.25 Capas para el diseño de techos verdes 10-39 Figura 10.26 Sistema colector de agua de lluvia en una residencia. 10-42 REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xviii SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 ÍNDICE DE TABLAS Capítulo 3 Tabla 3.1. Periodos de recurrencia, en años, para la determinación del evento de lluvia de diseño 3-13 Tabla 3.2. Coeficientes de escorrentía, C, para uso en las Ecuaciones (3.1) y (3.2) 3-13 Tabla 3.3. Coeficientes de rugosidad de Manning, n, para flujo en capa 3-14. Tabla 3.4. Coeficientes de Velocidad para Estimar Tiempo de Viaje en el Método de Velocidad en m/s 3-14 Tabla 3.5. Ecuaciones para estimar la velocidad del flujo en cunetas 3-15 Capítulo 4 Tabla 4.1 Clasificación de carreteras y calle (Adaptado de Urban Drainage and Flood Control District .4-9 Tabla 4.2 Coeficientes de Manning para diferentes superficies de pavimentos y cunetas 4-9 Tabla 4.3 Coeficientes para estimar la velocidad de salpiqueo 4-9 Tabla 4.4 Razón de área de apertura al área total superficial de pocetos 4-15 Tabla 4.5 Coeficiente de obstrucción para la Ecuación 4.30 4-17 Tabla 4.6 Factor de obstrucción, C,, para múltiples pocetos según Ecuación 4.30 4-23 Tabla 4.7 Modelo de tabla para el dimensionamiento de pocetos de rejillas. 4-30 Tabla 4.8 Modelo de tabla para el dimensionamiento de pocetos de entrada lateral 4-31 Capítulo 5 Tabla 5.1 Separación máxima entre pozos de registro o cámaras de acceso (American Concrete Pipes Association) 5-12 Tabla 5.2 Valores promedio del coeficiente de Manning para tuberías nuevas. 5-12 Tabla 5.3 Factor de pérdidas en pozo de registro para diferentes configuraciones del fondo. 5-21 Capítulo 6 Tabla 6.1 Eventos de lluvia para el diseño de charcas 6-10 Capítulo 7 Tabla 7.1. Descripción de expresiones de sumideros para utilizar durante la preevaluación de diseños. 7-20 REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xix SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Capítulo 9 Tabla 9.1 Actividades de inspección y mantenimiento para sistemas soterrados 9-9 Tabla 9.2 Actividades de inspección y mantenimiento para sistemas superficiales. 9-10 Tabla 9.3 Actividades de inspección y mantenimiento para estructuras de control de escorrentía. 9-11 Tabla 9.4 Actividades de inspección y mantenimiento para sistemas de bio-retención 9-12 Tabla 9.5 Actividades de conservación y limpieza para sistemas de bio-retención 9-13 Tabla 9.6 Actividades de inspección y mantenimiento para pavimentos permeables. 9-14 Tabla 9.7 Actividades de conservación y limpieza para pavimentos permeables. 9-14 Tabla 9.8 Actividades de inspección y mantenimiento para cauces naturalizados. 9-15 Tabla 9.9 Actividades de inspección y mantenimiento para techos verdes. 9-16 Tabla 9.10 Actividades de inspección y mantenimiento Colector de agua de lluvia 9-16 Capítulo 10 Tabla 10.1 Efectos de los parámetros del CN en las medidas de diseño LID 10-8 Tabla 10.2 Gradación para el suelo franco arcilloso 10-16 Tabla 10.3 Proporciones de materiales para el suelo estructural. 10-17 REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE XX SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS Y ACRÓNIMOS ACPA American Concrete Pipe Association. AISI American Iron and Steel Institute. AMC Antecedent Moisture Content ASTM American Society for Testing and Materials. cm Centímetros. cm/hr o emph Centímetros por hora. cm/s o cmps Centímetros por segundo. CMNUCC Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. DAPR Departamento de Agricultura de Puerto Rico. DIPRA Ductile Iron Pipe Research Association. DRNA Departamento de Recursos Naturales y Ambientales. EE. UU. Abreviatura para Estados Unidos de