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ICIV 2003-1 13
Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 1
Universidad de Los Andes
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
NUEVAS TECNOLOGÍAS EN DRENAJE SUBSUPERFICIAL DE PAVIMENTOS
Sonia Llorente Enciso
Bogotá, Mayo 2003
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TABLA DE CONTENIDO
1. SISTEMAS DE DRENAJE.............................................................................................. 5
1.1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 5 1.2 DEFINICIÓN DE PAVIMENTO FLEXIBLE .......................................................................... 5
1.2.1 Capas de Pavimento.............................................................................................. 6 1.3 INFILTRACIÓN DE AGUA ................................................................................................ 7 1.4 ESTRUCTURAS DE DRENAJE SUBSUPERFICIAL ................................................................ 9 1.5 CONCLUSIONES ............................................................................................................ 13
2. NUEVAS TECNOLOGÍAS ........................................................................................... 14
2.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 14 2.2 MÉTODO DE MEDICIÓN ............................................................................................... 14 2.3 MATERIALES EMPLEADOS PARA LAS CAPAS DRENANTES ............................................. 16
2.3.1 Solución convencional: Agregados abiertamente gradados (OGDL por sus siglas en inglés) ............................................................................................................ 16 2.3.2 Base Permeable Tratada con Asfalto (ATPB por sus siglas en inglés)............... 18 2.3.3 Geocompuesto...................................................................................................... 22 2.3.4 Dren de barrera capilar (GCBD por sus siglas en ingles) ................................. 25
2.4 SUBDRENES LONGITUDINALES ..................................................................................... 27 2.4.1 Subdren Francés .................................................................................................. 27 2.4.2 Drenes prefabricados .......................................................................................... 29
2.5 MATERIALES EMPLEADOS EN LOS SUBDRENES LONGITUDINALES ................................ 30 2.5.1 Geomembranas permeables................................................................................. 30 2.5.2 Tubería................................................................................................................. 32
3. SISTEMAS DE DRENAJE SUBSUPERFICIAL EN COLOMBIA.......................... 35
3.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 35 3.2 MATERIALES EMPLEADOS PARA LAS CAPAS DRENANTES ............................................. 35
3.2.1 Capa de drenaje (colchón filtrador) .................................................................... 35 3.3 SUBDRENES LONGITUDINALES ..................................................................................... 37
3.3.1 Drenaje francés ordinario ................................................................................... 37 3.3.2 Drenaje de Trinchera convencional .................................................................... 37 3.3.3 Drenaje construido con Geotextiles .................................................................... 38
3.4 MATERIALES EMPLEADOS EN LOS SUBDRENES LONGITUDINALES ................................ 39 3.4.1 Geotextiles ........................................................................................................... 39 3.4.2 Tubería................................................................................................................. 40
3.5 CONCLUSIONES ............................................................................................................ 41
4. VENTAJAS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN COLOMBIA ................................................................................................................. 42
4.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 42 4.2 TECNOLOGÍAS BAJO CONSIDERACIÓN PARA EMPLEAR COMO CAPAS DRENANTES EN LOS DISEÑOS PARA LAS VÍAS EN COLOMBIA.............................................................................. 43
4.2.1 Solución convencional: Agregados abiertamente gradados ............................... 43 4.2.2 Base Permeable Tratada con Asfalto.................................................................. 44
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4.2.3 Geocompuesto...................................................................................................... 45 4.2.4 Dren de barrera capilar ...................................................................................... 46
4.3 TECNOLOGÍAS BAJO CONSIDERACIÓN PARA EMPLEAR COMO SUBDRENES LONGITUDINALES EN LOS DISEÑOS PARA LAS VÍAS EN COLOMBIA ...................... 46
4.3.1 Subdren Francés .................................................................................................. 46 4.3.2 Drenes prefabricados .......................................................................................... 47
4.4 CONCLUSIONES ............................................................................................................ 47
5. MODELACIÓN DEL FUJO DE AGUA EN LA ESTRUCURA DE PAVIMENTO: RESULTADOS NO RELEVANTES ................................................................................ 49
5.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 49 5.2 DESCRIPCIÓN DEL MODELO.......................................................................................... 49 5.3 GENERALIDADES DEL PROGRAMA CLIMA (CARO, GARCÍA 2001)................................ 51 5.4 DATOS EMPLEADOS ..................................................................................................... 52
5.4.1 Climatológicos ..................................................................................................... 53 5.4.2 Mecánicos ............................................................................................................ 53 5.4.3 Hidráulicos .......................................................................................................... 54 5.4.4 Térmicos .............................................................................................................. 54
5.5 RESULTADOS ............................................................................................................... 54 5.5.1 Módulos de rigidez .............................................................................................. 55 5.5.2 Deformaciones verticales .................................................................................... 59 5.5.3 Saturación............................................................................................................ 60
5.6 CONCLUSIÓN ............................................................................................................... 61
6. DATOS RELEVANTES PARA LA REALIZACIÓN DE UNA MODELACIÓN ..62
6.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 62 6.2 PROPIEDADES .............................................................................................................. 62
6.2.1 Propiedades de los materiales granulares .......................................................... 62 6.2.2 Propiedades de los materiales asfálticos ............................................................ 64
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................... 66
8. REFERENCIAS.............................................................................................................. 67
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INTRODUCCIÓN
El sistema de drenaje subsuperficial influye de forma importante en el comportamiento del
pavimento a lo largo de su vida útil. Por este motivo es necesario analizar el tipo de
estructuras que se están empleando y las que se han venido desarrollando con el fin de
conocer su comportamiento y así determinar su efectividad. Existe un gran número de
bibliografía sobre la forma en la que el agua penetra y afecta al pavimento, y se ha
concluido que este factor es el causante de la disminución de la resistencia del mismo, y de
la reducción del periodo de vida útil de la estructura (Road Management and Engineering
Journal, 1998; Z. Ahmed et all 1997).
El diseño del sistema de drenaje subsuperficial que se va a aplicar en cada proyecto
depende de muchas variables, entre las que se encuentran; el tipo de suelo, el tipo de
pavimento, las proyecciones de tráfico, y la variable de interés para este proyecto, la
precipitación. Esta es la variable más importante para tener en cuenta a la hora de hacer el
diseño del sistema de drenaje, debido a que es de esta forma como el agua puede llegar a
dañar el pavimento, penetrando por grietas por infiltración o por las cunetas y bordes
laterales. La efectividad del sistema de drenaje subsuperficial empleado en cada proyecto
depende en gran medida de la capacidad que tiene el mismo para evacuar el agua que ya se
encuentra dentro de la estructura. En los próximos capítulos se pretenden explicar
claramente los diferentes sistemas de drenaje subsuperficial de pavimentos con el fin de
que el lector se familiarice con ellos y así tenga el concepto general de la importancia que
tiene este aspecto dentro del comportamiento general de la estructura.
Debido a la gran importancia que tienen las vías en nuestro país, es necesario conocer las
opciones que existen para mejorar las condiciones de diseño, construcción y
mantenimiento, ya que se ha demostrado con el tiempo que las estructuras actuales
funcionan, pero hay que hacer ciertos cambios. El propósito general de este proyecto es el
de dar a conocer de una forma sencilla los sistemas de drenaje subsuperficial que se han
venido utilizado en Colombia, y las nuevas tecnologías que se han desarrollado con el fin
de mejorar la efectividad de los sistemas de evacuación de agua.
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1. SISTEMAS DE DRENAJE
1.1 Introducción
En el presente capítulo se pretende explicar la estructura del pavimento flexible a través de
la descripción de cada una da las capas que la compone. Se explica brevemente el
funcionamiento de cada una de ellas y la relevancia que tienen en cuanto a drenaje
subsuperficial, debido a que este es el tema de interés en esta investigación. Al hablar de
drenaje subsuperficial se tiene implícito el tema de la infiltración de agua dentro de la
estructura, por esta razón también se explicarán los lugares por donde este líquido penetra y
las consecuencias que la presencia del mismo tiene dentro del pavimento flexible.
1.2 Definición de Pavimento Flexible
Un pavimento es una estructura formada por capas superpuestas, cada una de diferentes
materiales, que son colocadas sobre la subrasante (suelo natural). Su función principal es la
de soportar el peso aplicado de las llantas y distribuirlo de tal forma que la subrasante no se
vea afectada, a su vez, es importante que la estructura de pavimento sea resistente a las
condiciones climáticas de la zona.
FIGURA1.1 Estructura de pavimento flexible
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1.2.1 Capas de Pavimento
Rodadura: Su función es la de proveer confort a los vehículos, pero es de gran importancia
en cuanto a drenaje, ya que esta capa esta conformada por bitumen y agregados, haciendo
de esta una unión una mezcla para la superficie, que tiene la cualidad de ser poco
permeable, protegiendo así el cuerpo de la estructura.
Base: Es la capa de pavimento más importante en cuanto a comportamiento estructural se
refiere, a su vez, puede tener la función de “capa drenante” para evacuar eficazmente el
agua infiltrada. No siempre se cumple esta función, ya que muchas veces la capa de base
esta ligada por medio de bitumen, para el caso de capas asfálticas gruesas, lo que no hace
posible obtener una capa altamente permeable.
Sub-base: Esta capa se emplea para la protección de la subrasante, puede ser empleada
como “capa drenante” extendiéndola hasta los bordes para que entre en contacto con los
subdrenes longitudinales.
Membrana de separación: Por lo general el material de esta capa es un geotextil, se puede o
no emplear dependiendo de las necesidades de drenaje del sitio. Su función radica en evitar
la migración de partículas finas hacia la base y a su vez bloquear el paso del agua por
capilaridad desde la subrasante.
Subrasante: Suelo natural. Es de conocimiento general que el agua es el enemigo número
uno del pavimento, es por eso que un buen diseño puede asegurar que el agua extra será
evacuada eficazmente a través de un buen sistema de drenaje subsuperficial. Al hacer
referencia al “agua extra” se esta haciendo énfasis en el agua no deseada dentro de la
estructura, ya que para el diseño y construcción de un pavimento se debe tener en cuenta el
agua empleada para la compactación de las diferentes capas, pero que una vez construidas
se debe tratar de mantener la condición de humedad del pavimento durante su periodo de
vida útil.
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1.3 Infiltración de agua
La forma en la que el agua puede deteriorar el pavimento es clara, una vez dentro de la capa
de base, bajará la capacidad portante de la misma, ayudando así a la formación de grietas y
huecos. Al incluir drenaje, también se está controlando el flujo interno del agua, reduciendo
así las presiones intersticiales y la posible inestabilidad del suelo. En realidad al incluir
drenaje subsuperficial dentro de la estructura del pavimento no se está incrementando el
periodo de vida útil de este, sino que mas bien se esta garantizando su buen funcionamiento
a lo largo del periodo para el que fue diseñado.
Las posibles entradas de agua a la estructura del pavimento son; filtración a través de la
superficie por medio de grietas o en los bordes de la vía, filtración desde secciones
adyacentes al corte, por succión (capilaridad del suelo) o aumento del nivel freático (Figura
1.2).
FIGURA 1.2 Posibles entradas de agua hacia el pavimento
(O’Flaherty, 2002)
La importancia del drenaje subsuperficial en pavimentos, radica en que es difícil impedir
que el agua penetre en la estructura, ya que la superficie bituminosa (en el caso de
pavimentos flexibles) no es completamente impermeable debido al diseño de la mezcla o la
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técnica de construcción y las juntas o grietas mal selladas (en el caso de pavimento rígido)
hacen posible la filtración de agua a través de la capa externa del pavimento. Debido a esto,
es necesario evacuar lo más rápido y eficazmente posible el agua penetrante antes de que
esta llegue a la subrasante y se presenten los problemas anteriormente mencionados.
La solución para cada uno de los diferentes problemas que se presentan es la
implementación de drenaje subsuperficial de acuerdo con las necesidades de la vía. En este
proyecto, no se estudiarán los casos de filtración de agua a través de secciones adyacentes
al corte ya que se tratarán vías de carácter urbano.
