Hidraulica de Alcantarillas

Hidráulicamente, las alcantarillas se definen como conductos cerrados, ya que pueden operar con la línea de carga de la corriente de agua por encima de su corona y, por consiguiente, trabajar a presión. Una alcantarilla que no trabaje a plena carga opera de la misma forma que un canal abierto. Las alcantarillas se construyen de diversas formas: circulares, ovaladas o abovedadas cuadradas y rectangulares, y están hechas de distintos materiales, concreto simple o armado, metal liso o corrugado, arcilla, etc. Figura 10 – 47.

ESTUDIOS PREVIOS AL DISEÑO DE ALCANTARILLAS

El diseño de alcantarillas requiere una serie de estudios previos agrupados en: Hidrológicos, Topográficos e Hidráulicos.

ESTUDIOS HIDROLÓGICOSLos principios de la hidrología relacionados con el estudio del drenaje de carretera ya expuestos, son aplicables al diseño de alcantarillas siempre que se disponga de datos suficientes.

Sin embargo, es probable que información de precipitación y escurrimiento para las corrientes que se tratan de evacuar por las alcantarillas no se disponga, en éste caso, se utilizaran los datos deducidos de la observación del comportamiento de estructuras similares en la región. También se puede predecir el escurrimiento para áreas locales no medidas, partir de registros de áreas similares para las cuales el escurrimiento se ha medido. Cuando las descargas de diseño se deduce del comportamiento de otras estructuras existentes, el proyecto no debe depender exclusivamente de las evidencias hidrográficas de las crecientes máximas recientes. La frecuencia de este acontecimiento debe tenerse en cuenta.

Muchos factores influyen en la selección del periodo de retorno de las alcantarillas: importancia de la vía, posibles daños que una crecida pudiera provocar al tráfico, costos de amortización y mantenimiento de las estructuras durante la vida de la carretera, etc.

Teniendo en cuenta estos factores, el período de retorno para pequeños buenos puentes y alcantarillas puede variar desde 5 a 100 años, siendo uno de los valores más usados el de 25 años.

La frecuencia se establece en función de las características e importancia de la vía y del tipo de obra de drenaje, según la Tabla 10.19.

FRECUENCIA DE DISEÑO PARA PONTONES Y ALCANTARILLASTABLA 10.19

TIPO DE OBRADE DRENAJE

FRECUENCIA DE DISENO

AUTOPISTAS CLASES DE CARRETERAS

URBANAS RURALES 1º y 2º 3º y 4º

Pontones 50 50 50 25

Alcantarillas de sección transversal más de 4m2 50 25 25 10

Alcantarillas de sección transversal menor de 4m2

25 25 15 10

También se selecciona la frecuencia en base al factor económico y a los daños que una inundación pueda ocasionar a la carretera, establece que una alcantarilla debe evacuar la descarga correspondiente a una frecuencia de 10 años sin que se produzca carga estática en la corona a la entrada del conducto, y que el proyecto de las alcantarillas y obras complementarias debe ser balanceado para evitar daños severos provenientes del nivel y de la velocidad del agua que produce la descarga de 100 años de frecuencia.

ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS

La selección del tamaño y tipo de estructura de drenaje, adaptable a un sitio determinado, depende de la precisión con que se pueda señalar en los planos topográficos o sobre las fotografías aéreas de los alrededores de la carretera, las cuencas de los arroyo y corrientes de agua que cruzan la vía, el perfil longitudinal del canal a la entrada y salida de la alcantarilla y su sección transversal, la sección transversal del terraplén, las cotas de inundación permisibles a la entrada y salida de la estructura, la naturaleza del lecho del canal, las posibilidades de erosión, etc. En consecuencia, los estudios topográficos o sobre fotografías aéreas deben incluir el perfil y la sección del canal, estudios de suelos, observaciones referentes al carácter general de la topografía (plana, ondulada o accidentada) tipo de vegetación predominante, etc.

ESTUDIOS HIDRÁULICOS El diseño hidráulico de las alcantarillas tienen por finalidad encontrar el tipo y tamaño de éstas que desagüen de la manera más económica la corriente originad por una lluvia de frecuencia establecida.

