diseÑo de canal

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


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


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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.


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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


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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


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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


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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


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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.


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- 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 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.


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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.


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1.1 GENERALIDADES


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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’’


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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.


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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


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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


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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:


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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


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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


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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


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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


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