Para el caso en el que se espere un aumento no deseado del nivel freático, es necesario
implementar subdrenes longitudinales a ambos lados de la vía. Los subdrenes se deben
colocar a una profundidad mayor que la profundidad mínima deseada del nivel freático bajo
el pavimento. Este método es eficaz, ya que el agua que se encuentra por debajo del nivel
freático está a una presión superior a la atmosférica, entonces fluirá por el dren ya que éste
le proporciona una abertura con presión atmosférica al suelo saturado, haciendo así que el
agua tome ese camino y sea evacuada. En estos casos, aunque la normatividad varía de país
a país, se recomienda que para suelos arenosos no-plásticos la interfase entre Subrasante-
Subbase se encuentre a 1m sobre el nivel freático, mientras que para arcillas arenosas o
limosas esta interfase puede estar a una distancia de hasta 3m, de esta forma se garantiza
que el nivel freático no va a tener un efecto importante sobre el contenido de humedad del
suelo de subrasante y por lo tanto no afectará la estructura del pavimento (O´Flaherty,
2002). La infiltración de agua desde la subrasante depende en gran parte de la calidad del
material del suelo natural, una subrasante con un contenido mínimo de finos puede tener
una permeabilidad alta, permitiendo así la infiltración. Si en un suelo de subrasante el
contenido de partículas finas es mayor, la capacidad del agua de infiltrarse será menor.
Debido a esto es importante categorizar de forma correcta el suelo natural sobre el cual se
va a construir la vía.
La infiltración del agua a través del pavimento depende en gran medida de la habilidad que
posee el agua para atravesar la capa de rodadura (en pavimentos flexibles) o las losas (en
pavimentos rígidos). La presencia de grietas no selladas o juntas en la superficie
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incrementan significativamente la infiltración de agua a las capas inferiores, incluso cuando
no hay presencia de grietas en la capa de rodadura de los pavimentos flexibles, la tasa de
infiltración de agua puede variar considerablemente dependiendo del grado de
compactación de la capa. Se ha encontrado que la infiltración se puede reducir al tener un
alto nivel de compactación, al reducir el contenido de vacíos con aire de un 10% a un 5%,
la permeabilidad de la superficie del pavimento se puede reducir en aproximadamente 2
ordenes de magnitud (Lovering, Cedergren 1984).
1.4 Estructuras de drenaje subsuperficial
Para evacuar el agua que ya ha penetrado al pavimento se debe emplear un sistema de
drenaje subsuperficial, que por lo general consiste en una capa drenante, un geotextil y
subdrenes longitudinales. El buen desempeño del sistema de drenaje depende en gran
medida del desempeño de cada uno de estos elementos, si alguno falla, no habrá drenaje.
Capa drenante
La capa drenante está colocada a lo largo de toda la sección de la vía y se encuentra entre la
capa superior del pavimento y la subrasante. Su función es evacuar el agua que penetró a la
estructura a través de la superficie, pero también sirve para detener el ascenso de agua por
capilaridad. El material colocado en esta capa debe cumplir con ciertas características que
serán nombradas a continuación: debe tener una alta permeabilidad, por lo menos debe ser
100 veces mayor que la permeabilidad de la capa superior del pavimento, alrededor de unos
300m/día (Road Management & Engineering Journal, 1998), el material seleccionado debe
tener baja capilaridad, ser resistente a la ruptura bajo condiciones de humedad por largos
periodos y no ser susceptible de ser bloqueado por partículas finas. Esta capa por lo general
contiene material bien gradado y por lo tanto debe ser protegido con filtros para evitar la
intrusión de material fino desde capas adyacentes por encima o por debajo de la misma.
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Subdrenes
Un subdren está compuesto por una tubería apoyada en el fondo de una fosa rectangular,
por lo general rodeada de un material protector que actúa como filtro, que a su vez está
rodeado por un geotextil (Figura 1.3). Estas fosas son relativamente angostas, el ancho de
las mismas depende del diámetro externo de la tubería más 300mm para drenes con una
altura de pavimento menor a 1,5m o 450mm para drenes con una altura de pavimento
superior a 1,5m. La tubería tiene salidas espaciadas regularmente de tal forma que el agua
recolectada pueda escapar en cantidades convenientes, por lo general el espaciamiento entre
las salidas es menor a 90m, la pendiente sobre la que debe descansar la tubería no debe ser
menor al 5% (1:200). Para que la tubería sea efectiva al permitir el paso de agua a través de
ella, puede ser de tres tipos; a) concreto perforado, plástico, PVC o arcilla vitrificada b)
concreto poroso, o c) concreto sin perforar o arcilla vitrificada colocada con las juntas
abiertas. Las perforaciones de la tubería pueden ser circulares, en este caso las
perforaciones no deben ser mayores a D85 del material del filtro. También se pueden hacer
ranuras para evitar el enarenamiento de la tubería, para este caso las ranuras no deben ser
mayores a 0,85D85. El tamaño de los drenes, debe ser escogido de tal forma que al pasar
por las salidas el caudal no esté al máximo y así no inunde el material filtrante que lo rodea,
por lo general el tamaño de los drenes es de 4 o 6in de diámetro.
FIGURA 1.3 Esquema de un subdren
El material que rodea a la tubería, es usualmente encapsulado por la parte superior con
150mm de material impermeable para evitar la filtración directa desde la superficie a los
drenes y para evitar el riesgo de obstaculización del filtro por partículas finas lavadas desde
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la superficie. La función principal del material de relleno es la de recolectar el agua que se
encuentra cerca de la tubería. Para cumplir con esta función el material debe ser lo
suficientemente grueso para facilitar el acceso del agua a la tubería, pero a su vez debe ser
lo suficientemente fino como para detener la filtración del suelo adyacente, se debe tener en
cuenta que no debe ser demasiado fino ya que podría bloquear las perforaciones de la
tubería. Para que cumpla ambos requerimientos se han establecido estas ecuaciones:
1) 5 < D15 (filtro) / D15 (suelo) > 20
2) D15 (filtro) / D85 (suelo) < 5
3) D50 (filtro) / D50 (suelo) < 25
De acuerdo a estas ecuaciones, se ha establecido que la arena limpia es un buen material de
relleno para los subdrenes (Croney, 1947).
Geotextil El geotextil se emplea en drenes convencionales para rodear el material filtrante actuando
así como un primer filtro entre el suelo y el material de relleno que cubre la tubería, el
geotextil también se puede colocar como una media que cubre la tubería para evitar que las
perforaciones sean taponadas por el material fino. La característica más importante para
elegir correctamente un geotextil es su permisividad, que es una característica que depende
de la permeabilidad del geotextil y de su espesor, ya que la capacidad de flujo aumenta de
forma inversamente proporcional al espesor, por lo general la permisividad de un geotextil
es de 0.05/s. Aunque la permisividad del material es importante, también se deben tener en
cuenta los siguientes criterios (Amoco Fabrics & Fibers Co, 2002);
• Criterio de retención: las aberturas del filtro deben ser lo suficientemente pequeñas
para prevenir la migración de las partículas finas hacia las otras capas del
pavimento.
• Criterio de Permeabilidad: el material del filtro debe ser lo suficientemente
permeable para permitir que el agua pase a través de él sin reducir
significativamente el flujo.
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• Criterio de Obstrucción: el material del filtro debe tener un número significativo de
poros, de tal manera que si un número determinado de partículas de suelo bloquean
algunas aberturas, el flujo seguirá siendo el requerido para mantener la
permeabilidad del sistema.
• Criterio de supervivencia: el material del filtro debe ser fuerte y debe tener una
adecuada resistencia a los químicos y al medio ambiente, para prevenir que el
material sufra daños durante la instalación y durante el periodo de diseño para el
cual es empleado el geotextil.
Los subdrenes pueden colocarse con o sin tubería, para el segundo caso el geotextil se
encuentra en las paredes del material filtrante, se mantiene con separadores de polietileno
en el centro, entonces el agua penetra a través del geotextil y fluye hasta depositarse el
fondo encerrado, para finalmente ser evacuada por salientes localizadas a lo largo. Este
sistema solo funciona para evacuar pequeñas cantidades de agua. Para el primer caso el
geotextil envuelve la tubería de tal forma que el agua viaja a través del cuerpo del geotextil
hasta que entra a la tubería para luego ser evacuada por medio de salientes. (Figura 1.4).
Sin tubería Con tubería
FIGURA 1.4 Clases de subdrenes
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1.5 Conclusiones
El desempeño de una estructura de pavimento flexible depende en gran parte de las
propiedades características de los materiales empleados en las distintas capas que la
conforman. Sin embargo como se observó en el capítulo, la carencia de estructuras de
drenaje impiden el correcto desempeño del mismo. Una de las capas más importantes en
este aspecto es la capa de base granular, ya que no solo actúa como soporte estructural, sino
que es de gran importancia para drenar el agua que se ha infiltrado.
Es importante mencionar que las entradas de agua hacia la estructura son inevitables, no
solo porque a veces el método constructivo no es bueno, sino porque con el paso del tiempo
la formación de grietas facilita la penetración de agua hacia la estructura interna. Debido a
esto, la implementación de una capa drenante y un subdren son de gran importancia. Como
se mencionó anteriormente, la función de la capa drenante es la de transportar el agua hacía
el subdren, para que este último se encargue de evacuarla por medio de un sistema de
tuberías y salientes. La efectividad del conjunto capa/drenante-subdren depende en gran
medida de los materiales que se empleen, por ejemplo un buen geotextil alrededor de la
tubería perforada o del material de relleno debe ser capaz de evitar la infiltración de
partículas finas y a la vez debe permitir el paso libre del agua. Finalmente se debe tener en
cuenta el carácter climático de la zona donde se va a construir la vía, para determinar qué
clase de material se debe colocar como capa drenante y qué tipo de subdren es conveniente
para esa región en especial.
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2. NUEVAS TECNOLOGÍAS
2.1 Introducción
Debido a la importancia que ha venido adquiriendo el tema de drenaje subsuperficial de
pavimentos, en este capítulo se pretenden exponer los diferentes sistemas que se emplean
en la actualidad para evacuar el agua que se encuentra atrapada dentro de la estructura con
el único fin, de que esta funcione correctamente a lo largo de su vida útil de diseño. En el
capítulo anterior se describió la estructura interna del pavimento, y se mencionaron las
funciones de los sistemas de drenaje subsuperficial; ahora lo que se pretende explicar no es
el funcionamiento del mismo, sino cuales son los materiales que se emplean para esto, su
ubicación dentro del pavimento y la razón por la cual funcionan.
2.2 Método de medición
La importancia de la implementación de nuevas estructuras de drenaje radica en que a
medida que pasa el tiempo, la efectividad con la que es evacuada el agua sea cada vez
mejor. Para conocer el resultado de la implementación de nuevos materiales, se deben
realizar medidas para obtener valores que representen la calidad del nuevo sistema. Hasta
ahora, el mejor método para medir la efectividad de nuestros sistemas de drenaje es el
“Flujo de Salida” (J. Harvey et all, 1999).
Este método es una función de la cantidad de agua infiltrada dentro del pavimento y la
permeabilidad de la capa drenante, si la capa drenante es obstaculizada por la intrusión de
material fino, su permeabilidad se verá reducida sustancialmente, de tal forma que esto se
verá reflejado en la disminución de la cantidad de agua evacuada a través de los drenes.
La medida del “flujo de salida” es usada comúnmente como: volumen de salida / volumen
de lluvia, esta medida se denomina eficiencia de drenaje. En lugares donde el ascenso de
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agua por capilaridad es mínimo, este cociente representa la condición del pavimento, es
decir la eficiencia del sistema de drenaje. Este sistema de determinación de eficiencia
presenta dos grandes problemas, uno de los cuales es que la cantidad de flujo de salida
depende de la cantidad de agua que se infiltra dentro del pavimento, y esta cantidad no es
fácilmente determinable. El otro problema que se presenta es el tiempo que requiere el agua
infiltrada para pasar a través de la capa drenante y atravesar el sistema de tuberías de
evacuación, si la capacidad de la capa drenante y el sistema de tuberías de evacuación es
inadecuado, el agua se quedará atrapada dentro del pavimento; lo que conllevaría a los
mismos problemas que se presentan cuando el sistema de drenaje está bloqueado.