Una alcantarilla se construye para dar paso bajo la carreta al agua que escurre por la corriente o canal. Generalmente, la alcantarilla reduce el cauce de la 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, en lograr una estructura con capacidad de descargar, económicamente, una cantidad de agua dentro de los límites del nivel de las aguas y de velocidad. Con la altura y descarga determinadas, la finalidad del diseño es proporcionar la alcantarilla más económica, que será la que con menor sección transversal satisfaga los requisitos del diseño.

EL FLUJO EN LAS ALCANTARILLASPara proyectar una alcantarilla se debe conocer la mecánica básica del flujo en el conducto para establecer las ecuaciones que relacionan a la altura del agua a la entrada con el gasto y las dimensiones de la alcantarilla. El escurrimiento a través de una alcantarilla se regula por los siguientes factores: pendiente del lecho de la corriente aguas arriba y aguas abajo del lugar, pendiente del fondo de alcantarilla, altura de embalse a la entrada, tipo de entrada, rugosidad de las paredes de la alcantarilla, y altura del remanso a la salida. En la figura No 10-49 se compara el flujo por un conducto cerrado y a través de un canal abierto.

El Gradiente de energía o línea de carga total, es la suma de la carga por velocidad, v2/2g, la profundidad del flujo o la altura piezométrica, según sea su canal o conducto cerrado y la elevación sobre un datum arbitrario,, Z. La línea de gradiente de energía baja en el sentido del flujo, siendo su pérdida igual a la relación H1/L1, donde H1 es la pérdida total de carga en la distancia L. El Gradiente hidráulico o línea de carga piezométrica es la suma de la elevación Z del fondo del conducto sobre un plano de referencia más la altura de agua o la altura piezométrica, según corresponda. En los conductos cerrados que trabajan a presión, p/w es la altura piezométrica y la línea de Gradiente hidráulico que está por encima de la cara superior del conducto en tanto que la relación entre la presión interna y la presión atmosférica sea positiva.

En una sección 1, antes de la entrada de alcantarilla, el flujo es esencialmente uniforme y las líneas de gradiente hidráulica prácticamente coinciden. Al entrar el agua en la alcantarilla, sección 2 el flujo se contrae y poco después de expande, debido a la geometría de la entrada, produciéndose una pérdida de energía en ésta sección. Al restablecer aguas abajo una distribución normal de la velocidad, sección 3 a lo largo el canal se ocasiona una nueva pérdida de energía debido a la fricción o resistencia de forma del conducto. En la salida, sección 4, hay una nueva pérdida de energía causada por la turbulencia de la expansión del flujo y por el retardo que éste sufre por el agua del canal de salida, Finalmente, al fluir el agua libremente en el canal, el flujo se restablece y el gradiente hidráulico coincide con la superficie del agua, sección 5.

Por los ensayos de laboratorio y por las observaciones de campo hay evidencias que existen dos tipos de flujo en las alcantarillas: flujo con control a la entrada y flujo con control a la salida, entendiéndose por control la sección donde existe una relación definida entre el gasto y la profundidad. Control a la entrada significa que la capacidad de la alcantarilla está regulada por la geometría de la sección (área, forma y naturaleza del contorno), y por la altura del agua a la entrada del conducto, independientemente de que ésta esté descubierta o sumergida; no siendo afectada, por la longitud, rugosidad y condiciones de salida de la alcantarilla. Figura.

Una alcantarilla puede tener su control a la entrada cuando, trabajando con esta descubierta, la pendiente del conducto es supercrítica. Caso más común es cuando, estando a la entrada sumergida, el conducto no fluye lleno. Una alcantarilla que trabaja con control a la entrada se llama 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. Al tener control a la salida, a los factores que regulan la capacidad de la alcantarilla indicados, 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. El control de 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 se llama alcantarilla hidráulicamente larga. Figura 10-51.

