Calculo de desagues pluviales

TODA LA OBRA en el PAPEL

CUADRO 9
LOS EMBUDOS
La función de los embudos es recolectar Adoptado por la Comisión Edilicia de la UNI, Italia,
el agua que cae sobre las cubiertas con- basada en la Ecuación de Torricelli
tinuas. Son la transición que asegura la
Cálculo de la velocidad de escurrimiento
continuidad de la impermeabilización
entre la cubierta y las cañerías de bajada
(pluviales).
La elección de la sección del embudo se
H
suele realizar en función del área de la A
cubierta que evacúa; esto es una simpli-
ficación que puede conducir a errores.
En efecto, la sección del embudo depen- [1]
V V = 0.6 (2xgxH)
derá no sólo de la superficie que evacúa,
sino también de la intensidad de lluvia; H = Altura del Agua (m) por encima del embudo
es decir de los milímetros de agua caídos A = sección del embudo de escurrimiento (m2)
V = Velocidad de agua que se escurre (m / seg)
en la unidad de tiempo y otros paráme-
0.6 = coeficiente hidráulico de “embudo”
tros de cada cubierta. Se debe contem- g = aceleración de la gravedad (m/seg2).
plar también la superficie y la pendiente simplificada a 10 m/seg2
para evitar un “ahogamiento” del em-
budo que forme globos de aire en el in- Caudal de agua a ser evacuado
terior de la cañería dificultando el flujo.
Si bien se trata de un problema hidráuli-
co complejo, en Italia, la Commissione I
Edilizia dell UNI, a partir de la clásica fór-
mula de Torricelli para la velocidad de S
salida de los líquidos de un recipiente y
adoptando un coeficiente de “embu-
do”, presenta una expresión de diseño
(Cuadro 9). Las expresiones permiten al Q=IxS [2]
Q
proyectista fijar la cantidad de agua H,
Q = Caudal de Agua a ser evacuado por el embudo
que se acumule por encima del embudo S = Superficie expuesta a la lluvia y que evacúa
y considerar la intensidad de la lluvia. I = Intensidad de la lluvia (en mm/hora))
En el ejemplo desarrollado se adopta
una lluvia superior a la considerada to- Ejemplo de aplicación
rrencial (60 mm/h), y se establece una Lluvia Superior a Torrencial (60 mm/h) I = 100 mm/hora)
prudente altura de acumulación de 1.25 Sup. de la cubierta a desagotar por el embudo = 100 m2
cm, sobre la cubierta continua (se debe H máx. del agua por sobre el embudo = 1.25 cm (1/2”)
V = 0.6 x (2x10x0) ^ 0.5 = 0.3 m/s [1]
recordar que en la prueba hidráulica re-
comendada para este tipo de cubiertas
A esa velocidad debe evacuar el caudal de lluvia que cae:
se sugería no superar los 20 mm para no Q = 100 mm/h x 100 m2 = 10/3600 = 0.00278 m3/seg [2]
sobrecargar la estructura). Al final del
cuadro se reproduce una tabla que indi- A= sección del embudo = Q/V = 0.00278 / 0.3 = 0.009 m2
ca cómo dimensionar embudos en fun- Area necesaria = 90 cm2
ción de la superficie, tomando una in-
Conclusión
tensidad de lluvia de 100 mm/h y un H se adopta embudo de diámetro 110 mm
de 1.25 cm. Area del embudo de 110 mm = 94 cm2
La cuestión de la acumulación de agua
Superficie a desaguar 100 m2 200 m2
sobre las cubiertas debe ser particular-
mente atendida por el proyectista, quien Diámetro del embudo 110 mm 160 mm
deberá resolver no sólo el problema es- Sección necesaria de embudo 94.98 cm2 200.96 cm2

