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diseño de canal

Aug 03, 2015

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diseño de canal
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Page 1: diseño de canal

CONSIDRACIONES PARA EL TRAZO DE LA PLIGONNAL

Cota Inicial: 88.76Cota de Llegada: 76.88

Desnivel: 11.88Longitud: 4KM

pendiente S 0.01188

RADIO DE GIRO:RADIO DE CURVATURA HORIZONTAL RECOMENDADO EN CANALES

R (mts)5 20

10 607.4 xx 39.44

Q (m3/seg)

RAD

IOS

MIN

IMO

S

Page 2: diseño de canal

Diseño de secciones trasversales de canales

Tablas Necesarias para el calculo de las secciones transversal del canal

Tabla 01: Coeficientes de Rugosidad de Maning (n)

Cunetas y canales sin revestir

En tierra ordinaria, superficie uniforme y lisa 0,020-0,025

En tierra ordinaria, superficie irregular 0,025-0,035

En tierra con ligera vegetación 0,035-0,045

En tierra con vegetación espesa 0,040-0,050

En tierra excavada mecánicamente 0,028-0,033

En roca, superficie uniforme y lisa 0,030-0,035

En roca, superficie con aristas e irregularidades 0,035-0,045

Cunetas y Canales revestidos

Hormigón 0,013-0,017

Hormigón revestido con gunita 0,016-0,022

Encachado 0,020-0,030

Paredes de hormigón, fondo de grava 0,017-0,020

Paredes encachadas, fondo de grava 0,023-0,033

Revestimiento bituminoso 0,013-0,016

Superficie

Muy lisa, vidrio, plástico, cobre. 0.01

Concreto muy liso. 0.011

Madera suave, metal, concreto frotachado. 0.013

Canales de tierra en buenas condiciones. 0.017

Canales naturales de tierra, libres de vegetación. 0.02

0.025

Canales naturales con abundante vegetación. 0.035

Arroyos de montaña con muchas piedras. 0.04

Tabla 02a: Taludes apropiados para distintos tipos de material

MaterialTalud

Roca Prácticamente vertical

[ 0.25 : 1 ]

[ 0.5 : 1 ] hasta [ 1 : 1 ]

[ 1 : 1 ]

Arcilla firma o tierra en canales pequeños [ 1.5 : 1 ]

Tierra arenosa suelta [ 2 : 1 ]

Greda arenosa o arcilla porosa [ 3 : 1 ]

Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo

(horizontal : vertical)

Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concretoTierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales

Page 3: diseño de canal

Tabla 02b: Pendientes de talud (m) para distintos materiales

Material

Roca en buenas condiciones Vertical [ 0.25 : 1 ]

Arcilla compactada o conglomeradas [ 0.5 : 1 ] [ 1 : 1 ]

Limo arcillosos [ 1 : 1 ] [ 1.5 : 1 ]

Limo arenosos [ 1.5 : 1 ] [ 2 : 1 ]

Arenas sueltas [ 2 : 1 ] [ 3 : 1 ]

Concreto [ 1 : 1 ] [ 1.5 : 1 ]

Tabla 03: Velocidades máximas en canales no recubiertos de vegetación

Material n

Velocidad del agua (m/s)

Limpia

Arena fina coloidal 0.02 1.45 0.75 0.45

Franco arenoso no coloidal 0.02 0.53 0.75 0.60

Franco limoso no coloidal 0.02 0.60 0.90 0.60

Limoso aluviales no coloidal 0.02 0.60 1.05 0.60

Franco consistente normal 0.02 0.75 1.05 0.68

Ceniza volcánica 0.02 0.75 1.05 0.60

Arcilla consistente muy coloidal 0.03 1.13 1.50 0.90

Limo aluvial coloidal 0.03 1.13 1.50 0.90

Pizarra y capas duras 0.03 1.80 1.80 1.50

Grava finas 0.02 0.75 1.50 1.13

Franco clasificado no coloidal 0.03 1.20 1.65 1.50

Grava gruesa no coloidal 0.03 1.80 1.80 1.95

Grava y guijarros 0.04 1.80 1.80 1.50Fuente: Krochin Sviatoslav. ”Diseño Hidráulico”, Ed. MIR, Moscú, 1978

