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LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS MANTENIMIENTO DE CARRETERAS

ALUMNA: ABARCA ESTRADA ZARELA JUDITH

LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS

CURSO: MANTENIMIENTO DE CARRETERAS 1

INTRODUCCION

El drenaje transversal de la carretera tiene como objetivo evacuar

adecuadamente el agua superficial que intercepta su infraestructura, la

cual discurre por cauces naturales o artificiales, en forma permanente o

transitoria, a fin de garantizar su estabilidad y permanencia.

Se define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y

su funcin es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos

naturales o artificiales que interceptan la carretera.

La densidad de alcantarillas en un proyecto vial influye directamente en

los costos de construccin y de mantenimiento, por ello, es muy

importante tener en cuenta la adecuada eleccin de su ubicacin,

alineamiento y pendiente, a fin de garantizar el paso libre del flujo que

intercepta la carretera, sin que afecte su estabilidad.



ALCANTARILLAS

1. DEFINICIN

Son ductos que permiten el paso del agua de un lado a otro de la va.

Las alcantarillas deben clasificarse principalmente desde el punto de

vista de su ubicacin. Capacidad (diseo hidrulico) y resistencia

(diseo estructural). Se requiere la ayuda de personal calificado para

escoger debidamente la alcantarilla de acuerdo con los factores

mencionados.

Las alcantarillas pueden tener forma circular, rectangular o elptica. Las

alcantarillas pueden prefabricarse o construirse en el sitio, a criterio del

encargado. Por lo general, aquellas construidas en el sitio tienen forma

cuadrada o rectangular, mientras que las prefabricadas son circulares o

elpticas. A menudo se construyen pasos de dos o tres ductos en forma

cuadrada o rectangular una al lado de la otra, o bateras de tubos unos

al lado de los otros.

Las alcantarillas de seccin cuadrada o rectangular se fabrican de

concreto armado, las de forma circular se hacen con tubos de concreto o

de acero corrugado. Las secciones elpticas se fabrican, por lo general,

con planchas de hierro corrugado.

La alcantarilla, es considerada como una estructura menor, su densidad

a lo largo de la carretera resulta importante e incide en los costos, por

ello, se debe dar especial atencin a su diseo.

Las otras estructuras que forman parte del drenaje transversal es el

badn y el puente.



2. CONSIDERACIONES DE DISEO

a. Caractersticas topogrficas.- Para el caso de obras de cruce

menores (alcantarillas), el levantamiento topogrfico realizado para la

carretera, deber cubrir aquellos sectores donde se emplazarn dichas

obras, de tal manera que permita definir el perfil longitudinal del cauce

tanto aguas arriba y aguas abajo de la seccin de cruce.

b. Estudio de cuencas hidrogrficas.- Se refiere a la identificacin de las

cuencas hidrogrficas que interceptan el alineamiento de la carretera,

con el objetivo de establecer los caudales de diseo y efectos de las

crecidas. Se deber indicar la superficie, pendiente y longitud del cauce

principal, forma, relieve, tipo de cobertura vegetal, calidad y uso de

suelos, asimismo; los cambios que han sido realizados por el hombre,

tales como embalses u otras obras de cruce que pueden alterar

significativamente las caractersticas del flujo.

3. PROYECCIN E INSTALACIN DE ALCANTARILLAS

En la proyeccin e instalacin de alcantarillas el aspecto tcnico debe

prevalecer sobre el aspecto econmico, es decir que no pueden

sacrificarse ciertas caractersticas hidrulicas slo con el objetivo de

reducir los costos. Sin embargo, es recomendable que la ubicacin,

alineamiento y pendiente que se elija para cada caso, estar sujeta al

buen juicio del especialista, quien deber estudiar los aspectos

hidrolgicos, hidrulicos, estructurales y fenmenos de geodinmica

externa de origen hdrico, para obtener finalmente la solucin ms

adecuada compatible con los costos, operatividad, servicialidad y

seguridad de la carretera.



a. Ubicacin en planta

La ubicacin en planta ideal es la que sigue la direccin de la corriente,

sin embargo, segn requerimiento del Proyecto la ubicacin natural

puede desplazarse, lo cual implica el acondicionamiento del cauce, a la

entrada y salida con la construccin de obras de encauzamiento u otras

obras complementarias.

b. Pendiente longitudinal

La pendiente longitudinal de la alcantarilla debe ser tal que no altere

desmesuradamente los procesos geomorfolgicos, como la erosin y

sedimentacin, por ello, los cambios de pendiente deben ser estudiados

en forma cuidadosa, para no incidir en dichos procesos que pueden

provocar el colapso de la estructura.

