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INDICE
1. INTRODUCCION...................................................................................................................... 2
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................ 3
2.1. OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................... 3 2.2. OBJETIVO ESPECIFICO ..................................................................................................... 3
3. MARCO TEORICO ................................................................................................................... 4
3.1. CANAL ......................................................................................................................... 4 3.2. CLASIFICACIÓN DE CANALES .......................................................................................... 4
3.2.1. Canales naturales ............................................................................................................ 4 3.2.2. Canales artificiales .......................................................................................................... 4
3.3. GEOMÉTRICA DE UN CANAL ........................................................................................... 5 3.3.1. Elementos geométricos de una sección de canal: ................................................................. 5 3.3.2. Secciones transversales ..................................................................................................... 6
3.4. SALTO HIDRÁULICO ....................................................................................................... 7 3.4.1. Tipos de salto: ................................................................................................................ 7 3.4.2. Aplicaciones prácticas del salto hidráulico: ......................................................................... 8 3.4.3. Condiciones para la formación del salto hidráulico ............................................................. 9 3.4.4. Características básicas del salto hidráulico ......................................................................... 9
3.5. FLUJO ..........................................................................................................................10 3.5.1. TIPOS DE FLUJOS .................................................................................................... 10 3.5.2. Estado de Flujo. ............................................................................................................ 11 3.5.3. Fundamentos de Flujos de Fluidos en canales. ................................................................. 12
3.6. FROUDE ........................................................................................................................14 3.7. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD .........................................................................................15 3.8. ECUACIÓN DE BERNOULLI .............................................................................................16 3.9. ECUACIÓN DE HAZEN-WILLIAMS ..................................................................................16 3.10. COEFICIENTE DE CHÉZY ................................................................................................17 3.11. EL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD ................................................................................18 3.12. FÓRMULA DE MANNING ................................................................................................18
3.12.1. Factores que afectan el coeficiente de rugosidad de Manning. ............................................. 19 3.12.2. Valores de la n de Manning para un canal revestido dependiendo el tipo de material ............ 21 3.12.3. Expresiones de la fórmula de Manning ............................................................................ 21
3.13. SECCIÓN HIDRÁULICA ÓPTIMA. ......................................................................................23
4. DESARROLLO DE LA MEMORIA DE CALCULOS ......................................................... 24
4.1. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO: ..................................................................................24 4.2. ESTUDIO DE SUELO: .......................................................................................................25 4.3. DISEÑO HIDRÁULICO: ....................................................................................................32
5. RESULTADOS ......................................................................................................................... 42
5.1. DATOS DEL CANAL NATURAL ........................................................................................42 5.2. DATOS DEL CANAL REDISEÑADO CON REVESTIMIENTO, .................................................42 CON LOS DATOS DEL TRAMO 1 YA MEJORADO .............................................................................42
6. CONCLUSIÓN ......................................................................................................................... 43
7. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 44
8. ANEXOS ................................................................................................................................... 45
8.1. CORTE Y RELLENO .........................................................................................................46 8.2. CURVAS DE NIVEL ..........................................................................................................47 8.3. PERFIL DEL CANAL ........................................................................................................48 8.4. CANAL REVESTIDO ........................................................................................................48
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1. INTRODUCCION En el siguiente informe presentaremos el Diseño de un canal hidráulico ubicado en
la colonia Miguel Bonilla, con una longitud de 100m. Para la realización de este
necesitamos un análisis granulométrico del suelo y levantamiento topográfico.
El diseño de canales es un problema hidráulico en el cual hay que determinar las
dimensiones de la estructura y forma (rectangular, circular, trapezoidal y
triangular) y el caudal por el cual será afectado.
Además para el diseño se deben tomar en cuenta ciertos factores como: tipo de
material, coeficiente de rugosidad, pendiente del canal y taludes.
Esta fuente de agua va desde la entrada a la colonia Miguel Bonilla y culmina
frente a la empresa de maquinaria NIMAC y consta de una longitud de
aproximadamente 800 metros. El cauce posee vegetación variada, suelos
sedimentados, y una pendiente variada.
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Diseñar un Canal Hidráulico para el cauce ubicado en la Colonia “Miguel
Bonilla” ciudad de Managua.
2.2. Objetivo especifico
Realizar un levantamiento topográfico en el sitio donde se hará el canal
hidráulico.
Analizar el tipo de suelo mediante un estudio granulométrico.
Conocer las condiciones hidráulicas para el diseño del canal.
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3. MARCO TEORICO
3.1. CANAL
En ingeniería se denomina canal a una construcción
destinada al transporte de fluidos generalmente
utilizada para agua y que a diferencia de las tuberías,
es abierta a la atmósfera. También se utilizan como
vías artificiales de navegación. La descripción del
comportamiento hidráulico de los canales es una
parte fundamental de la hidráulica y su diseño
pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una
de las especialidades de la ingeniería civil. Cuando
un fluido es transportado por una tubería
parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a
la atmósfera, por lo tanto se comporta como un
canal.
3.2. Clasificación de canales
3.2.1. Canales naturales
Se denomina canal natural a las depresiones
naturales en la corteza terrestre, algunos tienen poca
profundidad y otros son más profundos, según se
encuentren en la montaña o en la planicie.
Los canales naturales influyen todos los tipos de agua que existen de manera
natural en la tierra, lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas
montañosas hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes. Las corrientes
subterráneas que transportan agua con una superficie libre también son
consideradas como canales abiertos naturales. Las propiedades hidráulicas de un
canal natural por lo general son muy irregulares.
En algunos casos pueden hacerse suposiciones empíricas razonablemente
consistentes en las observaciones y experiencias reales, de tal modo que las
condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante tratamiento
analítico de la hidráulica teórica.
3.2.2. Canales artificiales
Son aquellos construidos o desarrollados mediante
el esfuerzo humano: canales de vegetación, canales
de centrales hidroeléctricas, canales y canaletas de
irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales
de desborde, canales de madera, etc. Así como
canales de modelos construidos en el laboratorio
con propósitos experimentales.