Características de los suelos

Canales en tierra franca 0.6

Canales en tierra arcillosa 0.9

1

Fuente: Aguirre Pe, Julián, “Hidráulica de canales”, Centro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Merida, Venezuela, 1974

Canales pocos

profundos

Canales profundo

s

Fuente: Aguirre Pe, Julián, “Hidráulica de canales”, Centro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Merida, Venezuela, 1974

Partículas coloidales

Arena, grava o

fragmentos

Tabla 03a: Velocidades maximas recomendadas en funcion de la caracteristicas de los suelos

Velocidades máx. (m/s)

Canales revestidos con piedra y mezcla simple

Page 4: diseño de canal

2

Canales revestidos con concreto 3

Canales en roca:

Pizarra 1.25

Areniscas consolidadas 1.5

Rocas duras, granito, etc 3 a 5

Profundidad del tirante (m)

0.5 1 3 5 10

50 9.6 10.6 12.3 13 14.1

75 11.2 12.4 14.3 15.2 16.4

100 12.7 13.8 16 17 18.3

150 14 15.6 18 19.1 20.6

200 15.6 17.3 20 21.2 22.9

Fuente: Krochin Sviatoslav. ”Diseño Hidráulico”, Ed. MIR, Moscú, 1978

Tabla 05: Ancho de solera en funcion del caudal

Caudal (m³/s) Solera b (m)

≤ 0.100 0.30

0.100 - 0.200 0.50

0.200 - 0.400 0.75

> 0.400 1.00

Tabla 06a: Borde libre en función del caudal

Caudal (m³/s) Borde libre (m)

Menores que 0.5 0.30

Mayores que 0.5 0.40

Tabla 06b: Borde libre en función de la plantilla del canal

Ancho de la plantilla (m) Borde libre (m)

Hasta 0.8 0.40

0.8 – 1.5 0.50

1.5 – 3.0 0.60

3.0 – 20.0 1.00

Canales con mamposteria de pioedra y concreto

Nota: Resulta practico durante los calculos, no darse valores de velocidad, sino chequearlos, ya sea aplicando lo formula de Manning o la ecuacion de continuidad, de tal manera que los resultados obtenidos esten dentro del rango recomendado.

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, Lima, 1995

Tabla 04: Velocidades máximas en canales revestidos con distinta resistencia del hormigón

Resistencia

F´c=kg/c

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, Lima, 1995

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981

Page 5: diseño de canal

Tabla 07: Pendiente admisible en funcion del tipo de suelo

Tipo de suelo

Suelo sueltos 0.5 - 1.0

Suelos francos 1.5 - 2.5

Suelos arcillosos 3.0 - 4.5

Nota:

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981

Tabla 07: Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.

Pendiente (S) ‰

1.- Durante el diseño no necesariamente se deben tomar estos valores máximos.

2.- Cuando la velocidad resulta erosiva, reducir la pendiente produce una sensible disminucion de la velocidad.

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, Lima, 1995

Page 6: diseño de canal

Diseño de secciones trasversales de canales

Tablas Necesarias para el calculo de las secciones transversal del canal

Page 7: diseño de canal

[ 0.25 : 1 ]

Page 8: diseño de canal

Nota: Resulta practico durante los calculos, no darse valores de velocidad, sino chequearlos, ya sea aplicando lo formula de Manning o la ecuacion de continuidad, de tal manera que los resultados obtenidos esten dentro del rango recomendado.

Page 9: diseño de canal

DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCIÓN

CÁLCULO HIDRÁULICO:

1.- CÁLCULO DEL CAUDAL:

Con los modulos de riego y las hectareas a irrigar se calculo el caudal de diseño.

Margen UND Margen Derecha (hás) Margen Izqui. (hás)

Cultivo Menestras Algodón Modulo de Riego lts/seg 0.55 0.45 0.68Hectareas has 2800.00 1350.00 1600.00q Parcial 1.54 0.61 1.09Q TOTAL 7.43

7.43 m³/s

A continuación de detallan los caudales que se le van restando al canal en sus respectivas

progresivas.

Tramo Captación Q extraer

1° 0 + 000 2.15 m³/s1+570

2° 1+570 2.31 m³/s2+150

3° 2+150 2.97 m³/s4

* El eje del trazo del canal de conducción atraviesa diferentes tipos de suelos, así tenemos:ias -Tramo 00+000 a 1+ 570 : SP arenas limpias (poco o nada material fino)

-Tramo 1+570 a 2+150 : SM arenas con material fino ( arenas limosas)

-Tramo 2+150 a 4 : SM- SC arenas con material fino (material fino en cantidad apreciable)

2.- DISEÑO DE LA SECCION TRANSVERSAL

CÁLCULO DEL PRIMER TRAMO DEL CANAL: Desde 0 + 000 a

A.- Caudal de Diseño:Q diseño = 7.43 m³/s

B.- Talud:

Caña de Azucar

m3/seg

m3/seg

Q d =

Margen Derecha

Margen Izquierda

Tramo Final

Page 10: diseño de canal

Teniendo en cuenta que el tipo de suelo predominante en esta zona es

SP ( arenas de mala composicion granulometrica, arena con grava , poco

o casi ningun material fino) consideramos un talud igual a 2.

MATERIAL TALUD (V : H)

Tierra arenosa suelta, material poco estable 1 : 2

Z = 2 m

D.- Pendiente del Canal:

De acuerdo a la rasante trazada se establecio una pendiente de 0.2 %

verificando que la velocidada no sea ni erosiva ni sedimentaria.

S = 0.002

E.- Cálculo de la Rugosidad:

CANALES ABIERTOS REVESTIDOS n

Mampostería (de piedra) 0.018

n = 0.018

F.- Cálculo del Tirante: Lo obtemos del programa H canales.

Page 11: diseño de canal

y = 1.30 m

G.- Cálculo del ancho de solera

El ancho de solera para una seccion de maxima eficiencia hidraulica lo obtenemos del programa H canales.

b = 0.60

H.- Cálculo del Bordo Libre:

* Según La Secretaría de Recursos Hidráulicos de México:

Recomienda los siguientes valores, en función del caudal.

Bordo Libre "B.L." (m)

Revestido Sin Revestir

> 1,00 0.3 0.6

B. L. = 0.50 m

o BL = y/5 , BL= 0.43

*.- Cálculo de la Altura Total del Canal:

H = y + B. L.

H = 1.80 m

I.- Cálculo del Ancho de la Corona:

A.-)

B.-) En canales más pequeños puede diseñarse aproximadamente :

Caudal "Q"

(m3/s)

El ancho de la corona de los bordos de los canales en su parte superior dependen esencialmente del servicio que estos habrán de prestar:

En canales grandes se hacen suficientemente anchos de 6,50 m como mínimo, para permitir el tránsito de vehículos.

a.-) Igual al tirante del canal "y"

D115
usuario: para canales revestidos, pero se toma el valor superior al calculado, por efecto de aumentar el cuadal y se desvorde
Page 12: diseño de canal

C = 1.20 m

LA SECCION PARA ESTE TRAMO SERA :

------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------PARÁMETROS DE DISEÑO: (Anexos)

b.-) Ancho igual a 0,60 cm para: Q < 0,5 m3/s

c.-) Ancho igual a 1,00 m para: Q > 0,5 m3/s

Page 13: diseño de canal

Talud:

MATERIALRocaSuelos de Turba y Detritos

Tierra arenosa suelta, material poco estableGreda arenosa o arcilla porosa

Ancho de Solera:

Ancho "b" (m)0.40 0,060 - 0,1800.60 0,180 - 0,7200.80 2,00 - 10,006.40 70,00 (canal alimentador)

Coeficiente de Rugosidad "n":

