7/17/2019 DISEÑO DEL CANAL YACUS http://slidepdf.com/reader/full/diseno-del-canal-yacus 1/39 ESTUDIANTE: Espeza Tello Lingher DISEÑO DEL CANAL YACUSCONTENIDO CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...............................................................................2 1.1. GENERALIDADES.............................................................................................................................2 1.2. OBJETIVOS.........................................................................................................................................2 1.3. METODOLOGÍA................................................................................................................................2 1.4. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA..........................................................................................................3 CAPÍTULO II. ASPECTOS TEÓRICOS.......................................................................................................4 2.1. GENERALIDADES.............................................................................................................................4 2.2. CANALIZACIÓN, CONSIDERACIONES GENERALES Y ELEMENTOS BÁSICOS DE DISEÑO..............................................................................................................................................................5 2.3. PERIL LONGITUDINAL.................................................................................................................7 2.3. ANALISIS Y DETERMINACION DEL EJE !IDRA"LICO......................................................10 2.4. DISEÑO DE CANALES....................................................................................................................18 3. MEMORIA DE CÁCULO.....................................................................................................................28 4. BIBLIOGRAÍA....................................................................................................................................33 #. PLANOS..................................................................................................................................................34
El proyecto de diseño del Canal Yacus, está fundamentado en la producción agrícola del distrito de Sausa, no se hizo un estudio a detalle de las necesidades de sus pobladores sin embargo se parte con el principio de que toda población necesita de agua. El relieve del terreno es uniforme. La colecta de datos se hizo con imágenes satelitales e información de las Cartas Nacionales, Planes de Desarrollos Urbanos y Cartas Geológicas.
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CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...............................................................................21.1. GENERALIDADES.............................................................................................................................2
2.2. CANALIZACIÓN, CONSIDERACIONES GENERALES Y ELEMENTOS BÁSICOS DEDISEÑO..............................................................................................................................................................5
Co%o estr!ct!rales de considera la disponi,ilidad de %ateriales" la e;istencia de +onas de
relleno o dep&sito de %ateriales de e;caaci&n " los es$!er+os de corte" las $iltraciones y
$!er+as de e%p!e" las presiones y $l!ct!aciones de presi&n" y otras solicitaciones %enores.
Desde el p!nto de ista a%,iental es interesante o,serar las caracter(sticas del ,arrio" los
re-!eri%ientos estticos de la co%!nidad" las necesidades de n!eas #reas erdes" el
diseño de calles y tr#$ico local" pol(ticas %!nicipales" *#,itat nat!ral" necesidades de la
$lora y $a!na local. Ta%,in de,e to%arse en c!enta el co%porta%iento social del
ecindario" la po,laci&n in$antil" el tr#$ico de peatones y las necesidades recreacionales.
Desde el p!nto de ista econ&%ico ade%#s de los costos de constr!cci&n es i%portante la
ida esperada del proyecto" las necesidades de %antenci&n" reparaci&n" y la accesi,ilidad.
ntes de la elecci&n de !n tipo de canali+aci&n en partic!lar se reco%ienda reisar las
di$erentes #reas %encionadas" de %anera -!e el canal seleccionado %a;i%ice los
,ene$icios en la %ayor cantidad de aspectos posi,les. )ie%pre -!e sea posi,le el canal
de,iera tener caracter(sticas de ,aas elocidades" ser anc*o y poco pro$!ndo" y tener !na
apariencia y $!nciona%iento nat!ral. /a pri%era etapa en esta selecci&n de,iera deter%inar
si la canali+aci&n se desea o es necesaria. En %!c*os casos !n siste%a de drenae nat!ral
,ien esta,lecido con s!s espacios de in!ndaci&n asociados p!ede ser !na e;celente
sol!ci&n si se prote'en y conseran ra+ona,le%ente tanto de la erosi&n" co%o de
pro,le%as t(picos en los espacios pG,licos de %!c*as ci!dades de C*ile co%o es el
andalis%o" el dep&sito de ,as!ras y esco%,ros y el aproec*a%iento para otros $ines. or
lo tanto" antes de decidir la canali+aci&n de !n ca!ce nat!ral" o la constr!cci&n de !n canal
de drenae" es necesario considerar si el alor de los terrenos rec!perados !sti$ican no s&lo
el costo de la canali+aci&n sino s! %antenci&n $!t!ra y los ries'os de !so de esos terrenos"as( co%o si el n!eo canal entre'a ,ene$icios %ayores" a la co%!nidad o a%,ientales" -!e
los -!e p!ede proeer el siste%a nat!ral e;istente.
