INFORME DE CAMPO HIDROLOGÍA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

HIDROLOGIA

DOCENTE : M.SC.ING. JOSÉ DEL CARMEN PIZARRO BALDERA

ESTUDIANTE : HELENY DEL CARMEN CHÁVEZ RAMÍREZ

CÓDIGO : 053155

SEMESTRE : 2009-I

TARAPOTO-PERÚ

2009

1

INDICE

PRESENTACIÓN 3

INTRODUCCIÓN 4

OBJETIVOS 5

OBJETIVO GENERAL 5

OBJETIVO ESPECÍFICO 5

MARCO TEÓRICO 6

CANALES 7

CANAL 7

CLASIFICACIÓN DE CANALES 7

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN DEL CANAL 8

CONDICIONES HIDRALICAS PARA EL DISEÑO 9

DISEÑO DEL CANAL 10

DISEÑO DE SECCIONES HIDRÁULICAS 11

CANALES ABIERTOS 14 GEOMETRIA DEL CANAL 15

MARCO PRÁCTICO 16

PRÁCTICA DE AFORO 17 MÉTODOS DIRECTOS 17

VERTEDEROS DE AFORO 17

ESTACIONES DE AFORO CON ESCALAS LIMNIMÉTRICAS 18

CONSIDERACIONES ADICIONALES 19

VERTEDERO CON CONTRACCIÓN LATERAL 19

VERTEDERO TRAPEZOIDAL DE CIPOLLETTI (ITALIANO) 20

PRÁCTICA DE CAMPO 22

INFORME DE CAMPO 23 ANTECEDENTES 23 DESCRIPCIÓN DE TÉCNICA DE CAMPO: MEDICIÓN DE CAUDALES 23 MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD 25 MÉTODO DEL VERTEDERO 31 CÁLCULO DEL CAUDAL 35 MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD: MÉTODO DEL FLOTADOR

2

MÉTODO DEL VERTEDERO 36 Vertedero Rectangular o de Contracción Lateral 36 Vertedero Trapezoidal 38

CONCLUSIONES 39

RECOMENDACIONES 39

BIBLIOGRAFÍA 40

3

PRESENTACIÓN

La mayor parte de los estudios y proyectos de obras de ingeniería civil

incluyen el dimensionamiento de elementos destinados a evacuar los

caudales de avenida evitando daños en lo proyectado, aguas arriba y aguas

abajo.

Aunque este tipo de cálculos suelen adaptarse a una metodología común en

sus aspectos básicos, difieren notablemente en los datos e hipótesis de

partida y en los parámetros de diseño, con lo cual los resultados no siempre

resultan homogéneos.

Es por ello que el ingeniero debe basar su criterio en el discernimiento

entre sus conocimientos teóricos y prácticos, dando lugar así a una

solución acorde con los parámetros de diseño que vayan de la mano con la

realidad del lugar donde se desee diseñar alguna obra hidráulica.

Así, la práctica de campo realizada en el curso de Hidrología ayuda al

estudiante a contrarrestar los conocimientos adquiridos en clase, con los

conocimientos que adquiere al obtener por sus propios medios los datos en

la vida real.

El presente trabajo detalla lo realizado en la práctica, así como también los

datos y cálculos obtenidos de los ejercicios prácticos realizados en campo.

Heleny del C. Chávez Ramírez

Est. Ing. Civil

4

INTRODUCCIÓN

Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de

toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del proyecto y en

condiciones que permitan transportar los volúmenes necesarios para cubrir la demanda

en un proyecto de riego.

Así, el caudal, factor clave en el diseño y el más importante en un proyecto de riego, es

un parámetro que se obtiene sobre la base del tipo de suelo, cultivo, condiciones

climáticas, métodos de riego, etc., es decir mediante la conjunción de la relación agua – suelo – planta y la hidrología, de manera que cuando se trata de una planificación de

canales, el diseñador tendrá una visión mas amplia y será mas eficiente, motivo por lo

cual el ingeniero agrícola destaca y predomina en un proyecto de irrigación.

En general, el canal de aducción en una cuenca de montaña, es la obra que requiere las

mayores inversiones comparando con las demás obras civiles de un sistema hidráulico,

ya que debido a su longitud y condiciones topográficas, los volúmenes de excavación,

materiales de construcción, etc. superan en general al resto de obras civiles (obra de

toma, cámara de carga o tanque de almacenamiento).