En los Anexos: Lmina N 01, se aprecia la ubicacin tpica de

alcantarillas respecto a la pendiente del cauce.

4. ELECCIN DEL TIPO DE ALCANTARILLA

a. Tipo y seccin

Los tipos de alcantarillas comnmente utilizadas en proyectos de

carreteras en nuestro pas son; marco de concreto, tuberas

metlicas corrugadas, tuberas de concreto y tuberas de polietileno

de alta densidad.

Las secciones ms usuales son circulares, rectangulares y

cuadradas. En ocasiones especiales que as lo ameriten puede

usarse alcantarillas de secciones parablicas y abovedadas.

En carreteras de alto volumen de trnsito y por necesidad de limpieza

y mantenimiento de las alcantarillas, se adoptar una seccin mnima

circular de 0.90 m (36) de dimetro o su equivalente de otra seccin,

salvo en cruces de canales de riego donde se adoptarn secciones

de acuerdo a cada diseo particular.

Las alcantarillas tipo marco de concreto de seccin rectangular o

cuadrada pueden ubicarse a niveles que se requiera, como colocarse

de tal manera que el nivel de la rasante coincida con el nivel superior

de la losa o debajo del terrapln. Generalmente, se recomienda

emplear este tipo de alcantarillas cuando se tiene la presencia de

suelos de fundacin de mala calidad.

Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tamao lo

suficientemente grande como para desalojar las avenidas de diseo

ms los escombros que se puedan anticipar.

En cauces naturales que presentan caudales de diseo importantes

donde la rasante no permite el emplazamiento de una alcantarilla de



dimensin considerable, se suelen colocar alcantarillas mltiples, sin

embargo, este diseo debe tener en cuenta la capacidad de arrastre

del curso natural (palizada, troncos y material de cauce) y su

pendiente longitudinal para evitar obstrucciones, recomendndose

utilizar obras con mayor seccin transversal libre, sin subdivisiones.

En el caso del proceso constructivo de tuberas para alcantarillas

mltiples, se recomienda que la separacin de los tubos, medida

entre las superficies externas, deber ser tal que facilite la

compactacin del material de relleno igual a la mitad del dimetro de

la tubera con un mximo de 1.0 m y 0.4 m como mnimo.

Asimismo, en cauces naturales con caudales de diseo

considerables, pendiente longitudinal reducida y transporte de

palizada como es el caso de cursos naturales ubicados en la regin

selva de nuestro 73 pas, se recomienda la colocacin de obras con la

mayor seccin hidrulica posible que dependiendo del aspecto

econmico podrn utilizarse alcantarillas tipo arcos parablicos o

abovedadas.

En los Anexos: Lamina N 02, se aprecia una seccin tpica de

alcantarilla tipo tubera metlica corrugada (TMC) con proteccin a la

entrada y salida.

En la Lmina N 03, se aprecia secciones tpicas de alcantarillas tipo

marco de concreto con protecciones de entrada y salida.



b. Materiales

La eleccin del tipo de material de la alcantarilla depende de varios

aspectos, entre ellos podemos mencionar el tiempo de vida til, costo,

resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la

corrosin, abrasin, fuego e impermeabilidad. En conclusin no es

posible dar una regla general para la eleccin del tipo de material a

emplear en la construccin de la alcantarilla, sino que adems de los

aspectos mencionados anteriormente depende del tipo de suelo, del

agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en el lugar.

5. RECOMENDACIONES Y FACTORES A TOMAR EN CUENTA PARA

EL DISEO DE UNA ALCANTARILLA

A continuacin se presentan algunas recomendaciones prcticas y

factores que intervienen para el diseo adecuado de una alcantarilla.

Para asegurar la estabilidad de la carretera ante la presencia de

asentamientos provocados por filtraciones de agua, la alcantarilla debe

asegurar la impermeabilidad.

Asimismo, dentro de los factores se mencionan los siguientes:

a. Como factores fsicos y estructurales, tenemos: la durabilidad, altura de

relleno disponible para la colocacin de la alcantarilla, cargas actuantes

sobre la alcantarilla y calidad y tipo de terreno existente.



b. Dentro de los factores hidrulicos, tenemos: el caudal de diseo,

pendiente del cauce, velocidad de flujo, material de arrastre, pendiente

de la alcantarilla y rugosidad del conducto.

c. Otros factores importantes que deben ser tomados en cuenta para la

eleccin del tipo de alcantarilla, son la accesibilidad a la zona del

proyecto y la disponibilidad de materiales para su construccin.

