8/13/2019 Canales de Una Seccion y Rugosidad Compuesta

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DISEÑO DE CANALES DE UNA SECCION Y RUGOSIDAD COMPUESTA

Canales con una seccion compuesta.-

Son canales que por diversas circunstancias se tenga que proyectar sus seccionestransversales de varias Figuras simples, normalmente en este tipo de seccionescompuestas se persigue evitar que disminuya la velocidad del agua extensiblementecomo resultado de la disminución del radio hidráulico.

Puede habes canales que tengan una seccion transversal como esta 

Se dice entonces que es una sección compuesta. Está formada por la suma de dos figuras

geométricas.

También puede ocurrir algo similar en un cauce natural. Un rio tiene en época de estiaje un caudal

pequeño, pero en época de abundancia tiene un canal grande que ocupa las áreas adyacentes.

Una sección compuesta se puede dividir en N secciones parciales de modo que el gasto total Q es

igual ala suma de todos los gastos parciales

Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 + …….Q n

cada parte de la sección tiene su propia rugosidad: n1, n2, ….., nN

por cada parte de la sección se tendrá que

V1 = 

 

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Siendo:

   

El gasto total es

 

De donde

∑   

Que es la expresión media de una sección compuesta.

PROBLEMA

Un canal consiste en una sección principal y 2 secciones laterales según la figura. Encontrar ladescarga total, suponiendo que la sección principal y las 2 laterales están separadas por línea

de división vertical.

N : 0.025 C.P.

N : 0.030 C.L.

S : 1 * 10-6

RESPUESTA: 

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SOLUCION:

A1  =

 =

 = A1 = 11.133 m2

A2 = bxh = 12.2(6.1) = A2 = 74.420 m2 

AT = A1 + A2 = 11.133 + 74.42 = AT = 85.553 m2

AREA PRINCIPAL

A1 = 10.98(6.1) = 66.978 M2

A2 = SECCION TRAPEZOIDAL = a2(m + z)

  = 6.1 / 6.1 = 1

A2 = 6.12 ( 1 + 0.4 ) = 52.094 m2

AT = A1 +A2 = 66.978 + 52.094 = 119.072 m2

P = 6.56 + 6.1 + 6.56 = 19.22 m

AREA LATERAL

A1 = 3.05( 6.1 ) = 18.605 M2 

A2 =

 = 7.442 m2

AT = A1 + A2 = 18.605 + 7.442 = 26.047 m2

P = 3.05 + 6.56 = 9.61 m

SUSTITUYENDO ECUACIONES:

1   

1  

2  

1  

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∑ = 25446.651

   

   

Canal con rugosidad compuesta

Un canal puede ser construido de modo que el fondo y las paredes tengan rugosidades diferentes.

En este caso habrá dos valores para el coeficiente de rugosidad. Uno para el fondo y otras para lasapredes. Se dice entonces que el canal es de rugosidad compuesta.

Estas figuras muestran dos ejemplo característicos de rugosidad compuesta.

Si cada parte de la sección tiene un coeficiente n1 de kutter, entonces el problema consiste en

hallar un valor de n que sea representativo en todo el perímetro.

Consideremos que hubiera N rugosidades diferentes. A cada una le correspondo una parte del

perimetro mojado.

Rugosidades : n1  n2  n3  …….  nN 

Perímetros : P1  P2  P3  …….  PN 

Supongamos por facilidad operativa, que solo hubiera dos rugosidades diferentes. Para cada unade ella habrá un radio correspondiente y se puede calcular la velocidad parcial o media.

 

 

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O bien:

En consecuencia, y aplicación la ecuación A = RP se tiene que

El área total, es igual a la suma de las áreas parciales

A = A1 + A2 

La pendiente es la misma, que horton y Einstein hicieron la supocicion de la velocidad es una sola.

V1 = V2 = ……..VN 

Luego

[   ]  

Que es coeficiente de rugosidad de kutter para toda la sección transversal.

EJEMPLO.- Se tiene un canal trapecial de 4 m de ancho en la base. El talud es de 45°. La pendiente

es 0.07%. originalmente las paredes eran lisas y para un gasto de 6 m3/s el tirante normal era 0.88

m. luego el mismo canal se reviste con mortero preparado a base de arena gruesa con lo que la

rugosidad aumenta, determinándose que para un caudal de 10 m3/ s el tirante normal es 1.44 m.

  Determinar el gasto para un tirante normal de 1.1 m, si el fondo tuviera un acabado

rugoso y las paredes el acabado liso original

  Determinar el gasto para el mismo tirante, para el caso que el fondo fuera liso y las

paredes rugosas.

Solución. Si el canal es liso entonces

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Si el canal es rugoso entonces,

   

a)  Si el fondo es rugoso y las paredes lisas

[   ]  

 

= 0.0175

El gasto es igual

 

 

b)  Si el fondo es liso y las paredes rugosas

  = 0.017

 

 

Bibliografía.-

Hidráulica de tubería y canales. ARTURO ROCHA FELICES.-

MECANICA DE FLUIDOS 2.- WENDOR CHEREQUE MORAN. UNIVERSIDAD CATOLICA DE PERU

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HIDRAULICA BASICA DE CANALES. INGENIERO EDGAR SPARROW ALAMO. UNIVERSIDAD NACINAL

DEL SANTA