UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CARRERA INGENIERÍA CIVILCÁTEDRA HIDRÁULICA

PROFESOR: Ing. Angel Romero. .

ESTUDIANTE: Mayra Romero.

CURSO: 5to Semestre “A”

FECHA: Julio 07, de 2015.

Proyecto de Diseño de canal de riego abierto trapezoidal.

Para la realización del diseño del canal se tomó en cuenta el área de riego que queremos que nuestro canal abastezca.

AREA DE RIEGO=800 m ×1400 m=1120000m2× 1 Ha10000 m2 =112 Ha

Expuesto por nuestro docente se tiene la Capacidad de riego por Ha, entre (2lt/s/Ha - 10lt/s/Ha). Calculamos el caudal del canal:

Q=A .VQ= (112 Ha ) .¿

Q=672 ¿s=0.672 m3

sA= área de riego.V=capacidad de riego.

La capacidad de riego fue elegida arbitrariamente entre el rango establecido, para

obtener un caudal próximo al indicado por el docente 0.700 m3

s.

Criterios de diseño:

2+800

700m

700m

2+000

1. Valor de rugosidad "n" de Manning para canales revestidos de hormigón de condiciones de paredes perfectas es 0.012.

2. Máxima Eficiencia Hidráulica, Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendiente conduce el mayor caudal, ésta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, la ecuación que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es: siendo q el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z).

by=2tang ∅

2

(Agua, 2010).

3. Para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: R = y/2, donde:R = Radio hidráulicoy = Tirante del canal

Nota: No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación.

4. Sección Hidráulica Óptima: Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.

V=1n

R2/3 S1 /2

Q=A .V

Q=A . 1n

R2 /3 S1/2

La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, es:Donde:Q = Caudal n = RugosidadA = Área R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo

Nota: se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventajas, únicamente se asegurarán que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución técnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos.

5. Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados

6. Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.

7. U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 – 3.0m/seg. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante. (Luque, 2004)

8. Borde libre, espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el cálculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables, valores entre (0.10m – 0.20m) sugerido por nuestro docente de hidráulica.

9. No existe una regla general para definir los espesores del revestimiento de concreto, sin embargo según la experiencia acumulada en la construcción de canales en el país, se puede usar un espesor de 5 a 7.7 cm para canales pequeños y medianos, y 10 a 15 cm para canales medianos y grandes, siempre que estos se diseñen sin armadura, en nuestro diseño se tomó 15 cm de revestimiento.

10. Rasante de un canal, La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno (optimizar el movimiento de tierras), cuando esta no es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan caídas o saltos de agua.

11. La viscosidad cinemática del agua depende de la temperatura promedio del lugar donde va hacer construido el canal(El Cambio – Machala), para calcular Número

de Reynolds se utilizó la viscosidad cinemática μ=1.003x 10−6 m2

s a 20 ° C.

12. Número de Froude y de Reynolds.El número de Froude es un número adimensional que relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y la fuerza de gravedad que actúan sobre un fluido.El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional.

Cálculos de diseño para una sección trapezoidal de máxima eficiencia hidráulica.

Datos:

Q=672 ¿s=0.672 m3

sZ=1n=0.012∅=45Cota inicial =12.393mCota final=11.947mL=800m, longitud del canal.g=9.8m/s2

μ=1.003 x 10−6 m2

sViscosidad cinemáticaa20° C .

1. Pendiente del canal.

S= cota final−cotainicialL

× 100 %

S=11.947 m−12.393 m800 m

× 100 %

S=5.575 x 10−4=0.05575 %

2. Relación tirante y solera.

by=2tang ∅

2b=0.8284 y (ec.1)

3. Área hidráulica.A=(b+zy ) y (ec.2)

Reemplazando 1 en 2A=(0.8284 y2+ y2 )

A=1.8284 y2 (ec.3)

4. Perímetro hidráulico.P=b+2 y√1+z2 (ec.4)Reemplazando 1 en 4P=0.8284 y+2( y )√2P=0.8284 y+2.8284 y

P=3.6568 y (ec.5)

5. Radio hidráulico.

R= AP (ec.6)

Reemplazando 3 y 5 en 6

R=1.8284 y2

3.6568 yR=0.5 y (ec.7)

6. Tirante.

Reemplazo V=1n

R2/3 S1 /2

EnQ=A .V

Obtenemos:

Q=1n

AR2 /3 S1/2

0.672= 10.012

(1.8284 y2) (0.5 y )23 (5.575 × 10−4 )

12

y=0.64 m

7. Reemplazando y en 1 Solera: b=0.8284 y

b=0.8284 (0.64 )b=0.53 m

8. Reemplazando y en 3Área hidráulica: A=1.8284 y2

A=1.8284(0.64 )2

A=0.75 m2

9. Reemplazando y en 5 Perímetro hidráulico:

P=3.6568 yP=3.6568 (0.64 )

P=2.34 m10. Reemplazando y en 7

Radio hidráulico:R=0.5 y

R=0.5(0.64)R=0.32 m

11. Espejo de AguaT=b+2 zy

T=0.53+2 (1 )(0.64)T=1.81 m

12. Borde libre.

Bl= y5

Bl=0.645

Bl=0.13 m

13. Altura.H= y+Bl

H=0.64+0.13H=0.77m

14. Boca del canal.Área hidráulica

A=(b+z y ) yA=(0.53+(1)0.77 ) 0.77

A=1.001m2

Reemplazamos en el área del trapecio y despejamos B.A=(B+b)(H )/2

1.001× 2=(B+0.53)(0.77)2.6=B+0.53

B=2.07 m

15. Velocidad.

V=1n

R2/3 S1 /2

V= 10.012

(0.32)2/ 3(5.575× 10−4)1 /2

V=0.92 ms

16. Número de Froude.

F= V

(g×( AT ))

1

/2

F= 0.92

(9.81 ×( 0.751.78 ))

1

/2

F=0.46F < 1 Subcritico

17. Número de Reynolds.

ℜ=V Rμ

ℜ=0.92×( 0.321.003 x10−6 )

ℜ=¿293519.45Re > 3000 Régimen Turbulento

BibliografíaAgua, A. N. (Diciembre de 2010). MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HI DRAULICAS

PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULI COS. Obtenido de MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HI DRAULICAS PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULI COS: http://www.ana.gob.pe/media/389716/manual-dise%C3%B1os-1.pdf

Luque, H. C. (Diciembre de 2004). Diseño de Canales . Obtenido de Diseño de Canales : http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml