diseÑo del canal yacus
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El proyecto de diseño del Canal Yacus, está fundamentado en la producción agrícola del distrito de Sausa, no se hizo un estudio a detalle de las necesidades de sus pobladores sin embargo se parte con el principio de que toda población necesita de agua. El relieve del terreno es uniforme. La colecta de datos se hizo con imágenes satelitales e información de las Cartas Nacionales, Planes de Desarrollos Urbanos y Cartas Geológicas.TRANSCRIPT
7/17/2019 DISEÑO DEL CANAL YACUS
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
CONTENIDO
CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...............................................................................21.1. GENERALIDADES.............................................................................................................................2
1.2. OBJETIVOS.........................................................................................................................................2
1.3. METODOLOGÍA................................................................................................................................2
1.4. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA..........................................................................................................3
CAPÍTULO II. ASPECTOS TEÓRICOS.......................................................................................................4
2.1. GENERALIDADES.............................................................................................................................4
2.2. CANALIZACIÓN, CONSIDERACIONES GENERALES Y ELEMENTOS BÁSICOS DEDISEÑO..............................................................................................................................................................5
2.3. PERIL LONGITUDINAL.................................................................................................................7
2.3. ANALISIS Y DETERMINACION DEL EJE !IDRA"LICO......................................................10
2.4. DISEÑO DE CANALES....................................................................................................................18
3. MEMORIA DE CÁCULO.....................................................................................................................28
4. BIBLIOGRAÍA....................................................................................................................................33
#. PLANOS..................................................................................................................................................34
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CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. GENERALIDADES
El proyecto de diseño del Canal ac!s" est# $!nda%entado en la prod!cci&n a'r(cola del
distrito de )a!sa" no se *i+o !n est!dio a detalle de las necesidades de s!s po,ladores sin
e%,ar'o se parte con el principio de -!e toda po,laci&n necesita de a'!a. El reliee del
terreno es !ni$or%e. /a colecta de datos se *i+o con i%#'enes satelitales e in$or%aci&n de
las Cartas Nacionales" lanes de Desarrollos r,anos y Cartas eol&'icas.
1.2. OBJETIVOS
eali+ar el proyecto de in'enier(a.
1.3. METODOLOGÍA
Co%o se %encion& en los o,etios la principal tarea a reali+ar es el diseño de$initio de
!n canal -!e se encar'!e de enca!+ar y cond!cir en $or%a e$iciente las a'!as del estero/eña )eca.
ara alcan+ar los o,etios prop!estos se conte%pla !n tra,ao en terreno consistente en
!na inspecci&n de las condiciones de la +ona en est!dio" para l!e'o proceder con la
nielaci&n de los per$iles lon'it!dinal y transersal del canal. na e+ e$ect!ado el tra,ao
topo'r#$ico y con ello la o,tenci&n de los datos so,re el #rea" el paso si'!iente ser#
procesar y anali+ar esta in$or%aci&n.
Con los datos reco'idos en el leanta%iento topo'r#$ico se de,er#n *acer los planos con
los detalles -!e sean necesarios en los c!ales se %!estre" el di,!o del per$il lon'it!dinal y
per$iles transersales del terreno" as( co%o ta%,in el per$il lon'it!dinal y per$iles
transersales de la canali+aci&n.
ara el an#lisis *idr#!lico se *ar# !so del pro'ra%a co%p!tacional 6EC) 96ydrolo'ic
En'ineerin' Center ier nalysis )yste%:" desarrollado por el C!erpo de In'enieros del
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Ercito de los Estados nidos. Con este pro'ra%a se calc!lar# el ee *idr#!lico con todas
las aria,les i%portantes inol!cradas" considerando co%o datos de $l!o los ca!dales
calc!lados para los periodos de retorno de 10" 50 y 100 años.
na e+ -!e se est!di& tanto la topo'ra$(a co%o las condiciones *idr#!licas se estar# en
condiciones de decidir c!#l de las opciones prop!estas 9secciones y reesti%ientos: es la
-!e %eor cond!ce las a'!as del estero y ade%#s otor'a los %ayores ,ene$icios en el
aspecto econ&%ico" y en caso de encontrar -!e e;iste !na %eor opci&n" reali+ar el diseño
de$initio de la o,ra.
1.4. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA<ICCION
DET=ENTO> ?N@NOAINCI> ??DI)TITO> 6ET)<CENC> IO C)/TITD O=EDIO> 337B %.s.n.%.
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/a s!per$icie del distrito de 6!ertas es 11"82 %. El distrito de C!ricaca se enc!entra
!,icado apro;i%ada%ente a 3"5 il&%etros de la ci!dad de ?a!a" en los 752F52FF de
lon'it!d oeste y los 1145F50FF de latit!d s!r. C!enta con !n cli%a te%plado seco y !na
altit!d de 3 37B %sn%.
CAPÍTULO II. ASPECTOS TEÓRICOS
2.1. GENERALIDADES
/os canales de drenae de a'!as en +onas !r,anas son ele%entos i%portantes del siste%a y
tienen !n e$ecto %arcado so,re el #rea en el c!al se desarrollan. Es por lo tanto necesario
considerar s! diseño con especial atenci&n desde las pri%eras etapas del proyecto.
