FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SISTEMASY ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL

CURSO: HIDRÁULICA APLICADA

TITULO DEL PROYECTO:

INTEGRANTES: GRUPO 08

POCLIN TOMANGULLA LORD RAMOS ADANAQUE WALTER SIME CASTRO WILLIAM

NOMBRE DEL DOCENTE:

MSC. ING. JOSE ARBULU RAMOS

FECHA DE ENTREGA:

Lambayeque, Octubre de 2012

INTRODUCCIÓN

Básicamente canales abiertos se pueden clasificar en dos tipos según su origen, es decir naturales y artificiales. Los canales artificiales a su vez se clasifican en no erosionables (canales revestidos) y erosionables (canales de tierra). Además dependiendo de la topografía, del tipo de suelo y de las velocidades de flujo, los canales pueden ser excavados o revestidos. En realidad el flujo que circula por un canal abierto es casi siempre flujo NO uniforme y NO permanente, sin embargo solucionar las ecuaciones que rigen este tipo de comportamiento del flujo es poco práctico y a no ser que en casos especiales para el diseño de canales se emplean formulas empíricas para flujo uniforme, que proporcionan una aproximación suficiente y útil para el diseño.

La mayoría de los canales terminados y construidos pueden resistir la erosión satisfactoriamente y se consideran entonces no erosionables. Los canales sin terminación son generalmente erosionables, excepto aquellos excavados en fundaciones firmes tales como un lecho rocoso. Al diseñar canales no erosionables, tales factores como la máxima velocidad permitida y la fuerza atractiva permitida no son los criterios considerados.

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DISEÑO DE CANALES NO REVESTIDOS

Portada 1

Introducción 1

Objetivos 2

Fundamento teórico 2

Conclusiones 6

Bibliografía 6

Web grafía 6

OBJETIVO:

El presente trabajo, corresponde al tema, que trata de los métodos, medidas preventivas y consideraciones que se deben tener para el diseño de canales no revestidos.

La descripción de los canales, es una parte de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil.

FUNDAMENTO TEORICO

El análisis incluye el objetivo básico de la conducción, el origen y destino del canal,

Ósea ubicar la captación, que características tiene a los efectos de establecer las condiciones de la obra de transición que hace falta en la entre la captación y el canal. Esa misma fuente define la cota de partida del canal, y la cota final está ligada a la finalidad específica del caudal a entregar.

DISEÑO DE CANALES NO REVESTIDOS

Concepto De Canales No Revestidos

Por definición son excavados en terreno natural o relleno y no tienen tratamientos especiales en el perímetro mojado.

Es importante tener en cuenta, que los procedimientos para el diseño de canales, tanto a nivel de campo y de gabinete, indiferentemente si son revestidos o sin revestir, sin tener una forma u otra forma de sección transversal, o difieran en otras características, en general son similares; debiendo tenerse en cuenta ciertos casos, como en los canales en suelos erosionables algunas medidas o trabajos complementarios.

METODOS DE DISEÑO PARA CANALES NO REVESTIDOS

a. Método de la velocidad permitida

b. Método de la fuerza tractiva

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A. La Velocidad Máxima PermitidaLlamada también velocidad no

erosionable, es la velocidad media más grande que no causará erosión del cuerpo del canal. Esta velocidad es muy incierta y variable, y se puede estimar solo con experiencia y buen juicio. En general los canales viejos y bien asentados soportarán velocidades mucho más altas que los nuevos, debido a que el viejo lecho del canal está usualmente mejor estabilizado, particularmente con el depósito de materia coloidal. Cuando otras condiciones son las mismas, un canal más profundo conducirá agua a más alta velocidad media sin erosión que uno menos profundo. Esto es probablemente porque la socavación es causada primariamente por las velocidades del flujo y, para la misma velocidad media, las velocidades del fondo son más grandes en el canal más bajo.La primera fórmula famosa para está velocidad sin deposito y sin socavación para agua cargada de limo fue publicada en 1985 por Kennedy. De un estudio de la descarga de la profundidad de 22 canales del sistema de irrigación de india, la fórmula de Kennedy se desarrollo como:

V 0=C yx

V 0 es la velocidad media sin depósito ni

socavación en fps.

