conducción del agua - canales

7/25/2019 Conduccin del Agua - Canales

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Tema 4: Conduccin del Agua

1. Introduccin.

Las obras de captacin generalmente estn ubicadas en un sitio relativamente

alejado del lugar donde cumplir su finalidad por lo tanto debe conducrsela desdela ubicacin de la obra de toma mediante una conduccin ya sea por canal (riego) ypor tubera (agua potable) y tambin sistemas mixtos en funcin al objetivo delproyecto.

Estos dos puntos estn separados entre s por cierta distancia dependiendo de laubicacin y la topografa, tienen generalmente diferente cota por lo general lacaptacin est a mayor elevacin y la gravedad es suficiente para impulsar el aguahacia el lugar de consumo.

Existiendo tambin un situaciones inversas donde la captacin presenta una cotamenor por ende ser necesario emplear bombeo.

2. Conduccin mediante canales

Trazado Geomtrico.

La ubicacin de la red de canales consiste en definir el emplazamiento de loscanales principales y los laterales o secundarios, as como las obras de cruce,regulacin y proteccin.


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Un canal se ubica aproximadamente paralelo a la direccin de la corriente

principal y a las curvas de nivel.

En caso de sistemas de riego, los canales secundarios se ubican perpendiculares a

la direccin del canal principal o curvas de nivel, dependiendo generalmente de latopografa del lugar.

El la altimetra o emplazamiento vertical la pendiente de los canales se la define

de acuerdo con las condiciones de flujo que se quiere generar en cada uno de los

tramos, dicho valor oscila entre valores mnimos y mximos establecidos en

funcin al tipo de material con el objetivo de evitar la sedimentacin del material

slido en suspensin y evitar la erosin de la solera y paredes.

Por lo tanto se recomienda el diseo en un rgimen subcrtico y evitar el rgimen

supercrtico.

Dentro del rango de las pendientes mnimas y mximas, el proyectista busca las

pendientes que generan menor costo de construccin en relacin con la

topografa (equilibrio entre excavacin y relleno).

Si la pendiente del terreno es mayor a la pendiente mxima permitida, se deben

introducir cadas o rpidas para salvar el desnivel.


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Radios mnimos en canales

En el diseo de canales, el cambio brusco de direccin se sustituye por una curva

cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mnimo, dado que

al trazar curvas con radios mayores al mnimo no significa ningn ahorro deenerga,

Es decir la curva no ser hidrulicamente ms eficiente, en cambio s ser ms

costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo.

Radio mnimo en canales abiertos

Capacidad del canal Radio mnimo

Hasta 10 m3/s 3 * ancho de la base

De 10 a 14 m3/s 4 * ancho de la base



De 20 m3/s a mayor 7 * ancho de la base

Los radios mnimos deben ser redondeados hasta el prximo metro superior

Capacidad del canal Radio mnimo

20 m3/s 100 m

15 m3

/s 80 m10 m3/s 60 m

5 m3/s 20 m

1 m3/s 10 m

0,5 m3/s 5 m

Q > 10 m3/s - International Institute For Land Q < 20 m3/s Ministerio Agricultura Per.


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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.

= Angulo de deflexin, 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 lacuerda larga.

G = Grado, es el ngulo central.

LC = Longitud de curva que une PC con PT.

PC = Principio de una curva.

PI = Punto de inflexin.

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.

Elementos de la curva


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Seccin y Factores Geomtricos

La seccin transversal del canal es su forma perpendicular a la direccin del flujo. En

general en el diseo se aplican secciones regulares (rectangular, trapecial o

circular). Solo en casos excepcionales como en roca se disean seccionesirregulares.

El tipo de seccin por usarse depende en primera instancia del material del canal.

a) Canales de tierra, se aplican secciones trapeciales con talud 1:1 a 1,5:1 hasta

2:1.b) Canales en roca normalmente canales trapeciales con talud muy empinado,

sabiendo que la seccin depende de la excavacin.

c) Canales revestidos de mampostera u hormign, se define la seccin

optimizando la entre capacidad de conduccin, volumen de excavacin y

relleno, y facilidad en la construccin.


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Por argumentos hidrulicos y razones de costos, en general se recomienda aplicar

secciones trapeciales en el diseo de los canales. Se calcula que para caudales

iguales, en un canal de seccin trapecial con talud 1:1, se usa alrededor de 30 a

35% menos volumen de revestimiento que un canal de seccin rectangular.

Sin embargo por razones constructivas, en canales revestidos es mas sencillo

aplicar secciones rectangulares por:

- Permiten encofrado y vaciado sencillo y rpido.

- Permite el uso de vibradores sin complicaciones.

Tambin es favorable:

- En casos donde se necesita tapar el canal para proteger de algn

material.

- En casos de poco espacio disponible, por ejemplo en laderas.

- Excavaciones profundas.

Dimensiones de la seccin y estado de flujo

Las dimensiones de la seccin y su pendiente determinan el estado del flujo de

agua en cada seccin y se distinguen el flujo subcrtico, crtico y supercrtico

definido por el Nmero de Froude.


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Bordo Libre

Luego de determinar el ymax para el caudal mximo, se aade una altura adicional

al bordo determinado que es el bordo libre y es una altura de seguridad que

previene rebalses . (Evita relativamente error en el diseo rugosidad subestimada,

pendientes incorrectas)

Rugosidad

El material o el revestimiento del canal determina la rugosidad, que es una

expresin para la magnitud de friccin que se opone a deslizamiento del agua, es

mayor en materiales ms speros o rugosos


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Criterios para el diseo de los tramos de canal

1. En todos los canales debe mantenerse un flujo subcrtico . (Desniveles mayores se

salvan mediante cadas o rpidas)

2. La dimensin de cada tramo se basa en los Qmax y Qmin

3. En canales de tierra se aconseja secciones trapeciales

4. Si hay una gran variacin entre los caudales de una poca a otra, se sugiere usas

una seccin trapecial, por asegurar un tirante considerable.

5. El ancho de solera mnimo es de 0.30 m (uso de herramientas) en Q < 20 l/s se

acepta una ancho menor bajo aceptacin.

6. La velocidad mnima debe garantizar que no se deposite material solido. El valor

depender del peso de los materiales en suspensin. Canales de tierra Vmin 0.3

m/s y revestidos 0.7 m/s.

7. La fuerza tractiva del agua no debe exceder el limite de resistencia de la solera y

las paredes.

8. Las coronas de los bordos deben tener un ancho mnimo de 0,20 m, dependiendo

fundamentalmente de la seccin y capacidad hidrulica del canal.


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Diseo Hidrulico


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Pasos Procedimiento del calculo hidrulico

1. Se establecen los valores para los parmetros bsicos (datos de entrada)

2. Se calcula la capacidad de transporte formula de Manning3. Se determina el tipo de seccin

4. Se determina la relacin de base y tirante (b/y)Mxima eficiencia.

5. En caso de que el clculo terico b ; y resulte valores poco prcticos, se debe

adecuar a valores constructivos.

6. Se calcula la velocidad del flujo y con ella verificar las velocidades admisibles

7. Para verificar se calcula la velocidad crtica, para aseguras un flujo normal, la

velocidad del flujo no debe ser mayor al 70% de la velocidad critica.


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