CANALES ABIERTOS REVESTIDOS

Revestimiento Plástico, cobre, superficies muy lisasRevestidos de concreto con acabados muy buenosRevestidos de concreto con radios hidráulicos 3 mRevestidos de concreto con radios hidráulicos hasta 6 mRevestidos de concreto lanzado con neumáticosLosas de Concreto con juntas suaves y superficies lisasConcreto con cemento PORTLANDMampostería (de piedra)Asfalto con superficie lisaAsfalto con superficie rugosaConcreto asfáltico

Según La Secretaría de Recursos Hidráulicos de México:

Arcilla compacta, tierra con recubrimiento de concreto o mampostería

Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales (Rocas Alteradas)

Arcilla firme o tierra en canales pequeños, o revestidos con piedras

Caudal "Q" (m3/s)

Revestidos de arcilla (caudal hasta 35 m3/s)

Revestidos de arcilla (caudal mayor a 35 m3/s)

Page 14: diseño de canal

Bordo Libre "B.L." (m) Revestido

0.75 0,05 - 0,25 0.10 0,25 - 0,50 0.20 0,50 - 1,00 0.25 > 1,00 0.30

Según Máximo Villón:

Ancho de la Plantilla "b" (m)

0.4 0,8 - 1,5 0.5 1,5 - 3,0 0.6 3,0 - 20,0 1

CANALES BERMAS C CAMINOS V

(ORDEN) (m) (m)1º 1 62º 0.75 43º 0.5 3

Caudal "Q" (m3/s) ≤ 0,05

Bordo Libre "B.L." (m)

Hasta 0,8

Page 15: diseño de canal

DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCIÓN

Margen Izqui. (hás) Tramo Final (hás)

Maíz Arroz Frijol 0.70 1.10 0.70

1750.00 1540.00 1820.001.23 1.69 1.27

7.43

A continuación de detallan los caudales que se le van restando al canal en sus respectivas

Q diseño

7.43 m³/s

5.28 m³/s

2.97 m³/s

* El eje del trazo del canal de conducción atraviesa diferentes tipos de suelos, así tenemos:

arenas limpias (poco o nada material fino)

arenas con material fino ( arenas limosas)

arenas con material fino (material fino en cantidad apreciable)

1+570

Page 16: diseño de canal

para canales de manposteria se tiene como valor para la velicidad maxima

VELOCIDAD MAXIMA2Canales con

mamposteria de pioedra Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, Lima, 1995

Page 17: diseño de canal

El ancho de solera para una seccion de maxima eficiencia hidraulica lo obtenemos del programa H canales.

El ancho de la corona de los bordos de los canales en su parte superior dependen esencialmente del servicio que estos habrán

En canales grandes se hacen suficientemente anchos de 6,50 m como mínimo, para permitir el tránsito de

Page 18: diseño de canal

------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------

Page 19: diseño de canal

TALUD (V : H) ZVertical 01 : 0,25 0.25

1 : 0,5 - 1 : 1 0.75

1 : 1 1

1 : 1,5 1.25

1 : 2 21 : 3 3

0,060 - 0,1800,180 - 0,7202,00 - 10,00

70,00 (canal alimentador)

CANALES ABIERTOS REVESTIDOS n

0.025

0,020 - 0,022Revestimiento Plástico, cobre, superficies muy lisas 0.010Revestidos de concreto con acabados muy buenos 0,011 - 0,012Revestidos de concreto con radios hidráulicos 3 m 0.014Revestidos de concreto con radios hidráulicos hasta 6 m 0.016Revestidos de concreto lanzado con neumáticos 0.027Losas de Concreto con juntas suaves y superficies lisas 0,012 - 0,013

0,014 - 0,0170,025 (0,018)

0.0130.0160.014

Caudal "Q" (m3/s)

Page 20: diseño de canal

Bordo Libre "B.L." (m) Sin Revestir

0.100.200.400.500.60

Page 21: diseño de canal

para canales de manposteria se tiene como valor para la velicidad maxima

VELOCIDAD MAXIMA

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa