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

d. En caso en que la capacidad de drenaje de diseño sea excedida, se proveerán medidas adicionales para reducir la acumulación y acelerar el desagüe de las escorrentías acumuladas en estas zonas, según establecido en le Sección 4.4. 4.13.8.2 Pocetos de Rejillas en Zonas de Empozamiento a. Los pocetos de rejilla en zonas bajas funcionan como vertedores cuando la profundidad del agua es baja y como orificios cuando la profundidad es mayor. b. Si el poceto funciona como un vertedor, la longitud del perímetro del poceto es importante. El caudal se obtiene de la siguiente ecuación. Qvert = CwPed₁₅ (4.23) donde Qᵥₑᵣₜ es el caudal entrando al poceto, Cₘ es el coeficiente de descarga para vertedor (se usa 1.66 para sistema SI y 3.0 para sistema USC), Pₑ es el perímetro efectivo del poceto (si el poceto tiene encintado, el largo paralelo al encintado no se toma en cuenta) y d₀ es la profundidad promedio del agua sobre la rejilla del poceto (véase la Figura 4.12 para definición de d₀). c. El perímetro efectivo para el vertedor cuando el poceto tiene encintado es (4.24) donde L y W son el largo y el ancho de la rejilla, respectivamente. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |4-21 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 d. Si el poceto funciona como orificio, la variable importante es el área de las aperturas del poceto. En este caso la ecuación para estimar el caudal es (4.25) donde C₀ es el coeficiente de descarga para orificio (se usa 0.67 en ambos sistemas de unidades), Ag es el área de aperturas para el paso del agua a través de la rejilla (Figura 4.11) y d₀ es la profundidad promedio del agua a través del poceto (Figura 4.12). e. Los pocetos en zonas bajas deben ser lo más eficiente posible en cuanto al área de las aperturas para el paso del agua. f. Los pocetos de rejillas requeridos en estas guías deben cumplir con la razón de área abierta a área total del poceto presentada en la Tabla 4.6. g. El diseño de pocetos en puntos bajos no está limitado a los pocetos estándar presentados en la Tabla 4.6. h. Las ecuaciones de vertedor y de orificio son válidas para otros tipos de pocetos, siempre y cuando se apliquen según presentado en esta subsección. ENCINTADO d₂ d₁ W L d₀ = (d₁ + d₂)/2 P 2W+L (Con encintado) P = 2(W+L) (Sin encintado) Figura 4.12 Definición de la Figura 4.11 Perímetro en la profundidad "d₀" utilizada en las ecuación de orificio. ecuaciones de vertedor y orificio. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 4-22 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Tabla 4.6 Razón de área de apertura al área total superficial de pocetos [2]. Tipo de Poceto Clasificación del Razón de Áreas Poceto P-50 X 100 P-1-7/8-4 0.8 P-50 P-1-7/8 0.9 P-30 P-1-1/8 0.6 i. La práctica en el análisis de pocetos de rejilla en zonas bajas debe ser la más conservadora. Esta consiste en estimar la capacidad con ambas ecuaciones (Ecuaciones 4.23 y 4.25) y escoger la que produce el caudal menor. j. Para diseño se seleccionará las dimensiones mayores obtenidas mediante ambas ecuaciones, k. Los pocetos de rejillas son susceptibles a taparse parcial o totalmente, por lo que se considerará el efecto de obstrucción según se definido en la Sección 4.14. 4.13.8.3 Pocetos de Entrada Lateral en Zonas de Empozamiento a. La capacidad de estos pocetos depende de la profundidad que alcance el agua, d₀, la longitud de la apertura, L, y la altura de la apertura, h, según se definen en la Figura 4.13 para tres tipos de entrada diferentes. Estas se diferencian por la forma de la garganta por donde entra el agua, la cual puede ser horizontal, inclinada o vertical. b. Los pocetos de entrada lateral se comportan como vertedores cuando la profundidad del agua es menor que la altura de la apertura, h. Sin embargo, para profundidades mayores de 1.4h se comportan como orificios. c. Entre 1.0h y 1.4h ocurre una transición entre ambos comportamientos. En estos casos, la capacidad se calcula usando ambos comportamientos y se selecciona aquel que de la menor capacidad. Para diseñar el tamaño del poceto se utilizará el que resulte en la mayor dimensión. d. Los pocetos de entrada lateral pueden ser con entrada sin depresión o con depresión en el borde interior. La Figura 4.14 muestra ambos diseños. e. Si no hay depresión a la entrada (Figura 4.14 (a)), el vertedor tendrá su control hidráulico en el filo de la entrada a la garganta y la longitud del vertedor es la longitud de la apertura, L. f. Cuando el poceto tiene la depresión en la entrada, el control está cerca del borde de la cuneta y la longitud efectiva del vertedor depende del ancho de la depresión, W, que tenga la cuneta y de la longitud de la apertura, L. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |4-23 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 g. La capacidad de este poceto, cuando trabajan como vertedores y no tiene depresión en la cuneta, se obtiene con la siguiente ecuación. (4.26) donde Qvert es el caudal entrando por el poceto, L es la longitud de la entrada lateral del poceto (apertura), d es la profundidad del agua en el borde del encintado (véase la Figura 4.14 (a)), Cw es el coeficiente del vertedor igual a 1.66 para SI o 3.0 para USC y Cc es el factor por obstrucción (Ecuación 4.30). d₀ d₁ h d₀=d₁ - (h/2) a Garganta Horizontal d₀ d₁ a h d₀ = d₁ - (h) sin a b. Garganta Inclinada d₀=d₁ d₀=d₁ h C. Garganta Vertical Figura 4.13 Diferentes geometrías de entradas para pocetos de entrada lateral (la figura muestra flujo de orificio). REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 4-24 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 FLUJO A h W d h d A I, a W SECCIÓN A-A (a) (b) Figura 4.14 Poceto con entrada lateral: (a) sin depresión y (b) con depresión (la figura muestra flujo de vertedor). h. Si el poceto tiene depresión en la cuneta, la ecuación se modifica para considerar el ancho del área con depresión como se muestra a continuación. (4.27) donde d es la profundidad del agua en el borde del encintado sobre la proyección horizontal de la pendiente transversal de la cuneta y W es el ancho de la cuneta (véase la Figura 4.14 (b)). i. Si se conocen el ancho de la superficie libre del agua, T, y la pendiente transversal de la carretera, Sₓ, como parámetros de diseño, entonces d = Sₓ. j. La Ecuación 4.26 (vertedor sin depresión) produce caudales mayores que la Ecuación 4.27 (vertedor con depresión) cuando la longitud de la entrada lateral del poceto es más de 3.6 m (12 pies). Sin embargo, la eficiencia de un poceto con depresión en la cuneta debe ser al menos igual que la de un poceto sin la depresión, por lo tanto, para longitudes mayores de 3.6 m (12 pies) se utilizará la Ecuación 4.27 para pocetos con y sin depresión en la cuneta. En estos casos, la profundidad de agua que se usa es la que se tiene en la cara del encintado, incluyendo la depresión, o sea, d + a, en la Figura 4.14 (b). k. Cuando el poceto trabaja como un orificio, su capacidad depende de la geometría de la garganta. Para esto se define una profundidad efectiva, d₀, la cual se muestra en la Figura 4.13. En esta figura, d₀ es la profundidad en el borde de la entrada al poceto. Entonces, la capacidad del poceto está dada por la siguiente ecuación. (4.28) donde C₀ es el coeficiente del orificio igual a 0.67, h es la altura de la entrada (o la dimensión menor de la apertura) al poceto, d₀ es la profundidad efectiva del flujo en la entrada del poceto según la Figura 4.13, Lₑ es la longitud efectiva de la entrada lateral del poceto y A es el área libre para el paso del agua a través REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |4-25 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 de la apertura. El área del orificio es A₀ = hLₑ, usando h según sea el caso de la Figura 4.14. El coeficiente del orificio permanece igual en todos los casos. 4.13.8.4 Pocetos Combinados en Zonas de Empozamiento a. Los pocetos combinados son requeridos para zonas bajas ya que, en caso de que las rejillas se tapen, la entrada lateral puede seguir funcionando. b. Para zonas bajas, la capacidad de estos pocetos depende de la profundidad de agua empozada, la pendiente longitudinal de la calle en el poceto y la longitud de la apertura relativa a la longitud de la rejilla. Por esta razón, es importante identificar si el poceto está en un tramo con pendiente o si está en un sitio de empozamiento antes de dimensionarlo. c. Cuando el poceto funciona como vertedor, su capacidad es similar a la de un poceto de rejilla. Sin embargo, si el poceto es con barrido, entonces su capacidad como vertedor debe ser igual a la suma del caudal producido como vertedor por la rejilla más la porción producida por la entrada lateral que se extiende antes de la rejilla [7, 2]. d. La capacidad en este caso se estima usando la ecuación del vertedor con una longitud extendida para considerar la zona de la entrada lateral. e. La longitud propuesta se determinará con la siguiente ecuación. P = L + W (4.29) donde P es la longitud del vertedor, L es la longitud de la rejilla y W es el ancho de la rejilla. f. Esta fórmula no toma en cuenta la longitud de la entrada lateral antes de la rejilla y la longitud de la rejilla adyacente a la cara del encintado. g. Cuando opera como orificio, la capacidad total es la suma de la capacidad de la rejilla más la de la entrada lateral. En este caso, se suman los caudales dados por la Ecuación 4.25 y uno de los obtenido por las Ecuaciones 4.26 o 4.27. h. El cálculo de la profundidad de agua para un caudal dado requiere una solución iterativa para resolver los casos de pocetos combinados en zonas bajas para la condición de flujo de orificio. 4.13.8.5 Entrada de Ranura Continua en Zonas de Empozamiento a. La longitud de diseño requerida para las entradas de ranura continua se estima usando la Ecuación 4.19 para un 100% de intercepción y la Ecuación 4.20 para determinar la eficiencia de longitudes menores. 4.13.8.6 Pocetos de Parrilla Continua en Zonas de Empozamiento a. La capacidad de los pocetos de parrilla continua en zonas de empozamiento se estima usando las ecuaciones para pocetos de rejillas y estos funcionan como REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 4-26 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 orificio cuando las profundidades sean mayores de 12 cm (4.7 pulg) y como vertedor para profundidades menores.