REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO (REGLAMENTO NÚM. 40)

CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE DISEÑO a. El cálculo de caudales de diseño para el dimensionamiento de los pocetos, tuberías, charcas de detención y retención y otras estructuras del sistema pluvial se hará utilizando el procedimiento del hidrograma unitario del NEH-630 y las Ecuaciones (3.1 y (3.2 presentadas en el Apéndice 3.A' Cómputo de Caudal de Diseño, b. Para el dimensionamiento de todos los elementos de sistema pluvial, con excepción de las estructuras de almacenamiento de agua (estructuras de control de escorrentía), se utilizará el hidrograma unitario triangular o curvilíneo. C. Para las estructuras de almacenamiento de agua (estructuras de control de escorrentía y LIDs) se utilizará el hidrograma unitario curvilíneo. d. El procedimiento consiste en determinar el Número de Curva, CN, la escorrentía directa y el tiempo de concentración, tc, el cual se utilizará para determinar la duración del evento de lluvia. Luego se determinará el tiempo al pico, Tₚ, y el caudal pico, qₚ, en el hidrograma unitario y finalmente el caudal pico del hidrograma del evento de lluvia de diseño. Los detalles sobre cómo aplicar este procedimiento se presentan en las secciones subsiguientes y en los apéndices de este capítulo. 3.4.1 Cálculo del Número de Curva (CN) en el Área del Proyecto a. La combinación de un grupo hidrológico de suelo y una clase de uso y tratamiento de suelo constituye un complejo hidrológico de suelo-cubierta. El Capítulo 9 del NEH-630" [2] ofrece tablas y gráficos de los Números de Curva, CN, asignados a dichos complejos. b. La condición de humedad antecedente será la AMC II. Se podrá utilizar otra condición de humedad antecedente siempre y cuando se demuestre, sin lugar a duda, que la condición de humedad propuesta producirá un sistema pluvial más robusto y seguro que para la condición AMC II. 3.4.1.1 Áreas permeables e impermeables a. La estimación del CN para cada subárea del sistema de drenaje dependerá de la proporción de superficie permeable e impermeable que tenga el desarrollo o el sitio del proyecto. Por lo tanto, se identificarán las áreas permeables y las impermeables por separado. b. El método para calcular el Número de Curva depende de los patrones de drenaje del lugar donde se llevará a cabo el proyecto. Es vital que el CN refleje la REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 13-6 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 conexión entre áreas que permiten infiltración (permeables) y aquellas que son impermeables. En todo desarrollo habrá una mezcla de ambas condiciones. C. Las áreas impermeables están directamente conectadas cuando el flujo de escorrentía se mueve esparcido sobre la superficie y descargan directamente en las cunetas de las calles o en algún componente del sistema de drenaje pluvial (p. ej., aceras, rampas, entre otros). La Figura 3.2 muestra este concepto para un lote típico en un desarrollo residencial. d. El método del Número de Curva es no-lineal, por lo tanto, en ocasiones donde ocurren mezclas de superficies permeables e impermeables, el uso directo de un promedio pesado para el CN de toda el área puede dar volúmenes de escorrentía incorrectos. Esta advertencia se recalca especialmente en lo referente al término de las abstracciones iniciales en el método de cálculo [8] [3]. e. En el caso de un desarrollo urbano, el diseñador estimará la distribución y conectividad de zonas permeables e impermeables según el tipo de estructura que se pretende desarrollar. Así mismo, se establecerá si las áreas estarán conectadas o desconectadas al sistema de drenaje. Esta información es fundamental para estimar el CN y el tiempo de concentración. El Apéndice 3.B Cómputo del Número de Curva ("CN") incluye los detalles para cálculo de CN con áreas permeables e impermeables. f. La forma, pendiente y cubierta vegetal de la zona permeable debe ser capaz de resistir la erosión y mantener flujo en capa. g. La pendiente máxima en las áreas permeables es de 8 porciento. 3.4.2 Cálculo de Tiempo de Concentración, tc a. El cálculo del tiempo de concentración se hará utilizando una combinación entre la ecuación de la onda cinemática para calcular el tiempo de viaje (tiempo de equilibrio) para el régimen de flujo en capa ("sheet flow") sobre la superficie del terreno y el Método de Velocidad desarrollado por el NRCS. Los detalles para la aplicación de estos métodos, ejemplos de cálculos y limitaciones se pueden encontrar en el Apéndice 3.C Cómputo del Tiempo de Concentración (tc), en el Capítulo 15 del NEH-630 [4] y en Chin [11]. b. El tiempo de concentración, tc, es la suma de los tiempos de viaje, Tₜ, de cada segmento consecutivo de flujo. Con excepción del segmento de flujo en capa, el tiempo de viaje se calcula a partir de la velocidad de la escorrentía y el largo de viaje del flujo. c. Del método desarrollado por el NRCS, solo se utilizarán las ecuaciones correspondientes a los regímenes de flujo concentrado poco profundo y flujo en canal abierto. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |3-7 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 d. Para el régimen de flujo en capa se utilizará la Ecuación 3.10 de la onda cinemática para calcular el tiempo de viaje. e. En zonas urbanas se requiere trazar la trayectoria desde el punto más lejano del área de captación hasta el punto de interés (e. j., entrada de un poceto, etc.). El diseñador determinará la trayectoria del agua para calcular el tiempo de viaje de cada segmento de flujo según las características del proyecto. Por ejemplo, en el caso de residencias, normalmente se comenzará en una zona del jardín o patio posterior, de la residencia más lejana del poceto, pasará sobre la grama, acera y correrá sobre las cunetas hasta llegar a la entrada del poceto. f. En esta parte del análisis se determinará si las áreas impermeables están conectadas o desconectadas del sistema de drenaje, y se estimará la longitud del tramo del viaje del agua sobre las diferentes zonas. g. Refiriéndose a la conectividad de las áreas para calcular el CN, en casos donde la porción impermeable directamente conectada y la porción permeable del terreno tengan tiempos de concentración muy diferentes (Caso 1: Áreas permeables e impermeables directamente conectadas), el diseñador puede considerar calcular diferentes hidrogramas y luego combinarlos como si fueran dos cuencas distintas, para calcular el caudal pico de diseño. h. Donde el área impermeable no está conectada directamente con el sistema de drenaje, sino que existe una zona permeable antes (Caso 2: Áreas impermeables desconectadas), el tiempo de concentración se calcula usando la velocidad sobre el área permeable presumiendo flujo en capa en el límite superior de esta área. i. El tiempo de concentración mínimo para propósitos de esta metodología es de 6 minutos (0.10 horas). j. El Apéndice 3.C Cómputo del Tiempo de Concentración (tc) presenta detalles para la estimación del tiempo de viaje y tiempo de concentración para el diseño.