diseÑo de canal
TRANSCRIPT
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
INDICE
I RESUMEN EJECUTIVO
II. GENERALIDADES
2.1 Objetivos
2.1.1 objetivos generales
2.1.2 objetivos específicos
III. INGENIERIA DEL PROYECTO
4.1. Marco teórico
4.2 TIPOS DE FLUJO
4.2.1. FLUJO UNIFORME
4.2.2. FLUJO CRÍTICO
4.2.3. FLUJO RAPIDAMENTE VARIADO
4.2.4. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO
IV. DISELO DE CANALES
GENERALIDADES
ANTECEDENTES
ALCANCES
PARAMETROS DE DISEÑO
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
3.1 Características De Los Suelos
3.2 Disponibilidad Del Recurso Hídrico
3.3 Informe de topografía
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
RESUMEN EJECUTIVO
El diseño de canales es de mucha importancia en la ingeniería ya que los
canales, nos pueden ser de gran ayuda cuando se trata de trasladar agua, a
aquellos lugares ya sea para el riego o diferentes actividades para las cuales
fueron destinadas.
El diseño de canales tiene varios elementos como el trazo de canales; el cual
se tomara a más detalle en el preste trabajo; para realizar dicho trazo es
necesario recolectar fotografías aéreas, áreas de cultivo, caseríos, entre otros.
Otros elementos son los planos topográficos y catastrales, la cual será descrito
de manera amplia. Si no existe una información topográfica se procede a
levantar el relieve del canal, como hacemos esto, pues reconociendo el terreno,
haciendo un trazo preliminar y por ultimo haciendo un trazo definitivo.
El trabajo a realizar, en la provincia de Concepción es de rediseñar un canal
que abarque toda la zona en estudio, y que cumpla el objetivo para al cual
fueron diseñadas; ya sea por las condiciones actuales en la que encuentran en
donde se observa que no cumple dicho objetivo
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
o Tener conocimientos acerca de la metodología para el diseño de
canales.
OBJETIVO ESPECIFICO
o Conocer y describir la topografía del terreno escogido, para el diseño
del canal.
o Determinar las limitaciones , causas que dio como resultado la idea de
rediseño del canal en mención
MARCO TEÓRICO
En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de
fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberías, es
abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de
navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es
una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la
ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil. También
esta presenta diversas formas, además que en su diseño se toman pendientes
poco pronunciadas.
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
1.2. CAUDAL
Es el principal dato para empezar el diseño del canal podemos calcularlo con la
siguiente ecuación.
Q=moduloderiego∗¿Ha
(Módulo de riego= l.p.s /Ha),
#Ha= número de hectáreas a regar.
1.3. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING
Depende de la naturaleza de la superficie en contacto con el agua.
COEF.DE RUGOSIDAD DE PRINCIPALES MATERIALES
MATERIAL COEF. RUGOSIDAD
CONCRETO 0.015
SIN REVESTIR (TIERRA) 0.025
MAMPOSTERÍA 0.020
1.4. TALUD
Esto depende del material excavado
Es la relación de la proyección horizontal a la vertical.
VALORES DEL TALUD (t)
ROCA casi vertical
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ARCILLA DURA 1.5 a 1.0
TIERRA, CANALES GRANDES 1.0
TIERRA, CANALES PEQUEÑOS 1.5
TIERRA ARENOSA 2.0
1.5. ANCHO DE SOLERA Resulta muy fácil para cálculos posteriores, tenemos una forma fácil de tener el
ancho de solera de acuerdo al caudal
CAUDAL (m3/s) SOLERA b (m)
Menor que 0.100 0.30
Entre 0.100 a 0.200 0.50
Entre 0.200 a 0.400 0.75
Mayor que 0.400 1.0
1.6. VELOCIDAD MÍNIMA PERMISIBLE
Velocidad mínima permitida. (V min). Valores sugeridos
En canales revestidos para evitar la sedimentación. 0.60-0.90 m/s
En canales de tierra para evitar el crecimiento de plantas. 0.70-0.75 m/s
1.7. VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Velocidad máxima permitida. (V máx.) Menor a 6 m/s de lo contrario podría
levantar los bloques del revestimiento.
