INTRODUCCION

La necesidad del recurso hídrico en la zona en su principio, obligo a los habitantes a formar una red de canales para el consumo propio, necesidades agrícolas e industriales. La ciudad al ir expandiéndose necesito otros medios, por el cual entregar el recurso hídrico. Así los canales fueron dejando de ser útiles como medio de transporte para el agua. Actualmente en la ciudad la mayoría de los canales está en desuso, por lo que han perdido su utilidad y la molestia que provocan en ciertas épocas del año al desbordarse, el uso de los canales lo utilizan de botadero de desperdicios u aguas contaminadas que se suman a este torrente provocando mal olor y contaminación de la tierra y sus alrededores. Las posibles soluciones de que un canal debe ir cubierto o revestido, dependen de la necesidad e inversión para darle una solución real al problema.

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Objetivos generales

Los objetivos principales de este trabajo dan a conocer como se alimenta este canal, dar una mejora creíble y de bajo presupuesto, aprovechando la situación del terreno y ubicación del canal.

Objetivos específicos

Hacer un levantamiento del canal detalladamente, mostrando un corte longitudinal y transversal, volumen de agua, caudal, pendiente, materiales que se usaran para el revestimiento.

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Capítulo 1.-Canal

1.1-Dispositivo hidráulico

Los canales son estructuras básicas que sirven para llevar agua a distintas partes o usados para la remoción del exceso hídrico, son obras de ingeniería que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocar daños al ambiente y para que se gaste menos agua posible, están estrechamente ligados a las características del terreno.Para hacer un cambio es necesario justificarlo ya que conlleva un gran número de procedimientos. Por ejemplo si cruza por medio de una calle, hay peligro de que alguien caiga pero este, no es el caso, por lo tanto en el lugar que se encuentra no hay ninguna incomodidad , excepto cuando llueve o sube demasiado el caudal.Cuando hay un canal que tiene una superficie abierta a la atmosfera, se trata del flujo en un canal abierto. La principal diferencia entre un flujo confinado en las tuberías y el flujo en canales abiertos es el área de la sección transversal, no está predeterminada como en las tuberías, sino que es una variable que depende de muchos otros parámetros del flujo. Es por esta razón que los cálculos hidráulicos relacionados con el flujo en los canales abiertos, presentan los aspectos más complejos en toda la ciencia hidráulica Sin embargo, su importancia práctica es ilimitada para la comprensión del comportamiento del agua en ríos, arroyos y canales.

DIFERENCIAS ENTRE CANAL Y TUBERIASTuberías Canales abiertos

AEl flujo es causado por la presión, por tanto, tendrá lugar sin importar la alineación que tenga el conducto.

AEl flujo es causado por la gravedad; por consiguiente el canal debe tener pendiente.

BLa sección transversal del conducto es constante a lo largo de la tubería y está definida por el diámetro

BLa sección transversal del canal puede variar a lo largo del recorrido del flujo.

CLa presión de la tubería puede tener cualquier magnitud específicamente en cualquier punto alrededor del perímetro de la tubería

CEl `perímetro de la sección transversal consta de dos partes: superficie libre y perímetro mojado , donde el agua está en contacto con los límites delCanal. La presión en la superficie libre es siempre cero (presión atmosférica).

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¿Qué significa flujo permanente?

Al describir el movimiento de los fluidos se puede usar el siguiente enfoque, se puede seguir el recorrido de la partícula a través del espacio definiendo la situación de tiempo de llegada a cada punto. Velocidad quiere decir cambio de posición de una partícula de agua dentro del fluido durante un cierto intervalo de tiempo. En la figura de abajo tenemos una partícula X1 en el tiempo T1,

Si la misma partícula se encuentra más tarde en la posición X2 y en tiempo T2 entonces la velocidad de la de la partícula será X2-X1/T2-T1.

Al tomar intervalos de tiempo más cortos, y más aún al ∆T ser extremadamente pequeño la trayectoria de las partículas se vuelve una línea tangente a la trayectoria en el punto X1. En este caso se trata de un vector de velocidad en el punto X1 donde la magnitud de velocidad significa la rapidez de la partícula que se mueve. Ahora bien, si la sucesión de partículas de agua que pasa por X1 tiene vectores idénticos de velocidad, se dice que se trata de un flujo permanente.

