unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

MACHALA2016

ESPINOZA FRANCO FREDDY FAVIÁN

DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE 500M DELONGITUD DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA UN

PROYECTO DE IRRIGACIÓN



MACHALA2016


DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE 500MDE LONGITUD DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA

UN PROYECTO DE IRRIGACIÓN

Nota de aceptación: Q u i e n e s s u s c r i b e n R O M E R O V A L D I V I E Z O A N G E L G U S T A V O , A G U I R R E M O R A L E S F R E D Y A L E J A N D R O y S O L A N O D E L A S A L A M O N T E R O S C E S A R A U G U S T O , e n n u e s t r a condición d e e v a l u a d o r e s d e l t r a b a j o d e t i t u l a c i ó n d e n o m i n a d o D I S E Ñ O D E U N C A N A L D E S E C C I Ó N R E C T A N G U L A R D E 5 0 0 M D E L O N G I T U D D E MÁXIMA E F I C I E N C I A HIDRÁULICA P A R A U N P R O Y E C T O D E IRRIGACIÓN, h a c e m o s c o n s t a r q u e l u e g o d e h a b e r r e v i s a d o e l m a n u s c r i t o d e l p r e c i t a d o t r a b a j o , c o n s i d e r a m o s q u e reúne l a s c o n d i c i o n e s académicas p a r a c o n t i n u a r c o n l a f a s e d e evaluación c o r r e s p o n d i e n t e .

R O M E R O V A L D I V I E Z O A N G E L G U S T A V O 0 7 0 1 9 5 0 3 1 3

E S P E C I A L I S T A 1

S O L A N O D E L A S A L A M O N T E R O S C E S A R A U G U S T O 0 7 0 2 1 1 8 0 0 1

E S P E C L ^ L I S T A 3

E S P I N O Z A ÜRGILES F R E D D Y L E O N A R D O 0 3 0 1 3 6 5 5 1 6

E S P E C I A L I S T A S U P L E N T E

Máchala, 2 1 d e s e p t i e m b r e d e 2 0 1 6

Urkund Analysis Result Analysed Document: ESPINOZA FRANCO FREDDY FAVIAN.pdf (D21111723)Submitted: 2016-07-18 06:04:00 Submitted By: [email protected] Significance: 5 %

Sources included in the report:

http://digital.csic.es/bitstream/10261/93278/1/AmbrojS_CongNalRieg_2012.pdf http://www.redalyc.org/pdf/573/Resumenes/Resumen_57317204_1.pdf http://scielo.unam.mx/pdf/tca/v4n4/v4n4a9.pdf http://www.agua.org.mx/h2o/images/stories/tecnologias_del_agua/riego%20campesino.pdf

Instances where selected sources appear:

4

U R K N DU

CLÁUSULA D E CESIÓN D E D E R E C H O D E PUBLICACIÓN E N E L R E P O S I T O R I O D I G I T A L I N S T I T U C I O N A L

E l q u e s u s c r i b e , E S P I N O Z A F R A N C O F R E D D Y FAVIÁN, e n c a l i d a d d e a u t o r d e l s i g u i e n t e t r a b a j o e s c r i t o t i t u l a d o DISEÑO D E U N C A N A L D E SECCIÓN R E C T A N G U L A R D E 5 0 0 M D E L O N G I T U D D E MÁXIMA E F I C I E N C I A HIDRÁULICA P A R A U N P R O Y E C T O D E IRRIGACIÓN, o t o r g a a l a U n i v e r s i d a d Técnica d e Máchala, d e f o r m a g r a t u i t a y n o e x c l u s i v a , l o s d e r e c h o s d e reproducción, distribución y comunicación pública d e l a o b r a , q u e c o n s t i t u y e u n t r a b a j o d e autoría p r o p i a , s o b r e l a c u a l t i e n e p o t e s t a d p a r a o t o r g a r l o s d e r e c h o s c o n t e n i d o s e n e s t a l i c e n c i a .

E l a u t o r d e c l a r a q u e e l c o n t e n i d o q u e s e publicará e s d e carácter académico y s e e n m a r c a e n l a s d i s p o c i o n e s d e f i n i d a s p o r l a U n i v e r s i d a d Técnica d e Máchala.

S e a u t o r i z a a t r a n s f o r m a r l a o b r a , únicamente c u a n d o s e a n e c e s a r i o , y a r e a l i z a r l a s a d a p t a c i o n e s p e r t i n e n t e s p a r a p e r m i t i r s u preservación, distribución y publicación e n e l R e p o s i t o r i o D i g i t a l I n s t i t u c i o n a l d e l a U n i v e r s i d a d Técnica d e Máchala.

E l a u t o r c o m o g a r a n t e d e l a autoría d e l a o b r a y e n relación a l a m i s m a , d e c l a r a q u e l a u n i v e r s i d a d s e e n c u e n t r a U b r e d e t o d o t i p o d e r e s p o n s a b i l i d a d s o b r e e l c o n t e n i d o d e l a o b r a y q u e él a s u m e l a r e s p o n s a b i l i d a d f r e n t e a c u a l q u i e r r e c l a m o o d e m a n d a p o r p a r t e d e t e r c e r o s d e m a n e r a e x c l u s i v a .

A c e p t a n d o e s t a l i c e n c i a , s e c e d e a l a U n i v e r s i d a d Técnica d e Máchala e l d e r e c h o e x c l u s i v o d e a r c h i v a r , r e p r o d u c i r , c o n v e r t i r , c o m u n i c a r y / o d i s t r i b u i r l a o b r a m u n d i a l m e n t e e n f o r m a t o electrónico y d i g i t a l a través d e s u R e p o s i t o r i o D i g i t a l I n s t i t u c i o n a l , s i e m p r e y c u a n d o n o s e l o h a g a p a r a o b t e n e r b e n e f i c i o económico.

Máchala. 2 1 d e s e p t i e m b r e d e 2 0 1 6

1 3 1 2 9 8 6 2 2 5



DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE 500M DE LONGITUD DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA

UN PROYECTO DE IRRIGACIÓN


MACHALA 2016

III

REPORTE DE PREVENCIÓN DE COINCIDENCIA “URKUND”

V

DEDICATORIA

Quiero dedicar el presente proyecto a toda mi familia que en el día a día me

han estado impulsando en cada decisión que he tomado. A mis queridos

tíos: Fanny Espinoza y Gustavo Ramón que se convirtieron en un sustento

indispensable desde el primer día en que decidí optar por la ingeniería como

profesión.

A mi padre por ser la persona que me dio la oportunidad y el sabio consejo

para que hoy en día sea un ingeniero de bien.

A mis hermanos quienes en todo momento se han identificado y me han

visto con respeto y como un ejemplo a seguir, lo que cada día me hacía

caminar en la vida con mucha cautela para no defraudarlos.

Y para terminar, quiero dedicar de manera muy especial éste trabajo a toda

mi gente linda de la ciudad de Pedernales-Manabí que se vieron afectados

y azotados por el trágico terremoto del 16-Abril-2016 y que cobró cientos de

vidas en la provincia y cantón que me vio nacer y crecer. A todos ustedes

mis hermanos por ser personas de constancia, fuerza y llenos de

perseverancia, mis respetos.

Con amor, Freddy Espinoza.

VI

AGRADECIMIENTO.

Siempre que la vida nos dé la oportunidad de crecer y cosechar éxitos, por

más pequeños que éstos sean debemos de ser agradecidos. Sin embargo,

el agradecimiento debe nacer y poseer una de las virtudes más importante

que en la vida he conocido, la Sinceridad.

Agradezco de todo corazón a mi Creador por darme la gran oportunidad de

ser quien soy. Gracias mi Dios por haber permitido que hace seis años se

diera mi emigración desde la ciudad de Pedernales-Manabí a ésta tierra

linda que hoy me brinda un gran y anhelado título, una hermosa familia, una

bella novia, un buen trabajo, entre otros logros obtenidos a lo largo de mi

carrera universitaria.

El amor y agradecimiento hacia un padre siempre va a estar presente en mi

vida, y hoy más que nunca quiero decirle un Gracias muy grande al señor

Favián Espinoza que me ha enseñado tantas cosas, entre ellas cualidades

que me han servido en mi vida diaria y me han hecho un hombre de bien.

Como no agradecer sinceramente a toda mi familia, especialmente a mis

tíos: Fanny Espinoza y Gustavo Ramón quienes han sido un pilar

fundamental en mi vida. Se convirtieron en un apoyo tan incondicional que

hoy no me equivoco al decir que sin su ayuda y calor familiar, sería imposible

que mi nombre creciera.

A mi novia Shirley que desde que llegó a formar parte de mi vida, en todo

momento estuvo apoyándome en lo que hacía. Se convirtió en el eje de

todas mis ideas y metas trazadas a corto, mediano y largo plazo.

También quiero agradecer a todos mis docentes que supieron inculcarme

sus conocimientos y valores tanto éticos como profesionales.

Y por último pero no más importante, deseo agradecer a una mujer que

siempre me amó y quien fue la que me incentivó a ser lo que hoy soy. Una

mujer que un día dijo con gran convicción: “Mi hijo va a ser un gran ingeniero”

y que hoy en día esa utopía se vuelve una realidad. GRACIAS DONDE

QUIERA QUE ESTÉS, GRACIAS…, QUERIDA MADRE.

A todos ustedes, mil gracias…

VII

RESUMEN

DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE 500M DE

LONGITUD DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA UN PROYECTO

DE IRRIGACIÓN.

AUTOR: FREDDY FAVIÁN ESPINOZA FRANCO.

El presente trabajo consiste en el diseño de un canal de sección rectangular el mismo

que será diseñado bajo especificaciones y consideraciones técnicas a fin de que se lo

considere de máxima eficiencia hidráulica. El canal a diseñarse será utilizado en el área

de la agricultura para el riego de cultivos.

Para el trabajo en mención se considerará un módulo de riego que esté dentro del

intervalo facilitado para el desarrollo del proyecto. A más de eso, se considerará el trazo

de dos pendientes a lo largo del eje longitudinal del canal. Se dibujará para cada tramo

la curva energía, tirantes, tirantes críticos, resalto hidráulico, curvas de remanso y se

conocerá el tipo de perfil que tendrá cada sección del canal rectangular.

Éste proyecto de diseño, será llevado a cabo con base en los conocimientos que se

adquirieron durante una vida universitaria y gracias al apoyo de decentes que de una u

otra forma hicieron posible que en la actualidad se cuente con plena aptitud para el

desarrollo del presente.

Canal, Sección rectangular, máxima eficiencia hidráulica.

VIII

ABSTRACT

DESIGN OF A RECTANGULAR SECTION CHANNEL LENGTH 500M

MAXIMUM EFFICIENCY FOR HYDRAULIC IRRIGATION PROJECT.

AUTHOR: FREDDY FAVIÁN ESPINOZA FRANCO.

This work consists of designing a rectangular section channel it to be designed under

specifications and technical considerations to still be considered maximum hydraulic

efficiency. The channel designed to be used in the area of agriculture for crop irrigation.

For the work in question will be considered an irrigation module is within the range

provided for the project. More than that, it is considered stroke two slope along the

longitudinal axis of the channel. It will be drawn for each section curve energy, braces,

suspenders critics, hydraulic jump, backwater curves and the type of profile that will each

section of the rectangular channel is known.

This design project will be carried out based on the knowledge acquired during university

life and with the support of decent than one way or another made it possible now have

obtained full fitness for the development of this.

Canal, rectangular section, maximum hydraulic efficiency.

IX

ÍNDICE GENERAL

PÁGINA DE ACEPTACIÓN. ........................ ¡Error! Marcador no definido.

REPORTE DE PREVENCIÓN DE COINCIDENCIA “URKUND” ................III

CESIÓN DE DERECHOS DE AUTORÍA. .... ¡Error! Marcador no definido.

