Diapositiva 1

FUNDAMENTOS GENERALES DE HIDRAULICA DE CANALESIng. Edgar Rodriguez Zubiate

CANALES DE LECHO MOVIL HIDRAULICA FLUVIAL

CANALES ARTIFICIALES

PARAMETROS GEOMETRICOS EN UN CANAL

y

So

Sw

T

A

y

P

Y = Tirante de Flujo

So = Pendiente longitudinal del canal

A = Area mojada P = Permetro mojado

T = Ancho superficial R = A/P = Radio medio

hidrulico

D = A/T = Profundidad hidrulica

FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA DE CANALES

FLUJO UNIFORME. Es un flujo en equilibrio. En un flujo uniforme, el tirante yn, la velocidad media V, la energa especfica E, permanecen constantes a lo largo de la canalizacin.

Para que ocurra este tipo de flujo la seccin transversal del canal, la pendiente longitudinal So, y la rugosidad de las paredes deben ser constantes a lo largo del canal

FORMULAS DE FLUJO UNIFORME

Entre las principales tenemos:

Ecuacin de Manning:

Esta frmula es vlida para Flujo turbulento, y superficies hidrulicamente rugosas

T A = rea mojada

P = permetro mojado

A y T = ancho superficial

R = A/P (Radio medio hidrulico)

D = A/T (Profundidad hidrulica)

FORMULAS DE FLUJO UNIFORME

Ecuacin de Chezy:

El coeficiente de Chezy C tiene dimensiones de m1/2/seg

Ecuacin de Manning

Esta ecuacin es vlida para flujo turbulento y superficies hidrulicamente rugosas

Todas la unidades estn en el sistema mtrico

El coeficiente n de Manning es adimensional

ESFUERZO DE CORTE PROMEDIO EN LA PARED DE UN CANAL

El agua en movimiento ejerce un esfuerzo de corte en las paredes del canal

y

Donde:

g = Peso especfico

r = Densidad

R= A/P = Radio medio hidrulico

NUMERO DE FROUDE

El nmero de Froude deriva de la relacin entre fuerzas de inercia y fuerzas gravitatorias

y

Si FR1 el Flujo es SUPERCRITICO o Torrencial

Las fuerzas de inercia tienen una

mayor influencia en el flujo

Si FR=1 el Flujo es CRITICO o de energa

mnima

CANALES

FLUJO UNIFORME SUBCRITICO FR < 1

RAPIDAS

FLUJO SUPERCRITICO

FR > 1

ENERGIA ESPECIFICA E

La energa especfica E es la energa referida al fondo de la canalizacin

E

y

C (FR=1)

Yc

FR1

- Nunca se debe disear un canal con FR = 1, porque produce un flujo muy inestable

Emin

Flujo Crtico

Cuando el flujo es crtico la energa especfica es mnima (Emin), que corresponde a FR = 1

Bajo estas condiciones se tienen las siguientes relaciones:

Pequea grada positiva en un canal rectangular

E

y

C

Yc

FR1

Si FR < 1 el tirante disminuye

sobre la grada

z

y1

y2

z

2. Si FR > 1 el tirante se

incrementa sobre la grada

y3

y4

E1

+ z

y2

y1

Pequea grada positiva en un canal rectangular

FR < 1

FR > 1

Z > Zmax

SALTO HIDRAULICO

En un fenmeno que ocurre cuando el flujo pasa de supercrtico a subcritico

y1

Y2

1

2

hcg

yc

SALTO HIDRAULICO

RIEGO POR SISTEMAS DE CANALES

CUNETAS LATERALES

EN CARRETERAS

INFESTACION DE MALAS

DE MALAS HIERBAS EN UN

CANAL DE HORMIGON MAL

CONSERVADO, CUYO FONDO

SE HA CUBIERTO DE LIMO

REVESTIMIENTO DE CANALES

REVESTIMIENTO CON CONCRETO

CANAL CHAVIMOCHIC AL PASAR POR TRUJILLO

CAPTACION PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA

CANAL TAYME PROYECTO TINAJONES

LAMBAYEQUE

PROCESO DE REVESTIMIENTO CON CONCRETO

REVESTIMIENTO CON MAMPOSTERIA DE PIEDRA

REVESTIMIENTO CON LAMINAS DE POLIETILENO

REVESTIMIENTO DE UN CANAL DE RIEGO CON GRANDES LOSAS

DE HORMIGON SOBRE LAMINAS DE POLIETILENO

REVESTIMIENTO CON GRASS

FALLAS DE DISEO

TALUD MUY PARADO EN UN TERRENO CON ARCILLAS EXPANSIVAS

TALUD MUY PARADO EN UN TERRENO CON ARCILLAS EXPANSIVAS

HIDRAULICA FLUVIAL

Ro con reas de

inundacin

Ro Trenzado

Ro Mendrico

B. Tipos de Fondo

Si se toma como base un lecho plano consistente de partculas no cohesivas,

libres y mviles, para un flujo de velocidad gradualmente creciente, se tiene

la configuracin del fondo es variable, y pasa por varios estados: fondo plano,

rizos, dunas, antidunas.