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3.3. Geométrica 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 m²) y el radio hidráulico (R, en m), todas funciones 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.
3.3.1. Elementos geométricos de una sección de canal:
Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) 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 para el cálculo de flujo crítico: 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.
Factor de sección para el cálculo de flujo uniforme: 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).
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Nivel: es la elevación o distancia vertical desde un nivel de referencia o
“datum” hasta la superficie libre, no obstante, si el punto más bajo de la
sección de canal se escoge como el nivel de referencia, el nivel es idéntico a
la profundidad de flujo.
3.3.2. Secciones transversales
La sección transversal de un canal natural es generalmente de forma muy irregular
y varia de un lugar a otro. Los canales artificiales usualmente se diseñan con formas geométricas regulares (prismáticos), las más comunes son las siguientes:
Secciones Abiertas
Sección Trapezoidal: Se una siempre en canales de tierra y en canales
revestidos.
Sección Rectangular: Se emplea para acueductos de madera, para canales
excavados en roca y para canales revestidos.
Sección Triangular: Se usa para cunetas revestidas en las carreteras,
también en canales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad de
trazo. También se emplean revestidas, como alcantarillas de las carreteras.
Secciones Cerradas
Sección Circular y Sección de Herradura: Se usan comúnmente para
alcantarillas y estructuras hidráulicas importantes.
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3.4. Salto Hidráulico
El salto hidráulico es un fenómeno de la
ciencia en el área de la hidráulica que es
frecuentemente observado en canales abiertos
como ríos y rápidos. Cuando un fluido a altas
velocidades descarga a zonas de menores
velocidades, se presenta una ascensión
abrupta en la superficie del fluido. Éste fluido
es frenado bruscamente e incrementa la altura de su nivel, convirtiendo parte de la
energía cinética inicial del flujo en energía potencial, sufriendo una inevitable
pérdida de energía en forma de calor. En un canal abierto, este fenómeno se
manifiesta como el fluido con altas velocidades rápidamente frenando y elevándose
sobre él mismo, de manera similar a cómo se forma una onda.
3.4.1. Tipos de salto:
Para F1 = 1.0: el flujo es crítico, y de aquí no se forma ningún salto.
Para F1 > 1.0 y < 1.7: la superficie del agua muestra ondulaciones, y el salto
es llamado salto ondular.
Para F1 > 1.7 y < 2.5: tenemos un salto débil. Este se caracteriza por la
formación de pequeños rollos a lo largo del salto, la superficie aguas abajo
del salto es lisa. La pérdida de energía es baja.
Para F1 > 2.5 y < 4.5: se produce un salto oscilante. Se produce un chorro
oscilante entrando al salto del fondo a la superficie una y otra vez sin
periodicidad. Cada oscilación produce una gran onda de período irregular,
la cual comúnmente puede viajar por varios kilómetros causando daños
aguas abajo en bancos de tierra y márgenes.
Para F1 > 4.5 y < 9.0: se produce un salto llamado salto permanente: la
extremidad aguas abajo del rollo de la superficie y el punto en el cual el
chorro de alta velocidad tiende a dejar el flujo ocurre prácticamente en la
misma sección vertical. La acción y posición de este salto son menos
sensibles a la variación en la profundidad aguas abajo. El salto está bien
balanceado y el rendimiento en la disipación de energía es el mejor,
variando entre el 45 y el 70%.
Para F1 = 9.0 o mayor: se produce el llamado salto fuerte: el chorro de alta
velocidad agarra golpes intermitentes de agua rodando hacia abajo,
generando ondas aguas abajo, y puede prevalecer una superficie áspera. La
efectividad del salto puede llegar al 85%.
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3.4.2. Aplicaciones prácticas del salto hidráulico:
Las aplicaciones prácticas del salto hidráulico son muchas, entre las cuales se
pueden mencionar:
Para la disipación de la energía del agua escurriendo por los vertederos
de las presas y otras obras hidráulicas, y evitar así la socavación aguas
abajo de la obra.
Para recuperar altura o levantar el nivel del agua sobre el lado aguas
abajo de un canal de medida y así mantener alto el nivel del agua en
un canal para riego u otros propósitos de distribución de agua;
Para incrementar peso en la cuenca de disipación y contrarrestar así el
empuje hacia arriba sobre la estructura;
Para incrementar la descarga de una esclusa manteniendo atrás el nivel
aguas abajo, ya que la altura será reducida si se permite que el nivel
aguas abajo ahogue el salto.
Para mezclas químicas usadas para purificar el agua.
Para acelerar el agua de abastecimiento a las ciudades.
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3.4.3. Condiciones para la formación del salto hidráulico
Canales rectangulares horizontales
Para un flujo supercrítico en un canal horizontal rectangular, la energía del flujo se
disipa progresivamente a través de la resistencia causada por la fricción a lo largo
de las paredes y del fondo del canal, resultando una disminución de velocidad y un
aumento de la profundidad en la dirección del flujo. Un salto hidráulico se formará
en el canal si el número de Froude (F) del flujo, la profundidad (y1) y una
profundidad aguas abajo (y2) satisfacen la ecuación:
Esta ecuación se deduce de la conservación del momentum específico, ya que en un
resalto hidráulico solo se conserva el momentum específico, la energía específica
por el contrario por ser un fenómeno muy turbulento se disipa energía y por tanto
la energía específica no se conserva.
3.4.4. Características básicas del salto hidráulico
Las principales características de los saltos hidráulicos en canales son:
Pérdida de energía
La pérdida de energía en el salto es igual a la diferencia en energía específica4 antes
y después del salto. Se puede mostrar que la pérdida es:
La relación se conoce como pérdida relativa.
Eficiencia
La relación de la energía específica después del salto a aquella antes del salto se
define como eficiencia del salto. Se puede mostrar que la eficiencia del salto es:
Esta ecuación indica que la eficiencia de un salto es una función adimensional,
dependiendo solamente del número de Froude del flujo antes del salto.