DEDICATORIA ........................................................................................... V

AGRADECIMIENTO .................................................................................. VI

RESUMEN ................................................................................................ VII

ABSTRACT .............................................................................................. VIII

ÍNDICE GENERAL ..................................................................................... IX

LISTAS DE TABLAS. .................................................................................. X

LISTAS DE ILUSTRACIONES. ................................................................... X

INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1

1. TEMA DEL TRABAJO................................................................................. 2

2. OBJETIVOS. ............................................................................................... 2

2.1. OBJETIVO GENERAL. ......................................................................... 2

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ................................................................ 2

3. DESARROLLO DEL PROYECTO .............................................................. 2

4. CRITERIOS DE DISEÑO Y CONSIDERACIONES TÉCNICAS. ................ 5

4.1. VELOCIDAD EN CANALES. ................................................................. 5

4.2. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n). ................................................... 5

4.3. ANCHO DE SOLERA (b). ..................................................................... 6

5. RELACIONES GEOMÉTRICAS DE SECCIONES DE CANALES MÁS

FRECUENTES. .................................................................................................. 6

5.1. CANALES RECTANGULARES DE MÁXIMA EFICIENCIA. ................. 7

6. TIPOS DE FLUJOS QUE SE DA EN UN CANAL DE SECCIÓN

RECTANGULAR. ............................................................................................... 7

6.1. FLUJO PERMANENTE Y NO PERMANENTE. .................................... 7

6.2. FLUJO UNIFORME Y VARIADO. ......................................................... 7

7. FLUJO CRÍTICO, SUBCRÍTICO Y SUPERCRÍTICO.................................. 8

7.1. RÉGIMEN SUBCRÍTICO. ..................................................................... 8

7.2. RÉGIMEN CRÍTICO. ............................................................................. 8

7.3. RÉGIMEN SUPERCRÍTICO. ................................................................ 8

X

8. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD. ................................................................ 8

9. ENERGÍA TOTAL (E).................................................................................. 8

10. BORDO LIBRE (B.L.). .............................................................................. 9

11. PROFUNDIDAD TOTAL (H)....................................................................10

12. ANCHO DE CORONA (C). ......................................................................10

13. RESALTO HIDRÁULICO. .......................................................................10

14. CURVA DE REMANSO. ..........................................................................11

14.1. TIPOS DE PERFILES DE FLUJO. ...................................................11

15. CONCLUSIONES. ...................................................................................11

16. RECOMENDACIONES. ..........................................................................11

17. Bibliografía ..............................................................................................12

18. ANEXOS .................................................................................................14

19. PLANOS GENERALES. ..........................................................................65

19.1. SECCIONES TRANSVERSALES. ...................................................67

20. CÁLCULO DE VOLÚMENES DE CORTE Y RELLENO EN DONDE SE

IMPLANTARÁ EL CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR. .............................93

21. PROGRAMAS Y SOFTWARE UTILIZADOS EN EL DISEÑO DEL CANAL

DE SECCIÓN RECTANGULAR. .......................................................................95

LISTAS DE TABLAS.

Tabla 1. Velocidades máximas recomendadas en función de las características

del suelo. ............................................................................................................ 5

Tabla 2. Ancho de solera en función del Caudal. .............................................. 6

Tabla 3. Elementos geométricos de las secciones más frecuentes de canal. ... 6

Tabla 4. Consideraciones para el cálculo del Bordo Libre. ...............................10

LISTAS DE ILUSTRACIONES.

Ilustración 1: Sección rectangular de máxima eficiencia hidráulica. ................. 7

Ilustración 2: Energía total en una sección de un canal. .................................. 9

Ilustración 3: Elementos de un canal rectangular. ............................................ 9

Ilustración 4: Resalto hidráulico. .....................................................................10

1

INTRODUCCIÓN

Cuando se trata de obras de ingeniería civiles, específicamente en la rama de la

hidráulica, se debe caminar con mucho cuidado, debido a que en la actualidad, cada

vez son más rigurosas las leyes que ponen al medio ambiente y a su protección en

primer lugar. Por tal razón, es que al momento de diseñar un canal rectangular a ser

utilizado para el riego agrícola, el mismo debe de cumplir con ciertos parámetros y

consideraciones técnicas de tal forma que lo haga eficiente.

Sin embargo, se debe dejar claro que en obras de ingeniería civil que se traten de diseño

hidráulico, “se debe satisfacer ciertos requisitos que de acuerdo a su prioridad son:

Funcionalidad, seguridad, economía y estética” [1], en ese orden jerárquico.

Considerando lo anteriormente citado, sin duda alguna para que un canal sea de

máxima eficiencia, el mismo debe ser amigable con el medio ambiente en todos los

aspectos, sin olvidar que: “La problemática concerniente al impacto sobre el Medio

Ambiente que puedan tener los proyectos de desarrollo de la agricultura bajo riego, ha

tomado un papel protagónico durante los últimos 20 años”. [2]

Por tal motivo y bajo los aspectos considerados, se pretende diseñar un canal de riego

de sección rectangular de máxima eficiencia que cumpla con las normas y

especificaciones técnicas de la hidráulica, a fin de que éste conducto pueda servir en la

parte agrícola para la irrigación.

2

1. TEMA DEL TRABAJO.

DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE 500M DE LONGITUD DE

MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA UN PROYECTO DE IRRIGACIÓN.

2. OBJETIVOS.

Dentro de los objetivos trazados en el presente trabajo se plantea lo siguiente:

2.1. OBJETIVO GENERAL.

Diseñar un canal de sección rectangular de máxima eficiencia hidráulica mediante

consideraciones técnicas y normas especificadas en la hidráulica de canales para que

trabaje a gravedad en un proyecto de irrigación.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

- Considerar el trazo de dos pendientes longitudinales que permitan la circulación

adecuada del caudal requerido a fin de que la velocidad adoptada se encuentre

dentro de las especificaciones y consideraciones técnicas previstas para

descartar la erosión y deterioro prematuro del canal a diseñar.

- Obtener y dibujar mediante la ayuda de ecuaciones y software, la curva de

energía, tirantes, tirantes críticos, resalto hidráulico, con la única intensión de

conocer las curvas de remanso, el tipo de perfil y el comportamiento que tiene

cada tramo del canal en diseño debido al cambio de pendiente.

- Presentar el diseño final mediante una planimetría, perfiles longitudinales y las

secciones transversales del canal en estudio para visualizar de manera

panorámica el resultado del presente proyecto.

3. DESARROLLO DEL PROYECTO

La capacidad de la red de canales en un sistema de riego depende de satisfacer la

demanda hídrica máxima de los cultivos. Los métodos para determinar la capacidad del

canal requieren de la estimación de la variable agronómica: evapotranspiración de los

cultivos. En grandes áreas de riego, con un padrón diversificado de cultivos, diferentes

fechas de siembra y varios ciclos agrícolas no existe un procedimiento integrado para

estimar esta variable agronómica, lo cual genera incertidumbre al ser requerida en los

métodos. [3]

Por ello, se considera en el presente trabajo un módulo de riego el mismo que satisface

las necesidades de irrigación para las cuales se tiene previsto que funcione el canal.

3

Al hablar de irrigación, se puede decir que existen algunos métodos a los que se hace

mención al momento de practicar el riego, entre los cuales se destacan tres tipos no

naturales como lo son: El riego por aspersión, riego por surcos y el riego por goteo.

El riego por aspersión se asemeja a una lluvia que cae sobre cierta área de la plantación

o del cultivo, necesitándose varios puntos con aspersores de tal manera que éstos

puedan cubrir toda el área a irrigar.

El riego por surcos, lo hace particular debido a que éste sistema desplaza el agua por

pequeños canales artificiales sobre el terreno natural haciéndose uso únicamente de la

gravedad para el transporte del líquido, mientras que el riego por goteo es un tipo de

riego que se lleva a cabo aplicando el agua directamente a las raíces de las plantas gota

a gota, haciendo uso de algún tipo de elemento como tuberías perforadas o mangueras

que permitan llevar a cabo la irrigación optimizando el recurso natural renovable.

“El riego superficial, como su nombre indica hace alusión al agua que fluye sobre la

superficie del terreno gracias a la pendiente (topografía) por efecto de la gravedad”. [4],

en donde “habitualmente se relaciona el sistema de riego por gravedad con la utilización

de conducciones abiertas para la distribución del líquido elemento”. [5]

Sin embargo, estas conducciones abiertas tales como canales, que permiten la

conducción del agua necesaria para el riego pueden construirse sobre el terreno natural

con diferentes formas geométricas que como ejemplo se puede citar los canales se

sección rectangular, trapezoidal, triangular, circular, parabólica, entre otras.

“Habitualmente, los canales se fabrican en hormigón vibrado o armado. El hormigón es

un material pesado y por ello su manipulación necesita de medios mecánicos” [5]. Cada

vez se hace más popular el uso de éste material para el revestimiento de canales debido

a que el concreto es un material resistente a la erosión que provoca el agua.

Para un sistema de riego, podemos obtener el agua de dos maneras que son: de manera

natural a partir de un río o arroyo y extrayéndola de pozos artificiales. Sin embargo, “La

extracción de agua con fines agrícolas provoca la destrucción de hábitats lóticos,

principalmente ribereños, así como también genera nuevos espacios factibles de ser

colonizados por diversos organismos acuáticos como los peces” [6], lo que conlleva a

pensar que el trabajo de obtener y conducir agua para una determinada irrigación no es

tan fácil como se piensa, debido a que hay tantas cosas que se debe considerar antes

de tomar decisiones que puedan atentar contra el ecosistema.

4

“En la actualidad, se mantiene el interés por el desarrollo de métodos prácticos y

económicos que justifiquen una extrapolación de resultados” [7], es decir, que a partir

de diseños eficientes y económicos se puede obtener en obra grandes beneficios en un

sistema de riego que se necesite para suplir las necesidades agrarias. Pero al

encontrarnos con la difícil tarea de hallar aquellos diseños eficientes, surgen

cuestionamientos que a medida que se obtiene el diseño óptimo, aquellas interrogantes

se van despejando.

Ahora bien, los canales de riego deben ser siempre controlados principalmente al

momento que el caudal entra en el canal, ya que con esto tomamos las riendas de dicha

estructura civil y no olvidamos que “Los propósitos principales de la regulación de

canales en flujo libre son controlar los niveles de agua y caudales para minimizar

fluctuaciones en los caudales proporcionados a los usuarios”. [8]

Contar con una obra hidráulica como lo son los canales de riego, es estar

constantemente dándole mantenimiento, de tal forma que la eficiencia no se pierda, ni

la servicialidad se vea afectada por cuestiones de desgaste de la estructura ya que “El

propósito del mantenimiento es garantizar que la infraestructura física funcionen

adecuadamente y con el nivel de desempeño para el que fueron diseñadas” [9], pero el

problema más grande no es el de dar el mantenimiento, sino más bien, el costo que

tendrá dicho mantenimiento periódico y por éstas consideraciones es que cada día se

estudia modelos experimentales para contar con canales muy eficientes.

Es importante entonces dejar constancia de que una obra de ingeniería, que en el caso

puntual se trata de un canal rectangular diseñado para que trabaje con una máxima

eficiencia, se necesita de todo tipo de consideraciones y especiaciones técnicas a fin

que la obra cumpla con los estándares para los cuales va a ser construida, y en el mundo

de los canales, específicamente en la rama de la hidráulica “Diferentes autores, entre

los que figuran Chezy, Pavlovskii y Manning, han propuesto modelos para describir el

flujo en ductos abiertos” [10], lo que permite conocer el sistema más eficiente antes de

iniciar la construcción de una obra hidráulica.

Seguramente no será difícil entender que, entre los sectores que utilizan el recurso

agua, el agrícola es el que consume mayor cantidad y el que con menos eficiencia la

utiliza. De todas las pérdidas de agua que ocurren desde las fuentes de abastecimiento

hasta las parcelas, la filtración en los canales y la percolación profunda en las parcelas

son más importantes. [11]

5

4. CRITERIOS DE DISEÑO Y CONSIDERACIONES TÉCNICAS.

Sin duda alguna, uno de los factores más importantes a considerarse al momento de

diseñar un canal es el volumen de tierra a ser removido para llevar a cabo en proyecto,

debido a que dicho rubro marcará el costo de la obra de manera beneficiosa o

perjudicial. Es por ésta razón que cuando se trata del diseño de un canal destinado al

transporte de agua para algún fin, siempre se va a buscar la manera más eficiente de

realizar dicha labor de manera que al momento de ejecutarse las respectivas

excavaciones, éstas sean las mínimas posibles.

4.1. VELOCIDAD EN CANALES.

Otro de los parámetros y consideración a ser tomado en cuenta al momento de diseñar

un canal abierto es la velocidad de avance con la que el caudal será transportado debido

a que la velocidad debe ser tal para que no provoque erosión en el revestimiento por

consecuencia del altas velocidad ni sedimentación por bajas velocidades. La velocidad

óptima será la que permita que el flujo sobre el canal sea subcritico, sin embargo en la

tabla 1 se muestran las recomendaciones de velocidades máximas que están en función

del material que se utilizará para el revestimiento del canal.

Tabla 1. Velocidades máximas recomendadas en función de las características del suelo.

Fuente: Hidráulica de Canales de Máximo Villón Béjar, (pp-135).

Se recomienda que en el diseño de canales no se de valores de velocidad sino más

bien se verifique mediante ecuaciones si la velocidad al final del diseño se encuentra

dentro de las consideraciones de la tabla 2. [12].

