Teorias De Hidraulica

DISEÑO HIDRAULICO DE ESTRUCTURAS DE CRUCE
1. Introducción: En el recorrido de un canal, pueden presentarse diversos accidentes y obstáculos como son: Depresiones del terreno, debido a quebradas secas, fallas o cursos de agua y en otros la necesidad de cruzar las vías de comunicación (carreteras, líneas férreas u otro canal).
Las soluciones mediante estructuras hidráulicas son las siguientes:Alcantarilla
Acueducto
Puente canal
Sifón
Túnel
2. Alcantarillas:
Son estructuras que permiten el paso de agua por debajo de vías, pero con la diferencia de que en éstas la tubería está al mismo nivel del agua que en el canal de riego.
Estas estructuras se deben diseñar con una capacidad suficiente para eliminar la máxima avenida de la cuenca hidrográfica aguas arriba de la ubicación de laalcantarilla.
2.1 Tipos de salida en la alcantarilla:
Tipo I Salida sumergida: alcantarilla llena
Tipo II Salida no sumergida: Alcantarilla llena
Tipo III Salida no sumergida: Parcialmente llena.
Tipo IV Salida no sumergida: Flujo subcritico en la alcantarilla.
Tipo V Salida no sumergida: Flujo subcritico en la alcantarilla y flujo supercritico en la salida.
Tipo VI Salida no sumergida: Flujosupercritico en la alcantarilla, flujo supercritico en la entrada.
2.2 Consideraciones hidráulicas:
Se debe tener en cuenta los siguientes factores:
Pendiente del lecho de la corriente aguas arriba y aguas abajo del lugar.
Pendiente del fondo de la alcantarilla.
Altura de ahogamiento permitido a la entrada.
Tipo de entrada.
Rugosidad de las paredes de la alcantarilla.
Altura del remanso de salida.

Fig.N° 01 se observa el paso del agua a través de una alcantarilla
2.3 Criterios de diseño:
Las alcantarillas son diseñadas para una presión hidrostática interna mínima.
La elección del diámetro de la alcantarilla se hace en función del caudal de tal forma que no sobrepase la velocidad admisible promedio.
El diseño hidráulico de una alcantarilla consiste en la selección de su diámetro de manera queresulte una velocidad promedio de 1.27 m/seg.

Fig. N°02. Se observa alcantarillas con control de entrada sumergida y no sumergida
La pendiente mínima de la alcantarilla es de 0.005( So=5 o/oo).
El relleno encima de la alcantarilla o cobertura mínima de terreno para caminos parcelarios es de 0.60 m y para cruces con caminos principales(la panamericana), de 0.9 m.
Las transiciones de concretoson necesarias en los siguientes casos:
En los cruce de ferrocarriles y carreteras principales
En las alcantarillas con diámetros mayores a 36´´, y con velocidades mayores a 1.06 m/s.
La pendiente de la alcantarilla debe ser igual a la pendiente del canal.
La transición tanto de entrada como de salida en algunos casos se conectan a la alcantarilla mediante una rampa con inclinación máxima de 4:1.El talud máximo del camino encima de la alcantarilla no debe ser mayor a 1.5:1.
En cruce de canales con camino, las alcantarillas no deben diseñarse en flujo supercritico.
Se debe determinar la necesidad de collarines en la alcantarilla.
Normalmente las alcantarillas trabajan con nivel de agua libre, llegando a mojar toda su sección en periodos con caudales máximos.
Las pérdidas de energíamáximas pueden ser calculadas según la fórmula:

De donde:
Pe= perdida de entrada
Pi= perdida por fricción
Ps= perdida de salida
Va= Velocidad de alcantarilla

2.4 Tipos de Alcantarilla por su capacidad:
Alcantarilla de un tubo: Para caudales iguales o menores a 1.2 m3/s

Longitud de transición:

Diámetro interno mínimo: Di = 0.51 m
Alcantarillas de 2 tubos: Para caudales que oscilan entre 0.5 m3/s y2.2. m3/s.

Longitud de transición:

Longitud de protección en la entrada

Longitud de protección en la salida:

Diámetro interno mínimo: Di = 0.51 m
Alcantarilla de 02 ojos: Para caudales que oscilan entre 1.5 m3/s, y 4.5 m3/s.
Sección del ojo= ancho * altura = D * 1.25 D.
Capacidad máxima de la alcantarilla:

Entrada y salida con protección de enrocado y con espesor de la capa de roca de...