Relación entre pendiente y rugosidad para el diseño óptimo de canales

7/25/2019 Relación entre pendiente y rugosidad para el diseño óptimo de canales

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P e g u e a q u í e l l o g o d e s u e s c u e l a

Relación entre pendiente y rugosidad para la optimización del

diseño de canales

Erick Franco Sevillano*

a EP. Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería y Arquitectura, Universidad Peruana Unión

Resumen

Desde tiempos antiguos el om!re a usado su ingenio para realizar sus actividades como por e"emplo en

la agricultura# se a dedicado a llevar el agua a su lugar de plantación# ace !astantes años cuando los

canales de irrigación eran realizados sin ning$n c%lculo# no se revestían con ning$n material a e&cepción de

la misma tierra natural# con el avance de la ingeniería# tam!i'n 'sta llegó al campo de la ingeniería

idr%ulica# por lo que se empezó a realizar c%lculos antes de realizar la construcción del canal# se empezó a

revestir los mismos( )a presente investigación tiene como o!"etivo determinar qu' tipo de material tra!a"acon me"ores pendientes# es decir si e&iste una !uena relación# para ello se determinó una sección

rectangular y con una !ase y tirante determinados# tam!i'n se asignó un caudal y de allí se empezó con el

diseño# luego mediante la órmula de +anning se calculó las pendientes# se o!servó que e&isten ciertos

materiales que tra!a"an me"or para las condiciones dadas# los materiales van desde tierra com$n asta

supericies de acero pintadas, se llegó a la conclusión siguiente- e&iste una relación entre el tipo de material

de revestimiento y la pendiente del canal# claramente se puede notar esta relación entre las rugosidades de

los materiales de revestimiento y las pendientes(

Palabras clave: .anal, revestimiento, pendiente, rugosidad, órmula de +anning

Abstract

Since ancient times man as used is ingenuity to carry out teir activities suc as agriculture# as !een

dedicated to !ring /ater to teir place o planting# many years ago /en irrigation canals /ere made

/itout any calculation# not /ere o /it any materials e&cept te same natural land# /it te

advancement o engineering# also it came to te ield o ydraulic engineering# /ic !egan to make

calculations prior to construction o te canal !egan to coat te same( 0is researc aims to determine /at

type o material /orks /it !est earrings# tat1s to say i tere is a good relationsip# to do a rectangular

section /as determined and /it a !ase and tigt determined# a lo/ rate /as also assigned and tere !egan

/it design# ten !y +anning ormula outstanding /as calculated# it /as o!served tat tere are certain

materials tat /ork !est or given conditions# materials ranging rom common ground to suraces painted

steel, it came to te ollo/ing conclusion- tere is a relationsip !et/een te type o coating material andte slope o te cannel# you can clearly notice te relationsip !et/een te rougness o te coating

materials and outstanding(

Keywrds- .anal, coating, pending, rugosity, +anning ormula

1. Introducción

)os canales de irrigación tienen la unción de llevar agua asta el campo de plantación( Son o!ras de

ingeniería muy importantes# por lo que de!en ser cuidadosamente diseñados para que no provoquen daños

al medio am!iente( )a construcción de canales representa la parte m%s signiicativa de la inversión del

Sistema de Riego(



Eric! Franc "evillan# $%I & 'evista de Investigación Universitaria

)os canales presentan numerosos elementos geom'tricos que los componen como pendiente# caudal#

%rea# perímetro mo"ado# radio idr%ulico# rugosidad# tirante# velocidad y talud, la presente investigación

trata de relacionar la pendiente y rugosidad ya que las dem%s varia!les ya estar%n dadas( El o!"etivo

principal es encontrar la me"or relación entre la pendiente y rugosidad para el diseño de canales, y#

especíicamente encontrar la pendiente m%&ima para un diseño óptimo# encontrar relaciones entre dierentes

revestimientos y pendientes# reducir la órmula de +anning y realizar los c%lculos con +%&ima Eiciencia

2idr%ulica 3+E24(5 la eca no e&iste ning$n tra!a"o que sea parecido al que se desarrollar% a continuación# lo que se ar%

ser% relacionar dierentes valores de rugosidad y se o!tendr% una pendiente determinada en una sección

rectangular# de esta manera se o!tendr% dierentes valores de pendiente# por lo que inalmente se o!tendr%

unas relaciones que al inal ser%n e&plicadas(

2. Materiales y Métodos

Para la ela!oración del plan de tra!a"o# primero se determinó que varia!les estarían deinidas y qu'varia!les no# por lo que se vio conveniente esta!lecer que la !ase del canal que en este caso ser% rectangular

que de cierto modo representa un mediano canal con una !ase de 6 m# como en la mayoría de diseños de

canales# el tirante se diseña para un caudal dado# en este caso el tirante ya estar% esta!lecido# y que medir%

