Analisis Hidraulico de Alcantarillas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION

DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA CARRERA DE INGENIERA CIVIL

ANLISIS HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS

DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA

marzo de 2010

viernes, 12 de marzo de 2010 ANLISIS HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS

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DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA UNI- 2

Contenido

3 ANALISIS HIDRAULICO EN ALCANTARILLA ........................................................................................ 3

3.1 INTRODUCCION .......................................................................................................................... 3

3.1.1 principio de localizacion de alcantarillas ............................................................................. 4

3.1.2 Alineacin de la alcantarilla ................................................................................................ 4

3.2 Estructuras de entrada Y SALIDAS de alcantarillas ..................................................................... 9

Estructuras de salida ................................................................................................................. 10

3.3 consideraciones hidrologicas y economicas ............................................................................. 10

3.4 condiciones de descarga ........................................................................................................... 10

almacenamiento aguas arriba .................................................................................................. 11

3.5 DISEO HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS ................................................................................ 11

3.5.1 control de flujo en alcantarillas ......................................................................................... 13

3.5.2 altura de agua en la entrada con control a la entrada ...................................................... 14

3.5.3 altura de agua en la entrada con control de salida ........................................................... 15

3.6 tipos de flujo a travs de alcantarillas. ..................................................................................... 18

Sea observado que el coeficiente de gasto para alcantarillas rectangulares en paredes verticales esta

en funcin del numero de Froude. Para los tipos de flujo 1 y 2, el nmero de Froude es uno y Cd es

igual a 0.95. Para el flujo tipo 3, el nmero de Froude debe determinarse en la seccin 3 y Cd se

tomara de la figura 8.30 ......................................................................................................................... 35

3.7 Socavacin EN alcantarillas ...................................................................................................... 47

3.7.1 Segn Breusers y Raudkivi (1991): .................................................................................... 47

3.8 bibliografia ................................................................................................................................ 49

3.9 ANEXO ....................................................................................................................................... 51


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3 ANALISIS HIDRAULICO EN ALCANTARILLA

3.1 INTRODUCCION

El proyecto de una alcantarilla, para un cauce exige el conocimiento del caudal en las crecientes

mximas extraordinarias, en las ordinarias y en el verano, la duracin de las mismas, los niveles que

alcanza el ro, las zonas de inundacin, la direccin de la corriente en las crecientes... Todo sta

informacin es indispensable cuando se va a definir las caractersticas de este tipo de obra. Las

alcantarillas en lo esencial consta de un cuerpo de tubera (parte de conduccin) bajo el relleno del

terrapln, con obras de proteccin a su entrada y salida. Normalmente se construyen muros de

cabeceras en la entrada, con o sin muros de defensa, y una barrera de desechos. Si es necesario, se

construye en la salida un muro con estructura de disipacin de energa.

Consisten en conductos construidos con el fin de permitir el paso del agua procedente de pequeos

ros, arroyos, canales o cunetas a travs del terrapln de

la carretera del camino. Son estructuras menores,

aunque pueden llegar a ser obras de cierta importancia,

de acuerdo a circunstancias especficas; generalmente se

utilizan como pasos a travs de terrapln que posibilitan

la continuidad de la va y por lo cual quedan enterradas.

Tambin son estructuras de evacuacin de las aguas de

escorrenta superficial, localizadas transversalmente a la

calzada de las carreteras. Los factores a tomar en cuenta

para el diseo estructural son la carga generada por el

terrapln y las cargas de trnsito generado por el tipo de

va o plataforma.

El diseo hidrulico de una alcantarilla obedece a las condiciones de funcionamiento en obra; sta

puede trabajar parcialmente llena o a presin. Generalmente una alcantarilla se disea para trabajar


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parcialmente llena y en casos extremos a presin. Cuando una alcantarilla trabaja a presin su clculo

se reduce a utilizar las frmulas para el flujo de agua en tuberas a presin; cuando trabaja

parcialmente llena su clculo se reduce al flujo en canales.

3.1.1 PRINCIPIO DE LOCALIZACION DE ALCANTARILLAS

La mayora de las alcantarillas son instaladas en curso naturales de agua que cruzan la carretera, ya

sea a ngulo recto o desviado. La lnea central de la alcantarilla puede ser determinada por inspeccin

de los planos o en el campo. Esta localizacin esta generalmente basada en la lnea central del curso

de agua existente o la parte ms baja de una depresin si no hay curso de agua.

La ubicacin ms apropiada de una alcantarilla es en el lecho del canal existente, con la lnea de eje y

la pendiente de la alcantarilla que coincidan con el canal. En la ubicacin, se alcanzan el costo mnimo

asociado con el movimiento de tierras y la obra del canal y se minimiza la perturbacin del flujo de la

corriente. Sin embargo, habr situaciones que se tendr que seleccionar otras ubicaciones para evitar

una alcantarilla demasiada larga. El principio bsico que se emplea para la ubicacin de la alcantarilla,

considera que debe evitarse cambios abruptos en la corriente en la entrada y la salida de la

alcantarilla. El alineamiento de la alcantarilla generalmente se conforma con el alineamiento del curso

natural de agua y la alcantarilla debiera, si es posible cruzar la carretera a ngulo recto en inters de la

economa. Sin embargo a veces es requerido alcantarillas localizada a un ngulo con la va.

El comportamiento hidrulico de una alcantarilla puede mejorarse siguiendo las recomendaciones

siguientes.

3.1.2 ALINEACIN DE LA ALCANTARILLA

Como regla general, el cuerpo debe seguir la alineacin y el gradiente del drenaje natural, para

minimizar las perdidas de energa y la erosin. Esto puede dar como resultado una alcantarilla larga e

inclinada que requerir muros ms complejos en sus extremos inicial y Terminal. Sin embargo,

algunas veces es mas econmico colocar la alcantarilla perpendicular a la carretera con ciertos

cambios aceptables en el alineamiento del canal. El diseo del desage transversal debe estar


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coordinado con el trazado geomtrico vial. En cuanto a su posicin en planta y perfil, una obra

transversal de desage debe alinearse de forma que difiera lo menos posible del cauce original. El

conducto debe tener una traza tan recta como sea posible evitando en todo caso los quiebres, que

son puntos de difcil o imposible acceso en los que pueden depositarse materiales y conviene que el

conducto tenga continuidad en los cambios de seccin con unas transiciones suaves. A veces puede

ser difcil ubicar la direccin de la alcantarilla cuando el curso natural de agua no esta en una posicin

fija. Es estos casos se debe ejercitar el juicio para seleccionar la ubicacin mas deseable para la

alcantarilla.