En muchos casos el costo de inversión del canal será fundamental para establecer la

viabilidad de un proyecto.

En la actualidad, la creciente demanda que pesa sobre los recursos de agua disponible

en los sistemas de riego y el constante aumento en el costo que tiene el desarrollo de las

redes de riego, exigen que el agua se utilice de forma económica, es decir sin

desperdiciarla.

Las mediciones sirven para asegurar el mantenimiento adecuado del suministro, es

decir que cumpla con la programación dada y que estén acordes con las cantidades que

se deben suministrar, descubrir las anomalías, así como averiguar el origen de las

pérdidas que se produzcan en el conducto.

Así, en la práctica de campo se realizaron ejercicios de medición de caudales, teniendo

en cuenta la ecuación de continuidad y la medición por vertederos.

5

OBJETIVOS

Objetivo General

Aplicar lo aprendido durante el curso de Hidrología.

Objetivo Específico

Realizar en campo por varios métodos, la medición del caudal de un canal de

riego (continuidad, vertederos).

6

7

CANALES

CANAL

En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos

generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la

atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del

comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su

diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la

ingeniería civil.

CLASIFICACIÓN DE CANALES

Canal natural

Se denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza terrestre, algunos

tienen poca profundidad y otros son más profundos, según se encuentren en la montaña

o en la planicie. Algunos canales permiten la navegación, generalmente sin necesidad de

dragado.

Canal de riego

Éstos son vías construidas para conducir el agua hacia las zonas que requieren

complementar el agua precipitada naturalmente sobre el terreno.

Canal de navegación

Un canal de navegación es una vía de agua hecha por el hombre que normalmente

conecta lagos, ríos u océanos.

8

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN DEL CANAL

Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser

definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos

elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento.

Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la

distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.

Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la

superficie libre.

Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo

normal a la dirección del flujo.

Perímetro mojado: el perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la

intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal

a la dirección del flujo.

Radio hidráulico: (R) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado,

se expresa como: R = A / P

Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área

mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T

Factor de la sección: el factor de la sección (Z), para cálculos de escurrimiento

o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la

profundidad hidráulica, se expresa como: Z = A. SQRT (D)

El factor de la sección, para cálculos de escurrimiento uniforme es el producto

del área mojada con la poténcia 2/3 del radio hidráulico, se expresa como: A.

R^(2/3)

9

CONDICIONES HIDRAULICAS PARA EL DISEÑO

SECCIÓN HIDRÁULICA Existen diferentes tipos de sección de un canal, los hay de sección rectangular, trapezoidal, triangular,

semi circular, parabólico y combinaciones de estas.

Las sección transversal de un canal natural es generalmente de forma muy irregular y varia de una lugar u

otro:

Sección transversal, se usa siempre en canales de tierra y en canales revestidos.

Sección rectangular, se emplea para acueductos de madera, para canales

excavados en roca y para canales revestidos.

Sección triangular, se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también en

canales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad de trazo. También se

emplea en revestidas, como alcantarillas de las carreteras.

Sección parabólica, se emplea abecés para canales revestidos y es la forma que

toma aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.

Sección semi circular y sección de herradura, se usa comúnmente para

alcantarillas y estructuras hidráulicas importantes.

Tipos de Secciones Hidráulicas de Canales

10

PENDIENTE DE L CANAL Relacionada directamente con la topografía que sigue la ruta del canal, depende también del tipo de

material que conforma la caja del canal.

Debido a que la pendiente condiciona los valores de la velocidad del agua, es necesario que la pendiente

del canal sea la más adecuada con la finalidad de evitar erosión en la superficie de la caja del canal o

sedimentación en la caja del canal. Para tramos de canal con fuerte pendiente necesariamente deben ser

revestidos o también se deben proyectar obras de arte como son la caídas inclinadas y rápidas.

TALUD DEL CANAL Es la inclinación del pared del canal con respecto a la horizontal.

La selección del talud de un canal se tiene en consideración el tipo de suelo en le cual se aloja la caja del

canal. Si el suelo es arenoso el talud debe ser mayor (Z=H≥2), si el suelo es rocoso, el talud debe ser (Z=

0).

RUGOSIDAD DEL CANAL Es el grado de resistencia que ofrece la superficie de la caja del canal al paso del agua, es decir esta en

función directa del tipo de acabado de la superficie, la misma que puede ser lisa o áspera.

