Diseño de sistema de drenaje de agua de lluvia para módulos educativos

Situación problemática: Diseño de drenaje de agua de lluvia

Cuatro módulos prefabricados corren riesgo por las lluvias; hay que conducir el agua del techo mediante canaletas y bajantes.

Paso 1. Organización del equipo

1. Se definen cuatro roles: coordinador, responsable de mediciones, responsable de cálculo y responsable de comunicación.
2. El coordinador reparte tareas y controla el cronograma; el responsable de mediciones obtiene el largo, el ancho y la pendiente del techo; el de cálculo obtiene el área de captación y el caudal; el de comunicación redacta la propuesta final.

Respuesta orientativa: cada integrante asume una responsabilidad verificable y los productos se revisan en equipo antes de presentarlos.

Paso 2. Investigación del techo (vista frontal y superior)

1. Vista frontal: el techo es a dos aguas, con perfil triangular sobre el cuerpo rectangular del módulo.
2. Vista superior: el techo proyectado forma un rectángulo; su área es la superficie de captación.
3. Si el módulo mide 8 \, \text{m} de largo por 6 \, \text{m} de ancho, el área proyectada es: A_{p} = 8 \times 6 = 48 \, \text{m}^{2}
4. La pendiente aumenta el área real aproximadamente 5\%: A_{r} = 48 \times 1.05 \approx 50.4 \, \text{m}^{2}

Paso 3. Área total de captación (4 módulos)

1. Se multiplica por el número de módulos: A_{T} = 4 \times 50.4 = 201.6 \, \text{m}^{2}

Respuesta: el sistema debe evacuar el agua de 201.6 \, \text{m}^{2} de techo.

Paso 4. Caudal de diseño

1. Se usa la fórmula del método racional: Q = C \cdot I \cdot A con C = 0.9 (coeficiente de escorrentía del techo metálico) e I = 100 \, \text{mm/h} = 0.1 \, \text{m/h} (intensidad de lluvia de diseño).
2. Se sustituye: Q = 0.9 \times 0.1 \times 201.6 = 18.14 \, \text{m}^{3}/\text{h}
3. Conversión a litros por segundo: Q = \frac{18.14 \times 1000}{3600} \approx 5.04 \, \text{L/s}

Respuesta: el caudal de diseño es de aproximadamente 5.04 \, \text{L/s}.

Paso 5. Dimensionamiento de canaletas y bajantes

1. Canaletas: para caudales de hasta 5 \, \text{L/s} se usan canaletas semicirculares de 4 pulgadas con pendiente mínima del 1\% hacia el bajante.
2. Bajantes: se adopta 1 bajante por cada 50 \, \text{m}^{2} de techo, como mínimo 2 por módulo por seguridad: N = \frac{201.6}{50} \approx 4.03 \Rightarrow \text{se redondea a } 4 pero al ser 4 módulos independientes, se colocan 2 \times 4 = 8 bajantes de 3 pulgadas.

Respuesta: 4 canaletas de 4'' (una por módulo, con 1\% de pendiente) y 8 bajantes de 3'', dos por módulo.