En lo que respecta a la pendiente del conducto, debe estudiarse de forma que, dentro lo posible: no

supere una velocidad capaz de causar erosin o daos en la superficie del propio conducto o del

cauce y se cuiden los cambios de pendiente en las proximidades de la obra y no solo en esta. Deben

estudiarse con cuidados los cambios a una pendiente menor hacia aguas arriba, ya que pueden dar

lugar a sedimentaciones y aterramientos, Si la pendiente, se redujera, o sea, cambio de una pendiente

menor hacia aguas arriba, consecuentemente se reduce la velocidad, y el sedimento acarreado se

depositara, ya sea a la entrada o dentro de la alcantarilla, reduciendo la capacidad de esta. Tambin

deben de cuidarse una pendiente mayor hacia aguas abajo, dado que pueden originar un remonte de

las erosiones, o sea, pendientes mayores que la existente redunda en velocidades mayores, esto

ocasionara socavacin, requirindose costosos dispositivos de proteccin.

De igual manera la pendiente de la alcantarilla generalmente debe conformar la pendiente existente

del cauce. Las obras deben de ser, dentro lo posible, autolimpiables. Para ello hay que recordar que

las secciones circulares es ms autolimpiable que las cuadrangulares.

Cuando el esviajamiento de un cauce sea igual o menor de 5 grados es preferible hacer la estructura

perpendicular a la carretera suprimiendo el esviajamiento y rectificando ligeramente el cauce y poner

aleros o muros de proteccin para encauzar el agua. En aquellos casos en los que la direccin de la

corriente con la normal al eje del camino forme un ngulo mayor de 5 grados, es preferible alinear la

alcantarilla con el fondo del cauce aun a expensas de que resulte una obra de cruce ms larga y

costosa que la construida normal.

La altura minina necesaria para un conducto puede obligar a cambiar la rasante, hay que contar con

unos espesores mnimos de 1 m de ncleo del relleno, 0.50 m de coronacin y el espesor del firme.


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En la prctica, las obras de cruce de desage incorrectamente diseadas o construidas pueden

presentar los inconvenientes siguientes:

1. Capacidad insuficiente: las causas es una evaluacin insuficiente de la precipitacin o del periodo

de retorno y su efecto es una inundacin de zonas colindantes y eventual rebasamiento de la

plataforma (corona), erosiones y aterramientos.

2. Velocidad insuficiente a la entrada, a la salida o en ambas: las causas es inadecuado perfil

longitudinal de la obra de cruce para el caudal de diseo y los efectos es una disminucin de la

seccin a la entrada, deposito de flotantes, arbustos y rboles, cada de la velocidad (es un efecto

que se realimenta)

3. Velocidad excesiva a la salida: la causa es una combinacin inadecuada del perfil longitudinal del

cauce con una superficie erosionable con efectos de erosin remontante que puede afectar a la


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obra transversal de desage, al cuerpo del relleno que la rodea y, eventualmente, a la

plataforma.

4. Velocidad excesiva aguas arriba de la obra de cruce: las causas es un diseo incorrecto de la zona

de entrada por una combinacin inadecuada del perfil longitudinal del cauce con una superficie

excesivamente dbil y los efectos son el aterramiento de la obra con disminucin de su capacidad

de desage.

Tabla. Velocidades para que no se produzcan erosin en los elementos del desage superficial

Naturaleza de la superficie Mxima velocidad admisible (m/s)

Arena fina o limo (poca o ninguna arcilla) 0.2 0.6

Arena arcillosa dura, margas duras 0.6 0.9

Terreno parcialmente cubierto de vegetacin 0.6 1.2

Arcilla 1.2 2.0

Grava, pizarras blandas con cubierta vegetal 1.2 1.5

Hierba 1.2 1.8

Conglomerado, pizarras duras, rocas blandas 1.4 3.0

Mampostera, rocas duras 3.0 5.0

Hormign (de buena calidad) 4.5 9.0


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3.2 ESTRUCTURAS DE ENTRADA Y SALIDAS DE ALCANTARILLAS

ESTRUCTURAS DE ENTRADA

Las estructuras de entrada diseadas apropiadamente previenen la erosin y mejoran las

caractersticas hidrulicas de la alcantarilla. Los diversos tipos de estructuras de entrada (muros de los

extremos y defensas) recomendados se muestran a continuacin.

Tambin debe colocarse una barrera contra desechos (rejilla de basura) aguas arriba de la entrada de

la alcantarilla para prevenir bloqueos a la entrada de la alcantarilla.

En el caso de una alcantarilla con entrada sumergida, ensanchar la entrada incrementara su capacidad

del requiriendo una cabeza mas baja para una descarga dada. Tal arreglo para una alcantarilla en

cajn (con tubo de concreto cuadrado o rectangular), con el rea de entrada doblando el rea del

tubo a lo largo de una longitud de 1.2D, donde D es la altura del tubo, como se muestra en la figura.


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ESTRUCTURAS DE SALIDA

As mismo, una estructura apropiada debe colocarse en la salida de una alcantarilla para prevenir la

erosin agua debajo de la solera y pendiente del terrapln. Para pequeos caudales un muro extremo

recto o en forma en U es suficiente. Para flujos moderados, un muro de defensa de salida

acampanado que conecte el canal mucho mas ancho aguas abajo, reducir la socavacin del terrapln

y los taludes del canal. El ngulo de acampanamiento sugerido para flujos supercrticos debe ser de

un valor menor que 1 a 2, decreciendo linealmente con el nmero de Froude del flujo. Para flujos

subcriticos puede ser de un valor mayor que 1 a 2.

3.3 CONSIDERACIONES HIDROLOGICAS Y ECONOMICAS

Las consideraciones hidrolgicas y econmicas son similares a aquellas para el diseo de canales

abiertos, en que la tasa de flujo de diseo se basa en la tormenta con un periodo de retorno

aceptable (frecuencia). Este periodo de retorno se selecciona de modo que los costos de construccin

y de mantenimiento, se equilibren al costo probable del dao a las propiedades adyacentes si se

presenta la tormenta. Ya que la ocurrencia de cualquier tormenta dada para un periodo determinado

es un fenmeno estocstico, se usa el anlisis de riesgo para determinar el periodo de retorno

apropiado. El anlisis de riesgo relaciona directamente al diseo de la alcantarilla con la teora

econmica, e identifica las consecuencias financieras probables tanto del sub diseo o diseo por

defecto, como del sobre diseo.

