Gradiente de drenaje

El gradiente de drenaje (GD) es un término utilizado en el diseño de carreteras , definido como la pendiente combinada debida a la pendiente transversal (EC) y longitudinal ( inclinación ). Si bien este término no se utiliza habitualmente, el concepto también se emplea en el diseño de cubiertas y en la arquitectura paisajística .

Si la pendiente de drenaje es demasiado baja, el agua de lluvia y del deshielo no drenará lo suficiente. Esto provoca la acumulación de agua en la superficie de la carretera, aumentando así el riesgo de aquaplaning y accidentes de vehículos en pavimento mojado.

La mayoría de los manuales de diseño de carreteras requieren que la pendiente de drenaje supere el 0,5%, para drenar el agua y prevenir accidentes por deslizamiento excesivo. ^{[ 1 ]}

Una excepción al límite mínimo de DG del 0,5% se puede encontrar en el manual de diseño de carreteras noruego, donde la pendiente mínima de drenaje es del 2% en lugar del 0,5%. ^{[ 2 ]}

Normalmente, en los tramos rectos de carretera, la pendiente de drenaje es de al menos un 1-3% debido a la pendiente transversal normal de un 1-3%.

En los tramos curvos, la pendiente de drenaje es mayor y a menudo puede alcanzar entre el 5 y el 12 % debido a la superelevación del CS, que puede llegar al 5-8 % en zonas con carreteras heladas y hasta al 12 % en zonas sin carreteras heladas.

La pendiente longitudinal de la carretera contribuye a una elevada pendiente de drenaje. Sin embargo, las pendientes longitudinales de las carreteras superiores al 0,5 % son sorprendentemente raras fuera de las zonas montañosas o de colinas.

Debido a la pendiente transversal normal y a la interacción con la inclinación, los tramos de carretera con una pendiente de drenaje insuficiente son pocos y cortos. Aun así, son responsables de un número inaceptable de accidentes por derrape . Estos puntos críticos se encuentran en las entradas y salidas de las curvas peraltadas, donde la pendiente transversal cambia de dirección para crear un peralte. A medida que el borde exterior de la curva se eleva (o peralta) para crear el peralte, pasa por un punto donde la pendiente transversal es completamente plana. Si no hay suficiente inclinación longitudinal, el agua se acumulará en estos puntos. Esto ocurre al principio y al final de las curvas a la izquierda en países con circulación por la derecha, y de las curvas a la derecha en países con circulación por la izquierda.

Un amplio estudio realizado en Suecia ha demostrado que los carriles exteriores de las curvas (curvas exteriores) registran, en promedio, cinco veces más accidentes que los carriles interiores (curvas interiores). ^{[ 3 ]} Este hallazgo puede explicarse parcialmente por la insuficiente DG en las entradas y salidas de las curvas exteriores peraltadas. ^{[ 4 ]}

Las carreteras deben diseñarse de manera que los tramos donde cambia la dirección de la pendiente transversal (y la señalización correspondiente) se ubiquen en las zonas de subida o bajada. De lo contrario, habrá un tramo de pavimento con una pendiente de drenaje inferior al 0,5 %, lo que conlleva un riesgo inaceptable de accidentes por derrape.

Al diseñar curvas en terrenos llanos, puede ser necesario crear ondulaciones longitudinales a propósito. Estas pendientes longitudinales "sintéticas" pueden utilizarse para lograr un drenaje adecuado en tramos donde la pendiente transversal es prácticamente nula.

Otra opción para minimizar el riesgo de colisión debido a la baja DG en la entrada o salida de curvas exteriores peraltadas es desplazar el peralte más lejos de la curva y hacia un tramo recto de la carretera. Esto da como resultado un carril recto peraltado. Este diseño puede generar otro riesgo, ya que la película de agua (cuando llueve) en un carril adyacente puede volverse más gruesa. Sin embargo, esto ocurre en un tramo recto donde la falta de curvatura de la carretera minimiza las fuerzas laterales y, por lo tanto, mantiene bajo el riesgo de derrape.

Otra opción dentro de la sección de transición de peralte es aumentar la "tasa de inclinación" de la pendiente transversal dentro de la zona donde la pendiente transversal está entre -0,5 y +0,5 %.

A medida que las carreteras se desgastan por el uso de los neumáticos, la formación de surcos en las huellas de las ruedas suele interrumpir la tracción directa, y el agua se acumula en dichas huellas. Esto es más frecuente en pavimentos asfálticos , pero los de hormigón no son inmunes. Antes de que los accidentes en pavimento mojado alcancen niveles inaceptables, deben tomarse medidas de mantenimiento, como el reasfaltado o el pulido con diamante , incluso si otros daños en el pavimento, como las grietas, aún son leves.

• NCHRP Web Doc 16 Mejora del drenaje superficial de pavimentos: Informe final