C!ando se trata de la canali+aci&n de !n ca!ce nat!ral es i%portante tener claras las
condiciones de este respecto del terreno" es decir conocer la $or%a -!e posee s! per$il
lon'it!dinal tanto en planta co%o en eleaci&n " al i'!al -!e la $or%a nat!ral de las
El o,etio de los per$iles transersales es o,tener la $or%a e;acta de la secci&n transersal
de la o,ra" y as( *acer el c#lc!lo del ol!%en de e;caaciones o terraplenes. or lo tanto es
necesario deter%inar las cotas de !na serie de p!ntos a a%,os lados del ee lon'it!dinal. )e
esco'en estos p!ntos de %anera -!e representen en detalle el reliee del terreno" de a*( -!e
se de,en to%ar en c!enta p!ntos donde *ay !n -!ie,re nota,le de la pendiente.
2.3. ANALISIS Y DETERMINACION DEL EJE !IDRA"LICO
En canali+aciones a,iertas" el an#lisis e interpretaci&n del ee *idr#!lico 'enerado se
reali+a de ac!erdo a dos criterios> !no c!alitatio y otro c!antitatio. Entre las aria,lesc!alitatias est#n> C*e+y=annin' 'enerali+ado 9endiente Cr(tica. Corrientes peraltadas y
depri%idas:" tipos de esc!rri%iento" secci&n de control 9alt!ras de control:. entre las
aria,les c!antitatias est#n> %todo de paso directo" %todo de paso a est#ndar.
A*// +'*'0$ ()* )) 5(%*+$.
/as corrientes o esc!rri%ientos se p!eden clasi$icar en r(os o torrentes" dependiendo estaclasi$icaci&n" del alor de la pro$!ndidad respecto de la pro$!ndidad critica o ta%,in de
co%parar la elocidad de esc!rri%iento con la elocidad critica" ta,la 2.1. En !n lec*o de
$or%a" r!'osidad y pendiente dadas" si se considera la pro$!ndidad nor%al o pro$!ndidad
-!e to%ar(a la corriente en %oi%iento !ni$or%e 9ne;o4:" y se co%prara con la
pro$!ndidad critica se p!de decir -!e e;isten lec*os de pendiente s!ae y lec*os con
pendiente $!erte" as( son pendientes s!aes los lec*os -!e dan r(os en %oi%iento
!ni$or%e y pendientes $!ertes los -!e dan torrentes !ni$or%es. Ca,e %encionar -!e en
c!al-!ier clase de pendiente p!ede esc!rrir !n r(o o !n torrente $!era del %oi%iento
/os p!ntos de partida son $#ciles de encontrar" ya sea por sin'!laridades o por-!e e;iste en
al'Gn p!nto %oi%iento !ni$or%e o por-!e e;iste al'Gn ca%,io de $or%a del lec*o" de
r!'osidad en s!s paredes o de pendiente.
Otro aspecto -!e *ay -!e considerar es si ∆; M 0 indica -!e se est# aan+ando *acia a'!as
arri,a y si ∆; 0 se est# aan+ando en direcci&n de a'!as a,ao.
)i se eli'e para el c#lc!lo del ee *idr#!lico el =todo de paso est#ndarJ este $!nciona
*aciendo los c#lc!los %ediante pasos de estaci&n a estaci&n en las c!ales se *an
deter%inado las caracter(sticas *idr#!licas" en tal caso la distancia entre las secciones es
conocida y el procedi%iento consiste en deter%inar la pro$!ndidad de $l!o de lasestaciones. ara e;plicar el %todo es necesario re$erir la posici&n de la s!per$icie del a'!a
con respecto a !n niel de re$erencia *ori+ontal co%o %!estra la $i'!ra" en donde la
s!per$icie del a'!a de a%,as secciones se p!ede representar co%o>
Considerando la prdida por $ricci&n co%o>
Donde la pendiente ? se to%a co%o el pro%edio ?% de las pendientes en las dos secciones
e;tre%as.
e%pla+ando en *$ se o,tiene>
l s!stit!irse las e;presiones anteriores en la relaci&n de conseraci&n de la ener'(a p!ede
/a %ayor(a de los canales arti$iciales reestidos y constr!idos p!eden resistir la erosi&n de
%anera satis$actoria" y por consi'!iente se consideran no erosiona,les. En el diseño de este
tipo de canales" $actores co%o la elocidad %#;i%a per%isi,le y la $!er+a tractia
per%isi,le no *acen parte del criterio -!e de,en ser considerados. )i%ple%ente el
diseñador calc!la las di%ensiones del canal arti$icial %ediante ec!aciones de $l!o y l!e'odecide las di%ensiones $inales en ,ase a la e$iciencia *idr#!lica o re'las e%p(ricas de
secci&n &pti%a" aspectos pr#cticos constr!ctios y econo%(a. /os $actores -!e se
consideran en el diseño son> la clase del %aterial -!e con$or%a el c!erpo del canal" la c!al
deter%ina el coe$iciente de r!'osidadH la elocidad %(ni%a per%isi,le" para eitar los
dep&sitos si el a'!a %!ee li%os o ,as!rasH la pendiente del $ondo del canal y las
pendientes lateralesH el ,orde li,reH y la secci&n %#s e$iciente" ya sea deter%inada
*idr#!lica o e%p(rica%ente.
R)0)/&)$ 6 R7$/('(
Entre /os %ateriales %#s !tili+ados para $or%ar el reesti%iento de !n canal est#n>
*or%i'&n" %a%poster(a" acero" entre otros. /a selecci&n del %aterial depende so,retodo de
la disponi,ilidad y el costo de est" %todo de constr!cci&n y el prop&sito para el c!al se
!tili+ar# el canal. El prop&sito del reesti%iento de !n canal" en la %ayor(a de los casos" es
preenir la erosi&n" pero ocasional%ente p!ede ser el de eitar las prdida por in$iltraci&n.
En canales reestidos" la elocidad %#;i%a per%isi,le" es decir la elocidad %#;i%a -!e
no ca!sar# erosi&n" p!ede no considerarse sie%pre y c!ando el a'!a no transporte arena"
'raa o piedras.
)e'Gn la '!(a de diseño Tcnicas lternatias para )ol!ciones de '!as /l!ias en
)ectores r,anosJ del =INA. /os canales arti$iciales sin nin'Gn tipo de reesti%iento
no de,en considerarse co%o alternatia para sit!aciones de drenae !r,ano. Desde este
p!nto de ista se consideran co%o alternatia los casos descritos a contin!aci&n.
1: Canal nat!ral. Consiste en !n ca!ce e;caado por la nat!rale+a antes -!e oc!rra el
proceso de !r,ani+aci&n" a %en!do" a!n-!e no sie%pre" son ra+ona,le%ente
esta,les. %edida -!e se !r,ani+a la c!enca tri,!taria" se p!eden presentar
pro,le%as de erosi&n y p!ede ser necesario al'Gn 'rado de control de $ondo y
protecci&n locali+ada de tal!des.
2: Canales reestidos de pasto. Entre los di$erentes tipos de canales constr!idos" o
%odi$icaciones de ca!ces nat!rales" los canales reestidos de pasto son los
$aoritos para +onas !r,anas. roeen de capacidad de al%acena%iento" %enores
elocidades y ,ene$icios de !sos %Gltiples. )in e%,ar'o al'!nas secciones p!eden
re-!erir reesti%ientos para %ini%i+ar la erosi&n y los inconenientes de
%antenci&n.
3: Canales con e'etaci&n en el $ondo. )e trata de !n s!,con!nto de los canales
reestidos de pasto pero diseñados para %antener !na e'etaci&n *G%eda %#s
per%anente o ciertos tipos de e'etaci&n local de +onas *G%edas en el $ondo del
canal. En al'!nas #reas p!eden re-!erir reesti%ientos para prote'erlos de la
erosi&n.
