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“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL

DISEÑO DE CANALES CÁTEDRA

:

MECÁNICA DE FLUIDOS II

CATEDRÁTICO

:

ING. ABEL MUÑIS PAUCARMAYTA

ALUMNO

:

ALIAGA HUAMÁN J. CRISTIAN

SEMESTRE

:

VI

Huancayo – Perú 2013

INDICE DE CONTENIDOS

1. MEMORIA DESCRIPTIVA...................................................................1 1.1.

ANTECEDENTES.-.........................................................................1

1.2.

SITUACIÓN ACTUAL DE LA ZONA.-.................................................1

1.3.

OBJETIVO DEL PROYECTO.-...........................................................1

1.4.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y ÁMBITO DE TRABAJO.-..........................1

1.5.

ANALISIS DEL MEDIO FÍSICO Y DE LOS RECURSOS NATURALES.-......2

1.5.1.

RELIEVE.-............................................................................................................. 2

1.5.2.

CLIMA.-................................................................................................................ 2

1.5.3.

DESCRIPCIÓN RECURSO HÍDRICO.-......................................................................3

1.5.4.

DESCRIPCION RECURSO SUELO...........................................................................3

1.5.5.

FLORA Y FAUNA.-................................................................................................. 3

1.6.

ANALISIS ECONÓMICO Y SOCIAL DE LA ZONA.-..............................4

1.6.1.

VÍAS DE COMUNICACIÓN.....................................................................................4

1.6.2.

CARACTERÍSTICAS DEMOGRÁFICAS Y ECONÓMICAS.-.........................................4

1.6.3.

VIVIENDAS.-......................................................................................................... 4

2. MARCO TEÓRICO.............................................................................5 2.1.

TRAZO Y CONSTRUCCIÓN DE CANALES (SEGURA & RODRIGUEZ,

1993)5 2.1.1.

CANALES.-........................................................................................................... 5

2.1.2.

CARACTERÍSTICAS DEL CANAL.-..........................................................................5

2.1.3.

TIPOS DE CANAL.-................................................................................................ 7

2.1.4.

TRAZO Y REPLANTEO DEL CANAL DE SECCIÓN TRAPEZOIDAL.-..........................7

2.1.5.

TRAZO Y APERTURA DE LA PLATAFORMA DEL CANAL.-......................................12

2.1.6.

APERTURA DE LA PLATAFORMA.-.......................................................................17

2.2.

ENERGIA ESPECIFICA: (ROCHA FELICES, 1995).............................18

3. TRABAJO DE CAMPO......................................................................19 3.1.

MATERIALES:.............................................................................19

3.2.

PROCEDIMIENTO:.......................................................................21

4. DISEÑO Y ESTUDIO DE LA SECCIÓN DEL CANAL.............................24 4.1.

MÉTODO ALGEBRAICO................................................................24

BIBLIOGRAFÍA....................................................................................29

1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.

ANTECEDENTES.-

El proyecto de construcción del canal de regadío en esta zona fue por la necesidad de llevar agua para las cédulas de cultivo. Entre los cuales se tenía pensado construir el proyecto en varios lugares resultando elegida la zona de Huarisca Chupaca en Chupaca, por presentar un relieve interesante para este trabajo y por no contar con un canal el cual abastezca de agua a sus campos de cultivo. Esta fue la razón determinante que nos llevó a escoger este sitio como base del proyecto.

1.2.

SITUACIÓN ACTUAL DE LA ZONA.-

En la zona actualmente cuenta con un canal de derivación que se encontraron durante el trazo, Este canal transporta un caudal de 5m3/s. en nuestro caso diseñaremos un canal para un gasto de 900 litros por segundo. 1.3.

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, mashua, oca, etc. 1.4.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y ÁMBITO DE TRABAJO.Región: Departamento:

Junín Junín

Provincia:

Chupaca

Distrito:

Chupaca

Cuenca:

Cunas

Altitud promedio: 3250m.s.n.m

(Esc.: 1/100,000)

8'676,000

480,000

8'672,000

464,000

8'668,000

472,000

468,000

476,000

8'664,000

1.5.

ANALISIS DEL MEDIO FÍSICO Y DE LOS RECURSOS

NATURALES.1.5.1.

RELIEVE.-

La zona escogida se encuentra en la región sierra, que se extiende desde los 300000 metros y los 3500 msnm. El relieve del lugar escogido es un poco. 1.5.2.

CLIMA.-

Su clima es templado frio seco, oscila en una temperatura máxima de 22° y una temperatura mínima -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. 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 noviembreabril estación húmeda. 1.5.3.

DESCRIPCIÓN RECURSO HÍDRICO.-

El recurso hídrico es captado del rio Cunas a través de un canal: El rio Cunas desciende por la vertiente oriental del valle del Mantaro, desde la cordillera oriental de los andes centrales del país. El rio es de régimen nivo-lacustre es decir es alimentado por el desagüe de las lagunas Chuspicocha y Lazo Huntay y esta a su vez por la fusión del hielo glaciar, allí donde el caudal es permanente durante los meses de enero-marzo y en la época del estiaje ocurre en el invierno (junioagosto). Las aguas de este rio cruzan y lo utilizan para el consumo domestico, industrial, irrigación, etc. 1.5.4.

DESCRIPCION RECURSO SUELO

La capacidad de mayor uso de tierras en el área de Cuartel 1, se basa en actividades agrícolas (cultivo en limpio y permanente), pecuarias 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. 1.5.5.

