FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SISTEMASY ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL

CURSO: HIDRÁULICA APLICADA

TITULO DEL PROYECTO:

DISEÑO DE SECCIONES TRANSVERSALES EN CANALES

INTEGRANTES:

Campos Velezmoro, MarceloJulon Guevara, MarcosQuispe Manayay, Raul

INDICE

GENERALIDADESCANALES DE RIEGO POR SU FUNCIONDISEÑO DE SECCIONES EN CANALESSECCIONES TRANSVERSALES MAS FRECUENTESELEMENTOS GEOMETRICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UN CANAL RELACIONES GEOMETRICAS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES MÁS FRECUENTESFORMULAS USADAS PARA CANALESCONSIDERACIONES PRÁCTICAS PARA EL DISEÑO DECANALESNOMOGRAMA PARA EL CALCULO DE CANALESANEXOS: EJEMPLOS DE APLICACION

GENERALIDADES

La responsabilidad del ingeniero civil es inmensa por que los conocimientos de la hidráulica se basan en cientos de años de estudios teóricos y de análisis científicos, y pocos años de experiencia con las técnicas modernas de instrumentación y computación aplicada a los problemas relacionados con los recursos hidráulicos.

CANALES DE RIEGO POR SU FUNCION

CANAL DE PRIMER ORDENLlamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos.

EJEMPLO:CANAL TAYMI

CANAL DE SEGUNDO ORDEN Llamados también LATERALES, son aquellos que salen del Canal Madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sub-laterales, el área de riego que sirve un lateral se conoce como UNIDAD DE RIEGO; Ejemplo: Canal Mochumí.

CANAL DE TERCER ORDEN Llamados también Sub-laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia los propiedades individuales a través de las tomas de granja, el área de riego que sirve de un sub-lateral se conoce como UNIDAD DE ROTACION. De lo manifestado se desprende que varias unidades de rotación, constituyen una unidad de riego y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, sistema que adopta el nombre o nomenclatura del canal madre o de primer orden.

SECCIONES TRANSVERSALES EL proyectar con acierto la sección transversal de un canal es una situación delicada, a la cual el ingeniero debe dedicar la máxima atención.Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje vertical las alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas, (por medio de distancias). En donde se tendrá como punto de intersección de los ejes, la ubicación de un material en el terreno especifico en el plano

DISEÑO DE SECCIONES EN CANALESLos canales son conductos en los que el agua circula debido a la acción de la gravedad y sin ninguna presión, pues la superficie libre del liquido esta en contacto con la atmosfera. Los canales pueden ser naturales (ríos o arroyos) o artificiales (construidos por el hombre). Dentro de estos últimos, pueden incluirse aquellos conductos cerrados que trabajan parcialmente llenos (alcantarillas, tuberías). SECCIONES TRANSVERSALES MAS FRECUENTES: La sección transversal de un canal natural es generalmente de forma muy irregular y varia de un lugar a otro. Los canales artificiales, usualmente se diseñan con formas geométricas regulares (prismáticos), las más comunes son las siguientes:SECCIONES ABIERTAS SECCIÓN TRAPEZOIDAL.- Se una siempre en canales de tierra y en canales revestidos. SECCIÓN RECTANGULAR.- Se emplea para acueductos de madera, para excavaciones en roca y para canales revestidos.

SECCIÓN TRIANGULAR.-Se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también en canales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad de trazo, por ejemplo los surcos.SECCIÓN PARABÓLICA,-Se emplea a veces para canales revestidos y es la forma que toman aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos en tierra.

SECCIÓN CIRCULAR Y SECCIÓN DE HERRADURA SE usan comúnmente para alcantarillas y estructuras importantes

ELEMENTOS GEOMETRICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UN CANAL

Elementos geométricos de la sección transversal de un canal. Dónde: y = tirante de agua, altura que el agua adquiere en la sección transversal b = base del canal o ancho de solera T = espejo de agua o superficie libre de agua H = profundidad total del canal H-y = borde libre C = ancho de corona θ = ángulo de inclinación de las paredes laterales con la horizontal Z : 1 = talud, Horizontal : Vertical A = (b + Z⋅y) ⋅y, área hidráulica ȳ = A/T , tirante hidráulico o tirante medio RELACIONES GEOMETRICAS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES MÁS FRECUENTES

FORMULAS USADAS PARA CANALESFORMULA DE CHEZY

• V: velocidad media en el canal, en m/s.

• C:coeficiente de Chezy que depende de las características del escurrimiento y de la naturaleza de las paredes.