En la siguiente descripción de los diferentes sistemas de drenaje (Capas drenantes y
Subdrenes longitudinales) no se presentarán valores numéricos en cuanto a la eficiencia del
sistema, lo que se pretende es exponer la variedad de materiales disponibles en la
actualidad para la implementación del drenaje sub-superficial de pavimentos.
En la Tabla 2.1 se pueden observar las definiciones de las condiciones del drenaje de
pavimentos (AASHTO, 1993). Estas definiciones están basadas en el tiempo que requiere
el 50% del agua libre para drenarse de la estructura.
Calidad del drenaje Tiempo en el que el agua debe ser removida
Excelente 2 Horas
Bueno 1 Día
Regular 1 Semana
Malo 1 Mes
Muy malo No drena
Tabla 2.1 Calidad de las condiciones de drenaje según el tiempo de evacuación
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2.3 Materiales empleados para las capas drenantes
2.3.1 Solución convencional: Agregados abiertamente gradados (OGDL por sus siglas en inglés)
Desde la época de los romanos se ha considerado de gran importancia la presencia de una
capa que sea capaz de drenar eficazmente el agua que entra a la estructura. La
incorporación de una capa de agregados abiertamente gradados, como estructura de
drenaje, ha demostrado buenos resultados, y es por esta razón es que en la actualidad se ha
convertido en la capa drenante por excelencia, para los ingenieros que desean realizar un
diseño de pavimentos que posea la vida útil esperada.
Por lo general, para obtener una gradación abierta como es la requerida para cumplir la
función de drenaje dentro del pavimento, se emplean diferentes tipos de roca fragmentada o
triturada; las rocas más empleadas para este propósito son los conglomerados, las areniscas
o se pueden emplear piedras encontradas a la orilla de los ríos. De acuerdo a diferentes
ensayos realizados para conocer la efectividad de una capa drenante compuesta
principalmente por roca triturada, se ha encontrado que el mínimo valor aceptado de
permeabilidad es del orden de los 305m/día, pero preferiblemente este valor se debe
encontrar entre los 610 y los 915m/día, ya que permite que el agua sea drenada del
pavimento en unas cuantas horas, condición que se considera “excelente” según la Tabla
2.1.
Debido a que la capa drenante en la mayoría de las estructuras de pavimento está
conformada por agregados abiertamente gradados y su estabilidad no es muy buena, es
necesario colocar una capa de subbase densamente gradada para cumplir la función de
separación y filtro, previniendo así la migración de partículas finas desde la subrasante o
suelo natural hacia la capa de OGDL, además de brindar estabilidad y un soporte adicional.
Una de las desventajas de colocar una capa de agregados abiertamente gradados con su
respectiva subbase, radica en que no se está previniendo la infiltración de agua hacia la
subbase desde la subrasante, lo que tendrá como resultado una reducción en su módulo de
rigidez, y como esta capa cumple también con una función estructural se verá severamente
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afectada la estructura del pavimento. Para combatir este problema se ha implementado el
uso de un geotextil entre la capa de agregados abiertamente gradados y la subrasante,
eliminando así el empleo de una subbase que tendría ocasionalmente problemas de
saturación.
Anteriormente se había mencionado la falta de estabilidad que se presenta al incluir una
capa de OGDL como capa drenante, es decir, las dificultades que se presentan en el proceso
constructivo son muy altas, por esta razón muchos ingenieros se han inclinado hacia una
tendencia que, aunque presenta muchos problemas y no es la mejor, soluciona los
problemas de estabilidad que se presentan al construir la capa drenante con materiales
densamente gradados. No es la mejor solución debido a que se cree que se está
incrementando de cierta forma la confiabilidad del sistema, pero por el contrario se está
evitando que la capa drenante cumpla con su trabajo. En la gráfica 2.1 se pueden observar
las diferencias de permeabilidad al emplear una capa de OGDL y una capa de material
granular densamente gradado.
Gráfica 2.1 Variación de la permeabilidad en función de la granulometría empleada
(J.Harvey et all, 1999)
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En la gráfica 2.1 se pueden observar las diferencias entre la permeabilidad que se obtiene al
colocar una base abiertamente gradada o una base densa. Por ejemplo, una base DGAB
(densa) tiene una permeabilidad promedio de 4ft/día, mientras que una base abiertamente
gradada (AASTHO No. 57 y No. 67) tiene una permeabilidad de 6,800ft/día o 5,800ft/día
respectivamente.
En conclusión se podría decir que es adecuado emplear una capa de OGDL para garantizar
un buen drenaje, ya que se ha venido haciendo por varios años con buenos resultados,
siempre y cuando se evite que estas estructuras se taponen con el material fino de las capas
adyacentes. Sin embargo, si se requiere una mayor estabilidad, se puede permitir hasta el
5% de material fino debido a que no tendrá mayores consecuencias en cuanto a
disminución de la permeabilidad de la capa.
2.3.2 Base Permeable Tratada con Asfalto (ATPB por sus siglas en inglés)
Se ha implementado el uso de este material directamente debajo de la capa de rodadura ya
que se ha considerado que ésta tiene la capacidad de interceptar el agua que penetra desde
la superficie, antes de que llegue a las capas granulares no tratadas, reduciendo así, el daño
sobre las mismas. Las características que tiene dentro del comportamiento de la estructura
de pavimento son las siguientes:
• Indicador del efecto que tiene la presencia de agua sobre la deformación
permanente y rigidez de la capa.
• Buen comportamiento de la capa bajo condiciones de saturación.
• Identificación del efecto estructural que posee la presencia de esta capa.
Refiriéndose un poco a la historia de este material, se puede observar que ha sido empleado
por Caltrans (California Department of Transportation) desde hace aproximadamente unos
19 años. La filosofía de esta entidad era incluir un material que cumpliera con ciertas
características, para que removiera rápidamente el agua que penetraba a la estructura de
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 19
pavimento ya sea a través de la superficie o por capilaridad, para mantener la capacidad
estructural de los materiales no tratados con la cual habían sido diseñados. Los primeros
diseños de mezcla que se emplearon para cumplir con este objetivo no eran lo
suficientemente buenos y esto se veía reflejado en la repentina separación de la mezcla
bitumen-agregados bajo la presencia de agua. En la actualidad, a pesar de que se han
presentado dificultades, el desempeño de la capa drenante ha sido satisfactorio. Dentro de
las dificultades que se han detectado, está la inclusión tardía de subdrenes y el
taponamiento de los mismos; esto hace que la capa de ATPB trabaje bajo condiciones de
saturación, la cual se ha calificado como no favorable para la misma.
Para los primeros diseños de mezcla de ATPB siempre se mantuvo en mente la idea de
mitigar los problemas causados por la presencia de grandes cantidades de agua bajo la
estructura, los aspectos más importantes a tener en cuenta para el diseño de una capa
drenante efectiva eran: cabeza hidráulica de la subrasante, permeabilidad de todos los
materiales, granulometría apropiada de los agregados y la presencia de subdrenes
longitudinales que permitan la evacuación del agua removida del interior de la estructura.
En un principio se propuso el empleo de una capa de roca triturada (sin finos) colocada
directamente bajo la rodadura para pavimentos flexibles construidos sobre subrasantes que
tuvieran un bajo contenido de material fino, pero finalmente se empleó un tratamiento con
bitumen para la roca triturada ya que aparte de facilitar el proceso constructivo, brindaría
una plataforma estable para la construcción de la vía. Para los casos en los cuales se
presentaba una capa de subrasante con alto contenido de finos, se recomendaba el empleo
de una capa de “filtro” (que podría ser de arena o geotextil) para evitar el contacto directo
entre la capa tratada con bitumen y el material fino de la subrasante. Para los primeros
diseños se recomendaba emplear un único tamaño de roca triturada para la mezcla y entre
el 2 y el 3% de contenido de asfalto, esto con el fin de darle una alta capacidad de flujo y un
rango de estabilidad aceptable. Las permeabilidades se muestran en la Tabla (2.2)
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 20
Tamaño partículas (mm) Permeabilidad (m/día) Proporción de partículas trituradas
25-38 36,600 10%
9.5-19 10,700 50%
2.36-4.75 1,800 100%
Tabla 2.2 Materiales recomendados para la elaboración de la capa de ATPB
( J. Harvey et all, 1999)
Para que la capa de ATPB cumpla con el objetivo de evacuar el agua que penetra al
pavimento según estas especificaciones, solo es necesario un espesor de 75mm, teniendo en
cuenta el empleo de una capa de filtro cuando es necesario, como se mencionó
anteriormente. En el caso en el que el problema de filtración de agua se deba
primordialmente por capilaridad o ascenso del nivel freático, el espesor de la capa debe ser
de 100mm acompañado de un filtro que tenga el mismo espesor, para garantizar que su
desempeño sea bueno a pesar de que se encuentre un poco obstaculizado por la intrusión de
finos.
Con el paso del tiempo se cambiaron algunas especificaciones. En un principio el material
granular que se empleaba era uniforme (entre el 80-90 % entre los tamices 9.5mm-19mm)
con un 25% de material triturado, el asfalto paso a tener un 1,5% de contenido por masa de
agregado con un AR-4000, con estas características se obtenía una permeabilidad de
4,575m/día. Sin embargo se presentaron grandes problemas de deformación durante la
construcción y empleo de esta mezcla, por lo tanto se realizó otra modificación para
mejorar el comportamiento de la capa. En 1984 se incrementó el porcentaje de material
triturado (90%) y se empleó un asfalto con AR-8000, con un contenido de asfalto entre el
2-2.5%. Estos cambios surtieron efecto, pero en 1987 se decidió modificar la temperatura a
la cual se efectuaba la mezcla (<135°C) ya que a una temperatura entre los 135-163°C se
garantizaba un enlace más fuerte entre los materiales, reduciendo así la inestabilidad que se
presentaba en la capa de ATPB después de su construcción.
El resultado de estos cambios ha sido tan satisfactorio que la mayoría de las
especificaciones de la mezcla siguen vigentes hasta el día de hoy.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 21
En 1999 se empezó a observar la presencia de desgaste (corte en tiras) en la parte inferior
de la capa de ATPB en vías que se encontraban en servicio desde hace más de diez años en
el estado de California. Se cree que este fenómeno se presenta cuando grandes cantidades
de agua entran en contacto con la capa de ATPB a través de grietas o a través de las juntas
de las losas, en el caso de pavimentos rígidos. A raíz de este estudio, se modificó el
contenido de asfalto, entre el 2.5-3% por masa de agregado.
Finalmente se ha concluido que para propósitos de diseño, la capa de ATPB, no contribuye
a la capacidad estructural del pavimento.
Las especificaciones finales para la elaboración de la capa de ATPB se pueden observar en
las tablas 2.3 y 2.4.
Contenido de Asfalto (% masa agregados) 2.5-3.0
Tamaño del tamiz Porcentaje que pasa 25.4 100
19 90-100
9.5 20-55
#4 0-10
Tabla 2.3 Contenido de asfalto y granulometría para la elaboración de la capa de ATPB
(J. Harvey et all, 1999)
% Material triturado Mínimo 90%
Los Angeles Rattler
Pérdida a 500 Rev.
Máximo 45%
Valor de pureza Mínimo 57
Tabla 2.4 Calidad de los materiales empleados en la capa de ATPB (J. Harvey et all, 1999)
El material con las especificaciones mencionadas anteriormente fue sometido a un estudio
por parte del IDOT (Indiana Department of Transportation), ya que no se había
comprobado el desgaste del material al estar en contacto con grandes cantidades de agua, ni
su comportamiento bajo condiciones de saturación.
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Con la realización de este estudio se concluyó que la capa de ATPB puede permanecer
saturada por un periodo significativo de tiempo después de presenciar un evento de lluvia
prolongada, sin embargo los resultados mostraron una reducción significativa en el valor de
Módulo Resiliente y un aumento en la deformación permanente cuando se encuentra bajo
estados de saturación. También se observó la pérdida de cohesión y desgaste en la base de
la capa cuando se encontraban bajo la influencia de cargas cíclicas acompañadas de un alto
grado de saturación. Se encontró que el módulo de rigidez de la capa de ATPB tiene un
valor del orden de 1x106 KPa cuando se encuentra en estado seco, y de 5x105 KPa para
estado saturado.