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3.5. FLUJO
3.5.1. TIPOS DE FLUJOS
Flujo permanente
Un flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen
constantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio. Las
características del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Calado (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:
Flujo transitorio o No permanente
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:
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, las funciones arriba mencionadas asumen la forma:
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
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gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como
fenómeno local; algunos ejemplos son el resalto hidráulico y la caída hidráulica.
Flujo Crítico
Cuando Froude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raíz cuadrada de la
gravedad por la profundidad.
Flujo subcrítico
En el caso de flujo subcrítico, también denominado flujo lento, el nivel efectivo del
agua en una sección determinada está condicionado al nivel de la sección aguas
abajo.
Flujo supercrítico
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.
3.5.2. Estado de Flujo.
El estado o comportamiento del flujo en canales abiertos está gobernado
básicamente por los efectos de la viscosidad y gravedad en relación con las fuerzas
inerciales del flujo.
Efecto de la viscosidad: el flujo puede ser laminar, turbulento o transicional según
el efecto de la viscosidad en relación con la inercia.
El flujo es laminar: si las fuerzas viscosas son muy fuertes en relación con las
fuerzas inerciales, de tal manera que la viscosidad juega un papel importante para
determinar el comportamiento de flujo.
El flujo es turbulento: si las fuerzas son débiles en relación con las fuerzas
inerciales.
El efecto de la viscosidad en relación con la inercia puede representarse mediante el
número de Reynolds definido por:
Donde:
⁄
⁄
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NOTA: como el flujo en la mayor parte de los canales es turbulento, un modelo
empleado para simular un canal prototipo debe ser diseñado de tal manera que el
número Reynolds del flujo en el canal modelo este en el rango turbulento.
Efecto de la gravedad: el efecto de la gravedad sobre el estado de flujo se representa
por la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas gravitacionales.
La relación antes mencionada está dada por el número de Froude, el cual se
representa como:
√
Donde:
⁄
⁄
NOTA: debido a que el flujo en la mayor parte de los canales está controlado por
efectos gravitacionales, un modelo utilizado para simular un canal prototipo con
propósitos de prueba debe ser diseñado teniendo en cuenta este efecto; es decir, el
número Froude del flujo en el canal modelo debe ser igual al número de Froude del
flujo en el canal prototipo, en el caso que se cuente uno disponible.
3.5.3. Fundamentos de Flujos de Fluidos en canales.
Propiedades de los Fluidos.
Fluido: es aquella sustancia que, debido a su poca cohesión
intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del
recipiente que lo contiene. Los fluidos se clasifican en líquidos y
gases.
Densidad Específica o Absoluta.
La densidad: es la masa por unidad de volumen.
⁄
Donde:
m: masa en kg, SI.
V: volumen, en m3, SI.
La densidad absoluta es función de la temperatura y de la presión1.
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Peso Específico.
El peso específico es el peso por unidad de volumen.
Donde:
W: peso en N, SI.
V: volumen en m3, SI.
El peso específico es función de la temperatura y de la presión aunque en los
líquidos no varía prácticamente con esta última.
Volumen Específico.
En el Sistema Internacional el volumen específico es el reciproco de la densidad
absoluta.
Viscosidad.
Entre las moléculas de un fluido existen fuerzas moleculares que se denominan
fuerzas de cohesión. Al desplazarse unas moléculas con relación a otras se produce a
causa de ellas una fricción. Por otra parte, entre las moléculas de un fluido en
contacto con un sólido y las moléculas del solido existen fuerzas moleculares que se
denominan fuerzas de adherencia. El coeficiente de fricción interna del fluido se
denomina viscosidad y se designa con la letra griega “η” La viscosidad, como
cualquiera otra propiedad del fluido, depende del estado del fluido caracterizado
por la presión y la temperatura.
Tensión Superficial.
La tensión superficial es una fuerza que, como su nombre indica, produce efectos
de tensión en la superficie de los líquidos, allí donde el fluido entra en contacto con
otro fluido no miscible, particularmente un líquido con un gas o con un contorno
sólido. El origen de esta fuerza es la cohesión intermolecular y la fuerza de
adhesión del fluido al sólido.
En la superficie libre de un líquido, que es por tanto la superficie de contacto entre
dos fluidos, líquidos y aire la tensión superficial se manifiesta como si el líquido
creara allí una fina membrana.
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Fuerzas de Cohesión molecular en un líquido.
La tensión superficial explica la formación de las gotas en un líquido. En un líquido
que se pulveriza las fuerzas de cohesión predominantes dirigidas siempre hacia el
interior tienden a la formación de superficies de área mínima, originando así
fenómenos tales como el que ocurre cuando hay contacto entre agua y vidrio
cuando se forman efectos de capilaridad.
3.6. Froude
El número de Froude (Fr) es un número adimensional que relaciona el efecto de las
fuerzas de inercia y la fuerza de gravedad que actúan sobre un fluido. Debe su
nombre al ingeniero hidrodinámico y arquitecto naval inglés William Froude (1810
- 1879). De esta forma el número de Froude se puede escribir como:
Descripción
Las fuerzas de inercia ( ), en base al segundo principio de la dinámica, se define
como el producto entre la masa ( ) y la aceleración ( ), pero como nos referimos
a un fluido escribiremos la masa como densidad por volumen. En forma
dimensional se escribe:
Para simplificar la definición de fuerzas de inercia en nuestro sistema escribiremos
Donde y serán, respectivamente, una distancia y un tiempo característicos de
nuestro sistema.
El peso (P) resulta ser el producto entre la masa y la aceleración de la gravedad.