América. EPA Environmental Protection Agency. FHWA Federal Highway Administration GI Green Infrastructure. HDPE High Density Polyethylene. IDF Curva de Intensidad, Duración y Frecuencia de la lluvia. LGH Línea del gradiente hidráulico. LID Low Impact Development. MS4 Municipal Separate Storm Sewer Systems. NRCS Natural Resources Conservation Service. NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration. OGPe Oficina de Gerencia de Permisos. PA Profesional Autorizado. p Pies. p³ Pies cúbicos. p. ej. Abreviatura para "por ejemplo". p³/hr o pch Pies cúbicos por hora. p³/s 0 pcs Pies cúbicos por segundo. p/s o pps Pies por segundo. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xxi SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 PEAD Polietileno de alta densidad. PP Polipropileno. pulg Pulgadas. pulg/hr Pulgadas por hora. PVC Policloruro de vinilo. m Metros. m³ Metros cúbicos. m³/hr o mch Metros cúbicos por hora. m³/s o mcs Metros cúbicos por segundo. m/hr o mph Metros por hora. m/s 0 mps Metros por segundo. mm Milímetros. mm/hr o mmph Milímetros por hora. mm/s o mmps Milimetros por segundo. S Segundos. SCS Soil Conservation Service. SI Sistema Internacional de unidades, también conocido como sistema métrico. SIG Sistemas de Información Geográfica (GIS, por sus siglas en inglés). SuDS Sustainable Drainage Systems. US, U.S., USA o Siglas y abreviaciones en inglés para Estados Unidos de América. U.S.A. USC Sistema anglosajón de unidades denominado así en los Estados Unidos de América. USDA US Department of Agriculture. USEPA Véase EPA. USGS US Geological Survey. USWB US Weather Bureau. WSUD Water Sensible Urban Design. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xxii SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 LISTA DE TÉRMINOS USADOS EN LAS ECUACIONES α Coeficiente en la ecuación de velocidad de salpiqueo en un poceto (ver Ecuación 4.11). A Área de captación, drenaje, cuenca hidrográfica o de una superficie que colecte escorrentía y la drene hacia un punto en común (punto de interés). Ac Área seccional de flujo en un tubo. Ag Área de apertura para el paso del agua a través de la rejilla de un poceto. Aᵢ Denota el área de una superficie específica, i. Apₚ Área de pavimento permeable requerida para almacenar el volumen de diseño. ß Coeficiente en la ecuación de velocidad de salpiqueo en un poceto (ver Ecuación 4.11). B Diámetro interno de un pozo de registro. C Es un coeficiente de escorrentía utilizado en el cómputo del tiempo de concentración (ver Capítulo 3). C₀ Factor de obstrucción para un poceto. CB Factor de corrección por configuración del fondo. Cc Factor de obstrucción combinado en la entrada de pocetos (cuando se colocan más de una rejilla en serie). Cₐ Factor de corrección por profundidad de flujo. Cₚ Factor de corrección para flujo en caída libre. cₚ Constante de proporcionalidad (ver Ecuación 7.1) C₀ Factor de corrección por porcentaje de flujo en cada tubo. CN Número de Curva. CN Número de Curva ponderado (en área o volumen). CN, Número de Curva correspondiente a un área específica, Aᵢ. CN₂ Número de Curva para el área permeable. Cₘ En la ecuación de Manning para flujo, coeficiente de unidades. Su valor depende de la forma en que la ecuación esté expresada y se da en el lugar donde se presente. C₀ Coeficiente de descarga en la ecuación de caudal de un orificio. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xxiii SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Cₛ Coeficiente que establece las unidades en una ecuación. Su valor varía dependiendo de la ecuación en particular. Cᵥₗ Coeficiente que establece las unidades en la ecuación de Manning y onda cinemática (Cᵤ= 1 para SI; Cᵤ= 1.486 para USC). Cₘ Coeficiente de descarga para un vertedor (se usa 1.66 para sistema SI y 3.0 para sistema USC). Ad Caída final del agua en la prueba de percolación. D Diámetro del tubo. d La profundidad de agua en un pozo de registro calculada como la diferencia entre la elevación de la línea del gradiente hidráulico aguas arriba de la tubería de salida y la elevación de la invertida de la tubería de salida. d₀ Profundidad promedio del agua sobre la rejilla del poceto (véase la Figura 4.12 0 4.13, según sea el caso). Dᵢ Diámetro del tubo que llega al pozo de registro. D₀ Diámetro del tubo de salida en un pozo de registro. Dₛ Profundidad adicional en una cuneta de sección compuesta. La altura del punto de intersección de la proyección de la pendiente lateral de la superficie de rodaje (Sx) y la pared del encintado. dᵢₙᵢ Profundidad inicial del agua en la prueba de percolación. E₀ Eficiencia del poceto para atrapar el flujo frontal que fluye por una cuneta de sección compuesta. E'o Eficiencia ajustada del poceto para atrapar el flujo frontal que fluye por una cuneta de sección compuesta. Ef Eficiencia total de un poceto para atrapar el caudal que le llega. Ew La razón entre el flujo en la zona con la depresión frente a la apertura de un poceto de entrada lateral y el caudal total en la cuneta. e Factor en la ecuación del factor de obstrucción combinado en la entrada de un poceto. φ Coeficiente en la ecuación de velocidad de salpiqueo en un poceto (ver Ecuación 4.11). f Factor de fricción de Darcy-Weisbach. FR Factor de reducción en la prueba de percolación. Y Coeficiente en la ecuación de velocidad de salpiqueo en un poceto (ver Ecuación 4.11). REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xxiv SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 g Constante de aceleración gravitacional (9.81 m/s² en sistema SI y 32.17 ft/s² en sistema USC). Hₐᵈₛ Profundidad máxima del almacenamiento adicional por debajo del drenaje soterrado en sistemas de biorretención. h La diferencia en elevación entre la invertida de la tubería de llegada más alta y la línea de centro de la tubería de salida en un pozo de registro. hₗ Pérdidas de energía en pozos de registro. i La intensidad de la lluvia en cm/hr (pulg/hr). También se utiliza como subíndice en algunas ecuaciones. K Coeficiente de pérdida de carga en un pozo de registro. K₀ Coeficiente inicial de pérdida de carga basado en el tamaño relativo del pozo de registro. L Largo de un poceto (lado más largo del poceto). lc Largo característico (ancho o diámetro) (cm) del agujero en la prueba de percolación. Lᶜₕ Largo de flujo en el régimen de flujo en canal abierto en el cómputo del tiempo de concentración. Lₑ La longitud efectiva de un poceto. Lₚ Longitud requerida de un poceto de entrada lateral para interceptar el 100% del flujo en la cuneta. Lₛ Largo de flujo sobre la superficie en el régimen de flujo en capa en el cómputo del tiempo de concentración. Lₛₚ Largo de flujo en el régimen de flujo concentrado poco profundo en el cómputo del tiempo de concentración. L, Largo del tubo en el cómputo de pérdidas por fricción. N Número de rejillas en serie en la entrada de un poceto. n Coeficiente de rugosidad de Manning para una superficie o material. P Lluvia total en cm (pulg). P₂₄₋₁ Profundidad de lluvia para un evento de 24 horas de duración y frecuencia de un año. Pc Perímetro mojado de la sección de flujo en un conducto. PCN Profundidad de lluvia determinada con la ecuación del NRCS, utilizando un Número de Curva ponderado en el área del proyecto y multiplicado por un factor de 1.5. Se utiliza en el diseño de prácticas LID. Pₑ Perímetro efectivo del poceto (si el poceto tiene encintado, el