Por drenaje superficial, se

entiende la remoción de los

excesos de agua que se

acumulan sobre la superficie

del terreno, a causa de

lluvias muy intensas y

frecuentes, topografía muy

plana e irregular y suelos

poco permeables.

En drenaje sub-superficial, el

problema consiste en un

exceso de agua en el perfil del

suelo, debido a la presencia de

una napa freática,

permanente o fluctuante,

ubicada sobre un estrato

impermeable.

Drenaje superficial

El drenaje es una tecnología

que tiene como objetivo

eliminar el exceso de agua

que se puede acumular, tanto

en la superficie como en el

interior del suelo, con el fin de

proporcionar las condiciones

de aireación y actividades

biológicas. Según la

localización de los excesos de

agua, el drenaje se clasifica en

sub-superficial o superficial.

QUE ES DRENAJE

SUPERFICIAL:

Sistema que evacua y dirige

rápidamente las aguas

pluviales u otras aguas hacia

un medio natural de drenaje

o red de alcantarillado.

También llamado drenaje

superficial.

Que comprende el drenaje

superficial:

-La recogida de las aguas

pluviales o de deshielo

procedente de la plataforma y

sus márgenes, mediante cauces,

cunetas y sus imbornales y

sumideros.

-La restitución de la continuidad

de los cauces naturales

interceptados por la carretera, e

mediante su eventual

acondicionamiento y la

construcción de obras de

drenaje trasversal

-Una combinación de los

anteriores. Los canales, zanjas,

bordos y drenes subterráneos

pueden construirse de tres

formas:

En paralelo

espina de pescado

topografía ondulada.

El agua que deberá eliminarse de un terreno puede

tener diferente procedencia, para el caso más

complejo (suelos de riego con drenaje subterráneo):

Pérdidas superficiales de riego.

Escorrentía originada por la lluvia.

Agua de drenaje subterráneo.

CAUDAL A ELIMINAR

Por otra parte, los drenes superficiales tienen que satisfacer algunos requerimientos que pueden ser resumidos en dos:

1. Si en la zona agrícola se cuenta con drenaje subterráneo (tubos), entonces la lámina de agua de los drenes superficiales deberá estar siempre por debajo de las salidas de los drenes subterráneos.

2. Si ocurriesen lluvias fuertes puede permitirse que dicha lámina de agua supere el nivel de los drenes subterráneos siempre y cuando no sea por tiempo prolongado. En este caso, la sección total del desagüe deberá tener capacidad para eliminar la escorrentía que se presente.

Por ésta razón, para el proyecto de drenaje

deberemos considerar dos tipos de caudales

distintos:

⇒ Caudal base que es el que debe ser eliminado

en condiciones normales.

⇒ Escorrentía que es debida a la lluvia que se

define como crítica.

Caudal base.

Para el caso del caudal base, existe la diferencia

cuando el exceso de agua puede ser provocado

por el riego o por la lluvia. Para el proyecto de

drenaje deberá tomarse el valor mayor.

Caudal base en época de riego.

El caudal base en la época de riego a su vez puede tener dos factores que lo componen: el componente superficial y el componente subterráneo, la suma de ambos será el valor total del caudal base.

Caudal base en época de lluvia.

Para determinar el caudal a eliminar por época de lluvia se recurre a la fórmula de Glover-Dumm, que determina el caudal cuando se produce la lluvia crítica que se elegirá para el cálculo de drenaje subterráneo. El momento más desfavorable es precisamente después de la lluvia, que es cuando se presenta una mayor altura del nivel freático.

Escorrentía.

La escorrentía será el agua a desalojar de

la superficie de los terrenos agrícolas. Para

su cálculo existen varios métodos, es

importante que se revisen a fondo en textos

de hidrología. Aquí sólo presentaremos

algunas fórmulas que pueden ser aplicadas

para su determinación.

Diseño de las secciones hidráulicas.

Rugosidad

La influencia de la rugosidad de taludes y fondo de un canal o dren se manifiesta en función del tamaño de la sección hidráulica. IMTA (1986), propone la siguiente relación:

n = 0.032 − 0.0071⋅ln(r) ……… (1)

Donde:

n = Coeficiente de rugosidad (adimensional)

r = radio hidráulico, m Los valores de los coeficientes de rugosidad se presentan en el siguiente Cuadro.