por el Ing. Horacio P. Mac Donnell 111 JULIO 2009 / VIVIENDA 564 225


pecífico de funcionamiento de la cubierta, es decir que no ingrese el agua, sino también un problema hidráulico -con-
ducir el agua caída-, y finalmente también un problema estructural -que esa masa no afecte la estabilidad del techo-.
Las cubiertas continuas de gran superficie, poca pendiente y cuyas estructuras de techo son flexibles, son las más ex-
puestas a los problemas de sobrecarga por agua de lluvia.
Es prudente manejarse con secciones generosas cuando hay grandes superficies y fuertes pendientes. En un País con
tanta variación meteorológica como la República Argentina, no se deben generalizar fórmulas, desconociendo sus
variables.
A partir de los datos de relevamientos hechos en los Estados Unidos a lo largo de 20 años estudiando los problemas
en cubiertas se detectó que el mecanismo predominante de falla es el que se produce con la acumulación de agua
en sectores de escasa pendiente. Allí se produce una deformación que a su vez provoca que aumente la cantidad de
agua en el sector. El proceso se acelera: a más deformación, más agua acumulada, colapsando el sector. Como se
trata de cubiertas continuas resistentes a la tracción en su plano, ese colapso puede arrastrar todo el techo.

CARGAS SOBRE LAS CUBIERTAS CONTINUAS DEBIDAS A LA LLUVIA (CIRSOC 101)
El nuevo reglamento de cargas para el cálculo de estructuras CIRSOC 101, tiene como novedad un anexo especial-
mente dedicado al análisis de las cargas de lluvia sobre las cubiertas. Sin profundizar en su contenido, que excede el
alcance de este trabajo, destacaremos algunas pautas de diseño útiles para el proyectista.
El reglamento pide que se consideren bloqueados los desagües, y prever como carga la que se acumula hasta que el
agua derrame por otro sector de la cubierta.
Esa obstrucción del desagüe (primario) se puede producir por la acumulación circunstancial de hojas u otros elemen-

CUADRO 10
COMENTARIOS AL ANEXO I - CARGAS DE LLUVIA
C I.2. DESAGÜE DE CUBIERTAS
Los sistemas de desagüe de cubiertas se deben diseñar para llevar todo el caudal asociado con eventos de caída de
lluvia intensos y de corta duración. Una tormenta local muy severa o una tormenta eléctrica, puede producir un di-
luvio de tal intensidad y duración que el sistema de desagüe primario adecuadamente diseñado se puede sobre-
cargar temporariamente. Tales cargas temporarias se cubren adecuadamente en el diseño cuando se consideran
los desagües bloqueados (ver el artículo I.3.) y la inestabilidad por acumulación de agua (ver artículo I.4.).
El desagüe de la cubierta es un tema estructural, arquitectónico e hidráulico. Para determinar las cargas de lluvia,
se deben conocer el tipo y ubicación de los desagües secundarios y la cabeza (altura) hidráulica por encima de sus
bocas de entrada calculados con el caudal de diseño. La coordinación del equipo de profesionales que diseñan, es
particularmente importante cuando se establecen las cargas de lluvia.
C I.3. CARGAS DE LLUVIA DE DISEÑO
La cantidad de agua que se puede acumular sobre una cubierta debido al bloqueo del sistema de desagüe prima-
rio está determinada. La cubierta se debe diseñar para soportar la carga generada por aquella cantidad de agua,
más la carga uniforme causada por el agua que se eleva por encima de la boca de entrada al sistema de desagüe
secundario calculada con el caudal de diseño. Si paredes tipo parapeto, vigas invertidas, cordones, juntas de ex-
pansión y otros elementos de estas características crean la posibilidad de aguas profundas en un área, es aconseja-
ble instalar en dicha área secundaria desagües de sobrecaudal independientes, a efectos de reducir la magnitud de
la carga de la lluvia de diseño. Donde la geometría lo permite, la descarga libre es la forma preferida de desagüe
de emergencia.
Cuando se determinan estas cargas de agua se supone que la cubierta no se deforma. Esto elimina las complejida-
des asociadas con determinar la distribución de cargas de agua dentro de la depresión originada por la flecha. Sin
embargo, es importante considerar esta agua cuando se evalúa la inestabilidad por acumulación de agua según el
artículo I.4.