Las alcantarillas se disean para el caudal pico o tasa de flujo pico de la tormenta de diseo. La tasa

de flujo pico se obtiene de un hidrograma de respuesta en el sitio de la alcantarilla. Otros factores que

se consideran en el diseo de la alcantarilla son las condiciones de almacenamiento en la descarga y

corriente arriba.

3.4 CONDICIONES DE DESCARGA

Las condiciones de descarga se definen como la profundidad del agua que se encuentra encima del

punto de salida de la alcantarilla, a medida que el agua fluye fuera de la alcantarilla. El diseo de la

capacidad de la alcantarilla debe considerar la altura de agua, TW, en el punto de descarga,

especialmente cuando el diseo es con base en las condiciones de salida. Deben usarse observaciones

de campo y mapas para identificar las condiciones que informen sobre las elevaciones de la altura de


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agua en los sitios de descarga. Estas condiciones incluyen las restricciones del canal, las intersecciones

con otros cursos de agua, los represamiento aguas abajo, la elevacin de la altura de agua en el sitio

de descarga, es la correspondiente a la superficie del agua en el canal natural.

ALMACENAMIENTO AGUAS ARRIBA

La capacidad del canal para almacenar grandes cantidades de agua, aguas arriba de la alcantarilla

puede tener efecto sobre el diseo de la capacidad de la alcantarilla. Por lo tanto debe de verificarse

la capacidad de almacenaje aguas arriba, con el uso de mapas con curvas de nivel en gran escala, de

los cuales se obtiene informacin topogrfica.

3.5 DISEO HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS

Ocurren varios fenmenos hidrulicos complejos cuando fluye agua a travs de una alcantarilla de

una carretera. Por lo tanto el diseo hidrulico de una alcantarilla es ms complejo que el diseo de

un canal abierto. Es muy difcil desarrollar un anlisis terico exacto del flujo de una alcantarilla,

puede existir diferentes tipos de flujos para diferentes instantes de tiempo en la misma alcantarilla,

dependiendo de la elevacin de la carga de agua, TW, en el sitio de descarga. Los principales factores

que se consideran en el diseo de alcantarillas son: las caractersticas hidrolgicas de la cuenca que

est siendo servida por la alcantarilla, la economa y el tipo de control de flujo.

El flujo dentro de una alcantarilla puede ser a superficie libre con condiciones subcriticas o

supercrticas dependiendo de la longitud, rugosidad, gradiente y niveles de las aguas arribas, HW, y

aguas abajo, TW, de la alcantarilla. Si la carga aguas arribas, HW, es suficientemente alta, el flujo

dentro de la alcantarilla puede o no llenar el tubo, y su comportamiento hidrulico depende de la

combinaciones de las perdidas por friccin y entrada de la longitud de la alcantarilla y de los efectos

de remanso aguas abajo.


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Se asume que el agua que se acerca a una alcantarilla en un tiempo determinado es uniforme y

continuo durante el pico de la escorrenta, y que igual cantidad de agua estar dejando la alcantarilla.

El diseo hidrulico de las alcantarillas incluye lo siguiente:

1. Obtencin de los datos del sitio y graficar una seccin transversal de la carretera en el sitio

de la alcantarilla, incluyendo el perfil del fondo del cauce.

2. Establecer las elevaciones de los invert de la alcantarilla en la entrada y salida y determinar

la pendiente y longitud de la alcantarilla.

3. Determinar la profundidad del agua permisible en la entrada, HW, y la probable profundidad

de agua a la salida, TW, durante la crecida de diseo.

4. Seleccionar el tipo y dimensin de la alcantarilla y las caractersticas en los extremos que

acomodara el caudal de diseo bajo las condiciones establecidas.

5. Examinar las necesidades de disipadores de energa, y donde sea necesario proveer los

dispositivos de proteccin para prevenir la erosin en el cauce.

6. Al establecer la altura de agua a la entrada permisible, el diseador debe considerar posibles

efectos dainos que la crecida pueda causar, ya sea en el pavimento, interrupciones del

trfico e inundaciones en la vecindad.


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7. El rea mojada se calcula en funcin de la velocidad aceptable de la alcantarilla, la cual

generalmente vara entre 0.70 m/s y 2 m/s, para evitar la sedimentacin y la erosin.

8. La seccin ptima, hidrulicamente hablando, es aquella que con una superficie mojada

mnima conduzca el caudal mximo, o sea la seccin de mxima eficiencia hidrulica.

9. Al realizar el diseo de una alcantarilla, generalmente son datos el caudal Q que se desea

conducir y la gradiente (o pendiente) de que se dispone, la misma que puede variar dentro

de ciertos lmites. Tambin se conoce el coeficiente de rugosidad n el mismo que depende

del tipo de revestimiento que se escoja.

El funcionamiento hidrulico de una alcantarilla puede corresponder a un canal, tubera, orificio, flujo

bajo compuerta o un flujo sobre vertedero de cresta ancha. El trnsito de la escorrenta puede ser a

presin o libre. En correspondencia al flujo puede ser subcritico, crtico o supercrtico con rgimen

uniforme o variado.

3.5.1 CONTROL DE FLUJO EN ALCANTARILLAS

La seccin de control de la alcantarilla se usa para clasificar a los diferentes flujos en la misma. La

ubicacin para la cual existe una relacin nica entre el caudal y la profundidad de flujo aguas es la

seccin de control.

3.5.1.1 FLUJO CON CONTROL A LA ENTRADA.

Control a la entrada significa que la capacidad hidrulica de la alcantarilla esta controlada en la

entrada por la carga de agua (HW) y la geometra de la entrada, incluyendo la forma de la alcantarilla

y el rea de la seccin transversal y la forma de los extremos de la entrada, o sea la rugosidad, la

longitud de la alcantarilla y las condiciones a la salida no influyen en la determinacin de la

alcantarilla.


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3.5.1.2 FLUJO CON CONTROL A LA SALIDA.

Las alcantarillas con control de salida puede funcionar con flujo llenando toda la alcantarilla o

parcialmente. Si la seccin completa se llena con agua en la longitud total, la alcantarilla se dice que

funciona llena. La carga total o energa requerida para pasar una cantidad de agua a travs de la

alcantarilla funcionando llena con control a la salida esta formada de tres partes: la carga de

velocidad, la prdida en la entrada y la prdida por friccin. Esta energa es obtenida del agua

almacenada a la entrada.

3.5.2 ALTURA DE AGUA EN LA ENTRADA CON CONTROL A LA ENTRADA

La capacidad de una alcantarilla funcionando con control de entrada, es funcin de la altura de agua

en ese sitio, e independiente de la rugosidad, la longitud y la pendiente. Los resultados de los bacos

se le han ajustado estadsticamente una ecuacin con los resultados siguientes:

Entrada Tipo I: Sedimentacin a la entrada y salida de alcantarillas con dimetros pequeos.