7 m# el caudal de diseño es un dato que se o!tiene mediante prue!as como son por e"emplo los aoros# en

este caso el caudal o gasto de diseño viene a ser de 8 m9:s, a partir de estos datos se puede o!tener y

deducir algunos elementos# por e"emplo si se dice que el canal tiene# como en este caso# una sección

rectangular# se puede airmar que el talud es ;# adem%s con la !ase y el tirante se puede determinar el %rea#

la cual viene a ser de 6 m6# tam!i'n el perímetro mo"ado se puede o!tener con estos datos# el cual resulta

ser < m, con estos datos resultantes de la suposición previa tam!i'n se llega a o!tener el radio idr%ulico( 5

partir de este punto se empieza a desarrollar el tema principal de esta investigación# ya que en este punto se

tiene muy en claro que la sección descrita anteriormente est% diseñada con las condiciones de +%&imaEiciencia 2idr%ulica# por diversos motivos# siendo el principal el económico, luego de esta!lecer las

dimensiones del canal solo queda el revestimiento# para ello se de!e tener en cuenta !astantes materiales#

desde la tierra natural asta el acero liso( Finalmente queda introducir los datos que se tiene en la órmula

de +anning para o!tener las pendientes y o!servar si tienen sentido y lógica en la realidad(

2.1. Participantes

Para este tra!a"o se podría considerar al canal de estudio como participante# el cual es un canal

imaginario =.anal >?# pero que tendría un uncionamiento óptimo de acuerdo a la teoría ya que todos los

canales se desarrollan con 'sta(2.2. Instrumentos

)os instrumentos que se utilizó son en primer lugar la órmula de +anning# las ta!las de >utter y +S

E&cel 6;7; para procesar los datos

2.3. Análisis de datos

El an%lisis de datos se desarrolló en la erramienta E&cel# los cuales se ver%n en el siguiente ítem(

6




3. Resultados y Discusión

)os resultados o!tenidos despu's de relacionar las rugosidades de los dierentes tipos de materiales de

revestimientos y las pendientes o!tenidas(

3.1. Resultados 1

5l o!servar las pendientes resultantes# se puede ver que e&isten valores !astante !a"os como tam!i'n

!astante altos# que se ver%n en la ta!la siguiente# se o!serva que si se reviste al canal con ciertos materiales#

la pendiente es muy e&agerada como vemos por e"emplo en la supericie met%lica corrugada# que presenta

una pendiente e&agerada de 7; @o# otro material en la que la pendiente resulta e&agerada es la tierra con

pedrones# el cual resulta con una pendiente de 68 @o# sin em!argo con otros materiales que presentan

dierentes rugosidades se puede ver que la pendiente es óptima y que el canal uncionaría con normalidad#

como es el caso del concreto liso# que resulta con una pendiente de 9 @o y en el acero soldado resulta una

pendiente de 6 @o(

(.).). *ec+nical analysis

5 continuación se presentan los datos o!tenidos de pendientes# con las rugosidades de los dierentes

tipos de revestimientos(

0a!la 7

Pendientes btenidas a artir de la relacines de rugsidades de di-erentes ateriales de revestiient

9



Eric! Franc "evillan#EAP. Ingeniería Civil

4. Conclusiones

.omo se puede apreciar en la ta!la anterior e&isten numerosos materiales con los que se puede revestir

al canal# pudiendo adem%s tener una pendiente razona!le# pero tam!i'n e&isten otros materiales que no son

aptos para el revestimiento de este canal ya que al acerlo se tendrían pendientes e&ageradas por lo que se

puede llegar a airmar lo siguiente# para unas condiciones determinadas de diseño e&isten ciertos tipos de

revestimiento apropiado ya que si se realiza en sentido contrario se llegaría a determinar las rugosidades y

por tanto# el material# por lo que se puede decir que e&isten ciertos materiales que van con ciertas

pendientes(

Recomendaciones

Para pro!ar la validez de esta investigación de!ería recrearse este canal con las condiciones de diseño presentadas(

Agradecimientos

En primer lugar agradecer a Dios por permitir realizar esta investigación# a mis padres y a los que van a

apreciar este artículo(

<




Referencias

P( D Aen 0e# . 36;;<4( /idr0ulica de canales 3pp( 7BC694( +c ra/ 2ill(

Roca Felices# 5( /idr0ulica de tuberías y canales 3.apítulo 4

Desconocido( $ise1 de un canal

+arín .órdo!a# .(5(# +en"ívar )eonardo# +((# Gavaleta )inares# (+( $ise1 y cnstrucción de un canal

+idr0ulic de endiente variable ara us did0ctic e investigación( Hniversidad .atólica 5ndr's Iello

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