FLORA Y FAUNA.-

La flora de la zona se caracteriza por ser no muy variada, debido a las escasas lluvias y el friaje existente en dicha zona.

En la zona existen arbustos como retama en su mayoria, cactus, maguey, cantuta, tuna, etc. Existen también el ganado vacuno y ovino y otros animales de crianza como cerdos, asnos, carneros, gallinas y otros. 1.6.

ANALISIS ECONÓMICO Y SOCIAL DE LA ZONA.-

1.6.1.

VÍAS DE COMUNICACIÓN

Los principales accesos al anexo son: la vía carretera que une a Huancayo con este anexo. Otras formas de comunicación a esta zona son la vía telefónica (captación de señal de celular). 1.6.2.

CARACTERÍSTICAS

DEMOGRÁFICAS

Y

ECONÓMICAS.El anexo es una zona rural con poca población urbana. La principal actividad económica de los pobladores es la agricultura, predominando los cultivos de papa, mashua, oca, etc. Los cuales sirven para el consumo propio y comercio. 1.6.3.

VIVIENDAS.-

Las viviendas que existen en el lugar que se eligió para diseñar el canal, son de material rústico en su mayoría.

2. MARCO TEÓRICO

2.1.

TRAZO Y CONSTRUCCIÓN DE CANALES (SEGURA &

RODRIGUEZ, 1993) 2.1.1.

CANALES.-

Canal es un conducto abierto, en el cual el agua circula por acción de la gravedad sin ninguna presión, la superficie libre del agua está en contacto con la atmosfera. 2.1.2.

CARACTERÍSTICAS DEL CANAL.-

Todo canal reúne dos características: Características geométricas Características hidráulicas A continuación se ilustra cada una de ellas 2.1.2.1 Características Geométricas: b = borde interior. B = base interior del canal. B’= base superior del canal. B’= borde exterior. h = profundidad del canal. Y = tirante de agua. Ø= Angulo de inclinación de las paredes laterales. A ’= Sección transversal del canal

2.1.2.2 Características Hidráulicas

Q= caudal del agua (m3/s) V= velocidad del agua (m/s) A= área de la sección transversal de la masa de agua que conduce el canal (m2). Su forma depende de la forma de la sección del canal. S= pendiente o inclinación del canal, se expresa en tanto por ciento o en tanto por mil. d= tirante de agua o profundidad. R= radio hidráulico. R= A/P P= perímetro mojado, es la suma de los taludes y la base mayor q están en contacto con el agua. n= coeficiente de rugosidad. Su valor depende del material que esta hecho el canal (tierra, concreto, piedra etc.)

Donde:

2.1.3.

TIPOS DE CANAL.-

Depende de la sección transversal de canal. Los más usados son: rectangulares trapezoidales, circulares y triangulares.

2.1.4.

TRAZO

Y

REPLANTEO

DEL

CANAL

DE

SECCIÓN

TRAPEZOIDAL.-

El trazo de canales es una actividad que se realiza después de que se haya contraído la plataforma, de acuerdo a las especificaciones técnicas. PROCEDIMIENTO: 

Verificar las características geométricas, especificadas en el proyecto.



Trazar el eje del canal en recto y en curva



Trazar la base inferior y superior del canal, teniendo en cuenta si va ser o no revestido.



Replantear las medidas trazadas con las especificadas.

Verificación de las características geométricas del canal: debe especificar las medidas detalles que aparecen en la siguiente figura:

2.1.1.1. TRAZO DEL EJE DEL CANAL El eje es una línea imaginaria que pasa por el centro de las bases y paralelo a los bordes de éstas. El trazo del eje, comprende dos etapas en tramo recto y en curva.

EN TRAMO RECTO:



Estacar más o menos cada 5m a lo largo de la plataforma y a una distancia x=B’/2+b del pie del talud de la plataforma.



Tensar un cordel sobre las cabezas de las estacas extremas, o tratando que a la derecha e izquierda del cordel queden el mismo número de estacas, luego marcar con yeso, cal o ceniza, de modo que intercepte continuamente en cada cambio de dirección (puntos de intersección= PI).

EN TRAMO CURVO: El trazo consiste en determinar las curvas del canal. El criterio es obtener una curva suave y simétrica, de tal forma que el movimiento del agua sea uniforma como en el tramo recto. PASOS: 

Tomar una distancia “L”, desde el PI, hacia la derecha e izquierda, determinando los puntos a y b.



Determinamos los puntos c, d, e; tensando un cordel de a hacia b. luego tomamos la distancia: “m” perpendicular de PI al cordel. Luego los puntos c, d, e, se ubican a:



Luego con un cordel y con 5 personas, ubicándolas en dichos punto, unimos los puntos: a, b. c, d, e; obteniendo una curva suave y simétrica.



Se puede obviar las 5 personas colocando estacas en dichos puntos. 2.1.1.1.4.2. TRAZAR LOS BORDES DE LAS BASES DEL CANAL.-

Obteniendo el eje del canal en tramo recto y curvo, se comparte a partir de este mitad y mitad, la medida de las bases inferior y superior cuando no va a

ser revestido. En cambio cundo va a llevar revestimiento, se marcan las medidas exteriores de las bases de la cercha:

2.1.1.5.