4.2. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n).

El coeficiente de rugosidad juega un papel muy importante en el diseño de canales y se

trata de unos de los parámetros de los que depende la velocidad, debido a que en

superficies rústicas el coeficiente crece y la velocidad de avance disminuye, mientras

que al contar con superficies más lisas la velocidades aumentan por tratarse de

coeficientes de rugosidad más pequeños.

6

De acuerdo con el apartado de Máximo Villón Béjar para superficies revestidas de

concreto, el coeficiente de rugosidad de Manning oscila entre 0,013 y 0,015. [13]

4.3. ANCHO DE SOLERA (b).

Es importante de antemano definir el ancho de la solera de un canal sabiendo que para

caudales pequeños el ancho de solera a fijarse es el mínimo que corresponde al ancho

de la cuchara de la máquina que realiza la excavación, mientras que para los demás

caudales se suele tomar una referencia de la tabla 3 adjunta.

Tabla 2. Ancho de solera en función del Caudal.

Fuente: Máximo Villón Béjar.

5. RELACIONES GEOMÉTRICAS DE SECCIONES DE CANALES MÁS

FRECUENTES.

Dentro de las secciones que con más frecuencia se usa en el diseño de canales se tiene

entre las principales: Sección rectangular, trapezoidal, triangular, circular y parabólica.

En la tabla 3 se adjunta las relaciones geométricas de dichas secciones.

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LAS SECCIONES DEL CANAL.

Tabla 3. Elementos geométricos de las secciones más frecuentes de canal.


7

5.1. CANALES RECTANGULARES DE MÁXIMA EFICIENCIA.

Para el diseño de un canal rectangular de máxima eficiencia hidráulica, es necesario

conocer el tirante del canal (y) que no es otra cosa que la altura del agua medida desde

base del canal hasta la superficie libre del fluido, la solera (b) que significa el ancho del

canal, el área hidráulica (A) que es la sección por donde fluye el agua, el perímetro

mojado (P) que son las paredes que entran en contacto con el líquido que se transporta,

el radio hidráulico (R) que es el cociente entre “A y P” y el espejo de agua (T) que al

tratarse de un canal de sección rectangular coincide con la solera (b).

Las fórmulas para hallar cada uno de los elementos de un canal se resumen en la tabla

3. Para que se considere un canal rectangular de máxima eficiencia el ancho de solera

(b) debe ser el doble del tirante (y) de acuerdo con el apartado de Máximo Villón Béjar.

(Ver ilustración 1).

Ilustración 1: Sección rectangular de máxima eficiencia hidráulica.


6. TIPOS DE FLUJOS QUE SE DA EN UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR.

De acuerdo con Máximo Villón Béjar que en su apartado “Hidráulica de Canales” afirma

que dentro de un canal de sección rectangular se pueden dar los siguientes tipos de

flujo: [12 y 13]

6.1. FLUJO PERMANENTE Y NO PERMANENTE.

Se toma como variable al tiempo para dicha clasificación de flujo, es decir, los

parámetros considerados como la velocidad, tirante, entre otros, no cambian con

referencia al tiempo para que se trate de un flujo permanente, mientras que si llegan a

cambiar se considera un flujo no permanente.

6.2. FLUJO UNIFORME Y VARIADO.

En éste tipo de flujo lo que se toma como variable es el espacio y obedece la misma

metodología que se considera en el flujo permanente.

8

7. FLUJO CRÍTICO, SUBCRÍTICO Y SUPERCRÍTICO.

Para conocerlo se hace uso del número de Froude (F), el mismo que es directamente

proporcional a la velocidad e inversamente proporcional a la raíz cuadrada del producto

entre la gravedad y la longitud característica de la sección, es decir:

𝐹 =𝑣

√𝑔. 𝐿

Sin embargo “L” viene dado por el tirante medio de la sección, es decir que Ymedio=A/T,

por lo tanto:

𝐹 =𝑣

√𝑔.𝐴𝑇

Donde:

v= Velocidad en m/s g= Gravedad en m/s2 L= Longitud característica de la sección en metros. A= Área hidráulica en m2 T= Espejo de agua en m.

7.1. RÉGIMEN SUBCRÍTICO.

Se da cuando 𝐹 < 1, lo que quiere decir que el flujo circula de manera lenta y tranquila

debido a que F es directamente proporcional a la velocidad.

7.2. RÉGIMEN CRÍTICO.

Se da cuando 𝐹 = 1, lo que quiere decir que la gravedad y la fuerza de inercia se

encuentran en equilibrio.

7.3. RÉGIMEN SUPERCRÍTICO.

Se da cuando 𝐹 > 1, lo que quiere decir que el flujo circula de manera torrentosa y

rápida, llevando consigo una velocidad considerable.

8. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD.

La ecuación de continuidad se utiliza para indicar que sobre un determinado sistema

hidráulico el mismo caudal que ingresa es el que sale. Para demostrar aquello se debe

hacer uso de la fórmula principal de caudal (Q). Q= V.A, por lo tanto:

V1.A1=V2.A2=…….=Vn.An= Constante.

9. ENERGÍA TOTAL (E).

La energía total sobre un canal abierto no es otra cosa que la sumatoria de la energía

de la posición en donde se encuentra el nivel de referencia del canal, sumado a la

energía de presión y la energía de velocidad. (Ilustración 2).

9

Ilustración 2: Energía total en una sección de un canal.

Fuente: Máximo Villón Bejar, pp 51.

𝐸 = 𝑍 + 𝑦 + 𝛼𝑣2

2. 𝑔= 𝑐𝑡𝑒.

10. BORDO LIBRE (B.L.).

El bordo libre B.L. (ilustración 3) es un pequeño tirante que se deja como medida de

seguridad para que el agua no tienda a salir del canal por desbordamiento al presentarse

niveles extraordinarios.

Ilustración 3: Elementos de un canal rectangular.


Se considera que para canales que se encuentran revestidos, el B.L. es una quinta parte

del tirante normal (y), es decir:

𝐵. 𝐿. =𝑦

5

También como consideraciones para el cálculo del bordo libre, Máximo Villón

recomienda lo adjuntado en la Tabla 4.

10

Tabla 4. Consideraciones para el cálculo del Bordo Libre.


11. PROFUNDIDAD TOTAL (H).

Es la suma del tirante y el bordo libre. Para cuestiones de construcción se redondea

éste valor para hacer más fácil su diseño.

12. ANCHO DE CORONA (C).

De acuerdo con Máximo Villón, “El ancho superior de la corona puede diseñarse

aproximadamente igual al tirante del canal. En función del caudal se puede considerar

un ancho de corona de 0,60 m para caudales menores de 0,50 m3/s y 1,00 m para

caudales mayores”. [12]

13. RESALTO HIDRÁULICO.

El resalto hidráulico es un fenómeno que ocurre en longitudes sumamente cortas en

donde el flujo cambia su estado de un régimen supercrítico a un régimen subcritico, en

donde surge un aumento considerable en el tirante y una pérdida de energía.

Ilustración 4: Resalto hidráulico.


11

14. CURVA DE REMANSO.

Máximo Villón afirma que son los perfiles longitudinales que adquiere la superficie libre

del líquido sobre un determinado canal, es decir, al momento que se provoca un

escurrimiento bajo las condiciones de un régimen gradualmente variado. [13]

14.1. TIPOS DE PERFILES DE FLUJO.

Las curvas de remanso o lo que se considera como perfiles de flujo es el perfil que mejor

se adapta a la forma que toma el líquido al ser conducido por un canal. Entre los perfiles

más comunes que toma el flujo al ser transportado se tiene los que se presentan en la

ilustración 23 anexada.

15. CONCLUSIONES.

- En el canal rectangular diseñado, se ha considerado dos pendientes que permiten

la circulación del flujo con un número de Froude menor a 1, lo que corresponde a

un régimen subcrítico, cuyas velocidades de avance se encuentran dentro de los

parámetros considerados y permitidos en un canal revestido con concreto.

- El perfil adoptado por la superficie libre del flujo es: M2 en el primer tramo, S2 en

el segundo tramo y M3 en el tercer tramo.

- El canal rectangular diseñado que se presenta en planos adjuntos al presente

trabajo es de máxima eficiencia y satisface los requisitos de Funcionalidad,

seguridad, economía y estética que debe reunir todo proyecto civil.

16. RECOMENDACIONES.

- Se recomienda que en el tramo II del canal se considere contar con suelo cuyas

características sean de roca dura a fin de que se pueda reducir el impacto que

tendrá sobre ello la alta velocidad del flujo como consecuencia de la rápida.

12

17. Bibliografía

[1] I. F. Vera, DISEÑO HIDRÁULICO, vol. I, MACHALA - EL ORO - ECUADOR,

pp. 1-2.

[2] D. S. SALAZAR, «EL AGUA DE RIEGO Y SU INCIDENCIA EN LA

PRODUCCIÓN AGRÍCOLA DE UN TERRENO EN LA PARROQUIA

SANTA ROSA DE LA CIUDAD DE AMBATO, PROVINCIA DE

TUNGURAHUA.,» vol. I, nº 2, p. 182, 2011.

[3] M. Í. C. -. W. O. B. &. A. R. Aguilar, «Metodología para la determinación de

l a evapotranspiración integrada y la capacidad de canales en una zona de

riego,» Methodology for estimation of integrated evapotranspiration and

canal capacity in an irrigation zone, nº 3, p. 175, 2011.

[4] I. M. O. D. Iriarte, «ALGUNOS APUNTES CONCEPTUALES SOBRE LOS

MÉTODOS Y TIPOS DE RIEGO CAMPESINO Y SU RELACIÓN CON EL

DISEÑO DE SISTEMAS DE RIEGO.,» Seminario Internacional CORA

2000, nº 4, p. 2, 2000.

[5] D. J. A. C. A. I. AGRÓNOMO, «ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO

MECÁNICO DE CANALES DE RIEGO DE HORMIGÓN REFORZADO

CON FIBRA DE VIDRIO,» ESCUELA SUPERIOR Y TECNICA DE

INGENIERIA AGRARIA, nº 5, pp. 6-7, 2012.

[6] E. H. C. &. O. P. B., «Impacto ambiental de los canales de riego sobre la

fauna de peces.,» RECURSOS NATURALES Y BIODIVERSIDAD, vol.

XVII, nº 6, pp. 52 - 60, 2001.

[7] A. L. L. Juana, «SEMEJANZA HIDRODINÁMICA EN RIEGOS POR

SUPERFICIE,» E.T.S. Ingenieros Agrónomos, vol. I, nº 7, p. 67, 1994.

[8] S. -. G.-N. P. &. B. J. Ambroj, «CONTROL ÓPTIMO EN CANALES DE

RIEGO,» ESTUDIO DE CASOS TEST ASCE., vol. I, nº 8, p. 1, 2012.

[9] J. P. &. T. M. Saldaña, «AVENTURAS CON EL AGUA. LA

ADMINISTRACIÓN DEL AGUA DE RIEGO: HISTORIA Y TEORÍA,» vol. I,

nº 9, p. 119, 2009.

[10] M. m. s. p. l. d. h. d. l. p. d. u. e. p. d. g. a. d. p. p. m. biológico, «Sistema de

Información Científica Redalyc,» Red de Revistas Científicas de América

Latina y el Caribe, España y Portugal, Septiembre - Octubre 2013. [En

13

línea]. Available: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=353531984009.

[Último acceso: 3 Junio 2016].

[11] J. N. Ortiz, I. N. Gavrilov, O. P. Vélez y R. A. Hernández, «Pérdidas de agua

de riego por percolación profunda durante el proceso de infiltración,» UAEM

Redalyc, vol. XVII, nº 11, p. 115, Abril - Junio 1999.

[12] M. V. BÉJAR, HIDRÁULICA DE CANALES, PRIMERA ed., vol. I, COSTA

RICA: TÉCNOLÓGICA DE COSTA RICA, 1995.

[13] M. V. BÉJAR, HIDRÁULICA DE CANALES, SEGUNDA ed., COSTA RICA:

TECNOLÓGICA DE COSTA RICA, 2008, p. 446.

[14] G. E. A. L.-P. A. R. ALVARADO, OPTIMIZACIÓN DEL EMPLEO DE

MAQUINARIAS PARA EL MOVIMIENTO DE TIERRAS DE UN

PROYECTO VIAL MEDIANTE EL USO DE DIAGRAMA DE MASAS, vol. I,

GUAYAQUIL, GUAYAS, 2009, pp. 17 - 26.

[15] J. E. R. D.-J. A.-A. A. B. M.-E. S. BAQUERIZO, «UTILIZACIÓN DE

SOFTWARE CIVILCAD PARA EL TRAZADO HORIZONTAL Y VERTICAL

DE UNA CARRETERA.,» ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL

LITORAL..

