Diseño Hidraulico de Canales

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  • 5/22/2018 Diseo Hidraulico de Canales

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    UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

    FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

    CURSO : OBRAS HIDRAULICAS

    TEMA : CANALES DE IRRIGACION Y DESARENADOR

    ALUMNOS :- LASTRA AMACHI GIMO- URRUTIA HUAMANI PETER- RAFAELE VALENZUELA EDDIE- PRUDENCIO QUISPE YASSER

    - PONCE DE LEON KENYO

    DOCENTE Ing. PANIAGUA-CHACON-CESAR

    TRAPOTO_PERU

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    OBRAS HIDRAULICAS

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    OBJETIVOS:

    -OBJETIVOS GENERALES: Conocer, identificar y definir las condiciones

    hidrulicas para el diseo.

    -OBJETIVOS ESPECFICOS: Conocer el tipo de seccin ms eficiente para eltransporte del caudal.

    Disear las secciones hidrulicas del canal de talmanera que cumpla con todas las condicionesnecesarias para su funcionamiento eficiente

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    canal a una construccin destinada al transporte de fluidos,

    generalmente utilizada para agua y que, a diferencia delas tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan comovas artificiales de navegacin. La descripcin del comportamientohidrulico de los canales es una parte fundamental de lahidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingenierahidrulica.

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    CLASIFICACIN DE LOS CANALES:

    a) Canales naturales:

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    b) Canales artificiales:

    canales de riego, de navegacin, control de

    inundaciones, canales de centrales

    hidroelctricas, alcantarillado pluvial,

    sanitario, canales de desborde, canaletas de

    madera, cunetas a lo largo de carreteras,

    cunetas de drenaje agrcola

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    Las secciones transversales ms

    comunes son las siguientes:

    Seccin trapezoidal: Se usa en canales de tierra debido a queproveen las pendientes necesarias para estabilidad, y en

    canales revestidos.

    Seccin rectangular: Debido a que el rectngulo tiene ladosverticales, por lo general se utiliza para canales construidoscon materiales estables, acueductos de madera, para

    canales excavados en roca y para canales revestidos.

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    Seccin triangular: Se usa para cunetas revestidas enlas carreteras, tambin en canales de tierra

    pequeos, fundamentalmente por facilidad de trazo.

    Tambin se emplean revestidas, como alcantarillasde las carreteras.

    Seccin parablica: Se emplea en algunas ocasionespara canales revestidos y es la forma que toman

    aproximadamente muchos canales naturales ycanales viejos de tierra.

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    CANALES DE RIEGOPOR SU FUNCIN

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    Los canales de riego por sus diferentes funcionesadoptan las siguientes denominaciones:

    Canal de primer orden.- Llamado tambin canal madreo de derivacin y se le traza siempre con pendientemnima, normalmente es usado por un solo lado ya quepor el otro lado da con terrenos altos.

    Canal de segundo orden.- Llamados tambin laterales,son aquellos que salen del canal madre y el caudal queingresa a ellos, es repartido hacia los sub laterales, el reade riego que sirve un lateral se conoce como unidad deriego.

    Canal de tercer orden.- Llamados tambin sub

    laterales y nacen de los canales laterales, el caudal queingresa a ellos es repartido hacia las propiedades,:el rea de riego que sirve un sub lateral se conoce comounidad parcelaria.

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    FLUJO PERMANENTE Y NO PERMANENTE: tiempo como criterio. Se dice que el flujo en un canalabierto es permanente si la profundidad del flujo no cambia o puede suponerse constante duranteel intervalo de tiempo en consideracin.EL FLUJO ES NO PERMANENTEsi la profundidad no cambia con el tiempo. En la mayor parte decanales abiertos es necesario estudiar el comportamiento del flujo solo bajo condicionespermanentes. Sin embargo el cambio en la condicin del flujo con respecto al tiempo esimportante, el flujo debe tratarse como no permante, el nivel de flujo cambia de manerainstantnea a medida que las ondas pasan y el elemento tiempo se vuelve de vital importancia para

    el diseo de estructuras de control. Para cualquier flujo, el caudal Q en una seccin del canal seexpresa por Q=VA. Donde V es la velocidad media y A es el rea de la seccin transversal de flujoperpendicular a la direccin de este, debido a que la velocidad media esta definida como el caudaldivido por el rea de la seccin transversal.FLUJO UNIFORME Y FLUJO VARIADO: espacio como criterio. Se dice que el flujo en canales abiertoses uniforme si la profundidad del flujo es la misma en cada seccin del canal. Un flujo UNIFORME

    puede ser permanente o no permanente, segn cambie o no la profundidad con respecto altiempo. El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera en lahidrulica de canales abiertos. La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempobajo consideracin. El establecimiento de un flujo uniforme no permanente requerira que lasuperficie del agua fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del canal.