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Con la suposición de flujo permanente, el problema que se origina con el principio. El enunciado más arriba es manejable. Según la ley de conservación de masa, la siguiente ecuación ha de ser válida a lo largo de la longitud total del canal.

Q = v1 x A1 = v2 x A2 = v3 x A3 =……Vn x An (1)

En esta ecuación la descarga Q es constante, v es la velocidad media, Aes la sección transversal del flujo de aguas, y los subíndices 1, 2,3,…n se refieren a posiciones arbitrarias a lo largo del recorrido del flujo.

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El Radio Hidráulico

El radio hidráulico R es un término que se usa en canales abiertos, que se define como la relación entre la sección hidráulica o sección de flujo A y el perímetro mojado o sea R=A/P

Es evidente que R no es un radio en el sentido geométrico, sino que es un parámetro que indica la transmisibilidad relativa de ciertas formas y áreas de sección. Para la misma área de sección A, un canal ancho y poco profundo generara mayores fuerzas de resistencia que otro donde la profundidad sea aproximadamente la misma que el ancho, por lo tanto el primero tendrá un R menor al segundo y menor capacidad de conducción de descarga. Para cada forma de canal, rectangular, trapezoidal, parabólico es posible hallar la condición geométrica para el cual el radio hidráulico se optimice. El radio hidráulico óptimo significa que se puede acarrear un volumen determinado a una velocidad dada con la menor área de sección. Esto tiene gran importancia en canales con revestimiento de hormigón o de acero u de otros materiales de alto costo donde es necesaria la optimización de la sección para disminuir costos, pero no es un procedimiento a seguir en canales de tierra sujetos a erosión y sedimentación.

El principio A introducido al inicio, establece que la energía motriz en los canales abiertos es la energía gravitacional. Si dos puntos de un determinado de un canal están separados por una distancia L y las diferencias de elevación entre esos puntos es de H. El termino S=H/L es una cantidad sin dimensión, el gradiente hidráulico que expresa la pendiente del fondo del canal. En los casos comunes en la naturaleza, la pendiente del fondo es una corriente de agua que varía de acuerdo con las condiciones topográficas y geográficas. Además la descarga tanto de los canales naturales como los artificiales, rara vez es permanente, o sea se alternan las avenidas o crecientes y los periodos de bajos flujos.

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Por lo tanto, para diferentes descargas, la sección transversal será diferente y junto con ella cambiaran la profundidad del flujo, el radio hidráulico y todas las otras propiedades geométricas. Entonces es importante reconocer que existe una variedad importante de maneras como el agua puede fluir por un canal. Por ejemplo, bajo condiciones especiales una manera seria en la que no haya aceleración ni desaceleración, siendo esta condición única cuando la velocidad de flujo es constante a lo largo del canal, se denomina flujo normal o flujo uniforme.

Fondo del canal, línea gradiente de energía y superficie de agua en canales abiertos con gasto permanente, flujo acelerado, flujo normal y flujo desacelerado.

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Capítulo 2.-PROYECTO

Preparación del Proyecto

Con fecha miércoles 10 de Junio del 2015. El grupo conformado por Fernando Álvarez, Sergio Santibáñez y Henry Carrasco. Se juntó para planificar como se debía hacer el trabajo de campo y ver los pro, los contras, métodos a usar y herramientas necesarias, cuando se debería empezar definitivamente a qué hora y más o menos se terminaría.

Un recorrido por el terreno arrojo los siguientes detalles:

-Un terreno medianamente parejo, muy poco rocoso y firme en la superficie.

-Acercándose al hombro del talud, se aprecian derrumbes por la erosión del caudal y absorción del terreno.

-A simple vista se aprecia una pendiente irregular, poco pronunciada que el terreno da cierta apariencia de caudal quieto, sin embargo el arrastre de material es notable. -El nivel del agua era superior a las patas del talud, pero no alcanzaba más allá de 5cms en la parte más baja y 50cms en la parte más profunda.

-En las partes que el agua dejaba ver la superficie se mostraba arcillosa, siendo que no es la característica propia del terreno, por lo que se dedujo que el caudal arrastra materiales de otros sectores, lo que hace suponer que existen napas o antiguas líneas que a pesar de estar cubiertas siguen de igual manera alimentando este canal, que están sobre la línea de mojado.