TRAZO Y APERTURA DE LA PLATAFORMA DEL

CANAL.La plataforma es como una carreta de ancho y pendiente, por lo general constantes, sobre la cual se construye el canal. 2.1.4.1.CARACTERÍSTICAS DE LA PLATAFORMA: a) Ancho: a

b) Longitud: L c) Pendiente: S

El ancho “a”, está determinado por las características geométricas del canal:

Recomendaciones: b= 50cm (mínimo) b’ = 120cm (mínimo) B’= depende la sección del canal, previamente diseñado.

b, es borde interior. Permite que los materiales arrastrados por la lluvia en dirección de la pendiente del talud del suelo natural o los pequeños derrumbes, se depositen en él, y no directamente en la caja del canal, evitando de esta manera que le agua se embalse y de desborde lateralmente, ocasionando a veces el deslizamiento o rotura del canal y erosión de los suelos bajo la plataforma. b’, es el borde exterior; se usa generalmente para el camino de personas, animales, pequeños vehículos motorizados (motocicletas), etc; para transportar y/o preparar mezclas de concreto para el revestimiento del canal, etc. La longitud de la plataforma, está determinado, generalmente desde la bocatoma hasta la cámara de carga. La pendiente de la plataforma coincide con la pendiente del canal en toda su longitud. También se llama gradiente hidráulica, o sea, la línea de la superficie libre del agua que llevara el canal. La pendiente se expresa en tanto por ciento o en tanto por mil. La pendiente se obtiene dividiendo el desnivel que existe entre dos puntos y la distancia horizontal entre los mismos. Ejemplo: Decir que la plataforma se trazara con una pendiente del 1% significará que habrá un desnivel de:

a) En mm: 1mm cada 100mm horizontales

b) En cm: 1cm cada 100cm horizontales

c) En m. 1m cada 100m

2.1.1.1.5.2. REQUERIMIENTOS PARA EL TRAZO DE LA PLATAFORMA.Hacer un reconocimiento de la zona, desde la bocatoma hasta la cámara de carga. Verificar los planos de la bocatoma, con el canal de aducción, desarenador, canal de conducción, etc., en cuanto a las cotas de cada uno de ellos, todas las cotas deben ser coherentes, de acuerdo al pendiente establecida en cada caso. Determinación de la cota inicial de la plataforma: Elegir cerca a la bocatoma un lugar apropiado, con suficiente visibilidad para colocar en estación el nivel. Colocar la mira en el lecho del rio frente a la ventana de captación, y tomar la lectura correspondiente.

La cota inicial de la plataforma es la diferencia entre la primera lectura que hicimos en el paso anterior y la cota superior del canal de aducción.



Trazo de la plataforma.

El trazo de la plataforma es su conjunto de estratos colocados sobre el terreno, desde la bocatoma hasta la cámara de carga.

En la línea recta el estacado se hace cada 20m. y en curva cada 10m. Estas distancias en todo momento deben ser horizontales. Colocada la primera estaca en la cota inicial de la plataforma, hacemos la lectura correspondiente, y las siguientes estacas en forma consecutiva se colocan tomando las lecturas respectivas, de acuerdo a la distancia y la pendiente de diseño para el canal. En la siguiente figura se indica el trazo de la plataforma.

La especificación es: pendientes igual 2*1000. La estaca Nº 1 es la cota inicial de la plataforma y la primera lectura es 2.30m. La estaca Nº 4 es la última lectura desde la estación I (2.42m) y la primera lectura desde la estación II (2.20m) esta estaca se llama punto de cambio.

2.1.2.6.

APERTURA DE LA PLATAFORMA.-

Apertura de la plataforma es obtener una franja de terreno de ancho y pendiente uniforme, teniendo como referencia el borde exterior de la plataforma, o sea la línea imaginaria que une las estacas colocadas en el trazo de la misma. Generalmente es un corte en ladera donde se emplea herramientas, equipos, maquinarias, etc. De acuerdo al tipo de suelo encontrado. Sobre esta plataforma, es la que se construirá el canal, por lo cual en toda su longitud, debe estar libre de materia orgánica o de rellenos que atenten contra la estabilidad de la misma y del canal.

12.2.

ENERGIA ESPECIFICA: (ROCHA FELICES, 1995)

3. TRABAJO DE CAMPO 3.1. 

MATERIALES:

Pintura



Teodolito:



Miras:



Wincha:

.2. PROCEDIMIENTO:



Reconocimiento de terreno:

En la foto se observa a un integrante del grupo inspeccionando el relieve de la zona, con el fin de anticiparse a problemas que pudieran suceder.

    Localización de la captación de agua

En la foto se observa el lugar exacto de donde se produciría captación de agua.

    Trazo de gradiente:

Observamos trazando la gradiente del canal haciendo uso del nivel de Ingeniero. Asimismo controlando la pendiente del trazo del canal.     Levantamiento topográfico:

En esta última foto se observa tomando los detalles de

la zona que involucra el trazo de nuestro canal. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS

CUADRO DE E LE MENTOS DE CURVAS Nº PI

SALINIDAD

PEDREGOSIDAD

TEXTURA

PENDIENTE

TRAMO 1 0.15

TRAMO 2

0.15

Tipo I

h

0.15

t

TRAMO 3

y

1 z b

0.45

0.50

0.75

0.30 0.345 0.356 0.220 1.237 0.178 1.565 0.0055 0.015 0.950

0+000 - 0+700

SENT. 0 1

DELTA

RADIO

TANG.

L .C.

Ext.

P.I.

P.C.

P.T.

