ES2296751T3 - Sistema de gestion de aguas pluviales. - Google Patents
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Abstract
Sistema de gestión de fluidos, que comprende una primera cámara (1) que presenta un eje central (a) dispuesto en su dirección longitudinal y una geometría de sección transversal global curva constante, en el que dicha geometría de sección transversal curva constante está formada como una elipse truncada, en la que el eje principal (AM) de una elipse que forma dicha elipse truncada está dispuesto perpendicularmente al eje central (a) de dicha primera cámara (1) y a lo largo de una altura interna (hi) de dicha primera cámara (1), caracterizado porque el punto central (4) de dicho eje principal (AM) está dispuesto por debajo de una base (16) de dicha primera cámara (1).
Description
Sistema de gestión de aguas pluviales.
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La presente invención se refiere a un sistema de
gestión de fluidos, y en particular se refiere a un sistema de
contención de aguas pluviales, que puede utilizarse por debajo de
una zona de aparcamiento.
En las ciudades, particularmente en las grandes
áreas metropolitanas, a medida que cada vez más superficie de la
tierra se va cubriendo con edificios o pavimentando con calles,
zonas de aparcamiento y similares, existe una problema
significativo con respecto a la eliminación de las aguas de
escorrentía que se producen durante las tormentas de agua. Las
zonas de aparcamiento y las calles normalmente están construidas con
pendientes hacia bocas de desagüe pluviales, que se vacían en
alcantarillas pluviales bajo el suelo. Con el fin de manejar del
aumento repentino de las aguas pluviales para impedir la sobrecarga
de los sistemas municipales y reducir la entrada de contaminantes
en el sistema de desagüe, los gobiernos exigen ahora normalmente a
los nuevos emplazamientos de construcción que incluyan un sistema de
gestión de desagüe.
Convencionalmente, el desagüe pluvial a menudo
se trata usando lagunas, grandes estanques artificiales o similares,
diseñados de hormigón y fabricados para funcionar como pantanos
construidos. Dado que estos estanques están abiertos a la
atmósfera, están sometidos a amplios intervalos de crecida y secado,
con una amplia evaporación que conduce frecuentemente a la
desecación y la muerte de las plantas de los pantanos. Un problema
adicional con estos estanques es que forman una charca, es decir,
agua de superficie estancada. Desgraciadamente, el agua estancada
comúnmente da como resultado un hábitat para mosquitos, que puede
representar tanto una molestia como potencialmente un peligro para
la salud pública. Además, dado que puede esperarse que las
concentraciones de contaminantes sean altas en esta agua estancada,
los mosquitos y otra fauna y flora se someten a niveles elevados de
bacterias, virus, metales e hidrocarburos. Esto puede dar como
resultado efectos tanto agudos como crónicos en la fauna y la
flora.
Alternativamente, se han empleado grandes lechos
de grava que rodean una tubería perforada. En esta realización, se
disponen grandes tuberías (diámetros de 24 pulgadas a 60 pulgadas)
horizontalmente en la zona de desagüe deseada a profundidades de
hasta aproximadamente 4 pies. Las aguas pluviales de la zona
circundante se desvían hacia y a través de la tubería cuando es
necesario.
A partir del documento US 4 360 042 A1 se conoce
un conducto arqueado con ondulación mejorada, que presenta una
parte arqueada generalmente semielíptica y una base plana. La parte
arqueada parabólica constituida por dos paredes laterales, que
están conectadas con una bisagra. A partir de los documentos US 5
366 017 A1, US 980 442 A1 y US 5 419 838 A1 se conocen otros
conductos con forma de arco, en los que se forma un conducto como
un arco circular. Además, a partir del documento US 5 087 151 A1 se
conoce una galería de infiltración de forma trapezoidal. Todavía se
conoce otra forma de un desagüe arqueado a partir del documento US 3
681 925 A1, en el que el desagüe presenta una geometría triangular.
Todas estas geometrías conocidas presentan una buena resistencia a
las fuerzas de compresión, pero es necesario mejorar ventajosamente
la resistencia mediante otra geometría, para conseguir una formación
incluso más resistente.
Lo que se necesita en la técnica es un sistema
de gestión de aguas pluviales estructuralmente sólido que no
consuma espacio de desarrollo, es decir, zona de aparcamiento, etc.,
y que maneje el flujo y reflujo de las aguas pluviales.
La presente invención se refiere a un sistema de
contención de aguas pluviales. Este sistema comprende: una cámara
que presenta una geometría de sección transversal global curva
sustancialmente constante, teniendo dicha cámara una base con un
reborde que se extiende hacia el exterior desde dicha base; y una
pluralidad de protuberancias que forman una pluralidad de picos y
valles, estando dispuestas dichas ondulaciones perpendicularmente a
un eje principal de dicha cámara.
Los expertos en la materia apreciarán y
entenderán las características comentadas anteriormente y otras a
partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos.
A continuación, haciendo referencia ahora a los
dibujos, que se proporcionan a título ilustrativo, no limitativo, y
en los que los elementos similares están numerados de manera similar
en las diversas figuras.
La figura 1 es una vista lateral de una forma de
realización de una cámara de aguas pluviales;
la figura 2 es una vista superior de la cámara
de aguas pluviales de la figura 1;
la figura 3 es una vista frontal de una forma de
realización de una placa de extremo para una cámara de aguas
pluviales;
la figura 4 es una vista en sección transversal
de una forma de realización de ondulaciones tomadas a lo largo de
las líneas 12-12 de la figura 2;
la figura 5 es una representación gráfica de la
fracción de distribución de presión de superficie en las direcciones
longitudinal y lateral (circunferencial) para una forma de
realización de la cámara, usando una metodología de boussinesq;
la figura 6 es una vista en perspectiva
explosionada de la zona 6 de la figura 2 que muestra otra forma de
realización del elemento de soporte y los elementos de conexión;
la figura 7 es una vista en perspectiva frontal
de otra forma de realización de una placa de extremo que presenta
una parte curvada o convexa; y
la figura 8 es una vista en perspectiva trasera
de la placa de extremo de la figura 7 que presenta una parte curvada
o convexa.