HIDRÁULICA DE LAS ALCANTARILLASEl análisis hidráulico del comportamiento del flujo a través de las alcantarillas es un tema complejo. El diseño de las alcantarillas requiere no sólo de un conocimiento de la mecánica básica del flujo en los conductos cerrados, expresados en forma de ecuaciones que relacione el gasto o caudal con las dimensiones de las alcantarillas, sino también un procedimiento de cálculo que simplifique la aplicación de las variables en estas ecuaciones y permita relacionar la capacidad hidráulica del conducto con los requerimientos hidrológicos. EL estudio del flujo a través de las alcantarillas establece las relaciones entre la altura de agua la conducto, el gasto y las dimensiones de la alcantarilla. En el caso de las alcantarillas trabajando con control de entrada los resultados experimentales se dan como nomogramas, como lo de la figura 10.52 y 10.53. Cuando se trata de alcantarillas que trabajan con controla la salida se requiere una carga o energía H capaz de suministrara la carga de velocidad Hv la pérdida de carga a l entrada He, y la pérdida de carga por fricción Hf, en el conducto , es decir:

H = Hv + He + Hf

CLASIFICACION DE LAS ENTRADAS

ENTRADA PROYECTANTES O SALIENTESSu ventaja es su bajo costo, su capacidad de adaptabilidad varía según el tipo conducto. Figura 10 – 57.

ENTRADA CON CABEZAL Y ALETAS

Los cabezales son estructuras que se colocan en los extremos de las alcantarillas para aumentar la eficiencia de la entrada, contribuir la estabilidad del talud de relleno y protegerlo contra la erosión, apariencia estética. La eficiencia de las entradas con cabezal depende del tipo de material de la alcantarilla. Figura 10 – 59.

ENTRADAS MEJORADASEn las alcantarillas de metal corrugado se tiene las siguientes ventajas:

Se reduce al mantenimiento alrededor de la entrada. Se reduce la peligrosidad en relación con las entradas proyectadas cuando

un vehículo sale accidentalmente de la calzada. Se aumenta la eficiencia hidráulica. En las alcantarillas de concreto aseguran la estabilidad del terraplén y disminuye la erosión alrededor de la entrada, entre las entradas especiales se tiene Figura 10 – 60. Entradas con bordes achaflanados Entradas ahusadas laterales. Entradas ahusadas verticales.

LOCALIZACION DE LAS ALCANTARILLASLos factores que se deben tener en cuenta en la localización de una estructura de drenaje para lograr el mayor grado de eficiencia y seguridad son: Alineamientos, pendiente y elevación del conducto con respecto a la carretera y corriente de agua. El alineamiento más adecuado se logra cuando la estructura se adapta a la topografía del lugar, es decir que el eje de la alcantarilla debe coincidir con el hecho de la corriente, evitando cambios brusco que impidan o retarden el flujo normal se puede lograra 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 éste sea compensado con una disminución en longitud o diámetro de la alcantarilla; un alineamiento oblicuo aumenta la longitud de la alcantarilla, si bien aumenta en eficiencia hidráulica.

Cuando sea necesario un cambio brusco d dirección en el alineamiento horizontal debe hacerse con curvas amplias, evitando que los extremos de la alcantarilla se encuentren cerca del lugar donde la corriente cambia de curso. un factor que afecte la ubicación de las alcantarillas es la capacidad de soporte de suelo. Cuando la obra es de envergadura, se debe hacer los estudios previos correspondientes ya que la naturaleza del suelo podría obligar a cambiar un alineamiento recto por otro curvo 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.

La figura 10 - 61 muestra los posibles alineamientos: En terreno ondulado o accidentado la dirección de la alcantarilla deberá seguir la dirección general de la corriente. Así, si la corriente es oblicua a la carretera, la alcantarilla también lo será. En terreno plano, donde la corriente abandona sus orillas en las crecientes y se esparce ampliamente, no es tan importante que la alcantarilla siga el canal de una corriente. Es mas conveniente dirigir el curso del exceso del agua donde el área que requiera el canal con varias alcantarillas separadas a cierta distancia.

Una alcantarilla con una pendiente demasiado baja provoca una reducción en la velocidad del flujo y, por lo tanto, reduce la capacidad hidráulica.La sedimentación producida por las bajas velocidades bloquea gradualmente el paso del agua durante el periodo del flujo normal, hasta el punto que un inesperado puede causar una inundación.Por otra parte, una pendiente mayor que la del hecho de la corriente puede inducir a un incremento de la velocidad capaz de desgastar y minar la estructura.La práctica normal es hacer coincidir la pendiente del fondo de la alcantarilla con la del lecho de la corriente, sin embargo y siempre que sea beneficio, se permite desviaciones de este principio a saber: 1. En zonas recientemente niveladas y declive relativamente suave

puede haber sedimentación; la alcantarilla puede colocarse unos centímetros más altos que del lecho de la corriente pero conservando la misma pendiente figura 10 – 62B.

2. Cuando la altura sea limitada y la alcantarilla se coloca mas baja que el lecho de la corriente se produce la sedimentación y se reduce el área hidráulica; debe usarse una estructura ancha y de poca altura como un tubo abovedado; en algunos casos puede elevarse la cota de la carretera. Figura 10 – 62D

3. En terraplenes altos generalmente ocurre mayor asentamiento en le centro que en los taludes; la alcantarilla debe cambiarse colocando la mitad aguas arriba casi al nivel, y dando el resto de la caída necesaria a la mitad aguas abajo. Figura 10 -62A.

4. En terrenos con pendientes fuertes como en laderas, no es siempre necesario dar a las alcantarillas la misma pendiente abrupta; puede dársela la pendiente crítica, y una salida con vertedero o murete que evite la socavación; esto acorta el conducto y rebaja la cubierta; Figura 10 – 62 G.

CLASIFICACION DE LAS ALCANTARILLAS

ALCANTARILLAS METALICASGeneralmente corrugadas, ya que esta condición aumenta la resistencia del material, acero o aluminio, a los esfuerzos. Figura 10 – 64. ALCANTARILLAS DE CONCRETOSegún su forma pueden ser de cajón circular y ovaladas. En canales estrechos y profundos que lleven altos flujos en épocas lluviosos, es más conveniente 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.

ALCANTARILLAS DE CAJONEstas son adecuadas cuando trabajan bajo condiciones de compresión moderadas o rellenos muy bajos; cuando las cargas del relleno aumentan, o cuando las presiones hidrostáticas internas son mayores de las cargas interiores; esta forma de alcantarilla es menos económica.

Las alcantarillas de varias celdas se adaptan a rellenos moderados a largos cursos de aguas; son ventajosas cuando la pendiente del terreno es fuerte y la altura de relleno es restringida, en estas alcantarillas no se presentan de fundación; sobre suelos que no se portan compresión o que tienen baja capacidad de soporte, las presiones se distribuyen de forma más uniforme y sobre un área más ancha que en los otros tipos de alcantarillas; el asentamiento es menos probable y, por lo tanto disminuye la posibilidad de hundimientos en la vía. En fundaciones sobre rocas, el espesor de la loza de fondo puede ser reducido y, a veces, hasta eliminado mediante l uso de pequeñas bases. El uso de las alcantarillas de cajón es muy frecuente debido a la simplicidad de su construcción. Figura 10 – 65 A.

ALCANTARILLAS CIRCULARES

Pueden ser prefabricadas o de diseño especial. Las prefabricadas se usan cuando va a estar sometidas a carga de relleno y Cargas hidrostáticas dentro de los límites normales. Cuando la eficiencia hidráulica es importante, como en el caso de las alcantarillas largas las características d la alcantarillas circulares son decisivas para su elección. En efecto, para un perímetro dado, la selección circular tiene mayor área que cualquier otra forma, lo que significa economía de materiales. Además para un área dada de sección circular se tendrá el mayor flujo debido al mayor radio hidráulico.

