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UNIVERSIDAD AUTONOMA CHAPINGO DEPARTAMENTO DE IRRIGACIÓN

HIDRAULICA DE LOS SISTEMAS DE CONDUCCIÓN

TAREA 1: CORRECCIÓN DE PROBLEMAS DE DISEÑO DE CANALES CON USO DEL PROGRAMA H-CANALES

PRESENTA: MARIN SILVERIO MODESTO

PROFESOR: DR. R. EDUARDO ARTEAGA TOVAR

QUINTO GRADO GRUPO “A”

4 DE JUNIO DE 2014

1. Se tiene un canal principal de sección trapezoidal que debe conducir un ⁄ , con una pendiente de la rasante de 0.002. Diseñar la gasto sección normal del canal, tomando en cuenta que la sección será de tierra (n=0.028). Para la resolución de este problema tabla 3.6 del libro de Arteaga (2006) se tiene que el valor del talud (m: 1) para tierra algo arcillosa es de 1.5: 1, y proponiendo b=1; metiendo los valores al programa HCANALES y obtenemos:

Fig.1.Primera propuesta del canal. Como se trata de una sección de tierra se debe buscar que la relación estee entre el valor medio y el de minima fitración. De la tabla 3.7 del libro de Arteaga (2006) se tiene que para un talud de 1.5: 1 el valor de la media es 0.908 y la minima filtración es 1.211. entonces tenemos un valor de y . El cociente entre estos es , y vemos que queda fuera del intervalo permitido. Por lo que se propone un nuevo valor ⁄ el valor varia de 0.2 en de siguiendo la regla de que para cuadales entre 3.5 y 10 0.2 m. Es decir, se propone un valor de . Corremos HCANALES y obtenemos ahora el valor de , resulta un cociente , cumple la condición de estar entre la media y minima filtración.

Fig 2.Segunda propuesta del canal.

A continuacion se presenta una tabla de caracteristicas de la seccion del canal mismos que se obtuvieron como resultado del problema.

Tabla1.1.Caracteristicas de la seccion transversal. CONCEPTO CANTIDAD

UNIDAD

Q n S b d A p r v e

m3/s Adim. Adim. M M m2 M M m/seg M

3.5000 0.0280 0.0020 1.2000 1.0870 3.0769 5.1193 0.6010 1.1375 0.6000

C

M

4.0000

Abajo se presenta la seccion normal del canal que se obtuvo a partir de los resultados.

Imagen1.1. Seccion normal del canal del problema 1. (acotaciones en centimetros)

2. Diseñar la seccion transversal de un canal lateral, que conduce un gasto de ⁄ , con una pendiente de 0.001 y se desea saber la pendiente necesaria si se reviste de concreto (n=0.017).

De la tabla 3.6 del libro de Arteaga (2006) se tiene que el valor del talud (m: 1) para concreto es de 1: 1, y proponiendo b=1; introducimos estos datos al programa HCANALES de donde se obtienen los resultados que se muestran en la figura 3.

Fig 3.Primera propuesta del canal. Debido a que se trata de una sección revestida se debe buscar que la relación se encuantre entre el valor maxima eficiencia y el valor de la media. De la tabla 3.7 del libro de Arteaga (2006) se tiene que para un talud de 1: 1 el valor de la media es de 1.243 y el de maxima eficiencia es de 0.828. Para el caso se tiene un valor de y por lo tanto el cociente entre estos es igual a , es decir, queda fuera del intervalo. ⁄ el Entonces promponemos siguiendo la regla de que para cuadales menores a 3.5 valor varia de .1 en .1 m. Es decir, se propone un valor de . Se corre el programa y se tienen los resultados que abajo se muestran.

Fig 4. Segunda propuesta del canal.

El valor de , da un cociente , entonces, cumple la condición de estar entre la media y maxima eficiencia. A continuacion se presenta la tabla de caracteristicas que satisface el problema planteado ademas del esquema de la seccion normal del canal.

Tabla2.1. tabla de caracteristicas de la seccion transversal. CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD Q m3/s 1.250 n Adim. 0.017 S Adim. 0.001 b m 0.9 d m 0.741 A m2 1.223 p m 3.004 r m 0.4071 v m/seg 1.0218 er m 0.0500 e m 0.2500 C m 4.0000

Imagen2.1. Seccion transversal del canal (acotaciones en centimetros).

3. Se tiene un canal principal, por constrirse con manposteria, diseñar su ⁄ , con una pendiente sección nomal, par aconducir un gasto . De la tabla 3.6 del libro de Arteaga (2006) se tiene que el valor del talud (m: 1) para mampostería es de 0.4: 1 o 0.5: 1 (para el caso se toma el valor más grande), de la tabla 3.4 del mismo libro se tiene que el coeficiente de rugosidad de Manning mínimo para mampostería es , y proponiendo el ancho b=1; se prosigue a introducir estos datos al programa y nos da lo de la figura 5.

Dado que es una seccion revestida se debe buscar que la relación se encuantre entre el valor maxima eficiencia y el valor de la media. De la tabla 3.7 del libro de Arteaga se tiene que para un talud de 0.5: 1 el valor de la media es de 1.854 y el de maxima eficiencia es de 1.236. Para el caso se tiene un valor de y por lo tanto el cociente entre estos es igual a , queda por abajo del intervalo permitido.

Figura 5.Propuesta del canal. Entonces se propone un nuevo valor de siguiendo la regla de que para cuadales entre ⁄ el valor varia de .2 en .2 m. Es decir, se propone un valor de 3.5 y 10 . luego corremos el programa y tenemos los resultados mostrados en la fig 6.

Fig 6. Propuesta del canal. Ahora el valor de ,nos da un cociente ,sigue quedando fuera del intervalo.proponiendo un valor de . Corremos el programa y obtenemos fig 7. Como se observa, el valor de , proporcina un cociente , es decir, sigue quedando fuera del intervalo.

Fig7 .Propuesta del canal. Para obtener el valor de que de un cociente dentro del intervalo permitido se presenta la siguiente tabla, donde mostramos los valores de , los valores obtenidos con HCANALES de y el cociente .

Tabla 1. Propuestas de (m) 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6

para el canal del problema 3. (m) 4.2089 4.0322 3.8648 3.7065 3.5573 3.4167 3.2845 3.1603 3.0438 2.9346 2.8322 2.7362 2.6463 2.5620

0.2376 0.2976 0.3622 0.4317 0.5060 0.5854 0.6698 0.7594 0.8542 0.9541 1.0592 1.1695 1.2848 1.4052

Los valores de genera un valor de , es decir este es el primer valor que se encuentra dentro del intervalo permisible. Pero el valor de también genera un valor de que cae dentro del intervalo permisible. Por lo que cualquiera de estos dos pueden ser las soluciones al problema.

Fig. Resultados obtenidos con b=3.4.

Fig 9. Resultados obtenidos con b=3.6.

Tabla3.1. tabla de caracteristicas de la seccion transversal. CONCEPTO CANTIDAD

UNIDAD

Q

m3/s

8.6000

n S

Adim. Adim.

0.0250 0.0002

b

M

3.6000

d

M

2.5620

A

m2

12.5050

p

M

9.3288

r

M

1.3405

v

m/seg

0.6877

e

M

0.3000

C

M

4.0000

Imagen3.1 seccion transversal del canal 3.

4. Un canal principal por revestirse con concreto (n=0.015) de sección trapecial, ⁄ , con una pendiente de talud (m=1.0), debe conducir un gasto de 0.0001. Diseñar la sección normal. Proponiendo b=1; se prosigue a introducir estos datos al programa HCANALES de donde se obtienen los resultados que se muestran en la figura 10. Debido a que se trata de una sección revestida se debe buscar que la relación se encuantre entre el valor maxima eficiencia y el valor de la media. De la tabla 3.7 del libro de Arteaga (2006) se tiene que para un talud de 1: 1 el valor de la media es de 1.243 y el de maxima eficiencia es de 0.828. Para el caso se tiene un valor de y por lo tanto el cociente entre estos es igual a , es decir, queda por abajo del intervalo permitido.

Fig 10.Propuesta del canal. Por lo que se propone un nuevo valor de siguiendo la regla de que para cuadales entre ⁄ el valor varia de .5 en .5 m. Es decir, se propone un valor de 10 y 30 . Nuevamente se corre el programa HCANALES y se tienen los resultados mostrados en la fuigura 11.

Figura 11. Resultados de la segunda propuesta del canal del problema 4. Como se observa, el valor de , proporcina un cociente , es decir, sigue quedando fuera del intervalo. Se propone un valor de . Nuevamente se corre el programa HCANALES y se tienen los resultados mostrados en la fig 12.

Figura 12. Propuesta del canal. Note que el valor de fuera del intervalo.

, proporciona un cociente

, sigue quedando

Se propone un valor de . Nuevamente se corre el programa HCANALES y se tienen los resultados mostrados en la fig 13.

Figura 13. Propuesta del canal. Note que el valor de , proporciona un cociente dentro del intervalo permisible.

, es decir, queda

A continuacion se presenta la tabla de caracteristicas de la seccion transversal del canal y el esquema de la seccion transversal del canal.

Tabla4.1. caracteristicas de la seccion transversal. CONCEPTO CANTIDAD Q m3/s n Adim. S Adim. b M d M A m2 p M r M v m/seg er M e M C M

UNIDAD 13.5000 0.0150 0.0001 2.5000 2.9047 15.698 10.7156 1.4650 0.8599 0.0800 0.3500 4.0000

Imagen4.1. seccion transversal del canal ( acotaciones en centimetros).

5. Para la construcción de un canal principal se tiene un materia clasificado como “roca sana”. Diseñar la sección normal del canal considerando que ⁄ , con un apendiente: debe conducir un gasto . De la tabla 3.6 del libro de Arteaga (2006) se tiene que el valor del talud para roca sana es vertical, de la tabla 3.4 del mismo libro se tiene que el coeficiente de rugosidad de Manning mínimo para oca con salientes sinuosas es , y proponiendo el ancho de la plantilla (b) igual a la unidad; se prosigue a introducir estos datos al programa HCANALES de donde se obtienen los resultados que se muestran en la figura 14.

Figura 14. Resultados de la primera propuesta del canal del problema 5. Debido a que se trata de una sección de roca sana se debe buscar que la relación se encuantre entre el valor maxima eficiencia y el valor de la media. De la tabla 3.7 del libro de Arteaga (2006) se tiene que para un talud vertical el valor de la media es de 3.00 y el de maxima eficiencia es de 2.00. Para el caso se tiene un valor de y por lo tanto el cociente entre estos es igual a , es decir, queda muy por abajo del intervalo permitido. Por lo que se propone un nuevo valor de siguiendo la regla de que para cuadales entre ⁄ el valor varia de .5 en .5 m. Es decir, se propone un valor de 10 y 30 . Para resumir los calculos realizados para obtener el valor de que premita un cociente dentro del intervalo permitido se presenta la tabla 2, donde se nuestran los valores propuestois de , los valores obtenidos con HCANALES de y el cociente . Tabla 2. Propuestas de (m) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

para el canal del problema 5. (m) 69.9023 35.8865 22.5564 15.8898 12.0553 33.7307 8.0083 6.8538 6.0020 5.3522 4.8428 4.4338 4.0988

0.0143 0.0418 0.0887 0.1573 0.2489 0.1038 0.4995 0.6566 0.8331 1.0276 1.2390 1.4660 1.7078

7.5 8.0

3.8197 3.5836

1.9635 2.2324

Note que el valores de genera un valor de , es decir este es el primer valor que se encuentra dentro del intervalo permisible, por lo que es considerado la solución a este problema.

Fig 15. Resultados para b=8 m. A continuacion se presenta un resumen de las caracteristicas del canal y el esquema de la seccion transversal. Tabla5.1 tabla de caracteristicas de la seccion transversal. CONCEPTO CANTIDAD Q m3/s n Adim. S Adim. b M d M A m2 p M r M v m/seg er M e M C M

UNIDAD 28.0000 0.0350 0.0005 8.0000 3.5836 28.6680 15.1671 1.8902 0.9767 8.0000 35.0000 4.0000

Imagen5.1 seccion transversal de un canal (acotaciones en centimetros).