Que igualmente, para simplificar reescribiremos así:
Entonces la relación entre las fuerzas de inercia y de gravedad se puede escribir así:
Entonces se define el número de Froude:
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- masa volumétrica o densidad [kg/m³]
- parámetro de longitud [m]
- parámetro temporal [s]
- parámetro de velocidad [m/s]
- aceleración de la gravedad [m/s²]
3.7. Ecuación de continuidad
Cuando un fluido fluye por un conducto de
diámetro variable, su velocidad cambia debido
a que la sección transversal varía de una
sección del conducto a otra.
En todo fluido incompresible, con flujo
estacionario (en régimen laminar), la velocidad
de un punto cualquiera de un conducto es inversamente proporcional a la
superficie, en ese punto, de la sección transversal de la misma.
La ecuación de continuidad no es más que un caso particular del principio de
conservación de la masa. Se basa en que el caudal (Q) del fluido ha de permanecer
constante a lo largo de toda la conducción.
Dado que el caudal es el producto de la superficie de una sección del conducto por
la velocidad con que fluye el fluido, tendremos que en dos puntos de una misma
tubería se debe cumplir que:
Que es la ecuación de continuidad y donde:
S es la superficie de las secciones transversales de los puntos 1 y 2 del
conducto.
v es la velocidad del flujo en los puntos 1 y 2 de la tubería.
Se puede concluir que puesto que el caudal debe mantenerse constante a lo largo de
todo el conducto, cuando la sección disminuye, la velocidad del flujo aumenta en la
misma proporción y viceversa.
En la imagen de la derecha puedes ver como la sección se reduce de A1 a A2.
Teniendo en cuenta la ecuación anterior:
Es decir la velocidad en el estrechamiento aumenta de forma proporcional a lo que
se reduce la sección.
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3.8. Ecuación de Bernoulli
Formulación de la ecuación
La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un
fluido bajo condiciones variantes y tiene la forma
siguiente:
En la ecuación de Bernoulli intervienen los parámetros siguientes:
: Es la presión estática a la que está sometido el fluido, debida a las
moléculas que lo rodean
: Densidad del fluido.
: Velocidad de flujo del fluido.
: Valor de la aceleración de la gravedad en la superficie
de la Tierra).
: Altura sobre un nivel de referencia.
Esta ecuación se aplica en la dinámica de fluidos. Un fluido se caracteriza por
carecer de elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la
contiene, esto se debe a que las moléculas de los fluidos no están rígidamente
unidas, como en el caso de los sólidos. Fluidos son tanto gases como líquidos.
Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos
limitan el nivel de aplicabilidad:
El fluido se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del
flujo en un punto no varía con el tiempo.
Se desprecia la viscosidad del fluido (que es una fuerza de rozamiento
interna).
Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio
únicamente.
3.9. Ecuación de Hazen-Williams
La fórmula de Hazen-Williams, también denominada ecuación de Hazen-
Williams, se utiliza particularmente para determinar la velocidad
del agua en tuberías circulares llenas o conductos cerrados es decir, que trabajan
a presión.
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Su formulación es: en función del radio hidráulico en función del diámetro
Q = 0,2785 * C * (Di)2,63 * S0,54
Donde:
Rh = Radio hidráulico = Área de flujo / Perímetro húmedo = Di / 4
V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s].
Q = Caudal ó flujo volumétrico en [m³/s].
C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo.
90 para tubos de acero soldado.
100 para tubos de hierro fundido.
128 para tubos de fibrocemento.
150 para tubos de polietileno de alta densidad.
Di = Diámetro interior en [m]. (Nota: Di/4 = Radio hidráulico de una tubería
trabajando a sección llena)
S = [[Pendiente - Pérdida de carga por unidad de longitud del conducto]
[m/m].
Esta ecuación se limita por usarse solamente para agua como fluido de estudio,
mientras que encuentra ventaja por solo asociar su coeficiente a la rugosidad
relativa de la tubería que lo conduce, o lo que es lo mismo al material de la misma y
el tiempo que este lleva de uso.
3.10. Coeficiente de Chézy
Se denomina coeficiente de Chézy al coeficiente C utilizado en la fórmula de
Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos:
Donde:
= velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h
= radio hidráulico, en m, función de h
= la pendiente de la línea de agua en m/m
= coeficiente de Chézy.
Una de las posibles formulaciones de este coeficiente se debe a Henri Bazin:
Donde:
: es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared
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Aplicando la formulación de Bazin para el coeficiente de Chézy, la velocidad del
agua en canales se calcula según la fórmula siguiente:
3.11. El coeficiente de rugosidad
El ingeniero irlandés Robert Manning presentó el 4 de diciembre de 1889 en el
Instituto de ingeniería civil de Irlanda, una fórmula compleja para la obtención de
la velocidad, que podía simplificarse como.
Tiempo después fue modificada por otros y expresada en unidades métricas como:
Cuando fue convertida a unidades inglesas, debido a que , se
obtuvo su expresión en ese sistema de unidades anglosajón, manteniendo sin
modificar los valores de .
Al hacer el análisis dimensional de se deduce que tiene unidades . Como
no resulta explicable que aparezca el término en un coeficiente que expresa
rugosidad, se ha propuesto hacer intervenir un factor , siendo g la aceleración de
la gravedad, con lo que las unidades de serían , más propias del concepto
físico que pretende representar.
El valor del coeficiente es más alto cuanta más rugosidad presenta la superficie de
contacto de la corriente de agua.
3.12. Fórmula de Manning
La fórmula de Manning1 es una evolución de la fórmula de Chézy para el cálculo
de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías, propuesta por el ingeniero
irlandés Robert Manning, en 1889:
Para algunos, es una expresión del denominado coeficiente de Chézy C utilizado en
la fórmula de Chézy,
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3.12.1. Factores que afectan el coeficiente de rugosidad de Manning.
“ ” rugosidad artificial: Esta se representa por el tamaño, y la forma de los
granos del material que forman el perímetro mojado y provocan un efecto
retardador del flujo., granos fijos darán un valor pequeño de .
Vegetación: la vegetación puede considerarse como una clase de rugosidad
superficial, además la vegetación, además esta puede reducir la capacidad
del canal.
Irregularidad del canal: esto incluye irregularidades en el perímetro mojado
y variaciones en la sección transversal. En canales naturales estas
irregularidades son producidas por ejemplo es presencia de barras de arena,
ondas de arena; también si hay cambios abruptos de secciones pequeñas y
grandes es necesario un n grande. Si el cambio de sección transversal fuera
gradual no hay efectos apreciables en .
Alineamiento del canal: curvas suaves con radios grandes producirán
valores de “ ” relativamente bajos, pero en tantos sean curvas bruscas, su
aumentara.
Sedimentación y socavación: la sedimentación puede cambiar un canal
irregular en un canal relativamente uniforme y disminuir el , en tanto la
socavación hace lo contrario e incrementa el “ ”. En tanto la socavación
dependerá del material que conforme el perímetro mojado. Es de notar que
el efecto de la socavación no es importante siempre y cuando la erosión en
el lecho del canal causado por velocidades altas progrese igual e
uniformemente.
Obstrucción: la presencia de obstrucciones de troncos, pilas de puente y
estructuras similares tienden a incrementar en “ ”, La magnitud de este
aumento dependerá de la naturaleza de las obstrucciones, de su tamaño,
forma, número y distribución.
Tamaño y forma del canal: un incremento en el radio hidráulico puede
aumentar y disminuir el “ ”.
Nivel y caudal: en la mayor parte de las corrientes el valor de disminuye
con el aumento en el nivel y el caudal. Si el lecho y las bancas de un canal
son igualmente suaves y regulares y la pendiente del fondo es uniforme,
entonces el valor de n permanece constante para el cálculo de flujo. Esto
ocurre principalmente en los canales artificiales. Cuando hay planicies de
inundación “n” depende de la cubierta vegetal.
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Cambio estacional: esto se toma en cuenta cuando en el canal hay un
crecimiento estacional de plantas acuáticas, hierbas, maleza, etc. El valor
de “ ” puede aumentar en estación de crecimiento, y disminuir en la
estación inactiva. Además este cambio puede afectar otros factores ya antes
mencionado.
Material en suspensión y carga del lecho: el material en suspensión y la
carga del lecho, ya sea en movimiento o no, consumirá energía y causara
una pérdida de altura e incrementara la rugosidad aparente del canal.
Un científico llamado Cowan desarrollo un procedimiento para calcular , la
ecuación es:
( )
Siendo:
Valor básico que depende de la rugosidad.
Valor adicional para tomar en cuenta las irregularidades.
Valor adicional para tomar en cuenta las variaciones en la forma y tamaño de la
sección transversal.
Es para tomar en cuenta los obstáculos.
Es para tomar en cuenta la flora.
Es para tomar en cuenta los meandros.
cc Valores
Material Tierra 0.020
Roca 0.025
Grava Fina 0.024
Grava Gruesa 0.028
Grado de Irregularidad Ligero 0.000
Menor 0.005
Moderado 0.010
Severo 0.020
Variaciones en la sección
transversal del canal
Gradual 0.000
Ocasional 0.005
Frecuente 0.010 – 0.0.15
Efecto relativo de
Obstáculos
Despreciable 0.000
Menor 0.010 – 0.015
Apreciable 0.020 – 0.030
Severo 0.040 – 0-060
Vegetación Baja 0-005 – 0.010
Media 0.010 – 0.025
Alta 0.025 – 0.050
Muy alta 0.050 – 0.100
Grado de efectos de los meandros. Menor 1.000
Apreciable 1.150
Severo 1.300
21
3.12.2. Valores de la n de Manning para un canal revestido dependiendo el
tipo de material
3.12.3. Expresiones de la fórmula de Manning
La expresión más simple de la fórmula de Manning se refiere al coeficiente de
Chézy :
De donde, por substitución en la fórmula de Chézy, se
deduce su forma más habitual:
,
,
Siendo:
= coeficiente de rugosidad que se aplica en la fórmula de Chézy:
= radio hidráulico, en m, función del tirante hidráulico h
= es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared
= velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h
= la pendiente de la línea de agua en m/m
= área de la sección del flujo de agua
= Caudal del agua en m3/s
También se puede escribir de la siguiente forma (usando el Sistema Internacional
de Unidades:
22
Dónde:
= Área mojada (área de la sección del flujo de agua), en m2, función del
tirante hidráulico h
= Perímetro mojado, en m, función del tirante hidráulico h
= Un parámetro que depende de la rugosidad de la pared, su valor varía entre
0,01 para paredes muy pulidas y 0,06 para ríos con fondo muy irregular y con
vegetación.
= Velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h
= Caudal del agua en m3/s, en función del tirante hidráulico h
= la pendiente de la línea de agua en m/m
Para el sistema unitario anglosajón:
Dónde:
= Área mojada, en pies2, función del tirante hidráulico h
= Perímetro mojado, en pies, función del tirante hidráulico h
= Un parámetro que depende de la rugosidad de la pared
= Velocidad media del agua en pies/s, que es función del tirante hidráulico h
= Caudal del agua en pies3/s, en función del tirante hidráulico h
= la pendiente de la línea de agua en pies/pies
23
3.13. Sección hidráulica óptima.
La conductividad de una sección de canal se incrementa con el aumento en el radio
hidráulico con la disminución en el perímetro mojado. Desde el punto de vista
hidráulico, la sección de canal que tenga el menor perímetro mojado para un área
determinada tiene la máxima conductividad, esta sección se le conoce como
sección hidráulica óptima.
