Bibliografía. CHOW, V.T. Hidráulica de canales abiertos. McGraw-Hill pp. Israelseny Hansen. Principios y aplicaciones del riego.
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- Cristóbal Naranjo García
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1 CONDUCCIÓN DE AGUA POR CANALES
2 Bibliografía CHOW, V.T. Hidráulica de canales abiertos. McGraw-Hill pp. Israelseny Hansen. Principios y aplicaciones del riego.
3 INTRODUCCIÓN Definiciones y nomenclatura Canales de riego, drenaje y terrazas DISEÑO HIDRAULICO Principios del movimiento del agua en canales Radio hidráulico y pendiente Fórmulas de velocidad Velocidad de diseño y velocidad crítica Pautas de diseño: Máxima eficiencia hidráulica Mínima infiltración Condicionado a la pendiente Tirante prefijado
4 CONSTRUCCIÓN Borde libre y ancho de bordos Diseño del trazado y replanteo Profundidad de corte Maquinaria utilizada Control de la obra MANTENIMIENTO Aterramiento Pérdida de conformación Malezas OBRAS DE ARTE Compuertas de control y toma-granjas Pases de agua de escurrimiento Saltos y protecciones
5 Introducción Algunos antecedentes
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14 Introducción Canal De riego De drenaje
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18 Dpto. Artigas
19 Dpto. Treinta y Tres
20 Dpto. Río Negro, Colonia Tomas Berreta Long.: 6 km (aprox.)
21 Dpto.Durazno
22 Dpto.Durazno Long.:16km (aprox)
23
24 Definiciones y Nomenclatura: solera b coronamiento c Borde libre talud Carga = h a zh α plantilla
25 Forma de la sección Trapezoidal Rectangular Triangular Parabólica
26 Diseño hidráulico
27 Principios del movimiento del agua en canales L A B h C B C A FUERZA DE AVANCE F = C B por triángulos semejantes resulta: C B = C B donde C B = h A B = L CB/AB = h/l = s (pendiente del canal) A B A B A B = Peso del prisma de agua Peso = Volumen x Densidad Vol. = Area x L entonces FUERZA DE AVANCE es: F = s x A x L x D
28 y la FUERZA DE ROCE es: F = f x P x L x V 2 (P x L = sup. de roce) f = factor de rozamiento cuando F = F el flujo se estabiliza f x P x L x V 2 = s x A x L x D V = sxaxd fxp V = D f x s x A P Radio hidráulico R = A/P Chezy (1769) llamó C= factor de resistencia al flujo D C v = C f = sxr Probablemente es la primer ecuación de flujo uniforme
29 v = C s x R Manning (1889) determinó que C depende de R C = R 1/6 n n = Coeficiente de rugosidad de canales V = 1 R 2/3 S 1/2 n
30 Valores de n fórmulas de MANNING Y KUTTER (Seleccionados de King, H.W., 1954) Superficie Condición de las paredes Buena Regular Mala En tierra, rectos y uniformes * En roca, lisos y uniformes * En roca, con salientes, sinuosos Sinuosos de escurrimiento lento * Dragados en tierra * Lecho pedregoso, bordes tierra y maleza * Plantilla de tierra, taludes ásperos * 0.033* Valores corrientemente usados en la práctica
31 n = n = n = n =
32 Diseño del canal Caudal Siempre debe ser conocido Velocidad Se prefija tentativamente
33 VELOCIDAD ALTA EROSION BAJA SEDIMENTACION Criterios para prefijar la velocidad del agua en función del tipo de suelo del canal TIPO DE SUELO VELOCIDAD m/s Suelos sueltos 0.20 Suelos de textura media 0.30 Suelos arcillosos 0.50 Suelos pedregosos Desagües empastados Factor asentamiento Factor profundidad Malezas
34 VELOCIDAD CRITICA Moritz V o = C x h 1/2 C depende del material en suspensión En nuestras condiciones C = RANGO CRITICO 0.8 V o < V < 1.2 V o
35 FORMA DE LA SECCIÓN Inclinación de taludes Z depende de: Textura Tipo de maquinaria Desagües (alta pendiente) Riego (baja pendiente) MATERIAL Z Roca firme 0.25 Arcilla 0.75 Suelo franco 1 Franco arenoso 2 Arenoso 3 Desagüe empastado 4
36 PAUTAS DE DISEÑO Cálculo de plantilla y tirante
37 DISEÑOS: MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA SECCIÓN DE MÍNIMA INFILTRACIÓN CONDICIONADO A LA PENDIENTE (desagües) CUANDO h (carga) ESTA PREFIJADA