Al finalizar el estudio, se reportó que el desgaste de la capa de ATPB no era considerado un
gran problema ya que el asfalto que se emplea para ésta, es añadido para darle estabilidad a
la misma durante la construcción y no con fines estructurales. El mayor desgaste se observó
en la base de la capa, y como esta parte es la que experimenta una cantidad de flujo
considerable, la observación era de esperarse.
El éxito de un sistema de drenaje depende en gran parte del comportamiento como conjunto
que cada uno de sus elementos tenga. Por lo tanto la capa de ATPB no funcionará
correctamente sino no se incluye una capa de filtro para que las partículas finas no
obstaculicen los poros, a su vez la capacidad de evacuación de los subdrenes debe
concordar con la cantidad de agua que debe ser evacuada, de acuerdo a la cantidad de lluvia
presente en la zona.
2.3.3 Geocompuesto
Una nueva alternativa para drenar un pavimento se ha venido desarrollando desde hace
relativamente poco tiempo. Este sistema esta integrado por una capa drenante que se
encuentra atada directamente a un subdren (Figura 2.1). La capa drenante, formada por un
geotextil y un cuerpo interno de polietileno que se encuentra amarrado a la tubería del
subdren, puede ser colocada directamente debajo de la capa de rodadura, reemplazando
eficientemente las ya existentes capas drenantes compuestas en su mayoría por materiales
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 23
granulares; de hecho este material permite mejorar el drenaje de capas realizadas con
materiales densamente gradados.
FIGURA 2.1 Estructura del Geocompuesto (B. C. Christopher, A. Zhao 2001)
Debido a la calidad del material, también puede ser colocado entre la capa de base y la
subrasante, garantizando así que el agua infiltrada no llegue hasta el suelo natural, causando
disminuciones en el módulo de este material; a su vez se está reduciendo la capacidad de
infiltración por capilaridad hacia las capas superiores del pavimento. Una de las ventajas
que se obtiene al emplear esta capa es que se reduce significativamente la profundidad del
pavimento al eliminar el uso de una subbase, el efecto positivo se ve reflejado en la
disminución de los costos de la estructura. Cuando se decide emplear un geocompuesto
como capa drenante entre la base y la subrasante, no sólo se esta mejorando el drenaje sino
que también se esta previniendo la infiltración de partículas finas dentro de la base, es
decir, cumple una función de separación. Este efecto, en combinación con el mencionado
anteriormente, permite la estabilización y mejoramiento del soporte para pavimentos
construidos sobre suelos blandos, ya que permite que éstos se consoliden y mejoren con el
paso del tiempo.
Para que el geocompuesto pueda cumplir con las características anteriormente
mencionadas, este debe tener la rigidez necesaria para soportar el proceso de compactación
y el paso del tráfico sin sufrir daños significativos en cuanto a deformación o pérdida de
resistencia; a su vez debe tener la capacidad de flujo necesaria para evacuar eficazmente el
agua infiltrada, evitando así la saturación de la estructura de pavimento. Según la tabla 2.1
para que un sistema de drenaje sea efectivo, el agua que se encuentra dentro del pavimento
debe ser drenada dentro de unas cuantas horas, por lo tanto en este caso el geocompuesto
debe ser capaz de evacuar el agua en el menor tiempo posible. Las permeabilidades del
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geocompuesto se encuentran en el orden de los 275 a los 915m/día, que es relativamente
parecida a la de un material granular abiertamente gradado.
Desafortunadamente la mayoría de las geomallas empleadas para drenaje con
geocompuestos no tienen la misma capacidad de drenaje que los materiales granulares
abiertamente gradados bajo las condiciones de gradientes y de carga en las carreteras. Es
por esta razón que es necesaria la existencia de un vacío dentro del geocompuesto, esto
permite romper la capilaridad evitando la saturación de las capas permitiendo obtener una
capacidad de drenaje equivalente a la de una capa de OGDL. Este geocompuesto tiene en el
centro un cuerpo de polietileno que permite la existencia del vacío, evitando que las
geomallas se toquen entre sí obstruyendo el paso del agua. La estructura de este material
está compuesta por tres capas de redes tensadas que forman un cuerpo interior triplanar y
dos geotextiles no-tejidos a cada lado. La estructura triplanar le brinda a la estructura una
alta resistencia a la compresión y una alta capacidad de flujo, mientras que los geotextiles
evitan el taponamiento de la estructura con partículas finas, permitiendo así solo el paso del
agua a través de ellos.
El subdren longitudinal que se encuentra atado al geocompuesto tiene un diseño muy
simple ya que sólo consiste en una envoltura que cubre toda la tubería perforada, que por lo
general tiene un diámetro entre los 10.16 y los 15.24cm, todo el conjunto (tubería y
geotextil) se encuentra dentro de una zanja, ubicada en el borde de la sección transversal
del pavimento (Figura 2.2).
FIGURA 2.2 Estructura del subdren longitudinal (B. C. Christopher, A. Zhao 2001)
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La selección del geotextil que va a ser parte del geocompuesto es muy importante ya que
una mala elección de este material no permitiría el flujo libre de agua a través de la
estructura. El geotextil debe prevenir la infiltración hacia el sistema de partículas finas, sin
que se tapone con ellas con el paso del tiempo. La FHWA (Federal Highway
Administration) ha establecido 3 principios para el diseño y la selección correcta de este
material:
a) Si los poros de mayor tamaño del geotextil son más pequeños que las
partículas más grandes de suelo, estas partículas no atravesarán el filtro.
b) Si los poros más pequeños del geotextil son lo suficientemente grandes
para que las partículas más pequeñas de suelo sean capaces de atravesar
el filtro, el geotextil no se taponará.
c) El número de aberturas que debe estar presente en el geotextil, debe ser
alto para que el flujo de agua apropiado se mantenga a pesar de que
algunas aberturas se encuentren taponadas con el paso del tiempo.
Las características de filtración del geotextil deben ser comparadas con las características
de gradación y de permeabilidad de la base y de la subrasante para que en conjunto estos
tres componentes funcionen apropiadamente. Los geotextiles más usados para este trabajo
son los no-tejidos.
2.3.4 Dren de barrera capilar (GCBD por sus siglas en ingles)
El dren de barrera capilar drena el agua de la capa superior que se encuentra parcialmente
saturado y evita que el flujo capilar de agua desde el suelo natural hacia la capa superior.
Por lo general el GCBD se coloca entre la capa de base y la subrasante, para que de esta
forma, drene el agua de la base cuando ésta no se encuentra saturada y prevenga que el
agua infiltrada penetre hasta el suelo natural. Las principales funciones del dren de barrera
capilar son:
• Acelerar el drenaje de la base después de la infiltración.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 26
• Proteger la subrasante.
• Reducir el flujo no saturado (por capilaridad) hacia la base
El método que emplea el GCBD es el de drenar el agua de la estructura del pavimento
cuando el agua está sometida a presiones de poros negativas. Es decir, al contrario de todos
los sistemas de drenaje, esta estructura está diseñada para trabajar cuando la estructura se
encuentra bajo condiciones no-saturadas.
El dren de barrera capilar está formado por un sistema de tres capas que son: una capa de
transporte, una capa de barrera capilar y finalmente una capa de separación. El sistema es
mostrado en la Figura 2.3. Algunos geotextiles no-tejidos se pueden emplear para la capa
de transporte, mientras que una geomalla con poros de gran tamaño puede funcionar como
la capa de barrera capilar. La función de la capa de separación es la de evitar que las
partículas finas se introduzcan y taponen los poros de la capa de barrera capilar; para este
caso también se puede emplear una capa de geotextil no-tejido. A primera vista se podría
decir que este dren se parece al mencionado anteriormente, pero a diferencia del
geocompuesto anterior, en este caso el sistema del dren de barrera capilar está diseñado
para drenar el agua en el geotextil superior (capa de transporte) y no en la geomalla,
cuando se encuentra bajo condiciones no-saturadas. Por esta razón las características más
importantes de los materiales geosintéticos en la configuración del GCBD son las
propiedades hidráulicas no saturadas.
FIGURA 2.3 Esquema del dren de barrera capilar
(K. S. Henry, J. C. Stormont et all 2001)
Las características que debe cumplir la capa de transporte son; que sean lo más
“humedecible” posible, esto quiere decir que el desempeño de la capa puede ser
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incrementado, ya que esta se vuelve más conductiva cuando los valores de cabeza de
succión son grandes. A pesar de que anteriormente se dijo que se podrían emplear
geotextiles para esta capa, según ensayos realizados (Transportation Research Board) el
material que posee las mejores características para cumplir con la función de la capa es
TGLASS (Fibra de vidrio tratada térmicamente), ya que es un material pesado conformado
por multifilamentos que lo hacen muy conductivo frente a grandes cabezas de succión.
A pesar de que se ha demostrado en laboratorio la efectividad de este dren, se necesita
desarrollar todavía más esta tecnología, ya que su costo es relativamente alto; con solo
mantener las características hidráulicas de los materiales pero a un menor costo haría de
este sistema uno de los más empleados para solucionar los sistemas de drenaje.
En conclusión lo que hace revolucionario a este sistema es que se pueden diseñar drenajes
para suelos no-saturados con el propósito de extender la vida útil de la estructura del
pavimento, limitando el tiempo en el que las bases son saturadas y desviando grandes
cantidades de volumen de agua antes de que alcancen el suelo natural y esto solo se logra
con la implementación de esta nueva tecnología.
2.4 Subdrenes longitudinales
2.4.1 Subdren Francés Un dren francés consiste en una tubería perforada enterrada dentro de una zanja rellena de
material granular, que se encuentra cubierta en su totalidad por un geotextil (Figura 2.4). El
funcionamiento del sistema radica en que el agua que se ha infiltrado dentro del pavimento
es evacuada al entrar en contacto con el geotextil, después de esto debe atravesar la
columna de material granular de relleno dentro de zanja, para finalmente entrar a la tubería
perforada y ser evacuada en los pozos de captación más adelante. Es importante resaltar
que para el buen funcionamiento de este sistema se debe garantizar que la interacción entre
el material de relleno y la tubería sea lo suficientemente fuerte y estable como para
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soportar las cargas ejercidas por los vehículos. A su vez, el material de relleno debe ser lo
suficientemente permeable como para permitir que el agua se mueva rápidamente a través
de él y llegue fácilmente a la tubería perforada.
FIGURA 2.4 Estructura del dren Francés
Debido a que existe una gran variedad de materiales para las tuberías perforadas, se ha
recomendado que para efectos de un buen drenaje cuando se emplee una tubería corrugada
no-recubierta, esta debe tener ranuras alrededor de toda la tubería, mientras que para
tuberías de doble pared o tuberías recubiertas, se recomienda que estas tengan pequeñas
perforaciones redondas localizadas en filas a un lado de la tubería para prevenir que el
material circundante se infiltre dentro de la tubería.
Los filtros que se emplean con regularidad para recubrir la zanja son geotextiles livianos
no-tejidos, ya que tienen la capacidad de evitar que las partículas finas provenientes de las
capas del pavimento penetren dentro del material de relleno que recubre la tubería, evitando
así su taponamiento. Es importante resaltar que se emplean geotextiles no-tejidos porque
tienen una alta capacidad de flujo y al mismo tiempo el tamaño de los poros es muy
pequeño. A la hora de escoger el geotextil que se va a emplear es importante conocer la
permeabilidad del las capas de pavimento que rodean al dren francés, pues de esta manera
se podrá seleccionar el que mejor se acomode a las necesidades de la zona en donde se
planea construir la vía.
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El material que rodea a la tubería por lo general está conformado por roca triturada o grava
ya que estos materiales permiten una alta permeabilidad, facilitando así el flujo de agua.
Otra ventaja al emplear estos materiales como relleno, es que mejoran el comportamiento
estructural del sistema de drenaje.
A pesar de que este es el tipo de dren más empleado tiene varios factores en su contra:
requiere zanjas anchas y profundas para acomodar adecuadamente el material de relleno
alrededor de la tubería, el material granular es en su mayoría roca triturada (lo que lo hace
más costoso), y finalmente existe la posibilidad de que se infiltren partículas finas dentro de
la tubería haciendo que esta se tapone y evitando que el agua sea evacuada con rapidez.