6. DISEO HIDRULICO

El clculo hidrulico considerado para establecer las dimensiones

mnimas de la seccin para las alcantarillas a proyectarse, es lo

establecido por la frmula de Robert Manning* para canales abiertos y

tuberas, por ser el procedimiento ms utilizado y de fcil aplicacin, la

cual permite obtener la velocidad del flujo y caudal para una condicin

de rgimen uniforme mediante la siguiente relacin.



Se debe tener en cuenta la velocidad, parmetro que es necesario

verificar de tal manera que se encuentre dentro de un rango, cuyos

lmites se describen a continuacin.



Se deber verificar que la velocidad mnima del flujo dentro del

conducto no produzca sedimentacin que pueda incidir en una reduccin

de su capacidad hidrulica, recomendndose que la velocidad mnima

sea igual a 0.25 m/s.

Asimismo, se debe tener muy en cuenta la velocidad de flujo a la salida

de la alcantarilla, generalmente esta velocidad es mayor que la

velocidad de escurrimiento en el cauce natural y debe limitarse a fin de

evitar procesos de socavacin del cauce aguas abajo de la estructura y

no afecte su estabilidad.

A continuacin, se presenta una tabla con valores mximos admisibles

de velocidades de flujo segn el tipo de material donde se desplaza.



7. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO

a. Material slido de arrastre

La palizada, material slido y hasta desperdicios arrojados a los cauces

naturales y que son arrastrados por la corriente, son elementos muy

perjudiciales si se acumulan en la alcantarilla e inciden en su

comportamiento hidrulico. No solamente afecta a la alcantarilla,

tambin afecta las zonas aledaas de la carretera.

Consecuentemente, es importante que las carreteras cuenten con un

programa de mantenimiento rutinario, a fin de identificar los sectores

vulnerables, propensos de ser afectados por este fenmeno.

b. Borde libre

El borde libre en alcantarillas es un parmetro muy importante a tomar

en cuenta durante su diseo hidrulico, por ello, las alcantarillas no

deben ser diseadas para trabajar a seccin llena, ya que esto

incrementa su riesgo de obstruccin, afectando su capacidad hidrulica.

Se recomienda que el diseo hidrulico considere como mnimo el 25

% de la altura, dimetro o flecha de la estructura.

c. Socavacin local a la salida de la alcantarilla

Si la velocidad del flujo a la entrada y particularmente a la salida de la

alcantarilla es alta, puede producir procesos de socavacin local que

afecte su estabilidad, por ello, se recomienda la proteccin del cauce

natural mediante la construccin de emboquillados de piedra, enchapado

de rocas acomodadas u otros tipos de revestimientos, los cuales



debern extenderse hasta zonas donde la socavacin local no tenga

incidencia sobre la proteccin.

Clculo del dimetro medio de los elementos de proteccin a la salida de

alcantarillas en funcin de la velocidad del flujo.



d. Mantenimiento y limpieza

Las dimensiones de las alcantarillas deben permitir efectuar trabajos de

mantenimiento y limpieza en su interior de manera factible. Es

importante realizar estos trabajos con la finalidad que funcionen

adecuadamente, tal como se ha previsto en el diseo.

Es necesario efectuar un programa de mantenimiento que incluyan

inspecciones antes y despus de perodos lluviosos para comprobar el

estado hidrulico estructural de la obra y obtener datos como marcas

dejadas por las crecidas, acumulacin de material, depsito

e. Abrasin

La abrasin es una accin mecnica de rozamiento que consiste en la

erosin del material de la alcantarilla por la accin de slidos flotantes

transportados por el cauce natural. Este fenmeno depende del carcter

y cantidad de material de arrastre, duracin, frecuencia y velocidad del

flujo.

Es importante tomar en cuenta este fenmeno al momento de elegir el

tipo de material del cual estar constituida la alcantarilla.

f. Corrosin

La corrosin se define como el deterioro de un material a consecuencia

de un ataque electroqumico por su entorno y puede manifestarse como

consecuencia de la accin de elementos activos presentes en el suelo,

agua o atmsfera.

Siempre que la corrosin est originada por una reaccin electroqumica

(oxidacin), la velocidad a la que tiene lugar depender en alguna

medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el

metal y de las propiedades de los metales en cuestin.