24
4. DESARROLLO DE LA MEMORIA DE CALCULOS
4.1. Levantamiento Topográfico:
Datos del levantamiento topográfico:
Izquierda
Centro
EST LE Ѫ LF COTA DISTANCIA
0+000 1.047 101.042 0.308 100 0
0+020 1.047 101.042 1.430 100.734 20
0+040 1.047 101.042 2.219 99.612 40
0+060 1.216 98.781 0.16 98.823 60
0+080 1.216 98.781 1.084 98.621 80
0+100 1.216 98.781 1.354 97.692 100
Derecha
EST LE ѫ LF COTA DISTANCIA
0+000 1.047 101.042 0.257 100 0
0+020 1.047 101.042 1.344 100.785 20
0+040 1.047 101.042 2.075 99.698 40
0+060 1.216 98.781 0.274 98.967 60
0+080 1.216 98.781 1.376 98.502 80
0+100 1.216 98.781 1.439 97.405 100
Tabla de datos para el cálculo de la pendiente
Estación Distancia (m) Desnivel (m) Cota de terreno
(m)
0+000 0 1.463 100
0+020 20 3.005 100.734
0+040 40 3.482 99.612
0+060 60 1.008 98.823
0+080 80 2.571 98.621
0+100 100 2.873 97.692
EST LE Ѫ LF COTA DISTANCIA
0+000 1.047 101.047 1.463 100 0
0+020 1.047 101.047 3.005 99.584 20
0+040 1.047 101.047 3.482 98.042 40
0+060 1.216 98.781 1.008 97.656 60
0+080 1.216 98.781 2.571 97.773 80
0+100 1.216 98.781 1.354 96.21 100
25
Cada uno de los valores mostrados en las tablas anteriores, son datos que se
obtuvieron en el levantamiento topográfico que se realizó en el campo donde se
pretende diseñar el canal, las tres primeras tablas muestran cada uno de los valores
altimétricos tomados de izquierda, centro y derecha del campo y la cuarta tabla
muestra los valores respectivos de la cota de terreno natural para poder determinar
el valor de la pendiente.
4.2. Estudio de suelo:
Procedimiento del análisis de suelo:
Procedimiento realizado para obtener resultado de las pruebas del laboratorio de
Mecánica de Suelos.
Primeramente se realizaron sondeos manuales a cada 50 metros, el primer sondeo
se realizó en la estación 0+000, el segundo sondeo en la estación 0+050 y el último
sondeo en la estación 0+100, dichas excavaciones se hicieron a una profundidad de
0.60 metros, siendo esta profundidad considerable para poder determinar el perfil
estratigráfico de dicho suelo a estudiar.
Luego se procedió a llevar cada muestra obtenida en cada sondeo al laboratorio,
realizando primeramente la determinación de los porcentajes de humedad que
contenían cada una de las muestras, para esto se realizó un análisis granulométrico,
primeramente se hizo la granulometría grande con un cantidad de muestra de 400g
y luego con la cantidad que pasa la malla número 4 se procedió a determinar el
porcentaje de humedad de dicha muestra, para luego tomar 200g y realizar la
granulometría chica y así obtener los porcentajes de arena, grava y fino que se
obtenían después de cribar la muestra por cada una de las mallas utilizadas.
Como resultado de esto se obtuvo que existe bastante presencia de arena y poco
porcentaje de grava y un mínimo porcentaje de fino, esto indica que el tipo de suelo
es arena gravosa.
Por último se determinó el diámetro de la partícula, lo cual se realizó con el
porcentaje retenido parcial del tamiz número 10, ya que en él fue donde se retuvo la
mayor cantidad de muestra en todas las pruebas realizadas, se obtuvo como
resultado un diámetro de partícula de 2mm. Determinar el diámetro de partícula es
de suma importancia para el diseño del canal, ya que con él se determina que si el
canal a realizar será o no erosionable.
26
Determinación del porcentaje de humedad:
Muestra -1 a 30 centímetros. Estación 0+000
GRANULOMETRIA GRANDE
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
3" 0 0 0 100
2" 0 0 0 100
1 1/2" 0 0 0 100
1" 0 0 0 100
3/4" 0 0 0 100
1/2" 0 0 0 100
3/8" 5.89 2 2 98
1/4" 13.16 3 5 95
Nº 4 36.67 9 14 86
PASA Nº 4 344.28 86 Σ 400 100
GRANULOMETRIA CHICA
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
Nº 10 57.08 25 39 61
Nº 20 38.20 16 55 45
Nº 40 45.16 19 74 26
Nº 60 32.15 14 88 12
Nº 100 14.32 6 94 6
Nº 200 11.94 5 99 1
PASA Nº 200 1.15 1 100 Σ 200 86
%h=
G=14%A=85%F=1%
27
Muestra -1 a 60 centímetros. Estación 0+000
GRANULOMETRIA GRANDE
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
3" 0 0 0 100
2" 0 0 0 100
1 1/2" 0 0 0 100
1" 0 0 0 100
3/4" 0 0 0 100
1/2" 0 0 0 100
3/8" 3.24 1 1 99
1/4" 8.72 2 3 97
Nº 4 11.34 3 6 94
PASA Nº 4 376.7 94
Σ 400
GRANULOMETRIA CHICA
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
Nº 10 56.38 26 32 68
Nº 20 43.16 20 52 48
Nº 40 52.17 24 76 24
Nº 60 22.93 11 87 13
Nº 100 12.14 6 93 7
Nº 200 9.38 5 98 2
PASA Nº 200 3.39 2 100
Σ 200 94
G=6%
A=92%
F=2%
%h=
%
28
Muestra -2 a 30 centímetros. Estación 0+050
GRANULOMETRIA GRANDE
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
3" 0 0 0 100
2" 0 0 0 100
1 1/2" 0 0 0 100
1" 0 0 0 100
3/4" 0 0 0 100
1/2" 0 0 0 100
3/8" 6.72 2 2 98
1/4" 17.21 4 6 94
Nº 4 29.09 7 13 87
PASA Nº 4 346.98 87
Σ 400 100
GRANULOMETRIA CHICA
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
Nº 10 62.08 27 40 60
Nº 20 43.5 19 59 41
Nº 40 50.06 22 81 11
Nº 60 24.03 10 91 9
Nº 100 11.06 5 96 4
Nº 200 6.2 3 99 1
PASA Nº 200 3.07 1 100
Σ 200 87
G=13%
A=86%
F=1%
%h=
%
29
Muestra -2 a 60 centímetros. Estación 0+050
GRANULOMETRIA GRANDE
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
3" 0 0 0 100
2" 0 0 0 100
1 1/2" 0 0 0 100
1" 0 0 0 100
3/4" 0 0 0 100
1/2" 0 0 0 100
3/8" 2.35 1 1 99
1/4" 7.09 2 3 97
Nº 4 12.16 3 6 94
PASA Nº 4 378.4 94
Σ 400 100
GRANULOMETRIA CHICA
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
Nº 10 49.6 23 29 71
Nº 20 39.2 18 47 53
Nº 40 38.47 18 65 35
Nº 60 40.19 19 84 16
Nº 100 16.17 8 92 8
Nº 200 10.8 5 97 3
PASA Nº 200 5.57 3 100
Σ 200 94
G=6%
A=91%
F=3%
%h=
30
Muestra -3 a 30 centímetros. Estación 0+100
GRANULOMETRIA GRANDE
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
3" 0 0 0 100
2" 0 0 0 100
1 1/2" 0 0 0 100
1" 0 0 0 100
3/4" 0 0 0 100
1/2" 0 0 0 100
3/8" 5.37 1 1 99
1/4" 12.2 3 4 96
Nº 4 30.2 8 12 88
PASA Nº 4 352.23 88
Σ 400 100
GRANULOMETRIA CHICA
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
Nº 10 58.51 26 38 62
Nº 20 43.93 19 57 43
Nº 40 28.66 13 70 30
Nº 60 35.06 15 85 15
Nº 100 11.80 5 90 10
Nº 200 16.21 7 97 3
PASA Nº 200 5.83 3 100
Σ 200 88
G=12%
A=85%
F=3%
%h=
%
31
Muestra -3 a 60 centímetros. Estación 0+100
GRANULOMETRIA GRANDE
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
3" 0 0 0 100
2" 0 0 0 100
1 1/2" 0 0 0 100
1" 0 0 0 100
3/4" 0 0 0 100
1/2" 0 0 0 100
3/8" 1.94 1 1 99
1/4" 4.93 1 2 98
Nº 4 6.13 2 4 96
PASA Nº 4 387 96
Σ 400 100
GRANULOMETRIA CHICA
MALLA PR(g) PRP PRA %QP
Nº 10 32.95 16 20 80
Nº 20 51.77 25 45 55
Nº 40 41.25 20 65 35
Nº 60 20.75 10 75 25
Nº 100 18.02 8 83 17
Nº 200 28.73 14 97 3
PASA Nº 200 6.53 3 100 0
Σ 200 96
G=4%
A=93%
F=3%
%h=
%
32
4.3. Diseño hidráulico:
Datos del diseño de canal hidráulico:
Cálculos para un canal sin revestimiento.
Después de haber obtenidos los valores en el campo y de haber realizado el análisis
de suelo debido, podemos proceder a realizar el diseño del canal que construiremos
en la sección seleccionada, primeramente haremos nuestros cálculos para
determinar si el canal natural es erosionable, para así proceder a diseñar nuestro
canal revestido y poder ver si los resultados obtenidos satisfacen las condiciones
óptimas de diseño.
Datos para el diseño del canal
, , ,
El ángulo que sacamos de nuestra inclinación ya que es un canal trapezoidal es de
32.46°, de ahí sacamos que nuestro z=0.6360, ya que la tan 32.46°=0.6360.
Cálculo por la ecuación de Manning por cowan:
= ( + + + + )
( )
Cálculo de la Pendiente (s)
Factor de diseño
√
√ ( )
33
Factor de sección
( )
( √ )
( )
( √ )
Tirante de diseño
√
(
)
√
(
)
(
)
Ancho de solera
( )( ) m
Velocidad media o de diseño
( )
(( ( ))( )
34
Velocidad limite según Litschvan y Levediev
Para encontrar la velocidad límite se necesita determinar cuál es la malla que
retuvo mayor cantidad de material, la cual es la malla #10 que equivale a 2mm,
pero ya que no se encuentra este valor establecido en la tabla se deben realizar 3
interpolaciones.
( ( )( )
INTERPOLACION 1
INTERPOLCIÓN 2
INTERPOLACION 3
( )
( )
( )
, por tanto el cauce es erosionable y se tendrá que revestir, se
propone un revestimiento de concreto.
35
Esfuerzo cortante en el fondo ( )
El factor de diseño es:
Asi
( )
( )( ) ( )( )
212.07N/m²
Esfuerzo cortante en las paredes ( )
El factor de diseño es:
Asi
( )
( )( ) ( )( )
159.052N/m²
Aquí cumple la condición de que ; por lo tanto es erosionable.
36
Esfuerzo cortante critico ( )
√
Con de partículas 2mm
√ ( )
( )
; Por lo tanto es erosionable y será revestido con concreto.
REDISEÑO CON REVESTIMIENTO
Después de haber encontrado los valores de diseño partiendo de los datos de
campo, llegamos a la conclusión de que nuestro canal era erosionable y era
necesario revestirlo, y decidimos revestirlo de concreto. Para esto fue necesario
dividirlo en dos secciones de 50 metros lineales cada una, para poder ubicar un
disipador de energía en la estación 0+050, a una altura de 0.40m.
Q=13m³/s, N=0.012, Z=1
Para encontrar la cota de los 50 metros se hizo una interpolación que dio que para
la distancia de 0+050 =99.218m.