Para tuberas:

4.0

42.0

9148.0 QD

HED

= , 7244.068.0 /8576.0 HEQD = , 3805.19544.0 /8089.0 DQHE =

Para cajones:

6667.08098.0.

7964.0

=

B

Q

D

HED ,

25.4

505.31

3021.0HEB

QD

= ,

2349.0

8232.01

755.0DB

QHE

=

Entrada Tipo II: con entradas cuadradas montadas a pao en pared vertical.

Para tuberas:

4.0

3508.0

9229.0 QD

HED

= , 5405.06161.0 /8837.0 HEQD = , 8505.11401.1 /7955.0 DQHE =

Para cajones:


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6663.0824.0.

8663.0

=

B

Q

D

HED ,

618.4

7879.31

4424.0HEB

QD

= ,

2136.0

809.01

84.0DB

QHE

=

Entrada Tipo III: erosin en la entrada por falta de cabezal.

Para tuberas:

4.0

3484.0

938.0 QD

HED

= , 5347.06139.0 /9064.0 HEQD = , 8702.11481.1 /7069.0 DQHE =

Para cajones:

6667.07883.0.

8805.0

=

B

Q

D

HED ,

7337.3

149.31

5482.0HEB

QD

= ,

2678.0

8434.01

7069.0DB

QHE

=

3.5.3 ALTURA DE AGUA EN LA ENTRADA CON CONTROL DE SALIDA

La capacidad de una alcantarilla operando con control de salida, es funcin de la altura de agua en ese

sitio y de las prdidas por friccin en el conducto, y por lo tanto del material utilizado para su

construccin. Pueden ocurrir tres casos tpicos:

a) Representa un flujo clsico lleno en la alcantarilla, donde tanto en la entrada como en la salida

estn sumergida. La alcantarilla fluye a presin a lo largo de la alcantarilla. Esta condicin

frecuentemente es asumida en calculo pero raramente existe en la realidad.

b) La entrada est sumergida con tal grado que la alcantarilla fluye llena en toda su longitud

excepto la salida. Es una condicin rara. Se requiere una carga a la entrada alta para mantener


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la alcantarilla llena con una descarga a la salida no sumergida. La velocidad de salida

usualmente es alta en esta condicin.

c) La entrada est sumergida con tal grado que la alcantarilla fluye llena en toda su longitud

excepto la salida. Es una condicin rara. Se requiere una carga a la entrada alta para mantener

la alcantarilla llena con una descarga a la salida no sumergida. La velocidad de salida

usualmente es alta en esta condicin.

Donde H perdidas de energas. Excepto en el caso (a) en el cual, h0 se determina por condiciones

especiales ajenas a la alcantarilla, sera un dato necesario de disponer previamente. Este valor se

calcula de la siguiente manera: )(2

10 Dyh c += . El valor yc puede ser estimado en tuberas de

acuerdo a la siguiente relacin la cual si bien no es exacta, es suficiente precisa para fines que se

persiguen en el caso de tuberas de yc/D


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2

310

234

12

)(

)2(

6.19

)1(Q

BD

LnDB

BD

KH

++

+=

Donde:

K12 - coeficiente de prdidas a la entrada

L - longitud de la alcantarilla en m

n - coeficiente de Manning

D - dimetro de la alcantarilla o altura del cajn en m

Q - caudal de diseo en m3/s

B - ancho del cajn en m

Para cada tipo, se emplean diferentes factores, graficas, formulas y nomograma para la seleccin de

alcantarillas de carretera.

La velocidad de flujo en alcantarillas, en la salida con control a la entrada puede ser estimada

calculando la velocidad promedio para la seccin de la alcantarilla usando la ecuacin de Manning.

Con control a la salida, la velocidad promedio ser calculada a travs de la ecuacin de continuidad en

la seccin transversal del flujo a la salida.

Segn las condiciones hidrulicas de salida puede ser con salida libre, cuando el tirante hidrulico

inmediatamente aguas debajo de la alcantarilla es inferior al crtico correspondiente al caudal de

diseo; si la pendiente del conducto es igual o mayor que la crtica la alcantarilla funciona con control

de entrada.

Para aclarar ms estos conceptos realizaremos una descripcin ms detallada del funcionamiento de

las alcantarillas de cajn siendo vlidas tambin para las alcantarillas circulares siempre y cuando se

consideren sus factores geomtricos. Los casos ms comunes son con entrada libre y con entrada

sumergida.


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3.6 TIPOS DE FLUJO A TRAVS DE ALCANTARILLAS.

Una alcantarilla es un tipo nico de construccin y su entrada es una clase especial de contraccin.

Acta como un canal abierto siempre y cuando el flujo sea parcialmente lleno. Las caractersticas de

flujo son muy complicadas, debido a que este es controlado por muchas variables, incluidas la

geometra de entrada, la pendiente, el tamao, la rugosidad, las condiciones de profundidad de

aproximacin y de la salida, etc. Luego una adecuada determinacin de flujo a travs de una

alcantarilla debe hacerse mediante investigaciones de laboratorio o de campo.

El tipo de flujo que ocurre en una alcantarilla depende de la energa disponible entre la entrada y la

salida. La energa disponible consiste primordialmente de la energa potencial o sea la diferencia en

elevacin entre las cotas de la carga de agua a la entrada y a la salida, (la velocidad a la entrada donde

normalmente donde sucede de un almacenamiento y frecuentemente es pequea bajo estas

condiciones, y la carga de velocidad puede considerarse cero).

El flujo que ocurre de forma natural es aquel que gastara completamente la energa disponible o sea,

la energa se gasta a la entrada, en friccin, carga de velocidad y en profundidad. Al llegar el agua a la

alcantarilla se sucede una retardacin del flujo, si no se provee suficiente capacidad de la alcantarilla,

el agua pasara encima de la va.

Debido a que la elevacin del agua en la entrada de una alcantarilla es un factor limitante en el

diseo, es necesario evaluar la relacin entre elevacin del agua a la entrada y el caudal, relacin que

depende de la manera que la alcantarilla deber de operar.


