DISEO DE CANALES
DE IRRIGACIN

Dr. GERMAN SAGASTEGUI PLASENCIA

Docente del Curso

Universidad Privada Antenor Orrego

Escuela Profesional de Ingeniera Civil

*

TIRANTE (m) a , d ANCHO EN EL FONDO (m) b , f AREA MOJADA (m2) A PERMETRO MOJADO (m) P RELACIN FONDO TIRANTE X ANCHO DE LA SUPERFICIE B TIRANTE CRTICO dc , Yc TALUD ESCARPAS Z : 1 BORDO LIBRE (m) fb

ELEMENTOS DE DISEO DE UN CANAL

A. ELEMENTOS GEOMTRICOS

*

B. ELEMENTOS CINTICOS

GASTO (m3/seg) QGASTO UNITARIO (m3/seg/ml) qVELOCIDAD MEDIA (m/seg) VVELOCIDAD PUNTUAL (m/seg) W

*

C. ELEMENTOS DINMICOS

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD PENDIENTE HIDRULICA

S

*

A

P

fb

a

b

Z

1

*

FORMULAS PARA EL DISEO DE CANALES

A. FORMULA DE CHEZY

V = C RS

CHEZY C = 18 log.

12 R

Ks + 0.3

MANNING C =

R1/6

BAZIN C =

87

1 +

m

R

*

REEMPLAZANDO EL VALOR DE C DE

MANNING EN LA FORMULA DE CHEZY:

V =

R2/3 S1/2

Q =

A R2/3 S1/2

*

B. FORMULA DE DARCY - WEISBACH

Hf =

L V2

D 2g

f

*

FORMAS DE CONDUCTOS:

ABIERTOS O CERRADOS

*

DISTRIBUCION DE VELOCIDADES EN CANALES

SECCION TRANSVERSALES

SECCION LONGITUDINAL

(3) (2) (1)

*

1.unknown

CURVAS ISOTACAS

IGUAL VELOCIDAD

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

H

fondo

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

Vm

*

RELACIONES PARA LA VELOCIDAD MEDIA

Vm V0.6

Vm

V0.2 + V0.8

2

Vm

V0.2 + V0.8 + 2 V0.6

4

*

AREA HIDRAULICA Y PERIMETRO MOJADO

A

A

P

*

SECCIONES MUY REGULARES. CANALES COMPUESTOS

A1

A2

a

b

*

SECCIONES CON RUGOSIDADES DIFERENTES

P1 n21 + P2 n22 + P3 n23 +

P1 + P2 + P3 +

n =

n1

n2

n3

P2

P3

P1

*

SECCIONES DE TRANSICIN

LST = < 12 30 CON EJE DE LA SECCIN:

1. SECCIN MAYOR (V1) A UNA SECCIN MAYOR (V2)

y =

V22

V21

2g

2g

+ 0.1

V22

2g

2g

V21

( )

-

-

*

2. SECCIN MENOR (V1) A UNA SECCIN MAYOR (V2)

y =

2g

2g

2g

2g

V21

V22

V22

+ 0.2

V21

( )

-

-

*

LIMITES PRCTICOS DE VELOCIDAD

A. LIMITE INFERIOR: VELOCIDAD MEDIA MNIMA (m/seg)

AGUA CON SUSPENCIONES FINAS 0.30AGUA QUE CONTIENE ARENAS FINAS 0.45AGUA DE DRENAJE 0.60AGUA PLUVIALES 0.75

B. LMITE SUPERIOR: VELOCIDAD MEDIA MXIMA (m/seg)

CANALES ARENOSOS 0.30ARENISCA 0.40CANTOS RODADOS 0.80MATERIALES AGLOMERADOS CONSISTEN. 2.00MAMPOSTERA 2.50CANALES DE ROCA COMPACTADA 4.00CANALES DE CONCRETO 4.50

C. VELOCIDADES PRCTICAS (m/seg)

CANALES DE NAVEGACIN: HASTA 0.50 CANALES INDUSTRIALES SIN REVEST: 0.40 0.80CANALES INDUSTRIALES CON REVEST: 0.60 1.40ACUEDUCTOS DE AGUA POTABLE: 0.60 1.30ALCANTARILLAS: 0.60 1.50