Valores de n para canales y zanjas dados por

Hartón

Velocidades máximas y mínimas permisibles “V” (m/s) en los drenes.

Velocidad máxima permisible. Según Luthin (1967), para evitar el deslave en las zanjas abiertas desprovistas de vegetación, antes del diseño se deben conocer las velocidades máximas permisibles. En el siguiente cuadro se muestran las velocidades máximas permisibles considerando el material en que reposan los canales.

Velocidades máximas permisibles en m/s

para diferentes canales

Velocidad mínima permisible. Depende de la

sedimentación, crecimiento de plantas

acuáticas y control sanitario. La velocidad a la

que no se produce sedimentación, depende

del material transportado por el agua. En la

práctica para asegurar el arrastre de limos, la

velocidad debe ser mayor a 0.25 m/s y para

arenas superior a 0.5 m/s. Según FIRA (1985), la

velocidad mínima permisible es posible

obtenerla en el canal con la determinación

de su pendiente mínima, de tal forma que se

propicie la mínima sedimentación. Como se

muestra en el siguiente cuadro, la velocidad

está en función del material de arrastre.

Velocidades (m/s) mínimas en cauces para

evitar la sedimentación

Taludes “Z”.

La inclinación depende en cada caso

particular de varios factores, pero muy

particularmente de la clase de terreno

donde están alojados. Por ejemplo, en un

material rocoso se podrán permitir taludes

que tiendan a ser verticales, en cambio en

terrenos más arenosos se tendrá que

construir con taludes más tendidos, para

evitar derrumbes, etc., que elevan los

costos de conservación.

Talud para secciones trapeciales en

diferentes materiales

Área del dren “A” (m2). Se calcula con la siguiente

fórmula presentada por Arteaga (1993):

𝐴 = 𝑑𝑏 + 𝑧𝑑2

Dónde: b = base (m) d = Tirante hidráulico (m) z =

Talud de la pared

Perímetro de mojado “P” (m). Se calcula con la

siguiente fórmula presentada por Arteaga (1993):

𝑃 = 𝑏 + 2𝑑 𝑧2 + 1

Dónde: b = base (m) d = Tirante hidráulico (m) z =

Talud de la pared

Radio hidráulico “R” (m). Se calcula con la siguiente fórmula presentada por Arteaga (1993):

𝑅 =𝑏𝑑 + 𝑧𝑑2

𝑏 + 2𝑑 𝑧2 + 1

Dónde: b = base (m) d = Tirante hidráulico (m) z = Talud de la pared

Libre bordo “E” (m). Es recomendable usarse para secciones sin revestimiento en tanto no se tengan valores específicos (Arteaga, 1993).

𝐸 = 1/3𝑑

Dónde: d = Tirante hidráulico (m)

Cálculo del tiempo de drenaje (td).

El tiempo de drenaje se calcula con:

𝑡𝑑 = 𝑡𝑡 − 𝑡10

Dónde:

tt = tiempo total de exceso de agua, (hr).

t10 = tiempo para que el suelo alcance un 10% de aireación (hr), que depende de la textura del suelo y se obtiene en el siguiente cuadro

A su vez, el valor de tt se calcula con:

𝑡𝑡 = 𝐶𝑐 ∗ 𝐷𝑝0.46

Donde:

Cc = Coeficiente de cultivo (adim) y se obtiene en el Cuadro 9.

Dp = Daño permisible (%) y su valor se asume en un 10%.

Tiempo (hr) para que el suelo recupere 8,

10 y 15% de aireación después de

saturado, para diferentes clases texturales.

Coeficiente de cultivo Cc utilizado en el

cálculo del tiempo total de exceso de agua tt.

Cálculo de la lluvia de diseño (Pd). La lluvia de diseño depende de dos factores, el tiempo de drenaje y el período de retorno deseado. El tiempo de drenaje determina a su vez la duración de la lluvia de diseño.

Cálculo de escorrentía de diseño (E). La escorrentía de diseño (E), es la lámina de exceso de agua superficial que se debe desalojar en el tiempo de drenaje td.

Para estimar la escorrentía, se utiliza el método del “Número de Curva” del Soil Conservation Service S.C.S. (1972), mediante la siguiente ecuación:

𝐸 =(𝑃𝑑 − 0.2 ∗ 𝑆)2

(𝑃𝑑 + 0.8 ∗ 𝑆)

Dónde:

Pd =Lluvia de diseño, (cm).