Existen diferentes valores de rugosidad:

Canales sin revestir 0.025≤ n ≤ 0.030

Canales revestidos (concreto) 0.014≤ n ≤ 0.016 (sin acabado)

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n) DE MANNING.

Para la determinación del coeficiente de rugosidad (n) depende de la aspereza de la superficie, pero no

exclusivamente hay otros factores que intervienen que son:

CURVAS

No es correcto considerar el coeficiente de rugosidad, que estrictamente es un coeficiente de resistencia,

como independiente del alineamiento del canal. La presencia de curvas aumenta la resistencia.

Especialmente si estas son numerosas y de pequeño radio de curvatura.

VEGETACIÓN

Es particularmente importante en canales pequeños. Su crecimiento puede alterar esencialmente los

valores supuestos en base únicamente a la rugosidad. Es frecuente en canales de tierra. Su crecimiento

demasiado puede dar lugar fácilmente a aumentos del orden del 50% en el valor de “n”.

IRREGULARIDADES. Los canales de tierra se caracterizan por no tener una sección transversal invariable. Las irregularidades

que pueden ocurrir como consecuencias de bancos, depósitos de sedimentos, etc. Alteran el valor de la

rugosidad del supuesto.

DISEÑO DEL CANAL

EL TIRANTE DE AGUA

En general al aumentar el tirante se tendrá, de acuerdo a la teoría, que la rugosidad relativa disminuye y

por lo tanto también debe disminuir el coeficiente “n”.

Durante la fase de diseño es necesario tener en consideración los resultados obtenidos en los estudios

básicos de ingeniería (geología y mecánica de suelos). La selección del talud tiene como limitante el tipo

de material en el cual se alojara la caja del canal, es decir para le caso de que la caja se aloje en material

rocoso, es recomendable que no sea profundo el canal con la finalidad de minimizar los metrados de

excavación en rocas, no existiendo limitante cuando la caja del canal sea excavado en terrenos rocosos.

Juega un papel muy importante tener en cuenta la pendiente del canal con la finalidad de no presentar

altos valores de velocidad ya que el tirante guarda una relación directa.

CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DEL TIRANTE

11

SECCIÓN DA MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA (para canales revestidos)

Es aquella que considera una mínima área mojada para conducir un cause máximo,

generalmente esta sección se utiliza para canales revestidos.

SECCIÓN DE MÍNIMA INFILTRACIÓN

Es la que corresponde a un área mínima que permite conducir un caudal máximo con

mínimas perdidas por infiltración. No tiene en consideración la eficiencia.

SECCIÓN DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA Y MINIMA INFILTRACIÓN

(M.E.H – M.I)

Es la que corresponde a un área hidráulica que conduzca un caudal máximo y a la vez

tenga perdidas mínimas por infiltración. Esta sección corresponde al diseño de canales

sin revestir.

VELOCIDAD MÁXIMA Y MÍNIMA PERMISIBLE.

La velocidad máxima es aquella que no va a permitir erosión de las paredes y fondo o

base de la caja del canal. Los valores de la velocidad están en función del tipo del

material en el cual se aloja la caja del canal. Para canales revestidos de concreto la

Vmáx permisible es de 2.50 m/seg.

La Vmín permisible en un canal es aquella que no permite la sedimentación en el fondo

y paredes del canal. Sus valores van entre 0.63 – 0.73 m/seg.

DISEÑO DE SECCIONES HIDRÁULICAS.

A nivel de parcela lo más generalizado es encontrarnos con canales de tierra de sección

trapezoidal, por lo cual las recomendaciones que se proporcionan estarán orientadas más

a estos tipos de canales.

CAUDAL (Q)

Para el diseño de un canal parcelario el caudal tiene que ser un dato de parida, que se

puede calcular con base en el modulo de riego (1/s/ha), la superficie que se va a regar y

el caudal que resulte de las pérdidas por infiltración durante la conducción.

En el caso de que el canal sirva para evacuar los excedentes de las aguas pluviales, el

caudal de diseño se calcula tomando en cuenta las consideraciones hidrológicas.

Lo que se busca es encontrar las dimensiones del canal, para conducir el caudal

determinado de acuerdo con las necesidades de uso para riego, drenaje, hidroeléctrico o

poblacional.