2.4.2 Drenes prefabricados Un dren de este tipo está conformado por un cuerpo interno de plástico rectangular, que
está completamente forrado por un geotextil, este puede estar pegado o cosido dependiendo
de la fábrica en donde sea solicitado (Figura 2.5). La función del geotextil es la de permitir
el paso del agua hasta llegar al cuerpo interno del dren, mientras que restringe el paso del
material fino a través de el, evitando el taponamiento del sistema. El funcionamiento del
sistema es muy simple, el agua pasa a través del geotextil para llegar al cuerpo interno de
plástico que se encarga de recolectar el agua infiltrada y la canaliza hasta el sitio de
descarga diseñado previamente.
FIGURA 2.5 Esquema de un dren prefabricado
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 30
El material del cuerpo interno del dren debe ser fabricado con un polietileno de alta
densidad y debe tener una excelente resistencia al ataque biológico y químico ya que va a
estar funcionando bajo condiciones sub-superficiales. El cuerpo interno debe tener una
forma escalonada diseñada para proveer el medio adecuado para la recolección y
transporte de agua. Los requisitos mínimos exigidos son: 1.5Kg/m2 de masa y una rigidez
de 200KPa.
Para el material que envuelve el cuerpo de polietileno (geotextil), este debe ser no-tejido,
debe estar tratado térmica y químicamente para fortalecer los enlaces entre las fibras y
reducir la tensión superficial para que de este modo el agua pueda pasar a través de ella lo
suficientemente rápido. Para efectos de la instalación este material también debe ser
resistente a la abrasión.
El material de relleno que debe ser ubicado al otro lado del dren solo puede emplear arena
gruesa lavada o concreto sin contenido de finos para que garantice estabilidad y a su vez
permita el flujo libre de agua. El relleno es colocado para evitar que las partículas finas del
suelo adyacente al subdren penetren hacia el cuerpo interior del dren prefabricado, evitando
así el posterior taponamiento de la tubería debido a la acumulación de estas partículas.
2.5 Materiales empleados en los subdrenes longitudinales
2.5.1 Geomembranas permeables Este tipo de material se ha venido desarrollando desde hace unos 15 años, más o menos en
el mismo tiempo en el que los geocompuestos se empezaron a emplear como una solución
para el drenaje de pavimentos. Se podría decir que este material es un tipo de sándwich en
el que las cubiertas exteriores son geotextiles y la parte central esta conformada por una
geomalla. La función de este dren es la de dirigir el agua que penetra dentro la estructura
directamente hacia el sistema de tubería que posteriormente se encargará de evacuar el agua
drenada. La idea final de la implementación de este tipo de material es la de eliminar la
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 31
necesidad de emplear una capa de relleno de material granular, para de esta forma reducir
un poco tanto el tiempo de construcción como los costos de la misma.
Existe una gran variedad de compuestos empleados para el drenaje subsuperficial de
pavimentos y todos ellos utilizan distintas clases de membranas; algunos tienen ambas
caras permeables, mientras que otros poseen una cara impermeable y la otra permeable
(Figura 2.6). En cuanto a la capa interna la variedad radica solo en el ancho de la misma
para que esté de acuerdo con los diferentes regímenes de flujo requeridos. Sin importar la
combinación de membranas que se tenga, la idea principal es que la membrana interior
actué como un canal mientras que las membranas exteriores evitan el ingreso del material
fino al subdren.
La ubicación de las geomembranas permeables puede variar según las características de la
vía, se pueden emplear de forma tal que envuelvan por completo el material de relleno
alrededor de la tubería o por el contrario pueden estar recubriendo la tubería.
FIGURA 2.6 Esquema de las geomembranas (Terram, 2001)
Para el correcto funcionamiento de las geomembranas, la ASTM ha establecido algunos
valores mínimos que cada uno de los componentes debe tener; éstos se muestran en las
tablas 2.5 y 2.6 para la membrana interior y para las membranas exteriores respectivamente.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 32
Propiedad Valor Unidades
Ancho 1 In
Resistencia a la compresión 6000 Psf
Tabla 2.5 Propiedades del cuerpo interior de las geomembranas (Terram, 2001)
Propiedad Valor Unidades
Elongación 50 %
Coeficiente de permeabilidad 0.2 cm/s
Estabilidad UV 70 retenido después de 500 horas %
Tabla 2.6 Propiedades de las membranas permeables que componen a las geomembranas
(Terram, 2001)
2.5.2 Tubería
Este elemento es de gran importancia debido a que su principal función es la de recoger y
evacuar el agua sobrante atraída mediante las capas drenantes. Generalmente la tubería es
colocada horizontalmente en el borde del pavimento con una ligera pendiente para que el
desagüe se produzca por gravedad. Actualmente se están empleando tuberías de polietileno
o PVC; este tipo de tuberías han venido reemplazado a las anteriormente fabricadas con
concreto o con metal debido a que son más económicas y ofrecen una mayor resistencia. La
variedad en este tipo de elemento fundamental dentro del drenaje subsuperficial radica en
que su superficie puede ser lisa o corrugada, de pared doble o sencilla y que las
perforaciones por las cuales el agua penetra pueden tener una forma redondeada o puede ser
simplemente por medio de ranuras (Figura 2.7).
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 33
a) b)
c) d)
e) f)
FIGURA 2.7 Esquema de las diferentes clases de tubería
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a) La tubería lisa hace que la estructura de la misma sea rígida, evitando así que
irregularidades en el terreno la deformen y obstaculicen el paso libre del agua
evacuada.
b) Una tubería corrugada es flexible, por lo tanto sería susceptible a la deformación por
ondulaciones en el terreno.
c) La funcionalidad de la doble pared es la de proporcionar una superficie interna lisa,
que permite una menor fricción entre el agua y la tubería, a su vez le proporciona a
la misma una mayor rigidez.
d) Para el caso en que la tubería es corrugada y de pared simple, el flujo de agua se
puede ver obstaculizado por las ondulaciones presentes en la misma.
e) Las perforaciones redondas de una tubería permiten el flujo libre del agua con la
desventaja de que debido a su forma, las partículas que logran penetrar en geotextil
encajan perfectamente en ellas y las taponan, reduciendo así su capacidad de
captación.
f) Las ranuras presentes en una tubería también permiten el flujo libre del agua con la
ventaja de que en caso de presentarse un taponamiento con partículas finas, estas no
clausuran en su totalidad la ranura.
El empleo de materiales como el PVC o el polietileno se ha incrementado en los últimos
años debido a que una de sus ventajas es que proporciona un mejor flujo debido a su
superficie más lisa y por otro lado tienen una alta resistencia a la abrasión al mismo tiempo
que poseen una mayor resistencia química.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 35
3. SISTEMAS DE DRENAJE SUBSUPERFICIAL EN COLOMBIA
3.1 Introducción
Es indudable que el avance en cuanto a tecnologías para drenaje subsuperficial de
pavimentos ha mejorado la forma en la que se evacua el agua de la estructura en la
actualidad. Sin embargo, hace falta mucha investigación a cerca de la relación costo-
beneficio que la inclusión de estos sistemas puede tener. En Colombia se han venido
incluyendo estos sistemas para la evacuación del agua infiltrada dentro del pavimento. Sin
embargo debido a problemas de costo y manufactura de las tecnologías mencionadas en el
capítulo anterior, los sistemas de drenaje subsuperficial de pavimentos empleados en el país
son ligeramente diferentes, como se verá a continuación.
3.2 Materiales empleados para las capas drenantes
3.2.1 Capa de drenaje (colchón filtrador)
El principio básico bajo el cual funciona el colchón filtrador es el de remover el agua
infiltrada dentro de la estructura de pavimento, interceptándola con un material que tenga
una porosidad mayor a la del suelo natural. Por lo tanto, el principal requerimiento de este
material es su capacidad para mover la cantidad de agua que se infiltra y evacuarla. El
material empleado para cumplir con esta función es por lo general grava y arena con un
tamaño máximo de 5 cm y con un máximo de 2% de material fino pasa 200. En las normas
Colombianas el espesor mínimo que debe tener esta capa es de 15cm (G. Keller, G. Bauer,
M. Aldana 1995).
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 36
Para garantizar el buen funcionamiento de la capa de drenaje se recomienda, según el
artículo 330-96 del manual del INVIAS, una granulometría como la siguiente:
Tamiz Porcentaje que pasa
Normal Alterno BG-1 BG-2
37.5 mm 1 ½” 100
25.0 mm 1” 70-100 100
19.0 mm ¾” 60-90 70-100
9.5 mm 3/8” 45-75 50-80
4.75 mm No. 4 30-60 3565
2.0 mm No. 10 20-45 20-45
425 µm No. 40 10-30 10-30
75 µm No. 200 5-15 5-15
Tabla 3.1 Granulometría recomendada para la conformación del colchón filtrante
(G. Keller, G. Bauer, M. Aldana 1995).
Este tipo de material puede ser producto de la trituración de piedra o roca, también puede
ser una mezcla de los dos, pero se debe garantizar que el material sea duro y resistente. Por
lo general no se exige ningún tipo de gradación especial, de esta forma es permitido el
empleo de fragmentos de un mismo tamaño.
El único material empleado para la capa drenante en Colombia es el anteriormente
mencionado, las limitaciones se deben a la inseguridad que se tiene al no conocer con
exactitud el beneficio en cuanto al ahorro en mantenimiento a largo plazo y los costos que
se deben asumir durante la construcción. La otra razón por la cual se emplea únicamente
material granular para la capa drenante es la gran cantidad de fuentes de extracción en el
país y el costo del mismo.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 37
3.3 Subdrenes longitudinales
3.3.1 Drenaje francés ordinario
Este tipo de subdren empleado en Colombia es muy apto para abatir el nivel freático y
transportar una cantidad considerable de agua. Las zanjas pueden ser construidas con
pendientes grandes, evacuan rápidamente el agua y no requieren de gran mantenimiento. Su
funcionamiento y estructura es igual a la del Subdren francés explicada anteriormente, pero
a diferencia de este, el empleado en nuestro país no lleva tubería (Figura 3.1).
FIGURA 3.1 Esquema de un Dren francés ordinario
( Manual de Estabilidad de Taludes, Geotecnia Vial 1998).
3.3.2 Drenaje de Trinchera convencional
La función principal de este tipo de estructura de drenaje es la de evacuar el agua por medio
de la tubería incluida en el subdren. La tubería por lo general es de PVC o de carácter
metálico, debe estar perforada y a su vez se encuentra rodeada en primera instancia por un
material granular grueso que a medida que se aleja de la tubería se vuelve de menor tamaño
(Figura 3.2).
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 38
FIGURA 3.2 Esquema de una trinchera convencional
( Manual de Estabilidad de Taludes, Geotecnia Vial 1998).
3.3.3 Drenaje construido con Geotextiles
Este tipo de subdren es el único empleado en Colombia cuya estructura incluye geotextil.
El empleo de este material en nuestro país ha venido ganando cada vez más aceptación
debido a que facilita la construcción del subdren y a que en determinadas zonas del
territorio nacional escasea el material granular grueso. Dependiendo de las condiciones
hidrológicas de la zona, el subdren puede o no llevar tubería.
FIGURA 3.3 Esquema de un dren construido con geotextil
( Manual de Estabilidad de Taludes, Geotecnia Vial 1998).
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 39
El empleo del geotextil como material de filtro permite recubrir de diferentes formas el
material de relleno del subdren, en Colombia se emplea de tres formas diferentes: se puede
extender directamente sobre la trinchera, se puede colocar hasta el fondo de la zanja
recubriendo así los bordes laterales de la misma, para luego colocar el material dentro del
geotextil, o se puede colocar hasta el fondo de la zanja pero se traslapa sobre el relleno y se
recubre con otro material.
3.4 Materiales empleados en los subdrenes longitudinales
3.4.1 Geotextiles
Este material se puede emplear como capa de separación, usualmente entre la capa
drenanate y la capa de suelo natural para evitar la filtración de material fino y como filtro
alrededor del subdren para permitir el flujo de agua.