1.8. PENDIENTE (S 0).
Gobernado por la topografía, lo mejor es usar pendiente pequeña a fin de
no perder mucha altura y llegar al punto de entrega con una cota alta.
Lo conveniente es usar una pendiente pequeña con tal de no perder
mucha energía ya que mientras más pendiente tendremos mayor
velocidad y eso llevara a un flujo turbulento lo cual generara mucha
perdida de energía
1.9. BORDE LIBRE
Tenemos un criterio según el CAUDAL.
CAUDAL (m3/s) BORDE LIBRE (m)
Menor de 0.5 0.30 m
Mayor de 0.5 0.40 m
De acuerdo al ancho de solera
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ANCHO DE SOLERA (m) BORDE LIBRE (m)
Hasta 0.8 0.4
De 0.8 – 1.5 m 0.5
De 1.5 – 3.0 m 0.6
De 3.0 – 20.0 m 1.0
1.10. BANQUETAS
Su valor depende del tamaño del canal, en función del caudal podemos
considerar que para un caudal menor que 0.5 m3/s, la banqueta sería 0.6 m y
para caudales mayores 1 m.
1.11. TRAZO DEL CANAL Se consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades
permisibles, entre otros:
1.11.1. Trazo de canales.- Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de
canales es necesario recolectar la siguiente información básica:
- Fotografías aéreas, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo,
vías de comunicación,
- Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda
conjugarse en el trazo de canales.
Una vez obtenido los datos precisos, se procede a trabajar en gabinete dando
un trazo preliminar, el cual se replantea en campo, donde se hacen los ajustes
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
necesarios, obteniéndose finalmente el trazo definitivo. En el caso de no existir
información topográfica básica se procede a realizar el levantamiento
topográfico, procediendo con los siguientes pasos:
a) Reconocimiento del terreno.
Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la
determinación de un eje probable de trazo, determinándose el punto inicial y
el punto final.
b) Trazo preliminar.-
Se procede a levantar la zona con una brigada topográfica, clavando en el
terreno las estacas de la poligonal preliminar y luego el levantamiento con
teodolito o estación total, posteriormente a este levantamiento se nivelará la
poligonal y se hará el levantamiento de secciones transversales, estas
secciones se harán de acuerdo a criterio, si es un terreno con una alta
distorsión de relieve, la sección se hace a cada 5 m, si el terreno no
muestra muchas variaciones y es uniforme la sección es máximo a cada 20
m. Se empieza haciendo seguimiento de cota correspondiente a lo previsto.
c) Trazo definitivo.
Con los datos de (b) se procede al trazo definitivo, teniendo en cuenta la
escala del plano, la cual depende básicamente de la topografía de la zona y
de la precisión que se desea:
- Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de
1:500.
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
- Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de
1:1000 a1:2000.
· Radios mínimos en canales.- En el diseño de canales, el cambio brusco de
dirección se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y
debe escogerse un radio mínimo, dado que al trazar curvas con radios mayores
al mínimo no significa ningún ahorro de energía, es decir la curva no será
hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle una
mayor longitud o mayor desarrollo.
Radio mínimo en canales abiertos para Q > 10 m 3 / s
Capacidad del canal Radio mínimo
Hasta 10 m3/s 3 * ancho de la base
De 10 a 14 m3/s 4 * ancho de la base
De 14 a 17 m3/s 5 * ancho de la base
De 17 a 20 m3/s 6 * ancho de la base
De 20 m3/s a mayor 7 * ancho de la base
Elementos de una curva.-
A = Arco, es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m
C = Cuerda larga, es la cuerda que sub – tiende la curva desde PC hasta PT.
ß = Angulo de deflexión, formado en el PI.