Y es la profundidad del flujo en ft.

C=0.84, dependiendo principalmente de la firmeza dl material que forma el cuerpo del canal

X=0.64 un exponente que varía solo ligeramente.

Criterios: El criterio es la velocidad permitida máxima y consiste en limitar la velocidad media a un valor que no cause erosión en las paredes.El límite máximo de esta velocidad es incierto y variable y depende principalmente de:

El tamaño del canalLa clase de material de las

paredesEl tirante de flujo

Usando la velocidad media permitida como un criterio, el procedimiento de diseño para la sección de un canal, suponiendo que sea trapezoidal, cosiste de los siguientes pasos:

1. Para la clase dada de material formando el cuerpo del canal estimar el coeficiente de rugosidad n, la pendiente lateral z y la velocidad máxima permitida V

2. Calcular el radio R con la fórmula de Manning

3. Computar el área con agua requerida para la descarga y velocidad permitidas dadas, o A=Q/V

4. Computar el perímetro mojado, o P=A/R

5. Usando las expresiones para A y P del cuadro 2-1 resolver simultáneamente para b e y.

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6. Agregar una altura libre adecuada, y modificar la sección para su practicabilidad.

B. LA FUERZA TRACTIVAUtilizando principalmente para secciones trapeciales, permite conocer el grado de estabilidad de los taludes.Cuando el agua fluye en un canal se desarrolla una fuerza que actúa en la dirección del flujo sobre el lecho del canal, esta fuerza es conocida como fuerza tractiva.Al aumentar la velocidad, un grano en posición estable sobre el talud puede perder ese equilibrio cuando todavía son estables los granos sobre la plantilla.El método consiste en encontrar el esfuerzo tangencial producido por el flujo, que no sobrepase el valor crítico para el material del fondo.

F t=γ ALS

γ = peso específico del agua

A = Área mojada

L = longitud del tramo del canal

S = pendiente

τ 0=γ ALSPL

=γ RS

τ 0= fuerza tractiva unitaria

P = perímetro mojado

R = radio hidráulico

Paraun canal abierto ancho Yn = R

τ 0=γ yS

Con excepción de los canales se ha comprobado que dicho esfuerzo no se distribuye uniformemente sobre las paredes.Cuando una partícula en el perímetro del canal está a punto de moverse, las fuerzas que producen el movimiento están en equilibrio con las que resisten el movimiento.

Fuerza tractiva permitidaLa Fuerza tractiva permitida es la máxima fuerza unitaria que no causará sería erosión del material que forma el lecho del canal sobre una superficie a nivel. Esta fuerza tractiva puede ser determinada por experimentos de laboratorio, y el valor así obtenido se conoce como la fuerza tractiva crítica.La sección hidráulica estableLa sección de un canal erosionable en el cual no ocurrirá erosión para un área mojada mínima para un caudal dado, se llama la sección hidráulica estable. Perfiles empíricos, tales como la elipse y la parábola se han sugerido como secciones hidráulicas estables por muchos hidráulicos. El U.S. Bureau of Reclamation ha empleado el

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principio de la fuerza tractiva para desarrollar una sección estable teóricamente para canales erosionables llevando agua clara en materiales no cohesivos.

CONSIDERACIONES EN SUELOS EXPANSIVOS, DISPERSOS O ERODABLES

(SUELOS BLANDOS) Y SUELOS COLAPSABLES

1. Para evitar la sedimentación o azolve, se requiere velocidades mayores a 0.4 m/s.

2. Para canales de riego, se diseñan secciones en las que:

2≤by≤4

3. “y” tendrá que ser mayor que “yc” para que el régimen uniforme sea tranquilo

4. Para canales pequeños son gastos entre 50 a 150 l/s los anchos de plantilla varían de 40 a 100 cm. Apartándose de la relación indicada, con el objetivo de dar dominio de riego, y contar con secciones de fácil construcción y mantenimiento.

5. Cualquiera que sea la relación b/y, la velocidad que se genera con v = Q/A, debe ser igual a la obtenida con:

v=∅nR2/3S1 /2

Se acepta una diferencia tolerable del 0.5%

6. El borde libre será igual a:

e=13y

Con un mínimo de 10 cm. Y en números redondos, en 0 ó en 5.