4: Canales reestidos de *or%i'&n o al,añiler(a. /os canales con reesti%ientos de
*or%i'&n o al,añiler(a 'eneral%ente !sados para soportar elocidades altas del
$l!o" no se reco%iendan co%o parte de siste%as de drenae !r,ano. )in e%,ar'o en
condiciones especiales o en tra%os cortos en las c!ales las elocidades p!eden ser i%portantes y no se dispone de espacio para desarrollar otras sol!ciones
alternatias este tipo de canal p!ede o$recer entaas.
sociado a la $or%a del canal y al %aterial con el -!e se reestir# se enc!entra la
deter%inaci&n del coe$iciente de r!'osidad" el c!al es !n indicador de la resistencia al $l!o
en !n canal. En 'eneral no e;iste !n %todo e;acto para deter%inar el alor del coe$iciente
/a pendiente lon'it!dinal del $ondo de !n canal 'eneral%ente est# dada por la topo'ra$(a y
por la alt!ra de ener'(a re-!erida para el $l!o del a'!a. En %!c*os casos" la pendiente
ta%,in depende del prop&sito del canal. or otra parte las pendientes laterales de !n canal
dependen principal%ente de la clase de %aterial" as( co%o ta%,in de $actores co%o> el
%todo de constr!cci&n" la condici&n de prdida por in$iltraci&n" los ca%,ios cli%#ticos" el
ta%año del canal etc.
B$%() L8%) $ %)0'+5'
El ,orde li,re de !n canal es la distancia ertical desde la parte s!perior del canal *asta la
s!per$icie del a'!a en la condici&n de diseño. Esta distancia de,e ser lo s!$iciente%ente
'rande para preenir -!e ondas o $l!ct!aciones en la s!per$icie del a'!a ca!sen re,oses
por enci%a de los lados.
No e;iste !na re'la !niersal%ente aceptada para el c#lc!lo del ,orde li,re" de,ido a -!e la
acci&n del las ondas o las $l!ct!aciones en la s!per$icie del a'!a en !n canal p!ede crearse
por ca!cas incontrola,les. Ondas pron!nciadas y $l!ct!aciones en la s!per$icie se esperan
en canales donde la elocidad es %!y alta y la pendiente %!y e%pinada" de tal %anera -!e
el $l!o se !ele inesta,le" o en c!ras donde la alta elocidad y el #n'!lo de de$le;i&n
p!eden ca!sar s!per$icies de a'!a con sGper eleaciones en el lado cone;o de la c!ra" o
en canales donde la elocidad de $l!o se apro;i%a al estado critico.
En el diseño es co%Gn el !so de reanc*as -!e ar(en entre !n 5Q y !n 30Q de la
pro$!ndidad del a'!a" con !n %(ni%o del orden de 15 c%. ara seleccionar !na reanc*a
en el ran'o indicado es necesario tener en consideraci&n el ta%año del canal" la elocidad
del a'!a" las c!ras" los posi,les aportes e;tras d!rante las ll!ias" la e;istencia de o,ras dedescar'as de se'!ridad" las $l!ct!aciones del niel de,idas a los %oi%ientos de las
co%p!ertas" entre otros $actores.
S)++- !(%*+'&)) Ó:&'
/a cond!ctiidad de !na secci&n de canal se incre%enta con el a!%ento en el radio
*idr#!lico o la dis%in!ci&n en el per(%etro %oado. Entonces desde !n p!nto de ista
El diseño en planta de !na canal o de !na (a est# $or%ado por tra%os rectos e%pal%ados
entre s( por c!ras. /as c!ras %#s a%plia%ente !sadas son las c!ras circ!lares si%ples"
c!yos ele%entos co%ponentes se descri,ir#n a contin!aci&n de ac!erdo a lo señalado por
el %an!al de carreteras.
De la $i'!ra se tienen los si'!ientes co%ponentes>
• An > Artice" p!nto de intersecci&n de dos alineaciones consec!tias del tra+ado.
• S> n'!lo entre dos alineaciones" %edido a partir de la alineaci&n de entrada" en el
sentido de los p!nteros del relo" *asta la alineaci&n de salida.
• > n'!lo de De$le;i&n entre a%,as alineaciones" -!e se repite co%o #n'!lo del
centro s!,tendido por el arco circ!lar.
• > adio de C!rat!ra del arco de c(rc!lo 9%:
• T> Tan'entes" distancias i'!ales entre el rtice y los p!ntos de tan'encia del arcode c(rc!lo con las alineaciones de entrada y salida 9%:. Deter%inan el principio de
c!ra C y $in de c!ra PC.
• )> <isectri+" distancia desde el rtice al p!nto %edio" =C" del arco de c(rc!lo 9%:.
• D> Desarrollo" lon'it!d del arco de c(rc!lo entre los p!ntos de tan'encia C y PC