DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES

Parámetros de Diseño:

Caudalde Diseño Q=1m3

sy Q=5 m3

sPendiente del CanalS=0.003Talud delcanal Z=1Rugosidad n=0.015Formadel canal :TrapezoidalLongitud del canal L=6348m

1. Cálculo de la Sección Eficiente

Fórmulademáxima eficienciahidráulica : by=2 (√1+Z2−Z )→ b

y=0.83

b=0.83 yÁrea Mojada A= y (b+Zy )=1.83 y2

Perímetro Mojado P=b+2 y √1+Z2=3.66 y

2. Cálculo del Tirante del Canal

Fórmulade Manning :Q=A R

23 S

12

n

Radio Hidráulico R= AP

=1.83 y2

3.66 y=0.50 y

Reemplazando en la fórmulade Manning , tenemos :

1=1.83 y2× (0.50 y )23 × (0.003 )

12

0.015;obtenemos y=0.58m→ y=0.60m

5=1.83 y2× (0.50 y )23× (0.003 )

12

0.015;obtenemos y=1.06m→ y=1.10m

RESULTADOS:

ConQ=1m3

s

A=0.70m2

P=2.20mb=0.50mB=b+2Zy=1.7m

ConQ=5m3

sA=2.20m2

P=4.00mb=0.90m

B=b+2Zy=3.1m

3. Cálculo de la Velocidad

Q=V × A →V=QA

V= 10.7

=1.43ms

y V= 52.2

=2.28m /s

Ambas velocidades se encuentran en el rango 0.60ms<V <3.00 m

s siendo óptimas

para nuestro diseño.

4. Cálculo del Tirante Crítico Por elnúmero de Froude

F= V√g× y

F= 1.43√9.81×0.60

=0.59<1 y F= 2.28√9.81×1.1

=0.69<1

En ambos casos se tiene un flujo subcrítico.Por la Expresión General del Flujo Uniforme:

Q2

g= A2

T→ 12

9.81=

[ y c (b+Z yc) ]2b+2Z yc

=[ yc (0.498+ yc ) ]20.498+2 yc

→ yc=0.53m<0.60m

Para el otro caso

Q2

g= A2

T→ 52

9.81=

[ y c (b+Z yc) ]2b+2Z yc

=[ yc (0.913+ yc ) ]20.913+2 yc

→ yc=1.02m<1.1m

Para ambos casos se tiene flujo subcrítico.

5. Cálculo del Borde Libre

La magnitud del borde libre depende de muchos factores que hacen compleja su selección. Según el U. S. Bureau of Reclamation, el borde libre se obtiene de la figura mostrada a continuación, en función del gasto. De esta misma figura se obtiene además la altura hasta la cual hay que prolongar el revestimiento por encima de la superficie del agua.

Según este gráfico para un gasto de Q=1 m3

s, tenemos un lb=0.16m≈0.20m.

También para un gasto de Q=5 m3

s, tenemos un lb=0.27m≈0.30m.

Luego las dimensiones para el canal son:

Q=1m3/s Q=5m3/sB= 1.7m B= 3.1mZ= 1 Z= 1y= 0.60m y= 1.10mb= 0.50m b= 0.90m

lb= 0.20m lb= 0.30mT= 1.65m T= 3.00m

6. PÉRDIDA POR FILTRACIÓN Para canales revestidos

k=2×10−5 ms

P=k yt

(b+ y √1+Z2 )

P=2×10−5 0.600.05

(0.50+0.60√1+12 )=0.000324m3

sKm

PérdidaTotal Pt=0.000324×6.348=0.002057m3

s

Caudal Final Qf =1−0.002057=0.997943m3

sparaungasto de1 m3

s

P=2×10−5 1.10.05

(0.90+1.10√1+12 )=0.001080m3

sKm

PérdidaTotal Pt=0.001080×6.348=0.006856 m3

s

Caudal Final Qf =5−0.006856=4 .993114 m3

sparaun gastode5 m3

s

DISEÑO DE SIFÓN

Un sifón funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorver todas las pérdidas del sifón o sea que debe ser mayor a las pérdidas de cargas totales.

Diferencia de Cargas en el Sifón