UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL DISEÑO DE CANALES
Canal de distribución Heredia – Días Limón - en el Sub Sector de Riego Muy Finca.
1. GENER GENERALI ALIDAD DADES ES.. En ingeniería se denomi denomina na canal canal a una constr construcc ucción ión destin destinada ada al transporte transporte de de fuidos generalmente utilizada para agua y que, a die dierrenci encia a de las las tuberías, tuberías, es abierta abierta a la atmóse atmósera, ra, donde el agua circula circula debido debido a la acción acción de la gravedad y sin ninguna presión. También También se utilizan como vías articiales de navegación. a descripción del comp compor orta tami mien ento to !idr !idr" "ulic ulico o de los los cana canale less es una una part parte e und unda ament menta al de la !idr"ulica !idr"ulica y y su dise#o dise#o pertenece pertenece al campo campo de la ingeniería !idr"ulica, !idr"ulica, una de las especialidades de la ingeniería civil. civil. os cauces naturales naturales donde se incluyen los ríos , arroyos arroyos y torrentes torrentes est"n comprendidos dentro de las leyes del fu$o de conductos a supercie libre. En el caso caso de los canale canaless articia articiales les sus secciones secciones se denen denen en su dise#o, sus cursos tienen dierentes dierentes secciones y pendientes lo que implica cambio cambio de velocidad velocidades es rugosidade rugosidadess y en algunos algunos casos casos cambio cambio de régimen con el cual fuyen.
2. FORMAS FORMAS DE SECCIÓ SECCIÓN N DE CANALE CANALES. S.
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%
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL &o siempre se puede dise#ar de acuerdo a la teoría, al nal se imponen una serie de circunstancias circunstancias locales que imponen un dise#o propio para cada situación. 'or eso se debe tener en cuenta ciertos actores, tales como( tipo de material del cuerpo del canal, coeciente de rugosidad, velocidad velocidad m")ima m")ima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc. as m"s conocidas en la pr"ctica son( a* TRAPECIAL. Es la m"s com+n, adapt"ndose esta orma sobre todo por razon razones es de estab estabili ilidad dad de talude taludess del del canal canal y acilid acilidad ades es co!"#$c"%&'!( adem"s esta orma sucientemente inclinada evitar" el uso de encorados si el canal uera revestido. b* RECTANGULR. En este caso el talud interior del canal es cero, esta sección se adapta sobre todo en zonas de suelos estable y se quiere a!orrar cotes e)cesivos. c* CIRCULAR. Es la sección !idr"ulica m"s eciente, generalmente son tubos preabricados o cilindros de gasolina, que son usados como canales. on baratos y se a!orra e)cavación. Tabla Tabla -%. elaciones elaciones geométricas geométricas de las las secciones transversale transversaless m"s recuentes. recuentes.
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/
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL ). CLASIFICACIÓN DE LOS CANALES. ).1.
POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN.
).1.1.C''*+! P#%c%,'*+! o + Co$cc%.
lamados también canal M'#+ o de D+#%&'c%( sirve para transportar el agua desde la bocatoma !asta la cabecera de los sectores de irrigación. 0a por las partes m"s altas de las laderas para poder aprovec!ar al m")imo el "rea de riego. 1ada sector de riego, tiene apro). 2%333 4 5333 !a*. u capacidad es del orden de 26 4 %33 m67s*. E$emplo. • •
1anal alimentador 2ío 1!ancay 4 'royecto Tina$ones( 89:3 m 67s* 1anal ;adre 'ampa
? 5> m7s.*
).1.2.C''*+! + S+/$o O#+ o S$0 C''*. • • •
lamados también ub?1anales,
toma el agua del canal principal para
entregarle después a otros canales de tercer orden llamados -TE-E. También va por la parte alta del "rea de riego. 1apacidad del orden / 4 %3 m67s
E$emplo. •
1anal T+cume, @eredia 2proyecto tina$ones 4 río c!ancay*.
).1.).C''* + T+#c+# O#+ o L'"+#'*+!. • Toma el agua del sub canal y luego lo va entregando a otros sub?canales de • • •
cuarto orden. Area servida por un lateral varía de 53 4 6>3 !a. 1apacidad del orden de 633 7s El "rea servida por un lateral se le conoce como $%' + #%+/o.
).1..C''*+! + C$'#"o O#+ o S$0-L'"+#'*+!. • Toman el agua del lateral y lo van entregando luego a las ,'#c+*'! o *o"+! • • •
+ #%+/o. Area servida por un ub?ateral, varia de /3 a 53 !a. 1apacidad del orden de 53 4 /33 7s 2en la pr"ctica se le da %3 7s* El "rea de riego servida se le conoce como U%' + Ro"'c%.
).1..C''*+! + 3$%o o#+ o #+/'+#'!.
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6
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL on canales a nivel de P'#c+*'!( son generalmente ,+3$+4'! 'c+3$%'!( de
• •
tierra que distribuyen el agua dentro de la parcela !acia los surcos, 5+6c*'! o ,o6'!. '-1E- BE CED. eg+n condición agraria es de F !as. en el 'er+. -l lado de 1anales o Brenes siempre debe e)istir un camino de vigilancia.
).2. POR EL MATERIAL DE 7UE ESTAN 8EC8OS. ).2.1.No R+&+!"%o!. on los canales de tierra.
).2.2.R+&+!"%o!. 'ueden ser de concreto, asalto, mampostería, erro,
madera, pl"sticos. ).).
POR SU ORIGEN.
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F
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL ).).1.N'"$#'*+!. incluyen todos los tipos de
agua que e)isten de manera natural en la tierra, lo cuales varían en tama#o desde peque#os arroyuelos en zonas monta#osas !asta quebradas, ríos peque#os y grandes, y estuarios de mareas. as corrientes subterr"neas que transportan agua con una supercie libre también son consideradas como canales abiertos naturales. as propiedades !idr"ulicas de un canal natural por lo general son 1anal natural ormado por lava ? Cslas Dal"pagos
muy
irregulares.
).).2.A#"%9c%'*+!. son aquellos construidos o desarrollados mediante el
esuerzo !umano( canales de navegación, canales de centrales !idroeléctricas, canales y canaletas de irrigación, cunetas de drena$e, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras etc..., así como canales de modelos de laboratorio con propósitos e)perimentales las propiedades !idr"ulicas de estos canales pueden ser controladas !asta un nivel deseado o dise#adas para cumplir unos requisitos determinados. a aplicación de las teorías !idr"ulicas a canales articiales producir"n, por tanto, resultados bastantes similares a las condiciones reales y, por consiguiente, son razonablemente e)actos para propósitos pr"cticos de dise#os.
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>
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. ELEMENTOS DE UN CANAL. os elementos geométricos son propiedades de una sección de canal que pueden ser denidos por completo por la geometría de la sección y la proundidad de fu$o. Estos elementos son muy importantes y se utilizan con amplitud en el c"lculo de fu$o. as partes constituyentes de un canal son(
Gig. &H % Bonde(
b d m% m/ m6
9
terraplén del canal. 1% y 1/ 9 -nc!os de bermas o caminos de servicio o vigilancia. @ 9 I d9 -ltura total del canal. T
9 -nc!o supercial de
agua en el canal.
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5
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. DISEÑO 8IDR:ULICO DE CANALES. El dise#o de un canal consiste en la selección de la orma y el dimensionamiento de la sección transversal de manera que cumpla con todos los requisitos de uncionamiento !idr"ulico. os canales se dise#an teniendo en cuenta algunos aspectos de tipo general, tales como( e preeren en zonas de ba$a pendiente. Bise#o por tramos de canal con fu$o uniorme. a velocidad debe ser sucientemente alta para impedir sedimentación de
partículas que transporta el agua en suspensión o en el ondo. a velocidad debe ser sucientemente ba$a para evitar erosión de las paredes y ondo del canal. as dimensiones iniciales del dise#o deben a$ustarse en algunos casos para !acerlas m"s convenientes en la pr"ctica, por lo que primero se determinan las dimensiones siguiendo las leyes de fu$o uniorme y luego se denen las dimensiones denitivas. as dimensiones nales del dise#o deben evitar tener proundidades del fu$o pró)imas a la crítica. .1.
I;o#5'c% 0
To,o/#';=' ( dene la longitud y pendiente media de los tramos de canal. 8%#o*o/='> dene el caudal disponible en la uente de agua que se va a
aprovec!ar. S$+*o!> denen las características del material de e)cavación, los taludes laterales del canal, coecientes de permeabilidad, velocidades m")imas permisibles, coecientes de rugosidad del cauce, necesidad de revestimiento del canal. E!"$%o! + +5''> denen el caudal de dise#o seg+n las necesidades del proyecto( riegos, acueductos, centrales !idroeléctricas, drena$e, recreación, etc. Co!%+#'c%o+! '50%+"'*+!> usos del agua, servidumbres, riesgos para los seres vivos, calidad del agua.
