ESTUDIO DE LAS ALCANTARILLAS EXISTENTE EN LA AUTOPISTA

...

- ALCANTARILLA EN LA ABSCISA 2+150

- CARACTERIZACION DEL CANAL NATURAL

- [pic 13]

- SECCION TRANVERSAL DE ALCANTARILLA

- [pic 14]

- ENTRADA: MUROS DE ALAS – ALCANTARILLAS DE ARISTAS CUADRADAS

Tabla 4.2.- (d) Geometría de la sección transversal y longitudinal del canal natural; condiciones de entrada a la alcantarilla abscisa 2+150

- De acuerdo a los datos expuestos en las tablas y evaluando las ecuaciones descritas en el proceso para el cálculo aproximado del tirante normal del canal natural, se obtuvo los siguientes resultados.

Altura de agua a la entrada (Hw)

Alcantarilla

Tirante Normal Canal Natural (m)

Altura del muro protector (m)

00+820

1,16

2,34

01+420

1,73

1,85

01+700

1,11

1,85

01+960

1,15

1,85

02+150

1,69

1,85

Tabla 4.3.- Altura del cauce, aguas arriba de la alcantarilla

-

- Flujo en alcantarillas

- Las alcantarillas se diseñan para que operen a superficie libre y en condiciones críticas dependiendo de los patrones denotados anteriormente. Haciendo uso de estos patrones de flujo, Hee (1969) dividió los tipos de flujo en dos clases con cuatro categorías cada una. Las dos clases las denomino flujo con entrada sumergida y entrada a superficie libre y estableció una relación que permite definir si la entrada de la alcantarilla está o no sumergida. Dicha relación se denota a continuación:

-

- [pic 15]

-

- Siendo,

- H1: Energía total a la entrada

- z: Nivel del lecho a la entrada

- D: Altura del barril

-

[pic 16] Figura 4.2.- Alcantarilla estándar.- Flujo a superficie libre

-

- En el artículo anterior se definió dos alturas de agua a la entrada, la primera se obtuvo del tirante normal del canal natural que en la mayoría de los casos es menor a 1.2 D y por tanto el flujo a la entrada es a superficie libre, mientras que en otras el nivel del agua supera a la corona del barril en mas del 20% de su diámetro es decir es mayor a 1.2D lo que correspondería a una entrada sumergida.

- El funcionamiento de la alcantarilla depende de la altura de la superficie del agua dentro del barril también conocido como tirante normal. Mediante este valor se puede establecer si la alcantarilla trabaja o no a presión.

- La valoración del tirante y la pendiente crítica cuando el flujo dentro del barril no es a presión, ayuda a seleccionar el régimen del agua dentro de la alcantarilla entre subcrítico o supercrítico y a establecer una posible ubicación de la sección de control.

- Tanto el tirante normal como el crítico pueden ser determinados a través de ábacos o cálculos, el primero se lo obtuvo determinando el factor de sección dividido para el diámetro de la alcantarilla, luego este valor se lo llevo a la grafica para el calculo del tirante normal adjuntado al apéndice 4-1. La profundidad crítica fue determinada a través de la expresión (4.2) y corroborada a través de los ábacos publicados en el compendio #3 de la Transportation Research Board National Academy of Sciences que trata sobre las estructuras de drenaje incluido en el apéndice correspondiente a este capitulo.

- [pic 17] Ec. (4.2)

- Los valores de tirante normal y crítico se los encuentran en la tabla 4.4, la misma que se presenta a continuación.

Tirante Normal y Crítico

Alcantarilla

Diámetro

Caudal

Tirante Normal

Tirante Critico

(m)

(m3/seg.)

(m)

(m)

0+820

1,5

3,62

0,45

0,99

1+420

1,2

8,463

No definido

No definido

1+700

1,2

3,091

0,8

0,97

1+960

1,2

2,655

No definido

0,90

2+150

1,2

5,716

No definido

No definido

Tabla 4.4- Profundidad normal y crítica en el barril

- Nota: Las profundidades normal y critica donde se cita la frase “no definido”,