PLANIFICACIÓN DEL MANEJO DE LAS ESCORRENTÍAS PLUVIALES

a. La huella urbana tiene un impacto directo sobre el comportamiento de la escorrentía dado que afecta los patrones naturales del ciclo hidrológico (i.e. capacidad de infiltración del terreno, cambio en las pendientes, patrones de flujo, entre otros). Planificar el manejo de las escorrentías pluviales es necesario en proyectos porque se logra una reducción del impacto causado por el cambio en el uso de suelos producto de la propuesta de desarrollo. b. Los sistemas de alcantarillado pluvial son la alternativa más común del manejo y control de las escorrentías pluviales. Estos sistemas son parte importante de la infraestructura urbana que puede afectar el desempeño de todas las actividades gubernamentales y privadas. La función principal de los sistemas de alcantarillado pluvial es la captación, transporte y desagüe de las aguas de lluvia hacia los cuerpos de agua receptores sin afectar área urbanas localizadas aguas abajo (i.e. viviendas, comercios, industrias, carreteras o cualquier otra infraestructura) y disminuyendo el impacto sobre el tráfico peatonal y vehicular durante eventos de lluvia. c. Los costos asociados con las inundaciones urbanas son el resultado esperado a la ausencia de la planificación del manejo de las escorrentías pluviales. La reconstrucción y rehabilitación de infraestructura dañada, los impactos sobre la economía local, gastos de fondos estatales y federales para la atención de los problemas ocasionados por inundaciones urbanas son algunos de estos costos que pueden ser reducidos con una planificación adecuada. d. Este reglamento será utilizado en la planificación de proyectos de desarrollo de terreno y por todo profesional autorizado en áreas relacionadas al diseño y construcción de sistemas de alcantarillado pluvial. e. En la planificación del proyecto se tomarán en cuenta las siguientes secciones. 2.4.1 Diseño de Redes de Alcantarillado Pluvial a. Un sistema de alcantarillado pluvial está compuesto por una red de conductos e instalaciones complementarias, que permiten la captación, transporte y desagüe de las escorrentías en una manera controlada. Esta red consiste en cunetas, encintados, tubos, canales y atarjeas, entre otros, los cuales requieren mantenimiento para una operación adecuada y eficiente según diseñados. Los propósitos principales en un diseño de alcantarillado pluvial son el control de inundaciones, contar con capacidad hidráulica, velocidad y profundidad de flujo adecuada para garantizar la seguridad del tránsito vehicular y de peatones. En el caso en que se considere el uso de técnicas de Desarrollo de Bajo Impacto en el diseño del sistema de alcantarillado pluvial, se debe considerar las condiciones locales del suelo y sus tasas de infiltración naturales para un mejor desempeño del manejo y control de las escorrentías pluviales. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 12-3 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 b. La planificación de la red pluvial requiere un estudio de la condición predesarrollo del lugar incluyendo los proyectos propuestos (vivienda, comercio, industria e infraestructura) en el interior de la cuenca hidrográfica donde ubica el desarrollo propuesto. Además, en la planificación se debe considerar los patrones de flujo superficial del terreno en la condición predesarrollo, las pendientes del terreno en su estado natural, condición de inundación e infraestructura pluvial existente cerca del proyecto. Cada uno de estos aspectos permiten conocer lo siguiente; cambio futuro del uso de suelo en la cuenca, condición de inundación de lugar e impacto de las inundaciones futuras y capacidad hidráulica de infraestructura pluvial cercana al proyecto. Estos aspectos permiten proveer alternativas de manejo de escorrentías pluviales adecuadas reduciendo los impactos adversos del proyecto propuesto. c. En los casos en donde hay intención de conectar el sistema de alcantarillado pluvial nuevo a uno existente, se determinará la mitigación necesaria para no sobrecargar el sistema existente luego de realizar los análisis sobre su capacidad hidráulica. Se documentarán las condiciones hidráulicas existentes y las descargas del nuevo sistema no provocará que el sistema existente exceda su capacidad hidráulica. 