NORTE

ESTE

I

180 º00'00"

0.000

0.000

0.000

0 .000

0 + 000 .0 00

0 + 000 .0 00

0 + 000 .0 00

8516 299.036

4763 46.320

D

26º 32'40"

15.000

3.538

6.949

0 .412

0 + 018 .8 29

0 + 015 .2 91

0 + 022 .2 40

8516 307.347

4763 29.494

2

I

16º 32'30"

15.000

2.180

4.331

0 .158

0 + 040 .6 77

0 + 038 .4 97

0 + 042 .8 27

8516 324.836

4763 16.189

3

D

18º 37'30"

20.000

3.280

6.501

0 .267

0 + 075 .2 45

0 + 071 .9 65

0 + 078 .4 67

8516 345.267

4762 88.267

4

D

14º 03'10"

15.000

1.849

3.679

0 .114

0 + 127 .3 87

0 + 125 .5 38

0 + 129 .2 17

8516 387.932

4762 58.192

5

I

20º 47'50"

15.000

2.753

5.445

0 .250

0 + 142 .7 32

0 + 132 .9 79

0 + 145 .4 24

8516 402.263

4762 52.654

6

I

16º 31'00"

15.000

2.177

4.324

0 .157

0 + 155 .5 73

0 + 153 .3 26

0 + 157 .7 20

8516 411.862

4762 44.034

7

D

15º 13'20"

20.000

2.673

5.314

0 .178

0 + 183 .7 45

0 + 181 .0 72

0 + 186 .3 86

8516 426.622

4762 20.002

8

I

47º 46'00"

8.000

3.542

6.669

0 .749

0 + 221 .5 50

0 + 218 .0 08

0 + 224 .6 77

8516 454.195

4761 94.092

9

D

29º 15'30"

14.000

3.654

7.149

0 .469

0 + 243 .1 67

0 + 232 .5 13

0 + 246 .6 62

8516 453.815

4761 72.064

10

D

14º 19'50"

20.000

2.514

5.002

0 .157

0 + 269 .2 63

0 + 266 .7 49

0 + 271 .7 51

8516 466.252

4761 48.940

11

I

15º 20'50"

20.000

2.695

5.357

0 .181

0 + 323 .3 36

0 + 320 .6 41

0 + 325 .9 98

8516 502.872

4761 09.120

12

I

14º 13'20"

20.000

2.495

4.964

0 .155

0 + 355 .3 89

0 + 352 .8 94

0 + 357 .8 58

8516 517.566

4760 80.597

13

D

5 º05'20"

35.000

1.555

3.109

0 .035

0 + 329 .4 50

0 + 327 .8 95

0 + 401 .0 03

8516 527.508

4760 37.646

14

D

4 º29'30"

40.000

1.569

3.136

0 .031

0 + 427 .4 96

0 + 425 .9 27

0 + 429 .0 63

8516 536.232

4760 10.989

15

I

42º 44'20"

8.000

3.130

5.967

0 .591

0 + 485 .0 49

0 + 481 .9 19

0 + 487 .8 86

8516 558.363

4759 57.859

16

I

7 º16'00"

25.000

1.587

3.171

0 .050

0 + 505 .9 04

0 + 504 .3 17

0 + 507 .4 87

8516 551.087

4759 38.002

17

D

17º 33'20"

14.000

2.162

4.290

0 .166

0 + 523 .5 85

0 + 521 .4 23

0 + 525 .7 13

8516 542.951

4759 22.300

18

D

18º 31'00"

12.000

1.956

3.878

0 .158

0 + 534 .3 09

0 + 532 .3 53

0 + 536 .2 31

8516 541.113

4759 11.700

19

D

13º 36'40"

15.000

1.790

3.563

0 .106

0 + 547 .3 48

0 + 545 .5 58

0 + 549 .1 21

8516 543.086

4758 98.777

20

D

19º 13'50"

15.000

2.541

5.035

0 .214

0 + 558 .9 20

0 + 556 .3 79

0 + 561 .4 13

8516 547.482

4758 88.054

21

D

9 º50'30"

25.000

2.152

4.294

0 .092

0 + 619 .4 68

0 + 617 .3 16

0 + 621 .6 10

8516 587.651

4758 42.687

22

D

11º 37'10"

25.000

2.544

5.070

0 .129

0 + 635 .9 76

0 + 633 .4 32

0 + 638 .5 02

8516 600.554

4758 32.373

23

I

6 º43'00"

25.000

1.467

2.931

0 .043

0 + 659 .5 58

0 + 658 .0 91

0 + 661 .0 22

8516 621.578

4758 21.653

24

I

8 º58'00"

25.000

1.960

3.912

0 .077

0 + 701 .2 88

0 + 699 .3 28

0 + 703 .2 40

8516 656.285

4757 98.477

25

I

22º 06'20"

15.000

2.930

5.787

0 .283

0 + 863 .4 44

0 + 860 .5 14

0 + 866 .3 01

8516 775.462

4756 88.504

26

I

29º 28'50"

15.000

3.946

7.718

0 .510

0 + 877 .0 83

0 + 873 .1 37

0 + 880 .8 55

8516 781.299

4756 76.096

27

I

15º 11'10"

15.000

2.000

3.976

0 .133

0 + 891 .3 15

0 + 889 .3 15

0 + 893 .2 91

8516 780.222

4756 61.729

28

I

6 º54'20"

22.000

1.327

2.652

0 .040

0 + 904 .2 46

0 + 902 .9 19

0 + 905 .5 70

8516 775.904

4756 49.516

29

I

12º 00'20"