En el diseño se de,en considerar los antecedentes del siste%a nat!ral de drenae en el
l!'ar" las oport!nidades de aproec*a%iento del espacio destinado al ca!ce" la %a'nit!d y
$rec!encia de los ca!dales 'enerados por las a'!as ll!ias" y la e;istencia de 'astos
per%anentes. ara decidir la coneniencia de desarrollar ca!ces a,iertos de drenae" es
ta%,in i%portante considerar la descar'a se'!ra de las a'!as cond!cidas por el canal. /a
$acti,ilidad de,iera esta,lecer clara%ente el tra+ado de la canali+aci&n y decidir el tipo de
ca!ce para cada !no de los tra%os" as( co%o las c!encas aportantes en las secciones
principales.
ara el di%ensiona%iento de !n canal se re-!iere disponer de antecedentes *idrol&'icos"
del terreno" del proyecto de !r,ani+aci&n o del entorno ya !r,ani+ado" de %anera de
esti%ar las di%ensiones principales de la o,ra de ac!erdo a los criterios prop!estos. Co%o
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antecedentes *idrol&'icos es necesario conocer las precipitaciones para esti%ar los
ca!dales a$l!entes de crecidas de 2" 5"10 y 100 años de periodo de retorno" tanto en
condiciones nat!rales co%o con la +ona total%ente desarrollada. Ta%,in se de,en esti%ar
los ca!dales ,ase" aportados por otras $!entes y los 'astos %(ni%os -!e p!eden esc!rrir
$!era de las te%poradas de ll!ias.
En relaci&n al terreno es esencial disponer de in$or%aci&n topo'r#$ica detallada para tra+ar
el canal" deter%inar las pendientes necesarias por tra%o" esta,lecer las serid!%,res y
conocer los espacios disponi,les para la secci&n co%pleta del canal. de%#s es necesario
conocer las caracter(sticas de los s!elos para esti%ar costos de e;caaci&n y necesidades
de relleno. En ,ase a los antecedentes disponi,les y con los criterios esta,lecidos se de,e
deter%inar el tra+ado en planta del canal" las pendientes de $ondo por tra%o" las
elocidades %edias del esc!rri%iento y las caracter(sticas de la secci&n transersal.
na e+ esta,lecidas las condiciones de esc!rri%iento nor%al es necesario deter%inar las
o,ras especiales -!e se re-!ieran para aco%odar el canal a las condiciones del terreno"
estas p!eden ser> ca(das" an'osta%ientos" ensanc*es" cr!ces" alcantarillas" p!entes y
si%ilares. Con esta in$or%aci&n se calc!la !n ee *idr#!lico de toda la canali+aci&n y se
esta,lece la necesidad de protecciones en secciones especiales.
2.2. CANALIZACIÓN, CONSIDERACIONES GENERALES Y
ELEMENTOS BÁSICOS DE DISEÑO
/a selecci&n de$initia del tipo de canali+aci&n y s!s caracter(sticas se ,asa en !na serie de
$actores %!ltidisciplinarios y consideraciones" las c!ales incl!yen aspectos *idr#!licos"
estr!ct!rales" a%,ientales" sociol&'icos y econ&%icos>
Entre los aspectos *idr#!licos se c!entan los -!e de$inen las di%ensiones principales co%o
son la pendiente de la canali+aci&n" el ca!dal %#;i%o" la prod!cci&n de sedi%entos de la
c!enca" el anc*o disponi,le" la topo'ra$(a del terreno.
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Co%o estr!ct!rales de considera la disponi,ilidad de %ateriales" la e;istencia de +onas de
relleno o dep&sito de %ateriales de e;caaci&n " los es$!er+os de corte" las $iltraciones y
$!er+as de e%p!e" las presiones y $l!ct!aciones de presi&n" y otras solicitaciones %enores.
Desde el p!nto de ista a%,iental es interesante o,serar las caracter(sticas del ,arrio" los
re-!eri%ientos estticos de la co%!nidad" las necesidades de n!eas #reas erdes" el
diseño de calles y tr#$ico local" pol(ticas %!nicipales" *#,itat nat!ral" necesidades de la
$lora y $a!na local. Ta%,in de,e to%arse en c!enta el co%porta%iento social del
ecindario" la po,laci&n in$antil" el tr#$ico de peatones y las necesidades recreacionales.
Desde el p!nto de ista econ&%ico ade%#s de los costos de constr!cci&n es i%portante la
ida esperada del proyecto" las necesidades de %antenci&n" reparaci&n" y la accesi,ilidad.
ntes de la elecci&n de !n tipo de canali+aci&n en partic!lar se reco%ienda reisar las
di$erentes #reas %encionadas" de %anera -!e el canal seleccionado %a;i%ice los
,ene$icios en la %ayor cantidad de aspectos posi,les. )ie%pre -!e sea posi,le el canal
de,iera tener caracter(sticas de ,aas elocidades" ser anc*o y poco pro$!ndo" y tener !na
apariencia y $!nciona%iento nat!ral. /a pri%era etapa en esta selecci&n de,iera deter%inar
si la canali+aci&n se desea o es necesaria. En %!c*os casos !n siste%a de drenae nat!ral
,ien esta,lecido con s!s espacios de in!ndaci&n asociados p!ede ser !na e;celente
sol!ci&n si se prote'en y conseran ra+ona,le%ente tanto de la erosi&n" co%o de
pro,le%as t(picos en los espacios pG,licos de %!c*as ci!dades de C*ile co%o es el
andalis%o" el dep&sito de ,as!ras y esco%,ros y el aproec*a%iento para otros $ines. or
lo tanto" antes de decidir la canali+aci&n de !n ca!ce nat!ral" o la constr!cci&n de !n canal
de drenae" es necesario considerar si el alor de los terrenos rec!perados !sti$ican no s&lo
el costo de la canali+aci&n sino s! %antenci&n $!t!ra y los ries'os de !so de esos terrenos"as( co%o si el n!eo canal entre'a ,ene$icios %ayores" a la co%!nidad o a%,ientales" -!e
los -!e p!ede proeer el siste%a nat!ral e;istente.
C!ando se trata de la canali+aci&n de !n ca!ce nat!ral es i%portante tener claras las
condiciones de este respecto del terreno" es decir conocer la $or%a -!e posee s! per$il
lon'it!dinal tanto en planta co%o en eleaci&n " al i'!al -!e la $or%a nat!ral de las
secciones a lo lar'o de s! recorrido.
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2.3. PERIL LONGITUDINAL
eneral%ente en los c!rsos de a'!a el per$il lon'it!dinal" re$lea 'r#$ica%ente la capacidad
erosia de este en s!s partes principales 9s!perior" %edia e in$erior: a tras del est!dio de
la pendiente -!e presenta.
l considerar el diseño de !na o,ra de enca!+a%iento para !n c!rso de a'!a *ay -!e to%ar
en c!enta el per$il lon'it!dinal -!e presenta el ca!ce reisando %apas o planos
topo'r#$icos e;istentes. na e+ -!e se o,t!o la in$or%aci&n el paso si'!iente es de$inir
el tra+ado -!e tendr# el canal encar'ado de la cond!cci&n de las a'!as" este p!ede se'!ir el
per$il del ca!ce nat!ral o ,ien p!ede recti$icar o despla+ar dic*o per$il en los tra%os en -!e
el ca!ce se enc!entre %!y deteriorado y no $acilite la constr!cci&n y el $!nciona%iento
correcto de la o,ra. ara el diseño de la rasante se de,e tener en c!enta la pendiente del
$ondo" esta de,e ser en lo posi,le i'!al a la pendiente nat!ral pro%edio del terreno" si esto
no es posi,le de,ido a $!ertes pendientes" se proyectan ca(das o saltos de a'!a.
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De$inido el tra+ado del canal" se proceden a di,!ar el per$il lon'it!dinal de dic*o tra+ado"
las escalas %#s !s!ales son de 1>1000 o 1>2000 para el sentido *ori+ontal y 1>100 o 1>200
para el sentido ertical" nor%al%ente la relaci&n entre la escala *ori+ontal y ertical es de 1
a 10.
$%&' () *' S)++- T%'/0)%/'*
/as secciones transersales a lo lar'o de !n ca!ce nat!ral presentan $or%as irre'!lares y
asi%tricas" a %en!do ar(an desde apro;i%ada%ente !na par#,ola *asta
apro;i%ada%ente !n trapecio. ara corrientes s!etas a crecidas $rec!entes" el canal p!ede
constar de !na secci&n principal de canal -!e cond!ce los ca!dales nor%ales y !na o %#s
secciones laterales de canal para aco%odar los ca!dales de des,orde. Es por esto -!e a la
*ora de de$inir y calc!lar las secciones transersales &pti%as de !na canali+aci&n" se de,e
identi$icar y dia'nosticar la sit!aci&n act!al de las o,ras e;istentes y las condiciones en las
-!e se enc!entra el per$il transersal del ca!ce" ade%#s de reali+ar el leanta%iento
topo'r#$ico de estos per$iles" p!diendo decidir as( los tra%os en -!e el canal se'!ir# el
c!rso nat!ral y en c!#les no. En las $i'!ras 2.3" 2.4 y 2.5 se %!estran la $or%a -!e
'eneral%ente presentan las secciones transersales de !n c!rso nat!ral de a'!a.
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)ecciones transersales a lo lar'o del ca!ce.
)ecci&n transersal tipo.
Eol!ci&n de la secci&n Transersal en !na Canali+aci&n.
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El o,etio de los per$iles transersales es o,tener la $or%a e;acta de la secci&n transersal
de la o,ra" y as( *acer el c#lc!lo del ol!%en de e;caaciones o terraplenes. or lo tanto es
necesario deter%inar las cotas de !na serie de p!ntos a a%,os lados del ee lon'it!dinal. )e
esco'en estos p!ntos de %anera -!e representen en detalle el reliee del terreno" de a*( -!e
se de,en to%ar en c!enta p!ntos donde *ay !n -!ie,re nota,le de la pendiente.