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Una alcantarilla fluir llena cuando su salida se encuentre sumergida, o cuando no esta sumergida

pero la profundidad a la entrada es alta y su cuerpo es largo. De acuerdo con investigaciones en

laboratorio, la entrada de una alcantarilla ordinaria no se sumergir si la profundidad de entrada es

menor que un cierto valor critico, designado mediante HE, en tanto que la salida no se encuentre

sumergida. El valor de HE varia desde 1.2 a 1.5 veces la altura de la alcantarilla, segn las condiciones

de entrada, las caractersticas del cuerpo de la alcantarilla y la condicin de aproximacin.

Las investigaciones en laboratorio tambin indican que una alcantarilla, a menudo con un borde

cuadrado en la parte superior de la entrada, no fluir llena aun si la entrada se encuentra por debajo

del nivel de aguas arriba cuando la salida no esta sumergida.

En estas condiciones, el flujo que entra a la alcantarilla se contraer hasta una profundidad menor

que la altura del cuerpo de ella de manera muy similar a la contraccin del flujo en la forma de un

chorro por debajo de una compuerta deslizante. Este chorro de alta velocidad continuara a lo largo de

toda la longitud del cuerpo, pero su velocidad se reducir poco a poco a medida que se pierda altura

por friccin.

Si la alcantarilla no es lo suficientemente larga para permitir que la expansin del flujo por debajo de

la contraccin suba y llene todo el cuerpo de la alcantarilla, nunca fluir llena. Tal alcantarilla se

considera hidrulicamente corta. De otra manera, es hidrulicamente larga, debido a que fluir llena,

como una tubera.

Que una alcantarilla sea hidrulicamente corta o larga no puede determinarse solo con la longitud del

cuerpo. Ello depende otras caractersticas, como la pendiente, el tamao, la geometra de entrada, el

nivel de agua en el lado agua arriba, las condiciones de entrada y salida, etc. Una alcantarilla puede

convertirse en hidrulicamente corta, es decir fluir parcialmente llena, aun cuando el nivel del agua

en el lado aguas arriba es mayor que su valor critico.

Para esta situacin, Carter, preparo unas tablas que pueden utilizarse distinguir entre una alcantarilla

hidrulicamente corta y otra hidrulicamente larga.

En condiciones especiales, una alcantarilla hidrulicamente corta con entrada sumergida puede

cebarse de manera automtica y fluir llena. De acuerdo con las investigaciones de laboratorio hechas

por Li y Patterson, esta accin de autocebado se debe a un aumento del agua hasta la parte superior

de la alcantarilla causando en la mayor parte de los casos por un resalto hidrulico, el efecto de


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


remanso de salida o una onda superficial estacionaria desarrollada dentro del cuerpo de la

alcantarilla.

Figuras. Criterios para alcantarillas cuadradas o circulares hidrulicamente cortas y largas con

cuerpos en concreto y entradas cuadradas, redondeadas o biseladas desde un punto desde un

muro de aguas arriba vertical, con muros de aproximacin o sin ellos. (U.S Geological Survey)


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


U.S. Geological Survey desarrollo un procedimiento detallado que puede utilizarse para el clculo hidrulico del diseo de una alcantarilla. Para propsitos, prcticos, puede obtenerse una solucin aproximada al problema por medio de las tablas en las

figuras siguientes para alcantarillas cuadradas y circulares, respectivamente.


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Para esta evaluacin, la operacin de las alcantarillas puede ser dividida en clasificaciones mayores:

- Clase I: parcialmente lleno a la entrada, o sea con entrada no sumergida. y

- Clase II: flujo lleno a la entrada, o sea con entrada sumergida

3.6.1 ALCANTARILLAS CON ENTRADA LIBRE O NO SUMERGIDA.

Este tipo de alcantarillas se emplea cuando la losa superior de esta, forma parte de la va y para evitar

que el agua perjudique el terrapln. Una alcantarilla trabaja con entrada libre cuando la altura aguas

arriba, h1 es menor que 1.5D (se utiliza 1.2D de acuerdo al MOP).

Si la entrada no queda sumergida la salida tampoco lo estar, o sea la entrada y salida sern libres.

Clase I, Tipo 1:

En esta clasificacin de flujo el tirante crtico se presenta en la vecindad de la entrada de la

alcantarilla. Para que se presente este tipo de flujo, debe de cumplir los siguientes requisitos:

a. La razn carga dimetro no debe de exceder de 1.2, o sea h1 / D 1.5.

b. La pendiente de la alcantarilla debe ser menor que la pendiente critica, formando un flujo

subcrtico, Sc


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


)2

(2 12

2

111 hpdc

g

VzhgAcCdQ +=

LShphpg

Vdh o

cc +++= 2312

2

12

Donde:

Cd - Coeficiente de gasto

h1 - Profundidad en la seccin de llegada

dc - Profundidad critica

z - Elevacin de la entrada de la alcantarilla relativa a la salida

h4 - Profundidad aguas debajo de la alcantarilla

Ac - rea de flujo para la profundidad critica

V1 - Velocidad media en la seccin de llegada

hp12 - Perdidas de carga causadas por la friccin desde la seccin de llegada hasta la

entrada de la alcantarilla , c

w

KK

LQhp

1

2

12 = , donde 32

32 149.1

hh ARn

ARn

K == para el

sistema ingles o internacional.

hp23 - Perdida de carga originada por la friccin en la alcantarilla, 32

2

23KK

LQhp =

Lw - Distancia desde la seccin de llegada hasta la entrada de la alcantarilla

L - Longitud de la alcantarilla


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


c

c

T

A

g

Q32

= - Condiciones de flujo crtico

Clase I, Tipo 2:

En esta clasificacin del flujo, el tirante crtico se presenta a la salida de la alcantarilla. Para que se

presente este tipo de flujo, se debe cumplir los siguientes requisitos.

a. La razn carga dimetro no debe de exceder de 1.5.

b. La pendiente de la alcantarilla debe ser menor que la pendiente critica, formando un flujo

subcritico, So


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Clase I, Tipo 3:

En este tipo de flujo, la existencia de un perfil de flujo gradualmente variado es el factor de control

(remanso en la salida), no puede presentarse un tirante critico, y la elevacin de la superficie del agua

en la seccin aguas arriba de la alcantarilla es una funcin de la elevacin aguas abajo de la

alcantarilla. En esta clasificacin de flujo, este es subcritico a todo lo largo de la alcantarilla. Para que

se presente este tipo de flujo, deben cumplirse los siguientes requisitos:

a. La razn carga dimetro no debe de exceder de 1.5.

b. La elevacin aguas abajo no ser suficiente para ahogar la salida de la alcantarilla, pero

exceder la elevacin del tirante critico a la salida, o sea h4 dc, fluyendo parcialmente llena.