2.4.1.1 Etapas del diseño de alcantarillado pluvial a. El diseño de un sistema de alcantarillado pluvial tiene varias etapas donde se involucran distintas áreas de la ingeniería. La planificación del manejo de las escorrentías pluviales es importante para la viabilidad de la expansión de la huella urbana. A continuación, se presenta una descripción de estas etapas. 1. Análisis hidrográfico En esta etapa se determina la precipitación en la zona de estudio y se evalúa el comportamiento de los patrones de flujo de la escorrentía sobre la superficie del terreno. Se analiza el recorrido de las escorrentías a lo largo de las áreas de drenaje, subcuencas y cuenca de la zona bajo estudio. La definición de los límites de estas áreas permite conocer el impacto de las escorrentías en la planificación territorial. 2. Análisis hidrológico Se recopilan los datos de precipitación resultantes de un análisis de frecuencia para las coordenadas del sitio de estudio y por medio de análisis hidrológicos, para cada periodo de retorno (recurrencia) y cada duración reglamentada, se transforma la lluvia en escorrentía. Con esta información se determinan los caudales de diseño. 3. Análisis hidráulico Se analiza el comportamiento hidráulico de las escorrentías y se proponen alternativas de solución para mitigar los riesgos asociados al fenómeno de inundación urbana. Esto se realiza a través de análisis hidráulicos con ayuda de modelos de simulación matemática. Definida la alternativa más viable (en término de costo y beneficios), se REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 2-4 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 realiza un diseño geométrico de los distintos elementos que conformarán la red de alcantarillado pluvial. 4. Diseño de sistemas de drenaje pluvial - Se implementan los criterios y las características geométricas e hidráulicas de los sistemas mayor y menor de la red de alcantarillado pluvial. 5. Planos de construcción e informe de diseño - Presentación del diseño y planos de construcción donde se presentan todos los componentes del sistema pluvial incluyendo las especificaciones, costos de construcción y estudios y/o cálculos técnicos que sostienen el diseño civil del proyecto. En esta etapa se incluye las recomendaciones generales provistas por el Plan de Operación y Mantenimiento del sistema pluvial. 2.4.1.2 Planos del diseño de la red pluvial a. El diseño de la red de alcantarillado pluvial debe ser presentado por medios de planos que incluya una descripción clara del sistema pluvial urbano. Los planos de construcción deberán contar, como mínimo, con la siguiente información. 1. Una hoja de título que incluya, entre otra información, la localización del lugar del proyecto sobre cuadrángulo topográfico y foto aérea. 2. Un plano de sitio, ilustrando el trazado de las líneas del sistema pluvial, solares, calles, localización de pocetos, registros, cunetas y encintados, y canales, y cualquier otra estructura pluvial. Este plano deberá incluir además la siguiente información. Identificación de los pocetos, registros y otras estructuras (charcas, disipadores de energía, etc.). Elevaciones de tope e invertida de los pocetos, registros y otras estructuras. Elevación de las invertidas de los tubos en ambos extremos. Longitud, diámetro, pendiente y material de los conductos. Alineación geométrica y dimensiones de canales. Ancho de servidumbre e ilustración a escala de las líneas del sistema pluvial incluyendo atarjeas y otras estructuras pluviales. 3. Plano ilustrando los perfiles de los conductos del sistema pluvial que incluirá la siguiente información. Identificación de los pocetos y demás estructuras. Ilustración a escala de las líneas del fondo y tope de los conductos. Pendientes de los conductos y elevaciones del tope y fondo de los conductos, estructuras de conexión y otras estructuras pluviales. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 2-5 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Diámetro o dimensiones de los conductos. Elevación del nivel máximo del agua en el punto de desagüe o estructura de salida. Pendiente de fondo de canales, tanto del terreno natural como de la rasante propuesta. Hojas de detalles típicos de todas las estructuras y secciones de los conductos, canales y atarjeas. Copias de los cómputos hidráulicos (estudios o informe técnico) incluyendo la representación gráfica de las áreas de captación del sistema de alcantarillado pluvial. 2.4.2 Criterios del Diseño Hidrológico a. El Capítulo 3 discute en detalle los criterios para determinar los eventos de lluvia de diseño y métodos para desarrollar los datos necesarios para el análisis hidrológico. Los diseños serán verificados mediante simulaciones en computadora para eventos de lluvia de diferentes frecuencias y duraciones, según reglamentado. 2.4.2.1 Frecuencia del evento de lluvia de diseño a. El diseño de los sistemas de alcantarillado pluvial deberá reconocer la distinción entre los sistemas de drenaje mayor y menor. b. Ningún sistema de desagüe se planificará y diseñará para eventos de lluvia con periodos de recurrencia menor de 25 años. C. Los sistemas de drenaje mayor serán diseñados para eventos de lluvia con periodos de recurrencia de 100 años. 2.4.2.2 Distribuciones temporales de lluvia a. Las distribuciones temporales de la lluvia serán utilizadas en las simulaciones para corroborar que el sistema completo, según diseñado, se comporte adecuadamente bajo los diferentes eventos de lluvia. b. Las distribuciones temporales de lluvia se obtendrán según la metodología recomendada en las Guías para la Elaboración de Estudios Hidrológicos- Hidráulicos de la Junta de Planificación [1] para duraciones de lluvia de 6, 12 y 24 horas y para las recurrencias establecidas. 2.4.2.3 Cambio climático a. El efecto de cambio climático será incorporado en el diseño de los sistemas de alcantarillado pluvial. Vea el Capítulo 3 para conocer los criterios a utilizar. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 2-6 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 2.4.2.4 Cálculo de caudales de diseño a. El cálculo de caudales de diseño se realizará con el uso de la metodología presentada en el NEH630 Capítulo 10 [2], Capítulo 15 [3] y Capítulo 16 [4] del Servicio de Conservación de Recursos Naturales (NRCS, por sus siglas en inglés), y según modificada en este reglamento. 2.4.2.5 Cálculo del Número de Curva (CN) y tiempo de concentración (tc) a. Los cálculos del Número de Curva y tiempo de concentración se realizarán con el uso de la metodología desarrollada por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales (NRCS, por sus siglas en inglés) y presentada en el NEH630, Capítulo 9 [5] y Capítulo 10 [2], con la excepción que para determinar el tiempo de viaje en el régimen de flujo en capa se utilizará la ecuación de la onda cinemática (ver Capítulo 3 para los detalles). b. El tiempo de concentración mínimo será de 6 minutos (0.10 horas). 2.4.3 Criterios para el Diseño Hidráulico de Carreteras y Calles a. El Capítulo 4 presenta los tipos de carretera y discute los criterios y las características geométricas e hidráulicas de las cunetas, tipos de pocetos, capacidad hidráulica en zonas de pendiente regular y en condiciones de empozamiento. Además, presenta el procedimiento de cálculo para la ubicación y dimensionamiento de los pocetos de rejilla y pocetos de entrada lateral. A continuación, se presentan los criterios de diseño de las obras de drenaje de carreteras y calles. 2.4.3.1 Separación de pocetos en el sistema de drenaje menor a. Se requiere la evaluación de dos criterios para determinar el caudal máximo sobre la sección de carretera previo a ser interceptado por un poceto. Los criterios son; ancho de superficie libre de agua en la calle y profundidad máxima en la cuneta. Se seleccionará aquel criterio cuyo caudal de diseño es el menor. 