Los requisitos que debe cumplir este material según las normas Colombianas son (Instituto
Nacional de Vías, 1998; G. Keller et all 1995): el tamaño de la apertura del geotextil debe
ser menor que D85 a D60 correspondiente al material que se encuentra adyacente al
separador. Para evitar la acumulación excesiva de presión de poros en el material fino, el
geotextil debe ser poroso y debe tener la capacidad suficiente para evacuar el agua que se
ha infiltrado dentro de la estructura del pavimento, es decir, debe tener una permeabilidad o
transmisividad mayor a la del suelo adyacente.
Por lo general en la mayoría de los proyectos se emplean geotextiles no-tejidos, con un
peso de 4,5 onzas por yarda cuadrada, sin embargo es permitido el uso de un material de 6
onzas por yarda cuadrada en caso de tener condiciones difíciles de construcción. Los
geotextiles tejidos no son muy empleados pero en situaciones críticas de filtración
funcionana mejor, la única condición con la que debe cumplir es que este deberá tener un
área abierta de más del 4%. Las fibras que conforman el cuerpo del geotextil deben
consistir en cadenas largas de polímeros sintéticos resistentes a la radiación ultravioleta (G.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 40
Keller, G. Bauer, M. Aldana 1995). Se ha determinado que estas relaciones son importantes
debido a que los materiales de diferente gradación que se encuentran adyacentes y están
sujetos al movimiento de agua subterránea presentan dificultades al no poseer material de
separación/filtración.
Un geotextil empleado para drenaje debe cumplir con lo siguiente:
• Conducción de agua: evacuar el agua presente dentro de la estructura de
pavimento.
• Espesor: debe ser suficiente en caso de aumentar la tensión normal.
• Estabilidad mecánica: impedir el lavado de partículas finas.
• Comportamiento a largo plazo: evitar la colmatación del drenaje.
Un geotextil empleado para filtrar/separar debe cumplir con lo siguiente:
• Retención de partículas: evitar que el material fino se infiltre hacia la capa
adyacente.
• Estabilidad hidráulica: garantizar el paso del agua sin presión.
• Comportamiento a largo plazo: resistencia química, no degradable.
3.4.2 Tubería
En Colombia la tubería colocada en el subdrén es por lo general matálica o de PVC debido
a que se ha demostrado su resistencia, durabilidad y su buena capacidad de transporte de
agua. El diámetro de tubería más empleado en nuestro país es de 10 a 15cm, puede tener
perforaciones o ranuras y por lo general la longitud de la misma oscila entre los 20 y los
60m. Para el caso de la tubería ranurada, las ranuras de la misma se encuentran repartidas a
lo largo de la circunferencia de tal forma que los ángulos entre los centros de las mismas
son de 120° y su longitud es de 3cm. En la tubería perforada solo la mitad del tubo se
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 41
encuentra perforado, las perforaciones se encuentran a 22° la una de la otra. Las
especificaciones de la tubería se encuentran ilustradas en la figura 3.5.
FIGURA 3.5 Diseño de la tubería para subdrenes en Colombia
(Manual de Estabilidad de Taludes, Geotecnia Vial 1998).
3.5 Conclusiones
En Colombia se ha incrementado el empleo de estructuras de drenaje subsuperficial de
pavimentos ya que se ha evidenciado su funcionalidad. Sin embargo, la relación costo-
beneficio todavía no es muy clara y por lo tanto muchas empresas continúan con la creencia
en un mantenimiento continuo en vez de una inversión inmediata en drenaje subsuperficial.
Una de las desventajas que posee nuestro país en cuanto a este tipo de sistemas es su
elaboración. Muchos de los materiales empleados en los sistemas de drenaje subsuperficial
son fabricados fuera del país y por lo tanto se incrementaría el costo de su implementación,
ya que estos materiales serían importados directamente de otros países. Sería importante
apoyar empresas nacionales para que incursionaran en la fabricación de ciertos materiales
como geocompuestos, geomallas y otras tecnologías para bajar los costos de los mismos, y
así ayudar en la implementación de sistemas de drenaje para las vías en Colombia.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 42
4. VENTAJAS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN COLOMBIA
4.1 Introducción
La importancia que tienen las vías dentro de la economía de nuestro país, hace que la
preocupación por el mejoramiento de los métodos de diseño, construcción y mantenimiento
sea una constante en los últimos años. Mediante la implementación de drenaje
subsuperficial en nuestras vías, es probable que el desempeño de las mismas mejore debido
a que las condiciones inicialmente propuestas en el diseño podrán ser mantenidas por un
periodo de tiempo un mayor. Debido a la gran importancia que tienen los sistemas de
drenaje subsuperficial en este capítulo se pretenden exponer las ventajas y las desventajas
que cada una de las tecnologías mencionadas en el segundo capítulo podrían tener a la hora
de ser seleccionadas para un diseño determinado de un pavimento.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 43
4.2 Tecnologías bajo consideración para emplear como capas drenantes en los diseños
para las vías en Colombia
4.2.1 Solución convencional: Agregados abiertamente gradados
Ventajas Desventajas
Material: roca fragmentada o triturada
(Areniscas o Conglomerados), se
encuentran con facilidad dentro del
territorio Colombiano.
Subrasante: requiere de una capa
adicional de subrasante con material
densamente gradado para adicionarle
estabilidad a la estructura.
Permeabilidad: por lo general este
material permite valores entre 610m/día
y 915m/día, los cuales según la
AASHTO son valores de excelente
calidad para drenaje.
Geotextil: en caso de colocar una
subrasante, es necesario separar estas
dos capas de material granular para
evitar la infiltración de partículas finas
y así evitar la reducción posterior de
permeabilidad de la capa drenante.
Costos: el material no suele ser muy
costoso.
Construcción: se presentan dificultades
en el método constructivo debido a la
inestabilidad del material.
Trayectoria: se ha demostrado la
efectividad del material dentro de la
capa drenante. Es el método empleado
en la actualidad en Colombia.
Costos: en caso de colocar una
subrasante se incrementarán los costos
debido al requerimiento de una mayor
excavación.
Estabilidad: esta capa de material
granular contribuye con el
comportamiento estructural del
pavimento.
Tabla 4.1 Ventajas/Desventajas de la capa de agregados abiertamente gradados
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 44
4.2.2 Base Permeable Tratada con Asfalto
Ventajas Desventajas
Material: roca triturada tratada con
asfalto, puede ser colocada
directamente debajo de la capa de
rodadura.
Estructural: esta capa de material
drenante no contribuye con la
capacidad estructural del pavimento.
Estabilidad: el asfalto de la mezcla
permite que el desempeño de la capa
no requiera material adicional.
Geotextil: requiere de una capa de filtro
para evitar que las partículas finas de la
capa adyacente obstaculicen los poros.
Permeabilidad: debido a la falta de
finos, tiene una alta porosidad que le
permite ser lo suficientemente
permeable como para evacuar el agua
rápidamente.
Costos: no se conoce con exactitud la
relación costo-beneficio de la
implementación de este material como
sistema de drenaje subsuperficial.
Trayectoria: tiene un buen
comportamiento bajo condiciones de
saturación, a pesar del desgaste sufrido
por el material asfáltico cuando está
sometido a ella por largo tiempo.
Espesor: para un buen desempeño
como capa drenante bajo condiciones
de lluvia normales, solo se necesita un
espesor de 75mm.
Tabla 4.2 Ventajas/Desventajas de la capa de base permeable tratada con asfalto
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 45
4.2.3 Geocompuesto
Ventajas Desventajas
Material: esta integrado por dos
geotextiles en los bordes y un cuerpo
interno de polietileno que evita que los
geotextiles se toquen y eviten el paso
libre de agua cuando se encuentran
obstruidos algunos de sus poros.
Estructural: esta capa de material
drenante no contribuye con la
capacidad estructural del pavimento.
Estructura: la capa drenante
(geotextiles + cuerpo de polietileno)
esta atada directamente al subdren, lo
que hace que este sistema funcione
como conjunto.
Costos: debido a que este sistema esta
bajo investigación, en la actualidad no
se tienen datos sobre su costo.
Espesor: se reduce considerablemente
la profundidad de la excavación ya que
la capa drenante tiene como máximo
5cm de espesor.
Construcción: el método constructivo
debe ser cuidadoso debido a que la
unión entre el subdren y la capa
drenante es frágil.
Funcionalidad: debido a que se ubica
debajo de la base, cumple la función de
separar el suelo natural de la base
evitando la contaminación de la capa.
Estabilidad: debido a la estructura de la
capa drenante, esta contribuye a la
consolidación rápida de suelos
naturales blandos.
Permeabilidad: debido a su alta
porosidad y vacío interno permite
valores entre 275m/día y 915m/día.
Tabla 4.3 Ventajas/Desventajas del geocompuesto
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 46
4.2.4 Dren de barrera capilar
Ventajas Desventajas
Material: es una capa drenante
conformada por tres capas de materiales
geosintéticos diferentes.
Costos: el material empleado para la
capa superior es costos y esto hace que
el sistema no sea muy asequible.
Tecnología: la capa que drena el agua es
la superior, a diferencia de los otros
sistemas ya analizados.
Estructural: esta capa de material
drenante no contribuye con la
capacidad estructural del pavimento.
Comportamiento: trabajo bajo
condiciones no-saturadas
Comportamiento: no se ha evaluado su
desempeño bajo saturación.
Espesor: se requiere una menor
profundidad de excavación.
Tabla 4.4 Ventajas/Desventajas del dren de barrera capilar
4.3 Tecnologías bajo consideración para emplear como subdrenes longitudinales en
los diseños para las vías en Colombia
4.3.1 Subdren Francés
Ventajas Desventajas
Material: el relleno empleado en este
tipo de drenes es fácilmente encontrado
en el país.
Geotextil. debido a que recubre en su
totalidad el subdren, existe la
posibilidad de un taponamiento rápido.
Trayectoria: se ha demostrado que este
sistema es efectivo cuando lleva
tubería. En Colombia se emplea este
tipo de subdren sin tubo en el interior,
por lo tanto su desempeño se podría
mejorar al incluir tubería.
Costos: requiere de una mayor
excavación para poder construir las
zanjas de un tamaño adecuado.
Tabla 4.5 Ventajas/Desventajas del subdren francés
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 47
4.3.2 Drenes prefabricados
Ventajas Desventajas
Material: el cuerpo interno de plástico
permite una gran resistencia química y
biológica.
Costos: el material de relleno que debe
encontrarse al otro lado del subdren,
por lo general concreto, hace que se
incremente significativamente el costo
de la estructura.
Geotextil: este material recubre en su
totalidad al subdren, manteniendo al
subdren libre de partículas de suelo
adyacente.
Estabilidad: el relleno garantiza la
estabilidad lateral del pavimento.
Filtro: el empleo del subdren garantiza
que las partículas finas del suelo
adyacente al subdren no se infiltrarán
dentro del cuerpo de plástico,
reduciendo así su capacidad de evacuar
agua.
Tabla 4.6 Ventajas/Desventajas de los drenes prefabricados
4.4 Conclusiones
En el mundo, a pesar del avance de la tecnología en cuanto a drenaje subsuperficial de
pavimentos, la mayoría de las aplicaciones de este tipo continúan relegándose a los
materiales granulares ya sea grava o arena. Sin embargo es importante resaltar que ahora
los diseños para este tipo de materiales están basados un balance entre los vacíos formados
por las partículas grandes para permeabilidad y los vacíos formados por partículas pequeñas
para retención de suelo. Es importante resaltar que cuando se empleen bases abiertamente
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 48
gradadas se deben emplear geotextiles de separación para preservar la permeabilidad de la
base. Estos diseños han demostrado un buen desempeño, pero como su funcionamiento no
siempre es el mejor, se han venido desarrollando nuevas tecnologías.
El desarrollo de los geosintéticos se podría decir que es el más importante en este tiempo ya
que cumple con los requisitos de permeabilidad y de retención de suelos. Por lo general un
sistema de drenaje en este tipo de material será menos costoso que un drenaje con suelo
natural, tanto por la profundidad de la excavación, como por el costo de la instalación del
material. El comportamiento del material ha sido bueno y esta es la principal razón por la
cual muchos ingenieros y muchas compañías han integrado los geosintéticos a sus diseños.
