Diseño y evaluación de un nuevo sistema de drenaje en las obras lineales = Desing and evolution of a new drainage system for the linear works

Abstract

En esta Tesis se va a estudiar la viabilidad de un nuevo sistema de drenaje en taludes que permita una mejor conservación de las obras lineales con una menor erosión de taludes.

Los principales objetivos del trabajo que aquí se presentan son: 1. Revisar las fuentes bibliográficas (estudios y artículos técnicos y científicos, libros, documentación y ensayos publicados) que añadan información relevante sobre el diseño de drenaje y su problemática.

2. Diseñar la nueva red de drenaje y elaborar una maqueta a escala del sistema que la representa.

3. Comparar el drenaje ramificado propuesto de evacuación de aguas de escorrentía superficial con respecto al drenaje tradicional, mediante la realización de cálculos teóricos y experimentales.

4. Evaluar el funcionamiento del sistema propuesto de drenaje en distintos tipos de suelo.

5. Estimar la vida útil y evaluar la viabilidad económica del nuevo sistema de drenaje en comparación con el tradicional.

Respecto al primer objetivo, se ha realizado una revisión bibliográfica para revisar los distintos sistemas de drenaje existentes, desde su aparición hasta la actualidad.

Por lo que respecta al segundo objetivo, en primer lugar, se han comparado 4 alternativas diferentes, analizando las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas a nivel hidráulico, ambiental, estructural y económico.

Para la construcción de la maqueta a escala 1:100 se han tenido en consideración las diferentes dimensiones geométricas, la selección de los materiales más adecuados y los caudales que se necesitan para que se simulen adecuadamente las características de un talud típico de una obra lineal. Se ha construido con una pendiente 2H:1V, por considerar ésta como una de las más frecuentes en los taludes de las obras lineales españolas.

En cuanto al tercer objetivo, se han realizado los cálculos teóricos de velocidad media del fluido, energía específica y fuerza de arrastre que tiene el fluido al discurrir por el sistema actual de drenaje y por el nuevo drenaje ramificado propuesto.

Para poder llevar a cabo el cuarto objetivo, se realizaron experiencias modificando el terreno del sistema de drenaje. Los datos recogidos de los ensayos realizados en maqueta sobre arcilla confirmaron un menor valor de velocidad media del fluido (36%), una inferior energía específica (59%) y también una menor fuerza de arrastre (36 %).

Por último, para desarrollar el quinto objetivo, se calcula la inversión inicial y costes de mantenimiento y conservación que conllevan tanto el sistema de drenaje ramificado como el drenaje tradicional. La comparación del estudio económico de ambos sistemas concluye que la implantación del nuevo diseño de drenaje será viable económicamente a medio y largo plazo, siempre que sea un talud mediano o pequeño. Se estima además que la vida útil en terreno arcilloso aumentará en 5 años y, en terreno franco-arenoso, en 3 años