El sistema de gestión de aguas pluviales
comprende: una cámara que presenta una sección transversal curva
constante, con comunicación de fluidos entre posibles cámaras
adyacentes, si se desea, y opcionalmente elementos estructurales
(por ejemplo, protuberancias, soportes, y/o elementos) y un borde de
acoplamiento para permitir el solapamiento de las cámaras. Dado que
estos sistemas están diseñados para su utilización bajo el suelo,
especialmente por debajo de zonas de aparcamiento y similares,
presentan integridad estructural suficiente para resistir las
presiones típicas asociadas a las mismas. En consecuencia, estos
sistemas se han diseñado para seguir las reglas sobre tuberías,
concretamente la regla H-20 de la AASHTO (American
Association of State Highway and Transportation Officials) standard
specifications for Highway Bridges, sección 18 (Especificaciones
estándar para puentes de autopistas de la AASHTO).
La cámara puede comprender cualquier material
que sea estable en el entorno de aguas pluviales (por ejemplo,
exposición a lluvia ácida, hidrocarburos, aceite y otros
contaminantes de las aguas de escorrentía, y similares), y que
proporcione la integridad estructural deseada. Estos materiales
incluyen, pero sin limitarse a, metales (tales como metales
preciosos, titanio, materiales ferrosos, y similares); materiales
temoplásticos y termoestables (tales como polipropileno,
poliolefinas, polieterimida, polietileno, particularmente
polietileno de alta densidad, etc., y similares); así como
materiales compuestos, aleaciones y mezclas que comprenden por lo
menos uno de los anteriores. Algunos ejemplos de polietileno de
alta densidad incluyen Paxon® HDPE, (una densidad aparente de
aproximadamente 590 kg/m^{3}) (comercializado por Exxon Chemical),
y Marlex HMX 50100 (comercializado por Phillips Chemical Company,
Houston, Texas). Las propiedades mecánicas específicas de los
materiales de la cámara se escogen para que cumplan con las
especificaciones sobre tuberías deseadas de la AASHTO. Dado que las
propiedades están relacionadas entre sí, se entiende que los
diversos requisitos de propiedades se ajustan cuando cambian otras
propiedades y cuando se modifican las especificaciones físicas de la
cámara. Por ejemplo, una pared de cámara más delgada puede ser
apropiada con un módulo de flexión superior. Algunas calidades de
materiales preferidas incluyen las siguientes: resistencia a la
tracción con un rendimiento (usando el método ASTM
D-638) de aproximadamente 20 megapascales (MPa) o
mayor, prefiriéndose aproximadamente 22 MPa o mayor; alargamiento a
la rotura (usando el método ASTM D-638) mayor que o
igual a aproximadamente el 500%, prefiriéndose mayor que o igual a
aproximadamente el 800%; módulo de flexión (usando el método ASTM
D-790) de aproximadamente 500 MPa, prefiriéndose de
aproximadamente 800 MPa a aproximadamente 3000 MPa, y prefiriéndose
especialmente de aproximadamente 900 a aproximadamente 2300 MPa;
impacto de tracción (usando el método ASTM D-1822)
de aproximadamente 20 julios por centímetro cuadrado
(julios/cm^{2}) o mayor, prefiriéndose aproximadamente 23
julios/cm^{2} o mayor; impacto de tracción a -40ºC (usando el
método ASTM D-1822) de aproximadamente 15
julios/cm^{2} o mayor, prefiriéndose aproximadamente 20
julios/cm^{2} o mayor; una temperatura de flexión por calor (66
libras por pulgada cuadrada (psi) bajo carga, usando el método ASTM
D-1525) de aproximadamente 40ºC o mayor,
prefiriéndose aproximadamente 60ºC o mayor; y una densidad aparente
(usando el método ASTM D-1895) de aproximadamente
400 kilogramos por metro cúbico (kg/m^{3}) o mayor, prefiriéndose
aproximadamente 500 kg/m^{3} o mayor. Puede emplearse un material
que cumpla con una o más de las especificaciones de material
anteriores con la geometría estructuralmente sólida de la
cámara.
Además de diseñarse también para cumplir con los
requisitos estructurales deseados, el tamaño y la geometría de la
cámara se diseñan para lograr la capacidad deseada (por ejemplo,
volumen). Preferentemente, la cámara superará las reglas sobre
tuberías tanto de las especificaciones sobre tuberías de la AASHTO
como de la CPPA (Corrugated Plastic Pipe Association) para cargas
H-20 (cargas estáticas, cargas móviles y otras
fuerzas tales como longitudinales, centrifugas, térmicas, empuje de
tierras, flotabilidad, hielo, tensiones por terremotos, y
similares), y los requisitos de tuberías bajo el suelo. Las posibles
geometrías globales de la cámara incluyen una forma de arco,
prefiriéndose una sección transversal curva constante, es decir, no
interrumpida, en la dirección perpendicular al eje central "a"
(figura 2) (en otras palabras, una sección transversal (tomada en
la dirección perpendicular al eje central) que carece de agentes de
elevación de la tensión (es decir, que carece de juntas, y
similares, particularmente a lo largo de la parte superior de la
cámara (es decir, al lado de la junta de la cámara con el reborde).
