ALCANTARILLAS

Se llama alcantarilla a la estructura que se usa para hacer pasar una corriente de agua por debajo de un terraplén construido generalmente como base de una carretera, vía de ferrocarril, etc.

Siendo la alcantarilla un conducto cerrado, puede trabajar totalmente llena y sometida a presión, es decir, como tubo, o puede también funcionar como canal, en este último caso el comportamiento hidráulico del acceso a la alcantarilla es muy semejante a la de un vertedor.

Generalmente se usa una sección circular o rectangular, aunque se podría hacer una combinación llamada sección portal.

El funcionamiento de la alcantarilla está muy ligado al nivel del agua, tanto a la entrada como en la salida, así como en la forma de la toma y alas características físicas de la estructura, principalmente por su diámetro, longitud y rugosidad.

En la figura siguiente se presenta una alcantarilla típica trabajando a diferentes cargas H En la que se observa que siempre hay un descenso del nivel al entrar el agua a la alcantarilla debido a la contracción provocada por el cambio brusco de la sección.

Las posiciones a, b y c de la figura indican un funcionamiento como canal.

La posición c muestra la máxima carga H posible sin que la toma se ahogue

La posición d muestra zonas en las que comienza a trabajar bajo presión Para valores mayores de H la alcantarilla comienza a trabajar a presión y

si el tirante en la descarga h no alcanza a ahogarla la descarga será libre como lo indican las curvas a, b, c, d, y e

En el caso de que el tirante h es mayor que el diámetro de la alcantarilla la descarga es sumergida.

El problema en estas estructuras consiste en determinar la curva H-Q de la alcantarilla de manera que pueda garantizarse que para los gastos esperados no se sobrepase la altura del terraplén ni la de los bordos cercanos.

Si esta descarga a una zona donde puede haber una variación importante de tirantes, es necesario también disponer de la curva de gastos del desfogue ya que el funcionamiento de la estructura estará sujeto a los niveles en esa zona sobre todo si estos llegan a ahogar la descarga.

De esto y en forma muy general el funcionamiento hidráulico de una alcantarilla puede dividirse en 2 categorías:

Estructuras que trabajan a superficie libre.Estructuras sometidas a presión.

En la siguiente tabla se muestra el posible funcionamiento de alcantarillas que se analizará a continuación.

Estudios de F.W. Blaisdell Propone la estructura que se muestra en la siguiente figura y

especifica que la toma se ahoga cuando H/D ES MAYOR DE 1.25 Además, cuando la toma está sumergida y la pendiente del

conducto So no sobrepasa el valor de 0.361 la alcantarilla trabaja totalmente llena.

El propone una de dos placas para eliminar la formación de vórtices, una vertical rectangular en dirección del flujo y dividiéndolo geométricamente u otra colocada sobre la clave de la alcantarilla y como una prolongación de esta que puede ser circular o cuadrada.

Los vórtices deben evitarse porque si aparecen permiten la entrada de aire y provocan un funcionamiento deficiente.

Superficie libre Después de la contracción puede observarse una tendencia a

que se presente un salto hidráulico y si esto sucede, debe asegurarse que no será un salto ahogado porque la base de este diseño es que la sección contracta esté totalmente libre.

Denotando como hs al tirante conjugado mayor del salto hidráulico no habrá ahogamiento cuando este sea mayor al tirante normal h0 al que tiende al flujo a superficie libre en la alcantarilla.

h ≤ hS ≤ h0

También se cumple la misma característica y condición con respecto al tirante h de descarga, el decir, el funcionamiento a superficie libre exige que hs < D

Para la salida h2 el valor está relacionado con el exterior h, el normal h0 y el crítico hC