Este documento describe los criterios de diseño para aliviaderos laterales y alcantarillas. Los aliviaderos laterales se ubican en los canales para controlar el caudal y evitar desbordes. El caudal de diseño es aquel que circula por encima del nivel normal del canal. Se presentan fórmulas como la de Forchheimer y Weisbach para dimensionar los aliviaderos. Los ejemplos muestran cómo calcular la longitud del aliviadero usando estas fórmulas. También se describe el diseño hidráulico de un aliviadero con al

1. ALIVIADERO LATERAL

2. 1. Aliviaderos laterales
1.1 Generalidades
Estas estructuras consisten en escotaduras que se hacen en la pared o talud del canal
para controlar el caudal, evitándose posibles desbordes que podrían causar serios
daños, por lo tanto, su ubicación se recomienda en todos aquellos lugares donde exista
este peligro.
Los cuales de exceso a eliminarse, se originanalgunas veces por fallas del operador o por
afluencias, que durante las lluvias el canal recibe de las quebradas, estos excesos debe
descargar con un mínimo de obras de arte, buscándose en lo posible cauces naturales para
evitar obras adicionales, aunque esto último depende siempre de la conjugación de
diferentes aspectos locales (topografía, ubicación del vertedero, etc.)
2. Criterios de Diseño
i. El caudal de diseño de un vertedero se puede establecer como aquel caudal
que circula en el canal por encima de su tirante normal, hasta el nivel máximo
de su caja hidráulica o hasta el nivel que ocupa en el canal, el caudal
considerado como de máxima avenida.
ii. El vertedero lateral no permite eliminar todo el excedente de caudal, siempre
quedará un excedente que corresponde teóricamente a unos 10 cm encima
del tirante normal.
iii. La altura del vertedor o diferencia entre la cresta de éste y el fondo del canal,
corresponde al valor Yn.
iv. Para dimensionar el vertedero existen gran variedad de formulas, a
continuación se describe la fórmula de Forchheiner.
Q  V
2
µ
3
L n3 / 2
Donde:
V = 0.95
µ = coeficiente de contracción
L = longitud del vertedero
h = carga promedio encima de la cresta
2g

3. El flujo del canal, deberá ser siempre subcrítico,
entonces: h2 > h1
h 
h1  h2
2
h1 = 0.8 h2
h = 0.9 h2
La formula 4,21 da buena aproximación cuando se cumple:
V1
 0.75
gY1
h2 – h1  Y2 - Yn
Para mejorar la eficiencia de la cresta del vertedero se suele utilizar diferentes valores,según la
forma que adopte lacresta.

4. Forma µ
a)
b)
c)
d)
Anchos de cantos rectangulares
Ancho de cantos redondeados
Afilado con aeración necesaria
En forma de techo con corona
redondeada
0.49-0.51
0.5-0.65
0.64
0.79

5. i. El tipo a y b, se usan cuando el caudal que se está eliminando por la ventana o
escotadura del canal, cruza un camino, frecuentemente se utilizan cuando se
proyectan badenes, cuando esto no es necesario y el caudal del vertedero se
puede eliminar al pie del mismo, se utilizan los tipos c ó d.
ii. Los aliviaderoslateralespueden descargar a través de un vertedero con colchón
al pie (desniveles pequeños) mediante una alcantarilla con una pantalla
disipadora de energía al final (desniveles grandes).
Ejerció 1
Un canal trapezoidal de rugosidad 0.014 con taludes 1: 1 plantilla 1 m y pendiente 1 o/oo,
recibe en épocas de crecidas un caudal de 9 m3/s., el canal ha sido construido para 4
m3/s, pero puede admitir un caudal de 6 m3/s. Calcular la longitud del aliviadero para
eliminar el exceso de agua.
Solución
1. Cálculode lostirantes
YMax = 1.71 m
Yn = 1.17 m
Y2 = 1.42m
2) Cálculo de h
h2 = .25 m
h1 = 0.8 x h2 = 0.2 m
h = 0.2 + 0.25 = 0.225 m
2

6. 3) caudal a evaluar
Q = 3 m3
/s

7. 2xVxµx 2g xh3 / 2
4) Cálculode L
Para µ = 0.5 y aplicando ecuación:
L 
30
L = 20 m
Ejercicio2
Resolver el ejercicio anterior empleando la fórmula de Weisbach
Q 
2
µL
3
h3 / 2
h = se considera un 60% del borde libre, como un criterio práctico de diseño y según el
problema anterior se tiene:
Q = 3 m3
/s
µ = 0.50
h = 0.6 (1.71 – 1.17) = 0.324 m
Luego:
L 

3x3
3x0.5x4.43x0.184
L = 11 m
En la Fig. 4.9 se aprecia una aplicación práctica de este diseño:
Nota: Comparando los ejercicios anteriores se puede concluir que WEISBACH da vertederos
muchos más cortos que Forchheiner, razón por la cual recomendamos el uso de la fórmula de
Weisbach, además ésta ha sido utilizada con buenos resultados en el Departamento de
Lambayeque.
2g