15.000

1.577

3.143

0 .083

0 + 921 .1 66

0 + 919 .5 89

0 + 922 .7 32

8516 768.385

4756 34.355

30

I

17º 51'50"

15.000

2.358

4.677

0 .184

0 + 946 .9 41

0 + 944 .5 83

0 + 949 .2 60

8516 752.374

4756 14.141

31

D

42º 29'10"

10.000

3.887

7.415

0 .729

0 + 978 .2 03

0 + 974 .3 16

0 + 981 .7 31

8516 726.350

4755 96.751

32

D

35º 10'00"

12.000

3.803

7.365

0 .588

0 + 995 .3 28

0 + 991 .5 25

0 + 998 .8 91

8516 722.191

4755 79.768

32

----

----

----

----

----

----

1 2 + 580.000

----

----

8522 823.283

4709 53.769

33

D

5 º26'30"

22.000

1.046

2.089

0 .025

1 + 013 .1 56

1 + 012 .1 10

1 + 014 .2 00

8516 728.785

4755 62.946

34

D

18º 29'30"

15.000

2.442

4.841

0 .197

1 + 030 .5 84

1 + 028 .1 42

1 + 032 .9 83

8516 736.656

4755 47.326

35

D

23º 22'00"

12.000

2.481

4.894

0 .254

1 + 166 .4 29

1 + 163 .9 48

1 + 168 .8 41

8516 833.310

4754 51.878

36

I

1 º32'50"

0.000

0.000

0.000

0 .000

1 + 192 .5 45

1 + 192 .5 45

1 + 192 .5 45

8516 857.707

4754 42.369

37

I

46º 51'50"

10.000

4.334

8.179

0 .899

1 + 216 .6 78

1 + 212 .3 44

1 + 220 .5 23

8516 879.948

4754 33.001

38

I

23º 04'30"

10.000

2.041

4.027

0 .206

1 + 230 .6 44

1 + 228 .6 03

1 + 232 .6 30

8516 884.961

4754 19.443

32

D

5 º18'20"

40.000

1.853

3.704

0 .043

1 + 280 .4 12

1 + 278 .5 59

1 + 282 .2 63

8516 882.544

4753 69.679

40

D

11º 04'10"

25.000

2.423

4.830

0 .117

1 + 358 .8 07

1 + 356 .3 84

1 + 361 .2 14

8516 885.998

4752 91.357

41

D

14º 42'40"

25.000

3.227

6.419

0 .207

1 + 406 .4 05

1 + 403 .1 78

1 + 409 .5 97

8516 897.189

4752 45.078

42

I

4 º18'50"

40.000

1.507

3.012

0 .028

1 + 679 .1 40

1 + 677 .6 33

1 + 680 .6 45

8517 026.530

4750 04.923

43

I

0 º49'20"

0.000

0.000

0.000

0 .000

1 + 704 .9 10

1 + 704 .9 10

1 + 704 .9 10

8517 037.009

4749 81.377

44

D

0.000

0.000

0.000

0 .000

1 + 723 .4 01

1 + 723 .4 01

1 + 723 .4 01

8517 044.284

4749 64.378

45

D

0 º32'40"

0.000

0.000

0.000

0 .000

1 + 751 .6 86

1 + 751 .6 86

1 + 751 .6 86

8517 055.417

4749 38.376

46

I

29º 22'00"

15.000

3.931

7.688

0 .506

1 + 786 .8 34

1 + 782 .9 03

1 + 790 .5 92

8517 069.557

4749 06.197

47

I

33º 40'40"

10.000

3.027

5.878

0 .448

1 + 808 .6 34

1 + 805 .6 07

1 + 811 .4 85

8517 067.326

4748 84.332

48

I

20º 26'30"

15.000

2.705

5.352

0 .242

1 + 827 .0 30

1 + 824 .3 25

1 + 829 .6 77

8517 055.627

4748 69.965

0 º00'30"

49

I

9 º34'40"

20.000

1.676

3.343

0 .070

1 + 886 .9 60

1 + 885 .2 84

1 + 888 .6 28

8517 003.801

4748 32.757

50

D

54º 26'50"

8.000

4.116

7.602

0 .997

1 + 934 .5 75

1 + 930 .4 59

1 + 938 .0 62

8516 959.240

4748 22.956

51

D

41º 32'20"

8.000

52

D

13º 45'40"

12.000

1.448

2.882

0 .087

1 + 964 .2 80

1 + 962 .8 32

1 + 965 .7 14

8516 958.461

4747 94.117

53

I

1 º10'50"

0.000

0.000

3.043

0.000

5.816

0 .000

0 .559

2 + 022 .8 01

1 + 954 .5 30

2 + 022 .8 01

1 + 951 .4 87

2 + 022 .8 01

1 + 957 .3 03

8516 996.493

8516 953.949

4747 49.621

54

I

21º 10'20"

12.000

2.243

4.434

0 .208

2 + 063 .9 05

2 + 061 .6 62

2 + 066 .0 97

8517 022.551

4747 17.832

I

14º 25'00"

16.000

2.024

4.026

0 .127

2 + 157 .5 54

2 + 155 .5 30

2 + 159 .5 56

8517 051.769

4748 03.064

4746 28.804

Tipo II

0.45

0.50

0.75

0.30

0.345 0.363 0.228 1.259 0.181 1.510 0.005 0.015 0.908

0+700 - 1+450

55 56

I

12º 12'40"