12

VELOCIDAD MEDIA EN LOS CANALES (V)

La velocidad media se puede determinar por medio de la formula de Manning:

Las velocidades en los canales varían un ámbito cuyos límites son: la velocidad mínima,

que no produzca depósitos de materiales sólidos en suspensión (sedimentación), y la

máxima, que no produzca erosión en las paredes y en le fondo del canal. Las

velocidades superiores a los valores máximos permisibles, modifican las rasantes y

crean dificultades en el funcionamiento de las estructuras del canal, y al inversa la

sedimentación debido a velocidades muy bajas provoca problemas por embaucamiento

y disminución de la capacidad de conducción y originan mayores gastos de

conservación.

PENDIENTE ADMISIBLE (S).

La pendiente en general, debe ser la máxima que permita dominar la mayor superficie

posible de tierra y que, al a vez, dé valores para la velocidad que no causen erosión del

material en que están alojado al canal ni favorezca el deposito de asolve.

TALUDES (Z).

Los taludes se definen como la relación dela proyección horizontal a la vertical de la

inclinación de las paredes laterales.

La inclinación delas paredes laterales depende en cada caso particular de varios

factores, pero muy en particular de la clase de terreno en donde están alojados.

Mientras mas inestables sea el material , menor será el ángulo de inclinación de los

taludes.

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n).

En forma practica, los valores de coeficiente de rugosidad que se usan para el diseño de

canales alojados en la tierra están comprendidos entre 0.025 y 0.0 30, y para canales

revestidos de concreto se usan valores comprendidos entre 0.013 y 0.015

ANCHO DE SOLERA (b)

Resulta muy útil para cálculos posteriores fijar de antemano un valor para el ancho de

solera, plantilla o base, con lo cual se pueden manejar con facilidad las fórmulas para

calcular el tirante.

Para canales pequeños, el ancho de solera estará en función del ancho de la pala de

maquinaria disponible en la construcción.

V = R2/3 S1/2

n

13

TIRANTE (Y)

Una regla empírica generalmente usada, establece el valor máximo de la profundidad de

los canales de tierra según la siguiente relación.

AREA HIDRÁULICA (A)

Se obtiene usando la relación geométrica.

BORDE LIBRE (B.L)

En la determinación de la sección transversal de los canales, resulta siempre necesario

dejar ciertos desniveles entre superficie libre del agua para el tirante normal y la corona

de los bordes, como margen de seguridad, a fin de absorber los niveles extraordinarios

que puedan presentarse por encima del caudal de diseño del canal.

PROFUNDIDAD TOTAL (H)

La profundidad total del canal se encuentra una vez conocida el tirante de agua y el

borde libre es decir:

ANCHO DE CORONA (C)

El ancho de corona de los bordes de los canales en sumarte superior depende

esencialmente del servicio que estos habrán de prestar. En canales anchos se hacen

suficientes anchos, 6.50mt. como mínimo, para permitir el transito de vehículos y

equipos de conservación a fin de facilitar los trabajos de inspección y distribución del

agua.

En canales pequeños 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 mt. Para caudales menores de 0.50 m3/s y 1.00mt, para caudales mayores.

Y = √A

2

A = (b+ZY)Y

B.L = H - Y

H = Y + B.L

14

CANALES ABIERTOS

El diseño de canales abiertos es la herramienta más básica si se desea realizar diseños

orientados a la Conservación de Suelos, pues en él radican los elementos necesarios

para canales de desviación, canales de terrazas, vías de evacuación (waterway), etc.

Tipo de Secciones para Canales Abiertos

Un canal abierto es un conducto en el cual el agua, fluye con una superficie libre.

De acuerdo con su origen un canal puede ser natural o artificial.

Los canales NATURALES influyen todos los tipos de agua que existen de manera

natural en la tierra, lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas

montañosas hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes, y estuarios de mareas.

Las corrientes subterráneas que transportan agua con una superficie libre también son

consideradas como canales abiertos naturales.

Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares. En

algunos casos pueden hacerse suposiciones empíricas razonablemente consistentes en

las observaciones y experiencias reales, de tal modo que las condiciones de flujo en

estos canales se vuelvan manejables mediante tratamiento analítico de la hidráulica

teórica.

15

Los canales artificiales son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo

humano: canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas, canales y canaletas

de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera,

cunetas a lo largo de carreteras etc..., así como canales de modelos de laboratorio con

propósitos experimentales las propiedades hidráulicas de estos canales pueden ser

controladas hasta un nivel deseado o diseñadas para cumplir unos requisitos

determinados.

La aplicación de las teorías hidráulicas a canales artificiales producirán, por tanto,

resultados bastantes similares a las condiciones reales y, por consiguiente, son

razonablemente exactos para propósitos prácticos de diseños.

La canaleta es un canal de madera, de metal, de concreto de mampostería, a menudo

soportado en o sobre la superficie del terreno para conducir el agua a través de un de

una depresión. La alcantarilla que fluye parcialmente llena, es un canal cubierto con una

longitud compartidamente corta instalado para drenar el agua a través de terraplenes de

carreteras o de vías férreas. El túnel con flujo a superficie libre es un canal

compartidamente largo, utilizado para conducir el agua a través de una colina o a

cualquier obstrucción del terreno.

GEOMETRIA DEL CANAL

Un canal con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se

conoce como canal prismático. De otra manera, el canal es no prismático; un ejemplo es

un vertedero de ancho variable y alineamiento curvo. Al menos que se indique

específicamente los canales descritos son prismáticos.

El trapecio es la forma mas común para canales con bancas en tierra sin recubrimiento,

debido a que proveen las pendientes necesarias para la estabilidad.

El rectángulo y el triangulo son casos especiales del trapecio. Debido a que el

rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidos para

materiales estables, como mampostería, roca, metal o madera. La sección transversal

solo se utiliza para pequeñas asqueas, cunetas o a lo largo de carreteras y trabajos de

laboratorio. El círculo es la sección más común para alcantarillados y alcantarillas de

tamaño pequeño y mediano.

16

17

PRÁCTICA DE AFORO

AFORAR es medir el caudal que fluye por una conducción.

MÉTODOS DIRECTOS

Medir el volumen V en un tiempo t. Son los más precisos.

t

VQ

Métodos basados en aplicación de la ecuación de continuidad: SVQ *

Cálculo de la sección S: la sección puede ser regular (cuadrada, triangular, etc) o irregular

(cauce de río). En irregular hay que dividir la sección en fajas regulares.

Cálculo de la velocidad media V:

1. Velocidad superficial Vs: mediante trazadores químicos o flotadores (Vs= L/t).

La V media: sVV ; 0.70 a 0.85.

V media en punto a 0.6H. Vmáx a 0.2H desde superficie.

2. Tubo pitot: tubo acodado en ángulo recto por donde sube el agua un h.

Aplicando Bernoulli: hgV 2 .

VERTEDEROS DE AFORO

Pared perpendicular a la dirección del flujo que produce una elevación del nivel del agua.

Midiendo H se calcula el caudal.

Hay vertederos de pared delgada (esquema: espesor << a 0.5H) y de pared ancha.

Vertederos sin contracción lateral: pantalla de forma rectangular con umbral en bisel de longitud

L por encima de la que vierte lámina de espesor H.

Aplicando Bernoulli se obtiene:

gyV 2

(Q:m3/s, L:m, H:m)

Medir H alejada de vertedero para evitar la contracción de superficie.

Buenos resultados para caudales entre 6 y 10000 l/s.

H

V

y

23

84.1 LHQ

18

Vertederos con contracción lateral: cuando la pared no ocupa todo el canal

Vertedero trapecial o Cipolleti:

vertedero triangular o Thompson: para caudales menores a 6 l/s

Para = 90°

Condiciones que deben reunir los vertederos de aforo :

El umbral debe ser perfectamente horizontal

La altura del umbral debe ser mayor a 2 H

La longitud L debe ser mayor a 3H

La altura H debe medirse a más de 4H aguas arriba

El tramo del cauce aguas arriba debe ser recto en una longitud mayor a 10L.

Pendiente uniforme y casi nula

La velocidad de llegada al vertedero deberá ser menor a 0.15 m/s

Aforo a la salida de una tubería La tubería debe estar horizontal. Con regleta graduada con codo a 90° y longitud 30.5cm

ubicada como en la figura. Medir L.

(Q:l/s, S:dm2, L:dm)

ESTACIONES DE AFORO CON ESCALAS LIMNIMÉTRICAS: miden H(t). Q es función

de H: curva de gasto determinada experimentalmente. Para ríos de sección estable.

L

30.5 cm

H

L

H

L

23

86.1 LHQ

25

38.1 HQ

SLQ 9.3

19

(a) vertedero con escotadura en V de 90°

(b) vertedero con escotadura rectangular

20

CONSIDERACIONES ADICIONALES

VERTEDERO CON CONTRACCIÓN LATERAL

21

VERTEDERO TRAPEZOIDAL DE CIPOLLETTI (ITALIANO)

Este vertedero tiene una gran ventaja sobre el rectangular porque el aforo solo se

determina en función de la longitud de la cresta, por lo que no es necesario aplicar

corrección alguna.

Tiene por inclinación Horizontal 1 y Vertical 4, que es recomendado por su autor.

El gasto se obtiene con la siguiente fórmula:

Q= 1.860xbxh3/2

Donde:

Q= gasto en m3/seg

b= longitud de la cresta en metros

h= altura de agua en metros

*Válida para un rango de h entre 0.08 y 0.6 m.

Para lo cual a ≥ 2h ; b ≥ 3h ; w ≥ 3h

*En este caso presentamos un vertedero para un rango de 0.08 m y 0.25 m.

TABLA DE CAUDALES DE ACUERDO A “H”

h (m) b(m) Q(m3/seg)

0.05 0.50 0.0465

0.10 0.50 0.0930

0.15 0.50 0.1395

0.20 0.50 0.1860

0.25 0.50 0.2325

22

23

INFORME DE CAMPO

ANTECEDENTES

FOTO 1

La Práctica de Campo del curso de Hidrología, se realizó el día sábado 01 de agosto del

2009.

Siendo las 10:00 de la mañana, partimos con dirección al canal de riego el cual se

encuentra ubicado a la altura del km 597 de la carretera Fernando Belaunde Terry- Zona

Norte.

FOTO 2

24

Entrando por el margen izquierdo de la carretera Fernando Belaunde Terry-Zona Sur.

FOTO 3

Dirección de la carretera a Mishquiyacu.

FOTO 4

25

DESCRIPCIÓN DE TÉCNICA DE CAMPO: MEDICIÓN DE CAUDALES MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD PASO 1: CÁLCULO DE LA VELOCIDAD

Para el cálculo de la velocidad se utilizó el Método del Flotador, es decir medir el

tiempo que demora en recorrer una botella de plástico la distancia entre dos puntos

conocidos.

FOTO 5

Primero se procedió a realizar la limpieza del sardinel, para así facilitar al momento de

realizar la medición de la longitud requerida.

FOTO 6

Luego de la limpieza se realizó la medición de la longitud entre los dos puntos que se

escogieron, obteniendo de esta medición una longitud de 40 m.

26

FOTO 7

Dos compañeros se pusieron en cada uno de los dos puntos señalados, uno al comienzo

y otro al final del tramo medido. El del comienzo suelta la botella plástica.

FOTO 8

La botella flota y se desplaza a lo largo del canal por la superficie del agua hasta llegar

al siguiente punto.

27

FOTO 9

Al cruzar el primer punto (punto de salida) se empieza a tomar la medida del tiempo

con la ayuda de un cronómetro.

FOTO 10

Al llegar al punto de llegada, la botella es tomada por el compañero que se encuentra en

el punto y se toma el tiempo que demoró la botella en pasar todo el trayecto de 40 m.

Esta operación se realiza unas cuatro veces más con el fin de calcular un tiempo

promedio de recorrido.

28

PASO 2: CÁLCULO DEL ÁREA DEL CANAL Y DEL ÁREA HIDRÁULICA

FOTO 11

El canal estudiado en esta ocasión es de sección trapezoidal.

FOTO 12

Primero se empieza por medir el espejo total del canal, que vendría a ser la base mayor

del trapecio. La medición arrojó un B= 4.05 m.

29

FOTO 13

Luego medimos la altura total del canal, lo cual nos dio H=1.40 m.

FOTO 14

Despues se procedió a medir la solera, que vendría a ser la base menor del trapecio, la

cual resultó b= 1.10 m.

30

FOTO 15

Para el cálculo del área hidráulica se procedió a medir el espejo de agua, es decir la

superficie ocupada por el agua, lo cual dio T=2.23 m.

FOTO 16

Y por último se midió el tirante de agua, lo cual dio y=0.535.

31

MÉTODO DEL VERTEDERO

FOTO 17

Para la realización del segundo ejercicio avanzamos unos metros más allá del lugar

donde se realizó el primer ejercicio, esto con la finalidad de encontrar un sitio donde el

cauce del río sea más angosto, ya que así sería más fácil hacer pasar la corriente del río

por el vertedero.

FOTO 18

Encontramos el lugar adecuado con un cauce angosto.

32

FOTO 19

Primeramente se realizó la limpieza del terreno, es decir del cauce para así facilitar las

cosas al momento de realizar el ejercicio usando vertederos.

FOTO 20

Luego de la limpieza se colocó el primer vertedero, el de sección rectangular, en el

centro del cauce.

33

FOTO 21

Con la finalidad de estabilizar el vertedero y lograr cerrar el pase del agua para forzarlo

a pasar por el, se movilizó piedras y paja esto con la ayuda y la participación de los

compañeros.

FOTO 22

Los compañeros que se encontraban en el agua eran los encargados de colocar las

piedras y la paja en los costados de donde se encontraba el vertedero.

34

FOTO 23

Luego de lograr la estabilización y el parcial cierre del pase del agua se realizó la

medición de la cresta y la altura de agua.

FOTO 24

De la misma manera se procedió para la medición de la altura de agua en el vertedero de

sección trapezoidal.

35

CÁLCULO DEL CAUDAL

Con los datos obtenidos en campo, se realizó el cálculo del caudal.

MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD: MÉTODO DEL FLOTADOR

Datos de Campo:

LONGITUD (m) TIEMPO (seg)

40 52

40 49

40 54

40 56.8

40 52.42

Lprom : 40 t prom : 53.078

Cálculo de la velocidad:

Velocidad superficial =

Velocidad media = 0.8 Vsup. =

Cálculo del área:

A total=

A hidráulica=

36

Cálculo del Caudal:

Sea: Q=V.A

Q= (0.60)x(0.89)

Q= 0.534 m3/seg = 534 lt/seg

MÉTODO DEL VERTEDERO

Vertedero Rectangular o de Contracción Lateral Datos de Campo:

H = 0.23 m

L = 1.00 m

Cálculo del Caudal:

Sea la Fórmula de Francis: Q= 1.84 (L-0.2H)H3/2

Q= 1.84 (1-0.2x0.23) x(0.23)3/2

Q= 0.1936 m3/seg = 193.6 lt/seg

37

Gráficamente se tiene:

Q=0.1936m3/s

eg

38

Vertedero Trapezoidal

Datos de Campo:

H= 0.12 m

Cálculo del Caudal:

Interpolando datos de la tabla de caudales:

H (m) Q(m3/seg)

0.10 0.0930

0.12 Q

0.15 0.1395

Se obtiene:

Q= 0.1116 m3/seg = 111.6 lt/seg

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CONCLUSIONES

El alumno del curso de Hidrología al llegar al término del curso sale capacitado

tanto al nivel teórico y práctico dejando sólo en él la capacidad para elaborar su

propio criterio de aplicación de los conocimientos adquiridos en clase y en el

campo.

Con esta práctica de campo el alumno podrá estimar los caudales que circulan

por un canal para así poder abastecer las áreas de riego para su aprovechamiento

en la agricultura y abastecimiento de agua necesaria para poblaciones.

RECOMENDACIONES

Que deberían aumentar las prácticas de campo que se realizan en el curso, ya

que el alumno se identificará aún más con su carrera cuando sepa como se aplica

todo las teorías brindadas en clase en el entorno natural.

Que estas prácticas incentiven al alumno y afiancen su visión con respecto a lo

que la carrera de ingeniería civil ofrece como campo laboral.

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BIBLIOGRAFIA

Apuntes del Curso de Hidrología

M.SC.ING: JOSÉ DEL CARMEN PIZARRO BALDERA

Semestre 2009-I

Hidraulica de Canales

MÁXIMO VILLÓN BEJAR

Apuntes de la Práctica de Campo

PÁGINAS WEB

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_de_riego

http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml

http://www.inta.gov.ar/bariloche/info/documentos/forestal/silvicul/hdt05.pdf

NOTA:Las páginas fueron visitadas el día domingo 02 de agosto a las 3:07 p.m.