Las condiciones ambientales que contribuyen a la corrosin de

alcantarillas son condiciones alcalinas y cidas presentes en el suelo y

en el agua, y la conductividad elctrica del suelo.

El agua con alta salinidad causa intensa corrosin a corto plazo en el

acero.

Es importante sealar que cualquier material utilizado en la construccin

de alcantarillas expuesto al agua de mar o cuando las alcantarillas se

ubiquen en zonas costeras cercanas al mar requieren algn tipo de

proteccin para asegurar su vida til. Lo mismo, sucede con los cidos

producidos por minas de carbn u otras operaciones mineras.

Se indica, asimismo que los suelos con alto contenido de materia

orgnica son nocivos para los metales ya que se corroen.

En el caso de alcantarillas de metal corrugado generalmente se utiliza

capas protectoras tales como recubrimientos asflticos, sin embargo,

esta medida muchas veces no es suficiente, por lo que un material de

mayor resistencia sera el ms adecuado para actuar en medios muy

agresivos.

g. Seguridad y vida til

El diseo de alcantarillas debe garantizar la adecuada y correcta

evacuacin del flujo que discurre hacia a la carretera mediante la

obtencin de diseos hidrulicos adecuados.

Existen medidas para prolongar la vida til de las alcantarillas y mejorar

sus condiciones de servicio.

Las medidas que se utilizan con mayor frecuencia se mencionan a

continuacin:

Con la finalidad de proteger las alcantarillas constituidas por tubos

metlicos corrugados de la presencia de agentes exteriores que

puedan afectarlas, se recomienda el uso de recubrimiento asfltico,

de esta manera se logra incrementar su vida til.

Cuando las condiciones de exposicin son muy agresivas, tales

como velocidades excesivas con presencia de elementos abrasivos

en el flujo, presencia de aguas salinas o cidas provenientes de

establecimientos mineros, suelos alcalinos y suelos con presencia

de turba, el recubrimiento asfltico no ofrece una proteccin

suficiente, bajo estas condiciones no es recomendable el uso de

alcantarillas metlicas, por ello, se recomienda el uso de otros

materiales para la construccin de alcantarillas, como concreto de

alta resistencia o tubos de alta densidad.



8. LIMPIEZA DE ALCANTARILLAS

a. GENERALIDADES

Consiste en remover todo material extrao de las alcantarillas incluidas

sus obras de entrada y salida, de tal manera que permanezcan libres de

basuras y sedimentos.

El objetivo es mantener todos los elementos de la alcantarillas, caja

toma, ducto y aliviadero, trabajando eficientemente, permitiendo que el

agua fluya libremente.

Los trabajos se deben ejecutar antes del inicio de la estacin lluviosa y

peridicamente durante dicha poca. Inspeccionar con frecuencia el

estado de las alcantarillas.

b. MATERIALES

No se requiere del suministro de materiales para la ejecucin de esta

actividad.

c. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Los equipos y herramientas necesarios para la ejecucin de esta

actividad son:

Lampas, rastrillos, carretillas, soga, baldes, machetes y una cmara

fotogrfica, etc.

d. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN

206.4 El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el

siguiente:



Colocar seales preventivas y dispositivos de seguridad.

El personal debe contar con los uniformes, cascos y todos los

elementos de seguridad industrial en concordancia con las normas

establecidas.

Distribuir los trabajadores de acuerdo con la programacin de esta

actividad.

Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o

representativos, en la situacin inicial y en actividades de avance.

Retirar basuras, piedras, sedimentos, vegetacin, y cualquier

material extrao, de los elementos de entrada, ducto y salida de las

alcantarillas.

Trasladar el material retirado, colocndolo en sitios que no afecten el

entorno ambiental y evitando depositarlos en puntos que interfieran

el sistema de drenaje de la va.

Depositar los materiales extrados segn sus caractersticas,

biodegradable o no, en los depsitos de excedentes definidos para

el efecto.

Inspeccionar visualmente que, despus de la limpieza, las

alcantarillas trabajen eficientemente.

Al terminar los trabajos, retirar las seales y dispositivos de

seguridad en forma inversa a como fueron colocados.


representativos, en la situacin final.

9. REPARACIN MENOR DE ALCANTARILLAS DE CONCRETO

a. GENERALIDADES

Consiste en reparar cabezales y daos puntuales de los elementos

deteriorados a la entrada y/o salida de la alcantarilla, y efectuar

reparaciones de agrietamientos, desprendimientos u otros daos

puntuales similares en la tubera de concreto, procurando dejarlos en

condiciones similares a las originales de construccin.