16.000

1.711

3.410

0 .091

2 + 178 .5 51

2 + 176 .8 40

2 + 180 .2 50

8517 053.145

4746 07.830

Tipo III

0.50

0.50

0.85

0.30

0.345 0.399 0.277 1.386 0.199 1.247 0.003 0.015 0.715

1+450 - 2+200

57

I

8 º59'50"

16.000

1.259

2.512

0 .049

2 + 198 .0 71

2 + 196 .8 12

2 + 199 .3 25

8517 050.272

4745 88.510

58

D

7 º40'10"

18.000

1.207

2.409

0 .040

2 + 217 .4 45

2 + 216 .2 38

2 + 218 .6 48

8517 044.459

4745 70.023

UNCP Junin

Huancayo

Pilcomay o

Varios

Indicada Setiembre del 2012

4. DISEÑO Y ESTUDIO DE LA SECCIÓN DEL CANAL

BERMA EXTERNA E INTERNA TIRANTE NORMAL H f1=0.48 m

TIRANTE CRITICO

Hf1=0.48 m

H f1=0.48 m

Hf2=1.74 m

H f2=1.74 m

FONDO DE CANAL 3336

M2

M1

0+000 PENDIENTE % COTA LONGITUD DISTANCIA ACUMULADA CLASIFICACION DE SUELOS

0+040

0+080

0+120

0+160

0+200

0+280

0+320

0+360

0+400

0+440

0+480

0+520

0+560

0+600

0+680

0+760

0+800

0+920

0+960

1+000

1+040

- 0.1 %

- 0. 4 %

3336.10 m.s.n.m .

3333.4 2 m.s.n .m .

671.17 m 671.17 m LIMO ARCI LLOSO

626.25 m 1359.00 m LIMO ARCI LLOSO

1+080

1+120

1+240

1+360

1+400

1+440

1+480

1+520

1+560

1+640

1+720

- 0.1 % 3332.996 m.s.n.m. 747.89 m 2045.31 m LIMO ARCI LLOSO

1+760

1+840

1+880

1+920

2+000

3333.31 3333.36

3333.22

3333.17

1+960

3333.34

3333.30

3333.48

3333.60

3333.43

3333.49

3333.59

3333.41

1+800

3333.45

3333.42

3333.50

3333.50

3333.50

3333.51

1+680

3333.52

3333.62

3333.43

3333.61

1+600

3333.57

3333.59

3333.64

3333.68

3333.62

3333.63

3333.60

3333.63

3333.66

3333.67

3333.68

3333.69

3333.66

K M 2+04 5.31 1+320

3333.59

3333.74

3333.91

1+280

3333.75

3333.83

3334.14

3334.12

1+200

3333.99

3334.15

1+160

3334 .06

3334.41

3334 .48

3334.64

3334.72

3334 .73

3334.91

3335.02

3335.03

3335.05

3335.10

3335.19

3335.37

3335.51

0+880

3335.35

3335.61

0+840

3335.62

3335.65

3335.75

3335.84

3335.93

3336.16

0+720

3336.34

3336.15

3336.15

3336.11

3336.13

0+640

3336.08

3336.18

3336.18

3336.25

3336.29

3336.32

3336.35

3336.40

3336.37

3336.42

3336.43

3336.44

3336.43

3336.48

3336.52

3336.53

3336.50

3336.57

3336.61

0+240

3336.59

3336.63

3336.65

3336.67

3336.69

3336.72

3336.72

3336.75

3336.77

3336.79

3336.81

3336.86

3336.93

3336.77

K M 1+359.00

3332

3332.996

3333.42

K M 0+671.17

K M 0+000.00

3336.10

3336.77

Hf3=0.53 m

2+040

0+000 0+040 0+080 0+120 0+160 0+200

COTA PENDIENTE % 0+240

CLASIFICACION DE SUELOS LONGITUD

DISTANCIA ACUMULADA

YC

YP 0+280 0+320 0+360 0+400 0+440 0+480 0+520 0+560 0+600 0+640 0+680 0+720 0+760

LIMO ARCI LLOSO 671. 17 m

671. 17 m

Y1

0+800 0+840 0+880 0+920 0+960 1+000

- 0.1 % - 0.4 %

3336.10 m .s .n . m . 3333.42 m .s .n .m .

1+040 1+080 1+120 1+160 1+200 1+240 1+280 1+320 1+360 1+400 1+440 1+480 1+520 1+560

LI MO ARCI LLOSO

626.25 m 1359.00 m

Y2

1+600 1+640 1+680 1+720

3332. 996 m . s.n .m .

