DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES

ESTRUCTURA HIDRAULICA DE : 0+450 al 0+850 km / SUELO ARCILLOSO

Nota: La forma de trapecio es la más popular por varias razones.Es eficiente porque da un área de flujo grande en relacióncon el perímetro mojado. Los lados inclinados son convenientespara los canales que se excaba, porque es posible darle el ángulodonde los materiales de construción son estables.

El rectángulo es un caso especial del trapecio con pendiente de sus lados de 90 grados, ó z = 0. Es frecuente que los canalesconstruidos on oncreto colado tengan esta forma. El canal triangular también es un caso especial del trapecio on ancho deplantilla igual a cero. Con frecuencia, las canaletas sencillas en tierra adoptan esta forma.

* CONSIDERACIONES :

A) ANCHO DE SOLERAS EN FUNCION DEL CAUDAL

- DATOS TÉCNICOS:

Q: Caudal = 3.95 m3/segb: Ancho de solera del canal = 0.75 m B) TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES

b = 0.75 mz: Talud = 3.00 mn: Coeficiente de rugosidad = 0.014C1: Cota 1 = 32.83 mC2: Cota 2 = 32.35 mL: Longitud = 400 m

- PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO:

ECUACIÓN DE MANNING:

Donde:

1) Valor de la pendiente (S):

S = 0.0012S = 0.12 %

2) Valor del Tirante del Flujo (y):

Nota: No es fácil resolver ésta por medios algebraicos para obtener el valor de "y".

MÉTODO DE ENSAYO Y ERROR: (tanteo)

TIPO DE CANALCANAL RECTANGULARCANAL TRAPEZOIDALCANAL TRIANGULAR

Por lo que se empleará el método de ensayo y error, dando valores a "y",de tal manera que K2 coincida con el valor de K1. El valor de K1 se obtendrá atravez de los datos técnicos.

Valor de y: y = 0.84 m

K1 = 1.60 K2 = 1.60 CUMPLE

3) Valor del Área Hidráulica (A):

A = 2.72 m2

4) Valor del Perímetro Mojado (P):

P = 6.03 m

5) Valor del Radio Hidráulico (R):

R = 0.45 m

6) Valor del Espejo de Agua (T):

T = 5.76 m

7) Valor del Borde Libre (BL):

BL = 0.22 m

8) Valor de la Altura Total (H):

H = 1.06 m

9) Valor de la Velocidad (V):

V = 1.45 m3/seg

10) Valor de la Profundidad Hidráulica (Yn):

Yn = 0.47 m

11) Reconocimiento del Flujo (NF):Gravedad = 9.81 m/seg2

NF = 0.68 Flujo SubCrítico

Nota: Cuando el número de de Froude es igual 1, es decir cuando V= , el flujose llama "Flujo Crítico". Cuando NF < 1, el Flujo es "Subcrítico" y cuando NF > 1, elFlujo es "Supercrítico".

12) Valor del Tirante Crítico (Yc):

q = 0.69 m2/seg Yc = 0.36 m

Nota: Si el Tirante del Flujo es mayor que el Tirante Crítico, entonces se dice que estamos tratando de un flujo de un río; caso contrario, si el tirante del Flujo es menor que el Tirante Crítico, entonce estamos hablando de un flujo de un torrente.

SI : Y = 0.84 y Yc = 0.36 Flujo Río

13) Valor de la Velocidad Crítica (Vc):

Vc = 1.89 m/seg

14) Valor de la Energía Específica (E):

E = 0.94 N-m/m

Nota: Por lo general al estudiar la Energía en el flujo de canales abiertos, se involucra la determinaciónde la energía que posee el fluido en una sección particular de interés. La energía total se mideen relación con la plantilla del canal, y se compone de la energía potencial debido a la profundidad delfluido, más la energía cinética debido a su velocidad.Los términos de la Energía Específica tienen las unidades de energía por unidad de pesode fluido en movimiento.

DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES

ESTRUCTURA HIDRAULICA DE : 0+450 al 0+850 km / SUELO ARCILLOSO

La forma de trapecio es la más popular por varias razones.Es eficiente porque da un área de flujo grande en relacióncon el perímetro mojado. Los lados inclinados son convenientespara los canales que se excaba, porque es posible darle el ángulodonde los materiales de construción son estables.

El rectángulo es un caso especial del trapecio con pendiente de sus lados de 90 grados, ó z = 0. Es frecuente que los canalesconstruidos on oncreto colado tengan esta forma. El canal triangular también es un caso especial del trapecio on ancho de

Tipo de Canal 2Valor de "n" 3

Talud "z" 6

B) TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES

DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES

La forma de trapecio se ultiliza en la zona donde tenemos .el terreno Arcilloso .por consiguiente el diseño del canal sera de la forma TRAPEZOIDAL , del cual se tomaran algunas consideracionespara determinar tu talud .

MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA:

Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendienteconduce el mayor caudal, ésta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, laecuación que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es:

- DATOS TÉCNICOS:

Q: Caudal = 3.95 m3/segb: Ancho de solera del canal = 0.75 m TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES

b = 0.75 mz: Talud = 3.00 mn: Coeficiente de rugosidad = 0.011C1: Cota 1 = 32.83 mC2: Cota 2 = 32.35 mL: Longitud = 450 m

- PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO:

1) Valor de la pendiente (S):

TIPO DE CANAL

CANAL RECTANGULAR

CANAL TRAPEZOIDAL

CANAL TRIANGULAR

S = 0.0011S = 0.11 %

2) Valor del Tirante del Flujo (y):

y = 2.31 m

3) Valor del Área Hidráulica (A):

A = 17.75 m2

4) Valor del Perímetro Mojado (P):

P = 15.37 m

5) Valor del Radio Hidráulico (R):

Radio Hidráulico deMáxima Eficiencia

R = 1.16 m R = 1.16 m

6) Valor del Espejo de Agua (T):

T = 14.62 m

7) Valor del Borde Libre (BL):

BL = 0.77 m

8) Valor de la Altura Total (H):

H = 3.08 m

9) Valor de la Velocidad (V):

V = 0.22 m3/seg

10) Valor de la Profundidad Hidráulica (Yn):

Yn = 1.21 m

11) Reconocimiento del Flujo (NF):Gravedad = 9.81 m/seg2

NF = 0.06 Flujo SubCrítico

Nota: Cuando el número de de Froude es igual 1, es decir cuando V= , el flujose llama "Flujo Crítico". Cuando NF < 1, el Flujo es "Subcrítico" y cuando NF > 1, elFlujo es "Supercrítico".

12) Valor del Tirante Crítico (Yc):

q = 0.27 m2/seg Yc =Flujo Río

Nota: Si el Tirante del Flujo es mayor que el Tirante Crítico, entonces se dice que estamos tratando de un flujo de un río; caso contrario, si el tirante del Flujo

es menor que el Tirante Crítico, entonce estamos hablando de un flujo de un torrente.

13) Valor de la Velocidad Crítica (Vc):

Vc = 1.38 m/seg

14) Valor de la Energía Específica (E):

E = 2.31 N-m/m

Nota: Por lo general al estudiar la Energía en el flujo de canales abiertos, se involucra la determinaciónde la energía que posee el fluido en una sección particular de interés. La energía total se mideen relación con la plantilla del canal, y se compone de la energía potencial debido a la profundidad delfluido, más la energía cinética debido a su velocidad.Los términos de la Energía Específica tienen las unidades de energía por unidad de pesode fluido en movimiento.

DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES

Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendienteconduce el mayor caudal, ésta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, la

TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES

Radio Hidráulico deMáxima Eficiencia

Cuando el número de de Froude es igual 1, es decir cuando V= , el flujose llama "Flujo Crítico". Cuando NF < 1, el Flujo es "Subcrítico" y cuando NF > 1, el

0.20 mFlujo Río

Si el Tirante del Flujo es mayor que el Tirante Crítico, entonces se dice que estamos tratando de un flujo de un río; caso contrario, si el tirante del Flujo

es menor que el Tirante Crítico, entonce estamos hablando de un flujo de un torrente.

Por lo general al estudiar la Energía en el flujo de canales abiertos, se involucra la determinaciónde la energía que posee el fluido en una sección particular de interés. La energía total se mideen relación con la plantilla del canal, y se compone de la energía potencial debido a la profundidad del

Los términos de la Energía Específica tienen las unidades de energía por unidad de peso

Tipo de CanalValor de "n"

Talud "z"

Tipo de Canal 2Valor de "n" 3

Talud "z" 6

TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES

MATERIALES TALUD (Z)SUELOS DE TURBA Y DETRITOS 0.25ARCILLA COMPACTADA O TIERRA CON RECUBRIMIENTO DE CONCRETO 0.5TIERRA CON RECUBRIMIENTO DE PIEDRA O TIERRA EN GRANDES CANALES 1ARCILLA FIRMA O TIERRA EN CANAES PEQUEÑOS 1.5TIERRA ARENOSA SUELTA 2GREDA ARENOSA O ARCILLA POROSA 3

VALORES DE RUGOSIDAD "n" DE MANNING

SUPERFICIE nPOLIETILENO (PVC) 0.007MUY LISA, VIDRIO, PLÁSTICO, COBRE 0.01CONCRETO MUY LISO 0.011MADERA SUAVE, METAL CONCRETO RUGOSO 0.013CANALES DE TIERRA EN BUENAS CONDICIONES 0.017CANALES NATURALES DE TIERRA, LIBRE DE VEGETACIÓN 0.02CANALES NATURALES CON AGUNA VEGETACIÓN Y PIEDRA ESPARCIDA EN EL FONDO 0.025MAMPOSTERÍA SECA 0.025CANALES NATURALES CON ABUNDANTE VEGETACIÓN Y ROCAS 0.035ARROYOS DE MONTAÑA CON MUCHA PIEDRA 0.04