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:
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL ?. METODOS PARA EL DISEÑO DE CANALES. METODO MODERNO
-plicando la órmula de Barcy( El procedimiento consiste en calcular primero .uego determinamos la velocidad mediante la e)presión( V =
√
8g RS f
e calcula el n+mero de eynolds de fu$o utilizando la e)presión( Re =
V (4 R ) v
1on este n+mero de eynolds e y con la relación de rugosidad relativa ε ε = D 4 R se encuentra JK en el diagrama de ;oody . i este JK no coincide con el
c"lculo original, se contin+a con una segunda iteración, utilizando el que se calculó. e procede de esta orma !asta que se alcanza buena concordancia entre el insertado y el calculado. i desean utilizarse ecuaciones para calcular , debe conocerse en qué zona del fu$o se est". 'ara un fu$o en tuberías e)isten los siguientes criterios que pueden aplicarse al fu$o en canales.
Do+>
1onocida la zona de fu$o, el coeciente puede determinarse por ecuaciones que son an"logas presentadas para el fu$o en tuberías. -llí tenemos que( 'ara la zona de fu$o !idr"ulicamente liso podemos aplicar la órmula de . ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
M
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL f =
0 . 316 0 . 25
R e
i e N%3> es recomendable la ecuación de 0on Oarman. R √ f 1 =2log ( e ) 2.51 √ f
'ara la zona de fu$o de transición, puede utilizarse una modicación de la ecuación de 1olebrooP(
Ginalmente en la zona de fu$o rugoso donde se tiene( 1
√ f
en la ecuación anterior,
ϵ
=2 . 16 −2log ( ) R
METODO CLASICO - Alicando la !órmula de Manning.
El procedimiento consiste en agrupar en un solo miembro de la órmula de ;anning los valores conocidos y en el otro las variables que estar"n en unción del tirante normal, y cuyo valor podría determinarse a través de un proceso de tanteos o por otro método que se crea conveniente. imbólicamente el procedimiento a seguir es el siguiente( Be la órmula de ;anning, se tiene( 2/ 3
A R
Q=
S
1 /2
n
os valores conocidos para el dise#o son( 8, n, y Q. os valores desconocidos son( -, , R, T y '.
@. ECUACIONES DE LA 8IDRODIN:MICA APLICADA A CANALES ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
S
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL En fu$o uniorme, la velocidad es constante, y de la ecuación de Energía, se tiene que las pérdidas de carga, vienen determinadas por la pendiente constante de la solera 239tg*. !p9z%?z/9U3
En la evaluación de las pérdidas de carga, se puede utilizar la ecuación de B-1R4 VEC<-1@( 2
L V 0 h p =f D h 2 g
En donde JB!K es di"metro !idr"ulico del canal, que es igual a F!W siendo el radio !idr"ulico, la relación entre el "rea de la sección transversal y el perímetro mo$ado. 1on lo que se obtiene la e)presión de la velocidad de la corriente uniorme( V O=
√
√
h p 2 g . 4 R h 8g = . . √ R h . √ S 0 L f f
1&T-&TE BE 1@EQR( el término que incluye el actor de ricción, se denomina constante de 1@EQR del canal( C =
√
8g
f
1on lo que la ecuación de la velocidad de la corriente uniorme es( V 0=C .√ Rh . S0 1EGC1CE&TE BE XDCB-B BE ;-&&C&D( para n+meros de ER&B grandes 2#/%5+ "$#0$*+"o co5,*+"'5+"+ +!'##o**'o* la importancia de la subcapa límite laminar disminuye rente a la rugosidad, y el coeciente de ricción pasa a depender sólo de la rugosidad relativa 20& O-;-&, %S6M*( ε / Rh 1 =−2log ( ) √ f
14 . 8
ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
%3
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL Be donde se puede obtener el siguiente a$uste potencial del actor de ricción( 1 /3
( )
ε f =0 . 113 Rh
8ue introduciéndolo en la ecuación de la velocidad de fu$o uniorme, se tiene( V O=
√
8g 0 . 113
1
2/ 3
. R . S = R h . √ S 0 1 / 3 √ h √ 0 n ε Rh
( )
En donde JK es el coeciente de rugosidad de ;-&&C&D( n=
√
0 . 113 ( ε ) 8g
1 /3
. CRITERIOS DE DISEÑO PARA CANALES DE FLUO UNIFORME E INFORMACIÓN BASICA .1. VELOCIDADES.- as velocidades de un canal pueden fuctuar entre un
valor m")imo que no produzca +#o!% en el canal y un valor mínimo que no produzca !+%5+"'c%.