La participación de la AASHTO (American Association of State Highway and
Transportation Officials) ha sido de gran importancia para el diseño y selección de los
materiales geosintéticos a raíz de la especificación M288-96, con la cual se han venido
diseñando los materiales de este tipo.
El desarrollo de nuevas tecnologías en cuanto a sistemas subsuperficiales de pavimentos
esta logrando un objetivo claro: mantener el periodo de vida útil del pavimento para el cual
fue diseñado. Sin embargo, un elemento faltante dentro de todo esto es preocupante, debido
a que el costo de los sistemas de drenaje subsuperficial es alto en cuanto a material,
construcción y mantenimiento la relación costo-beneficio es un aspecto que no se ha
desarrollado claramente. La implementación de un sistema de drenaje de este tipo significa
un alza en costos iniciales y de mantenimiento, por lo tanto este aspecto tiene un potencial
de selección grande, que de una u otra forma terminará afectando el diseño final. Es decir,
se requiere una mayor investigación en cuanto a la relación costo-beneficio que posee la
implementación de una capa drenante y su correspondiente subdren longitudinal dentro de
la estructura de pavimento.
Como se mencionó en el capítulo anterior el principal problema que se presenta en nuestro
país para la implementación de nuevas tecnologías en drenaje, es el costo de las mismas.
Estas tecnologías son costosas debido a la calidad de los materiales y al transporte de los
mismos. Es importante tener claridad en los conceptos de costo-beneficio en la
construcción de vías, para así convencer a las distintas entidades sobre los beneficios que
trae la inversión en sistemas de drenaje.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 49
5. MODELACIÓN DEL FUJO DE AGUA EN LA ESTRUCURA DE PAVIMENTO: RESULTADOS NO RELEVANTES
5.1 Introducción
El objetivo de la modelación era determinar la capacidad que posee un pavimento flexible
para drenar el agua que penetra dentro de la estructura. Para observar la eficiencia que tiene
el pavimento en cuanto a drenaje, se pretendía interpretar la influencia que posee cada uno
de los materiales empleados en las distintas capas al variarlos de tal forma, que las
diferentes combinaciones contribuyan a obtener la información necesaria para este fin.
Para realizar la modelación se empleó el programa Clima (Caro, García 2001), el cual
simula el comportamiento de la estructura de pavimento bajo la influencia de datos de
pluviosidad y temperatura.
5.2 Descripción del modelo
Las diferentes estructuras de pavimento flexible que se emplearon para la modelación están
formadas principalmente por cinco capas, estas son; rodadura, base (asfáltica), subbase
(granular), geotextil y subrasante. Para determinar la influencia que tiene el material
empleado en cada capa se pensaban realizar 16 modelos en los cuales las únicas estructuras
fijas en todos fueron la capa de rodadura y el geotextil. Debido a que este trabajo se centra
en la importancia que tiene incluir estructuras de drenaje dentro del pavimento, además de
las ocho modelaciones mostradas en la Figura 3.1, se realizaron otras ocho, con las mismas
propiedades que las mostradas, pero en las cuales se incluye el subdren longitudinal. A
continuación se muestran las diferentes modelaciones que se deseaban realizar:
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 50
a) Estructura de pavimento 222 b) Estructura de pavimento 212
c) Estructura de pavimento 221 d) Estructura de pavimento 211
e) Estructura de pavimento 122 f) Estructura de pavimento 112
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 51
g) Estructura de pavimento 121 h) Estructura de pavimento 111
* Todas las medidas se encuentran en cm
FIGURA 5.1 Estructuras de pavimento para la realización de la modelación.
La numeración de las diferentes estructuras de pavimento basa principalmente en el valor
del módulo de rigidez y su respectiva permeabilidad, por lo tanto para las capas a las cuales
se les asignó el número (1) su módulo de rigidez es alto al igual que su permeabilidad,
mientras que los materiales a los cuales se les asignó el número (2), poseen valores bajos en
cuanto a estas dos propiedades se refiere. Esto se planeaba realizar de esta manera para
poder observar con detenimiento la influencia que poseía cada capa sobre el
comportamiento general de la estructura.
La modelación pretendía mostrar de manera cualitativa el efecto de poseer o no un sistema
de drenaje adecuado de acuerdo con las condiciones climáticas impuestas. Por medio de
este modelo se pretendía observar la variación en los módulos de rigidez, los esfuerzos, las
deformaciones y el tiempo de saturación para cada una de las estructuras.
5.3 Generalidades del programa Clima (Caro, García 2001)
El programa empleado para la realización de este proyecto está basado en el
comportamiento de la estructura de pavimento ante variaciones en los diferentes parámetros
de pluviosidad y temperatura. El programa emplea diferencias finitas para simular el flujo
de agua y calor al interior de la estructura de pavimento a través del tiempo. Con base en
esta información, el programa estima la variación de las propiedades mecánicas de los
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 52
materiales (módulos de rigidez) a través del tiempo. Las características de gran importancia
a mencionar dentro del modelo son:
• Se considera que el material de las capas es homogéneo.
• Existe una única relación entre succión y saturación.
• No existe variación del volumen a través del tiempo.
• Las propiedades térmicas de los materiales son constantes a través del tiempo.
La geometría de modelo es como sigue:
* Todas las medidas se encuentran en centímetros.
FIGURA 5.1 Geometría del modelo (Caro, García 2001)
El análisis de la información se procesa a través de una interfaz gráfica programada en
MATLAB .
5.4 Datos Empleados
Para obtener los resultados requeridos en la simulación, los datos que se emplearon fueron
de carácter climatológico y propiedades mecánicas, hidráulicas y caloríficas de los
materiales. Estos datos fueron tomados de diferentes fuentes bibliográficas (Bowles, Joseph
E. 1982; Manual de diseño de Pavimentos para Santafé de Bogotá, 1998).
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 53
5.4.1 Climatológicos
Para la elaboración de la simulación se emplearon los datos climáticos de la estación del
Chapetón (Tolima), estos datos corresponden a pluviosidad, temperatura y brillo solar
correspondientes a los meses de Mayo, Junio, Julio y Agosto del 2001.
5.4.2 Mecánicos Capa Poisson E0 (Kg/cm2) Esat (Kg/cm2) Porosidad
Rodadura 0.35 55000 X 0.10
Base 1 0.35 60000 X 0.15
Base 2 0.35 94000 X 0.15
Subbase 1 0.35 * * 0.50
Subbase 2 0.35 * * 0.30
Geotextil 0.35 40000 40000 0.50
Subrasante 1 0.35 1000 100 0.50
Subrasante 2 0.35 200 20 0.30
Tabla 5.2 Propiedades mecánicas de los materiales
*
E0 (Kg/cm2) Esat (Kg/cm2)
Subrasante 1 Subrasante 2 Subrasante 1 Subrasante 2
Subbase 1 3000 600 300 60
Subbase 2 2250 450 225 45
Tabla 5.3 Propiedades de la Subbase relacionadas con la Subrasante
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 54
5.4.3 Hidráulicos Capa Saturación Ksat (m/h)
Rodadura X X
Base 1 X X
Base 2 X X
Subbase 1 0.4 0.5079
Subbase 2 0.5 0.0546
Geotextil 0.2 0.8396
Subrasante 1 0.3 0.0051
Subrasante 2 0.3 0.0015
Tabla 5.4 Propiedades hidráulicas de los materiales
5.4.4 Térmicos Capa Kc (J/°C m h) C (J/ °C m3)
Rodadura 7200 1884060
Base 1 5275 2005000
Base 2 5275 2005000
Subbase 1 4039 2320100
Subbase 2 7189 2320100
Geotextil 932 1500600
Subrasante 1 3499 2450000
Subrasante 2 5569 2450000
Tabla 5.5 Propiedades térmicas de los materiales
5.5 Resultados
Se analizaron los resultados para las primeras tres modelaciones (Figuras 3.1a, 3.1b y 3.1c)
correspondientes al periodo de tres meses de lluvia.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 55
5.5.1 Módulos de rigidez
Una de las características más importantes que se analizaron al finalizar las diferentes
modelaciones fue la del módulo de rigidez, ya que esta información es de gran importancia
para observar la influencia que posee la presencia de agua en las diferentes capas y qué tan
negativa puede ser su presencia dentro de las mismas.
5.5.1.1 Módulos de rigidez de las capas de Subbase Granular
Se puede observar fácilmente que durante la modelación los valores correspondientes a los
módulos de rigidez de la subbase granular que formaba parte de las distintas estructuras,
tuvieron una variación grande desde el primer día de la simulación. Para explicar de forma
más clara lo expuesto anteriormente se podría tomar como ejemplo la estructura 221, en
este caso el valor inicial de módulo de rigidez es de 2250Kg/cm2, en la gráfica 5.2 se
observa que al finalizar el primer día de simulación este valor pasa a ser de 1400Kg/cm2.
Esta reducción en el valor correspondiente al módulo no es el esperado ya que se redujo en
un 30% durante el primer día sin haberse producido lluvia alguna.
La segunda observación se refiere a los valores de módulo de rigidez que posee cada
estructura cuando se les coloca o no subdren longitudinal. En las siguientes gráficas se
observa que la estructura sin dren tiene un valor más alto de módulo, hecho que en la
realidad es poco probable.
Sin embargo, a pesar de la falla en los anteriores resultados, se puede resaltar el aspecto
cualitativo de los valores obtenidos después de la modelación en donde se puede observar
la influencia que tiene el material de la subrasante. Al comparar las estructuras 222 y 221 el
porcentaje de módulo de rigidez que se pierde al finalizar el periodo de simulación para la
primera es del orden del 32% (con dren) mientras que para la segunda es del 28% (con
dren).
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 56
Subbase
2,20E+02
2,40E+02
2,60E+02
2,80E+02
3,00E+02
3,20E+02
0 20 40 60 80 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2) con dren
sin dren
Gráfica 5.1 Módulos de Rigidez para la Estructura 222.
Subbase
9,00E+02
1,10E+03
1,30E+03
1,50E+03
0 50 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
con dren
sin dren
Gráfica 5.2 Módulos de Rigidez para la Estructura 221.
Subbase
2,80E+02
3,00E+02
3,20E+023,40E+02
3,60E+02
3,80E+02
0 50 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
con dren
sin dren
Gráfica 5.3 Módulos de Rigidez para la Estructura 212.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 57
5.5.1.2 Módulos de rigidez de las capas asfálticas
En las siguientes gráficas se puede observar con mayor claridad la gran variación que
sufren los valores de módulo de rigidez al finalizar la simulación. Se puede ver claramente
la influencia que posee la presencia de una buena capa de subbase en la variación de los
módulos para la capa de base asfáltica: al comparar las estructuras 212 y 222, los módulos
tienen un orden de magnitud de 104 para el primer caso y de 102 para el segundo. Sin
embargo a pesar de esto, las fallas se siguen presentando, para el caso de la rodadura el
valor correspondiente de módulo de rigidez inicial es de 45000Kg/cm2, y en el mejor de los
casos analizados se reduce a 18000Kg/cm2, lo que indica la presencia de ciertas fallas en el
programa. Para el caso de la base asfáltica sucede algo parecido, inicialmente el valor
correspondiente al módulo de rigidez inicial es de 60000Kg/cm2 y en el mejor de los casos
se reduce hasta un valor de 25000Kg/cm2.
Rodadura
0,00E+00
5,00E+03
1,00E+04
1,50E+04
2,00E+04
0 50 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
Gráfica 5.4 Módulos de rigidez de la capa de rodadura para la estructura 222.
Base Asfáltica
0,00E+00
2,00E+02
4,00E+02
6,00E+02
8,00E+02
0 50 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
Gráfica 5.5 Módulos de rigidez para la capa de base asfáltica para la estructura 222.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 58
Rodadura
0,00E+00
1,00E+04
2,00E+04
3,00E+04
4,00E+04
0 50 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
Gráfica 5.6 Módulos de rigidez de la capa de rodadura para la estructura 212.
Base Asfáltica
0,00E+00
1,00E+04
2,00E+04
3,00E+04
0 50 100
Tiempo (Kg/cm2)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
Gráfica 5.7 Módulos de rigidez de la capa de base asfáltica para la estructura 212.