Extraído del nuevo Reglamento CIRSOC 101
Reglamento Argentino de cargas permanentes y sobrecargas mínimas

226- JULIO 2009 / VIVIENDA 564 112 por el Ing. Horacio P. Mac Donnell


181a 181b

tos, o bien a una precipitación extraordinaria
Fig. 60. Esquema desagüe de cubierta contínua con embudo central
de una intensidad que no puede ser evacua-
Planta
da rápidamente por el sistema previsto.
cubierta
De esta manera el reglamento castiga, au- pendiente continua
P
mentando la carga a considerar, al proyecto embudo
desagüe
de cubierta que no prevé una segunda alter- P S principal
nativa para el desagüe (Cuadro 10).
S
Ese es el concepto que el proyectista debe desagüe
tener presente: diseñar una evacuación de secundario

emergencia de la cubierta cuyo desagüe ha
muro de borde
sido obstruido. Es una precaución que cultu-
agua acumulada H = altura de agua
ralmente no tenemos incorporada debido a por bloqueo por bloqueo Corte
que tradicionalmente nuestras cubiertas
continuas reposaban sobre losas de azotea
con una rigidez muy importante y una so- embudo
desagüe desagüe
brecarga de uso de 100 kg/m2, sumado al principal secundario
peso propio de la losa y el contrapiso, calcu-
ladas con coeficiente de seguridad; esto ha
evitado problemas. Sin embargo, en la ac-
tualidad es frecuente tener cubiertas conti- Fig. 61. Esquema desagüe de cubierta contínua con desagüe de borde

nuas, producto de colocar membranas pre- Planta

elaboradas sobre cubiertas que inicialmente P
embudo
eran por ejemplo de chapa galvanizada. En desagüe
pendiente principal
esos casos se tratará de una cubierta conti-
S P P S
nua resultante, apoyada sobre una estructu- S
cubierta
ra de correas y cabriadas, muy liviana y que continua desagüe
secundario
ha sido calculada con una sobrecarga de uso
de 30 kg/m2 (el equivalente de 3 cm de agua
sobre metro cuadrado). A través de este muro de borde

ejemplo se aprecia lo cerca del colapso que agua acumulada
por bloqueo de H = altura de agua Corte
está este tipo de techo si no hay desagües desagüe principal por bloqueo
auxiliares previstos. Fotos 181 a y b. desagüe
secundario
En la Figura 60 se presenta un embudo cen- embudo
desagüe
tral en una cubierta en cuyo perímetro existe principal
un muro. Para evitar la sobrecarga por blo-
queo, se coloca otro embudo, el secundario,
que le permite limitar la acumulación de agua.
En la Figura 61 se aprecia cómo al colocar dos embudos principales sobre los bordes, perforando el muro perime-
tral, ligeramente por encima de los embudos, se tiene un sistema de desagües auxiliares. Foto 182.

por el Ing. Horacio P. Mac Donnell 113 JULIO 2009 / VIVIENDA 564 -227


Fig. 62. Esquema desagüe central con derrame lateral

Planta
cubierta
pendiente continua
P
embudo
desagüe
P central

muro de borde
H = altura de agua
por bloqueo Corte

182
agua acumulada
embudo por bloqueo de
desagüe desagüe principal
En la Figura 62 el desagüe será por derrame, principal
con lo cual se deberá tener en cuenta la carga
del agua hasta que ello ocurra. La estructura
deberá ser calculada para soportar esa carga de agua.
A partir del embudo, las cañerías pluviales deben tener, en todos sus tramos, especialmente en aquellos en que hay
cambios de dirección, la posibilidad de desmonte para limpiar o desobturar.