ALCANTARILLA DE DISENO ESPECIALSe diseñan con la cara inferior relativamente plana, logrando una distribución amplia de la carga, la cual da grandes espesores y resistencia en los lados y la transición uniformes de los grandes empujes a la fundación y pequeños espesores en la parte superior para resistir las pequeñas presiones y fuerzas cortantes. En resumen este tipo de alcantarillas tiene diseño hidráulico de un tubo circular, las propiedades de soporte de un arco y una base plana tan útil como las alcantarillas de cajón. Figura 10 – 65 B. Se ha comprobado que los siguientes factores afectan la vida de una alcantarilla: Gasto que fluye a través de la alcantarilla, velocidad del flujo contenido de sedimentos abrasivos, concentración de iones hidrógeno (PH) en el suelo, resistividad eléctrica del suelo contenido de carbonato de calcio, sulfato y sólidos disueltos en el agua, características geológicas de los manantiales presencia de compuesto orgánicos en el agua y afectación de la holla por materias contaminantes.

ALTURA DE AGUA PERMISIBLE A LA ENTRADA

Es la máxima profundidad del agua para garantizar un borde libre mínimo de 0.40 metros entre la superficie del agua y el nivel de la subrasante de la carretera y evitar en lo posible inundaciones en las propiedades aguas arriba de la alcantarilla. VELOCIDAD PERMISIBLE A LA SALIDA Es aquella que evita la erosión del terreno en el canal de salida. Para canales no revestidos las velocidades máximas se indican en la tabla 10.20.

DISIPADORES DE ENERGIA

Con el objeto de emparejar la velocidad el flujo a la salida con la del canal aguas abajo y evitar la erosión y la socavación en las alcantarillas, se reduce la energía cinética del flujo a la salida . Por lo general, los disipadores de energía consta de un pozo amortiguador en el que se colocan elementos – bloques, tacos, muros, rocas que disipan los excesos de energía que traen consigo los flujos de agua. Dentro de éstos se tiene los disipadores contra costa, de impacto, con murete, de enrocado, etc. En la figura No 10-76 se tienen dos clases de disipadores de energía.

DISENO ESTRUCTURAL DE LAS ALCANTARILLAS

El análisis y diseño estructural e una alcantarilla es, un problema de interacción suelo – estructura. Determinada esta interacción, el diseño es similar a cualquier otra estructura. Determinación de las cargas a que van a estar sometidas, tales como el peso de tierra que los cubrirá y las cargas del tráfico e impacto, y la estimación de la resistencia o capacidad para soportar esas cargas con un margen de seguridad apropiado. La capacidad de soporte de una alcantarilla depende principalmente, de la resistencia del conducto, de la distribución de la carga vertical y la reacción del fondo y de la magnitud y distribución de los empujes laterales.

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS CONDUCTOS

Desde el punto de vista estructural, las alcantarillas pueden ser: 1. Conductos flexibles, tales como los tubos

corrugados, de lámina delgada de acero o de aluminio.

2. Conductos rígidos, tales como los de concreto, hierro fundido o arcilla.

CARGAS QUE ACTÚAN SOBRE LOS CONDUCTOSSobre los conductos subterráneos actúan las siguientes son: Carga debido al peso del relleno Carga debidas al tráfico Empujes laterales del material de relleno Presión hidrostática interna debido al flujo de agua.

Ysd =(Sm + Sg) – (Sf + dc)Sm

Donde:Ysd = Relación de asentamientoSm = Deformación de la columna de terraplen entre el plano crítico y el terreno natural.Sg = Asentamiento del terreno natural adyacente al conductoSf = Asentamiento de la fundación del conductodc = acortamiento del diámetro vertical del conducto

CARGAS DEBIDAS AL TRÁFICO

Wt = Ct (PIc/L) Donde:Wt = Carga promedio que actúa sobre el productoL = Longitud de la sección del conducto, en metros.Ic = Factor de impacto comprendido entre 1.5 y 2.Ct = Coeficiente de cargaP= Carga de rueda concentrado sobre el relleno, en Kg

CAPACIDAD DE CARGA DE LOS CONDUCTOS FLEXIBLES

x = D1 {KWcY3/(EI + 0.061 E’ r3)} donde: x = Deflexión del conducto, en m.K = Un parámetro, función del ángulo de apoyo.Wc = Carga vertical en el tubo, en Kg/m.r = Radio medio del tubo, en m.E = Módulo de elasticidad del metal, en Kg/m2