La sección transversal curva es una sección transversal curva
constante semielíptica truncada que además es asimétrica, en la que
la asimetría está en relación a la simetría con la otra
"mitad" desigual de la curva (por ejemplo, la otra parte de la
elipse 14 mostrada en línea discontinua en la figura 3), y la
sección transversal se toma en la dirección perpendicular al eje
central. El punto central de la elipse formada por la geometría
semielíptica de la cámara está hasta aproximadamente el 10% por
debajo de la base de la cámara. En referencia a la figura 3, el
punto central 4 del eje principal (A_{m}) está por debajo de la
base 16 de la cámara. En otras palabras, normalmente la geometría
forma una razón de la anchura interna (w_{i}) con respecto a la
altura interna (h_{i}) mayor que o igual a aproximadamente 0,5,
prefiriéndose mayor que o igual a aproximadamente 1,0, siendo más
preferida mayor que o igual a aproximadamente 1,5. Preferentemente,
la razón de la anchura (w_{i}) con respecto a la altura (h_{i})
es menor que o igual a aproximadamente 3,0, siendo más preferida
menor que o igual a aproximadamente 2,5, y siendo especialmente
preferida menor que o igual a aproximadamente 2,0. Se prefiere
especialmente una altura (h_{i}) que es hasta aproximadamente el
49% del eje principal (A_{m}) de la elipse, prefiriéndose una
altura (h_{i}) igual a de aproximadamente el 44% a aproximadamente
el 48% del eje principal (A_{m}).
Con respecto a la longitud de la cámara, aunque
puede emplearse cualquier longitud de la cámara, estas cámaras
normalmente presentan aproximadamente de 2 pies (60,96 cm) a
aproximadamente 10 pies (304,8 cm) de largo, prefiriéndose
normalmente las cámaras de aproximadamente 4 pies (121,92 cm) a
aproximadamente 8 pies (243,84 cm) por facilidad en la fabricación,
el transporte, la manipulación y la instalación. Dado que estas
cámaras se diseñan preferentemente para interconectarse en serie,
la longitud deseada global del sistema de cámaras se ajusta
simplemente mediante la longitud interconectada.
Para mejorar adicionalmente la integridad
estructural, la cámara comprende una pluralidad de ondulaciones 3
dispuestas longitudinalmente, sustancialmente paralelas que forman a
series de picos 5 y valles 7. Estas ondulaciones 3 pueden tener
cualquier geometría de sección transversal adecuada tomada a lo
largo de las líneas 12-12 (véanse las figuras 2 y
4), tal como con forma de arco completo o trucado (por ejemplo,
semicircular, semielíptica, semihexagonal, semioctagonal,
triangular truncada y similares), de múltiples lados completos o
truncados (por ejemplo, de tres lados, cuadrada, rectangular,
trapezoidal, hexagonal, octagonal y similares). Además, se prefiere
una geometría de sección transversal a lo largo de las líneas
8-8 (es decir, tomada en la dirección perpendicular
al eje central "a"), de una forma
cóncavo-cóncava de curva constante. (Véase la
figura 2). Los lados de las ondulaciones 3 preferentemente presentan
un ángulo \theta y un tamaño para optimizar las características
de sustentación de carga. Generalmente, los lados de las
ondulaciones 3 pueden tener un ángulo \theta de hasta
aproximadamente 45º, prefiriéndose un ángulo \theta de
aproximadamente 3º a aproximadamente 35º, y prefiriéndose
especialmente un ángulo \theta de aproximadamente 5º a
aproximadamente 25º.
Los conductos 9 de fluidos pueden disponerse a
través de dicha cámara en picos 5 y/o valles 7, disponiéndose una
boca 15 de inspección opcionalmente en o cerca de la parte superior
de dicha cámara. El conducto 9 de fluidos puede comprender
cualquier tamaño y geometría que logre las capacidades de
infiltración deseadas sin afectar adversamente de manera sustancial
a la integridad estructural de la cámara. Algunas posibles
geometrías incluyen círculos, rectángulos y otras formas de
múltiples lados; sin embargo, geometrías de tipo red, y similares
así como combinaciones que comprenden por lo menos una de las
anteriores.
Puede proporcionarse integridad estructural
adicional a la cámara empleando opcionalmente uno o más
elemento(s)
de soporte 11 y/o elemento(s) de conexión 13. El(los) elemento(s) de soporte 11, dispuesto(s) longitudinalmente en o cerca de la base de la cámara 1, sustancialmente perpendicular(es) a las ondulaciones 3 y que atraviesa(n) uno o más, preferentemente dos o más, de los picos 5 y valles 7, proporciona(n) integridad estructural al reborde 10 en una dirección paralela a la longitud de la cámara 1, es decir, en la dirección longitudinal. Para proporcionar soporte al reborde 10 en la dirección normal a la longitud de la cámara 1, pueden disponerse opcionalmente uno o más elementos de conexión 13 sobre el reborde 10, que se extienden hacia el exterior desde la cámara 1. Si se emplea(n) el(los) elemento(s)
de soporte 11, el(los) elemento(s) de conexión 13 puede(n) disponerse entre la cámara 1 y el(los) elemento(s) de soporte 11 o extendiéndose hacia el exterior desde el(los) elemento(s) de soporte 11. Preferentemente, el(los) elemento(s) de conexión 13 está(n) en contacto físico tanto con el(los) elemento(s) de soporte 11 como con el(los)
pico(s) 5 y/o valle(s) 7 de la cámara 1, prefiriéndose dos elementos de conexión 13 dispuestos en contacto físico con una ondulación 3. (Véase la figura 6).
