EJEMPLOS DE DISEÑO DE ALCANTARILLAS.

EJEMPLO 1.

Diseñar la alcantarilla de la fig. Adjunta, que cruza un camino parcelario con un ancho de 5.5 m.

Características del Canal Aguas Arriba y Aguas Abajo.Q = 0.70 m3/seg. (Máximo)Z = 1.50S = 1.00 o/oo n = 0.025 b = 1.00 m.Y1 = Y2 = 0.59 m.

V = 0.63 m/seg.V2 0.02 m.2g

Solución:El diseño se hará siguiendo los criterios recomendados en los Items 4.3.1.3 y 4.3.1.4

1 ) Selección del Diámetro.

Qmáx = Di2

Di = 0.70Di = 0.837 = 33.47 pulg.

De acuerdo con la tabla para dimensiones de tuberías, escogemos: 36 pulg. Di = 0.9144 m.

2 ) Cota del Tubo en 2.

3

2Y

ENTRADA

TRANSICION DE

100.00

) : 1 (MAX.4

SALIDA

TRANSICION DE

4 : 1 (MAX.)S = 0.002

101.60

ANCHO DEL CAMINO = 5.50m

2

TALUD MAXIMO 1.5 : 1

4 1

D

99.90 2g

1Y

1.5 1.52Va 1.5

11

BORDOCOVERTURABORDO

Area = 3.1416 x Di2 / 4 = 0.6567 m2.

Va = Q / A = 1.066 m/s.

1.5 Va2 / 2g = 0.087

Nivel de Cargas Aguas Arriba = 100.00 + 0.59 = 100.59Cota del tubo en 2 = 100.59 - ( D + 1.5 Va2 / 2g ) = 99.59 m.

3 ) Longitud de las Transiciones: Entrada y Salida.

Lt = 4 DiLt = 3.70 m.

Longitud de la Tubería:Cota del camino :Cota del punto 2 :

101.60 m.s.n.m.99.59 m.s.n.m.

L = 2 [1.50 (101.60 - 99.59)] + 5.50 L = 11.60 m.

Cota en 4:

Esta cota al igual que la del punto 1, se obtiene del perfil del canal,Cota 4: 99.90 m.s.n.m.

4 ) Carga hidráulica Disponible.

Sería la diferencia de niveles entre el punto 1 y 4.

Δ H = (100.00 + 0.59) - (99.90 + 0.59)Δ H = 0.10 (Debe ser mayor o igual a las pérdidas de carga)

5 ) Inclinación de la Transición de Entrada.

La inclinación máxima recomendada es 4: 1

Lt 3.70

9.00Cota 1 - Cota 2 100.00 - 99.59

La inclinación sería 9: 1 < 4: 1; se acepta.

6) Balance de Energía entre 1 y 4.

E1 = E4 + Σ pérdidas.Σ pérdidas = Pe + Pf + Ps ( A )

Pe = Pérdidas por Entrada = 0.50 Va2 / 2g=Ps = Pérdidas por Salida = 0.65 Va2 / 2g=Pf = Pérdidas por fricción = f (L/D) x Va2 / 2g=

0.029 0.0380.019

Donde:f = 0.025 (Comunmente asumido en casos prácticos). L =11.60 m.(Se puede redondear a 12.00) D=0.9144 m.

Σ pérdidas = 0.086 m.

E1 = 100.00 + 0.59 + 0.02 = 100.61 m.E4 + Σ pérd. = 99.90 + 0.59 + 0.02 + 0.086 = 100.59 m.

En la Ecuación (A) debe cumplirse la igualdad, o ser E1 ligeramente mayor, en nuestro caso se tiene:

E1 - E4 + Σ pérdidas = 0.014 m.

Lo que significa que no habrá problema hidráulico, según nuestro cálculo la alcantarilla funcionará perfectamente.

Cota en 3:La pendiente del tubo es : 2 o/oo

Luego : 12.00 x 0.002 = 0.024

Cota 3 = Cota 2 - 0.024 =99.56 m.s.n.m.

7 ) Inclinación de la Transición de Salida.

11.0

La inclinación sería : 11.0 : 1 < 4 : 1 ; Se acepta.

Altura de la Cobertura :

Cota 2 + Cota 3 99.58 2

101.60 - ( 99.58 + 0.9144 ) 1.11 m.

1.10 > 0.60 (mínimo requerido) No existe problema.

8 ) Longitud de Protección.

Es la longitud del enrocado en seco colocado a mano, entre la transición y el canal de tierra y según el Item 4.3.1.4 será :

Lp = 3 DiLp = 2.80 m.

El enrocado se colocará sólo en la salida y en un espesor de 0.2 m.