14

18. ANEXOS

15

ABSCISACOTA EN

(m)

0+000 100

0+020 99.4

0+060 99

0+080 99.2

0+100 99.3

0+120 98.53

0+140 98.3

0+160 98

0+180 98.6

0+200 97.9

0+220 97.8

0+240 97.3

0+260 97

0+280 96.8

0+300 96.3

0+320 96.5

0+340 96

0+360 95.8

0+380 96.2

0+400 95.7

0+420 95.6

0+440 95.2

0+460 95.3

0+480 95.1

0+500 93.2

Tabla 5. Abscisas y cotas para trazo de canal

Fuente: Ing. Gustavo Romero, Mg. Sc.

TEMA: DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE

500M DE LONGITUD DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA UN

PROYECTO DE IRRIGACIÓN

Lo que se pretende realizar es el Diseño de un canal de sección

rectangular de máxima eficiencia hidráulica cuyas cotas y abscisas son

las adjuntas en la tabla 5.

Las cotas en las secciones trasversales hacia el lado derecho aumentan

a 5m, 0,08 m y a 10,00m 0,12m de la cota de cada eje de la abscisa. Al

lado izquierdo del eje a 5m disminuye 0,11m y a 10m disminuye 0,15m

con respecto a la cota de cada abscisa. Considerar que el módulo de

riego es de 2 a 10 L/seg/Ha. El área a irrigar es 1000m a lo largo del canal,

considerar en su trazo dos pendientes, dibujar para cada tramo la curva

energía, tirantes, tirantes críticos, resalto hidráulico, curvas de remanso y

la clasificación de qué tipo de perfil es.

16

MÓDULO DE RIEGO A COSIDERAR: 2 A 10 l/Seg/Ha

MÓDULO DE RIEGO ESCOGIDO: 6 l/Seg/Ha

LONGITUD DE RIEGO: 500 m

ANCHO DE RIEGO: 1000 m

Tabla 6. Datos del proyecto a considerarse

Fuente: ING. GUSTAVO ROMERO, Mg. Sc.

Ilustración 5. Perfil longitudinal del terreno natural

Fuente: Freddy Espinoza.

DATOS DEL PROYECTO:

ÁREA DE IRRIGACIÓN:

88

90

92

94

96

98

100

102

0+00

0

0+02

0

0+06

0

0+08

0

0+10

0

0+12

0

0+14

0

0+16

0

0+18

0

0+2

00

0+22

0

0+24

0

0+2

60

0+28

0

0+30

0

0+3

20

0+34

0

0+36

0

0+3

80

0+40

0

0+42

0

0+4

40

0+46

0

0+48

0

0+5

00

CO

TA

S E

N M

ET

RO

S

ABSCISAS DEL TERRENO

PERFIL LONGITUDINAL DEL TERRENO NATURAL

Series1

17

MÓDULO DE RIEGO A COSIDERAR: 2 A 10 l/Seg/Ha

MÓDULO DE RIEGO ESCOGIDO: 6 l/Seg/Ha

LONGITUD DE RIEGO: 500 m

ANCHO DE RIEGO: 1000 m

Sabiendo que el caudal de riego (Qr) se lo obtiene mediante la fórmula:

CÁLCULO DEL ÁREA DE IRRIGACIÓN EN METROS.

AREA = Longitud de Riego x Ancho de riego

AREA = 500 x 1000

AREA = 500000 m ²

AREA = 500000 m² x 1 Ha

10000 m²

AREA = 50 Ha

Qr= 6 l/Seg/Ha x 50 Ha

Qr= 300 L/Seg

CONVERSIÓN DEL Qr de L/Seg A m³/Seg

Qr= 300 L/Seg x 1 m³

1000 L

Qr= 0.3 m³/Seg

DATOS DEL PROYECTO:

ÁREA DE IRRIGACIÓN:

Qr= Módulo de riego x Área de irrigación

Qr= Módulo de riego x Área de irrigación

Tabla 6. Datos del proyecto a considerarse

Fuente: ING. GUSTAVO ROMERO Mg. Sc.

CÁLCULO DEL CAUDAL DE IRRIGACIÓN PARA EL ÁREA

CONVERSIÓN ÁREA DE IRRIGACIÓN DE METROS (m) A

HECTÁREAS (Ha)

18

Donde:

Q= Caudal de diseño en m³/s

n= Rugosidad de la superficie de revestimiento del canal.

A= Área de la sección del canal en m²

R= Radio Hidráulico en m

S= pendiente longitudinal del canal

En el presente trabajo se considera un n= 0,013.

Sabiendo que:

Se reemplaza el radio hidráulico (R):

CÁLCULO DEL TIRANTE (Y) Y ANCHO DE SOLERA (b) PARA UNA

SECCIÓN DE MÁXIMA EFICIENCIA

Para obtener el tirante y la solera que determinen una máxima eficiencia se

aplicará la ecuación:

De acuerdo al presente diseño, el material con el que se revestirá la

superficie del canal, es de concreto. En el apartado de Máximo Villón, se

hace referencia que para revestimientos de concreto, se puede escoger un

coeficiente de rugosidad que oscile entre 0,013 y 0,015.

Colocando los datos que son conocidos a un lado del miembro de la

igualación, se tiene:

Para mayor facilidades de cálculo, se eleva al cubo los dos miembros de la

ecuación:

=

. .

.

.

= .

=

.

= .

.

=

.

=

19

Sin embargo:

Y

2.Y

PERÍMETRO MOJADO (P)

P= b + 2Y

Es decir que:

P= 2Y + 2Y

P= 4.Y

ÁREA HIDRÁULICA (A)

A= b x Y

A= 2.Y.Y

A= 2Y²

La fórmula anteriormente descrita:

Reemplazando los valores deducidos obtenemos:

Si tirante=

La solera (b) será=

Altura (Y)

Base (b)

Como se trata de una sección de máxima eficiencia, en canales

rectangulares, se recomienda que el tirante (Y) sea la mitad de la solera

considerada. Por lo tanto:

EL perímetro mojado es el contorno del canal que está directamente en

contacto con el líquido que circula por el mismo, por lo tanto:

Se considera como área hidráulica a la sección por donde pasa el líquido

que se transporta por dicho canal.

.

=

.

= .

.

= .

20

Despejando el tirante "Y", se tiene:

DATOS GENERALES DEL TRAMO 1

0.3 m³/Seg

Y= 0.917 0.3 0.013

Y= 0.304 m

Lo que quiere decir entonces, que la solera (b), tendrá un valor de:

2.Y

b= 2 . 0.3

b= 0.61 m

Tabla 2. Ancho de solera en función del Caudal.

Debido a que el Caudal de riego es de 0.3 m³/Seg

El ancho de solera será de:

b= 0.65 m Asumido de tabla 3

Como se ha considerado un número redondeado como ancho de solera, se

debe recalcular el tirante:

Fuente: Máximo Villón Béjar

La solera (b) será=

0.0055

Tabla 7. Datos a considerarse en el tramo I

Fuente: Freddy Espinoza Franco

Rugosidad (n)= 0.013

Pendiente (S%)= 0.55

Sin embargo y por cosideraciones técnicas descritas en la tabla 2, adjunta

al proyecto, además de tomar en cuenta la parte constructiva:

Caudal de Diseño (Q)=

Y=0.917. .

21

= Y= 0.284 m

Haciendo igualación de los miembros de la ecuación, mediante el uso del

complemento SOLVER de Excel, se tiene:

Ilustración 6. Solución de ecuación aplicando Solver

Elaborado por: Freddy Espinoza Franco

1E-04 1E-04

.

= .

+

22

Es decir que el tirante real es de:

Y= 0.284 m

Para la excavación se utilizará una retroexcavadora con ancho de cucharón

de 762 mm. Las características del cucharón en referencia son las

siguientes: Capacidad nominal 233 Litros, tiene un peso de 147 Kg y cuenta

con 5 dientes.

Ilustración 7. Condiciones dadas a Solver para que resuelva la ecuación.

Elaborado por: Freddy Espinoza Franco

Ilustración 8. Cucharones de retroexcavadoras en el mercado nacional.

Fuente: Blogger Máquinas 3

23

Y

5

0.284

5

B.L.= 5.683 cm

Por cuestiones de construcción, el B.L. será de:

B.L.= 10 cm

ALTURA TOTAL (H) DEL CANAL

H= Y + B.L.

H= 0.284 + 0.1

H= 0.38 m

Debido a consideraciones constructivas, la altura total (H) del canal será:

H= 0.40 m

CÁLCULO DEL RADIO HIDRÁULICO (R)

A

P

De acuerdo a la geometría, el perímetro y área de una figura rectangular son.

B.L.=

B.L.=

Base (b)

DETERMINACIÓN DEL BORDO LIBRE (B.L.)

Para la determinación del B.L. se utiliza la fórmula citada en el cuerpo del

presente trabajo, debido a que si considera lo que se adjunta en la Tabla 4, el

bordo libre sería de la misma magnitud del tirante (Y), es decir, que la altura

total del canal quedaría dos veces el tirante normal. Debido a ésta

consideración, el B.L. más técnico, sería:

La altura total (H) del canal se determina sumando el tirante normal del canal

y el bordo libre considerado, es decir:

El radio hidráulico está dado por la relación entre el área del canal y su

perímetro mojado, que resumido en fórmula sería:

Por lo tanto, para encontrar el radio hidráulico, lo primero que se debe

conocer es el área hidráulica (A) y el perímetro mojado (P).

R=

Altura (Y)

24


P= b + 2Y

P= 0.65 + 2 x 0.284

P= 1.218 m


A= b x Y

A= 0.65 x 0.284

A= 0.185 m²

0.185 m²

1.218 m

R= 0.152 m

ESPEJO DE AGUA (T)

T= b

T= 0.65 m

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD (V) DE AVANCE DEL FLUIDO

R=

Una vez que se conoce el perímetro y el área hidráulica del canal, se

procede a calcular el Radio hidráulico de dicho elemento .

El espejo de agua no es otra cosa que el ancho en la superficie libre del

canal a ser adoptada por el agua al momento de que ésta circule por la

sección escogida.

En el caso particular de una sección rectangular, el espejo de agua (T),

coincide con la solera(b).

Para hallar la velocidad de avance del fluido, se cuenta con la ecuación de

Manning, quien afirma que la velocidad del fluido está en función de la

rugosidad de material por donde pasará el caudal (n), el radio hidráulico y la

pendiente longitudinal.




que se transportará por dicho canal.

25

Donde:

V= Velocidad en m/s

R= Radio Hidráulico en m.

S= Pendiente longitudinal del canal.

n= Rugosidad del material utilizado en el revestimiento del canal.

VELOCIDAD EN TRAMO 1

DATOS GENERALES DEL TRAMO 1:

0.013

0.152 m

0.55 %

V= 1 ( 0.152 )^2/3. ( 0.006 )^1/2

0.013

V= 1.62 m/s

CÁLCULO DE LA ENERGÍA ESPECÍFICA ( E )

Donde:

E= Energía específica en m Kg/Kg

V= Velocidad del fluido en m/s

g= Aceleración de la gravedad en m/s²

E= 0.28 + 1.62

2(9.81)

E= 0.42 m Kg/Kg

En la Tabla 1 del presente trabajo se observan las velocidades máximas a

considerarse según el tipo de revestimiento utilizado.

Rugosidad (n)=

La energía específica presente en el canal de sección rectangular está dada

por:

Radio Hidráulico (R)=

Pendiente S%=

Tabla 8: Datos del tramo I

Fuente: Freddy Espinoza

A consecuencia de la velocidad calculada en el tramo, se puede decir que el

flujo estará siendo transportado a una buena velocidad debido que la misma

no es muy baja para que produzca sedimentos o muy alta para que tienda a

reducir la vida útil del canal como resultado del desgaste producido al

revestimiento de concreto.

=1

.

2 .

2

=1

.

2 .

2

𝐸 = + 2

2. 𝑔

2

26

NÚMERO DE FROUDE (F)

El número de Froude sería en éste caso:

Donde:

V= Velocidad en m/s


Y= Tirante de la sección considerada en m.

F=

9.81 0.28

F= 0.97

De acuerdo al número de Froude

si F < 1, el flujo es subcrítico o lento

si F = 1, el flujo es crítico

si F > 1, el flujo es supercrítico o rápido

Es decir que nuestro régimen en el tramo 1 es SUBCRÍTICO.

Para determinar el número de Froude (F), se debe conocer la velocidad (V) y

el tirante (Y) del tramo en referencia.