de soporte 11 y/o elemento(s) de conexión 13. El(los) elemento(s) de soporte 11, dispuesto(s) longitudinalmente en o cerca de la base de la cámara 1, sustancialmente perpendicular(es) a las ondulaciones 3 y que atraviesa(n) uno o más, preferentemente dos o más, de los picos 5 y valles 7, proporciona(n) integridad estructural al reborde 10 en una dirección paralela a la longitud de la cámara 1, es decir, en la dirección longitudinal. Para proporcionar soporte al reborde 10 en la dirección normal a la longitud de la cámara 1, pueden disponerse opcionalmente uno o más elementos de conexión 13 sobre el reborde 10, que se extienden hacia el exterior desde la cámara 1. Si se emplea(n) el(los) elemento(s)
de soporte 11, el(los) elemento(s) de conexión 13 puede(n) disponerse entre la cámara 1 y el(los) elemento(s) de soporte 11 o extendiéndose hacia el exterior desde el(los) elemento(s) de soporte 11. Preferentemente, el(los) elemento(s) de conexión 13 está(n) en contacto físico tanto con el(los) elemento(s) de soporte 11 como con el(los)
pico(s) 5 y/o valle(s) 7 de la cámara 1, prefiriéndose dos elementos de conexión 13 dispuestos en contacto físico con una ondulación 3. (Véase la figura 6).
Tanto el(los) elemento(s) de
soporte 11 como el(los) elemento(s) de conexión 13
puede(n) ser sólido(s) o hueco(s);
homogéneo(s), relleno(s) o un material compuesto; y
puede(n) tener cualquier geometría que proporcione la
integridad estructural deseada. Algunas posibles geometrías incluyen
las empleadas para las ondulaciones 3. Además, el tamaño
del(de los) elemento(s) de soporte 11 y del(de
los) elemento(s) de conexión 13 puede ser similar, teniendo
el(los) elemento(s) de soporte 11 preferentemente una
altura igual a o menor que o igual a la altura de los elementos de
conexión 13. Se prefiere una altura del elemento de conexión de
aproximadamente el 100% a aproximadamente el 600% de la altura del
elemento de soporte, prefiriéndose especialmente una altura de
aproximadamente el 300% a aproximadamente el 500% de la altura del
elemento de soporte. Aunque puede emplearse una altura del elemento
de conexión de hasta aproximadamente el 15% de la altura de la
cámara y una anchura de hasta aproximadamente el 95% o más de la
anchura del reborde 10, normalmente se emplea una altura de
aproximadamente el 2% a aproximadamente el 12% de la altura de la
cámara y un anchura de hasta aproximadamente el 80% de la anchura
del reborde 10, prefiriéndose una altura de aproximadamente el 5% a
aproximadamente el 10% de la altura de la cámara.
La longitud del(de los)
elemento(s) de soporte 11 debería ser suficiente para
conferir la integridad estructural deseada al reborde 10.
Generalmente la longitud del(de los) elemento(s) de
soporte 11 es de hasta aproximadamente el 100% de la longitud de la
cámara 1, siendo suficiente normalmente una longitud de hasta
aproximadamente el 70% de la longitud de la cámara 1.
Alternativamente, el(los) elemento(s) de soporte 11
puede(n) comprender una pluralidad de elementos dispuestos
longitudinalmente, de manera intermitente a lo largo de la longitud
del reborde 10, teniendo cada elemento preferentemente una longitud
que abarca por lo menos un pico o valle, prefiriéndose una longitud
que abarca varios picos y valles.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Aunque el(los) elemento(s) de
soporte 11 puede(n) disponerse en cualquier punto a través de
la anchura del reborde 10, se prefiere que el(los)
elemento(s) de soporte 11 se disponga(n) en una
relación separada con respecto a la base de los picos y valles,
disponiéndose el(los) elemento(s) de conexión 13 en
medio. En esta realización, el(los)
elemento(s)
de conexión 13 presenta(n) preferentemente una longitud sustancialmente equivalente a la distancia entre el(los) elemento(s) de soporte 11 y la base de los picos 5 y/o valles 7. Alternativamente, el(los) elemento(s) de conexión 13 pue-
de(n) tener una longitud sustancialmente equivalente a la anchura de el reborde 10, en la que o bien no se emplearía(n)
el(los) elemento(s) de soporte 11 o bien el(los) elemento(s) de soporte 11 se dispondría(n) de manera intermitente y longitudinal sobre el reborde 10. Generalmente, la longitud del(de los) elemento(s) de conexión 13 es de hasta aproximadamente 5 pulgadas (12,7 centímetros (cm)), siendo típico de aproximadamente 0,5 pulgadas (1,27 cm) a aproximadamente 4 pulgadas (10,16 cm).
de conexión 13 presenta(n) preferentemente una longitud sustancialmente equivalente a la distancia entre el(los) elemento(s) de soporte 11 y la base de los picos 5 y/o valles 7. Alternativamente, el(los) elemento(s) de conexión 13 pue-
de(n) tener una longitud sustancialmente equivalente a la anchura de el reborde 10, en la que o bien no se emplearía(n)
el(los) elemento(s) de soporte 11 o bien el(los) elemento(s) de soporte 11 se dispondría(n) de manera intermitente y longitudinal sobre el reborde 10. Generalmente, la longitud del(de los) elemento(s) de conexión 13 es de hasta aproximadamente 5 pulgadas (12,7 centímetros (cm)), siendo típico de aproximadamente 0,5 pulgadas (1,27 cm) a aproximadamente 4 pulgadas (10,16 cm).
Por ejemplo, para una cámara de 7,5 (228,6 cm) a
8 pies (243,8 cm) que presenta una altura de aproximadamente 20
pulgadas, una anchura de aproximadamente 38 pulgadas, y una
geometría de cámara curva constante semicircular, el(los)
elemento(s) de soporte 11 puede(n) tener una altura de
aproximadamente 0,6 pulgadas (1,52 cm), una anchura de
aproximadamente 0,7 pulgadas (1,78 cm) y una longitud de
aproximadamente 5 pies (152,4 cm) a aproximadamente 5,5 pies (167,6
cm), con una geometría cuadrada de tres lados. De manera similar,
el(los) elemento(s) de conexión 13 puede(n)
tener una geometría cuadrada de tres lados, con una altura de
aproximadamente 0,3 pulgadas (0,76 cm), una anchura de
aproximadamente 0,5 pulgadas (1,27 cm) y una longitud de
aproximadamente 0,53 pulgadas (1,35 cm). Alternativamente, para una
cámara diferente de 7,5 (228,6 cm) a 8 pies (243,8 cm) que presenta
una altura de aproximadamente 20 pulgadas, una anchura de
aproximadamente 38 pulgadas, y una geometría de cámara curva
constante semicircular, el(los) elemento(s) de soporte
11 puede(n) tener una altura de aproximadamente 0,5 pulgadas
(5,08 cm), una anchura de aproximadamente 0,3 pulgadas
(0,76 cm) y una longitud de aproximadamente 5 pies (152,4 cm) a
aproximadamente 5,5 pies (167,6 cm), con una geometría cuadrada de
tres lados. De manera similar, el(los) elemento(s) de
conexión 13 puede(n) tener una geometría cuadrada de tres
lados, con una altura de aproximadamente 2,5 pulgadas (6,35 cm), una
anchura de aproximadamente 0,188 pulgadas (0,478 cm) y una longitud
de aproximadamente 0,53 pulgadas (1,35 cm). (Véase la figura 6).
Puede obtenerse integridad estructural adicional
usando una placa de extremo, deflector, o similar. La placa 17 de
extremo, dispuesta opcionalmente sobre uno o ambos extremos de la
cámara o serie de cámaras y/o en diversos puntos entre ellas,
comprende preferentemente un material y geometría que confiere la
integridad estructural deseada a la cámara y la placa de extremo.
(Véase la figura 3). La geometría de sección transversal de la
placa 17 de extremo es preferentemente similar de manera sustancial
a la geometría de la cámara en la que se unirá la placa 17 de
extremo de manera que se impida la penetración de tierra cuando se
instala bajo el suelo. En consecuencia, la geometría de sección
transversal de la placa de extremo tomada perpendicularmente al eje
(A) es preferentemente una curva sustancialmente constante (por
ejemplo, una geometría semielíptica o similar tal como se ha
descrito para la cámara), mientras que la geometría de sección
transversal tomada paralelamente al eje (A) es un diseño
semiredondeado (por ejemplo, curvado, semiesférico,
plano-convexo, convexo-cóncavo,
convexo-convexo, y similares, prefiriéndose uno
convexo-cóncavo y plano-convexo)
(véanse las figuras 7 y 8).
Sin embargo, las dimensiones geométricas de la
placa 17 de extremo pueden ser cualquier dimensión que confiera la
integridad estructural deseada. Por ejemplo, la placa 17 de extremo
puede ajustarse dentro del extremo de la cámara 1,
interconectándose a la cámara con protuberancias (no representadas)
que se acoplan a terrones o aberturas en la cámara 1.
Alternativamente, la placa 17 de extremo puede comprender un reborde
o barrera dispuesta alrededor de su periferia. Dispuestos sobre el
reborde puede haber uno o más conectores a presión que se acoplan a
un borde en la abertura de la cámara. Las dimensiones de la placa 17
de extremo son preferentemente una razón de la anchura (w) con
respecto a la altura (h) de hasta aproximadamente 3,0, prefiriéndose
una razón de hasta aproximadamente 2,0 y una razón de hasta
aproximadamente 1,75. También se prefiere una razón de la anchura
(w) con respecto a la altura (h) mayor que o igual a aproximadamente
1,0, prefiriéndose mayor que o igual a aproximadamente 1,25 y
prefiriéndose especialmente mayor que o igual a aproximadamente
1,5.
La cara 21 de la placa 17 de extremo puede tener
de manera similar cualquier geometría y diseño que confiera la
integridad estructural deseada al sistema de gestión.
Preferentemente, la placa 17 de extremo se diseña para usarse como
una placa de extremo (en uno o ambos extremos del sistema de
gestión), o como un soporte y/o un deflector (dentro del sistema de
gestión). Normalmente, por lo menos se sitúa una placa de extremo
(deflector) en o cerca de cada extremo de cada cámara. En
consecuencia, aunque estén interconectadas cámaras posteriores, se
emplearía un soporte en o cerca del punto de interconexión para
garantizar la integridad estructural deseada del sistema.
Opcionalmente, puede disponerse una placa de extremo en una o varias
de las ondulaciones 3 a lo largo de la longitud de la cámara para
mejorar adicionalmente la integridad estructural de la cámara.
Uno o ambos lados de la placa 17 de extremo
pueden tener uno o más orificios para fluido que permiten que el
fluido, es decir, las aguas pluviales y otras aguas de escorrentía
(en lo sucesivo, aguas pluviales), pase hacia la cámara 1 o entre
cámaras conectadas o adyacentes. Además, pueden disponerse
opcionalmente escalones 23, 25, 27 y otros sobre la cara 21 para
recibir y soportar un conducto, tal como una tubería de desagüe o
similar. En consecuencia, los escalones 23, 25, 27 presentan
preferentemente una parte superior sustancialmente cóncava, con una
geometría general similar a la de la placa de extremo.