2.3. ANALISIS Y DETERMINACION DEL EJE !IDRA"LICO
En canali+aciones a,iertas" el an#lisis e interpretaci&n del ee *idr#!lico 'enerado se
reali+a de ac!erdo a dos criterios> !no c!alitatio y otro c!antitatio. Entre las aria,lesc!alitatias est#n> C*e+y=annin' 'enerali+ado 9endiente Cr(tica. Corrientes peraltadas y
depri%idas:" tipos de esc!rri%iento" secci&n de control 9alt!ras de control:. entre las
aria,les c!antitatias est#n> %todo de paso directo" %todo de paso a est#ndar.
A*// +'*'0$ ()* )) 5(%*+$.
/as corrientes o esc!rri%ientos se p!eden clasi$icar en r(os o torrentes" dependiendo estaclasi$icaci&n" del alor de la pro$!ndidad respecto de la pro$!ndidad critica o ta%,in de
co%parar la elocidad de esc!rri%iento con la elocidad critica" ta,la 2.1. En !n lec*o de
$or%a" r!'osidad y pendiente dadas" si se considera la pro$!ndidad nor%al o pro$!ndidad
-!e to%ar(a la corriente en %oi%iento !ni$or%e 9ne;o4:" y se co%prara con la
pro$!ndidad critica se p!de decir -!e e;isten lec*os de pendiente s!ae y lec*os con
pendiente $!erte" as( son pendientes s!aes los lec*os -!e dan r(os en %oi%iento
!ni$or%e y pendientes $!ertes los -!e dan torrentes !ni$or%es. Ca,e %encionar -!e en
c!al-!ier clase de pendiente p!ede esc!rrir !n r(o o !n torrente $!era del %oi%iento
!ni$or%e.
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Ta,la 2.1 Clasi$icaci&n de los esc!rri%ientos y lec*os.
De la ec!aci&n de =annin' se tiene -!e la elocidad cr(tica est# dada por la si'!iente
e;presi&n>
/a pendiente cr(tica est# dada por>
En la ec!aci&n 2.2 c y c representan la secci&n de esc!rri%iento y el radio *idr#!lico
respectia%ente en $!nci&n de la alt!ra cr(tica. En el caso de !n $l!o 'rad!al%ente
ariado" la clasi$icaci&n de los casos y la $or%a -!e p!ede to%ar el ee *idr#!lico" se *ace
en ,ase a s!poner la inaria,ilidad de la $or%a del lec*o" s! r!'osidad" y la pendiente en el
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tra%o a est!diar. Considerando la ec!aci&n $!nda%ental de esc!rri%iento 'rad!al%ente
ariado" se p!ede o,tener la $or%a y los alores del ee *idr#!lico>
Aalor de ec!aci&n $!nda%ental de esc!rri%iento 'rad!al%ente ariado>
Donde>
A> elocidad %edia de esc!rri%iento
> secci&n de esc!rri%iento/> anc*o s!per$icial
• lt!ra nor%al 9*n:
• lt!ra cr(tica 9*c:
• endiente del $ondo del canal 9i:
• endiente de ener'(a 9?:" calc!lada con la ec!aci&n de =annin'.
En la ta,la 2.2 y en las $i'!ras 2. y 2.7" se res!%en las $or%as -!e p!ede to%ar el ee
*idr#!lico dependiendo del alor de los distintos $actores -!e in$l!yen en el esc!rri%iento.
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Ta,la 2.2 Clasi$icaci&n y tipos de per$iles de $l!o en canales.
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Clasi$icaci&n de los per$iles de $l!o
Ca%,ios de endiente.
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D))%&'+- 6 A*// +''0$ ()* )) 5(%*+$
El c#lc!lo de los per$iles de $l!o 'rad!al%ente ariado inol!cra el conocer la ec!aci&n de
la c!ra del ee *idr#!lico -!e se o,tendr(a de la inte'raci&n de la e;presi&n %ostrada en la
ec!aci&n 2.3. En esta ec!aci&n ser(a necesario introd!cir preio a la inte'raci&n los alores
de A" Ac" y ?" ree%pla+#ndolas por e;presiones en $!nci&n de *. Esto llear(a a
si%pli$icaciones -!e o,li'an a separarse de la realidad lle'ando a ec!aciones co%plicadas
poco realesH por eso se procede con %ayor e;actit!d al c#lc!lo de p!ntos del ee *idr#!lico"
por %edio de aplicaciones escalonadas de la ec!aci&n 'eneral de %oi%iento ariado.
Tra%o de canal para la ded!cci&n de los %todos de paso.