LAS CANALETAS
La recolección y conducción del agua de lluvia caída so-
bre las cubiertas discontinuas se realiza empleando ca-
naletas (Foto 183a) que son la transición entre la cu-
bierta y las cañerías de bajadas pluviales. Su sección y
pendiente dependen del caudal de agua a evacuar. Esta
es función del área de cubierta servida, la pendiente de
la cubierta discontinua y de la intensidad de lluvia.
Por ser más pronunciadas las pendientes de los faldo-
nes, comparadas con las de las cubiertas continuas, au-
menta la velocidad de escurrimientos obligando a ma-
yores secciones de canaleta. En efecto, como se aprecia
en la tabla del Cuadro 11, las secciones de escurrimien-
183a

Cuadro 11
Secciones de canaletas en función
de la superficie evacuada
Sección de
Superficie del techo en m2 la canaleta
(proyección horizontal) en cm2
hasta 25 m2 125
de 26 a 75 200
de 79 a 170 250
de 171 a 335 300
de 336 a 500 400
183b



to de las canaletas son claramente superiores que las de
los embudos para similares superficies de techos desago-
tadas.
Las canaletas deben tener pendiente, no menos del
0.5%, aconsejándose el 1%, para evitar acumulación de
polvo y arena. No es sencillo materializar las pendientes
especialmente en cubiertas muy expuestas en las vistas
del edificio. Por este motivo a veces se opta por ocultar
las canaletas. Foto 183b.
La acumulación de polvo sobre las canaletas, consecuen-
cia de la baja o nula pendiente, permite acumular tierra
184a
y polvo y el crecimiento de vegetación que al obstruir el
flujo aumenta el problema. Fotos 184 a y b. Si bien son
necesarios el mantenimiento y la limpieza para evitar es-
tas situaciones, el aumento de la velocidad de escurri-
miento del agua disminuye la decantación de polvo;
también en ese sentido se reitera la necesidad de colocar
buen número de bajantes para evitar los tramos largos.
El estancamiento del agua en las canaletas puede provo-
car poblemas de corrosión en las mismas.
El potencial peligro de la proximidad de árboles (Foto
185), con sus hojas cayendo sobre las canaletas puede
ser solucionado con rejillas o elementos similares como
se observa en las Foto 186. 184b
En la Figura 63 observamos -esquemáticamente repre-
sentados- los elementos que completan el sistema de canaletas.
Desde la posibilidad de la rejilla, los soportes que le dan rigidez; evi-
tando la apertura de la canaleta y que además le pueden servir pa-
ra la fijación.
El sistema de soporte también puede ser una pieza exterior, una

Fig. 63 : Componentes del sistema de canaletas
Sección de
canaleta
Rejilla

Tapa 185

Soporte
Descarga

Esquina
exterior

Codo 30º y 45º
(nunca a 90º) Fijaciones

Planchuela
de soporte
Codo de
salida

Tornillo
Botaguas y virola
186



planchuela por ejemplo, que permite resistir mayores cargas de agua. El sistema de
soportes exteriores facilitará la tarea de darle la pendiente adecuada a la canaleta.
Foto 187.
Normalmente la descarga de la canaleta viene integrada a la misma, para luego
empalmar con el pluvial, facilitando el montaje y la eventual remoción para limpie-
za.
Las desviaciones de la dirección de la cañería se deben hacen con curvas no muy
pronunciadas. En efecto, las curvas a 90 grados, en realidad codos, facilitan la acu-
mulación de suciedad y el golpeteo del agua tiende a aflojar las uniones mecánicas
entre los tramos de las bajadas.
Respecto a la forma de la canaleta, puede ser cualquiera que ofrezca un canal. Al-
gunas como las de la Figura 63, con pliegues que favorecen su rigidez y combinan
con las líneas del edificio, o las más simples y clásicas como las de la Foto 187.
Uno de los materiales más empleados para la realización de las canaletas es la cha-
pa galvanizada plegada. Foto 188. La forma de plegar la chapa, y la posibilidad de 187
manipularla, obliga a que la canaleta se componga de varios
tramos, que deberán ser debidamente empalmados por super-
posición y sellados; otra de las razones para tener buenas pen-
dientes.
La chapa de acero galvanizada ofrece una respetable durabili-
dad, que se verá disminuida en los lugares donde el galvaniza-
do se debilite: los cortes o perforaciones. Del lado negativo, se
trata de piezas relativamente lábiles, muy deformables.
Otro material que se emplea es el PVC, que permite obtener
piezas muy precisas y de fácil montaje (Foto 189). Materiales
tradicionales como el zinc y el cobre se emplean cuando las cu-
biertas se resuelven con esos materiales, resultando una solu- 188
ción práctica y duradera.
El sistema de canaletas debe ser diseñado de tal modo, que su bloqueo no termine
introduciendo agua en el interior, sino que rebalse fuera del edificio.
Aún cuando se toman precauciones, el bloqueo de las canaletas es una posibilidad
(Foto 190) y por lo tanto pauta de diseño.
Se debe restringir el problema al exterior del edificio sin comprometer el ingreso del
agua a los ambientes. 189
Otra consecuencia del bloqueo será el aumento del peso de la canale-