Alternativamente, pueden emplearse ranuras de tubería para permitir
el corte simplificado de la placa de extremo para permitir la
recepción de un conducto.
\newpage
La placa 17 de extremo puede comprender además
otras características para simplificar la manipulación y/o mejorar
la utilización. Las posibles características adicionales incluyen:
topes de conducto para impedir que el conducto se acople a un
segundo lado de la placa de extremo y bloquee el flujo, haciendo así
que las aguas pluviales desagüen a través del conducto, hacia la
placa de extremo, a través de la placa de extremo y hacia la
cámara; una placa posterior dispuesta en la base de la placa de
extremo que se extiende hacia la cámara para evitar la erosión de
la tierra en la cámara debido a la entrada de aguas pluviales desde
el conducto y/o la placa de extremo; un canal interno para el flujo
de las aguas pluviales a través de la placa de extremo; estaciones
de soporte en uno o ambos lados de la placa de extremo para
proporcionar integridad estructural a la placa de extremo; y
similares, así como las características convencionales de la placa
de extremo.
Aunque la placa 17 de extremo puede realizarse a
partir de cualquier material que sea estable en el entorno de las
aguas pluviales y que proporcione la integridad estructural deseada,
por facilidad de fabricación, economía, rendimiento mejorado debido
a coeficientes correspondientes de expansión térmica, etc., la placa
17 de extremo está compuesta preferentemente del mismo material que
la cámara 1. Generalmente, la placa de extremo es una estructura
hueca, aunque el interior puede comprender opcionalmente una espuma
u otro material de refuerzo.
Además, las cámaras y las placas de extremo
pueden formarse por separado o in situ utilizando diversas
técnicas de moldeo, tales como moldeo por inyección, conformación
por vacío, conformación a presión, conformación rotacional, moldeo
por soplado, moldeo por compresión y similares. Por motivos
económicos, de inventario y manipulación, las cámaras y las placas
de extremo se forman preferentemente in situ, formándose las
placas de extremo de manera solidaria con las cámaras. Una o ambas
de las placas de extremo pueden retirarse posteriormente (o bien en
la instalación de fabricación, en la instalación de almacenamiento,
por el usuario final, o de otra manera), o mantenerse como una única
unidad.
Las cámaras pueden instalarse bajo el suelo, por
debajo de zonas de aparcamiento y otras áreas en las que se desea
la gestión de las aguas pluviales. Por ejemplo, se forma un orificio
de aproximadamente 4 pies (121,92 cm) de profundidad, que presenta
una anchura y una longitud compatibles con el número de cámaras
deseado. Las cámaras se colocan a continuación en el orificio,
conectándose las cámaras posteriores a las cámaras anteriores por
medio de un conducto de fluido o simplemente mediante el
solapamiento de uno o más picos y/o valles cerca de un extremo de
una cámara y el comienzo de la cámara posterior. Por debajo de la
sección de solapamiento, preferentemente se dispone un soporte o
deflector (por ejemplo, placa de extremo) para obtener la integridad
estructural deseada. Normalmente, la ranura de tubería o el escalón
más grande se ha retirado del soporte para permitir el paso fácil de
las aguas pluviales entre cámaras posteriores.
El sistema de gestión de aguas pluviales de la
presente invención elimina los problemas asociados con los sistemas
convencionales de tipo estanque de agua, incluyendo las cuestiones
de aguas estancadas y consumo de tierra por los estanques. El
sistema, que emplea una geometría de sección transversal corva
constante no interrumpida que elimina los agentes de elevación de
la tensión de los diseños convencionales, sigue las reglas sobre
tuberías tanto de las especificaciones estándar de la AASHTO para
puentes de carreteras, sección 18, como las especificaciones de la
Corrugated Polyethylene Pipe Association (CCPA), tal como puede
observarse en la tabla más adelante. La tabla expone los datos de
cuatro pruebas de seguridad (especificación H-20 de
la AASHTO) para una cámara de la presente invención que presenta un
espesor del material de aproximadamente 0,100 pulgadas (0,254 cm) a
aproximadamente 0,425 pulgadas,
y un módulo de flexión de aproximadamente 1,070 MPa (aproximadamente 155,000 libras por pulgada cuadrada).
y un módulo de flexión de aproximadamente 1,070 MPa (aproximadamente 155,000 libras por pulgada cuadrada).
Las pruebas de las cámaras se llevaron a cabo en
un entorno de campo controlado. Las cargas, transferidas a través
de la tierra, se convirtieron en la presión aplicada a una
estructura enterrada mediante la variación de la carga basándose
en: la profundidad de la tierra, el nivel de compactación, el
contenido en humedad y el tipo de tierra. Dado que no resulta
práctico utilizar un vehículo (y es casi imposible) que confiriera
un carga H-20 por el factor de seguridad deseado de
dos (2), la presión efectiva sobre la estructura enterrada se
extrapoló usando la expresión de Boussinesq
(véanse bulbos de presiones en:
Bowles, J.E., Foundation Analysis and Design, 5ª edición,
McGraw-Hill, NY (1996), figura 5-4,
pág. 292). En consecuencia, con el fin de determinar la presión (es
decir, la carga), aplicada a una estructura enterrada con una carga
H- 20, se utilizó una curva de Boussinesq para calcular el efecto
sobre la
estructura.
Haciendo referencia a la tabla, la relación
q/q^{0} se refiere a la presión ejercida sobre la estructura con
una cobertura dada. Por ejemplo, con una cobertura de 6 pulgadas, se
confiere desde los vehículos un 90% de la carga a la estructura
enterrada. Además, se aplica un factor de impacto para tener en
cuenta la fuerza dinámica del vehículo. Mediante la carga de la
cámara con una cobertura de 6 pulgadas con una carga
H-20, el cálculo de boussinesq puede calcular la
carga efectiva que tendría que aplicarse a 18 pulgadas.