S =Infiltración potencial, (cm).

El valor de S se calcula mediante la ecuación:

𝑆 =1000

𝐶𝑁− 10 ∗ 2.54

Dónde:

CN = Número de la Curva

El valor de CN depende del uso del suelo o cubierta, del tratamiento o práctica del suelo, de la condición hidrológica que a su vez se obtiene del cuadro siguiente y del tipo hidrológico del suelo.

Condición hidrológica para varios usos del

suelo

Obteniendo estos datos se entra al siguiente cuadro, en donde se presentan los valores de CN para diferentes condiciones.

Curvas número (CN) para los complejos suelo – cobertura en cuencas en condición de humedad media.

El tipo hidrológico de suelo, se define de acuerdo a su potencial de Escorrentía, y se clasifican cuatro grupos

Bajo potencial de Escorrentía : Tipo A.

Moderadamente bajo potencial de Escorrentía :Tipo B.

Moderadamente alto potencial de Escorrentía :Tipo C.

Alto potencial de Escorrentía : Tipo D.

La definición de cada uno de los tipos hidrológicos de suelo, se presenta en la sgte. tabla

Grupos de suelos segUn su potencial de escurrimiento, para el cAlculo de la curva nUmero (CN).

Grupo Descripción

A Bajo potencial de escorrentía. Suelos que tienen altas tasas de infiltración aún

cuando están bien mojados, consistentes principalmente en arenas o gravas

profundas y bien a excesivamente drenados. Estos suelos tienen una alta tasa de

transmisión de agua.

B Moderadamente bajo potencial de escorrentía. Suelos con tasas de infiltración

moderadas cuando están bien mojados, moderadamente profundos a profundos,

moderadamente bien a bien drenados, con texturas moderadamente finas a

moderadamente gruesas. Estos suelos tienen una tasa de transmisión de agua

moderada.

C Moderadamente alto potencial de escorrentía. Suelos con tasas de infiltración lentas

cuando están bien mojados, principalmente con una capa que impide el

movimiento hacia abajo del agua, o de textura moderadamente fina a fina y una

tasa de infiltración lenta. Estos suelos tienen una tasa lenta de transmisión de agua.

D Alto potencial de escorrentía. Suelos que tienen tasas de infiltración muy lentas

cuando están bien mojados, principalmente suelos arcillosos con un alto potencial

de expansión; suelos con una napa subterránea permanente alta; suelos con

claypan o capa arcillosa en la superficie o cercana a ella; y suelos poco profundos

sobre materiales casi impermeables. Estos suelos tienen una tasa muy lenta de

transmisión de agua.

Cálculo del caudal de diseño (Q).

El caudal de diseño se calcula mediante la Ecuación del Cypress Creek (Palacios, 2002):

𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐴𝑃

Donde:

C= Coeficiente de drenaje (l/s/ha)

A= Área a drenar (ha)

p = exponente empírico, usualmente 5/6.

La fórmula anterior presenta la conveniencia de incorporar el efecto del aumento del área a drenar en el valor final del caudal de diseño.

El Coeficiente C de drenaje, se obtiene de una ecuación propuesta por Stephen y Mills (1965):

𝐶 = 4.573 + 1.62 ∗ 𝐸24 Donde:

E24= Escorrentía de diseño para 24 hrs (cm)

A su vez, E24 es calculada mediante:

𝐸24 =𝐸 ∗ 24

𝑡𝑑

Donde:

E = Escorrentía diseño, (cm).

td =Tiempo de drenaje, (hr).

Otros métodos

Métodos para calcular los gastos de diseño hidráulico para drenaje en general. En el apartado 6.1.4 se uso la ecuación de Cypress Creek para el cálculo del gasto en drenes de aguas superficiales, sin embargo, de manera general, la mayoría de los procedimientos para calcular escurrimiento han sido diseñados para estimar las crecidas máximas o avenidas máximas. Entre los métodos se tienen el de envolventes máximas, el racional y el racional modificado

Método de envolventes. Este método toma en cuenta sólo el área de la cuenca. Aunque no son métodos que analicen propiamente la relación entre la lluvia y el escurrimiento, pueden ser de gran utilidad en los casos en que se requieran sólo estimaciones gruesas de los gastos máximos probables, o bien, cuando se carezca casi por completo de información.