-Los pocos arboles están en posiciones que podrían dificultar la toma de puntos debido a su frondosidad.

-En algunos sectores denota claramente un terreno que fue rellenado, paredes de deslindes sueltas y poco estables, cables eléctricos a la mano, hombros de taludes demasiado elevados y sector difícil de llegar, esta situación llama a tomar medidas preventivas para evitar peligros latentes.

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Planificación

Una vez reunida toda la información necesaria del terreno, se buscó la mejor manera de avanzar e ir tomando los puntos y se llegó a la conclusión de que el canal por su forma irregular debía ser levantado por sección, en total dos secciones, de este a oeste según la orientación tomada con la brújula. Además se requería solo cuatro cambios de estación para completar la poligonal abierta de así se completaría el trabajo con un mínimo de esfuerzo y máxima eficiencia.

A) Primera sección: Va del sector de la cancha y que abarca todo el estacionamiento parte posterior del edificio al frontis, la curva del canal hasta la entrada de la Universidad.

B) Segunda sección: De la entrada de la Universidad hasta el sifón

A continuación se propone el equipo a usar en este caso que sería:

A) Estación totalB) Dos prismas con sus respectivos jalones.C) Una huinchaD) Una brújulaE) Dos radiosF) Clavos

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Inicio del levantamiento

Con fecha Jueves 11 de junio del 2015. Se inicia el levantamiento a las 08:00.Se chequea el equipo, baterías y a continuación se procede al campo y específicamente al canal, luego se arma el equipo se ingresan los datos necesarios como calarse al norte y poner en cero, tomar alturas tanto del jalón como de la estación. Se hacen pruebas para ver si el terreno permite tomar puntos con claridad y se comienza con los primeros 20 puntos antes de llegar a las ramas de un árbol, una vez solucionado el problema se sigue usando el método de reiteración hasta llegar al borde del edificio se toman las coordenadas del punto se amarra y se cambia de lugar (PR 1).

El segundo cambio se ubicó al lado del edificio en el sector del pasto, se reinstala la estación con su respectivos procedimientos se toman una cantidad considerable de puntos, el mayor problema lo da un hombro del talud apegado a la pared además cubiertos por ramas y árboles haciendo imposible la toma de los punto, la solución que en el momento se le dio fue sacar el prisma poner en la estación la altura de este y casi a ras de suelo tomar los puntos otras dificultades más fáciles de solucionar eran el mover ramas con un objeto para la visual. Una vez completado la cantidad necesaria se vuelve a tomar coordenadas del punto se amarra y cambia de lugar (PR 2).

El tercer cambio se ubicó cerca del letrero y entrada de la Universidad, se vuelve a instalar la estación y se procede a la toma de datos del terreno una vez tomado todos los correspondientes al sector, se toman coordenadas del punto se amarra y se cambia (PR 3)

El cuarto cambio y final se ubicó cerca de la garita del guardia, a diferencia de la toma de puntos de los otros PR, este se comienza levantando el Sifón y de ahí hasta llegar a la entrada, la cantidad de puntos tomados en total fue cercano a los ochocientos, cada objeto se le designo una etiqueta en especial por ejemplo: eje (ej), solera(sol), árbol(ar), pata(p), hombro(h) de este modo se concluye con el levantamiento del día Jueves 11 de Junio del 2015.

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Gabinete

La información obtenida e ingresada a civil se obtuvo un plano con su rasante y cortes mostrando detalladamente la forma del canal, pendiente, ondulaciones además se sacaron los volúmenes de tierra que indican en la siguiente tabla

Capítulo 3.- PROPUESTA

Mejora del canal

La forma de contemplar una mejora para este canal es rediseñar y los parámetros necesarios son:

-Geométricos como inclinación del talud, altura del talud, anchura de la base y longitud del talud-Hidráulicos, altura máxima del nivel del agua, altura media del nivel del agua, altura mínima del nivel del agua, velocidad máxima del agua, velocidad media del agua, pendiente longitudinal.