38 SECCION DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA b A = ( a + b ) h 2 h zh b = a + 2Zh A a t= talud A = ( a + a + 2Zh) h 2 t = h Z A = (a + Zh) h A = (a + Zh)h a = A/h Zh Plantilla Perímetro de mojado: P = a + 2t P = A Zh + 2h Z h 2 + 1
39 SECCION DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA P = A Zh + 2h Z h Derivamos e igualamos a cero para hallar el mínimo perímetro de roce para un área dada: 0 = A Z + 2 Z + h 1 h = -Z + 2 A Z Tirante Con esta forma, también se cumple que: R = h/2 a/h = 2 tg α/2
40 Ejemplo: Dados: Q = 0.1 m 3 /s Prefijamos V = 0.28 m/s Z = 1 n = Q = A x V A = Q / V = 0.1 / 0.28 = 0.36 m 2 Resulta que la sección de Máxima Eficiencia Hidráulica es: VELOCIDAD CRITICA Moritz V o = C x h 1/2 En nuestras condiciones C = Vo= x /2 = 0.31 RANGO CRITICO 0.25 < V < 0.37 m/s h = - Z + A 2 Z h = = 0. 44m * h = 0.44 m a = A/h Zh = 0.37 m t = 0.63 m P = 1.63 m R = 0.22 m s = (0.28 x 0.025) 2 = = 0.037% /3 Se verifica que R = h/2 0.44/2 = 0.22
41 Q = 0.1 m 3 /s V = 0.28 m/s Z = 1 n = Q = A x V A = 0.36 m 2 b= 1.25m h= 0.44m t= 0.63m a= 0.37 Perímetro de mojado= 1.63m Pendiente= 0.037%
42 SECCION DE MINIMA INFILTRACION h = (4tgα A 2) + Z También se cumple que: a/h = 4 tg α/2 si Z = 1 α = 45º h = 0.37 m a = 0.61 m t = 0.52 m P = 1.64 m R = m s =
43 Q = 0.1 m 3 /s V = 0.28 m/s Z = 1 n = Q = A x V A = 0.36 m 2 b= 1.35m h= 0.37m t= 0.52m a= 0.61 Perímetro de mojado= 1.64m Pendiente= 0.038%
44 DISEÑO CONDICIONADO A LA PENDIENTE Se debe lograr una velocidad prefijada ajustando R V = 1/n R 2/3 s 1/2 R = Vxn s R = A/P A = ah + Zh 2 P = a + 2h Z R = a ah + + 2h Zh Z como a = (A Zh 2 )/h Sustituimos Llegamos a la siguiente ecuación de 2º grado: 2 R(2 144 Z Z ) A x h 2 A{ x h + A x R = B C
45 Ejemplo: Desagüe de un tajamar Q = 2 m 3 /s s= 0.01 m/m n = 0.03 V = 1 m/s Z = 4 A =Q/V= 2 / 1 = 2 m 2 R = 1x = m 2 R( Z 2 A Z ) x h A { x h + A x R = B C A = 0.164(2 17-4) = B = -2 C = 2 x = h = B ± B 2A 2 4AC
46 h = 2 ± x x x = h h 2 1 = 2.69m = m Con h 1 a = 2 4 x = m Se descarta 2.69 Con h 2 a = 2 4 x = m a = m a = (A Zh 2 )/h ,1m 10.73m
47 Otra metodología 2 m 3 s -1 / 0.17 m 3 s -1 m -1 = 11,8 m Ejemplo s = 1% = 0.01 n = 0.03 s/n 2 = 0.01/ = E=
48 2 m 3 s -1 / 0.17 m 3 s -1 m -1 = 11,8 m Ejemplo s = 1% = 0.01 n = 0.03 s/n 2 = 0.01/ = E=
49 CUANDO h ESTA PREFIJADO V o = h 1/2 A = Q / V o a = A/h Zh t = h 2 Z +1 P = a + 2t R = A / P s = Vxn R 2 3 2
50 CONSTRUCCIÓN Borde libre Aumento de rugosidad Curvas Aumento de caudal Canales grandes Canales chicos d = x h d = 1/3 h
51 Ancho de coronamiento C >= h
52 Trazado del canal Replanteo directo Trazado tentativo sobre plano de curvas Tramos rectos y acordamientos
53
54 Trazado del canal Se calculan y marcan las tangentes de entrada y salida Con una cinta se ubica el centro y se marca el trazado de la curva T = R x tg α/2 T α CAUDAL (m 3 /s) RADIO MINIMO R α/2
55 Profundidad de corte (r) H-r H r (H-r) z2 C (H-r) z1 r z1 a
56 Área excavada = (a + a + z 1 k + z 1 k) r 2 Areaterraplén = [c + c + z 1 (H r) + z 2 ( H r) ] (H -r) 2 Area exc. = ar + r 2 z 1 Area terr. = c (H-r) + (z 1 + z 2 ) (H-r) 2 Como son dos terraplenes Area terr. = 2 c (H-r) + (z z 2 ) (H-r) A. excavada = A. terraplén r 2 z 2. r (a/2 + c + z 1 H + z 2 H) + 2 (2 C + z 1 H + z 2 H) A B C resolvemos r como ecuación de 2º grado
57 CONSTRUCCIÓN
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65 OBRAS DE ARTE Compuertas de control y toma-granjas Pases de agua de escurrimiento Saltos y protecciones
66 OBRAS DE ARTE Compuertas de control y tomagranjas
67 Salida del agua hacia el canal Represa de India Muerta
68 OBRAS DE ARTE Saltos de agua y protecciones
69 Saltos y protecciones
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