c. El limite inferior de la elevacin aguas abajo ser tal que: i) la elevacin aguas abajo del agua

sea mayor que el tirante critico en la entrada de la alcantarilla, si las condiciones de flujo son

tales que se presentarse un tirante critico en la entrada, b) la elevacin aguas abajo del agua

sea mayor que la elevacin del tirante critico a la salida de la alcantarilla, si la pendiente de

esta es tal que el tirante critico se presentara en esta seccin bajo la condicin de cada libre.

d. La elevacin del agua a la salida deber ser mayor que el tirante critico, h4>dc.

e. La carga de aguas abajo debe ser menor o igual que el dimetro h4 D.

f. La pendiente de la alcantarilla debe ser menor que la pendiente critica, So < Sc.

g. El control es un remanso en la salida.

h. La ecuacin del gasto en la alcantarilla seria:

)2

(2 23123

2

1133 hphph

g

VhgACdQ +=


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


3.6.2 ALCANTARILLAS CON ENTRADA SUMERGIDA

Una alcantarilla trabaja con entrada sumergida cuando la altura aguas arriba (h1) es mayor que 1.5D,

se pueden subdividir segn:

Clase II, Tipo 4:

En esta clasificacin de flujo podemos indicar:

a. La alcantarilla esta llena, as que el gasto se puede estimar directamente con la ecuacin de

energa.

b. Para el tipo de flujo tipo 4, las perdidas de carga entre las secciones 1 y 2 y las secciones 3 y 4

con frecuencia pueden despreciarse.

c. Las perdidas causadas por la expansin brusca del campo del flujo a la salida de la alcantarilla

se supone que es (h3-h4).

d. El tipo de control es de salida con remanso.

e. La elevacin del agua en la salida deber ser mayor que el dimetro de la alcantarilla, y4 > D, o

sea, que esta sumergida.

f. La ecuacin del gasto en la alcantarilla seria:


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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)29(1

)(2

3/4

0

22

4104

R

LnC

hhgACdQ

d+

=

Donde el subndice o, se refiere al valor para alcantarilla llena.

Clase II, Tipo 5:


a. La razn carga dimetro de alcantarilla excede a 1.5.

b. El flujo es supercrtico a la entrada a la alcantarilla, o sea So > Sc.

c. El tipo de control depende de la geometra en la entrada.

d. La elevacin de aguas abajo, se encuentra debajo del invert de la alcantarilla, h4 < D

e. La alcantarilla fluye parcialmente llena.

f. La ecuacin del gasto en la alcantarilla seria:

)(2 105 zhgACdQ =


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Clase II, Tipo 6


a. La razn carga dimetro no debe exceder a 1.5.

b. La alcantarilla fluye llena y el tipo de control depende de la geometra de la entrada y de la

alcantarilla.

c. La elevacin del agua en la salida debe ser menor que el tamao de la alcantarilla, h4


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


La obtencin del dimetro para una alcantarilla, est limitada por la altura que alcanzara el agua en la

entrada para el caudal de diseo. La determinacin de la cota de agua admisible a la entrada, es uno

de los aspectos que debe recibir ms cuidadosa consideracin, y depende de:

La elevacin de la subrasante de la va en la zona adyacente.

La elevacin de las propiedades vecinas, tanto presentes como futuras.

Las posibilidades de taponamiento de la entrada.

La presin hidrosttica sobre los terraplenes de la va.

Al fin de facilitar las tareas de conservacin, las dimensiones de las obras de cruce de desage deben

ser en todo caso superiores a unos valores mnimos que dependen de la longitud de la obra. La

dimensin mnima segn las normas espaolas se muestran en la tabla.

Tabla. Mnima dimensin de una obra de cruce

Longitud de la obra (m) Dimetro mnimo (pie) Dimetro mnimo (m)

< 3 2 0.60

3 4 2 1/2 0.80

4-5 3 1.0

5-10 4 1.20

10-15 5 1.50

> 15 6 1.80

Cuando los factores sealados no sean suficientes para definir la cota admisible de las aguas a la

entrada, se podr recurrir a la recomendacin general en el sentido que la altura de agua debe estar

60 cm por debajo del nivel de la rasante (de la va), cuidando de que la relacin entre la altura de agua

en la entrada (h1) y la altura de la alcantarilla (D), no exceda los valores de la tabla.

Alturas mximas a la entrada de alcantarillas

Altura de la alcantarilla(D) (h1/D)mximo

Menos de 0.90 m (36 plg) 1.5

Entre 0.90 m (36 plg) y 1.5 m (60 plg) 1.3

Entre 1.5 m (60 plg) y 2.0 m (80 plg) 1.2

Mayor de 2.0 m (80 plg) 1.0


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Por razones de mantenimiento, y para disminuir el efecto de atascamiento, es preferible no usar

dimetros menores de 0.90 m (36 plg). La salida o descarga, tambin requiere ser considera en el

diseo, ya que las aguas deben reincorporarse a su cauce natural, sin causar daos ni a la va, ni a las

propiedades adyacentes, por tanto el lecho no debe ser sometido a erosin, que puedan someter a la

va a peligro. La seleccin del dimetro de la alcantarilla, consiste en determinar el menor de estos,

que cumpla las limitaciones de altura de agua a la entrada y resulte una velocidad de salida adecuada.

Adicionalmente, las alcantarillas tienen dos posibilidades de funcionamiento usualmente conocidos

con los nombres de Control a la entrada y Control a la Salida. En el primer caso, el caudal que pasa

por la alcantarilla es determinado por las condiciones geomtricas e hidrulicas de la entrada,

mientras que en el segundo por las de salida, se trata por lo tanto, de calcular la altura de agua a la

entrada para ambos casos y seleccionar el mayor, ya que no es posible conocer con exactitud como

funcionara.

Una ecuacin que permite estimar la carga a la salida de la alcantarilla:

- circulares funcionando a tubo lleno

2

316

2

4

124

10

18.466)1(5204.2

+

++=

Q

D

Ln

D

Kh

- cajas, funcionando llenas

2

316

2

4

124

10

64.287)1(555.1

+

++=

Q

D

Ln

D

Kh

Donde:

K12 - coeficiente de prdidas a la entrada

D - dimetro de la alcantarilla en pies

n - coeficiente de Manning

L - longitud de la alcantarilla en pies

Q - caudal de diseo en p3/s

H4 - carga a la salida de la alcantarilla en pies

En muchos casos, puede realizarse un clculo aproximado entre dos secciones situadas aguas arribas

y aguas debajo de una obra transversal de desage con la siguiente formula:


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


+

++= LS

g

V

R

LgnKh o

o

h2

21

2

34

2

121

Donde: - el mayor de los dos valores siguientes: 1) profundidad de flujo de salida

del conducto (medido sobre la solera). 2) semisuma de la profundidad

critica y de la profundidad de este; si el resultado es superior a la altura

(dc > Ynormal), se tomara igual a la altura (=Ynormal).