/os %todos %#s !sados en el c#lc!lo de las alt!ras del ee *idr#!lico son> el %todo de
paso directoJ y el %todo de paso est#ndarJ" en 'eneral !n %todo de paso se caracteri+a
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por diidir el canal en tra%os cortos y llear a ca,o c#lc!los paso a paso desde !n e;tre%o
del tra%o *asta el otro. En a%,os %todos los pasos de c#lc!lo de,en reali+arse *acia
a'!as arri,a si el $l!o es s!,cr(tico y *acia a'!as a,ao si es s!percr(tico ya -!e los pasos
de c#lc!lo e$ect!ados en la direcci&n contraria tienden ineita,le%ente a !n res!ltado -!e
dier'e del per$il de $l!o correcto.
/a $i'!ra il!stra !n tra%o de canal corto de lon'it!d K;. ara el =todo de paso directoJ
se tiene -!e>
l i'!alar las alt!ras de ener'(a totales en los e;tre%os de las secciones 1 y 2 p!ede
escri,irse lo si'!iente>
ecordando -!e la ener'(a con respecto al $ondo del canal es>
ee%pla+ando en la e;presi&n de la ener'(a total se tiene>
En la $i'!ra se p!ede er -!e la di$erencia 9L1 L2: es i'!al a . ara calc!lar el alor
de la inte'ral " si el KE no es %!y 'rande" p!ede considerarse para ? el alor
pro%edio de esta en el tra%o considerado" as( se o,tiene>
esoliendo para K;>
artiendo con alores conocidos de *" Ω"A" en !na secci&n" se p!ede con la ec!aci&n"
calc!lar la distancia *acia a'!as arri,a o *acia a'!as a,ao" a la -!e se prod!ce otra alt!ra
-!e ta%,in es conocida" y l!e'o otra partiendo de sta y as( s!cesia%ente.
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/os p!ntos de partida son $#ciles de encontrar" ya sea por sin'!laridades o por-!e e;iste en
al'Gn p!nto %oi%iento !ni$or%e o por-!e e;iste al'Gn ca%,io de $or%a del lec*o" de
r!'osidad en s!s paredes o de pendiente.
Otro aspecto -!e *ay -!e considerar es si ∆; M 0 indica -!e se est# aan+ando *acia a'!as
arri,a y si ∆; 0 se est# aan+ando en direcci&n de a'!as a,ao.
)i se eli'e para el c#lc!lo del ee *idr#!lico el =todo de paso est#ndarJ este $!nciona
*aciendo los c#lc!los %ediante pasos de estaci&n a estaci&n en las c!ales se *an
deter%inado las caracter(sticas *idr#!licas" en tal caso la distancia entre las secciones es
conocida y el procedi%iento consiste en deter%inar la pro$!ndidad de $l!o de lasestaciones. ara e;plicar el %todo es necesario re$erir la posici&n de la s!per$icie del a'!a
con respecto a !n niel de re$erencia *ori+ontal co%o %!estra la $i'!ra" en donde la
s!per$icie del a'!a de a%,as secciones se p!ede representar co%o>
Considerando la prdida por $ricci&n co%o>
Donde la pendiente ? se to%a co%o el pro%edio ?% de las pendientes en las dos secciones
e;tre%as.
e%pla+ando en *$ se o,tiene>
l s!stit!irse las e;presiones anteriores en la relaci&n de conseraci&n de la ener'(a p!ede
escri,irse lo si'!iente>
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
2.4. DISEÑO DE CANALES
/a %ayor(a de los canales arti$iciales reestidos y constr!idos p!eden resistir la erosi&n de
%anera satis$actoria" y por consi'!iente se consideran no erosiona,les. En el diseño de este
tipo de canales" $actores co%o la elocidad %#;i%a per%isi,le y la $!er+a tractia
per%isi,le no *acen parte del criterio -!e de,en ser considerados. )i%ple%ente el
diseñador calc!la las di%ensiones del canal arti$icial %ediante ec!aciones de $l!o y l!e'odecide las di%ensiones $inales en ,ase a la e$iciencia *idr#!lica o re'las e%p(ricas de
secci&n &pti%a" aspectos pr#cticos constr!ctios y econo%(a. /os $actores -!e se
consideran en el diseño son> la clase del %aterial -!e con$or%a el c!erpo del canal" la c!al
deter%ina el coe$iciente de r!'osidadH la elocidad %(ni%a per%isi,le" para eitar los
dep&sitos si el a'!a %!ee li%os o ,as!rasH la pendiente del $ondo del canal y las
pendientes lateralesH el ,orde li,reH y la secci&n %#s e$iciente" ya sea deter%inada
*idr#!lica o e%p(rica%ente.
R)0)/&)$ 6 R7$/('(
Entre /os %ateriales %#s !tili+ados para $or%ar el reesti%iento de !n canal est#n>
*or%i'&n" %a%poster(a" acero" entre otros. /a selecci&n del %aterial depende so,retodo de
la disponi,ilidad y el costo de est" %todo de constr!cci&n y el prop&sito para el c!al se
!tili+ar# el canal. El prop&sito del reesti%iento de !n canal" en la %ayor(a de los casos" es
preenir la erosi&n" pero ocasional%ente p!ede ser el de eitar las prdida por in$iltraci&n.