• R: radio hidráulico, en m.• S:pendiente de la línea de energía,para el flujo uniforme,

es también la pendiente de la superficie libre del agua y la pendiente del fondo del canal, en m/m

FORMULADEBAZIN(1897

Remplazando en la ecuación de chezy:

Valores de coeficiente de Bazin

FORMULA DE MANNING

Sustituyendo en la ecuación de chezy

Aplicando la ecuación de la continuidad

SECCIONES DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA

Una sección es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área hidráulica, pendiente y calidad de paredes deja pasar un caudal máximo. Donde: n, A y S son constantes

En la ecuación observamos que el caudal será máximo si el radio hidráulico es máximo : R=A/p, de donde decimos que el perímetro debe ser mínimo. La fórmula que determina la sección de máxima eficiencia es

SECCIONES DE MINIMA INFILTRACION

La infiltración depende de la clase de terreno, pero es una función del tirante, se supone que la intensidad de infiltración “i” en un punto del perímetro mojado de la sección del canal es proporcional a la raíz cuadrada de la profundidad “y”. En el fondo, la infiltración será: i=K√Y La fórmula que da esta condición es

El promedio de la fórmula de máxima eficiencia hidráulica y la formula de mínima infiltración, queda expresado por la siguiente igualdad

CONSIDERACIONES PRÁCTICASPARAEL DISEÑO DECANALES

ELEMENTOS DE UNA CURVA EN CANALES ABIERTOS

A = Arco, es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m

C = Cuerda larga, es la cuerda que sub – tiende la curva desde PC hasta PT.

ß o = Angulo de deflexión, formado en el PI. E = Externa, es la distancia de PI a la curva medida en la

bisectriz. F = Flecha, es la longitud de la perpendicular bajada del

punto medio de la curva a la cuerda larga. G = Grado, es el ángulo central. LC = Longitud de curva que une PC con PT. PC = Principio de una curva. PI = Punto de inflexión. PT = Punto de tangente. PSC = Punto sobre curva. PST = Punto sobre tangente. R = Radio de la curva. ST = Sub tangente, distancia del PC al PI.

VELOCIDAD MÁXIMA Y MÍNIMA PERMISIBLELa velocidad media se puede determinar por medio de la fórmula de Manning

TALUDES

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD

ANCHO DE SOLERA

TIRANTEUna regla empírica general usada en los Estados Unidos, establece el valor máximo de la profundidad de los canales de tierra según la siguiente relación

y= tirante hidráulico(m). A=área de la sección transversalOtros establecen que

Donde: b=ancho de solera o base

ÁREA HIDRAULICASe obtiene usando la relación geométrica

BORDE LIBRE

Para canales sin revestir

Para canales revestidos

Borde libre en relación con el caudal

ANCHO DE CORONA (C)

El ancho de corona de los bordes de un canal, en su parte superior, depende esencialmente del servicio que estos habrán de prestar. En canales grandes se hacen suficientemente anchos, 6.50m como mínimo, para permitir el transito de vehículos y equipos de conservación a fin de facilitar los trabajos de inspección y distribución de agua.En canales más pequeños, el ancho de superior de la corona puede diseñarse aproximadamente igual al tirante del canal. En función al caudal se puede considerar un ancho de corona de 0.60m para caudales menores de 0. 50m3/s y 1.00m para caudales mayores.

NOMOGRAMA PARA EL CALCULO DE CANALESUna de las fórmulas más usadas para el cálculo de la cantidad de agua que discurre por un canal es la de M. Bazin:

La cual hemos explicado anteriormente, tomando en cuenta que se han diseñado diferentes tablas y nomogramas para el cálculo de ésta fórmula, siendo el más conocido el construido por Ingeniero francés M D´Ocagne, que se presenta en la siguiente figura, en la cual, para resolver la ecuación, debemos hacer una doble alineación, como se indica en los trazos, sobre los valores indicados ϒ: 1.30 R: 1.6 S: 0.002 V: 2.4

Con objeto de evitar esa incómoda doble alineación, y considerando que en cada problema es conocida la naturaleza de las paredes del canal y es por tanto constante en cada caso, se ha dibujado un nomograma que acompaña a la figura anterior, que en realidad es la superposición de seis, correspondientes a cada valor de ϒ. Se compone de 3 líneas en zigzag, que llevan en la vertical derecha la escala de valores de la pendiente, en la línea inclinada del centro los valores de la velocidad media del agua en metros por segundo, y en la vertical de la izquierda los valores del radio medio en metros. Hay seis escalas diferentes de valores del radio medio, según sea la naturaleza de las paredes Para usar éste nomograma, debemos alinear con una recta los valores conocidos de las tres variables: VELOCIDAD, PENDIENTE Y RADIO HIDRAULICO, tan sólo hay que tener cuidado en leer los valores de las tres variables en la misma línea de zigzag, de las tres del gráfico, que correspondan al valor de ϒ