E = External, es la distancia de PI a la curva medida en la bisectriz.
F = Flecha, es la longitud de la perpendicular bajada del punto medio de la
curva a la cuerda larga.
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
G = Grado, es el ángulo central.
LC = Longitud de curva que une PC con PT.
PC = Principio de una curva.
PI = Punto de inflexión.
PT = Punto de tangente.
PSC = Punto sobre curva.
PST = Punto sobre tangente.
R = Radio de la curva.
ST = Sub tangente, distancia del PC al PI.
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE CANALES
1.1 GENERALIDADES
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Es una estructura hidráulica que nos permite el transporte de fluidos, el
cual generalmente es el agua, cuya diferencia con las tuberías es que el canal
presenta una superficie abierta y está en contacto con la atmosfera, también
esta presenta diversas formas, además que en su diseño se toman pendientes
poco pronunciadas.
1.2 ANTECEDENTES
La ubicación del Canal para su rediseño es la provincia de Concepción,
departamento de Junín.
Dicho canal en mención, en la actualidad se encuentra en mal estado ya que
presenta sedimentos en la parte profunda y no funciona completamente
1.3 ALCANCES
Los resultados de estudio permitirán identificar y evaluar el rediseño de
canales, además de lograr que el canal cumpla con el objetivo para el cual fue
construido
2. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE CANAL
2.1 DESCRIPCION GENERAL
UBICACION GEOGRAFICA
Concepción está ubicada en la región central del territorio peruano, dentro de la
región natural de la Sierra, involucrando parte de la Cuenca del Mantaro y parte
de la Cuenca Alta del Perené (naciente del Tulumayo). Su ubicación es
estratégica, se comunica con las ciudades de Jauja, Huancayo y Lima.
Sus coordenadas son:
Latitud Sur : 11° 54’ 59’’
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Longitud Oeste: 75° 18’ 33’’
Altitud: 2550 - 3856 m.s.n.m
El acceso a la ciudad Capital de Concepción desde la Capital de la República
es a través de la carretera central, con pista de doble vía asfaltada, con una
distancia aproximada de 277 Km. y tiempo de viaje es de 7 horas en ómnibus
y 5 horas en automóvil. La distancia de Huancayo a la Capital Provincial de
Concepción es de 21 Kilómetros y se articula a través de una autopista
asfaltada teniendo un tiempo de viaje de 45 minutos en ómnibus y 25 minutos
en automóvil.
EXTENSIONNorte : Provincia de Jauja y Chanchamayo
Sur : Provincia de Huancayo y Chupaca
Este : Provincia de Satipo
Oeste : Provincia de Yauyos (Lima)
La provincia de Concepción tiene una extensión territorial de 3 067.52 Km² que
representan el 6.94% del total del territorio de la Región Junín.
TEMPERATURA y clima La ciudad de Concepción posee un clima lluvioso y frío, con una temperatura
media anual máxima de 23°C (74ºF) y mínima de 4°C (39ºF). La temporada de
lluvias es de octubre abril.
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Los valles de Chanchamayo y Satipo (selva baja) tienen un clima tropical, cálido y húmedo, con una temperatura promedio de 24°C (75ºF), una máxima de 32°C (90ºF) y una mínima de 14°C (57ºF).
VÍAS DE ACCESO
Las vías de acceso hacia la zona son enteramente terrestres, a través
de la Carretera Central margen izquierda hacia la Provincia de Jauja.
3. RECOPILACION DE INFORMACION BASICA
3.1 INFORMACION BIBLIOGRAFICA
La bibliografía fue recopilada, de diferentes textos de consulta, así como
información obtenida en la página web.
