Porcentaje de tiempo en que el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación

En el cálculo del porcentaje de tiempo en que el pavimento está próximo a la saturación debe excluirse el período de tiempo en el año en el cual el pavimento está congelado. El tiempo durante la estación seca del año también debe ser eliminado, dado que una eventual lluvia durante este período sólo incrementa un poco el contenido de humedad de un suelo seco y no provoca saturación. El índice de Thomthwaite puede ser una ayuda para determinar los niveles de humedad; los valores negativos indican largos períodos secos, mientras que valores positivos indican períodos secos cortos. 

El período de deshielo de primavera comprende parte del tiempo próximo a la saturación para pavimentos construidos en áreas húmedas y frías. El número de días de lluvia puede obtenerse de datos meteorológicos y el porcentaje de tiempo en que el pavimento está próximo a la saturación es:

donde:

P = porcentaje de tiempo en que el pavimento está próximo a la saturación

S = días de deshielo de primavera

R = días con lluvia si el pavimento puede drenar hasta el 85% del grado de saturación en 24 horas o menos. Si el tiempo de drenaje excede 24 horas, deben usarse los días de lluvia multiplicados por el tiempo de drenaje en días.

Método del caudal constante - II

donde:

q_n = caudal neto de entrada

q_i  = caudal de infiltración

q_g = caudal de entrada por gravedad

q_a = caudal de entrada por flujo artesiano

q_m = caudal por derretimiento de hielo

q_v = caudal de salida por flujo vertical

El libro "Highway Subdrainage Manual (Moulton‑ 1980) es una buena guía para consultar en lo que respecta al uso de esta ecuación.

Método del caudal constante - I

En este método se supone que hay un caudal uniforme de filtración y que el sistema de drenaje puede ser diseñado para drenar esa agua. Uno de los mayores defectos de este método es la dificultad para determinar los caudales de entrada y salida. Una aproximación rigurosa debería considerar todas las fuentes de agua en el pavimento. Así se tiene: 

qn = qi + qg + qa + qm qv

Ecuaciones del tiempo para drenar VII

Los valores de t en horas y el porcentaje de saturación se grafican para determinar la capacidad de la base como elemento drenante. De acuerdo a la clasificación podrá ser "aceptable", “marginal" o "inaceptable" (Figura 7.12).

Ecuaciones del tiempo para drenar VI

1.     Para cada periodo de tiempo, se debe computar la cantidad de agua remanente en la muestra sustrayendo el agua drenada durante cada período (N_e * U) del volumen de agua que llenaría completamente los vacíos de la capa drenante (Vv).

2.     Determinar el nivel de saturación (%) de la capa drenante en cada intervalo de tiempo haciendo:

(V_v - N_eU)/N_emáx  * 100                                                                                                                    (7.20)

A continuación se muestra una planilla para hacer los cálculos indicados:

Sección del pavimento                  Tipo de finos

Porcentaje de finos                      g_d (pcf o Kg/m³)

D₁₀ (mm)                                    k (pies/dia ó cm/seg)

G_s W                                           (pies ó m)

H (pies o m)                                Sx  (pies/pies ó m/m)

S (pies/pies o m/m)                     S_R = (S²+S_x²)^0.5

L_e = W((S/S_X)²+1)^0.5                            m = N_e L_R/H k

S₁ = L_RS_R/H

V_t = 1.0 cm3

W_S = g_d/62.5  ó  g_d

V_S = W_S/G_S

V_V = 1.0-V_S

C (%)

N_e =<N_emáx C/100

U	T	t dias = T m	thoras = T m 24	Ne U	VW=VVNeU	S=VW/VV100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9

Ecuaciones del tiempo para drenar V

Figura 7.11. Factores de tiempo para drenaje de capas saturadas

Ecuaciones del tiempo para drenar IV

Figura 7.10. Ábaco Para estimar la permeabilidad