7. El ancho de la corona depende de las necesidades de tránsito en canales excavados y de la línea de saturación en canales en terraplén o relleno.

8. Cuando el tirante “y” tiene 2/3 de su longitud en excavación (67%) o más, el canal se considera en terraplén.

Ejemplo:

Calcular el ancho del fondo y la profundidad del flujo de un canal trapezoidal que descansa sobre una pendiente de 0.0016 y lleva un caudal de diseño de 400 pies3/seg. El canal será excavado en tierra conteniendo gravas no coloidales y guijarros.

Solución:

Para las condiciones dadas lo siguiente es estimado:

n=0.025

z=2

Velocidad máxima permitida = 4.5 fps

Utilizando la fórmula de Manning, resolver para R:

4.5= 1.490.025

R23 √0.0016

R=260 ft

O, entonces, A = 400/4.5 = 88.8 ft2, y P = A/R = 88.8/2.60 = 34.2 ft. Ahora:

A= (b+zy) y = (b+2y)y = 88.8 ft2

y, P = b+2√1+z2y = (b+2√5y) = 34.2 ft.

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Y, resolviendo las dos ecuaciones superiores simultáneamente se obtiene:

b=18.7 ft

y=3.46 ft

Medidas preventivas

a) Remoción Del Suelo Colapsable: Cuando su profundidad y espesor lo hacen factible.

b) Restricción O Minimización Del Humedecimiento: Por medio de drenaje, pavimentos impermeables y reglamentación del uso del agua.

c) Transferencia De Las Cargas A Suelos Inertes: Mediante cimentaciones profundas o semiprofundas cuando la profundidad de estos suelos inertes es razonables. Debe tenerse en cuenta sobre los pilotes la posible fricción negativa originada en el fenómeno de colapso.

d) Estabilización por inyección de agentes químicos: Puede aplicarse localmente o en reparación de estructuras dañadas. Su costo lo hace prohibitivo en grandes extensiones.

e) Pre humedecimiento: Se recomienda el procedimiento en combinación en combinación con algún tipo de sobre carga de manera que se logre el colapso anticipado del material defectuoso

f) Compactación: Puede lograrse con cilindros o compactaciones vibratorias convencionales, en combinación con humedecimiento moderado. También debe considerarse la factibilidad de instalar pilotes de desplazamiento por hincado, o pilotes de grava, hasta la profundidad requerida para pasar la capa potencialmente problemática.

g) Vibro Flotación: Está técnica, consiste en la introducción dentro del suelo, mediante chorros de agua, de un cabezote vibratorio; ha demostrado su utilidad. Las perforaciones hechas con la herramienta citada, son luego rellenadas con gravas.

h) Voladuras Controladas a Profundidad: Está técnica, aun en estado experimentalmente cosiste en detonar cargas explosivas a profundidad, con un cierto patrón de localización y en presencia de agua.

i) Diseño Estructural y Tolerante: En los casos donde se demuestra que el asentamiento resultante del colapso no es inadmisible, debe diseñarse la estructura para resistir dicho movimiento sin distorsión ni daño aparente.

BIBLIOGRAFIA

Hidráulica De los Canales Abiertos, Ven Te Chow

Mecánica de Fluidos, WENDOR CHEREQUE MORAN (pag 31 – 39)

Hidráulica de Canales, Máximo Villón Béjar

LINKOGRAFIA

http://www.fing.uncu.edu.ar/ cátedras/ohidraulicas_i/archivos/UNIDAD2ayb.pdf

http:// jaimeorocollo.blogspot.com/2009/06/canal-de-riego.html

http://cursos.puc.cl/ unimit_agl_0141/almacen/1242061203_lgurovic_sec1_posO.ppt#334.38

http://www.unesco.org.uy/phi/ libros/obrashidraul/Cap5.html

http://es.wikipedia.org/wiki/ Canal_(ingenier%C3%ADa)

http://www.monografias.com/ trabajos14/canales-abiert/canales-abiert.shtml

http://www.monografias.com/ trabajos19/canales/canales.shtml

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http://www.fic.umich.mx/ ~statiana/nose.pdf

http://upcommons.upc.edu/ revistes/bitstream/2099/3316/1/23article4.pdf

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