I = Momento de inercia de la sección transversal.”E’= Módulo de reacción del suelo, en Kg/ m2

D1 = Factor de deflección

CAPACIDAD DE CARGA DE LOS CONDUCTOS RÍGIDOS La relación de la resistencia de un conducto instalado bajo cualquier condición de carga a su resistencia durante el ensayo sobre tres apoyos se denomina Factor de carga.El factor de carga debe afectarse de un coeficiente de seguridad, quedando entonces la capacidad de carga del conducto expresado de la forma siguiente:

Capacidad de carga = Resistencia en el ensayo x factor de carga factor de seguridad

DISENO ECONÓMICO DE LAS ALCANTARILLAS Los factores que inciden con mayor efecto en el diseño económico de las alcantarillas: La relación de HE/D utilizada para el diseño hidráulico. La altura del terraplén. El área disponible para el represamiento de agua, a la

entrada de la alcantarilla. Los efectos y daños que ocasione una inundación

estimada. El costo de la estructura y el tipo de interés utilizado para

su amortización, así como los años de vida asignados.

ALIVIADORES Estas alcantarillas no tienen otro objeto que interrumpir la longitud de la cuneta de borde para evacuar una parte del escurrimiento, dividiéndola por tramos independientes según sea el caso.

Como la localización de los aliviadores se rige por el requerimiento de acortar la cuneta, éstos generalmente van en corte, en lo que se diferencia de las alcantarillas para cruce de corrientes de agua a través de las carreteras las que siempre se ubican en los terraplenes o rellenos. Otra característica de éstos radica en que se puede dar una luz mínima de 0.60 m en razón de que por recibir agua de las cuneta, ésta no lleva despojos no objetos en su superficie, que será el inconveniente para adoptar ésta mínima luz.

UBICACIÓN DE LOS ALIVIADEROS Se colocan aprovechando depresiones o puntos bajos adecuados, pero si no fuera así, se colocarán aliviaderos en “corte”. Una carretera de un solo carril de 3.00 m de ancho, en terreno accidentado, requerirá más aliviaderos que una carretera de dos carriles, porque un pequeño deslave en la primera, obstruye el paso interrumpiéndola, mientras que en la segunda puede habilitarse parte de la calzada, sin interrumpirla totalmente.

BADENES Son estructuras construidas como solución de continuidad de la calzada, cuando la rasante de la carretera coincide con el nivel del fondo de un pequeño curso de agua que no requiera de alcantarillas ni se disponga de altura para su construcción.Los badenes son obras para dejar pasar el agua sobre la carretera y al mismo nivel de la rasante, a la que se le hace una pequeña inflexión, su empleo se determina al ubicar la rasante en el perfil longitudinal.

USO DE LOS BADENES

Se los usa para cruzar quebradas de curso eventual y por las que no pasen grandes volúmenes de agua en crecientes, para pasarlos, los vehículos tienen que bajar la velocidad ya que tienen que pasar sobre el agua. Si las quebradas crecen mucho llegan a interrumpir el tránsito. Los badenes deben usarse en carreteras de segunda y tercera clase, cuando se juzga que no vale la pena afrontar gastos de hacer un puente. Se los a usado mucho en el Perú en las zonas donde se presen tan huaycos anchos y que no tienen cause bien definido, ya que constituyen una solución muy económica paa el cruce de esta clase de quebradas. Si estas arrastran materiales, se les limpia pasa el tránsito, de otra manera hay que llevar el trazo hasta las partes altas de las quebradas donde los huaycos están encausados, obteniéndose alargamientos de la carretera y un trazo posiblemente muy quebrado, para llegar hasta un punto en que se le pueda ubicar un puente. Figura 10 – 39.

SIFONES Cuando una carreta corta una acequia de regadío y no hay altura suficiente para hacer una alcantarilla, se requiere construir un sifón, para poder pasar el agua de un lado a otro de la carretera.