En la captura de pantalla adjunta a continuación se respalda los datos

obtenidos. El software denominado Hcanales, considera los mismos

parámetros considerados en el cálculo que se ejecuta en el presente diseño.

1.62

Ilustración 9. Cálculo de tirante normal (Yn).

Fuente: HCanales V3.0

𝐹 =

𝑔.

27

CÁLCULO DEL TIRANTE CRÍTICO (Yc) EN EL TRAMO 1

En primera instancia, se debe calcular el caudal unitario (q), cuya relación es:

Q

b

Donde:

q= Caudal Unitario en m²/s


b= Ancho de Solera en m

De acuerdo a los datos calculados, se tiene:

0.3

0.65

q= 0.46 m²/s

En consecuencia, el tirante crítico en una sección rectangular es:

Si se reemplaza valores, se obtiene el valor del tirante crítico:

0.46

9.81

Yc= 0.279 m

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD CRÍTICA (Vc) EN EL TAMO 1

Donde:

Vc= Velocidad crítica en m/s


Yc= Tirante crítico en m

Vc= 9.81 0.28

Vc= 1.65 m/s

El tirante crítico para una sección rectangular se puede calcular mediante las

siguientes consideraciones:

q=

q=

Yc=

𝑐 = 2

𝑔

2 3

𝑐 = 𝑔. 𝑐

28

3 .Yc

2

3 0.28

2

0.418 m Kg/Kg

= 1

F=

9.81 0.28

F= 1.00

Fuente: HCanales V3.0

De acuerdo al Máximo villón Béjar, en su apartado denomidado "Hidráulica

de canales", se muestra en la página 164 una ecuación deducida en la que

se connota que:

Como medio de verificación se puede calcular el número de Froude, el

mismo que debe ser igual a uno según la teoría.

Mediante el software HCANALES, se puede verificar los datos obtenidos en

los cálculos.

Ilustración 10. Cálculo de tirante crítico (Yc) en el tramo I.

1.65

Emin=

Emin=

Emin=

RELACIÓN ENTRE ENERGÍA ESPECÍFICA MÍNIMA (Emin) Y TIRANTE

CRÍTICO (Yc).

𝐹 = 𝑐

𝑔. 𝑐

29

DATOS GENERALES DEL TRAMO 3

0.3 m³/Seg

b= 0.65 m Asumido de tabla 3

= Y= 0.294 m

Como se ha considerado un número redondeado como ancho de solera, se

debe recalcular el tirante:

Haciendo igualación de los miembros de la ecuación, mediante el uso del

complemento SOLVER de Excel, se tiene:

Ilustración 11: Resolución de ecuación por medio del complemento de Solver

Elaborado por: Freddy Espinoza.

Caudal de Diseño (Q)=

Rugosidad (n)=

Pendiente (S%)=

0.013

0.5

Tabla 9: Datos generales del tramo III


1.7E-04 1.7E-04

.

= .

+

30

Es decir que el tirante real en el tramo III es de:

Y= 0.294 m

CÁLCULO DEL RADIO HIDRÁULICO (R)

A

P

De acuerdo a la geometría, el perímetro y área de una figura rectangular son.


P= b + 2Y

P= 0.65 + 2 x 0.294

P= 1.239 m

R=


Base (b)

Altura (Y)

Ilustración 12. Resutados ecuación resuelta por medio del complemento de Solver.

El radio hidráulico está dado por la relación entre el área del canal y su

perímetro mojado, que resumido en fórmula sería:

Por lo tanto, para encontrar el radio hidráulico, lo primero que se debe

conocer es el área hidráulica (A) y el perímetro mojado (P)



31


A= b x Y

A= 0.65 x 0.294

A= 0.191 m²

0.191 m²

1.239 m

R= 0.154 m

ESPEJO DE AGUA (T)

T= b

T= 0.65 m

VELOCIDAD EN TRAMO 3

DATOS GENERALES DEL TRAMO 3:

0.013

0.154 m

0.5 %

V= 1 ( 0.154 )^2/3. ( 0.005 )^1/2

0.013

V= 1.57 m/s

Rugosidad (n)=

R=


que se transporta por dicho canal.

Una vez que se conoce el perímetro y el área hidráulica del canal, se

procede a calcular el Radio hidráulico de dicho elemento.

El espejo de agua no es otra cosa que el ancho en la superficie libre del

canal a ser adoptada por el agua al momento que ésta circule por la sección

escogida.

Radio Hidráulico (R)=

Pendiente S%=

En el caso particular de una sección rectangular, el espejo de agua (T),

coincide con la solera(b).

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD (V) DE AVANCE DEL FLUIDO

Tabla 10: Datos del tramo III


=1

.

2 .

2

32

CÁLCULO DE LA ENERGÍA ESPECÍFICA ( E )

Donde:

E= Energía específica en m Kg/Kg

V= Velocidad del fluido en m/s


E= 0.29 + 1.57

2(9.81)

E= 0.42 m Kg/Kg

NÚMERO DE FROUDE (F)

El número de Froude sería en éste caso:

Donde:

V= Velocidad en m/s


Y= Tirante de la sección considerada en m.

F=

9.81 0.29

F= 0.92

De acuerdo al número de Froude

si F < 1, el flujo es subcrítico o lento

si F = 1, el flujo es critico

si F > 1, el flujo es supercrítico o rápido

Es decir que el régimen en el tramo III es SUBCRÍTICO.

La energía específica presente en el canal de sección rectangular está dada

por:

Para determinar el número de Froude (F), se debe conocer la velocidad (V) y

el tirante (Y) del tramo en referencia.

En la captura de pantalla adjunta a continuación se respalda los datos

obtenidos. El software denominado Hcanales, considera los mismos

parámetros considerados en el cálculo que se ejecuta en el presente diseño.

1.57

𝐸 = + 2

2. 𝑔

2

𝐹 =

𝑔.

33

En primera instancia, se debe calcular el caudal unitario (q), cuya relación es:

Q

b

Donde:

q= Caudal Unitario en m²/s


b= Solera en m

De acuerdo a los datos calculados del tramo III, se tiene:

0.3

0.65

q= 0.46 m²/s

En consecuencia, el tirante crítico en una sección rectangular es:

Si se reemplaza los valores, se obtiene el tirante crítico del tramo en mención:

0.46

9.81

Ilustración 13: Tirante normal del tramo III

Fuente: Hcanales V3.0

q=

Yc=

q=

CÁLCULO DEL TIRANTE CRÍTICO (Yc) EN EL TRAMO 3

El tirante crítico para una sección rectangular se puede calcular mediante las

siguientes consideraciones:

𝑐 = 2

𝑔

2 3

34

Yc= 0.279 m

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD CRÍTICA (Vc) EN EL TAMO 1

Donde:

Vc= Velocidad crítica en m/s


Yc= Tirante crítico en m

Vc= 9.81 0.28

Vc= 1.65 m/s

3 .Yc

2

3 0.28

2

0.418 m Kg/Kg

= 1

F=

9.81 0.28

F= 1.00

Mediante el software HCANALES, se puede verificar los datos obtenidos en

los cálculos.

RELACIÓN ENTRE ENERGÍA ESPECÍFICA MÍNIMA (Emin) Y TIRANTE

CRÍTICO (Yc).

De acuerdo al Máximo villón Béjar, en su apartado denomidado "Hidráulica

de canales", se muestra en la página 164 una ecuación deducida en la que

se connota que:

Emin=

Emin=

1.65

Emin=

Como medio de verificación se puede calcular el número de Froude, el

mismo que debe ser igual a uno según la teoría.

𝑐 = 𝑔. 𝑐

𝐹 = 𝑐

𝑔. 𝑐

35

Ilustración 14: Tirante crítico del tramo III


36

Hasta ahora, la información que se tiene es la siguiente:

INFORMACIÓN DEL TRAMO 1:

ANÁLISIS DEL PERFIL EN EL TRAMO I.

El tirante normal (Yn) en el tramo en referencia calculado es:

Yn= 0.284 m

Dicho tirante, produce un flujo de tipo:

F= 0.97

Es decir que nuestro régimen en el tramo 1 es SUBCRÍTICO.

Yc= 0.279 m Sección de control.

Debido a que:

Yn= 0.284 > Yc= 0.279

Se va a generar en dicho tramo una "CURVA M"

Yn= 0.284 > Y > Yc= 0.279

La curva tendrá un perfir M2.


m

0.1


Longitud Perfil X2= 40

Pendiente (S%)=

CURVAS DE REMANSO DEBIDO AL CAMBIO DE PENDIENTE EN UN

CANAL.

Para obtener las curvas de remanso que describirá el canal en referencia,

se partirá de la información básica obtenida mediantes consideraciones

técnicas y cálculos preliminares.

IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE PERFIL DE CURVA DE REMANSO.

De acuerdo a la forma del fondo del canal, durante todo el recorrido del flujo,

se cumple:

Es decir que la curva se encuentra de acuerdo a su clasificación en la zona

2, por lo tanto:

Pendiente (S%)=

Rugosidad (n)=

0.55

0.013

37

ANÁLISIS DEL PERFIL EN EL TRAMO I.

Yn= 0.104 m


F= 4.40

Es decir que el régimen en el tramo II es SUPERCRÍTICO.

Yc= 0.28 m Sección de control.

Sección de Control: Conformada por la intersección del tramo I y el tramo II.

Como Yc > a Yn, se va a general en el tramo II una curva se tipo S.

Sin embargo y debido a que durante todo el recorrido se presenta:

Yc= 0.28 > Y > Yn= 0.10

Ilustración 15. Tirante normal del tramo II


Nota: El Tirante crítico del tramo II será el mismo del tramo I debido a que se

mantendrá constante la sección del canal, en otras palabras:

IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE PERFIL DE CURVA DE REMANSO.

Y de acuerdo a la clasificación de las curvas de remanso, la curva se

posicionará en la zona 2, que en conclusión, el perfil en el tramo II

corresponderá a una S2.

El tirante normal (Yn) en el tramo en referencia calculado con Hcanales

(software libre) es:

38


El tirante normal (Yn) en el tramo en referencia calculado es:

Yn= 0.29 m


F= 0.92

Es decir que el régimen en el tramo III es SUBCRÍTICO.

SECCIÓN DE CONTROL PARA EL TRAMO III.

Y1= Yn₂= 0.104 m

Pendiente (S%)= 0.5

ANÁLISIS DEL PERFIL EN EL TRAMO III.


Ilustración 16: Resalto hidráulico.


Si bien es cierto, la intersección del tramo II y III es un punto fácil de

determinar y con valor conocido, por lo que se considerará la sección de

control para el tramo III.

Una vez que se calcule la longitud de la curva de remanso en el tramo II, se

verificará que la sección de control del tramo III, será el Yn del tramo anterior.

DEDUCCIONES: Anteriormente, en el tramo II se había calculado un flujo de

régimen supercrítico y al calcular en mismo parámetro en el tramo III, se

observa que el régimen es de naturaleza Subcrítico, por lo que se concluye

que se producirá un RESALTO .

Al final del tramo II, el Yn es conocido debido a que la curva S2 es inferior a la

longitud considerada en el tramo en referencia, esto quiere decir que en

tirante conjugado menor del tramo III, donde se produce el resalto hidráulico

corresponderá al Yn del tramo anterior, lo que se deduce en lo siguiente:

Y1=Yn= 0.10

Y2=?

39

Haciendo uso Hcanales, programa de licencia gratuita, se tiene que:

y2= 0.598 m

Y2= 0.598 m > Yn₃= 0.29 m

Ahora bien, una vez que se logra vencer el resalto, el tirante real debe ser

igual al tirante normal de la sección o del tramo III. Que el tirante conjugado

Y2 del resalto se aproxime al tirante normal de la sección debe ser lo más

óptimo. En el apartado "Diseño hidráulico" del ingeniero Francisco Vera,

como consideración técnica menciona que la diferencia entre el tirante

conjugado "Y2" del resalto y el "Yn" no debe ser mayor a 1 metro para que no

provoque desastres aguas abajo, ya que podría ser peligroso un

desbordamiento del caudal lo que conllevaría a arrasar con las plantaciones,

Ilustración 17: Cálculo de resalto hidráulico.


Se puede notar al comparar los tirantes, que en el canal se formará un

resalto barrido, lo que quiere decir que antes del resalto se contará con una

curva de tipo M3 por las características del resalto que se han indicado.

Ahora que se ha encontrado el tirante conjugado (Y2) del resalto, es

necesario conocer que forma toma el resalto, es decir, si se formará un

resalto barrido o ahogado. Para ello hay que comparar el tirante normal (Yn)

con el conjugado (Y2).

