PROPUESTA DE DISEÑO TECNOLÓGICO DE UNA BANQUETA RETENEDORA DE AGUA PLUVIAL EMPLEANDO UN PANEL CON ARREGLO FRACTAL COMO SISTEMA URBANO DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Abstract

Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible son reconocidos por sus aportaciones benéficas en la gestión del agua pluvial en las zonas urbanas cuyo principal objetivo, a diferencia de enfoques tradicionales de gestión, busca reproducir o imitar lo más cercano posible el ciclo hidrológico de una cuenca urbana en su estado natural; garantizando el balance hídrico, manteniendo y, en la medida de lo posible, buscar la mejora en la calidad del agua a través del fomento de la conservación del agua que genere las oportunidades ambientales para la recreación relacionadas con el ambiente. Un reto importante para lograr dichos objetivos es el aumento poblacional en las ciudades de manera descontrolada, haciendo cada vez más difícil la planeación urbana integral. Otro problema en crecimiento es el efecto del cambio climático, los eventos meteorológicos extremos que se han presentado en algunas ciudades del mundo en los últimos años, ponen de manifiesto la necesidad de actuar e implementar nuevos enfoques de gestión que busquen adaptar infraestructura que ayude a mitigar estos efectos y garantizar la seguridad ambiental en las ciudades. El presente estudio propone un sistema de banquetas retenedoras de agua pluvial atendiendo a la filosofía de los SUDS a través del diseño tecnológico de un panel de geometría fractal como estructura del tanque de retención y cuya viabilidad estructural se validó con análisis de elementos finitos (FEA), demostrando la importancia de la implementación de métodos numéricos para conocer el comportamiento de un modelo geométrico sin la necesidad de construirlo físicamente. También, se analizaron distintas configuraciones de estructuras de control para el tanque de retención con modelos de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para comparar el efecto de mitigación en el gasto pico de un hidrograma de entrada al gasto pico en el hidrograma de salida y determinar que configuración de estructura de control aportó mayor tiempo de retención y menor gasto pico a la salida. Los resultados obtenidos muestran que la configuración óptima de estructuras de control entre las analizadas, son los orificios circulares. Su efecto está asociado al área de cada orificio y posición para el vertido, así en la solución óptima se garantizó un aprovechamiento del tanque mayor al 90% ofreciendo un margen de seguridad en el sistema además de mitigar el gasto pico hasta un 34% con un desfase de tiempo promedio de 30 minutos entre el gasto pico de entrada y el de salida