largo paralelo al encintado no se toma en cuenta). REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE XXV SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Pᵢₘₚ Por ciento del área de captación que es impermeable. PLID Profundidad de lluvia para el evento de diseño de las prácticas LID. perc Tasa de percolación en el fondo de una fosa de biorretención (ver Ecuación 7.1). Q Escorrentía directa. Es el resultado de la transformación de la lluvia en exceso en escorrentía utilizando el método del NRCS o Número de Curva (ver Capítulo 3). Qc Caudal que fluye por una cuneta de sección uniforme o compuesta. Qd Caudal de diseño en pies cúbicos por segundo (pcs) o metros cúbicos por segundo (mcs). Qᵢ Caudal de la tubería i que llega al pozo de registro. Qᵢₙₜ Caudal total interceptado por un poceto en una cuneta. Qint-frontal Proporción del flujo interceptado frontalmente por un poceto. Qint-lateral Proporción del flujo interceptado lateralmente por un poceto. qₚ Caudal pico en el hidrograma unitario. Se utilizará para calcular el caudal de diseño (ver Capítulo 3). Q La escorrentía directa producida por el evento de lluvia de diseño. Qₐ Caudal de diseño producido por la escorrentía directa de un evento de lluvia. Q₀ Caudal de la tubería de salida en un pozo de registro. Q₀ᵣᵢ Caudal entrando a un poceto cuando prevalece el flujo de orificio. Qu La escorrentía directa unitaria (igual a 1 cm, o I pulg). Qᵥₑᵣₜ Caudal entrando a un poceto cuando prevalece el flujo de vertedor. Qw Caudal dentro del segmento de la cuneta de sección compuesta con pendiente Sw. Qx Caudal dentro del segmento de la cuneta de sección compuesta con pendiente Sx. R La razón del área impermeable desconectada al área impermeable total. Rf Fracción del flujo interceptado frontalmente por un poceto en una cuneta triangular de sección uniforme. Rₛ Fracción del flujo interceptado lateralmente por un poceto en una cuneta triangular de sección uniforme. S Retención potencial máxima de agua del área de captación en cm (pulg). S₀ Pendiente (m/m 0 p/p) de la superficie por donde discurre el flujo. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xxvi SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 S₀c Pendiente (m/m o p/p) promedio de la superficie donde se sostiene el régimen de flujo en capa. Sₑ Pendiente equivalente transversal de la cuneta cuando el poceto de entrada lateral tiene depresión en el borde interno. Sf La pendiente, o gradiente, de la línea de energía en un tubo. SL Pendiente longitudinal de la cuneta, carretera o calle. Sx Pendiente lateral de la rasante de la cuneta, carretera o calle. Sw Pendiente lateral más pronunciada en la cuneta de sección compuesta. Θ Ángulo entre las tuberías de entrada y salida en un pozo de registro. T Ancho de la superficie libre de agua en una carretera o calle (metros o pies). tc Tiempo de concentración. Tₛ Ver Figura 4.10 para su definición. Tₜ Tiempo de viaje. El tiempo que le toma a un caudal, o flujo, viajar una determinada distancia. Tₜ₁ Tiempo de viaje para flujo en capa. Tₚ Tiempo al pico del hidrograma unitario del NRCS en horas. V Velocidad del flujo en m/s (p/s). V₀ Velocidad del agua a la cual comienza el salpiqueo al llegar a un poceto. Vₚ Velocidad promedio de la escorrentía que llega al poceto en una cuneta. W Ancho de un poceto (lado más corto del poceto). W Ancho máximo de la superficie libre en el segmento de la cuneta de sección compuesta con pendiente Sw. y Profundidad normal del agua dentro de un conducto. Y Ver Figura 4.10 para su definición. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE xxvii SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 CAPÍTULO 1 APLICACIÓN E INTERPRETACIÓN