ejercicioscanales-121003150331-phpapp02 (1)

8/13/2019 ejercicioscanales-121003150331-phpapp02 (1)

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Secciones de un canal.

Las secciones ms utilizadas en canales de c onduccinson la seccin trapezoidal y rectangular.

; ;2.........(1)A by my ;

22 1 . ... .. (2)P b y m

22 1b P y m ; H

AR

P

(2) en (1): 2 2 2( 2 1 ) .......(3)A Py y m my Mnimo permetro SI: A= cte. Q=cte. M=cte.

Manteniendo y = constante. 0P

m

3; 30 ; 30

3m arctgm

El canal trapecial de mxima eficiencia hidrulica es el que ti ene el ngu lo cuyas

frmulas son las siguientes:Mxima eficiencia Hidrulica canal trapecial

0 ; T b ; ;

:

La mxima eficiencia hidrulica se da cuando obtenindose las siguientes frmulas:

A= ; b=2y ; P=4y ;

Utilizando las ecuaciones de la seccin trapecial con b=0tenemos:

2A my

22 1P y m

La mxima eficiencia hidrulica se da cuando

MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA EN UN CANAL TRIANGULAR:

0dA

dy

m= ; ; A= ; P= ;

EJEMPLO DE APLICACIN

Se desea dimensionar un canal de conduccin para abastecer una zona irrigable de 300has. Conun mdulo de riego de 1.5lts/seg/ha.Del trazo topogrfico se observa que se puede llegar con una sola pendiente del eje de canalequivalente a 1/1000.De las muestras de suelo analizadas se concluye que se trata de suelo limo

arcilloso cuyo ngulo de estabilidad reposo para estado saturado es 15930 , la velocidad

mxima de arrastre de las partculas es de Disear la seccin del canal?

Solucin

Datos:

3

1

max

0.450

0.001

5930

0.08

:

mQ

seg

S

mV

segSuelo Limo arcilloso

Si no existe limitaciones disearemos un canaltrapecial de mxima eficiencia hidrulica sinrevestir cuyas frmulas son las siguientes.

Las frmulas sern

22 1

12 ( )

cos

b P y m

senb y

2A by my

2 2( )

cos

senA y

Remplazamos las frmulas anteriores en la ec, de Maning

1 1

2 21

HQ AR i Ecuac in de Mani ngn

2 2

..........( )2

2( ) 2.113 .. ... ..( )

cos

H

yR a

senA y y b

Remplazando (a) y (b) en la ec. de Maning

2 12 3 2

3 (2.113 )( )20.450

0.023

yy i

m

seg

2 22.113 2.113(0.59) 0.7355A y m

24 1 2

22 ( )

cos

mn

mn

P y m my

senP y

2H

yR

-Chequeamos la velocidad del agua debe ser menor que 0.8 m/seg

3

2

0.45

0. 61 . ..0.7355

m

Q msegV ok

A m seg

0.61m/seg 1.20

Turba 0.25 : 1 0.5 : 1

Arcilla 1 : 1 1.5 : 1

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Franco Arcilloso 1.5 : 1 2 : 1

Franco arenoso 2 : 1 3 : 1

Arenoso 3 : 1 4 : 1

Roca Casi vertical Casi vertical

BORDE LIBRE DE CANALES REVESTIDOSRespecto del tirante

0030Lh del tirante

Respecto al gasto Respecto al ancho de solera

CAUDAL (m3/seg)

BORDE LIBRE(m)

menor de 0.50 0.30

mayor de 0.5 0.40

ancho de solera(b)m BORDE LIBRE (m)menor de 0.80 0.40

0.80 a 1.50 0.50

1.50 a 3.0 0.60

3.0 a 4.5 0.80mayor a 4.5 1.00

El borde libre se estima teniendo en cuenta las lluvias (fenmenos extraordinarios) en zonaslluviosas el borde libre debe ser mayor

DISEO DE UNA RAPIDA

TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3

i=0.0005

n=0.025

L=40 mi=0.1n=0.05

i=0.0005

n=0.025

z

ZONA REVESTIDA ZONA SIN REVESTIR

Entonces:

ecuacin de Fraud es:La

Y para un flujo critico se debe cumplir que y analizando para un canal rectangular se tieneel tirante critico

Como es un flujo subcritico

La seccin de control est constituida por el punto de interseccin del tramo 1 con el 2,correspondiendo su tirante

TRAMO 2Calculo del tirante normal:

Como:

Resolviendo la ecuacin:

Como la geometra de la seccin transversal permanece constante el es el mismo en los

tres tramos:

La seccin de control es la misma del tramo 1 es decir el punto de interseccin del tramo 1con el 2, correspondiendo el tirante real al .

3.5

y

TRAMO 3Calculo del tirante normal

Como en este tramo el canal tiene la misma pendiente y la misma rugosidad el tirante es igual altirante normal del tramo 1

La seccin de control es el punto de interseccin del tramo 2 con el 3.

UBICACIN DEL RESALTO HIDRAULICO:A partir del tirante normal del tramo 2 se calcula un tirante conjugado , entonces

se puede decir que:

Con la ecuacin de tirantes conjugados para un canal de seccin transversal rectangular.

Donde

Se tiene:

Luego se compara con e l t irante normal del t ramo 3 . Se observa que por lo

tanto el resalto es ahogado y se ubica en el tramo 2.

REVESTIMIENTO:El clculo para el revestimiento se calcula en forma independiente. En la zona del Tramo 1, se

calcula desde la seccin de control con tirante hacia aguas arriba hasta el tirante

que corresponde a una velocidad de 0.9 m/s, es decir:

Entonces en el tramo 1 la zona que serrevestida ser la zona que est entre los

ytirantes

Resalto Hidraulico

yn y

c

y1 y

2

TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3

yn

nc

TRAMO 1

Calculo de :



3/3

Donde

Luego:

Calculo de :

Donde

Luego:

Entonces la zona que se revestir en el primer tramo ser de

Y finalmente la parte revestida en la rpida ser:

PROBLEMA

Calcule el tirante normal en un canal de tierra en buenas condiciones que conduce un gasto de4.5 m

3/seg, y cuya pendiente es de 0.40 m. por kilmetro, el ancho de plantilla es de 3.00 m, la

inclinacin de los taludes es 1.5: 1 y elcoeficiente de rugosidad vale 0.025.

Datos:

Q = 4.5 m3/seg;

S=0.40 por kilometro = 0.4/1000=0.0004;b=3.0m;

m=1.5:1 = 1.5; n=0.025.

Solucin:

1:2m 025.0n nS

222 m56.1021)02.1(2612 mdbP n

2

3/2R

VnS

00167.092.6

283.0

)776.0)(20.8(

025.032.11 22

3/2nS


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