En canales reestidos" la elocidad %#;i%a per%isi,le" es decir la elocidad %#;i%a -!e
no ca!sar# erosi&n" p!ede no considerarse sie%pre y c!ando el a'!a no transporte arena"
'raa o piedras.
)e'Gn la '!(a de diseño Tcnicas lternatias para )ol!ciones de '!as /l!ias en
)ectores r,anosJ del =INA. /os canales arti$iciales sin nin'Gn tipo de reesti%iento
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no de,en considerarse co%o alternatia para sit!aciones de drenae !r,ano. Desde este
p!nto de ista se consideran co%o alternatia los casos descritos a contin!aci&n.
1: Canal nat!ral. Consiste en !n ca!ce e;caado por la nat!rale+a antes -!e oc!rra el
proceso de !r,ani+aci&n" a %en!do" a!n-!e no sie%pre" son ra+ona,le%ente
esta,les. %edida -!e se !r,ani+a la c!enca tri,!taria" se p!eden presentar
pro,le%as de erosi&n y p!ede ser necesario al'Gn 'rado de control de $ondo y
protecci&n locali+ada de tal!des.
2: Canales reestidos de pasto. Entre los di$erentes tipos de canales constr!idos" o
%odi$icaciones de ca!ces nat!rales" los canales reestidos de pasto son los
$aoritos para +onas !r,anas. roeen de capacidad de al%acena%iento" %enores
elocidades y ,ene$icios de !sos %Gltiples. )in e%,ar'o al'!nas secciones p!eden
re-!erir reesti%ientos para %ini%i+ar la erosi&n y los inconenientes de
%antenci&n.
3: Canales con e'etaci&n en el $ondo. )e trata de !n s!,con!nto de los canales
reestidos de pasto pero diseñados para %antener !na e'etaci&n *G%eda %#s
per%anente o ciertos tipos de e'etaci&n local de +onas *G%edas en el $ondo del
canal. En al'!nas #reas p!eden re-!erir reesti%ientos para prote'erlos de la
erosi&n.
4: Canales reestidos de *or%i'&n o al,añiler(a. /os canales con reesti%ientos de
*or%i'&n o al,añiler(a 'eneral%ente !sados para soportar elocidades altas del
$l!o" no se reco%iendan co%o parte de siste%as de drenae !r,ano. )in e%,ar'o en
condiciones especiales o en tra%os cortos en las c!ales las elocidades p!eden ser i%portantes y no se dispone de espacio para desarrollar otras sol!ciones
alternatias este tipo de canal p!ede o$recer entaas.
sociado a la $or%a del canal y al %aterial con el -!e se reestir# se enc!entra la
deter%inaci&n del coe$iciente de r!'osidad" el c!al es !n indicador de la resistencia al $l!o
en !n canal. En 'eneral no e;iste !n %todo e;acto para deter%inar el alor del coe$iciente
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de r!'osidad9n: de !n canal" en realidad" el alor de este es %!y aria,le y depende de !n
cierto nG%ero de $actores" Entre los -!e eercen %ayor in$l!encia est#n>
!'osidad )!per$icial" la c!al se representa por el ta%año y la $or%a de los 'ranos del
%aterial -!e $or%a el per(%etro %oado y -!e prod!cen !n e$ecto retardador del $l!o. or
lo 'eneral ste se considera co%o el Gnico $actor para la selecci&n de !n coe$iciente de
r!'osidad.
• Ae'etaci&n" esta red!ce la capacidad del canal y retarda el $l!o. El e$ecto depende
por co%pleto de la alt!ra" la densidad" la distri,!ci&n y el tipo de e'etaci&n"
to%ando %ayor i%portante en el diseño de pe-!eños canales de drenae.
• Irre'!laridad del Canal" incl!ye irre'!laridades en el per(%etro %oado y
ariaciones en la secci&n transersal" ta%año y $or%a de esta a lo lar'o del canal.
• linea%iento del Canal" c!ras s!aes con radios 'randes prod!cir#n alores de
r!'osidad relatia%ente ,ao" en tanto -!e c!ras ,r!scas con %eandros seeros lo
incre%entar#n.
• )edi%entaci&n y )ocaaci&n" en 'eneral la sedi%entaci&n p!ede ca%,iar !n canal
%!y irre'!lar en !n canal relatia%ente !ni$or%e y dis%in!ir el coe$iciente de
r!'osidad" en tanto -!e la socaaci&n p!ede *acer lo contrario incre%entando s!
alor.
O8/%++-
T'&'9$ 6 $%&' ()* C''*
N0)* 6 C'('*
C'&8$ E/'+$'*• M')%'* ) S/:)/-
En 'eneral en c*ile para el diseño de canales se !san los coe$icientes de r!'osidad
prop!estos por el %an!al de carretas o los alores prop!estos por el =INA en la '!(a de
diseño antes %encionada.
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Aalores del coe$iciente de r!'osidad n para ser e%pleados en la $&r%!la de =annin'.
V)*$+('( ()* ;*$
/a elocidad del a'!a 'eneral%ente est# li%itada por los alores -!e prod!cen erosi&n en
el reesti%iento" lo -!e depende del tipo de %aterial en s!spensi&n. )i no es %!y a,rasio"
se p!eden aceptar 3 a 4 %s" en tanto -!e con !n a'!a li%pia se p!ede lle'ar a 12 %s sin
daños i%portantes. En este Glti%o caso" se re-!ieren e;i'entes ter%inaciones en el
*or%i'&n. )in e%,ar'o" c!ando el *or%i'&n no es ar%ado se e;i'en elocidades no
s!periores a 2"5 %s por ra+ones estr!ct!rales.
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Con respecto a la elocidad %(ni%a" lo -!e se trata es eitar el dep&sito de sedi%entos y el
creci%iento de plantas ac!#ticas en el canal. or lo 'eneral" esto se c!%ple en $or%a
acepta,le para elocidades s!periores a 0"75 %s. En la ta,la 2.4 se %!estran las
elocidades %#;i%as per%itidas de ac!erdo al %aterial de reesti%iento.
Aelocidades =#;i%as er%itidas en Canales.
En la ta,la se indican las elocidades %#;i%as y n!%ero de Pro!de %#;i%os -!e se
per%iten en c*ile para canales diseñados con reesti%iento de pasto -!e se !san en el
diseño de canales destinados al drenae !r,ano.
Aelocidades %#;i%as 9y nG%eros de Pro!de %#;i%os: reco%endadas.
P)()) ()* C''*
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/a pendiente lon'it!dinal del $ondo de !n canal 'eneral%ente est# dada por la topo'ra$(a y
por la alt!ra de ener'(a re-!erida para el $l!o del a'!a. En %!c*os casos" la pendiente
ta%,in depende del prop&sito del canal. or otra parte las pendientes laterales de !n canal
dependen principal%ente de la clase de %aterial" as( co%o ta%,in de $actores co%o> el
%todo de constr!cci&n" la condici&n de prdida por in$iltraci&n" los ca%,ios cli%#ticos" el
ta%año del canal etc.
B$%() L8%) $ %)0'+5'
El ,orde li,re de !n canal es la distancia ertical desde la parte s!perior del canal *asta la
s!per$icie del a'!a en la condici&n de diseño. Esta distancia de,e ser lo s!$iciente%ente
'rande para preenir -!e ondas o $l!ct!aciones en la s!per$icie del a'!a ca!sen re,oses
por enci%a de los lados.
No e;iste !na re'la !niersal%ente aceptada para el c#lc!lo del ,orde li,re" de,ido a -!e la
acci&n del las ondas o las $l!ct!aciones en la s!per$icie del a'!a en !n canal p!ede crearse
por ca!cas incontrola,les. Ondas pron!nciadas y $l!ct!aciones en la s!per$icie se esperan
en canales donde la elocidad es %!y alta y la pendiente %!y e%pinada" de tal %anera -!e
el $l!o se !ele inesta,le" o en c!ras donde la alta elocidad y el #n'!lo de de$le;i&n
p!eden ca!sar s!per$icies de a'!a con sGper eleaciones en el lado cone;o de la c!ra" o
en canales donde la elocidad de $l!o se apro;i%a al estado critico.
En el diseño es co%Gn el !so de reanc*as -!e ar(en entre !n 5Q y !n 30Q de la
pro$!ndidad del a'!a" con !n %(ni%o del orden de 15 c%. ara seleccionar !na reanc*a
en el ran'o indicado es necesario tener en consideraci&n el ta%año del canal" la elocidad
del a'!a" las c!ras" los posi,les aportes e;tras d!rante las ll!ias" la e;istencia de o,ras dedescar'as de se'!ridad" las $l!ct!aciones del niel de,idas a los %oi%ientos de las
co%p!ertas" entre otros $actores.
S)++- !(%*+'&)) Ó:&'
/a cond!ctiidad de !na secci&n de canal se incre%enta con el a!%ento en el radio
*idr#!lico o la dis%in!ci&n en el per(%etro %oado. Entonces desde !n p!nto de ista
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*idr#!lico" la secci&n de canal -!e posea el %enor per(%etro %oado para !n #rea
deter%inada tiene la %#;i%a cond!ctiidadH tal secci&n se conoce co%o secci&n
*idr#!lica%ente &pti%a.
En 'eneral !na secci&n de canal de,e diseñarse para c!%plir con !na e$iciencia *idr#!lica
opti%a pero de,e %odi$icarse para tener en c!enta aspectos constr!ctios. Desde el p!nto
de ista pr#ctico la secci&n &pti%a es la de #rea %(ni%a para !n ca!dal deter%inado pero
no necesaria%ente la %(ni%a e;caaci&n.
ara el c#lc!lo de las di%ensiones de la secci&n se de,en se'!ir los si'!ientes pasos>
esti%ar r!'osidad 9n: y pendientes 9s:" !sar la ec!aci&n de =annin'. Con respecto a la
secci&n transersal" la %#s econ&%ica en cantidad de %aterial es a-!ella -!e ten'a el
%enor per(%etro %oado" res!ltando as( la se%icirc!lar. )in e%,ar'o" por ra+ones de
tcnicas constr!ctias y de e%pal%e *idr#!lico" las secciones %#s !sadas son las
trapeciales y rectan'!lares. Aer ta,la.