Tal como puede observarse a partir de la tabla,
la cámara logra una alta integridad estructural, por ejemplo, una
clasificación de seguridad mayor que o igual a aproximadamente 1
para la regla H-20 de la AASHTO, con una
clasificación mayor que o igual a aproximadamente 2 para coberturas
de tierra compacta de por lo menos aproximadamente 18 pulgadas
(45,72 cm), siendo la compactación según las reglas de ASTM D2321 y
D2487 y AASHTO M43. La tabla 2 expone algunas reglas y materiales a
título de ejemplo.
Por ejemplo, cuando las cámaras se disponen en
el suelo, disponiéndose por lo menos aproximadamente una cobertura
compactada de 18 pulgadas (por ejemplo, arena, arcilla, tierra,
grava, piedra, o una combinación que comprende por lo menos una de
las coberturas anteriores) sobre las cámaras, el sistema de gestión
de fluidos tendrá una clasificación de seguridad mayor que o igual a
aproximadamente 1,95 según la regla H-20 de la
AASHTO.
Por el contrario, los sistemas convencionales,
que a menudo emplean una geometría que presenta una superficie
superior curva con lados sustancialmente rectos, no cumplen tales
criterios rigurosos de integridad estructural y/o no mantienen tal
integridad estructural durante un periodo de tiempo necesario en
estas aplicaciones, es decir, hasta aproximadamente 30 años. Las
pruebas tal como se expusieron anteriormente emplearon dos
controles, siendo el Control A una cámara de infiltración de
sistema séptico convencional que presenta agentes de elevación de
la tensión y siendo el Control B una tubería ondulada de pared doble
que presenta un diámetro de 36 pulgadas. Estos dos Controles
fallaron, es decir, se hundieron, tal como se demostró mediante la
inspección visual que mostró deformaciones y/o rotura. El Control A
se hundió con una carga por eje de 22.750 libras (Ibs.) (11.380
lbs. por neumático), con una cobertura de 12 pulgadas (30,48 cm).
Mientras, el Control B se hundió con una carga por eje de 28,220
libras (lbs.) (14.100 lbs. por neumático), con una cobertura de 6
pulgadas (15,24 cm).
Haciendo referencia a la figura 5, que ilustra
además la fracción de la distribución de presión de superficie en
las direcciones longitudinal y lateral (circunferencial) usando una
metodología de boussinesq y suponiendo que hay una cimentación de
20 pulgadas por 20 pulgadas cuadradas para la carga. Tal como puede
observarse generalmente, a medida que uno se mueve desde el centro,
disminuye la fracción de la carga aplicada a la cámara.
En cámaras convencionales, los puntos en los que
los lados se encuentran con la parte superior curva son zonas de
deformación inicial (es decir, agentes de elevación de la tensión),
que conducen a fallo y grietas por tensión. Por el contrario, las
cámaras del sistema de gestión de aguas pluviales dado a conocer en
la presente memoria siguen o superan las reglas sobre tuberías de
la AASHTO durante un periodo de tiempo de más de aproximadamente 30
años, pudiéndose lograr y superando hasta aproximadamente 50
años.
En la presente memoria se entiende que el
sistema de gestión de aguas pluviales puede emplearse en otras
aplicaciones de gestión de fluidos, incluyendo, pero sin limitarse
a, los campos de infiltración de sistema séptico.
Claims (35)
1. Sistema de gestión de fluidos, que comprende
una primera cámara (1) que presenta un eje central (a) dispuesto en
su dirección longitudinal y una geometría de sección transversal
global curva constante, en el que dicha geometría de sección
transversal curva constante está formada como una elipse truncada,
en la que el eje principal (A_{M}) de una elipse que forma dicha
elipse truncada está dispuesto perpendicularmente al eje central (a)
de dicha primera cámara (1) y a lo largo de una altura interna
(h_{i}) de dicha primera cámara (1), caracterizado porque
el punto central (4) de dicho eje principal (A_{M}) está dispuesto
por debajo de una base (16) de dicha primera cámara (1).
2. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1, en el que dicha primera cámara (1) presenta una
razón de la anchura interna (w_{i}) con respecto a la altura
interna (h_{i}) mayor o igual a de 0,5 a aproximadamente 3,0.
3. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 2, en el que dicha razón es de aproximadamente 1,0 a
aproximadamente 2,5.
4. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 3, en el que dicha razón es de aproximadamente 1,5 a
aproximadamente 2,0.
5. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-4, en el que dicha altura interna
(h_{i}) es hasta aproximadamente el 49% de dicho eje principal
(A_{M}).
6. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-5, en el que dicha altura interna
(h_{i}) es de aproximadamente el 44% a aproximadamente el 48% de
dicho eje principal (A_{M}).
7. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-6, que comprende asimismo un
reborde (10) que se extiende hacia el exterior desde una base de
dicha primera cámara, y un elemento de soporte (11) dispuesto
longitudinalmente sobre dicho reborde (10).
8. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 7, en el que dicho elemento de soporte (11) abarca
dos o más ondulaciones (3).
9. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 8, en el que dicho elemento de soporte (11) está
dispuesto de manera intermitente sobre dicho reborde (10).
10. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 7-9, que comprende asimismo unos
elementos de conexión dispuestos entre las ondulaciones (3) y dicho
elemento de soporte (11).
11. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-10, que comprende asimismo un
reborde (10) que se extiende hacia el exterior desde una base (16)
de dicha primera cámara (1) y unos elementos de conexión (13)
dispuestos sobre dicho reborde (10), perpendicularmente a un eje
longitudinal de dicha primera cámara (1).
12. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-11, en el que dicha primera cámara
(1) comprende un material seleccionado de entre el grupo constituido
por materiales termoplásticos, materiales termoestables y mezclas
que comprenden por lo menos uno de los anteriores.
13. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 12, en el que dicha primera cámara (1) comprende
poliolefina.
14. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 12, en el que dicha primera cámara (1) comprende un
material seleccionado de entre el grupo constituido por
polieterimida, polietileno, y mezclas que comprenden por lo menos
uno de los anteriores.
15. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 12, en el que dicha primera cámara (1) comprende
polipropileno.
16. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 14, en el que dicho material presenta un módulo de
flexión de aproximadamente 500 MPa o mayor tal como se determina
utilizando el método ASTM D-790.
17. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 16, en el que dicho módulo de flexión es de
aproximadamente 800 MPa a aproximadamente 3.000 MPa.
18. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 17, en el que dicho módulo de flexión es de
aproximadamente 900 MPa a aproximadamente 2.300 MPa.
19. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-18, que comprende asimismo una
pluralidad de ondulaciones (3) que forman una pluralidad de picos y
valles, estando dispuestas dichas ondulaciones (3)
perpendicularmente a dicho eje principal (A_{M}) de dicha primera
cámara (1).
20. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-19, en el que dichas ondulaciones
(3) presentan unos lados orientados en un ángulo \theta de hasta
aproximadamente 45º con respecto a una línea central de las
ondulaciones (3).
21. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 20, en el que dicho ángulo \theta de las
ondulaciones es de aproximadamente 3º a aproximadamente 35º.
22. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 21, en el que dicho ángulo \theta de las
ondulaciones es de aproximadamente 5º a aproximadamente 25º.
23. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-22, que comprende asimismo uno o
más elemento(s) de soporte (11) sobre un reborde (10),
dispuestos en paralelo a la longitud de dicha primera cámara (1); y
uno o más elemento(s) de conexión (13) dispuestos sobre dicho
reborde (10), entre dichos elemento(s) de soporte (11) y
dicha primera cámara (1), con una orientación perpendicular a dichos
elemento(s) de soporte (11) y dicha primera cámara (1).
24. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-23, que comprende asimismo una o
más placas extremas (17) dispuestas en uno o ambos extremos de dicha
primera cámara (1).
25. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 24, en el que dicha placa extrema (17) presenta una
razón de la anchura con respecto a la altura de hasta
aproximadamente 3.
26. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 25, en el que dicha razón es de aproximadamente 1,25
a aproximadamente 2.
27. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 1-26, que comprende asimismo unas
cámaras (1) posteriores en comunicación de fluidos con dicha primera
cámara (1), en el que dicha primera cámara (1) presenta una placa
extrema (17) dispuesta en un extremo de dicha primera cámara (1)
opuesta a dichas cámaras (1) posteriores.
28. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 27, que comprende asimismo un deflector que presenta
una abertura para permitir el paso del fluido a través de dicho
deflector, en el que dicha primera cámara (1) y una de dichas
cámaras (1) posteriores se solapan para formar una sección de
solapamiento, y dicho deflector está dispuesto en dicha sección de
solapamiento.
29. Sistema de gestión de fluidos según la
reivindicación 28, en el que dicha primera cámara (1) y las cámaras
(1) posteriores están dispuestas en el suelo con por lo menos
aproximadamente 0,4572 m de cobertura compactada sobre dicha primera
cámara (1) y dichas cámaras (1) posteriores, en el que dicha
cobertura se selecciona de entre el grupo constituido por arena,
arcilla, tierra, grava, piedra, o una combinación que comprende por
lo menos una de las coberturas anteriores, y en el que el sistema de
gestión de fluidos presenta una clasificación de seguridad mayor o
igual a aproximadamente 1,95 según la regla H-20 de
la AASHTO.
30. Procedimiento de gestión de fluidos, que
comprende disponer una pluralidad de cámaras (1) por lo menos
aproximadamente 0,1524 m por debajo de la superficie del suelo,
presentando cada una de dichas cámaras (1) un eje central (a)
dispuesto en su dirección longitudinal y una geometría de sección
transversal global curva constante, en el que dicha geometría de
sección transversal curva constante está formada como una elipse
truncada, en la que el eje principal (A_{M}) de una elipse que
forma dicha elipse truncada está dispuesto perpendicularmente al eje
central (a) de dichas cámaras (1) y a lo largo de una altura interna
(h_{i}) de dichas cámaras, caracterizado porque el punto
central (4) de dicho eje principal (A_{M}) está dispuesto por
debajo de una base (16) de dichas cámaras (1).
31. Procedimiento de gestión de fluidos según la
reivindicación 30, en el que dichas cámaras (1) presentan una razón
de la anchura interna (w_{i}) con respecto a la altura interna
(h_{i}) de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3,0.
32. Procedimiento de gestión de fluidos según la
reivindicación 31, en el que dicha razón es de aproximadamente 1,0 a
aproximadamente 2,5.
33. Procedimiento de gestión de fluidos según la
reivindicación 31, en el que dicha razón es de aproximadamente 1,5 a
aproximadamente 2,0.
34. Procedimiento de gestión de fluidos según la
reivindicación 30-33, en el que dicha altura interna
(h_{i}) es hasta aproximadamente el 49% de dicho eje principal
(A_{M}).
35. Procedimiento de gestión de fluidos según la
reivindicación 30-34, en el que dicha altura interna
(h_{i}) es de aproximadamente el 44% a aproximadamente el 48% de
dicho eje principal (A_{M}).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20225500P | 2000-05-05 | 2000-05-05 | |
| US202255P | 2000-05-05 |
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