Para hallar el tirante 2, se puede hacer uso de la fórmula que se describe

acontinuación, siempre y cuando se conozca antes el número de Froude (F)

en el punto de referencia. El "F", se calcula de la misma forma que se ha

calculado anteriormente.

𝑦2 = 𝑦1

2+ 2.𝐹12. 𝑦12 +

𝑦12

40

Por lo descrito entonces se tiene:

Y2= Yn₃= 0.29 m

Aplicando la fórmula descrita para conocer el tirante conjugado se tiene:

De acuerdo a:

Q= 0.3 m³/Seg

Y2= 0.29 m

b= 0.65 m

Y´1= 0.264 m

0.104 m Yf= 0.264 m ´=Y´1

cultivos o pueblos que se encuentren en los bordes del canal, río o donde se

esté formando el resalto. Una de las recomendaciones que realiza el

ingeniero Vera es que de provocarse un gran resalto se considere el diseño

de un cuenco amortiguador que tienda a ser movido en cota hasta alcanzar

el resalto más eficiente y menos peligroso para la fauna, flora y vida humana.

Y1=Yn= hasta

Ilustración 18: Cáculo del tirante conjugado Y1.


De acuerdo a los cálculos y resultados obtenidos, en el tramo III, la curva del

resalto va desde:

En resumen, el perfil que el flujo adoptará es el que se describe a

continuación.

Ilustración 18.1: Resultados del tramo III.


Y´1=?

Y2=0.3m

1 = 2

2 .𝐹2 +1 1

=0.104 m=0.264 m

=0.29 m

Long. M3= 34 m LR= 0.21 m

41

TRAMO I: PERFIL TIPO M2.

Q= 0.3 m³/Seg

b= 0.65 m

n= 0.013

Y1= 0.279 m

Y2= 0.284 m

S2= 0.55 %

Nt= 10 (Nº de tramos considerados)

Para conocer el perfil que adoptará el flujo en el tramo I, se iniciará los

cálculos desde la sección de control (Yc1) del tramo en referencia hacia

aguas arriba hasta hacer coincidir el tirante crítico con el tirante normal de

dicha sección.

CÁLCULO DE LOS PERFILES EN CADA TRAMO.

En la tabla adjunta acontinuación se muestra los resultados parciales del

tramo I, sin embargo, sus cálculos a detalle se muestran en la tabla 17 del

presente trabajo.

Los datos a considerarse en el presente tramo son:

Ilustración 19: Perfil de flujo en los tramos I, II y III


Tabla 11: Datos y cálculos del tramo I.


42

TRAMO II: PERFIL TIPO S2.

De manera que si:

Yn= 0.104 m En el tramo II

Al aumentarlo en un 2% quedaría:

Y2= 1.02x 0.104 m

Y2= 0.106 m

Si el canal fuera diseñado sobre el terreno natural, se recomendaría que

realice un revestimiento de 2 a 3 metros (Se mostrará en la tabla de

cálculos) de longitud antes de que el canal cambie de pendiente, es decir,

aguas arriba a partir del tirante crítico, conocido también como sección de

control.

Para calcular un perfil tipo S2, según Máximo Villón Béjar, asegura que como

consideraciones a tomarse en cuenta es que se inicia el cálculo de éste

tramo desde la sección de control que se encuentra entre los cambios de

pendiente del tramo I y II. Sin embargo se debe realizar el procesamiento de

datos hasta que el tirante sea superior en un 2% del Yn de dicho tramo.

Entonces, antes de calcular el perfil del flujo de éste tramo primero se debe

calcular el Yn2 aumentado en un 2%.

Una vez conocido el tirante normal del tramo II aumentado en un 2%, se

procede al cálculo de la forma que tomará el flujo en el tramo en mención.

Para ello, se sigue los mismos pasos que se consideraron en el tramo

anterior, pero ésta vez, se realiza dichos cálculos para los siguientes datos:


Ilustración 20: Curva de remanso del tramo I.

43

Q= 0.3 m³/Seg

b= 0.65 m

n= 0.013

Y1= 0.279 m

Y2= 0.106 m

S2= 0.1 %


TRAMO III: PERFIL TIPO M3.

Se puede notar claramente que el desarrollo de la curva de remanso en el

tramo II se da en 18 metros, después de ello, la lámina de agua se vuelve

constante hasta el siguiente cambio de dirección. Sin embargo, en el tramo II

se considera una longitud inclinada de 40 metros pero ello se debe a que hay

que salvar el cambio de cota de una superior a una inferior. Que la curva se

desarrolle en menor longitud que la considerada lo que verdaderamente me

muestra es que de no necesitar bajar de cota por cuestiones de topografía

del terreno, se hubiera necesitado una longitud de apenas 20 metros, pero

ese no es el caso.

El tramo III es un caso particular y básicamente es el tramo en donde se

genera un resalto hidráulico lo que permite que el flujo pase de un régimen

supercrítico a uno subcrítico producto de la disipación de energía que genera

el resalto. Ahora bien, para que el resalto se genere y de una curva de tipo

M3 en la superficie libre del flujo es necesario contar en primera instancia

con velocidades altas en el tramo II para que a raíz de aquello obtenga el flujo

supercrítico y lo segundo importante es que entre el tirante conjugado Y2 y el

tirante normal en el tramo III no exista una diferencia de nivel mayor a 1metro

Ilustración 21: Curva de remanso del tramo II.



tramo II, sin embargo, sus cálculos a detalle se muestran en la tabla 18 del

presente trabajo.

Tabla 12: Datos y cálculos del tramo II.


44

Q= 0.3 m³/Seg

b= 0.65 m

n= 0.013

Yi= 0.104 m Yn del tramo II

Yf= 0.264 m Y1 del rasalto.

S2= 0.5 %


LONGITUD (L) DEL RESALTO HIDRÁULICO.

LR = 6,9 (Y2-Y1)

En la gráfica se puede apreciar que en el tramo III se está dando un perfil de

flujo de tipo M3.

para que el barrido que provocará el resalto no afecte a lo que exista aguas

abajo del canal que es cuestión de diseño. Para ello, se sigue los mismos

pasos que se consideraron en el tramo anterior, pero esta vez, se realiza

dichos cálculos para los siguientes datos:

Tabla 13: Datos y cálculos del tramo III.


Ilustración 22: Curva de remanso del tramo III.



tramo III, sin embargo, sus cálculos a detalle se muestran en la tabla 19 del

presente trabajo.

De acuerdo a diversos experimentos que se han realizado para obtener

varias fórmulas para el cálculo de la longitud del resalto, el ingeniero

Francisco Vera, Docente de Diseño Hidráulico de la Universidad Técnica de

Machala-Facultad de Ingeniería Civil, manifiesta que la fórmula que más se

aproxima para conocer la distancia que abarcará un resalto está en función

de los tirantes conjugados, que en su apartado que lleva como título "Diseño

Hidráulico", llama al tirante conjugado "Y1" como "Titante contraido" (dcont).

La fórmula hace referencia a lo que se presenta a continuación:

45

Donde:

LR= Longitud del resalto en m.

Y2= Tirante conjugado del resalto en m.

Y1= Tirante conjugado contraido del resalto en m.

Aplicando la fórmula, el resalto se llevará a efecto dentro de una longitud de:

LR= 6.9 0.294 - 0.264

LR= 0.209 m

34.8 m

Longitud Total Tramo III= 0.209 + 34.8

Longitud Total Tramo III= 34.98 m

Ilustración 23. Ejemplos prácticos de perfiles de flujo.


Longitud de la curva M3=

Cabe recalcar que antes del resalto se considera la longitud de la curva M3

del tramo III, la misma que es de:

46

Caud

al (Q

)=0.

3 m

³/Se

gCa

udal

(Q)=

0.3

m³/

Seg

Caud

al (Q

)=0.

3 m

³/Se

g

Sole

ra (b

)0.

65m

Sole

ra (b

)0.

65m

Sole

ra (b

)0.

65m

Pend

ient

e (S

%)=

0.55

%Pe

ndie

nte

(S%

)=10

%Pe

ndie

nte

(S%

)=0.

5%

Rugo

sida

d (n

)=0.

013

Rugo

sida

d (n

)=0.

013

Rugo

sida

d (n

)=0.

013

Tira

nte

(Y1)

=0.

2790

mTi

rant

e (Y

1)=

0.27

9m

Tira

nte

(Y1)

=0.

1035

m

Tira

nte

(Y2)

=0.

2841

mTi

rant

e (Y

2)=

0.10

6m

Tira

nte

(Y2)

=0.

2641

m

Nº

Tram

os=

10N

º Tr

amos

=30

Nº

Tram

os=

10

D

A

T

O

S

D

E

E

N

T

R

A

D

A

P

O

R

T

R

A

M

O

S

TRA

MO

I:TR

AM

O II

:TR

AM

O II

I:

Ta

bla

14:

Dat

os c

alcu

lado

s de

l tra

mo

I

Ela

bo

rad

o p

or:

Fre

ddy

Esp

inoz

a

Ta

bla

15:

Dat

os c

alcu

lado

s de

l tra

mo

II

Ela

bo

rad

o p

or:

Fre

ddy

Esp

inoz

a

Ta

bla

16:

Dat

os c

alcu

lado

s de

l tra

mo

III

Ela

bo

rad

o p

or:

Fre

ddy

Esp

inoz

a

47

❶❷

❸❹

❺❻

❼❽

❾❿

⓫⓬

⓭⓮

yA

PR

R^(

2/3)

VV

²/2g

EΔE

SeSe

PSo

-SeP

Δx

X

0.27

900.

1813

1.20

800.

1501

0.28

251.

6543

0.13

950.

4185

---

0.00

580

---

---

---

0

0.27

950.

1817

1.20

900.

1503

0.28

261.

6513

0.13

900.

4185

0.00

000

0.00

577

0.00

578

-0.0

0028

-0.0

05-0

.005

0.28

000.

1820

1.21

000.

1504

0.28

281.

6483

0.13

850.

4185

0.00

000

0.00

574

0.00

575

-0.0

0025

-0.0

18-0

.023

0.28

050.

1823

1.21

110.

1506

0.28

301.

6452

0.13

800.

4185

0.00

001

0.00

571

0.00

573

-0.0

0023

-0.0

34-0

.057

0.28

100.

1827

1.21

210.

1507

0.28

321.

6422

0.13

750.

4185

0.00

001

0.00

568

0.00

570

-0.0

0020

-0.0

54-0

.111

0.28

160.

1830

1.21

310.

1509

0.28

341.

6392

0.13

700.

4185

0.00

001

0.00

565

0.00

567

-0.0

0017

-0.0

82-0

.193

0.28

210.

1834

1.21

420.

1510

0.28

361.

6362

0.13

650.

4185

0.00

002

0.00

563

0.00

564

-0.0

0014

-0.1

22-0

.315

0.28

260.

1837

1.21

520.

1512

0.28

381.

6332

0.13

600.

4185

0.00

002

0.00

560

0.00

561

-0.0

0011

-0.1

84-0

.499

0.28

310.

1840

1.21

620.

1513

0.28

391.

6302

0.13

550.

4186

0.00

002

0.00

557

0.00

558

-0.0

0008

-0.2

95-0

.794

0.28

360.

1844

1.21

730.

1515

0.28

411.

6273

0.13

500.

4186

0.00

002

0.00

554

0.00

556

-0.0

0006

-0.5

44-1

.338

0.28

410.

1847

1.21

830.

1516

0.28

431.

6243

0.13

450.

4186

0.00

003

0.00

552

0.00

553

-0.0

0003

-1.6

29-2

.967

Ta

bla

17:

Tabula

ció

n d

e d

ato

s d

el tr

am

o I p

or

el m

éto

do D

IRE

CTO

PO

R T

RA

MO

S

Ela

bo

rad

o p

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Fre

ddy E

spin

oza

C Á

L

C

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D

E L

T

R

A

M

O

I

48

❶❷

❸❹

❺❻

❼❽

❾❿

⓫⓬

⓭⓮

yA

PR

R^

(2/3

)V

V²/

2g

EΔE

Se

Se

PS

o-S

eP

Δx

X

0.2

79

00

.18

13

1.2

08

00

.15

01

0.2

82

51

.65

43

0.1

39

50

.41

85

---

0.0

05

80

---

---

---

0.0

00

0

0.2

73

20

.17

76

1.1

96

40

.14

84

0.2

80

31

.68

93

0.1

45

50

.41

87

0.0

00

18

0.0

06

14

0.0

05

97

0.0

94

03

0.0

02

0.0

02

0

0.2

67

40

.17

38

1.1

84

80

.14

67

0.2

78

21

.72

59

0.1

51

80

.41

92

0.0

00

58

0.0

06

51

0.0

06

32

0.0

93

68

0.0

06

0.0

08

1

0.2

61

60

.17

01

1.1

73

30

.14

50

0.2

75

91

.76

40

0.1

58

60

.42

02

0.0

01

00

0.0

06

91

0.0

06

71

0.0

93

29

0.0

11

0.0

18

9

0.2

55

90

.16

63

1.1

61

70

.14

32

0.2

73

71

.80

38

0.1

65

80

.42

17

0.0

01

47

0.0

07

34

0.0

07

12

0.0

92

88

0.0

16

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14

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.10

61

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.92

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.59

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28

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27

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.09

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0.9

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.10

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0.1

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0.1

28

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.08

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0.1

05

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0.8

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21

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97

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92

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94

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24

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12

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.98

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9.1

17

6

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18:

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4032

0.59

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7259

-0.1

5317

0.04

472

0.05

482

-0.0

4982

3.85

67.