El objetivo es mantener las alcantarillas trabajando eficientemente y

cumpliendo con las funciones para las que fueron construidas,

permitiendo que el agua fluya libremente.

Los trabajos se deben ejecutar cuando se detecten grietas, desplomes,

pequeas socavaciones y otros daos, en los cabezales, elementos de

entrada y salida, tuberas de concreto y otros elementos de las

alcantarillas, procurando hacer los trabajos de reparacin en poca

seca. Reparar los cabezales y los elementos de entrada y salida con un

material similar a aquel con que fueron construidas y la tubera segn el

tipo de concreto.



b. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS


actividad son: mezcladora de concreto, lampas, carretilla, varilla de

acero, baldes de construccin, tina o cubeta para agua, badilejo,

plancheta y una cmara fotogrfica, etc.

c. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN

El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el

siguiente:




establecidas.


actividad



Inspeccionar las alcantarillas para determinar las reas de trabajo.

Retirar el material suelto y picar la superficie estable para garantizar

la adherencia del concreto nuevo. Trasladar el material retirado,

colocndolo en sitios que no afecten el entorno paisajstico y

evitando depositarlo en puntos que interfieran el sistema de drenaje

del camino.

Colocar el encofrado donde y cuando sea necesario.



Preparar y colocar la mezcla de concreto o preparar los materiales

para la mampostera.

Curar el concreto durante 7 das.

Retirar el encofrado a los 3 das de ser el caso.

Realizar la limpieza mediante el retiro de los materiales sobrantes en

la alcantarilla y en los sitios de las obras y trasladarlos al depsito

de excedentes previsto para el efecto.


seguridad en forma inversa a como fueron colocados.


representativos, en la situacin final.

10. REPARACIN MENOR DE ALCANTARILLAS METLICAS

a. GENERALIDADES

Consiste en reparar cabezales y daos puntuales de los elementos

deteriorados a la entrada y/o salida de la alcantarilla y en reparar la

tubera metlica reemplazando las partes deformadas y/o apretar y

reemplazar tuercas y tornillos flojos o faltantes, procurando dejarlos en

condiciones similares a las originales de construccin.

El objetivo es mantener las alcantarillas trabajando eficientemente y

cumpliendo con las funciones para las que fueron construidas,

permitiendo que el agua fluya libremente.

Los trabajos se deben ejecutar cuando se detecten grietas, desplomes,

pequeas socavaciones y otros daos en los cabezales, elementos de

entrada y salida y en la tubera metlica de las alcantarillas, procurando

hacer los trabajos de reparacin en poca seca. Reparar los cabezales y

elementos de entrada y salida con material similar a aquel con que

fueron construidas ya sea con concreto o mampostera de piedra y

mortero y la tubera metlica empleando elementos del mismo tipo.

b. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS


actividad son: mezcladora de concreto, lampas, carretilla, varilla de

acero, baldes de construccin, tina o cubeta para agua, badilejo,

plancheta, herramientas especficas para la reparacin de la tubera

metlica y una cmara fotogrfica, etc.

c. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN

El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el

siguiente:






establecidas.


actividad Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o


Inspeccionar las alcantarillas para determinar los elementos de

reparacin ya sean cabezales, elementos de entrada y salida o en la

tubera metlica.

Efectuar los arreglos y las reparaciones necesarias en la tubera

metlica.

Proceder hacer las reparaciones en cabezales y elementos de

entrada y salida, retirando los materiales sueltos y picando la

superficie estable para garantizar la adherencia del concreto nuevo.

Colocar el encofrado donde sea necesario.

Preparar y colocar la mezcla de concreto o preparar los materiales

para la mampostera.

Reparar las reas afectadas dejndolas en condiciones

satisfactorias

Curar el concreto durante 7 das.

Retirar el encofrado a los 3 das de ser el caso.

Realizar la limpieza mediante el retiro de los materiales sobrantes en

la alcantarilla y en los sitios de obra y trasladar los materiales

sobrantes al depsito de excedentes previsto para el efecto.


seguridad en forma inversa a como fueron colocados



BIBLIOGRAFIA

MANUAL DE HIDROLOGA, HIDRULICA Y DRENAJE MTC.

ESPECIFICACIONES TCNICAS GENERALES PARA LA

CONSERVACIN DE CARRETERAS-MTC

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