R+co5+'c%o+!>
obre todo para los canales en tierra, estos admiten con el tiempo mayores velocidades debido a que se !an estabilizado sobre todo si las aguas transportan limos y arcillas en suspensión que ayudan a estabilizar m"s el canal, porque estas partículas rellenan los poros de las paredes del canal d"ndole mayor co!esión. Be dos 1anales que tienen dierente proundidad e igual velocidad media, el canal menos proundo tiene velocidades de erosión mayores con las paredes. En canales de conducción que no tienen tomas en tramos largos puede dise#arse el canal para la velocidad m")ima permisible reduciendo así la sección de e)cavación, pero si se va a entregar agua a lo largo del canal es preerible mantener velocidades ba$as mane$ables. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
%%
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL -sí para canales de distribución esta velocidad es del orden de 3.M3 m7s que nos permita un me$or control del agua porque nos da tiempo para operar los dispositivos de riego, adem"s n las tomas que se tienen ensanc!amientos con ba$a velocidad y si se tiene velocidades mayores en el canal, estas estructuras ser"n 6o'! + !+%5+"'c% lo que producir" la colmatación de la misma. e debe procurar no tener &+*oc%'+! c#="%c'! o pró)imas a ella en un canal para evitar la producción de resultados !idr"ulicos lo que traería consigo fuctuaciones en el nivel del agua en el #+!'*"o y por consiguiente alteraciones en la entrega de agua si es que el canal tiene tomas. @ay que aclara que cuando se quiere salvar %&+*+! "o,o/#<9co /#'+!( es necesario construir una #<,%' donde se tendr" velocidades m"s altas que la crítica, constituyéndose al nal de la #<,%' Juna poza de disipaciónK para ormar el #+!'*"o %#<$*%co en este caso ser" muy benecioso distribuir la ++#/=' c%"%c' del agua para reducir su velocidad. A. PARA CANALES SIN REVESTIR En la tabla &H -/ se dan las velocidades m")imas y mínimas permisibles para un canal sin revestir, dado por la ociedad -mericana de Cngeniería 1ivil de los EE.XX 2-1E*. T-<- -/ MATERIAL A#c%**'
VELOCIDAD PERMICIBLE EN 5! MHNIMA M:IMA J. J.@
A#+'
J.@
1.2
G#'&'
1.2
2.JJ
A.1. P'#' C''*+! EKc'&'o! + T%+##' dma) 9 √ A / 2
T-<- -6 TIPO DE CANAL C''*+! L'"+#'*+! P+3$+4o! C''*+! P#%c%,'*+!
VELOCIDAD EN 5! MHNIMA M:IMA J. J.@ J.?J
1.)
CAUDAL J-@JJ L! 1-1J5)!
A.2. P'#' C''*+! EKc'&'o! + Roc'. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
%/
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL T-<- -F MATERIAL
VELOCIDAD M:IMA EN 5!
Co/*o5+#'o o G#'&' C+5+"''
2.JJ – 2.J
E!3$%!"o! o P%6'##'!
2.JJ – 2.J
Roc' S+%5+"'#%' S$'&+
2.JJ – 2.J
Roc' D$#'
).JJ – .J
ES7UEMA DE TRAZADO DE CANALES Y DRENES
TABLA A?. M:IMA VELOCIDAD PERMITIDA EN CANALES NO RECUBIERTOS DE VEGETACIÓN MATERIAL DE LA CAA DEL CANAL M' %/
V+*oc%' 5! Agua limpia
Agua con partículas coloidales
-rena na coloidal 3.3/3 %.F> 3.:> Granco arenoso no 3.3/3 3.>6 3.:> ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
Agua transportando arena, grava o fragmentos
3.F> 3.53 %6
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL coloidal Granco limoso no coloidal 3.3/3 3.53 3.S3 3.53 imos aluviales no 3.3/3 3.53 %.3> 3.53 coloidales Granco consistente 3.3/3 3.:> %.3> 3.5M normal 1eniza volc"nica 3.3/3 3.:> %.3> 3.53 -rcilla consistente muy 3.3/> %.%6 %.>3 3.S3 coloidal imo aluvial coloidal 3.3/> %.%6 %.>3 3.S3 'izarra y capas duras 3.3/> %.M3 %.M3 %.>3 Drava na 3.3/3 3.:> %.>3 %.%6 uelo ranco clasicado 3.363 %.%6 %.>3 3.S3 no coloidal uelo ranco clasicado 3.363 %./3 %.5> %.>3 coloidal Drava gruesa no coloidal 3.3/> %./3 %.M3 %.S> Dravas y gui$arros 3.36> %.M3 %.M3 %.>3 Guente( Oroc!in viatoslav. KBise#o @idr"ulicoK, Ed. ;C, ;osc+, %S:M
B. PARA CANALES REVESTIDOS TABLA A@. V+*oc%'+! M
1anales revestidos con materiales
•
arcillosos. 1anales revestidos con concreto o
•
losas as"lticas o con membranas. 1anales de concreto reorzado en
•
tramos cortos sin estructuras y r"pidas. 1anales revestidos sin esuerzo 20c(
•
velocidad crítica* 1anales revestidos sobre material
•
arenoso por precaución de suras por las que penetra el agua a velocidad. 1anales con tramos largos entre
•
tomas 2represas y pendientes uertes, se puede tener* 'ara conductos cerrados que
VELOCIDADES MAIMA EN 5! 3.5 4 %./> %.>3
%.3 4 6.:> V ≤ 0.7 Vc
Vc ≤ 2.5 m/ s V m á x ≤ 1.5 m / s
V m á x ≤ V c ; V m á x ≤ ( v ) 10 m / s Vmí n =0.80 m / s
Vmáx =3 −4 m / s
traba$an a presión.
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%F
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL TABLA A. V+*oc%'+! M
PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS
".# $ % # $" + /c52 >3 S.5 %3.5 %/.6 %6.3 %F.% :> %%./ %/.F %F.6 %>./ %5.F %33 %/.: %6.M %5.3 %:.3 %M.6 %>3 %F.3 %>.5 %M.3 %S.% /3.5 /33 %>.5 %:.6 /3.3 /%./ //.S Guente( Oroc!in viatoslav. KBise#o @idr"ulicoK, Ed. ;C, ;osc+, %S:M
Esta tabla -M, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la X.. m7seg. 'ara evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante.
TABLA A VELOCIDADES MAIMAS DE EROSIÓN En arena na 3.F3 m7s En arcilla arenosa 3.>3 -rcilla pura, imo 3.53 -rcilla ordinaria, grava na 3.:3 Drava gruesa %./3 1antos y grava %.>3 Esquistos tiernos %.M3 ocas estraticadas /.F3 ocas duras F.33 @ormigón F.>3 imo de aluvión coloidal, mezcla de grava, arena y arcillas. %.33
VELOCIDADES DE SEDIMENTACIÓN
-rcillas 3.M3 m7s -rena na 23.33/* 3.%5 -rena gruesa 23.33>* 3./% Dravilla 23.33M* 3.6/ Drava 23.3/>* 3.5> i el agua arrastra material sólido, conviene que éste no sedimente en el canal, y sólo si en los depósitos dispuestos para ello. as velocidades por ba$o de las que se sedimentan dic!os elementos sólidos son( 2)* 1orrientemente una 0 9 3.53 4 3.S3 m7s uele ser suciente para evitar sedimentos.
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%>
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.2.
PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONDO
Bepende de la velocidad permisible de la órmula de M'%/ y de la #$/o!%'. 2
1
3
R . S 2 V = n
Bónde( • • •
n 9 1te. 8ue depende del material. 9 adio !idr"ulico. e observa que 0 depende de y , no !ay un valor recomendable para .
TABLA A1J> E* ASCE-V'*o#+! + ,+%+"+ *o/%"$%'* ,'#' c''*+! #+&+!"%o! + Coc#+"o. C'$'* 5
R'%o! %#<$*%co! 5 ). .11 ).1@ – ).1 ).J2 1.2 1. – 1.2 1. 1.1 1.22
P+%+"+ Lo/%"$. D+ ;oo J.JJJ?1 J.JJJ1J J.JJJ1J – J.JJJJ J.JJJ1J J.JJJJ J.JJJ) - J.JJ1) J.JJJ)J J.JJJJ J.JJJ)
•
En el caso del canal de alimentación del eservorio Tina$ones 9%Yo, 8 9 :3
• •
m67s. 1anal de Crrigación 1!ira del 'royecto 1!ira 4 'iura 9 3.6>Yo. 'endiente adoptadas en canales seg+n las circunstancias 3.33> ≥
•
3.3333>. i partimos, de una cierta V+*oc%' M+%' L=5%"+ , éste se puede conseguir
≥
variando inversamente el R'%o 8%#<$*%co y la P+%+"+. 2radio !idr"ulico grande y pendiente peque#a o radio !idr"ulico peque#o y pendiente grande*. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
%5
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL 1uando el canal !a de conducir G#' C'$'* y l a S+cc% Mo'' es
•
relativamente grande, grande también ser" el R'%o 8%#<$*%co( por lo que la P+%+"+ !a de ser peque#a para o o0"++# &+*oc%'+! +K'/+#''!. En cambio para canales peque#os, el R ser" escaso y la S !er" relativamente
•
grande para obtener velocidades medias corrientes. 'ara c'='! de alturas relativamente +!c'!'! Q /#' c'$'* 3.333F ≥ ≥ 3.3333>.
•
'ara c'='! + 5'Qo# '*"$#' y escaso caudal ≥ 3.33>.
.). COEFICIENTE DE RUGOSIDAD El valor de depende del tipo de material de las paredes del canal y de la
convención del mismo, esto porque con el tiempo la asperosidad de las paredes producidas por la erosión del agua aumenta el valor de JnK. El crecimiento de !ierbas en el canal disminuye la capacidad de conducción del canal llegando estos valores a un F3Y. ;ientras m"s grande sea el canal menos infuencia tiene JnK. El Cng. 'ablo
? ? ?
√
2
P1 . n … … … + Pn . n
2
P 1+ P2 + .. … .. + Pn
nc 9 1oeciente de rugosidad compuesto. n%, n/, n69 1oeciente de rugosidad parciales. p%, p/, p69 'erímetros 'arciales.
.).1.O"#o c'!o + #$/o!%' co5,$+!"'.
1uando la orma de la sección transversal del canal permite por lógica suponer que la velocidad sea +nica en los elementos del "rea, la rugosidad se estima mediante la órmula(
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%:
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL 5 /3
A nc = 2 / 3 + P
1
A
5/ 3 1
5/ 3
2/ 3
n1 ( P1 )
+
5 /3
A2
2 /3
n2 ( P2)
+
A3
2 /3
n3 ( P3)
ESFUERZO CORTANTE
Xna vez obtenido el valor de n se introduce en la órmula de ;anning para el •
c"lculo de fu$o en la sección total. 'ara el caso de canales en las que crecen yerbas solo en el ondo y en las paredes no se puede evaluar los valores separados de JnK y luego encontrar el valor compuesto de J nc K
VALORES DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD EN LA FORMULA DE MANNIG CANALES ABIERTOS SIN REVESTIR 1anal e)cavado en arcilla con depósitos de arena limpia 1anal recto e)cavado en arena na y compacta 1anal e)cavado en arcilla con depósitos aluviales 1anal e)cavado en roca usando e)plosivos 1anal con una ladera en talud revestido de concreto y la otra ladera sin
n 3.3/> 3.3/> 3.3/S 3.3F3 3.3/5
revestir 1anales de tierra en buenas condiciones
3.3%:
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%M
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL 1anales naturales de tierra, libre de vegetación 1anales naturales con alguna vegetación y piedras en el ondo 1anales naturales con abundante vegetación -rroyos de monta#as con muc!as piedras CANALES ABIERTOS REVESTIDOS 3
evestidos de arcilla 2en canales con capacidad !asta de 6> m / s ¿ 2canales con capacidad mayores* evestimiento pl"stico, cobre, sup. muy lisas evestidos de concreto( 1on acabados muy buenos 1on radios !idr"ulicos 6m 1on radios !idr"ulicos !asta 5m 1oncreto lanzado con neum"tico osas de concreto con $untas suaves y supercies lisa ;adera suave, metal 1oncreto con cemento 'T-&B ;amposterías 2de piedra* -salto con supercie lisa -salto con supercie rugosa 1oncreto asaltico COEFICIENTES DE RUGOSIDAD EN TUNELES oca con supercie muy rugosa oca con supercie bien denida
3.3F?3.35 3.3/>? 3.36> 3.3/3? 3.363
oca protegida con concreto lanzado neum"ticamente
..
3.3/3 3.3/> 3.363 3.3F3 n 3.3/> 3.3/3? 3.3// 3.3%3 3.3%%? 3.3%/ 3.3%F 3.3%5 3.3/: 3.3%/? 3.3%6 3.3%F? 3.3%: 3.3/> 23.3%M* 3.3%6 3.3%5 3.3%F
TALUDES RECOMENDABLES PARA CANALES
Es el valor que orece estabilidad de los taludes, evit"ndose derrumbes de las paredes del canal. El X.. ( % para los 1-&-E usuales en sus BCEZ. TALUDES APROPIADOS PARA DIFERENTES TIPOS DE MATERIAL MATERIAL TALUD VERTICAL>
oca ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES
8ORIZ. 'r"cticamente vertical
%S
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL uelos de Turba y Betritos -rcilla compacta o tierra con recubrimiento d concreto o mampostería Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales 2ocas -lteradas* -rcilla rme o tierra en canales peque#os, o revestidos con piedra Tierra arenosa suelta, material poco estable Dreda arenosa o arcilla porosa
..
% ( 3./> % ( 3.> !asta % ( % %(% % ( %.> %(/ %(6
BORDE LIBRE ;>
1omo resguardo contra posibles ingresos de agua al canal procedente de lluvias y eectos de olea$e por el viento sobre la supercie de agua que puedan verter sobre los bordes del perl, especialmente sobre los terraplenes. ? eg+n Dómez &avarro( En 1anales sin revestir varía de 3.63 !asta %./3 m. ? EL BUREAU OF RECLAMATION( ecomienda estimar el borde libre con la siguiente órmula( W Bonde( 9 borde libre 2m*, d 9 Tirante de -gua 2m*, c 9 %.> 28 ≤ 533 ts7*W c 9/.> 28 9 M3 m 67s* TABLA N 1) BORDE LIBRE 5
CAPACIDAD 5)!
3.%>
3./: 4 3.M3
3.%> 4 3.63
3.M3 4 M.3
3.63 4 3.53
M.3 4 53.3
3.53 4 3.S3
53?3 ? /M>
S+/ *' S+c#+"'#=' + R+c$#!o! 8%#<$*%co! + MK%co , recomienda los
siguientes valores en unción del caudal( TABLA N 1 GASTO 5)!
REVESTIDO c5
SIN REVESTIR c5
9L 3.3>
:.>3
%3.33
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/3
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3.3> 4 3./>
%3.33
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/3.33
F3.33
3.>3 4 %.33
/>.33
>3.33
N %.33
63.33
53.33
V%**> Bo#o *%0#+ + ;$c% + *' P*'"%**' +* C''* ANC8O DE LA PLANTILLA 5
BORDE LIBRE 5
@asta 3.M
3.F
3.M 4 %.>
3.>
%.M 4 6.3
3.5
6.3 4 /3.3
%.3
.?. BAN7UETAS C Q V e reere a los caminos 20* ó
la importancia del canal, y del n perseguido, así para caminos. - 'rincipales de circulación de maquinar la pesada este anc!o es de 5 m - 'ara caminos de menor importancia( 0 9 6m - as bermas sirven para el paso de 'eatones, para dar estabilidad del Talud, detiene los derrumbes producidos para las lluvias en los taludes. TABLA N 1? CANALES ORDEN
BERMAS C 5
CAMINOS V 5
%[
%.33
5.3
/[
3.:>
F.3
6[
3.>3
6.3
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En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambas m"rgenes, seg+n las necesidades del canal, igualmente cuando sea necesario la capa de rodadura puede ser una 1-'ET- -G-TC1- sobre el terraplén para evitar el desogaste del material por la C&TECB-B BE T-GC1 2En las 1ooperativas -zucareras se acostumbra usar la melaza de ca#a. tras veces la capa de rodadura de 3.%3 m no ser" necesario dependiendo del tr"co.
.@. -
-
-
ZANAS DE CORONACIÓN
irven para recolectar del agua de lluvia que ba$a por las laderas de los cerros impidiendo así que entre directamente al canal lo que produciría erosión en los bordes del canal. on peque#as acequias de 3./3 de tirante ) 3./3 de plantilla con taludes de m 9 %, corre en orma m"s o menos paralela al canal, los puntos de salida al canal est"n apro). 2%33?/33m* para zonas lluviosas. El caudal de lluvias en estas zan$as pueden tomarse de 3.%> 7 ) m de zan$a, la pendiente de estas zan$as es apro). Be %Y y para el desogue en el canal de agua proveniente de las zan$as se usa vertederos laterales cada / Om apro). SISTEMA DE ZANAS DE CORONACION
LOCALIZACION DE
UNA ZANA DE CORONACION
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Co$cc% D+ A/$' A* C''*
..
DRENAE
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os BE&E o J-BEK sirven para aliviar la presión !idrost"tica de agua subterr"nea o nivel re"tico que se acumula detr"s del revestimiento del canal, evitando que lo levante o agriete, principalmente cuando el canal est" vacó o lleve poco caudal. Estos BE&E son !uecos de φ 9 %K 4 /K que se peroran en el ondo y
-
taludes del canal revestido, descargando directamente al canal. a distancia vertical entre las de lloradores debe ser ± ó ? %.>3 m y la
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separación entre llorador y llorador de una misma la es
± %3
m. eg+n
O--TQ( El distanciamiento de estos drenes pueden ser de 6 a 5 mts.