827

0.15

170.

0986

0.95

340.

1034

0.22

033.

0428

0.47

190.

6236

-0.1

0232

0.03

224

0.03

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3348

3.75

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.584

0.16

770.

1090

0.98

550.

1106

0.23

052.

7515

0.38

590.

5536

-0.0

6998

0.02

409

0.02

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3.66

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.250

0.18

380.

1195

1.01

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1174

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5111

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140.

5052

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4843

0.01

854

0.02

131

-0.0

1631

3.57

718

.827

0.19

990.

1299

1.04

970.

1238

0.24

832.

3093

0.27

180.

4717

-0.0

3352

0.01

461

0.01

658

-0.0

1158

3.48

622

.313

0.21

590.

1403

1.08

180.

1297

0.25

632.

1375

0.23

290.

4488

-0.0

2287

0.01

176

0.01

319

-0.0

0819

3.38

425

.698

0.23

200.

1508

1.11

400.

1354

0.26

361.

9896

0.20

180.

4337

-0.0

1507

0.00

963

0.01

069

-0.0

0569

3.25

828

.956

0.24

800.

1612

1.14

610.

1407

0.27

051.

8607

0.17

650.

4245

-0.0

0922

0.00

800

0.00

881

-0.0

0381

3.07

632

.031

0.26

410.

1717

1.17

820.

1457

0.27

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0475

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19:

Tabula

ció

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I

50

⓯ ⓰ ⓱ ⓲ ⓳ ⓴

ABSCISASCOTA FONDO

CANAL

TIRANTE

NORNAL

LÍNEA

ENERGÍA

TIRANTE

CRÍTICO

SUPERFICIE

AGUA

0 98.29930 98.58344 98.7178 98.57829 98.57829

-0.005 98.29933 98.58347 98.7178 98.57832 98.57883

-0.023 98.29943 98.58357 98.7179 98.57841 98.57944

-0.057 98.29961 98.58375 98.7181 98.57860 98.58014

-0.111 98.29991 98.58405 98.7184 98.57890 98.58096

-0.193 98.30036 98.58450 98.7189 98.57935 98.58192

-0.315 98.30103 98.58517 98.7196 98.58002 98.58311

-0.499 98.30205 98.58619 98.7206 98.58103 98.58464

-0.794 98.30367 98.58781 98.7222 98.58265 98.58678

-1.338 98.30666 98.59080 98.7253 98.58564 98.59028

-2.967 98.31562 98.59976 98.7342 98.59461 98.59976

Tabla 20: Datos a graficar del tramo I

Elaborado por: Freddy Espinoza

DATOS A GRAFICAR DEL TRAMO I

51

⓯ ⓰ ⓱ ⓲ ⓳ ⓴

ABSCISASCOTA FONDO

CANAL

TIRANTE

NORNAL

LÍNEA

ENERGÍA

TIRANTE

CRÍTICO

SUPERFICIE

AGUA

0.0000 98.2993 98.4028 98.7178 98.5783 98.57829

0.0020 98.2991 98.4026 98.71777 98.57809 98.57231

0.0081 98.2985 98.4020 98.7177 98.5775 98.5659

0.0189 98.2974 98.4009 98.7177 98.5764 98.5591

0.0347 98.2958 98.3993 98.7175 98.5748 98.5517

0.0561 98.2937 98.3972 98.7174 98.5727 98.5438

0.0838 98.2909 98.3944 98.7171 98.5699 98.5352

0.1183 98.2875 98.3910 98.7168 98.5665 98.5260

0.1605 98.2833 98.3868 98.7164 98.5622 98.5160

0.2112 98.2782 98.3817 98.7159 98.5572 98.5051

0.2717 98.2721 98.3756 98.7152 98.5511 98.4933

0.3431 98.2650 98.3685 98.7144 98.5440 98.4804

0.4268 98.2566 98.3601 98.7133 98.5356 98.4662

0.5246 98.2468 98.3503 98.7120 98.5258 98.4507

0.6387 98.2354 98.3389 98.7103 98.5144 98.4335

0.7714 98.2222 98.3257 98.7081 98.5011 98.4144

0.9260 98.2067 98.3102 98.7054 98.4857 98.3932

1.1061 98.1887 98.2922 98.7019 98.4677 98.3694

1.3166 98.1676 98.2711 98.6974 98.4466 98.3426

1.5634 98.1430 98.2465 98.6916 98.4219 98.3121

1.8546 98.1138 98.2173 98.6840 98.3928 98.2772

2.2004 98.0793 98.1828 98.6740 98.3582 98.2369

2.6152 98.0378 98.1413 98.6607 98.3168 98.1896

3.1191 97.9874 98.0909 98.6425 98.2664 98.1334

3.7420 97.9251 98.0286 98.6173 98.2041 98.0653

4.5305 97.8463 97.9498 98.5811 98.1252 97.9807

5.5632 97.7430 97.8465 98.5272 98.0220 97.8717

6.9895 97.6003 97.7038 98.4419 97.8793 97.7233

9.1489 97.3844 97.4879 98.2929 97.6634 97.5015

13.1300 96.9863 97.0898 97.9733 97.2653 97.0976

29.1176 95.3875 95.4910 96.4673 95.6665 95.4931

Tabla 21: Datos a graficar del tramo II


DATOS A GRAFICAR DEL TRAMO II

52

⓯ ⓰ ⓱ ⓲ ⓳ ⓴

ABSCISASCOTA FONDO

CANAL

TIRANTE

NORNAL

LÍNEA

ENERGÍA

TIRANTE

CRÍTICO

SUPERFICIE

AGUA

40 93.955 94.249 95.0721 94.2341 94.0586

43.971 93.935 94.230 94.814 94.2142 94.0548

47.827 93.916 94.210 94.642 94.1950 94.0516

51.584 93.897 94.192 94.521 94.1762 94.0489

55.250 93.879 94.173 94.432 94.1578 94.0466

58.827 93.861 94.155 94.366 94.1399 94.0448

62.313 93.844 94.138 94.315 94.1225 94.0434

65.698 93.827 94.121 94.275 94.1056 94.0425

68.956 93.810 94.105 94.244 94.0893 94.0423

72.031 93.795 94.089 94.219 94.0739 94.0430

74.774 93.781 94.076 94.201 94.0602 94.0453

Tabla 22: Datos a graficar del tramo III


DATOS A GRAFICAR DEL TRAMO III

53

❶ TIRANTE (Y):

❷ ÁREA HIDRÁULICA (A):

❸ PERÍMETRO MOJADO (P):

❹ RADIO HIDRÁULICO (R):

❻ VELOCIDAD (V):

❽ ENERGÍA (E):

❿ PENDIENTE DE LA LÍNEA DE ENERGÍA (Se):

DESCRIPCIÓN DE LAS FÓRMULAS USADAS EN LOS CÁLCULOS

DEL CANAL.

Para el cálculo de los diferentes elementos que componen al canal

rectangular, objeto de diseño, se hizo uso de las fórmulas que se

describren a continuación:

Es la altura (metros) medida desde el fondo del canal hasta la

superficie libre del flujo.

Es la pendiente que adopta la línea de energía a lo largo del canal y está

descrita por:

Es el área (m²) de flujo de la sección del canal por donde circula el flujo,

que en el caso de ser rectangular, su fórmula queda expresada:

Es la longitud (metros) transversal del canal el cual tiende a mojarse al

momento que el flujo pasa.

Es la relación que existe entre el área de flujo y el perímetro mojado, es

decir:

Se define como la rapidez con la que avanza el flujo por el canal. La

velocidad muestra una relación entre el caudal de diseño y el área

hidráulica del mismo, es decir:

Se define como la energía que lleva el flujo en cada punto del canal, la

misma que aumenta a medida que la velocidad de avance del fluido

aumenta.

𝐴 =b * Y

= 2. +

=𝐴

=

𝐴

𝐸 = + 2

2.𝑔

𝑒 = .

2

2

54

⓭ LONGITUD PARCIAL (Δx):

Longitud de la sección en estudio que se obtiene:

⓮ LONGITUD ACUMULADA (X):

Es la longitud acumulada que se obtiene al sumar el valor de Δx anterior

y el del punto en estudio.

Los demás valores calculados han sido descritos ampliamente en el

desarrollo del presente diseño.

Ilustración 24: Fondo del canal.


Ilustración 25: Tirante normal del flujo.


93.50094.000

94.500

95.000

95.500

96.000

96.500

97.000

97.50098.000

98.50099.000

-20.000 0.000 20.000 40.000 60.000 80.000

COTA

EN

MET

RO

S

ABSCISAS

FONDO DEL CANAL

FONDO DEL CANAL

93.50094.00094.50095.00095.50096.00096.50097.00097.50098.00098.50099.000

-20.000 0.000 20.000 40.000 60.000 80.000

COTA

EN

MET

RO

S

ABSCISAS

TIRANTE NORMAL DEL FLUJO

TIRANTE NORMAL DEL FLUJO

= 𝑒

𝑒

55

Ilustración 26: Tirante Crítico.


Ilustración 27: Superficie del Agua.


93.50000

94.00000

94.50000

95.00000

95.50000

96.00000

96.50000

97.00000

97.50000

98.00000

98.50000

99.00000

-10.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

TIRANTE CRÍTICO

93.00000

94.00000

95.00000

96.00000

97.00000

98.00000

99.00000

-10.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

SUPERFICIE AGUA

56

Ilustración 29: Resumen de los elementos del canal de sección rectangular.


Ilustración 28: Línea de energía


93.5000

94.0000

94.5000

95.0000

95.5000

96.0000

96.5000

97.0000

97.5000

98.0000

98.5000

99.0000

-10.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

LÍNEA DE ENERGÍA

93.000

94.000

95.000

96.000

97.000

98.000

99.000

-10.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

CANAL SECCIÓN RECTANGULAR

COTA FONDO CANAL Línea Energía Tirante Crítico

TIRANTE NORMAL SUPERFICIE AGUA

57

0+000 -10 100.12

0+000 -5 100.08

0+000 0 100

0+000 5 99.89

0+000 10 99.85

0+020 -10 99.52

0+020 -5 99.48

0+020 0 99.4

0+020 5 99.29

0+020 10 99.25

0+060 -10 99.12

0+060 -5 99.08

0+060 0 99

0+060 5 98.89

0+060 10 98.85

0+080 -10 99.32

0+080 -5 99.28

0+080 0 99.2

0+080 5 99.09

0+080 10 99.05

0+100 -10 99.42

0+100 -5 99.38

0+100 0 99.3

0+100 5 99.19

0+100 10 99.15

0+120 -10 98.65

0+120 -5 98.61

0+120 0 98.53

0+120 5 98.42

0+120 10 98.38

0+140 -10 98.42

0+140 -5 98.38

0+140 0 98.3

0+140 5 98.19

0+140 10 98.15

TEMA: DISEÑO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR DE

500M DE LONGITUD DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA PARA UN

PROYECTO DE IRRIGACIÓN.

Lo que se pretende realizar es el Diseño de un canal de sección

rectangular de máxima eficiencia hidráulica cuyas cotas y abscisas son las

adjuntas en la tabla siguiente tabla.