Fig. 64 : Esquema de canaleta
Cubierta de chapa conformada
Fijaciones

Barrera hidrófuga para
recoger condensación por
radiación nocturna

Cabios
Soporte de
h fijación de Aislación entre cabios
canaleta
Barrera de vapor
Machimbre

Sección de canaleta
(pendiente entre 05% y 1 %)
190



ta que pondrá a prueba las fijaciones, las cuales deberán ser diseñadas pensando en esa circunstancia. Por eso no es
recomendable la práctica de colgar las canaletas de la cubierta, sino que hay que fijarlas a la estructura del techo.
La canaleta es uno de los elementos constructivos más expuestos y por lo tanto es una práctica recomendable dise-
ñarlas de tal manera que su reemplazo sea sencillo y no conlleve gastos adicionales para desmontar los tramos o
partes deterioradas. Facilitar su mantenimiento y procurar que los caños bajantes sean accesibles forma parte del
concepto anterior.
En la Figura 64 se presenta un corte de una canaleta donde se observa que el lado exterior de la misma es más bajo
que el que da hacia el interior, de tal manera que en el caso de bloquearse el flujo de agua, al tener su lado exterior
más bajo, rebalsará por allí sin afectar directamente el edificio.
También apreciamos cómo el soporte le da rigidez a la canaleta y permite fijarla sobre un tirante de cierre vinculado
a los cabios de la estructura de techo.
Se puede observar cómo la barrera hidrófuga colocada por debajo de la cubierta discontinua de chapa galvanizada,
para recoger la condensación por el enfriamiento debido a la radiación nocturna, cubre el extremo de la canaleta y
se ajusta a la misma en la zona donde termina la cubierta, dándole continuidad a la impermeabilización.
La solución de este detalle previene ingresos de agua provocados por la acción conjunta del viento y la lluvia. El que
la canaleta se componga de varios tramos, facilita además la tarea de montarla con la adecuada pendiente, permi-
tiendo los ajustes de nivel con las correas o clavaderas.

GRANIZO

El granizo es una precipitación atmosférica constituida por piedras de hielo de formas, dimensiones y densidades
diversas (de 200 a 900 kg/m3).
Se considera un granizo potencialmente dañino para las cubiertas aquel cuyas piedras tienen por lo menos 1 cm de
diametro (Foto 191).
A diferencia de la lluvia, se presenta localizado en zonas pequeñas (entre 10 a 50 km2). Estadísticamente el Servicio
Meteorológico Nacional identifica las distintas regiones donde el granizo es significativo. En nuestro país los centros
de mayor frecuencia e intensidad están relacionados con
los faldeos orientales de la Cordillera central mendocina,
las Sierras de Córdoba y el sistema del Aconquija. En la
zona de la llanura pampeana se produce en situaciones
donde en la superficie predomina el aire cálido y húmedo
con entradas de flujo de aire frío en altura, y en situacio-
nes de ingreso al continente de masas de aire muy frío.
Los potenciales daños que pueden ocasionar sobre las
cubiertas se manifiestan de dos formas. La primera, da-
ñando los elementos expuestos de la cubiertas, lesionan-
do directamente con el impacto de la piedra la superficie,
191