3.2 INFORMACION CARTOGRAFICA
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
En esta parte de nuestro trabajo, se proporciona la posición del lugar de
levantamiento de nuestro canal y con ayuda del google eart, ver el terreno en
donde se realizara el trabajo y tener una idea del cómo se ejecutara dicho
levantamiento
Mapa hidrológico de Junin- concepción
FUENTE: pagina web http://www.ana.gob.pe:8080/snirh2/consPluviometria.aspx
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
3.3 FISIOGRAFIA
En el terreno, observamos que la topografía de la influencia del proyecto era muy variada, prácticamente
presentaba relieves pronunciados en algunas partes y relieves llanos en otras con pendientes que variaban de tramo en
tramo .
TRABAJO EN CAMPO
El levantamiento topográfico realizado en la provincia de Concepción, duro un periodo de dos días. En el cual se utilizó
el siguiente equipo topográfico:
Estación total Topcon
Trípode
1 Prisma
Porta prisma
Estacas
Fluxómetro
Para el cálculo de caudal se utilizó el siguiente equipo:
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Cronómetro
Un corcho de tecno por
Wincha
3.5. INFORME DE TOPOGRAFIA:
a). Reconocimiento
De la observación preliminar de campo, se observa que en el área de terreno donde se emplazaran las estructuras
proyectadas en el presente proyecto, están libres de obstáculos.
b). Objetivos y alcances
Se ejecutara el levantamiento topográfico en el total del área en donde se proyecta a construir las estructuras que
componen el proyecto.
Para el diseño de las obras correspondientes se elaboraran los planos de planta con curvas de nivel a cada metro y los
perfiles de los cortes que se crean convenientes.
c). Levantamiento topográfico (indicación de los hitos monumentales en campo)
El levantamiento topográfico se realizó utilizando una estación total marca TOPCON
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
d). Topografía del lugar
La topografía del terreno es ligeramente accidemtado.
e). Resultados.
Se ha verificado, lo observado en el reconocimiento de campo, indicándose los resultados.
TRABAJO EN GABINETE
PASO 1
1. Procesado de datos al programa de Microsoft Excel.
2. Se eleva los puntos al programa AutoCAD civil 3d
3. Se forma la superficie para posteriormente realizar los gráficos correspondientes
4. Se realiza el plano del perfil longitudinal , las secciones transversales y el trazo del canal correspondiente en el
programa AutoCAD civil 3d
5. Determinación de diferencia de cotas para el cálculo de la pendiente adecuada
6. Se determinará el área de riego para el cálculo de caudal a partir de las secciones transversales y las pendientes.
7. Se determinara el caudal con ,los datos obtenidos
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
PASO 2
DETERMINACION DEL CAUDAL “Q”
Este valor es obtenido de la siguiente manera:
Q=AreaDe riego∗Modulode entregaMaxima Fijado
Q = 100 Ha X1(Lts/Seg)/Ha
Q= 120 Lt/ seg.
DETERMINACION DE LA PENDIENTE “S”
Lo conveniente es usar una pendiente pequeña con tal de no perder mucha energía ya que mientras más
pendiente tendremos mayor velocidad y eso llevara a un flujo turbulento lo cual generara mucha perdida de energía.
S=Cota inicial−Cota final1000
S = (3337- 3335)/1000 S = 0.3‰
CONCLUSIONES
Con lo estudiado en el curso de mecánica de fluidos ii en donde se muestra la metodología de díselo de canales se
puede afirmar que existen criterios para el diseño de canales ya sean erosionables y no erosionables
MECANICA DE FLUIDOS II
DISEÑO DE CANALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
El levantamiento se llevó acabo de forma ordenada , y se realizó el seguimiento correspondiente
Con las fotos a presentar se puede afirmar que el canal en la actualidad no funciona aun 100%, en la partes más
profundas se formó sedimentos , vegetación , por lo cual se procede a un rediseño
RECOMENDACIONES
Se deben tomar fotografías satelitales para tener una noción de terreno objeto de estudio , antes de ir al terreno en
donde se procederá con el rediseño
Al momento de levantar el terreno objeto de estudio se debe tomar la mayor cantidad de puntos para que se visualice
de manera exacta dicho terreno con sus respectivas curvas de nivel
MECANICA DE FLUIDOS II