Método racional. Dentro de la importancia de

los escurrimientos, se considera la estimación

de ellos para la planeación de obras de

manejo de los recursos hidráulicos y para su

aprovechamiento en áreas de riego.

El escurrimiento máximo de un área de

drenaje es esencial para el diseño de

estructuras vertedoras y de almacenamiento,

por tal razón es necesario estimarlos, para ello

se usan formulas empíricas como el método

racional, el cual se expresa por la ecuación.

Qs 0.0028CIA

Dónde:

Qs = Gasto máximo probable de escurrimiento en m3 /s.

C = coeficiente de escurrimiento, que varía de 0.1 a 1, el cual depende de las características de la cuenca, es adimensional

I = Intensidad de la lluvia expresada en mm/h.

A = Área de la cuenca, en ha. 0.0028 = Coeficiente de conversión de unidades, resultante de cambiar mm y hectáreas a m2, y horas a segundos.

El Coeficiente de escurrimiento es la proporción de lluvia que fluye superficialmente sobre el terreno como escorrentía. Depende entre otros factores, de la pendiente, del tipo de suelo, de la cubierta vegetal, de la humedad del suelo previa a la lluvia, así como de la intensidad y duración de la lluvia.

Método racional modificado. Los excesos de la precipitación máximos en cuencas pequeñas también pueden ser estimados por el método racional modificado. Este método puede ser utilizado cuando existen datos pluviográficos de una estación dentro o cerca del área de estudio, utilizando la fórmula 32 (Colegio de Postgraduados, 1991).

Q 0.0028 CPA

Donde:

Q = Escurrimiento máximo, en m3 /s

C = Coeficiente de escurrimiento, que varía de 0.1 a 1, de acuerdo con las características propias de la cuenca (Cuadro 16).

P = Lluvia de diseño para un período de retorno dado, en mm.

A = Área de la cuenca, en ha. Es importante considerar que para un período crítico, la lluvia reportada en 24 horas se puede presentar en una hora, por lo que este valor se debe expresar en cm/hora.

Valores de C para el cálculo de

escurrimientos

SOLUCION

1 CALCULO DEL TIEMPO DE DRENAJE

Dp = 10%

= 110.49 hrs

Tiempo de aireacion

t10= 10.8x22% + 36.7x69.4% + 18.4x8.6%

t10= 29.4 hrs

td = 81.09 hrs 3 d

2 LLUVIA DE DISEÑO

Este dato se toma de la estacion metereológica deviendo dar los siguientes datos:

3 d

5 años

Pd = 13.08 cm

td =

periodo de retorno =

3 ESCORRENTIA DE DISEÑO

Pastizales No tiene cuadro 11 alta potencial

de escorrentía

Pastizales No tiene Buena alta potencial de escorrentía

S = 6.35 E = 7.68 cm

4 CAUDAL DE DISEÑO

Coeficiente de drenaje

E24 = 2.56 cm

C = 8.7 l / s / ha

4053.817939

Q = C x A ^ P

Q = l / s

Drenaje Superficial en Terrenos Agrícolas - Universidad Autónoma de

Chapingo

SISTEMA DE DRENAJE SUPERFICIAL

Consiste de obras que se construyen en la

superficie del suelo, para captar y desalojar

excesos de agua derivados de filtraciones o

de niveles freáticos elevados.

Pueden ser drenes interceptores colocados

perpendicular o transversalmente a las

líneas de corriente para recoger los flujos

de agua libre y drenes colectores o de

desagüe, orientados según las líneas de

pendiente para conducir el agua fuera de la

parcela. Estos a su vez, también deben

desembocar a drenes superficiales

colectores.

Hay cuatro tipos de drenaje:

Zanjas abiertas profundas.

Zanjas profundas cubiertas con filtros de

grava, arena, etc., así como con tubos.

Drenes internos cilíndricos o tubulares sin

revestimiento: drenes topo.

Drenes internos cilíndricos revestidos o

drenaje entubado, que es el más común

en la actualidad.

Especificaciones:

Diseño de la red. Según Rojas (1996), el diseño

de un sistema de drenaje superficial

comprende dos fases principales, el trazo y el

diseño de las secciones hidráulicas.

Trazo de la red. El trazo de la red de drenaje,

consiste en la elaboración de un plano con la

ubicación de cada uno de los drenes primarios

y secundarios. Para dicho trazo se tomarán en

cuenta las siguientes especificaciones:

Localización.

Parcelamiento.