Un sifón está formado de dos pozos rectangulares construidos a uno y otro lado de la carretera, unidos por la parte inferior por un tubo que es el que permite el paso del agua. Las aguas que llegan de una acequia entran así al pozo que está a ese lado, lo llenan y pasan por el tubo al otro pozo, y continúan su marcha al mismo a nivel que tuvieron. Los sifones están basados en el principio de los vasos comunicantes y siempre se producen algunas pérdidas de carga que se verifican entre el nivel del agua a la entrada del sifón y el mismo a la salida. Como dato práctico se estima que esa pérdida no llega casi nunca a 1/10 de la longitud del sifón.Se recomienda construirlos de concreto a fin de que no se produzcan filtraciones y resistan también las presiones laterales. Figura 10 – 95.

AGUA SUBTERRANEA La presencia de agua en el subsuelo puede deberse a cualquiera de los tres orígenes, puede ser meteórica, caída de la atmosfera, en forma de lluvia o nieve, puede ser agua de formación, que es la que ocupa los espacios entre sedimentos que quedaron en el fondo de océanos y lagos; estas aguas son generalmente saladas y, finalmente, se tiene el agua magmática o juvenil producto de la actividad volcánica, de la magmática o de la condensación de vapores derivados de magma profundos. La cantidad de agua que penetra la tierra se determina por varios factores:

Cantidad y tipo de precipitación. Ritmo de precipitación. Cuanto más rápido cae la lluvia, menos

agua penetra, pues se satura la superficie del terreno. Declive superficial. La infiltración es mayor en terrenos más

planos a los que corresponden velocidades de escurrimiento superficial menores.

La rocosidad de los suelos y las rocas. La permeabilidad de los suelos y las rocas. Una formación muy

porosa no es necesariamente muy permeable. La arcilla, por ejemplo, es muy porosa y poco permeable.

La estructuración de suelos y rocas, en lo referente a fracturación, estratigrafía y a la secuencia de los estratos permeables y a los impermeables.

Cantidad y tipo de vegetación. Humedad atmosférica. Si la humedad es baja, gran parte del

agua caída se evapora antes de penetrar en el terreno.

Cerca de la superficie esta la zona de aireación, en la que los poros del suelo contienen aire y agua, esta agua se denomina vadosa y constituye el contenido de agua de los suelos. El espesor de esta zona varia de cero hasta cientos de metros, en zonas áridas y de relieve abrupto.

Bajo la zona de aireación está la de saturación, en la que los poros del suelo están llenos de agua. La frontera entre las dos zonas es el nivel freático, la zona de saturación puede extenderse centenares de metros, si bien conteniendo cada vez menos agua al aumentar la profundidad, pues los vacios se van cerrando por el peso de las masas supra yacentes. Ocasionalmente se forman zonas locales de saturación sobre estratos impermeables, dando lugar a niveles freáticos suspendidos. También puede suceder que el nivel freático subyazga a un estrato impermeable, formando un estrato confinado, donde es probable la presencia de agua artesiana, a causa del peso del suelo supra yacente y de la carga hidrostática que usualmente existe. La mayoría del agua en las zonas de aireación y saturación provienen de la precipitación atmosférica.

La configuración del nivel freático depende de la forma del relieve superficial, el cual reproduce, si bien con contornos menos abruptos, también depende de la permeabilidad del terreno bajo colinas de elevaciones y se acerca a ella en los valles y, muy especialmente en los ríos y en los lagos. Los periodos de sequía traen abatimiento del nivel freático, en tanto que se eleva tras periodos de fuertes lluvias. Hay casos en el que el nivel freático se abate tanto, que ciertos ríos y lagos pierden agua por infiltración hacia abajo (influentes). Corrientes efluentes; el nivel freático se encuentra alto en las laderas del valle, con inclinación hacia el río, con el que va a coincidir finalmente. Corrientes  influentes; el nivel freático estará muy abajo en las laderas del valle, con todo lo que ello signifique para la construcción de la carretera que se desarrolla en ella.