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Especificaciones Técnicas para el revestimiento

Es importante para comenzar el proyecto que el canal deba estar seco y lo más seguro es desviar el agua o drenarla con una motobomba poniendo punteras , luego se remueve la parte del suelo que esta inutilizada a unos veinte centímetros de la rasante hacia abajo y a los costados, se debe nivelar perfectamente la superficie. El procedimiento se realiza agregando un relleno de arena de veinte centímetros y se compacta. Posteriormente se pone una capa de hormigón pobre como emplantillado. Sobre este emplantillado se pone una malla de acero electro soldada como también a los costados y entre sección unas guías de madera estas sirven como juntas de dilatación debido a que el concreto sufre diversos cambios como dilatación o compactación y terminaría finalmente fracturándose El siguiente paso es echar una capa de hormigón recubriendo las paredes de estructura y una vez listo se pone otra capa de hormigón impermeabilizado para las terminaciones dándole el aspecto final

Especificaciones de la sección

Dimensiones del perfil tipo: la profundidad del canal será 1.40mtsLa base del canal es de 1.60Tipo de perfil trapezoidal Ancho interior de la base 1.50mtsEn su parte mas ancha mide 3mts Espesor del perfil 10cmsPendiente del canal 0.40el área de la sección del canal transporte de agua es de 1.538m2Para calcular el caudal del canal Q necesitamos saber la velocidad que genera el agua al pasar por una sección determinada la medición nos dio 0.13m/segundos eso lo multiplicamos por la sección del canal 1.5m2es igual a 0.195mts3 por segundos.Es el caudal medio que soportaría el canalSiendo el caudal máximo 0.3.53mts3 por segundoTalud es 2 a 1

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Capitulo IV resultadosPerfil longitudinal del proyecto

Perfil tipo ensamblaje

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Sección con perfil tipo

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Tabla de cubicación

SECCION CORTE RELLENO S RELLE S CORTE VOL RELLE

VOL CORTE

0+10 0.061 0.7630.742 1.505 0.061

0+20 0.8910.1151.022 2.028 17.665 0.305

0+30 0.227 0.9330.1110.421 1.465 0.227 17.465 1.135

0+40 0.036 0.6570.180.436 1.273 0.036 21.015 1.315

0+50 0.8330.315 1.148 12.105 0.18

0+60 0.05 0.6930.1810.287 1.161 0.05 11.545 0.25

0+70 0.645 0.6020.123 0.725 0.645 9.43 3.475

0+80 0.061 0.4130.2160.166 0.795 0.061 7.6 3.53

0+90 0.360.439 0.799 7.97 0.305

0+100 0.117 0.3490.264 0.198 0.547 0.381 6.73 1.905

0+110 0.524 0.2850.693 0.978 0.524 7.625 4.525

0+120 0.469 0.1480.207 0.355 0.469 6.665 4.965

0+130 0.9 0.0960.306 0.402 0.9 3.785 6.845

0+140 0.507 0.6530.434 1.087 0.507 7.445 7.035

0+150 0.401 0.2130.269 0.482 0.401 7.845 4.54

0+160 0.251 0.5820.582 0.251 5.32 3.26

0+170 0.936 0.1510.088 0.239 0.936 4.105 5.935

TOTAL 154.315 49.505

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TOTAL RELLENO 154.315 M3TOTAL CORTE 49.505 M3

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Conclusión

E L canal de la Universidad Santo Tomas tiene la función de desvalije por lo tanto no cumple una función prioritaria de alimentar a una comunidad o de regar sectores agrícolas, partiendo de este punto se desarrolló el trabajo planificando los pasos luego buscando el acomodo de los métodos según el lugar las herramientas necesarias que en este caso era más cómodo y preciso usar una estación total los problemas a los cuales fuimos sometidos como el entrar al canal tomar puntos en ángulos ciegos la molestia e incomodidad de ciertos lugares sobre todo cercano a la pandereta nos dio una perspectiva que en todo proyecto hay un sin número de problemas que uno debe tenerlos presente a la hora de planificar.El llegar a usar los datos para una mejora del canal se transformó en un desafío por la poca información y la cantidad de cálculos que entraron en este ejercicio pero al final se logró obtener un buen resultado con lo cual se supo cómo es realmente la construcción de un canal, Una parte geográfica, otra hidráulica y la del piso más la forma, materiales y armado del canal con su respectiva pendiente

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Referencias bibliográficas

Canales para riego y drenaje Ing.Agr.Michel Koolhaas,M.Sc. Prof.Adj. de Topografía

Manual de hidráulica de canales Guadalupe Estrada Gutiérrez

Revestimientos de canales

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