)ecciones *idr#!lica%ente &pti%as.
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C%0'/ 6 R'($/ () C%0'%' M<&$/ ) C''*)/
En el diseño de canales" el ca%,io ,r!sco de direcci&n se s!stit!ye por !na c!ra c!yo
radio no de,e ser %!y 'rande" y de,e esco'erse !n radio %(ni%o" dado -!e al tra+ar c!ras
con radios %ayores al %(ni%o no si'ni$ica nin'Gn a*orro de ener'(a" es decir la c!ra no
ser# *idr#!lica%ente %#s e$iciente" en ca%,io s( ser# %#s costoso al darle !na %ayor
lon'it!d o %ayor desarrollo.
adio %(ni%o en canales a,iertos para R 10 %3s.
adios de c!rat!ra %(ni%o para !n ca!dal RM20 %3se'.
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
El diseño en planta de !na canal o de !na (a est# $or%ado por tra%os rectos e%pal%ados
entre s( por c!ras. /as c!ras %#s a%plia%ente !sadas son las c!ras circ!lares si%ples"
c!yos ele%entos co%ponentes se descri,ir#n a contin!aci&n de ac!erdo a lo señalado por
el %an!al de carreteras.
De la $i'!ra se tienen los si'!ientes co%ponentes>
• An > Artice" p!nto de intersecci&n de dos alineaciones consec!tias del tra+ado.
• S> n'!lo entre dos alineaciones" %edido a partir de la alineaci&n de entrada" en el
sentido de los p!nteros del relo" *asta la alineaci&n de salida.
• > n'!lo de De$le;i&n entre a%,as alineaciones" -!e se repite co%o #n'!lo del
centro s!,tendido por el arco circ!lar.
• > adio de C!rat!ra del arco de c(rc!lo 9%:
• T> Tan'entes" distancias i'!ales entre el rtice y los p!ntos de tan'encia del arcode c(rc!lo con las alineaciones de entrada y salida 9%:. Deter%inan el principio de
c!ra C y $in de c!ra PC.
• )> <isectri+" distancia desde el rtice al p!nto %edio" =C" del arco de c(rc!lo 9%:.
• D> Desarrollo" lon'it!d del arco de c(rc!lo entre los p!ntos de tan'encia C y PC
9%:
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Ele%entos de !na c!ra circ!lar.
ara el c#lc!lo de los ele%entos de la c!ra se !tili+an las si'!ientes relaciones>
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3. MEMORIA DE CÁCULO
/ICCIONE) DE /) ECCIONE) DE =NIN
CONSIDERACIONES DEL CANAL TALUD RECOMENDADO VELOCIDAD MÍNIMA PERMISIBLE (m/s) BORDE LIBRE MIN. (m) MATERIAL DEL CANAL
1 : 1 0.76 0.297 CONCRETO
TRAMO ! (m"/s) S (U#$%.) COE&. DE MANIN' (#)
0000.00 21"6.*1 * 0.001 0.017
21"6.*1 "1*0.79 * 0.002 0.017
"1*0.79 *277.1" * 0.00" 0.017
BASE (m)
&ACTOR DE LA SECCION DEL
CANAL
TIRANTE
(m)
AREA +IDRAULICA
(m2)2., 2.1,0"*--09 0.-91 ".021"-1
2., 1.,20,2622, 0.7"2 2."6,-2*
2., 1.2*1,0**6* 0.6,1 2.0,1"01
VELOCIDAD MEDIA(m/S)
PERÍMETROMOADO RADIO +IDRAULICO T (ESPEO DE A'UA)
1."2"-9791" ,.02012-*,7 0.600*1997 *.2-2
1.6907*2-*, *.,70*0-,6* 0.,1,2*9077 ".96*
1.9*99-19-7 *."*1"0,977 0.*70-*,*09 ".-02
C/C/O DE / ENE@
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
T=O 1
T=O 2
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
T=O 3
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
)ECCIONE) T@IC).
)T1
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
)T2
)T3
4. BIBLIOGRAÍA
C*ere-!e =." U. 9s.$.:. Mecanica de fluidos 2. /I=> C.
C*oV" A. T. 91BB4:. Hidraulica de Canales Abiertos. Colo%,ia> =c
raV 6ill Intera%ericana.
!i+" . . 92008:. Hidraulica II. =e;ico> Ediciones odri'!e+ .
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#. PLANOS
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
PLANO DE UBICACIN
PLANO CLAVE
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
PLANO DE SECCIONES TÍPICAS
PLANO PLANTA PER&IL 1
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DISEÑO DEL CANAL YACUS
PLANO PLANTA PER&IL 2
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PLANO PLANTA PER&IL *
PLANO DE SECIONES TRANSVERSALES 1
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PLANO DE SECIONES TRANSVERSALES 2
PLANO DE SECIONES TRANSVERSALES "
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PLANO DE SECIONES TRANSVERSALES *