Trazo.

Cuadro 1. Radios mínimos de curvatura (m)

en suelos estables y sin protección en los

márgenes

La disposición de los desagües y colectores parcelarios

bajo distintas condiciones de pendiente de los terrenos son:

● Pendiente mínima: Los desagües y los colectores deben

ser perpendiculares, longitudes moderadas y pendientes

continuas.

● Con pendiente hacia una sola dirección. Se deben

ajustar los drenes de modo que las longitudes sean las

adecuadas, de tal manera que no se alcancen

velocidades de escurrimiento que provoquen erosión.

El diseño del sistema de desagües de acuerdo con

Palacios (2002), consiste en:

● Localizar el sitio, generalmente de un colector, que

puede ser una zona baja, donde se recibirán los

volúmenes de agua removidos.

● Definir la ubicación en planta de los desagües, lo que

implica definir su espaciamiento y localización.

● Definir la capacidad de conducción y dimensiones

de la sección hidráulica de los desagües y colectores

de drenaje superficial.

Estructuras: Al momento de realizar los

levantamientos topográficos, se localizan

estructuras del sistema de desagüe y entre las

principales están los puentes, alcantarillas,

caídas, entradas de agua, vados, remates

finales, etc.

Diseño de las secciones hidráulicas. La

influencia de la rugosidad de taludes y fondo

de un canal o dren se manifiesta en función del

tamaño de la sección hidráulica.

Cuadro 2. Valores de n para canales y zanjas dados por Hartón.

La Ecuación 1 o el Cuadro 2 se utilizará en base a la información disponible y

cuando se utilizan ambos, es preferible utilizar el valor mayor.

Cuadro 3. Velocidades máximas permisibles en m/s para diferentes canales

Para evitar el deslave en las zanjas abiertas desprovistas de vegetación, antes del diseño se deben conocer las velocidades máximas permisibles.

Cuadro 4. Velocidades (m/s) mínimas en cauces para evitar la sedimentación

Depende de la sedimentación, crecimiento de plantas acuáticas y control sanitario. La velocidad a la que no se produce sedimentación, depende del material transportado por el agua. En la práctica para asegurar el arrastre de limos, la velocidad debe ser mayor a 0.25 m/s y para arenas superior a 0.5 m/s.

Cuadro 5. Talud para secciones trapeciales en diferentes materiales.

Sección típica. Según IMTA (1986), para la red básica de drenaje se deben utilizar

zanjas a cielo abierto de sección trapecial, cuyo nivel de agua esté siempre abajo

del terreno, ya que solo en estas condiciones se permitirá el desfogue de los

drenes superficiales y subterráneos, además del escurrimiento lateral del agua

superficial hacia el interior de los mismos.

Cuadro 6. Taludes para canales.

Los taludes recomendados para los canales de desagüe se presentan en el

Cuadro 6.

Cuadro 7. Taludes de los canales de drenaje para varios métodos de mantenimiento.

ESTUDIOS HIDRAHULICOS

La finalidad del diseño hidráulico de las alcantarillas es encontrar el tipo y tamaño de las mismas

que desagüen de la manera más económica la corriente originada por una lluvia de frecuencia

establecida.

Generalmente, la alcantarilla reduce el cauce de corriente, ocasionando un represamiento del agua a su

entrada y un aumento de su velocidad dentro del conducto y a la salida. El éxito del diseño hidráulico

radica, por consiguiente, en proveer una estructura con capacidad de descargar, económicamente, una

cierta cantidad de agua dentro de límites establecidos de elevación del nivel de las aguas y de velocidad.

Cuando la altura y la descarga han sido determinadas, la finalidad del diseño es proporcionar la

alcantarilla más económica, la cual será la que con la menor sección transversal satisfaga los

requerimientos del diseño.

CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO EN LAS ALCANTARILLAS.

El proyectista de las alcantarillas de una carretera precisa conocer la mecánica básica del flujo en el

conducto, pues ella permite establecer las ecuaciones que relacionan la altura de agua a la entrada con

el gasto y las dimensiones de la alcantarilla.

Figura Factores que regulan el escurrimiento a través de una alcantarilla

El escurrimiento a través de una alcantarilla generalmente queda regulado por los siguientes factores:

pendiente del lecho de la corriente aguas arriba y aguas abajo del lugar, pendiente del fondo de la

alcantarilla, altura de embalse permitida a la entrada, tipo de entrada, rugosidad de las paredes de la

alcantarilla, y altura del remanso a la salida.