Tabla. Coeficientes de prdidas de carga en la entrada

Entrada K12

Tubos de hormign

Exentos 0.6

Con muros de acompaamiento 0.4

Con aletones 0.3

Otros conductos de hormign

Exentos 0.6


Con aletones 0.2

Tubos corrugados

Exentos 0.8

Ataluzados 0.7


Con aletones 0.3


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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En esta tabla sirve como gua en la clasificacin en la clasificacin del flujo en alcantarillas dentro de

una de las categoras anteriores.


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3.8 COEFICIENTE DE GASTO

El coeficiente de gasto, Cd se han establecido por pruebas de laboratorio se ha observado que varan

dentro de un intervalo de 0.39 a 0.98. En general, el coeficiente de gasto esta en funcin del grado de

la contraccin del canal y de la geometras de la entrada de la alcantarilla. Para el caso de algunas

geometras de entrada, un coeficiente de base de gasto debe multiplicarse por un factor que refleje el

grado de redondeo o el biselado de la entrada.

Adems, los valores del coeficiente de gasto se pueden aplicar a instalaciones de una sola o de

mltiples alcantarillas, si la red entre las alcantarillas en las instalaciones de alcantarillas mltiples es

menor que 0.1 del ancho de una sola alcantarilla.

Al examinar la variacin del coeficiente de gasto, es conveniente considerar tres grupos: los flujos tipo

1, 2, 3 forman un grupo, los de tipo 4 y 6 un segundo grupo y el flujo tipo 5 un tercer grupo. Asimismo,

se consideran cuatro tipos de geometras de entrada: 1) a pao con pared vertical, 2) paredes

inclinadas, 3) entrada protuberante y 4) alcantarilla a escuadra sobre unos lados inclinados.

Coeficiente de gasto para flujos tipos 1, 2 y 3.

Los coeficientes de gastos para alcantarillas de aristas cuadradas colocadas en una pared vertical es

una funcin de h1/D, donde el coeficiente de gasto base para este caso se puede determinar por la

figura 8.27.

Figura 8.27. Coeficiente base de gasto para flujos tipos 1,2 y 3 en alcantarillas circulares con

entradas cuadradas montadas a pao en pared vertical. (Bodhaine, 1976)


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Si se redondea o se bisela la entrada, el coeficiente de gasto obtenido con la figura 8.27 debe

multiplicarse por alguno de los coeficientes kr o kw, kr y kw estn en funcin del grado de

redondeo de la entrada o biselado y se determinan a partir de las figuras 8.28 y 8.29.

Figura 8.28. Kr en funcin de r/b o r/D para flujos tipo 1,2 y 3 en alcantarillas rectangulares o

circulares colocadas a pao en paredes verticales (Bodhaine, 1976)

Figura 8.29. Kw en funcin de w/b o w/D para flujos tipos 1,2 y 3 en alcantarillas rectangulares o

circulares colocadas a pao en paredes verticales (Bodhaine, 1976)


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Sea observado que el coeficiente de gasto para alcantarillas rectangulares en paredes verticales esta en funcin del numero de Froude. Para los tipos de flujo 1 y 2, el nmero de Froude es uno y Cd es igual a 0.95. Para el flujo tipo 3, el nmero de Froude debe determinarse en la seccin 3 y Cd se tomara de la figura 8.30

Figura 8.30. Coeficiente de gasto base para flujos tipos 1,2 y 3 en alcantarillas rectangulares con

entradas cuadradas montadas a pao en pared vertical (Bodhaine, 1976)

En la figura 8.30, se puede extrapolar hasta los valores del nmero de Froude de 0.1, de ser necesario.

Si la entrada de la alcantarilla se redondea o se bisela, el coeficiente de gasto ajustado se obtiene al

multiplicar el Cd de base por Kr o Kw, que se estiman en las figuras 8.28 y 8.29.

Si se ponen paredes inclinadas a la entrada de la alcantarilla circulares en paredes verticales no tiene

ningn efecto sobre el coeficiente de gasto.

En el caso de las alcantarillas rectangulares, el coeficiente de gasto base obtenida con la figura 8.30,

se debe multiplicar por K, que es un parmetro que esta en funcin del ngulo de la pared inclinada

y que se obtiene de la figura 8.31.


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Figura 8.31. K en funcin del ngulo de inclinacin de la pared de entrada para flujos 1,2 y 3 en

alcantarillas rectangulares con paredes a pao con el talud (Bodhaine, 1976)

Si la entrada de las paredes inclinadas no es simtrica, entonces debe determinarse,

independientemente, un valor de Cd para cada lado, y promediar los resultados.

En una alcantarilla circular que se extiende ms all de la pared de entrada o del talud, el coeficiente

de gasto se determina al seguir el procedimiento descrito para una alcantarilla a pao con una pared

vertical y al multiplicarlo por el parmetro KL. En la tabla siguiente, se encuentran valores de KL en

funcin de la pared o el talud.


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Donde Lp es la longitud de la protuberancia de la alcantarilla desde la pared o el talud. El coeficiente

de gasto sobre el que se aplica KL no debe exceder de 0.95, ya que este el valor lmite de Cd.

El coeficiente de gasto de una alcantarilla a escuadra, puesta a canto sobre el talud, se determina con

la figura 8.32

Figura 8.32. Coeficiente de gasto para flujos tipo 1,2 y 3 en una tubera a escuadra y pao con el

talud. (Bodhaine, 1976)


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Todas las alcantarillas con flujo tipo 1,2 y 3 se necesita un ajuste final del coeficiente de gasto. Sea

1

1A

Am =

Donde m - razn de contraccin del canal

A1 - rea de flujo en la seccin de entrada

A - rea del flujo en la seccin Terminal

Para m= 0.80, un valor ajustado del coeficiente de gasto puede estimarse con la figura 8.33.

Figura 8.33. Ajuste del coeficiente de gasto segn el grado de contraccin para flujos 1,2 y 3

(Bodhaine, 1976)

Para valores de m> 0.80, el coeficiente ajustado se puede estimar con

80.0

)98.0(98.0

mCdCd

=


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--



_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Coeficiente de gasto para flujos tipos 4 y 6.

El coeficiente de gasto para alcantarillas circulares o rectangulares a pao con la pared vertical se

determina de la tabla 8.21 para estos tipos de flujos.


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Para alcantarillas con secciones finales abocinadas (forma de bocina), Cd = 0.90

independientemente del dimetro o el valor de h1/D.

Si se agregan paredes inclinadas a la entrada de las alcantarillas circulares a pao con la pared, no

causa ningn efecto sobre el coeficiente de gasto. En alcantarillas con paredes inclinadas y entradas

cuadradas, Cd = 0.87 para 30 75 grados y Cd = 0.75 para = 90 grados, donde el ngulo se

define en la figura 8.31.

Coeficiente de gasto para flujos tipos 5.

El coeficiente de gasto para alcantarilla circulares o rectangulares a pao en una pared vertical con

flujo tipo 5, se resumen en la tabla 8.22.

Aunque el flujo tipo 5 no se presenta normalmente en alcantarillas con secciones de entrada y salida

abocinadas, si L/D< 6 y Sc > 0.03, puede ocurrir el flujo tipo 5. Aunque en estas condiciones, el flujo

tipo 5 puede gradualmente convertirse en flujo tipo 6.

Si, aun as se considera que pueda ocurrir un flujo tipo 5, entonces el coeficiente de gasto es una

funcin de h1/D (ver tabla 8.23).


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


El coeficiente de gasto de una alcantarilla circular a pao con pared vertical no se ve afectado por

paredes inclinadas adicionales. Para el caso de alcantarillas rectangulares con paredes inclinadas y

entradas cuadradas, el coeficiente de gasto es una funcin de h1/D y (tabla 8.24).

Para alcantarillas circulares a escuadra y a pao con el talud, el coeficiente de gasto se estima

determinando un coeficiente base de la tabla 8.22 y multiplicando este por 0.92. Si la alcantarilla es

de pared delgada (metal corrugado) el parmetro KL (tabla 8.20) tambin debe emplearse.


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Al evaluar la presicion de la estimacin de los gastos, Bodhaine (1976) noto que se deben considerar

seis factores:

La presicion en los datos de elevaciones de las secciones de llegada y salida

La estabilidad del canal de llegada

La semejanza de las condiciones de entrada con las estndar

La forma y condicin de la alcantarilla

La socavacin de sedimentos en la alcantarilla

La posibilidad de que la alcantarilla se encuentre parcialmente obstruida por detritos


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Tabla - Relaciones geomtricas de las secciones transversales ms frecuentes.


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3.9 SOCAVACIN EN ALCANTARILLAS

El flujo a travs de la alcantarilla puede causar erosin indeseable (socavacin) en la salida

desprotegida, debilitando la estructura de la alcantarilla. Varios investigadores han realizado ensayos

en modelos sobre la socavacin aguas debajo de las estructuras de las alcantarillas y los resultados

combinados sugieren las siguientes pautas de diseo.

SEGN BREUSERS Y RAUDKIVI (1991):

La profundidad de socavacin por debajo del nivel de la solera se puede determinar como:

31

65.0

=

corte

ssocavacion

V

VDy

Donde: Vs = velocidad del flujo en la salida y Vcorte = velocidad de corte critica de Shields

21

= c ,

La ecuacin anterior puede modificarse en el caso de material este bien graduado:

4.0

114.0

5057.018.3

= gsocavacion

D

dFrDy ,

21

16

84

=d

dg .

El ancho de socavacin:

32

5.7 FrDBsocavacion =

La longitud de excavacin:

32

15 FrDLsocavacion =

Donde D - altura de la alcantarilla,


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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


Fr - numero de Froude (0.272;-2


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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3.10 BIBLIOGRAFIA

1. ALCALDIA DE MANAGUA. Reglamento de drenaje pluvial para el municipio de Managua.

Documento preliminar. 1981.

2. APARICIO MIJARES, Francisco J. Fundamentos de Hidrologia de Superficie. Editorial Limusa.

1989.

3. ARGUELLO HERRERA Otoniel. Curso de hidrotecnia vial en maestra en ingeniera de

transporte. 2001. UNI- RUPAP.

4. CRESPO VILLALAZ. Vas de Comunicacin. Caminos, Ferrocarriles, Aeropuertos, Puentes y

Puertos. 2da edicin, editorial Limusa, 1979.

5. CHOW, Ven Te. Hidrologia Aplicada. Editorial McGrawHill. 1994.

6. CHOW Ven Te. Hidrulica de canales Abiertos. Editorial McGraw-Hill..1990

7. Datos Meteorolgicos de la Estacin Las Mercedes (A.C.S.). Registros de campos. 2000.

8. DUQUE Roberto A. Trnsito de crecidas.. Mrida Venezuela.1985

9. DUARTE SARRI FREDDY. Calculo del caudal para diseo por el mtodo transito de avenida

en la variante de Muskingum. Folleto, 1993.

10. FRENCH Richard H. Hidrulica de canales Abiertos... Editorial McGraw-Hill Latinoamericana

S.A. marzo . Mxico. 1988.

11. LINSLEY, KOHLER, Paulhus. Hidrologa para Ingenieros. Editorial McGraw-Hill latinoamericana

S.A. Interamericana de Mxico. Agosto 1988

12. LANZA MEJIA Nstor Javier. Curso de hidrotecnia vial en postgrado en obras horizontales.

UNI-RUPAP. 2000.

13. LANZA MEJIA Nstor Javier. Folleto Diseo de canales.1990. UNI-RUPAP.


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________--


14. MERRIT Frederick S. Gua para el ingeniero Civil... McGraw-Hill. 1990.

15. MONSALVE SAENZ, Germn. Hidrologa en la Ingeniera. Segunda Edicin. Editorial Alga

Omega. 1999.

16. MONTONO SNCHEZ Jos Agustn. Introduccin a la construccin vial. Editorial Pueblo y

Educacin, 1980.

17. GARBER Nicholas J, HOEL Lester A. Ingeniera de Transito y Carreteras. Tercera Edicin.

Editorial Thompson.2006

18. OLIVERA BUSTAMANTE Fernando. Estructuracin de vas terrestres. Segunda edicin.

Editorial CECSA. 1996.

19. SLLER Gordn, BAUER Gerald, ALDANA Mario. Caminos rurales con impactos mnimos. Un

manual de capacitacin con nfasis sobre planificacin ambiental, drenaje, estabilizacin de

taludes y control de erosin. 1995.

20. UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA . Estimacin de crecidas de diseo.. Abril

1986. Guatemala.


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3.11 ANEXO


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Sumidero tipo ventana


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Analisis Hidraulico de Alcantarillas

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