8. 2.1

11. 2zµx 2g xh3 / 2
1.3 CálculoHidráulicode unaliviadero–Alcantarilla
Ejercicio3.
A la altura del km 15+790 de un canal principal se plantea la necesidad de eliminar 9 m3
/s
provenientede los excesos de lluvia y con la finalidad de prevenirdesbordes del canal,se desea
proyectar un aliviadero, si el canal presenta un borde libre de 0.9 m, se pide: dimensionar
hidráulicamente el aliviadero.
Solución
La solución al problema se presenta en las Figs. 4.10. a, b y c, donde debido a la situación
topográfica se ha proyectado un aliviadero con alcantarilla.
1) Longitud del Aliviadero
Como criterio práctico de diseño asumimos que un 60% del borde libre sería el valor de h en
la fórmula de Weisbach y tomando µ = 0.62 como promedio, setiene:
L 
50

3x9
2x0.62x4.43x(0.54)1.5
L = 12.4  12.50 m
El caudal de 9 m3
/seg entra por el aliviadero de 12,50 m de longitud y cae a una rampa con
una inclinación mínima de 5%.

12. 2) Cálculo de H2
El valor H2
’
se estima  1.5 Yc, siendo Yc el que ocurre en la sección 2y si asumimos en 2
un ancho de rampa b2 = 2.0 setendrá:
q 
9
 4.5m3
/ segxm
2
Yc = 1.273 m
Entonces:
H’
2 = 1.91 m
El valor de la cota en 2, será : 97.59
3) Cálculo de H1
97.59 + Yc
 H
2
1
 99.50
H1 = 1.274 m
El valor de la cota en 1, será: 99.23
En 1 el ancho de la rampa es: 60% de b2; b1 = 1.2 m
4) Pendiente de la rampa
La rampa deberá tener una pendiente  5%
S =
98.23  97.59
 5.12%
12.5
El caudal que se está eliminando pasa por el punto 2 y cae a una poza que va conectada a
una alcantarilla.

13. 5) Dimensionamiento de laalcantarilla
Es necesario remarcar que por seguridad, se debe considerar una carga mínima de 1.5 Va2
/2g
encima de la alcantarilla hasta el Punto 1, con lo cual se garantiza la sumergencia y sobre todo,
hay más confianza de que no habrá desborde por la escotadura o aliviadero en el caso
imprevisto de un mayor caudal.
Asumiendo una alcantarilla de 1.5 x 1.5, se tiene:
A = 2.25 m2
Va = 4 m/seg
Con estos datos asumidos se prosigue el cálculo
1.5
Va²
 1.22m
2g
La altura de energía respecto al fondo de la alcantarilla será:
H2 = 99.50 – 95.506 = 3.994 m
Con ayuda del Plano Topográfico, se establece aproximadamente la cota de entrega de la
alcantarilla y se hace un balance de energía entre este Punto y el Punto 2.
E2 = 99.50
E2 = E3 + pérdidas + H2

14. ESQUEMA PRELIMINAR
 Perdidas = Entrada + Fricción + Codos (2 codos)
Va2
L Va2   

1/ 2 Va2 
 Pérdidas = 0.3  f  2  x  (A)
2g D 2g
 90 2g 
Va = velocidad de la alcantarilla
f = 0.025, tomando este valor se obtienen también buenos resultados.
 = 0.25 (ver 2.6.11)
 = 22º
D = 4R = 4
 A 
 4 
1.5x1.5
 1.5

P

4x1.5
 
L = 22.6 (se obtiene aproximadamente mediante el esquema tentativo).

17. MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HIDRAULICAS PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS
MULTISECTORIALES Y DE AFIANZAMIENTO HI DRICO

18. MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HIDRAULICAS PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS MULTISECTORIALES Y DE
AFIANZAMIENTO HIDRICO
1.706x19.62
1.9238
Reemplazando valores en (A) se obtiene:
Va 2
 Pérdidas = 09238
2g
La ecuación del balance de energía será:
99.50 = 92.30 + Y3 +
Y3 = 1.5 m
V3 = Va
Luego:
Va =
Va = 4.17 m/seg
V 2
3

2g
Va2
2g
0.9238  3.994
Resulta una velocidad ligeramente superior a la de 4 m/seg. asumida debido a las pérdidas de
carga que son necesarias vencer, siendo necesario proyectar al final de la alcantarilla, un
amortiguador del tipo de impacto que garantice una entrega con flujo lento, evitándose las
erosiones y según la Fig. 4.11 corresponde a un amortiguador de W = 4.0 m.
1.4 Amortiguadoresdel tipode impacto
La Fig. 4.11 resulta de gran utilidad para dimensionar estos amortiguadores con caudales hasta
de 11.2 m3
/s (400 p.c.s) y velocidades iguales o menores a 9.14m/s (30pies).
Estos amortiguadores pueden ser utilizados tanto en canales abiertos como en tuberías y la
disipación es obtenida haciendo chocar el chorro de llegada contra un deflector vertical
suspendido, el mejorfuncionamiento es obtenido, cuandoeltirante de la descarga, se aproxima,
pero no excede a la mitad de la altura del deflector, siendo recomendable que el borde inferior
del deflector se coloque al mismo nivel que el fondo del canal o tubo de llegada.

19. MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HIDRAULICAS PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS MULTISECTORIALES Y DE
AFIANZAMIENTO HIDRICO
FIG.4.11 AMORTIGUADORES DEL TIPO DE IMPACTO

20. MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HIDRAULICAS PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS MULTISECTORIALES Y DE
AFIANZAMIENTO HIDRICO