Todos estos factores se combinan para determinar las características del flujo a través de la alcantarilla.

En la Figura se compara el flujo por un canal abierto y a través de un conducto cerrado.

El gradiente de energía, también llamado línea de carga total, es la suma de la carga por velocidad,

v2/2g, la profundidad del flujo o la altura piezométrica, según se trate de un canal o de un conducto

cerrado, y la elevación sobre un datum arbitrario, Z.

Una alcantarilla puede tener su control a la entrada cuando, trabajando con ésta descubierta, la

pendiente del conducto es supercrítica. Caso más común es cuando, estando la entrada sumergida, el

conducto no fluye lleno. Una alcantarilla que trabaja con control a la entrada recibe el nombre de

alcantarilla hidráulicamente corta.

Si la altura de agua a la entrada es alta, la pendiente del conducto suave y la longitud de la alcantarilla

suficientemente larga, la sección de control puede cambiar de la entrada a la salida.

Figura B. Alcantarillas con control a la entrada a) No sumergida, b) sumergida.

Al tenerse control a la salida, a los factores de regulación de la capacidad de la alcantarilla

considerados anteriormente se añaden otros: la longitud, pendiente y rugosidad del conducto, las

pérdidas de carga a la entrada y, a veces, la altura de agua a la salida. Como muestra la Figura B.

E1 control a la salida se presenta en dos circunstancias: la menos frecuente es cuando la altura de

agua no sumerge la entrada y la pendiente del conducto es subcrítica; más común es el caso de

una alcantarilla fluyendo a plena capacidad. Una alcantarilla que trabaja con control a la salida

recibe el nombre de alcantarilla hidráulicamente larga.

DISEÑO DE LAS ALCANTARILLAS.

El diseño de una alcantarilla, cuando se realiza integralmente, es un proceso que abarca no solamente

el diseño hidráulico del conducto sino que se refiere a las condiciones de ubicación, alineamiento y

pendiente que tendrá la estructura, a la selección del tipo, forma del conducto y de sus instalaciones

accesorias, al estudio de los posibles daños que puede ocasionar la erosión producida por las aguas y a

su remedio, a las condiciones de instalación del conducto y al cálculo estructural bajo las cargas

externas a que estará sometido, a la prevención de los daños derivados de la corrosión, al análisis de la

obra desde los puntos de vista de la seguridad y de la estética vial y a la justificación económica del

diseño que se haya propuesto. Como los sistemas de drenaje inciden sobre el costo de conservación y

mantenimiento de las carreteras, también es necesario, que las alcantarillas sean diseñadas

considerando que su funcionamiento deberá estar acorde con las limitaciones impuestas por los

sistemas y métodos de mantenimiento.

a) Emplazamiento de las alcantarillas

Existen tres factores importantes que deben tomarse en cuenta en la localización de una estructura de

drenaje para lograr el mayor grado de eficiencia y seguridad; estos factores son: alineamiento,

pendiente y elevación.

El alineamiento más adecuado se logra cuando la estructura se adapta a las condiciones topográficas

del lugar; esto significa que el eje de la alcantarilla deberá coincidir con el lecho de la corriente,

evitando cambios bruscos que impidan o retarden el flujo normal. Se puede lograr un alineamiento

recto cambiando la dirección del cauce, alineando la alcantarilla oblicuamente con respecto al eje

original de la vía, o combinando ambos métodos.

Se justifica un cambio de dirección en el cauce cuando el costo de esto sea compensado por una

disminución en la longitud o diámetro de la alcantarilla; un alineamiento oblicuo aumenta la longitud de

la alcantarilla, si bien aumenta en eficiencia hidráulica. Cuando es indispensable un cambio brusco de

dirección en el alineamiento horizontal, éste debe realizarse mediante curvas tan amplias como sea

posible, evitando que los extremos de la alcantarilla se encuentren cerca del lugar donde la corriente

cambia de curso.

Un factor que afecta directamente la ubicación de las alcantarillas es la capacidad de soporte del suelo.