( )
( )
37
Valores de máxima eficiencia para canal natural
Tramo 1 (Estación 0+000 a 0+050)
Factor de diseño
√
√ ( )
Factor de sección
( )
( √
)
( )
( √ )
Tirante de diseño
√
(
)( )
√
(
)
(
)
Ancho de solera
( )( )
38
Velocidad media o de diseño
( )
(( ( ))( )
Tramo 2 (Estación 0+050 a 0+100)
Factor de diseño
√
√ ( )
Factor de sección
( )
( √
)
( )
( √ )
Tirante de diseño
√
(
)( )
√
(
)
(
)
39
Ancho de solera
( )( )
Área de sección
( )
( ( ))( )
Velocidad media o de diseño
Perímetro mojado
( )(√ )
( ( ))(√ )
Radio hidráulico
Espejo de agua
( )( )
40
Energía especifica
( ) ( )
( )
Profundidad hidráulico
Número de froude
√
√(
)( )
Como el N° F , el flujo es supercrítico.
Propuesta final de diseño (Tramo 1)
En el rediseño con revestimiento, al dividir los dos tramos, nuestros cálculos nos
dicen que la velocidad cumple con los intervalos aceptables de velocidad. Pero
tenemos dos anchos de solera diferente y necesitamos utilizar solo uno y por lo
tanto tomaremos el ancho de solera del segundo tramo que es b=0.753m ya que la
diferencia es mínima. Y luego procedemos a corregir el cálculo del tramo 1.
Tramo 1 (estación 0+000 a 0+050)
Q=13m³/s, n=0.012, z=1, s=0.02364= 2.364%, b=0.753m (datos del tramo 2)
Tirante de diseño
(
√ )
⁄
41
(
(
⁄ ) ( )
√
)
⁄
(
√ ) ⁄
=0.973m
Área de sección
A=√ ( ) = 1.6398
Velocidad media o de diseño
V=
=
⁄
= 7.928 ⁄
Perímetro mojado
P= 2√ = 2√ (0.973 m)= 3.3706 m
Radio Hidráulico
Espejo de agua
T= b+ 2zy= 0.753 m + 2 (1) (0.973)= 2.699 m
Energía especifica
( ⁄ )
( ⁄) = 4.177 m
Tirante hidráulico
D=
Numero de Froude
#F=
√ =
⁄
√( ⁄) ( )
Como el #F> 1, el flujo es supercrítico
42
5. RESULTADOS
5.1. Datos del canal natural
Coeficiente Variable Resultados
Talud Z 0.6360
Manning n 0.0679
Pendiente S 0.03042
Factor diseño b/y 1.099
Factor de sección F 1.09314
Tirante de diseño y 1.7766 m
Ancho de solera b 1.9525 m
Velocidad de diseño V 2.3739 m/s
Velocidad limite 0.72
Esfuerzo cortante en el fondo 212.07 N/m²
Esfuerzo cortante en las paredes 159.052 N/m²
5.2. Datos del canal rediseñado con revestimiento,
con los datos del tramo 1 ya mejorado
Coeficiente Variable Tramo1 Tramo 2
Pendiente S 0.02364 0.03052
Factor diseño b/y 0.828 0.828
Factor de sección F 1.1515 1.1515
Tirante de diseño y 0.973 m 0.9090 m
Ancho de solera b 0.753 m 0.753 m
Área de sección A 1.6398 m² 1.5108 m²
Velocidad de diseño V 7.928 m/s 8.647 m/s
Perímetro mojado P 3.3706 m 3.3240 m
Radio hidráulico Rh 0.4865 m 0.4545 m
Espejo de agua T 2.699 m 2.571 m
Energía especifica E 4.177 m 4.683 m
Profundidad hidráulica D 0.6076 m 0.5876 m
N° Froude F 3.25 3.584
43
6. CONCLUSIÓN Hemos concluido con nuestro informe sobre la realización del diseño trapezoidal
de nuestro canal de 100m, de la siguiente manera; luego de haber hechos nuestro levantamiento topográfico y nuestro estudio granulométrico del suelo pudimos ver que este cumplía con los requisitos y se procedió a diseñar nuestro canal, el cual
como se mencionó en los resultados fue dividido en dos tramos al ser revestido ya que nos daba que era erosionable, los cuales tienen como valor de pendiente para el
primero y para el segundo en distancias de 50m cada uno.
Nuestro caudal asignado fue de 13m3/s, nuestro talud fue 1 ya que es el designado
para un canal revestido, nuestra n de manning fue de 0.012 ya que es la dada para un revestimiento de concreto y nuestro ancho de solera ya seleccionado después de ciertos cálculos fue de 0.753 para ambos tramos y nuestras pendientes ya
mencionadas, todos estas consideraciones fueron necesarias para la realización de nuestro diseño de canal revestido. Después de todos nuestros cálculos realizados
obtuvimos que el flujo de nuestro canal sea supercrítico.
Pero primero el canal en sus 100 metros lineales necesita ser revestido, ya que analizado los parámetros de velocidad límite según litschuan y Levediev quienes dicen que la Vlim=0.6582m/s para las arenas sueltas, que es el material que
constituye el terreno natural, al no cumplir con este requisito ya que la velocidad de diseño es de 2.3739 mayor que la velocidad limite se rediseño el canal. De igual
manera al efectuar los cálculos sobre el esfuerzo cortante en el fondo ( ) y el
esfuerzo cortante en las paredes ( ) se determinó que era erosionable y era necesario revestirlo con concreto.
Después de todo esto se concluye con que las dimensiones del canal resultantes en
el rediseño cumplen con cada una de las condiciones críticas de diseño por lo que el canal puede satisfacer las necesidades del transporte del flujo y la demanda
existente.
44
7. BIBLIOGRAFÍA
http://fluidoshhpr.blogspot.com/2008/02/canales-abiertos.html
Pedro Rodríguez Ruiz, Hidráulica de canales.
Hidráulica de canales abiertos – Ven Te Chow.
http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(ingeniería)/
http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml
45
8. ANEXOS
Canal hidráulico, Colonia Miguel Bonilla, Managua
46
8.1. Corte y relleno
47
8.2. Curvas de nivel
48
8.3. Perfil del canal
8.4. Canal revestido