192a 192b



o indirectamente deteriorando los elementos de fijación.
Fotos 192 a, b, c y d.
La segunda afecta a los embudos en cubiertas conti-
nuas o canaletas, en cubiertas discontinuas. Obstruyendo
el libre escurrimiento del agua de lluvia que acompaña el
fenómeno. En efecto el granizo caído se agrupa y tratán-
dose de hielo se une formando un obstáculo compacto
que tarda en derretirse. Foto 193.
Para el diseño, este caso se resuelve según lo analizado
en la consideración de bloqueo de embudos o canaletas
ante la lluvia. 192a
Respecto al primer punto, el daño directo sobre la cu-
bierta, la clasificación de los elementos como resistentes o no al grani-
zo, depende justamente de la magnitud del mismo. Como esto es va-
riable, lo más razonable es establecer escalas de resistencia donde ade-
más se involucre el sustrato como parte de la cubierta.
Al respecto, se puede proceder como en los Estados Unidos, donde se
ha desarrollado una norma (Test Standard UL 2218 Impact Resistance
of Prepared Roof Covering Materials) que permite ensayar y clasificar la
resistencia al impacto del granizo de los materiales de cubierta. De ma-
nera similar a nuestro ensayo de impacto duro (aunque la IRAM 11595 192d
es para paneles de muros), se arrojan bolas de acero desde distintas altu-
ras (el diámetro de las mismas va de los 12.5 a los 50 mm, y las alturas de caída desde los 2 hasta los 6 metros). Se-
gún la respuesta de los productos se los califica desde Clase 1 que ofrecen una resistencia mínima ante el granizo,
hasta Clase 4 que ofrecen la máxima resistencia. Las compañías de seguro financian el uso de cubiertas de Clase 4,
en las zonas de granizo destructivo frecuente.

Como guía para el diseño se destaca que ensayos realizados en distintos países han coincidido en señalar que los
deterioros comienzan en los apoyos de los elementos. Por ello la mayor resistencia al granizo se consigue cuando el
elemento de cubierta apoya sobre superficies continuas como por ejemplo un tablero de madera.
El incremento de la pendiente de la cubierta tiene un efecto muy importante. No es aconsejable emplear pendientes
menores a los 30 grados. Cuando las mismas se acercan al 50%, la resistencia al granizo aumenta notablemente pa-
ra cualquier tipo de elemento.
Las cubiertas de menor resistencia son las discontinuas basadas en asfaltos, como por ejemplo las tejuelas y chapas
fibrobituminosas, y las de materiales plásticos.
En cuanto a las de materiales frágiles como la cerámica, el hormigón o el fibrocemento, dependerá mucho de las for-
mas de apoyo.
Las tejas cerámicas o de hormigón ofrecen un rango mayor de resistencia.
Las chapas metálicas si bien varían de acuerdo al material de base (no resistirá lo mismo el alumnio que el acero), se
deben tener en cuenta los espesores y el posible daño por abollamiento según su conformado. Una forma de au-
mentar su resistencia es colocarlas sobre un tablero continuo que absorba el impacto.
Las cubiertas continuas pueden ser protegidas por el
manto de grava dispuesto para proteger las membranas
impermeables.
Es claro que la existencia de granizo, en función de su mag-
nitud de acuerdo a los antecedentes y sus recurrencias,
obliga al proyectista a considerarlo en la elección de la cu-
bierta. Existe la posibilidad de emplear una cubierta que si
bien se dañe su parte expuesta (una teja por ejemplo) ante
el granizo extremo, el resto (un entablado con una buena
barrera hidrófuga) continúe funcionando provisoriamente,
salvando de ese modo la función hasta la reparación. 193


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