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    3.2. CONDICIONES HIDRULICAS Y NOHIDRULICAS PARA EL DISEO

    3.2.1. Condiciones Hidrulicas:

    a. Por el tipo de flujo

    TAg

    VF

    /.

    Donde:V: velocidad (m/s)g: aceleracin de la gravedad (m/s2)A: rea Hidrulica (m2)T: Espejo de agua (m)

    Para: F>1; Flujo sper criticoF=1; Flujo criticoF

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    Condiciones de diseo

    Mxima eficiencia hidrulica Mnima infiltracin

    Mxima eficiencia hidrulica y mnima infiltracin

    a. Topografa del eje de ruta del canal

    Nos muestra el relieve uniforme o quebrado del suelo a lolargo del eje del canal, segn esto se determina lapendiente.

    b. Geologa

    Ofrece informacin sobre la conformacin del suelo dondese alojara la caja del canal, nos ayudara a determinar eltalud de la caja y el coeficiente de Manning para canales sinrevestir.

    3.2.2. Condiciones no Hidrulicas:

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    c. Condiciones ambientalesPrincipalmente se considera en el diseo de los canales la temperatura y

    sus variaciones. Influye en el fraguado del concreto para canales revestidos.

    d. Hidrologa e hidrografaNos permite conocer las lminas de precipitacin, as como su

    distribucin temporal durante el ao. Facilita el diseo de cunetas de drenaje enla berma interna.

    Nos proporciona la ubicacin de los cauces naturales que cruza el canaly facilita la ubicacin o distanciamiento entre aliviaderos laterales en los canalesprincipales.

    e. HidrogeologaNos ofrece informacin de los niveles freticos o superficie

    piezomtrica, de tal manera de poder disear detalles especiales de drenaje enla caja del canal (lloradores), da suma importancia para canales revestidos conconcreto, ya que los efectos de sub presin sobre el revestimiento resultaperjudicial para la estabilidad de los taludes, sobre todo cuando el canal estavacio.

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    3.3. SECCIN HIDRULICA DEL CANAL

    3.3.1. Tipos de Seccin Hidrulica

    http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Radio_Hidr%C3%A1ulico_geometria_fundamental.gif
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    Seccin Rectangular Seccin Trapezoidal

    Seccin ParablicaSeccin Triangular

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    a. Elementos Geomtricos b. Elementos Hidrulicosb: Base menor y: TiranteB: Base mayor f: Borde libreH: Altura del talud T: Tirante superficialz: Talud de la caja del canalC: Berma internaD: Berma externa

    3.3.2. Componentes de un Canal

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    3.4. PENDIENTE O RASANTE DE UN CANAL DE RIEGO

    La pendiente de un canal es uno de los factores ms importantespara el diseo; su eleccin de la topografa y del aprovechamientoeconmico que se deriva de la condicin del agua.

    Es la alineacin del fondo del canal a lo largo de su recorrido,puede ser uniforme o varear por tramos.

    Esta en funcin de la topografa del terreno que sigue el eje deltrazo y segn el tipo del canal, sea principal o secundario.

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    3.5. TALUD DE UN CANAL

    El talud (z) representa el grado de inclinacin de los

    lados que forman la caja del canal con respecto a la horizontal.Es la relacin de la proyeccin horizontal a la vertical

    de la parte lateral del canal.

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    3.06. ELECCIN DEL TALUD DE UN CANAL

    a).Por Limitacin Topogrfica

    Cuando el eje de trazo por ruta que sigue un canal atraviesa unazona topogrficamente accidentada (ladera empeada), esta se convierteen una limitante para la seleccin del talud, ya que obliga a reducir el anchode corte de plataforma para disminuir volmenes excesivos de corte y

    garantizar la estabilidad del talud superior, por lo tanto el ancho superficialde la caja del canal tiene que disminuir llegando al limite de que lainclinacin sea nula y las