Modelo de diseño de alcantarillas

o CALCULO DE ALCANTARILLAS

Curso de Hidrología e Hidráulica Aplicadas

Calculo de Alcantarillas

1.

TIPOS DE FLUJO EN ALCANTARILLAS.

Según sean las relaciones entre los niveles en las secciones Aguas Arriba y aguas abajo de la alcantarilla, con los parámetros característicos de ésta (longitud, diámetro, rugosidad, pendiente, etc) se distinguen seis tipos diferentes de flujo enalcantarillas. El caudal circulante por la alcantarilla siempre resulta de la aplicación de un balance de energía entre las secciones que funcionan como controles, dado que allí se pueden conocer todas las características del flujo. En el balance de energía se consideran pérdidas por fricción en la llegada a la alcantarilla, pérdidas localizadas en la entrada y pérdidas distribuidas por fricción a lolargo de la alcantarilla.

ALCANTARILLA TIPO 1.
Si se cumple que:
h1  z h  1 y 4  1 la alcantarilla funciona como una tubería D D

con entrada y salida ahogadas, y se está en presencia de una alcantarilla tipo 1. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

     2 g  h1  h4   Q  CD AT 2  2 g CD n 2 L  1   4  RT 3   

1

2

UdelaR - FI - IMFIA- 2009

7. 1

E. Lorenzo, D. Bellón, & G. Lopez

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ALCANTARILLA TIPO 2.
Si se cumple que:
h1  z h  1.5 y 4  1 la alcantarilla funciona como una tubería D D

con entrada ahogada y salida con flujo lleno, y se está en presencia de una alcantarilla tipo 2. Este es el caso denominado Alcantarilla HidráulicamenteLarga El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

    2 g  h1  h3   Q  CD AT  2  2 g CD n 2 L  1   4  RT 3   

1

2

ALCANTARILLA TIPO 3.
Si se cumple que:
h1  z h  1.5 y 4  1 D D

se está las mismas condiciones del caso

anterior, sin embargo puede darse que la alcantarilla funcione como un orificio en cuyo caso se trata de un flujo tipo 3.Este es el caso denominado Alcantarilla Hidráulicamente Corta Se va a dar el caso de flujo tipo 2 o tipo 3 dependiendo de como sea la fricción y la pendiente. A mayores pendientes y fricciones más pequeñas se dará el flujo tipo 3. Para distinguir los tipos 2 y 3 de flujo se recurre al auxilio de las curvas de la Figura 1, construidas experimentalmente por Bodane, donde las variables consideradasUdelaR - FI - IMFIA - 2009 7. 2 E. Lorenzo, D. Bellón, & G. Lopez

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son la pendiente de la alcantarilla y su relación diámetro-longitud. El caudal circulante puede calcularse como si de un orificio se tratara a través de la expresión: Q  CD AT 2 g  h1  z  .

ALCANTARILLA TIPO 4.
Si se cumple que:
h1  z  1.5 ; h4 hc y So  Sc se tienen condiciones de flujo a D

superficie libre en la alcantarilla. La alcantarilla funciona como un canal de pendiente fuerte en régimen supercrítico y por tanto se tendrá tirante crítico en la sección de entrada (2). En este caso se está en presencia de un flujo tipo 4. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

Q  CD Ac

  v2  h1  z  1  yc  hf 1 2  2g  2g  

ALCANTARILLA TIPO 5.
Si se cumple que:
h1  z  1.5 ; h4  hc y So  Sc se tienen condiciones de flujo a D

superficie libre en la alcantarilla. La alcantarilla funciona como un canal de pendiente suave en régimen subcrítico con caída libre en la salida, por lo que se tendrá tirante crítico en la sección de salida (3). En este caso se está en presencia de un flujotipo 5. Para auxiliarse en la diferenciación de los flujos tipo 4 y 5 se recurre a las Figuras 2 y 3. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:
UdelaR - FI - IMFIA - 2009 7. 3 E. Lorenzo, D. Bellón, & G. Lopez

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  v2 Q  CD Ac 2 g  h1  1  yc  h f 1 2  h f 2  3   2g  

ALCANTARILLA TIPO...