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istema de drena$e para proteger un revestimiento de ladrillo en suelo de poca permeabilidad
.1J. PLANTILLA DEL CANAL -
El anc!o de la misma est" dada generalmente por -Q&E '-1TC1- 1&TX1TC0- de los canales revestidos. b min 9 3.63 m E$em( En el Bise#o de la EB del 'RE1T TC&-\&E, se uso(
ANC8O 0 5
CAUDAL 7 5)!
3.F3
3.353 4 3.%M3
3.53
3.%M3 4 3.:/3
3.M3
/.33 4 %3.33
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/F
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:3.33 21anal al -limentador*
'ara 1anales en TCE- , es recomendable(
tra recomendación( 1anales en Tierra b7d 96 21anales peque#as( 8 9 53 4 %M3 l7s* b 7d 9 M 21anales grandes( 8 N %M3 l7s* 1anales revestidos b7d 9 2%?/* 21anales peque#os* b7d9 / 21anales grandes*
.11. PERFIL LONGITUDINAL DEL CANAL - -unque es ampliamente conocido, recordando el 1-1X @CB-XC1 de
un canal se obtiene de la órmula de ;-&&C&D(
-
9 -7' W 0 9 870alores por lo general conocidos( 8, 0, b, N, incógnita d 9] En el perl longitudinal de un canal se producen 'EBCB- BE 1-D- tanto por la ricción por pérdidas de 1-D- 1-E, por bras de -rtes construidas en él(
-
'or
.11.1. DATOS B:SICOS PARA EL PERFIL LONGITUDINAL - 'EGC &DCTXBC&- del TEE& por el E$e del 1anal. - 'E&BCE&TE &DCTXBC&- de la variante de ondo del canal - 1-XB- - 0E1CB-B ;EBC- y de Escurrimiento - E11C^& T-&0E- - TC-&TE &;- - 1-CQ-1C^& de las bras de -rte - 1-D- @CB-XC1- necesaria en las tomas. .1) OBRAS DE ARTE M:S USADAS EN CANALES IRRIGACIÓN NOMBRES -
1-CB- 0ETC1-E.
FINALIDAD
SIMBOLO
2alvar dierencias de nivel en el canal*.
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1-CB- C&1C&-B- ó -'CB-
2alvar dierencias de nivel en el canal*
-
'XE&TE
2'ara cruce de un camino con canal*
- T;-
-
CG&
21aptar agua del canal a la parcela* 2'ara cruzar una quebrada ó un camino* ión Cnvertido
-
-1-&T-C-
2para cauce con camino*
-
1&T EDX-B
2irven para mantener constante 8, nivel de agua en el canal*
-
-C0C-BE
2'ara desoque de e)cesos de agua en el canal*
-
-1XEBX1T o 1-&-
21ruce de 8uebradas*
-
'-TCBE BE -DX-*
2epartidores proporcionales de caudales*
-
-G-B '-@-
2;edidor de -gua*
- T-&C1C&E
-
1-&- BE BEC0-1C^&
-
1-;C&
2'ara cambios de sección a largo del canal* 'ara -mpliación, 'ara educción
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1-EC 'X&T BE TC-&DX-1C^&
. BIBLIOGRAFHA. Trazo y Bise#o de 1anales, Cng. -rbul+ amos \osé. Estructuras @idr"ulicas, Cng. -rbul+ amos \osé. !ttp(77canales.elregante.com7 !ttp(77___.arq!ys.com7arquitectura7canales?diseno.!tml !ttp(77upcommons.upc.edu7revistes7bitstream7/3SS766%57%7/6articleF.pd !ttp(77___.um.edu.uy7=upload7=descarga7_eb=descarga=/3F=-ccindesuelose
)pansivos..&meroF.pd !ttp(77___.asea.es7inde).p!p]
option9com=content`tasP9vie_`id9F%F`Ctemid9F> !ttp(77___.inta.gov.ar7bariloc!e7ino7documentos7orestal7silvicul7!dt3>.pd !ttp(77___.scribd.com7doc763M/SM:7%7XE?E'-&C0 !ttp(77___.postgrado?c.org7Bo_nload7-lva7-rcillas=utitas=&orte.pd !ttp(77fuidos.eia.edu.co7!idraulica7articuloses7interesantes7laderas=andinas7p
aginas7canales.!tm !ttp(77!ercules.cede).es7'lanicacion7'lanicacion=!idrologica71omple$oTa$o egura7comple$o=ta$o=segura.!tm
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