COTAS

TERRENO NATURAL

ABSCISAS ORDENADAS

58

0+160 -10 98.12

0+160 -5 98.08

0+160 0 98

0+160 5 97.89

0+160 10 97.85

0+180 -10 98.72

0+180 -5 98.68

0+180 0 98.6

0+180 5 98.49

0+180 10 98.45

0+200 -10 98.02

0+200 -5 97.98

0+200 0 97.9

0+200 5 97.79

0+200 10 97.75

0+220 -10 97.92

0+220 -5 97.88

0+220 0 97.8

0+220 5 97.69

0+220 10 97.65

0+240 -10 97.42

0+240 -5 97.38

0+240 0 97.3

0+240 5 97.19

0+240 10 97.15

0+260 -10 97.12

0+260 -5 97.08

0+260 0 97

0+260 5 96.89

0+260 10 96.85

0+280 -10 96.92

0+280 -5 96.88

0+280 0 96.8

0+280 5 96.69

0+280 10 96.65

0+300 -10 96.42

0+300 -5 96.38

0+300 0 96.3

0+300 5 96.19

0+300 10 96.15

0+320 -10 96.62

0+320 -5 96.58

0+320 0 96.5

0+320 5 96.39

0+320 10 96.35

0+340 -10 96.12

0+340 -5 96.08

0+340 0 96

59

0+340 5 95.89

0+340 10 95.85

0+360 -10 95.92

0+360 -5 95.88

0+360 0 95.8

0+360 5 95.69

0+360 10 95.65

0+380 -10 96.32

0+380 -5 96.28

0+380 0 96.2

0+380 5 96.09

0+380 10 96.05

0+400 -10 95.82

0+400 -5 95.78

0+400 0 95.7

0+400 5 95.59

0+400 10 95.55

0+420 -10 95.72

0+420 -5 95.68

0+420 0 95.6

0+420 5 95.49

0+420 10 95.45

0+440 -10 95.32

0+440 -5 95.28

0+440 0 95.2

0+440 5 95.09

0+440 10 95.05

0+460 -10 95.42

0+460 -5 95.38

0+460 0 95.3

0+460 5 95.19

0+460 10 95.15

0+480 -10 95.22

0+480 -5 95.18

0+480 0 95.1

0+480 5 94.99

0+480 10 94.95

0+500 -10 93.32

0+500 -5 93.28

0+500 0 93.2

0+500 5 93.09

0+500 10 93.05

Tabla 23: Coordenadas del terreno natural


60

0+000 0 100.00

0+020 0 99.89

0+040 0 99.78

0+060 0 99.67

0+080 0 99.56

0+100 0 99.45

0+120 0 99.34

0+140 0 99.23

0+160 0 99.12

0+180 0 99.01

0+200 0 98.90

0+220 0 98.79

0+240 0 98.68

0+260 0 98.57

0+280 0 98.46

0+300 0 98.35

0+309 0 98.30

0+329 0 96.13

0+349 0 93.96

0+369 0 93.86

0+389 0 93.76

0+409 0 93.66

0+429 0 93.56

0+449 0 93.46

0+469 0 93.36

0+489 0 93.26

0+500 0 93.20


COORDENADAS FONDO DEL CANAL

ABSCISAS ORDENADAS COTAS

Tabla 24: Coordenadas fondo del canal

61

Ilustración 30. Fondo del Canal de sección rectangular.


Ilustración 31. Fondo del Canal y Terreno natural.


88

90

92

94

96

98

100

1020+

000

0+02

00+

040

0+06

00+

080

0+10

00+

120

0+14

00+

160

0+18

00+

200

0+22

00+

240

0+26

00+

280

0+30

00+

309

0+32

90+

349

0+36

90+

389

0+40

90+

429

0+44

90+

469

0+48

90+

500

FONDO DEL CANAL

FONDO DEL CANAL

92.00

93.00

94.00

95.00

96.00

97.00

98.00

99.00

100.00

101.00

0+000 0+100 0+200 0+300 0+400 0+500 0+600

DISEÑO DE CANAL RECTANGULAR

TERRENO NATURAL FONDO CANAL

62

0.4 m

0.65 m

0+000 -0.325 100.40

0+000 -0.325 100.00

0+000 0.325 100.00

0+000 0.325 100.40

0+020 -0.325 100.29

0+020 -0.325 99.89

0+020 0.325 99.89

0+020 0.325 100.29

0+040 -0.325 100.18

0+040 -0.325 99.78

0+040 0.325 99.78

0+040 0.325 100.18

0+060 -0.325 100.07

0+060 -0.325 99.67

0+060 0.325 99.67

0+060 0.325 100.07

0+080 -0.325 99.96

0+080 -0.325 99.56

0+080 0.325 99.56

0+080 0.325 99.96

0+100 -0.325 99.85

0+100 -0.325 99.45

0+100 0.325 99.45

0+100 0.325 99.85

0+120 -0.325 99.74

0+120 -0.325 99.34

0+120 0.325 99.34

0+120 0.325 99.74

0+140 -0.325 99.63

0+140 -0.325 99.23

0+140 0.325 99.23

0+140 0.325 99.63

0+160 -0.325 99.52

0+160 -0.325 99.12

0+160 0.325 99.12

0+160 0.325 99.52

0+180 -0.325 99.41

0+180 -0.325 99.01

D A T O S D E E N T R A D A

ALTURA DEL CANAL CONSIDERADO (H)=

ANCHO DE SOLERA CONSIDERADO (b)=

SECCIÓN DEL CANAL

ABSCISAS ORDENADAS COTAS

63

0+180 0.325 99.01

0+180 0.325 99.41

0+200 -0.325 99.30

0+200 -0.325 98.90

0+200 0.325 98.90

0+200 0.325 99.30

0+220 -0.325 99.19

0+220 -0.325 98.79

0+220 0.325 98.79

0+220 0.325 99.19

0+240 -0.325 99.08

0+240 -0.325 98.68

0+240 0.325 98.68

0+240 0.325 99.08

0+260 -0.325 98.97

0+260 -0.325 98.57

0+260 0.325 98.57

0+260 0.325 98.97

0+280 -0.325 98.86

0+280 -0.325 98.46

0+280 0.325 98.46

0+280 0.325 98.86

0+300 -0.325 98.75

0+300 -0.325 98.35

0+300 0.325 98.35

0+300 0.325 98.75

0+309 -0.325 98.70

0+309 -0.325 98.30

0+309 0.325 98.30

0+309 0.325 98.70

0+329 -0.325 96.53

0+329 -0.325 96.13

0+329 0.325 96.13

0+329 0.325 96.53

0+349 -0.325 94.36

0+349 -0.325 93.96

0+349 0.325 93.96

0+349 0.325 94.36

0+369 -0.325 94.26

0+369 -0.325 93.86

0+369 0.325 93.86

0+369 0.325 94.26

0+389 -0.325 94.16

0+389 -0.325 93.76

0+389 0.325 93.76

0+389 0.325 94.16

0+409 -0.325 94.06

0+409 -0.325 93.66

64

0+409 0.325 93.66

0+409 0.325 94.06

0+429 -0.325 93.96

0+429 -0.325 93.56

0+429 0.325 93.56

0+429 0.325 93.96

0+449 -0.325 93.86

0+449 -0.325 93.46

0+449 0.325 93.46

0+449 0.325 93.86

0+469 -0.325 93.76

0+469 -0.325 93.36

0+469 0.325 93.36

0+469 0.325 93.76

0+489 -0.325 93.66

0+489 -0.325 93.26

0+489 0.325 93.26

0+489 0.325 93.66

0+500 -0.325 93.60

0+500 -0.325 93.20

0+500 0.325 93.20

0+500 0.325 93.60


Tabla 25: Coordenadas sección del canal

65

19. PLANOS GENERALES.

67

19.1. SECCIONES TRANSVERSALES.

93

20. CÁLCULO DE VOLÚMENES DE CORTE Y RELLENO EN DONDE SE

IMPLANTARÁ EL CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR.

C R C R

0+000 0.97 0.00

39.09 42.99

0+020 2.94 -42.99

60.58 66.64

0+040 3.12 -109.63

69.29 76.22

0+060 3.81 -185.85

61.58 67.74

0+080 2.35 -253.59

38.19 42.01

0+100 1.47 -295.60

60.02 66.02

0+120 4.53 -361.63

97.15 106.86

0+140 5.18 -468.49

114.56 126.01

0+160 6.27 -594.50

88.44 97.29

0+180 2.57 -691.79

81.48 89.62

0+200 5.58 -781.41

110.95 122.05

0+220 5.52 -903.46

134.01 147.42

0+240 7.88 -1050.88

170.26 187.29

0+260 9.14 -1238.16

189.11 208.02

0+280 9.77 -1446.19

214.23 235.66

0+300 11.66 -1681.84

152.17 167.38

0+320 3.56 -1849.23

18.99 17.42 19.16

0+340 3.72 -1849.40

116.19

0+360 7.90 -1733.21

189.61

0+380 11.06 -1543.60

195.53

0+400 8.49 -1348.07

179.84

0+420 9.49 -1168.24

162.68

0+440 6.78 -1005.56

156.80

0+460 8.90 -848.75

162.32

0+480 7.33 -686.43

64.73 1.14 1.25

0+500 0.97 -622.95

1246.69 1699.67

1.10

TOTALES

CÁLCULO DE VOLÚMENES DE CORTE Y RELLENO EN DONDE SE IMPLANTARÁ EL

CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR.

Tabla 26: Volúmenes de corte y relleno del canal de sección rectangular


ABSCISASAREAS VOLUMENES

fRRELLENO

CORREGIDO

VOLUMEN

ACUMULADO

94

VOLUMEN DE CORTE (VC).

VOLUMEN DE RELLENO (VR).

VOLUMEN ENTRE UN ÁREA DE CORTE Y UNA DE RELLENO

DONDE:

VC= Volumen de corte en m³

VR= Volumen de relleno en m³

Ac= Área de corte en m²

AR= Área de relleno en m²

L= Longitud entre abscisas en metros.

DESCRIPCIÓN DE LAS FÓRMULAS USADAS EN LOS CÁLCULOS DE

LOS VOLÚMENES DE CORTE Y RELLENO DEL CANAL.

Para calcular el tramo que contenía áreas a cortar, se hizo uso de la fórmula

descrita a continución para encontrar su volumen respectivo:

Para calcular el tramo que contenía áreas a rellenar, se hizo uso de la fórmula

descrita a continución para encontrar su volumen respectivo:

Para calcular el tramo que contenía áreas mixtas, es decir, de corte y relleno,

se hizo uso de las fórmulas descritas a continución para encontrar su

volumen respectivo:

C R C R

0+000 0.97 0.00

39.09 42.99

0+020 2.94 -42.99

60.58 66.64

0+040 3.12 -109.63

69.29 76.22

0+060 3.81 -185.85

61.58 67.74

0+080 2.35 -253.59

38.19 42.01

0+100 1.47 -295.60

60.02 66.02

0+120 4.53 -361.63

97.15 106.86

0+140 5.18 -468.49

114.56 126.01

0+160 6.27 -594.50

88.44 97.29

0+180 2.57 -691.79

81.48 89.62

0+200 5.58 -781.41

110.95 122.05

0+220 5.52 -903.46

134.01 147.42

0+240 7.88 -1050.88

170.26 187.29

0+260 9.14 -1238.16

189.11 208.02

0+280 9.77 -1446.19

214.23 235.66

0+300 11.66 -1681.84

152.17 167.38

0+320 3.56 -1849.23

18.99 17.42 19.16

0+340 3.72 -1849.40

116.19

0+360 7.90 -1733.21

189.61

0+380 11.06 -1543.60

195.53

0+400 8.49 -1348.07

179.84

0+420 9.49 -1168.24

162.68

0+440 6.78 -1005.56

156.80

0+460 8.90 -848.75

162.32

0+480 7.33 -686.43

64.73 1.14 1.25

0+500 0.97 -622.95

1246.69 1699.67

1.10

TOTALES

CÁLCULO DE VOLÚMENES DE CORTE Y RELLENO EN DONDE SE IMPLANTARÁ EL


Tabla 26: Volúmenes de corte y relleno del canal de sección rectangular


ABSCISASAREAS VOLUMENES

fRRELLENO

CORREGIDO

VOLUMEN

ACUMULADO

95

Fuente: Ingeniería Vial I; Autor: Ing. Hugo Andrés Morales Sosa.

Tabla 27: Coeficientes de esponjamiento y contracción de diferentes materiales.

21. PROGRAMAS Y SOFTWARE UTILIZADOS EN EL DISEÑO DEL


Versión Estudiante

Licencia estudiante de 3 años

PROGRAMAS Y SOFTWARE UTILIZADOS PARA EL DESARROLLO

DEL PRESENTE TRABAJO.

Microsoft Word 2013

Microsoft Excel 2013

Topocal 2005

Autocad 2014

Revit 2013

PROGRAMA -SOFTWARE TIPO DE VERSIÓN

Id. 00261-50000-00000-AA989

Id. 00261-50000-00000-AA989

Software libre

Versión gratuita

Versión de prueba 30 días

Software libre

Tabla 28: Programas y software utilizados en el diseño del canal rectangular.


Lumion 6.0

Sony Vegas Movie Studio

HCanales V 3.0

unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

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