• Author / Uploaded
• vladytech

Citation preview

INFORME

La localidad de molino blanco se encuentra a 12 km distante de Cochabamba yendo por el camino a Sacaba. El motivo de la visita era de poder aprender nosotros a diseñar obras hidráulicas desde la toma, diseño, tipos de canales y diferentes compuertas con operador y sin operador La toma estaba compuesta con rejillas metálicas y una sección trapezoidal, sufusión de las rejillas eran para impedir que los materiales gruesos, como escombros maderas piedras grandes dificulten el paso del agua. Posterior mente después de la toma había otro diseño, una compuertas que su función era de controlar la entrada del agua con un respectivo caudal para la distribución de las diferentes secciones de diseño del caudal de agua. La sección que conducía era rectángulo respectivamente con sus dimensiones. Al trayecto del caudal que iba recorriendo por diferentes secciones como disipador de energía fueron controlándose con tirantes de agua para saber con que caudal y velocidad circulaba el agua. La comunidad tiene una asociación de regantes llamada APAKA PUNTA que cada socio tiene el derecho del uso del agua para sus cultivos. Los diseños fueron tomando en cuenta según ala norma y a los conceptos de diseño tomando en cuenta: CANALES Los canales tienen la función de conducir el agua desde la captación hasta el campo o huerta donde será aplicado a los cultivos. Son obras de ingeniería importantes, que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocar daños al ambiente y para que se gaste la menor cantidad de agua posible. Están estrechamente vinculados a las características del terreno, (dándole una pendiente descendente, para que el agua fluya más rápidamente y se gaste menos líquido). Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas, y van desde grandes canales para transportar varias decenas de m3/s, los llamados canales principales, hasta pequeños canales con capacidad para unos pocos l/s, son los llamados canales de campo.

Obra de derivación en construcción  obras de derivación, que como su nombre lo indica, se usan para derivar el agua (utilizando partidores), desde un canal principal acequia, secundario brazal, o de este último hacia un canal terciario, o desde el terciario hacia el canal de campo y el cañón de boquera. Generalmente se construyen en hormigón, o en mampostería de piedra, y están equipadas con compuertas.  controles de nivel, muchas veces asociadas a las obras de derivación, son destinadas a mantener siempre, en el canal, el nivel de agua dentro de un cierto rango y, especialmente en los puntos terminales, con una inclinación descendente;  controles de seguridad, estos deben funcionar en forma automática, para evitar daños en el sistema, si por cualquier motivo hubiera una falla de operación tipos de controles de seguridad: los vertederos, y los sifones;





secciones de aforo, destinadas a medir la cantidad de agua que entra en un determinado canal, en base al cual el usuario del agua pagará, por el servicio. Existen diversos tipos de secciones de aforo, algunas muy sencillas, constan de una regla graduada que es leída por el operador a intervalos pre establecidos, hasta sistemas complejos, asociados con compuertas autorregulables, que registran el caudal en forma continua y lo trasmiten a la central de operación computerizada; obras de cruce del canal de riego con otras infraestructuras existentes en el terreno, pertenecientes o no al sistema de riego. Estas a su vez pueden ser de: o cruce de canal de riego con un canal de drenaje del mismo sistema de riego; o cruce de un dren natural, con el canal de riego, a una cota mayor que este último o cruce de canal de riego con una hondonada, o valle; o cruce de canal de riego con una vía.

CLASIFICACION DE CANALES Canales naturales Su denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza terrestre, que en 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. Canales de navegación Un canal de navegación es una vía de agua hecha por el hombre que normalmente conecta lagos, ríos u océanos. 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: La profundidad del flujo 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: El 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 potencia 2/3 del radio hidráulico, se expresa como: A . R^(2/3)

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE UN CANAL Las características geométricas son la forma de la sección transversal, sus dimensiones y la pendiente longitudinal del fondo del canal. Las características hidráulicas son la profundidad del agua (h, en m), el perímetro mojado (P, en m), el área mojada (A, en m 2) y el radio hidráulico (R, en m), todas función de la forma del canal. También son relevantes la rugosidad de las paredes del canal, que es función del material en que ha sido construido, del uso que se le ha dado y del mantenimiento, y la pendiente de la línea de agua, que puede o no ser paralela a la pendiente del fondo del canal. El radio hidráulico se define como:

siendo A y P el área y el perímetro mojado. Véase también: Radio hidráulico TIPOS DE FLUJO EN UN CANAL FLUJO PERMANENTE Un flujo permanente es el que no cambia en el tiempo para el cual se está estudiando el comportamiento del agua en el canal. Las características del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Tirante (h), son independientes del tiempo, si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo x la abscisa de una sección genérica, se tiene que: V = fv(x) Q = fq(x) h = fh(x) FLUJO TRANSITORIO Un flujo transitorio presenta cambios en sus características a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal. Las características del flujo son función del tiempo; en este caso se tiene que: V = fv(x, t) Q = fq(x, t) h = fh(x, t) Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo subcrítico como en el supercrítico.

FLUJO UNIFORME Es el flujo que se da en un canal recto, con sección y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de sección transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variación en el caudal. En el tramo considerado, se las funciones arriba mencionadas asumen la forma: V = fv(x) = Constante Q = fq(x) = Constante h = fh(x) = Constante FLUJO GRADUALMENTE VARIADO El flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo variado puede ser permanente o no permanente. Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el término “flujo no permanente” se utilizará de aquí para adelante para designar exclusivamente el flujo variado no permanente. El flujo variado puede clasificarse además como rápidamente variado o gradualmente variado. El flujo es rápidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo es gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como fenómeno local; algunos ejemplos son el resalto hidráulico y la caída hidráulica. Flujo abruptamente variado [editar]

FLUJO SUBCRÍTICO En el caso de flujo subcrítico, también denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una sección determinada está condicionado a la condición de contorno situada aguas abajo. Flujo supercrítico [editar] En el caso de flujo supercrítico, también denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una sección determinada está condicionado a la condición de contorno situada aguas arriba.

1.

Diseño de secciones hidráulicas.Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.

La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es: donde: Q = Caudal (m3/s) n = Rugosidad A = Área (m2) R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo En la tabla DC06, se muestran las secciones más utilizadas. 

Criterios de diseño.- Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso debido a los altos costos. a.

Rugosidad.- Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y obstrucciones en el canal,. b. Tabla DC05. Valores de rugosidad "n" de Manning n

Superficie

0.010 Muy lisa, vidrio, plástico, cobre. 0.011 Concreto muy liso. 0.013 Madera suave, metal, concreto frotachado. 0.017 Canales de tierra en buenas condiciones. 0.020 Canales naturales de tierra, libres de vegetación. 0.025 Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo 0.035 Canales naturales con abundante vegetación. 0.040 Arroyos de montaña con muchas piedras.

c.

Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales, a continuación se presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material: Tabla DC07. Taludes apropiados para distintos tipos de material

MATERIAL

TALUD (horizontal : vertical)

Roca

Prácticamente vertical

Suelos de turba y detritos

0.25 : 1

Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concreto

0.5 : 1 hasta 1:1

Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales

1:1

Arcilla firma o tierra en canales pequeños

d.

1.5 : 1

Tierra arenosa suelta

2:1

Greda arenosa o arcilla porosa

3:1

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.

La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde libre con la siguiente formula: donde: Borde libre: en pies. C = 1.5 para caudales menores a 20 pies3 / seg., y hasta 2.5 para caudales del orden de los 3000 pies3/seg. Y = Tirante del canal en pies Tabla DC11. Borde libre en función del caudal Caudal m3/seg Revestido (cm) Sin revestir (cm)  0.05

7.5

10.0

0.05 – 0.25

10.00

20.0

0.25 – 0.50

20.0

40.0

0.50 – 1.00

25.0

50.0

 1.00

30.0

60.0