Evaluación de la capacidad de transporte de caudales y sedimentos del drenaje transversal en una carretera montañosa en los Andes del Ecuador

Evaluation of the Transport Capacity of Flows and Sedimentsof the Transversal Drainage in a Mountainous Road in the Ecuadorian Andes

El drenaje es fundamental para asegurar la vida útil de las carreteras. A través de las alcantarillas no solo circula agua, sino también el sedimento que es arrastrado por la corriente, sea como arrastre de fondo o en suspensión, por lo que el diseño sostenible de alcantarillas debe permitir el transporte natural de sedimentos asociados con los sistemas fluviales. En el presente artículo se estudian seis alcantarillas ubicadas en una carretera montañosa de los Andes del sur del Ecuador. Se evaluó la capacidad hidráulica de cada una para evacuar un caudal de crecida con 25 años de periodo de retorno empleando un software especializado y se aplicó el criterio del inicio del movimiento de los sedimentos para analizar la capacidad de autolimpieza de la alcantarilla. Luego de la evaluación, se pudo comprobar que solo tres de las alcantarillas tienen la capacidad suficiente para transportar el caudal de evaluación. Todas las alcantarillas cumplen con las condiciones necesarias para evitar depósito de material de arrastre.

Introducción

Se define como alcantarilla una estructura que permite que el agua fluya por debajo de una carretera, ferrocarril, sendero u obstrucción similar de un lado a otro, típicamente empotrada, rodeada de tierra. Una alcantarilla puede estar construida con una variedad de materiales, incluido hormigón prefabricado o fundido en el lugar, acero galvanizado, aluminio o plástico. Las alcantarillas se diseñan con distintas formas o tamaños que obedecen a requerimientos de rendimiento hidráulico, limitaciones relativas a la elevación de la superficie del agua aguas arriba de la vía, el perfil de la carretera, la evaluación de daños por inundaciones, los costos de construcción y mantenimiento, su vida útil, etc.

El diseño de alcantarillas ha evolucionado a la par de la capacidad para analizar la hidráulica compleja asociada con el flujo de alcantarillas. Así, se ha pasado del diseño manual al empleo de software especializado, como el HY-8, HEC-RAS, Flow 3D, entre otros.

Las alcantarillas se evalúan estimando el caudal de máxima crecida que soportaría la estructura según datos de precipitación para un periodo de retorno determinado, para luego comparar dicho caudal con la descarga que la alcantarilla es capaz de soportar, asumiendo una entrada sumergida con control a la entrada.

Pero a través de las alcantarillas no solo circula agua, sino también el sedimento que es arrastrado por la corriente, sea como arrastre de fondo o en suspensión, por lo que el diseño sostenible de alcantarillas debe permitir el transporte natural de sedimentos asociados con sistemas fluviales a través de alcantarillas. Cada criterio de diseño busca cumplir el mismo propósito: proveer los requerimientos hidráulicos, el movimiento natural de sedimentos y el paso de organismos acuáticos.