Cuando la obra es de envergadura, es necesario hacer los estudios previos correspondientes, ya que la

naturaleza del suelo podría obligar a cambiar un alineamiento recto por otro curvo o a no utilizar total o

parcialmente el cauce natural para colocar la alcantarilla, o a mejorar el material existente en los sitios

que se requiera. Las estructuras de drenaje deben ser construidas, en general, para la misma pendiente

del lecho del cauce. No tomar en cuenta la pendiente del drenaje natural puede provocar serias

consecuencias.

En lo que se refiere a la elevación, las alcantarillas deben colocarse preferiblemente con su fondo al ras

del cauce y no más bajas. Cuando se requiere bajar el fondo del canal, es necesario reconformar

también el lecho aguas abajo, ajustándolo a la nueva rasante y pendiente. Una limitación para ubicar

una alcantarilla en el fondo del canal, podría ser la imposibilidad de lograr un sistema práctico para la

conservación y mantenimiento; otra, el alineamiento horizontal, que en ningún caso debería tener

quiebres bruscos. En el caso de no colocarse la alcantarilla en el fondo, debería ubicarse sobre terreno

firme, a un lado del cauce natural.

Ahora bien, hay casos en que las recomendaciones anteriores deben variarse. Las circunstancias que a ello

obligarían y las alternativas correspondientes son:

1. En zonas recientemente niveladas de declive relativamente suave, puede haber sedimentación; la

alcantarilla puede colocarse unos centímetros más alta que el lecho de la corriente, pero conservando la

misma pendiente.

2. Cuando la altura del terraplén es reducida, el colocar la alcantarilla más baja que el lecho de la corriente

produce sedimentación y reduce el área hidráulica; aquí debe usarse una estructura ancha y de poca altura,

como un tubo abovedado; en algunos casos puede elevarse la cota del camino.

3. Bajo terraplenes altos no siempre es necesario colocar el conducto al mismo nivel que el fondo de la

corriente; si puede admitirse una elevación de agua a la entrada, la alcantarilla se puede colocar en un

nivel más alto, reduciendo así su longitud. Colocar las alcantarillas por encima del cauce tiene como

límite llevar la alcantarilla casi a nivel de la calzada, con lo cual queda un espacio sin drenaje entre el

terreno natural y el terraplén.

En estos casos, el terraplén deberá ser extendido hasta el terreno natural, ocupando de esta forma el

volumen que existiría desde el nivel del cauce natural hasta la rasante de la obra de drenaje.

4. Bajo terraplenes altos, generalmente ocurre mayor asentamiento en el centro de la sección; la

alcantarilla debe colocarse con una contra flecha: la mitad de aguas arriba casi horizontal, dándose la

caída necesaria en la mitad aguas abajo.

5. En terrenos con pendientes fuertes, como las laderas, no siempre es necesario dar a las alcantarillas la

misma pendiente abrupta; puede dársele la pendiente crítica y una salida con vertedero que evite la

socavación; esto acorta el conducto y rebaja la cubierta.

b) Uso de los distintos tipos y formas de alcantarillas

Las alcantarillas, según la clase del material que se emplea en su fabricación, pueden clasificarse en

alcantarillas metálicas y alcantarillas de concreto; según la forma, en conductos redondos, ovalados o

abovedados, cuadrados y rectangulares; y según el número de conductos que se empleen en un mismo

lugar, en simples y múltiples o unicelulares y multicelulares.

Las alcantarillas metálicas son, generalmente, corrugadas, ya que esta condición aumenta la resistencia

del material, acero o aluminio, a los esfuerzos. Las formas más utilizadas aparecen en la Figura 8.10,

donde se indican usos y dimensiones usuales.

Las alcantarillas de concreto, según su forma, pueden ser alcantarillas de cajón (cuadradas, de una o varias

celdas; rectangulares, de una o varias celdas), circulares y ovaladas.

En el caso de las alcantarillas de concreto, la elección de la forma debe ser hecha cuidadosamente,

dependiendo ello, entre otros factores, de la topografía del lugar y de la eficiencia hidráulica y estructural

y, por supuesto, de los costos de construcción.

Inicialmente, la selección de la forma se hace buscando la que mejor se adapte al cauce del canal de

drenaje. En canales estrechos y profundos, que lleven altos flujos en las épocas lluviosas, es más

conveniente instalar alcantarillas estrechas y altas. En zonas planas, sin cauces definidos, el agua escurre

en grandes volúmenes pero pequeñas alturas; en este caso, una alcantarilla de cajón de varias celdas o

aberturas será la indicada.

Formas más utilizadas de alcantarillas metálicas.