Estas configuraciones de fondo pueden

describirse de acuerdo con diferentes

parmetrosadimensionales:

Nmero de movilidad

velocidad de caida de

las partculas del lecho

en aguas quietas

Indice de inestabilidad

Espesor de la subcapa

laminar

Fondo Plano

Rizos

Dunas

Antidunas

Macro y Microrugosidad

Cuando un lecho fluvial presenta fases (rizos, dunas, etc.), la tensin , que se opone al escurrimiento, resulta estar formada por la suma del esfuerzo , debido al tamao de los granos, ms el esfuerzo , debido a las formas del fondo.

Resistencia al Flujo

- Ecuacin de Chezy

- Ecuacin de Manning

h

y

Falla de una defensa riberea de tierra sin proteccin

CARRETERA CON TALUD SIN PROTECCION CONTRA FLUJOS

DE AVENIDAS

OBRAS DE DEFENSA SOBRE TALUD DE DIQUE USANDO COLCHONES DE GAVIONES

Dique de tierra con enrocado

Enrocado de Proteccin al pie del talud

Rio Ica. Falla de revestimiento de concreto por socavacin general

Dique ro Cautin

Temuco - Chile

3.2.1 CAPA DE PROTECCION DE ENROCADO (continuacin)

b. Tamao de las rocas

La estabilidad de una roca es una funcin de su tamao, expresada ya sea en trminos de su peso dimetro equivalente

Se han efectuado muchos estudios para determinar el tamao de las rocas, entre los que tenemos:

- Frmula de Maynord

Donde: d50 es el dimetro medio de las rocas, y los valores recomendados de C1 y C2 se muestran a continuacin:

- Valores de C1: - Fondo plano C1 = 0.28

- Talud 1V:3H C1 = 0.28

- Talud1V:2H C1 = 0.32

- Valores de C2 - Tramos en curva C2 = 1.5

- Tramos rectos C2 = 1.25

- En el extremo de C2 = 2.0

-espigones

PUENTE BOLOGNESI EN PIURA EN 1998, DURANTE

LA OCURRENCIA DEL FENOMENO EL NIO

PUENTE BOLOGNESI, EN PIURA, TRAMO INTERMEDIO CADO A RAZ DEL FENMENO EL NIO 1998

ESQUEMA DEL FLUJO ALREDEDOR DE UN PILAR CIRCULAR

Tpico problema de escombros atrapados

en pilar circular.

ENROCADO DE PROTECCION ALREDEDOR DE UN PILAR, RECOMENDADO POR GALES

Bocatoma de Barraje mvil

n

S

R

V

2

/

1

3

/

2

=

RS

C

V

=

RS

AC

Q

=

n

R

C

6

/

1

=

n

S

R

V

2

/

1

3

/

2

=

3

/

2

2

/

1

3

/

5

nP

S

A

Q

=

RS

g

t

=

0

RS

V

g

r

t

=

=

0

*

a

q

/

)

cos(

D

g

V

F

R

=

g

V

y

E

2

2

a

+

=

1

2

=

R

F

c

c

T

A

g

Q

3

2

=

a

2

2

2

c

c

D

g

V

=

a

2

min

c

c

D

y

E

+

=

T

A

D

=

g

V

y

z

g

V

y

E

2

2

2

2

2

2

1

1

1

a

a

+

+

=

+

=

g

V

y

2

2

1

1

a

+

Prdidas

g

V

Y

g

V

Y

I

+

+

=

+

2

2

2

2

2

2

1

1

a

a

2

2

2

2

1

1

1

2

A

h

gA

Q

A

h

gA

Q

cg

cg

+

=

+

b

b

W

V

/

*

W

n

/

*

d

V

0

/

d

d

0

d

0

T

n

R

C

6

/

1

=

I

0

T

II

0

T

II

I

0

0

0

T

+

T

=

T

II

I

y

y

y

+

=

2

*

2

*

2

*

)

(

)

(

II

I

V

V

V

+

=

2

2

2

)

(

1

)

(

1

1

II

I

C

C

C

+

=

n

S

R

V

/

2

/

1

3

/

2

=

3

1

50

F

C

y

d

=

gy

V

C

F

2

=

Erosin Local

Nivel

del lecho

natural

Nivel luego de la

erosin general

Flujo

Enrocado de

proteccin

PILAR

a

2.5 a

3.0 a

a

PILAR

Erosin Local

Nivel

del lecho

natural

Nivel luego de la

erosin general

Flujo

Enrocado de

proteccin

PILAR

a

2.5 a

3.0 a

a

PILAR