2.4.3.2 Ancho de la superficie de agua sobre carreteras y calles a. En carreteras arteriales, el ancho máximo de la inundación (superficie de agua), medido desde la cuneta hacia el centro de la carretera, debe permitir un carril en cada dirección sin agua, y no deberá inundarse más de dos carriles en cada dirección. b. El ancho mínimo libre de agua (no inundado) en un carril en carretera local, o colectora, será de 2 metros (6.56 pies) para el evento de lluvia de diseño. 2.4.3.3 Profundidad máxima del agua en las cunetas de carreteras y calles a. En proyectos donde se utilicen encintados y cunetas, la profundidad del agua durante el evento de lluvia de diseño no excederá la altura del encintado de la cuneta. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 12-7 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 b. En calles principales 0 avenidas será de 15 cm (≈ 6 pulgadas). c. En calles locales de trece (13) metros o menos de servidumbre, se podrá usar un encintado de 10 cm (≈ 4 pulgadas) de alto sobre el pelo de agua. 2.4.3.4 Zonas de depresión (puntos bajos en carreteras y calles) a. No se permitirá que la profundidad del agua en una zona de depresión exceda la permitida por el criterio de "Profundidad Máxima del Agua" (Sección 4.4.2). b. Se utilizará el evento de lluvia con recurrencia de 50 años y 24 horas de duración para diseñar en zonas de depresión en las cuales el agua empozada solamente se puede desaguar mediante el sistema de alcantarillado pluvial. c. A partir de la zona de depresión, el sistema pluvial (aguas abajo) deberá diseñarse para el evento de lluvia de 50 años y 24 horas. 2.4.3.5 Drenaje superficial en las carreteras y calles a. Se requiere la presentación del cálculo hidráulico (ecuaciones de la FHWA) para determinar los caudales que fluyen en las cunetas y aquellos que son interceptados por los pocetos del sistema de alcantarillado pluvial. b. Las calles con encintados y cunetas contarán con pendientes longitudinales mínima de 0.5%. c. Las pendientes transversales de las carreteras serán entre 2% y 2.5%. 2.4.3.6 Áreas que drenan directamente a carreteras y calles a. Áreas que drenan hacia una carretera y que no corresponden a un solar o terreno urbanizado, dichas aguas, provenientes de laderas o cortes del terreno, deben interceptarse antes de que lleguen a la carretera considerando los siguientes. 1. En zonas donde no se considera necesario el uso de encintados se recomienda el uso de canales poco profundos que tengan capacidad hidráulica para drenar las aguas, preferible con vegetación resistente que evite la erosión. Se permite el uso de canales con revestimiento en hormigón u otro material que evite la erosión y se proveerá un medio para disipar la energía en el punto de descarga, de ser necesario. 2. Todas las aguas de drenaje pluvial deben ser interceptadas antes de la entrada a los puentes y descargadas adecuadamente. 2.4.3.7 Encintados y cunetas a. La pendiente longitudinal mínima de las calles con cunetas y encintados será de 0.5%. b. El ancho de cunetas será entre 0.3 y 1.0 m (12 a 39 pulgadas). c. La pendiente transversal máxima de cuneta será de 8%. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 2-8 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 d. Proyectos en zona rural donde se requiera la pavimentación de las calles se deberán construir zanjas revestidas de hormigón u otro material similar, con geometría trapezoidal, triangular o semicircular (media caña) con capacidad hidráulica para un caudal pico de diseño de 25 años de recurrencia y duración de lluvia igual a 0.133tc (metodología del hidrograma unitario del NRCS [4]). e. Se permitirá el revestimiento vegetativo de las zanjas cuando la velocidad máxima del caudal pico de diseño sea menor de 1 m/s (= 3 p/s) en terrenos arenosos o 1.5 m/s (≈ 5 p/s) en terrenos arcillosos. 2.4.3.8 Pocetos a. El porcentaje mínimo de escorrentía interceptada en cada poceto será 70% del agua que llega al poceto. b. Se permitirá la construcción de pocetos directamente sobre tuberías o conductos con diámetro mínimo de 1,500 mm (60 pulgadas). c. Se requiere la presentación de los cómputos para estimar la obstrucción en la entrada de pocetos como parte del cálculo de capacidad de la rejilla (ver