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• William Humberto Noguera

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UN CANAL ABIERTO ES UN CONDUCTO EN EL CUAL EL AGUA FLUYE CON UNA SUPERFICIE LIBRE. EXISTEN DOS TIPOS DE CANALES , LOS NATURALES Y LOS ARTIFICIALES. LOS CANALES ARTIFICIALES SON AQUELLOS COSTRUIDOS POR EL HOMBRE. CABE DESTACAR QUE ESTE TIPO DE CANALES, LAS PROPIEDADES HIDRAULICAS, PUEDEN SER CONTROLADAS HASTA UN NIVEL DESEADO O DISEÑADAS PARA CUMPLIR LOS REQUISITOS DETERMINADOS.

EL FLUJO EN CANALES ABIERTOS PUEDE CLASIFICARSE EN MUCHOS TIPOS, Y DEFINIRSE DE VARIAS MANERAS. A. FLUJO PERMANENTE 1. FLUJO UNIFORME 2. FLUJO VARIADO. A. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO B. FLUJO RAPIDAMENTE VARIADO B. FLUJO NO PERMANENTE 1.FLUJO UNIFORME NO PERMANENTE 2. FLUJO NO PERMANENTE A. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO B. FLUJO RAPIDAMENTE VARIADO NO

EN UN CANAL ABIERTO EL EFECTO COMBINADO DE LA VISCOSIDAD Y DE LA GRAVEDAD, PUEDE PRODUCIR CUAQUIERA DE CUATRO REGIMENES DE FLUJO. 1. F < 1 ; R e < 2000  SUBCRITICO LAMINAR. 2. F > 1 ; R e < 2000 LAMINAR.

3. F > 1 ; R e > 2000 TURBULENTO. 4. F < 1 ; R e > 2000 TURBULENTO.

 SUPERCRITICO

 SUPERCRITICO

 SUBCRITICO

N.F = VEL. / (G*D)^1/2)

VEL = VELOCIDAD DE FLUJO G = GRAVEDAD D = PROF. HIDRAULICA A / T Re = VEL * L / V VEL = VELOCIDAD DE FLUJO V = VISCOCIDAD CINEMATICA L = LONGITUD DEL TRAMO

UN CANAL CONSTRUIDO CON UNA SECCION INVARIABLE Y UNA PENDIENTE DE FONDO CONSTANTE SE CONOCE COMO CANAL PRISMATICO. EL TRAPECIO ES LA FORMA MAS UTILIZADA PARA CANALES CON BANCAS EN TIERRA SIN RECUBRIMIENTO, DEBIDO A QUE PROVEEN LAS PENDIENTES NECESARIAS PARA LA ESTABILIDAD. EL RECTANGULO Y EL TRIANGULO SON CASOS ESPECIALES DEL TRAPECIO, DEBIDO A QUE EL RECTANGULO TIENE LADOS VERTICALES , POR LO GENERAL SE UTULIZA PARA CANALES CONSTRUIDOS CON MATERIALES ESTABLES, COMO MANPOSTERIA, ROCA, METAL O MADERA. LA SECCION TRIANGULAR SOLO SE UTILIZA PARA PEQUEÑAS ACEQUIAS, CUNETAS A LO LARGO DE CARRETERAS EL CIRCULO ES LA SECCION MAS COMUN PARA ALCANTARILLADOS ALCANTARILLAS DE TAMAÑOS PEQUEÑOS Y MEDIANOS (CULVERTS)

A = AREA MOJADA T = ANCHO SUPERFICIAL P = PERIMETRO MOJADO R = RADIO HIDRAULICO R=A/P D = PROFUNDIDAD HIDRAULICA D=A/T Z = FACTOR DE SECCION Z = A * R ^(2/3) b = ANCHO DE CANAL H = ALTURA DE CANAL Y = PROFUNDIDAD DE FLUJO.

 DEBEN SER CANALES ABIERTOS.  NO SE PERMITEN PARA LA RECOLECCION Y EVACUACION

DE AGUAS RESIDUALES.  PUEDEN TENER CUALQUIER FORMA.  EN LO POSIBLE DEBE FUNCIONAR A GRAVEDAD.  MANEJO AMBIENTAL ASOCIADAS.  DEBE EVITARSE EL FLUJO CRITICO POR LA INESTABILIDAD

ASOCIADA.

 TOPOGRAFIA: Debe hacerse un levantamiento

topográfico del drenaje existente y del corredor asociado con este.  CATASTRO: Debe realizarse un análisis catastral

de predios asociados con el corredor.  SUELOS: Debe realizarse una caracterización de

los suelos mediante sondeos e inspección de terreno.

 Para canales revestidos la velocidad máxima del agua no  

 



debe ser mayor que 8 m/s. Si la pendiente es elevada, deben escalonarse para disminuir la energía a un valor razonable. Los canales revestidos deben diseñarse de tal manera que los colectores marginales descarguen por encima de las aguas máximas del canal. Deben hacerse las provisiones del borde libre. El diseño de los canales debe tenerse en cuenta la existencia de caudales vertidos por otros canales y colectores de aguas lluvias existentes. Cuando los canales entreguen el agua a cuerpos de agua naturales, deberá tenerse en cuenta la cota con la que debe llegar el canal.

EL PROPOSITO DEL REVESTIMIENTO DE UN CANAL ARTIFICIAL, EN LA MAYOR PARTE DE LOS CASOS , ES PREVENIR LA EROSION, PERO OCASIONALMENTE PUEDE SER EL DE EVITAR LAS PERDIDAS DE AGUA POR INFILTRACION.

PUEDE LLAMARSE TAMBIEN, VELOCIDAD NO SEDIMENTARIA. ES LA MENOR VELOCIDAD QUE NO PERMITE EL INICIO DE LA SEDIMENTACION Y NO INDUCE AL CRECIMIENTO DE PLANTAS ACUATICAS Y DE MUSGO.

DEBIDO A QUE NO SE PUEDE ADOPTAR UN VALOR EXACTO DE LA VELOCIDAD MINIMA PERMISIBLE, SE PUEDE ADORTAR UN VALOR MEDIO DE 2 A 3 PIES / SEG.

PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONDO: POR LO GENERAL ESTA DADA POR LA TOPOGRAFIA Y POR LA ALTURA DE ENERGIA REQUERIDA, PARA EL FLUJO DE AGUA. AUNQUE EN ALGUNOS CASOS TAMBIEN DEPENDE DEL PROPOSITO DEL CANAL. PENDIENTES LATERALES: ESTAS DEPENDEN PRINCIPALMENTE DE LAS CLASES DEL MATERIAL, LA SIGUIENTE TABLA DA UNA IDEA GENERAL DE LAS PENDIENTES APROPIADAS PARA SER UTILIZADAS CON DIFERENTES CLASES DE MATERIAL.

CABE DESTACAR QUE DESDE EL PUNTO DE VISTA HIDRAULICO, POR CONSIGUIENTE, LA SECCION DEL CANAL QUE TENGA EL MENOR PERIMETRO MOJADO PARA UN AREA DETERMINADA , TIENE LA MAXIMA CONDUCTIVIDAD. DENTRO DE TODAS LAS SECCIONES EL SEMICIRCULO TIENE EL MENOR PERIMETRO MOJADO PARA UN AREA DETERMINADA, POR CONSIGUIENTE ES LA SECCION HIDRAULICA MAS EFICIENTE DE TODAS LAS SECCIONES. A CONTINUACION SE MOSTRARAN SEIS SECCIONES HIDRAULICAS OPTIMAS EN LA SIGUIENTE TABLA.

DISEÑAR UN CANAL TRAPEZOIDAL A TRAVEZ DEL CUAL SE DEBEN TRASPORTAR UN CAUDAL DE 425 PIES 3 / SEG. SABIENDO QUE LA PENDIENTE DADA POR EL ESTUDIO TOPOGRAFICO ARROJO UN RESULTADO DE 0,015. TENIENDO EN CUENTA QUE EL MATERIAL CON QUE SE CONSTRUIRA DICHO CANAL TIENE UNA RUGOSIDAD DE 0,022.

1. DETERMINAMOS QUE TIPO DE ECUACION VOY A UTILAR.

Q = 1,49 * A * ( R^(2/3) ) * ( S^(1/2) ) / n 425 = 1,49 * ((RAIZ (3) ) * Y^2) * ((( ½)*Y)^(2/3) ) * (0,0015)^(1/2) / 0,022 DESPEJAMOS Y. Y = 6, 53 ft. Zopt. = (RAIZ (3) ) / 3 Zopt. = 0,6 b optimo = 2 * Y * (RAIZ(1 + Zopt.^2)) – Zopt. b optimo = 7,53 ft.

 Se adopta un valor redondo para la base del

canal y recalculamos nuevamente la altura de la lamina de agua.  Para un b = 8 ft

 Y = 6,27 ft.

 No olvidar hacer los respectivos chequeos. - Velocidad máxima y mínima - fuerza tractiva - Numero de Froude.

- Borde libre. ( 10% - 60%) según Freeboard).