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  • 18 abr 2017


    Introducción
    El presente trabajo tiene por objetivo presentar los principios hidráulicos fundamentales involucrados en el diseño de alcantarillas, y desarrollar una metodología de diseño adecuada a las necesidades del proyectista. Adicionalmente se exponen aplicaciones del modelo HY8, que es uno de los modelos de resolución de alcantarillas mas utilizados a nivel mundial.

    Factores que condicionan el diseño hidráulico
    Una alcantarilla es una estructura que tiene por objetivo principal sortear un obstáculo al paso del agua. En la mayoría de los casos se aplican al diseño vial, es decir, cuando el flujo es interceptado por un camino o una vía de ferrocarril.
    Cuando se realiza el diseño geométrico de un camino, el mismo, normalmente se interpone en el movimiento natural de escurrimiento de las aguas de la zona de emplazamiento. En la ladera de una montaña, se interpone en el camino de escurrimiento de las aguas que bajan por la montaña. Cuando atraviesan un arroyo, un río, o cualquier otro canal, y aún en los paisajes mas llanos la topografía del terreno obliga al movimiento del agua en alguna dirección. El camino, en la mayoría de los casos constituye un verdadero obstáculo al paso del agua.
    En el presente trabajo se asume que se dispone del caudal de diseño de la alcantarilla. El mismo debió haber sido calculado, o al menos estimado, con anterioridad. Normalmente se adopta para la alcantarilla el caudal producido por una tormenta con un tiempo de retorno de 25 a 50 años, dependiendo básicamente del grado de daños que podría ocasionar una falla funcional de la alcantarilla. También se asume en este trabajo que se conocen las características geométricas del obstáculo que atraviesa la alcantarilla. Por ejemplo, se conoce la altura del terraplén del camino que se va a atravesar. Además, deben ser tenidos en cuenta otros factores, como por ejemplo el paquete estructural del camino, que incluye capas de distintos materiales y densidades. En general, conviene evitar el contacto del agua con el paquete estructural. Por esta razón se exige que el nivel del agua a la entrada de la alcantarilla no supere un cierto límite asociado a la conservación física del camino. Por otro lado, es importante considerar la resistencia de la alcantarilla para que pueda soportar el peso de la tapada de tierra que la confina. Esto podría condicionar el material empleado en la alcantarilla. Con esto quiere ponerse de manifiesto que existen varios factores que se condicionan el dimensionamiento hidráulico de las alcantarillas, factores que se analizan a cada caso en particular, y que están fuertemente ligados a la experiencia del proyectista.
    Es evidente que en toda obra de ingeniería se procura maximizar la relación beneficiocosto,
    por lo que el factor económico desempeña un rol principal en la selección de la
    alcantarilla mas adecuada al problema planteado.
    Por último, cabe mencionar que los casos atendidos en este trabajo corresponden a las
    situaciones que se presentan más comúnmente en el diseño, en lo que respecta al material y
    forma de las alcantarillas. Cualquier modificación sobre la misma deberá ser contemplada
    con el criterio adecuado, o bien, consultado en bibliografía más específica. En este sentido
    se asume que todas las alcantarillas tienen sección transversal uniforme, con forma circular,
    ovalada o bóveda, tanto de hormigón como metálicas; y de sección rectangular, sólo de
    hormigón. La entrada puede consistir en el conducto de la alcantarilla prolongado fuera del
    terraplén (embocadura saliente), o cortado en bisel, según la pendiente de los taludes.
    Algunas alcantarillas tienen muros de cabecera, de ala y plateas de entrada, o entradas
    “standard” metálicas, o de hormigón.
    En síntesis, el diseño de alcantarillas consiste en determinar el tipo de sección, material y
    embocadura de alcantarilla que, para la longitud y pendiente que posee, sea capaz de
    evacuar el caudal de diseño, provocando un nivel de agua en la entrada que no ponga en
    peligro de falla estructural, ni funcional la estructura que se desea atravesar optimizando los
    recursos disponibles. Es decir, buscar la solución técnico-económica mas conveniente.
    Como se verá mas adelante, el procedimiento para el diseño de alcantarillas no sigue un
    camino único y exacto, sino que, por el contrario, es iterativo. La solución óptima no existe,
    sino que existen un conjunto de alternativas que resuelven el problema planteado. Además
    de los factores mencionados, puede variarse la ubicación y posición de la alcantarilla, lo
    cual modifica longitudes y pendiente, etc. El criterio y buen juicio del Ingeniero darán la

    última palabra.

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