Rodadura
1,00E+025,10E+031,01E+041,51E+042,01E+042,51E+04
0 20 40 60 80 100
Tiempo (días)
Mó
du
lo d
e ri
gid
ez
(Kg
/cm
2)
Gráfica 5.8 Módulos de rigidez de la capa de rodadura para la estructura 221
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 59
Base Asfáltica
0,00E+002,00E+024,00E+026,00E+028,00E+021,00E+03
0 50 100
Tiempo (días)
Mó
du
los
de
rig
idez
(K
g/c
m2)
Gráfica 5.9 Módulos de rigidez de la capa de base asfáltica para la estructura 221.
5.5.2 Deformaciones verticales
La información obtenida sobre deformaciones verticales conforma el otro indicador de la
relevancia que posee la inclusión de sistemas eficientes de evacuación de agua infiltrada.
La presencia de agua en exceso permite la una mayor deformación de las capas granulares.
Deformaciones verticales
-0,002
-0,0015
-0,001
-0,0005
0Con Subdren Sin Subdren
222
212
221
Gráfica 5.10 Deformaciones verticales en la base de la capa de Subbase.
Los resultados mostrados en la gráfica 5.10 muestran las diferencias en cuanto a
deformaciones verticales que se presentaron al finalizar el periodo de la simulación. Como
se puede observar, las deformaciones verticales en la base de las capas granulares fueron de
mayor magnitud para la estructura 222 ya que posee una subrasante y una subbase granular
débil y poco permeable. Para los dos casos restantes la deformación fue menor para la
estructura con una subbase granular fuerte y muy permeable, sin embargo los resultados no
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 60
permiten llevar a cabo una conclusión coherente ya que las estructuras que se modelaron
sin subdren longitudinal presentaron una deformación menor y esto es opuesto a las
investigaciones realizadas en el campo de drenaje subsuperficial de pavimentos.
5.5.3 Saturación
La información obtenida mediante la observación de las siguientes graficas es de gran
importancia debido a que muestra de una forma sencilla pero concreta el estado de
saturación de la estructura de pavimento.
Grafica 5.11 Saturación de la estructura 212 sin subdren longitudinal.
Grafica 5.12 Saturación de la estructura 212 con subdren longitudinal.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 61
Los resultados mostrados en las graficas 5.11 y 5.12 son el resultado de la modelación
realizada, la gráfica representa el estado de saturación de ambas estructuras en el día 93, es
decir, después de los tres meses estipulados de simulación. Se puede observar que para el
final del periodo simulado, la estructura sin subdren longitudinal posee capas de pavimento
menos saturadas, mientras que en la estructura con subdren longitudinal, el pavimento se
encuentra totalmente saturado. Estas observaciones llevarían a la conclusión errada que
afirmaría el beneficio que traería el no incluir un sistema de drenaje subsuperficial dentro
de la estructura del pavimento, lo cual es contrario al objetivo de la simulación.
5.6 Conclusión
Debido a que los resultados de las primeras tres modelaciones no eran concluyentes, se
tomó la decisión de no continuar con las siguientes simulaciones, ya que el programa Clima
(Caro, García 2001) tenía problemas internos y no proporcionaba información relevante
para cumplir con el objetivo de este proyecto.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 62
6. DATOS RELEVANTES PARA LA REALIZACIÓN DE UNA MODELACIÓN
6.1 Introducción
En este capítulo se pretenden recopilar los datos relevantes que se podrían llegar a
necesitar para simular el comportamiento de una estructura de pavimento. Para los
materiales granulares es importante la determinación de los límites de Atterberg y su
clasificación, pero en este capítulo no se expondrán estas propiedades.
6.2 Propiedades
6.2.1 Propiedades de los materiales granulares
6.2.1.1 Módulos de deformación lineal y coeficientes de Poisson
Tipo de Suelo E (Kp/cm2) ν
Arcilla muy dura con alto porcentaje de hierro 150-1300 0,4
Arcilla margosa medio dura a firme 21-57 0,4
Arcilla muy plástica de media a firme 13-135 0,4
Arenisca de grano muy fino 25-610 0,3
Tabla 6.1 Coeficientes de Poisson y módulos para arcillas (Bowles, Joseph E. 1982)
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 63
6.2.1.2 Saturación
Estado de la Arena Saturación Sr (%)
Seca 0
Ligeramente Húmeda 1-25
Húmeda 26-50
Muy húmeda 51-75
Mojada 76-99
Saturada 100
Tabla 6.2 Valores de saturación correspondientes al estado físico de las arenas
(Bowles, Joseph E. 1982)
6.2.1.3 Propiedades elementales
Tipo de Suelo n (%) e w γd (t/m3)
Arena uniforme floja 46 0,85 32 1,43
Arena uniforme densa 34 0,51 19 1,75
Arena bien gradada floja 40 0,67 25 1,59
Arena bien gradada densa 30 0,43 16 1,86
Arcilla recién sedimentada 96.8-62 30,3-1,63 1120-60 0,086-1,03
Arcilla muy blanda 70-50 2,33-1 86-37 0,81-1,03
Arcilla blanda 70-40 2,33-0,67 86-25 0,81-1,35
Arcilla media 58-33 1,40-0,49 52-18 1,13-1,81
Arcilla firme 56-33 1,27-0,49 47-18 1,09-1,81
Arcilla dura 51-30 1,03-0,18 38-7 1,32-2,29
Arcilla esquistosa 15-5 0,18-0,05 37-1,9 2,29-2,56
Arcilla de muy blanda a blanda muy orgánica 75-64 3-1,8 110-67 0,68-0,97
Arcilla de muy blanda, orgánica 66-50 1,9-1 70-37 0,93-1,35
Turba 96-67 25-2 3200-100 0,04-0,41
Tabla 6.3 Valores típicos correspondientes a porosidad, relación de vacíos y densidad seca
(Bowles, Joseph E. 1982)
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 64
6.2.1.4 Permeabilidad
Tipo de suelo K (cm/s)
Gravas Mayor a 1
Arenas gruesas 1-10-1
Arenas medias 10-1-10-2
Arenas finas 10-2-10-3
Arenas limosas 10-3-10-4
Turba 10-3-10-7
Limos y arcillas meteorizados 10-4-10-7
Arcillas no meteorizadas 10-7-10-9
Tabla 6.4 Valores típicos de permeabilidad para diferentes tipos de suelo
(Bowles, Joseph E. 1982)
6.2.2 Propiedades de los materiales asfálticos
6.2.2.1 Módulos de deformación lineal y coeficientes de Poisson
Capa tratada con asfalto E (Kp/cm2) ν
Rodadura 35000-55000 0,35
Base Negra 30000-94000 0,35
Tabla 6.1 Coeficientes de Poisson y módulos para materiales tratados con asfalto (Manual
de diseño de Pavimentos para Santafé de Bogotá, 1998)
6.2.2.2 Saturación
Capa tratada con asfalto Saturación Sr (%)
Rodadura 0-25
Base Negra 0-30
Tabla 6.2 Valores de saturación correspondientes a las diferentes capas asfálticas (Bowles,
Joseph E. 1982)
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 65
6.2.1.4 Permeabilidad y porosidad
Capa tratada con asfalto K (cm/s) n (%)
Rodadura 1,0*10-5-1,8*10-5 5-15
Base Negra 1,8*10-5-2,5*10-5 10-15
Tabla 6.4 Valores típicos de permeabilidad y porosidad para capas tratadas con asfalto
(Bowles, Joseph E. 1982)
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 66
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las diferentes investigaciones realizadas en este trabajo permiten concluir que la
implementación de sistemas de drenaje subsuperficial de pavimentos ha cobrado fuerza
durante los últimos años. La afirmación “los sistemas de drenaje aumentan la vida útil del
pavimento” es equivocada, en realidad lo que sucede es que el sistema una vez implantado
permite que la estructura del pavimento trabaje bajo las condiciones de humedad para las
cuales fue diseñada.
En los capítulos anteriores se mostraron algunas de las nuevas tecnologías para drenaje
subsuperficial de pavimentos, lo realmente importante de cada una de ellas no es solo su
funcionamiento, se debe conocer con detalle su costo para determinar si es viable o no
aplicar dicha tecnología en un lugar en especial.
Se observó con claridad que muchos de los sistemas mencionados anteriormente están
formados por diferentes capas de geomateriales, es decir, la tecnología empleada en
realidad no es tan innovadora ya que los geomateriales se han venido desarrollando desde
hace algún tiempo. Sin embargo, lo que hace realmente importante a esta tecnología es la
combinación de los diferentes materiales para obtener un sistema que funcione eficazmente,
evacuando el agua no deseada que se encuentra dentro de la estructura.
Una de las conclusiones fácilmente observables durante la elaboración del trabajo es sin
duda la importancia que tiene la permeabilidad de la capa de rodadura. Con el paso del
tiempo, el desgaste de la capa y la formación de grietas permiten la fácil penetración del
agua hacia la estructura. Por lo tanto es importante tener en cuenta que no solo se debe
prestar especial atención al desarrollo de tecnologías para el drenaje subsuperficial, es
decir, se podría investigar un poco más sobre la impermeabilización de la capa de rodadura
para que de esta forma sea menor la cantidad de agua que se infiltra dentro del pavimento.
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Nuevas Tecnologías en Drenaje Subsuperficial de Pavimentos 67
8. REFERENCIAS
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Performance of Subdrainage Systems, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 123, No.5.
• Amoco Fabrics & Fibers Co, 2002, Civil Engineering Fabrics,
http://www.geotextile.com/aboutus/aboutus.htm.
• F. B. Bell, 2000, Engineering Properties of Soil and Rocks, Blackwell Science, Malden, MA.
• J. E. Bowles, 1982, Propiedades Geofísicas de los Suelos, McGraw-Hill, traducción
Eugenio Retamal; Hugo Cosme.
• S. Caro y C. García, 2001, Efecto del Clima sobre el Desempeño de Pavimentos, Maestría en Ingeniería Civil, Universidad de Los Andes, Bogotá, Colombia.
• B. Christopher, and A. Zhao, 2001, Design Manual for Roadway Geocomposite
Underdrain Systems.
• B. Christopher, S. Hayden and A. Zhao, 2000, Roadway Base and Subgrade Geocomposite Drainage Layers, American Society for Testing and Materials.
• P. Croney, 1947, The Design and Performance of Road Pavements, McGraw-Hill,
3rd ed.
• C. A. O’Flaherty, 2002, Highways: the location, design, construction and maintenance of road pavements, Butterworth-Heinemann, 4th ed.
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Treated Permeable Base (ATPB) Laboratory Testing, Performance, Predictions and Evaluation of the Experience of Caltrans and Other Agencies, Sacramento, California.
• K. Henry, J. Stormont, S. Ramos and L. Barna, July 2001, Geocomposite Capilary
Barrier Drain for Limiting Moisture Changes in Pavement Subgrades and Bases, Transportation Research Board.
• Instituto Nacional de Vías, 1998, Manual de Estabilidad de Taludes: Geotecnia
Vial, Editorial de la Escuela Colombiana de Ingeniería.
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• G. Keller, G. Bauer and M. Aldana, 1995, CAMINOS RURALES CON IMPACTOS MÍNIMOS: Un Manual de Capacitación con énfasis sobre Planificación Ambiental, Drenajes, Estabilización de Taludes y Control de Erosión, Ciudad de Guatemala, Guatemala.
• R.M. Koerner, 1999, Subsurface Drainage, A2K06: Committee on Subsurface
Drainage, West Virginia Department of Transportation.
• Mision Francesa INGEROUTE, 1974, Nota Técnica No. 6: El Drenaje Interno de las Carreteras, Ministerio de Obras Públicas, Grupo de Coordinación y Supervisión de los Estudios del Plan de Recuperación. Bogotá, Colombia.
• D. N. Richardson, September/October 1997, Drainability Characteristics of
Granular Pavement Base Material, Journal of Transportation Engineering, Vol.123, No. 5.
• C. Stormont and C.E. Morris, September/October 1997, Unsaturated Drainage
Layers for Diversion of Infiltrating Water, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 123, No. 5.
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http://www.usroads.com/journals/rmej/9803/rm980304.htm.
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