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PROYECTO DE DISEÑO DE UN CANAL MECANICA DE FLUIDOS II Ing. Abel A. Muñiz Paucarmayta CÓRDOVA PAUCARCHUCO Diana Clara OLIVERA UCEDA Julio Martin OSSCO FLORES Tito PERALES SIMEÓN José Luis
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Informe de Diseño de Canal

Jul 12, 2016

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Page 1: Informe de Diseño de Canal

MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO DE DISEÑO DE UN CANAL

MECANICA DE FLUIDOS II

Ing. Abel A. Muñiz Paucarmayta

CÓRDOVA PAUCARCHUCO Diana Clara

OLIVERA UCEDA Julio Martin

OSSCO FLORES Tito

PERALES SIMEÓN José Luis

VI

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÙ

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

MECÁNICA DE FLUIDOS II

1. ANTECEDENTES.-

El proyecto de construcción del canal de regadío en esta zona fue planeado gracias a los distintos

aportes de los integrantes del grupo. Entre los cuales se tenía pensado construir el proyecto en

varios lugares resultando el ingreso al distrito de San Agustín De Cajas por no contar con un canal

el cual abastezca de agua a sus campos de cultivo por la zona. Contábamos con un canal cercano

desde donde se traería el agua para el canal que diseñamos.

2. OBJETIVO DEL PROYECTO.-

Nuestro proyecto tiene como objetivo abastecer de agua a los terrenos que existen alrededor del

canal, ya que estos cuentan con plantaciones de papa, alfalfa, etc.

3. UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y ÁMBITO DE TRABAJO.-

REGIÓN: Junín

PROVINCIA: Huancayo

DISTRITO: San Agustín De Cajas

CUENCA: Mantaro

ALTITUD PROMEDIO: 3260 m.s.n.m

Fig. MAPA DE UBICACION 1

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4. ANALISIS DEL MEDIO FÍSICO Y DE LOS RECURSOS NATURALES.-

4.1. RELIEVE.-

La zona escogida se encuentra en la región Quechua, que se extiende desde los 2300 metros y los

3500 msnm.

Fig. Relieve de la zona de San Agustín De Cajas próxima al proyecto de canal

4.2. CLIMA.-

Su clima es templado frio seco, oscila en una temperatura máxima de 20° y una temperatura mínima

0.5°, con un régimen de lluvias estacionales más frecuente entre los meses de Diciembre a Marzo.

Y una sequia el resto del año, por eso el uso de canales para la buena distribución de aguas.

Esta zona tiene condiciones para el sembrío de trigo, papa, maíz, cebada, arvejas, habas, etc.

En los meses que corresponden a invierno y primavera se produce una fuerte insolación debido a la

transparencia de la atmosfera.

La zona se caracteriza porque su régimen de humedad tiene dos estaciones bien marcadas: mayo-

octubre estación seca y noviembre-abril estación húmeda; su régimen térmico debido a la incidencia

de bajas temperaturas trae consigo frecuentes heladas en toda la estación seca y algunas dentro de la

humedad. Dichas condiciones térmicas afectan a la economía de los pobladores locales.

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Fig. Clima de la localidad

4.3. DESCRIPCIÓN RECURSO HÍDRICO.-

La cuenca Hidrográfica del Mantaro está ubicada en la región central del país y abarca los

departamentos de Pasco, Junín, Huancavelica y Ayacucho. El rio Mantaro se origina en el Lago

Junín, el cual está regulado por la presa de Upamayo, el reservorio de regulación estacional más

importante del país, ubicado a 4080 msnm, El lago Junín tiene una capacidad total de 556 MMC y

un volumen útil máximo regulable de 441 MMC.

4.4. DESCRIPCION RECURSO SUELO.-

La capacidad de mayor uso de tierras de la San Jeronimo, se basa en actividades agrícolas (cultivo

en limpio y permanente) y forestales dentro de los márgenes económicos. Es decir existen sembríos

de cultivo de corto periodo vegetativo, tierras para pastos, por esto existe actividad ganadera en la

zona. Algunas tierras de la zona son destinadas a la actividad forestal sobresaliendo la siembra de

eucaliptos. No existe ninguna zona de protección en el área a establecer el proyecto.

4.5. FLORA Y FAUNA.-

La flora de la zona del lugar se caracteriza por ser muy variada, la cual es alentada por las lluvias.

En la zona existen arbustos como retama en su mayoría, cactus, maguey, cantuta, etc. Existen

plantas de los distintos sembríos como cebada, papas, alfalfa etc.

Existen en esta zona aves como chihuacos, colibrís, palomas, etc. Existen también el ganado vacuno

y ovino y otros animales de crianza como cerdos, asnos, carneros gallinas y otros.

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5. ANALISIS ECONÓMICO Y SOCIAL DE LA ZONA.-

5.1. VÍAS DE COMUNICACIÓN

Los principales accesos a la zona son: la vía afirmada que une a Huancayo con esta ciudad.

Otras formas de comunicación a esta zona son la vía telefónica.

5.2. CARACTERÍSTICAS DEMOGRÁFICAS Y ECONÓMICAS.-

San Jeronimo es una zona urbana con creciente demografia . La principal actividad económica

de los pobladores es la agricultura, predominando los cultivos de cebada, maíz, papa, habas,

cebolla, etc. Los cuales sirven para el consumo propio y comercio.

5.3. VIVIENDAS.-

Las viviendas que existen en el lugar que se eligió para diseñar el canal, son de material noble

en su mayoría aunque existen algunas casas de material rustico.

6. DISEÑO DE CANALES

Los canales en general pueden agruparse en no erosionables y erosionables. Son

canales no erosionables los canales revestidos y los canales sin revestir excavados en

lecho rocoso. Todos los demás canales sin revestir son erosionables y se les llama

también canales de tierra.

Los canales se revisten con el doble propósito de prevenir la erosión y minimizar las

pérdidas de agua por filtración.

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6.1 ELEMENTOS GEOMETRICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UN CANAL

Y : Profundidad de flujo.

H: Profundidad total del canal.

D : Profundidad de la sección. Se verifica d = y cos θ; d = y en los canales de

pequeña Pendiente. Cota de la S.L. = cota del fondo + y

b: Ancho del fondo.

Z : Talud:

T : Ancho superficial = b+2 zy

A : Área mojada = by + zy2

P : Perímetro mojado

R : Radio Hydraulic

D : Profundidad hidráulica

F : Freeboard o margen libre (H-y)

C : Ancho de la banqueta

El freeboard es la distancia vertical medida entre la superficie libre del agua y el borde del

canal. Las banquetas se construyen para facilitar las labores de operacióny

mantenimiento de los canales.

6.2 Formula de Chezy

Dónde:

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V = Velocidad media del canal, en m/seg.

C = Coeficiente de Chezy que depende de las características del escurrimiento y de La

naturaleza de las paredes.

R = Radio hidráulico, en m.

S = Pendiente de la línea de energía, para el flujo uniforme, es también la pendiente de

la superficie libre de agua y la pendiente de fondo del canal, en m/m.

6.3 Formula de Manning

Es la formula cuyo uso se halla más extendido a casi todas las partes del mundo.

Proviene de considerar en la fórmula de Chezy un coeficiente C igual a:

Luego:

Dónde:

v = Velocidad media, en m/seg

R = Radio hidráulico, en m

S = pendiente de canal en m/m

n = coeficiente de rugosidad

Con la ecuación de continuidad de

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Valores de rugosidad “n” de Manning

Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.

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Taludes apropiados para distintos tipos de material

CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS CANALES POCO PROFUNDOS

CANALES

PROFUNDOS

Roca en buenas condiciones Vertical 0,25:1

Arcillas compactadas o conglomeradas 0,5:1 1,0:1

Limos arcillosos 1,0:1 1,5:1

Limos arenosos 1,5:1 2,0:1

Arenas sueltas 2,0:1 3,0:1

Pendientes en canales según tipo de suelo

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TIPOS DE SUELO PENDIENTE

Suelos sueltos 0,5 1,0

Suelos francos 1,5 2,5

Suelos arcillosos 3,0 4,5

Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella

velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser

determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de

importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de

tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite

sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal. La velocidad

máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la

experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.

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Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades

que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin

erosión, que otros menos profundos.

Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.

Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe

ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre,

debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por

causas incontrolables.

Borde libre en función del caudal

Borde libre en función de la plantilla del canal

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6.4 PARAMETROS A TENER EN CUENTA

EL caudal destinado al canal del proyecto (Q=2.00m3)

El talud será (1:1)

La rugosidad comprenderá paredes de concreto bueno (n=0.015)

El ancho de la solera (b=0.50m)

El borde libre se obtendrá en relación con el caudal (B.L.=0.40m)

El ancho de corona en relación al caudal (C=1.00 m)

Los taludes de corte y relleno para suelos arcillosos (1:1)

RESULTADOS

TRAMO 1: KM0+000 HASTA KM0+700 (S=0.0083)

PERIMETRO 2.28

TIRANTE 0.63

ESPEJO DE AGUA 1.76

VELOCIDAD 2.79

FROUDE 1.40

TIPO DE FLUJO SUPERCRITICO

TRAMO 2: KM0+600 HASTA KM1+480 (S=0.0062)

PERIMETRO 2.42

TIRANTE 0.68

ESPEJO DE AGUA 1.86

VELOCIDAD 2.51

FROUDE 1.22

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TIPO DE FLUJO SUPERCRITICO

TRAMO 3: KM1+480 HASTA KM2+100(S=0.0023)

PERIMETRO 2.93

TIRANTE 0.86

ESPEJO DE AGUA 2.22

VELOCIDAD 1.73

FROUDE 0.76

TIPO DE FLUJO SUBCRITICO

RESALTO HIDRAULICO

AGUAS ARRIBA AGUAS ABAJODATOS: VALORES DATOS: VALORES

Z= 1.0000 Z= 1.0000S= 0.0062 S= 0.0023Q= 2.0000 Q= 2.0000n= 0.0150 n= 0.0150

D= 0.431 D= 0.527V= 2.493 V= 1.710F= 1.212 F= 0.752

FLUJO: Supercritico FLUJO: SubcriticoE. ESP= 0.997 E. ESP= 1.009

Ocurre trasferencia de estado supercritico a subcritico , por lo que se un forma resalto hidráulico

DISEÑO DE RESALTO HIDRAULICO

Y1= 0.6800E1= 0.9966Y2= 0.8600E2= 1.0090

PERDIDA DE ENERGIA

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ΔE = E2-E1

∆E= 0.01238 m*kg/kg

LONGITUD DEL RESALTO

SEGÚN SIECHIN

L=K*(y2-y1)

L= 10.6 *(y2-y1)

L = 1.908 m

El numero de Froude del régimen supercritico F1 esta comprendido entre 1,0 y 1,7 por lo que se tiene un resalto ondulado

Se espera que la estabilidad del resalto sea la de un resalto claro donde este se forma en el lugar deseado E2= En

TRAMO:FLUJO UNIFORME

TRAMO 1-A:Tirante inicial = 0.63 m   Como yn2=0.68m<

yc=0.74m  TIPO "S"

Tirante final = 0.67 m   Como y<yn2=0.68m & y<yc=0.74m

  ZONA 3

PERFIL "S3"TRAMO A-B:

RESALTO HIDRAULICO   Tirante conjugado menor= 0.68 m         Tirante conjugado mayor= 0.81 m      

TRAMO B-2:

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Tirante inicial = 0.81 m   Como yn2=0.68m< yc=0.74m  

TIPO "S"

Tirante final = 0.86 m   Como y>yn2=0.68m & y>yc=0.74m

  ZONA 1

PERFIL "S1"TRAMO 2-3.

FLUJO UNIFORME

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