- 0.1 %

LIMO ARCI LLOSO

747.89 m 2045.31 m

DISEÑO DE CAIDA

SUPERFICIE DEPRIMIDA AGUJERO DE VENTILACION

Yn

1+76 0 1+80 0 1+84 0 1+8 80 1+92 0 1+9 60 2+000

3 333 .31 333 3. 36

333 3. 22

333 3. 34

3 333 .30

3 333 .17

3 333 .48

3 333 .60

333 3. 43

333 3. 49

3 333 .59

3 333 .45

333 3. 41

333 3. 42

333 3. 50

333 3. 50

3 333 .50

3 333 .52

333 3. 62

333 3. 51

333 3. 43

333 3. 57

3 333 .59

3 333 .61

333 3. 64

333 3. 68

333 3. 62

333 3. 63

3 333 .60

3 333 .63

3 333 .66

3 333 .67

333 3. 68

3 333 .69

3 333 .66

3 333 .59

3 333 .74

333 3. 75

K M 2+04 5. 31

K M 1+359. 00

33 32.996

3 336.10

K M 0+000 .00

K M 0+671. 17

3 333.4 2

3332

3 333 .83

3 333 .91

3 333 .99

333 4 .06

333 4 .14

333 4 .12

333 4 .15

3 334 . 41

3 334 . 48

333 4 .64

333 4 .72

333 4 .73

333 4 .91

3 335 .02

3 335 .03

333 5. 05

333 5. 10

333 5. 19

333 5. 37

3 335 .35

3 335 .51

3 335 .62

3 335 .65

333 5. 61

333 5. 75

3 335 .84

3 335 .93

333 6. 34

333 6. 16

3 336 .15

3 336 .15

3 336 .08

333 6. 11

333 6. 13

3 336 .18

333 6. 18

3 336 .25

3 336 .29

333 6. 32

333 6. 35

333 6. 40

333 6. 37

3 336 .42

3 336 .43

333 6. 44

333 6. 43

333 6. 48

333 6. 52

3 336 .53

3 336 .50

3 336 .57

333 6. 59

3 336 .61

3 336 .63

3 336 .65

3 336 .67

333 6. 69

333 6. 72

3 336 .72

3 336 .75

3 336 .77

3 336 .79

333 6. 81

333 6. 86

3336.77

FONDO DE CANAL

333 6. 93

3 336 .77

TIRANTE NORMAL BERMA EXTERNA E INTE RNA

3336 M2

M1

M2 M1

2+04 0

0,48

0,20

0,70

0,15 1.00

1,10

1.00

1,10

1,50 3,00

hv0

1

hv2 0,60

hv1 2

0,44

hv3 ELc0

0,10

0,44

0,15

0,25

0,30

0,15

0,25

0,15

Elc4

4.1.

MÉTODO ALGEBRAICO

Determinación del caudal Para el diseño de un canal a nivel parcelaria, el caudal tiene que estar establecido o ser dato de partida, que se pueda calcular en base al modulo de riego (l/s). La superficie que se va a regar (ha) y el caudal que resulta de las pedidas por infiltración durante la conducción Modulo de riego =1 l/s.ha Cantidad de hectáreas =900 ha Caudal (Q) =900 ha*1 l/s.ha Q = 900 l/s. Q = 0.9 m3/s. Tramo 1 (Km 0+000 – Km 0+700) Datos:

Q = 0.05 m3/s. Z = 1.5 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.001

b Relación fondo tirante ( y ): ES definido por el diseñador teniendo en cuenta factores como el método de excavación, la economía, y la practicabilidad Una regla empírica establece el valor máximo del tirante de los canales de tierra según la siguiente relación (VILLON BEJAR, 2007).

Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

P=b+2∗y∗√ 1+ z 2

= 5.83y

P=b+ 2∗y∗√ zzz 1+ z 2 Aplicando la ecuación de Manning

COMPROBACION CON EL H.CANALES

Tramo 2(Km 0+700 – Km 1+300) Considerando (b = 3y) Q = 0.05 m3/s. Z=1 n = 0.015 S = 0.004

Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

P=b+2∗y∗√ 1+ z 2

= 5.828y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.12m; y= 0.12m b=0.36m; b= 0.36m

COMPROBACION CON EL H.CANALES|

Tramo 3 (Km 1+300 – Km 2+020 Considerando (b = 3y) Datos Q = 0.05 m3/s. Z=1 n = 0.015 S = 0.0005 Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

P=b+2∗y∗√ 1+ z 2

= 5.828y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.18; y= 0.18m b=0.54m; b= 0.54m

COMPROBACION CON EL H.CANALES

Tramo 2(Km 0+700 – Km 1+300) Considerando (b = 3y) Q = 0.05 m3/s. Z=1 n = 0.015

S = 0.004

Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 5.828y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.12m; y= 0.12m b=0.36m; b= 0.36m

COMPROBACION CON EL H.CANALES|

Tramo 3 (Km 1+300 – Km 2+020 Considerando (b = 3y) Datos Q = 0.05 m3/s. Z=1

n = 0.015 S = 0.0005 Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 5.828y Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.18; y= 0.18m b=0.54m; b= 0.54m

COMPROBACION CON EL H.CANALES

5.1 DISEÑO DEL CANAL TRAPEZOIDAL POR MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA Tramo 1 (Km 0+000 – Km 0+700) Datos:

Q = 0.05 m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.001

b Relación fondo tirante ( y ):

b 2 =2∗( √1+ z −Z) y b=0.828y Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

A= ( b+ y∗z ) y

= 1.828y²

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 3.656y Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.24; y= 0.24m b=0.20m; b= 0.20m

COMPROBACION CON EL H.CANALES

Tramo 2 (Km 0+700 – Km 1+300) Datos: Q = 0.05 m3/s.

Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.004

b Relación fondo tirante ( y ):

b =2∗( √1+ z 2−1) y b=0.828y

Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

A= ( b+ y∗z ) y

= 1.828y²

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 3.656y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.18m; y= 0.18m b=0.15m; b= 0.15m

COMPROBACION CON EL H.CANALES

Tramo 3 (Km 1+300 – Km 2+020) Datos:

Q = 0.05m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.0005

b Relación fondo tirante ( y ):

b 2 =2∗( √1+ z −1) y b=0.828y Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

A= ( b+ y∗z ) y

= 1.828*y²

P=b+ 2∗y∗√ 1+ z 2 = 3.656*Y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.27; y= 0.27m b=0.20m ; b= 0.20m

COMPROBACION CON EL H.CANALES

5.2 DISEÑO DEL CANAL TRAPEZOIDAL POR MINIMA INFILTRACION Tramo 1 (Km 0+000 – Km 0+640) Datos: Q = 0.05 m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.001

b Relación fondo tirante ( y ):

b =4∗( √ 1+ z 2−1) y b=1.657y Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

A= ( b+ y∗z ) y

= 2.657y²

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 4.485y Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.20; y= 0.20m b=0.33m ; b= 0.33m

COMPROBACIÓN CON EL MÉTODO COMPUTACIONAL

Tramo 2 (Km 0+640 – Km 1+180) Datos: Q = 0.05 m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.004

b Relación fondo tirante ( y ):

b 2 =4∗( √ 1+ z −1) y b=1.657y Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

A= ( b+ y∗z ) y

= 2.657y²

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 4.485y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.15; y= 0.15m b=0.25 m ; b= 0.25m

COMPROBACION CON EL METODO COMPUTACIONAL

Tramo 3 (Km 1+180 – Km 2+000) Datos: Q = 0.05 m3/s. Z =1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.0005

b Relación fondo tirante ( y ):

b =4∗( √ 1+ z 2−1) y b=1.657y Entonces obtenemos las siguientes ecuaciones

A= ( b+ y∗z ) y

= 2.657y²

P=b+ 2∗y∗√1+ z 2 = 4.485y

Aplicando la ecuación de Manning

Y= 0.15; y= 0.15m b=0.25 m ; b= 0.25m

COMPROBACION CON EL METODO COMPUTACIONAL

5.3 CONCLUSIONES DE DISEÑO

Volumen excavado C0NDICION Y=3B

(VILLON BEJAR, 2007)

Volumen excavado para MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA

Volumen excavado para MINIMA INFILTRACION

 Por lo tanto podemos concluir que el diseño más conveniente para el diseño de un canal trapezoidal con revestimiento de concreto es el de MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA. 5.4 CALCULO DE LA ENERGIA ESPECÍFICA Y EL TIRANTE CRÍTICO DE CADA TRAMO. Tramo 1 (Km 0+000 – Km 0+700) Datos: Q = 0.05 m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.001 B = 0.20 m.

De la formula general: 2

Q A = g T

3

Además:

A= ( b+ y∗z ) y T =b+2∗y∗Z Aplicando la formula general:

3

Q2 [ ( 0.2+ y ) y ] = g 0.2+2 y

Yc= 0.15; Yc= 0.15m b=0.20m; b= 0.20m

Área Perímetro Radio hidráulico Espejo de agua Velocidad Numero de

0.053 0.62 0.08 0.50 0.95 0.96

M2 M M M M/S M

Froude Corona Energía

0.60 0.20

M M – KG/KG

COMPROBACION CON EL METODO COMPUTACIONAL

Tramo 2 (Km 0+640 – Km 1+180) Datos: Q = 0.05 m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.004 B = 0.15 m De la formula general: 2

Q A = g T

3

Además:

A= ( b+ y∗z ) y T =b+2∗y∗Z Aplicando la formula general:

Q2 [ ( 0.15+ y ) y ] = g 0.15+ 2 y

3

Yc= 0.16; yc= 0.16m b=0.15m; b= 0.15m

Área Perímetro Radio hidráulico Espejo de agua Velocidad

0.051 0.61 0.08 0.48 0.97

M2 M M M M/S

Numero de Froude Corona Energía

0.95 0.60 0.21

M M M – KG/KG

COMPROBACION CON EL METODO COMPUTACIONAL

Tramo 3 (Km 1+180 – Km 2+000) Datos: Q = 0.05 m3/s. Z = 1 (sección trapezoidal) n = 0.015 (con revestimiento) S = 0.0005 B = 0.20 m. De la formula general: 2

Q A = g T

3

Además:

A= ( b+ y∗z ) y T =b+2∗y∗Z

Aplicando la formula general:

3

Q2 [ ( 0.2+ y ) y ] = g 0.2+2∗y

Yc= 0.15; yc= 0.15m b=0.20m; b= 0.20m

Área

0.053

M2

Perímetro

0.63

M

Radio hidráulico

0.08

M

Espejo de aguas

0.51

M

Velocidad

0.94

M/S

Numero de Froude

0.9

M

Corona

0.60

M

Energía

0.19

M – KG/KG

COMPROBACION CON EL METODO COMPUTACIONAL

Como el régimen de los tres tramos con el diseño es un régimen suscritico los valores de tirante crítico son nada más referenciales, y servirán para el cálculo de curvas de remanso.

GRAFICAS DE ENERGIA ESPECÍFICA TRAMO #01 0.30 0.25 0.20

Tirante T(m)

0.15 CURVA DE ENERGIA ASINTOTA

0.10 0.05 0.00 -0.10 0.00

0.10

0.20

0.30

Energia Especifica E(m-kg/kg)

TRAMO # 02 0.30 0.25 0.20

Tirante T(m)

0.15 CURVA DE ENERGIA ASINTOTA

0.10 0.05 0.00 -0.100 0.000

0.100

0.200

0.300

Energia Especifica E(m-kg/kg)

TRAMO # 03 0.30

0.25

0.20

Tirante T(m)

0.15 CURVA DE ENERGIA ASINTOTA

0.10

0.05

0.00 -0.10 0.00

0.10

0.20

0.30

Energia Especifica E(m-kg/kg)