D. PENDIENTES

CANALES DE NAVEGACIN: HASTA 0.00025CANALES INDUSTRIALES: 0.0004 0.0005CANALES DE IRRIGACIN:

- PEQUEOS 0.0006 0.0008

- GRANDES 0.0002 0.0005

ACUEDUCTOS AGUA POTABLE: 0.00015 0.001

SECCIN DE MXIMA EFICIENCIA H

PARA CONSEGUIR EL GASTO MXIMO SE DEBE

TENER:

f = m a

m = 2

1 + z2 z

( )

a

z

1

B

f

RH =

a

2

RH =

a

2

D

4

=

a

D

2a

a

a

a 2

2

RH =

RH =

4

B = 2f

a

f

f

f

60

60

a

45

CONTENIDO DE ENERGA EN UNA CORRIENTE LQUIDA

ENERGA ESPECFICA DE CANALES

LA ENERGA ESPECFICA (E) DE CANALES SE DEFINE COMO LA ALTURA TOTAL DE ENERGA MEDIDA CON RESPECTO AL PUNTO MS BAJO DE LA SECCIN DEL CANAL.

DE ESTA MANERA:

E = Y +

V2

2g

H = Z + +

E = +

2g

E = +

2gA2

Q2

V2

2g

Q = AV

Q2

2gA2

Q2

2gA2

Q2

V

V2/2g

Y

El concepto de enrgia especfica resulta sumamente importante en el diseo de canales.

E = Y +

Q2

2gA2

EN EL ESTUDIO DE LOS PRINCIPIOS DE ENERGA ESPECFICA ES IMPORTANTE ANALIZAR LOS SIGUIENTES CASOS:

1.0 ENERGIA ESPECIFICA PARA CAUDAL CONSTANTE

PARA CUALQUIER VALOR DE E > Emin SE TIENE DOS TIRANTES ALTERNOS, CORRESPONDIENTES A REGIMES DE FLUJO DIFERENTES

Y1 > YCR REGIMEN SUBCRITICO (Fr < 1)

Y2 < YCR REGIMEN SUPERCRITICO (Fr > 1)

E

Y

Y1

Y2

YCR

Emin

E1

45

6.unknown

APLICACIONES

A. GRADAS

LA PRESENCIA DE UNA SOBREELEVACION EN EL

FONDO DE UN CANAL ORIGINA UN CAMBIO EN EL

TIRANTE DEL FLUJO, EL CUAL PUEDE SER

DETERMINADO CON EL AUXILIO DE LA CURVA DE

ENERGIA ESPECIFICA.

B. MODIFICACION DEL ANCHO DE UN CANAL

LA PRESENCIA DE CONTRACCIONES O EXPANSIONES EN

UN CANAL DAN LUGAR A MODIFICACIONES DEL TIRANTE

NORMAL DE LA CORRIENTE.

2.0 VARIACION DEL CAUDAL PARA ENERGIA ESPECIFICA CONSTANTE

y

q

qmax

yCR

FLUJO SUBCRITICO

FLUJO SUPERCRITICO

EL GASTO PARA EL MNIMO CONTENIDO DE ENERGA

Q = A

g

A

b

A

b

ENERGA ESPECFICA Y TIRANTES CRTICOS PARA DIRIFENTES SECCIONES

YC

b

E = YC

2

3

YC =

3

2

E

YC = 0.468 q2/3 (sistema mtrico)

q =

Q

b

gasto por unidad de ancho

YC

b

E = YC

3

4

YC =

4

3

E

YC = 0.702 q2/3 (sistema mtrico)

b

YC

E = YC

4

5

YC =

5

4

E

YC = 0.728 q2/5 (sistema mtrico)

q =

Q

tg

T

y2y1

y2

E = y

V2

2g

+

YC =

y12 y22

y12 + y22

FORMULA DE EDWWARD SALAS

VARIACIN DE ENERGA ESPECFICA

3.00 m

y

Q = 4,5 m3/seg

Q = AV

Y (supuesto)VV2 / 2g E0.305.001.271.570.403.750.711.110.503.000.460.960.602.500.320.920.801.870.180.981.001.500.111.111.201.250.081.281.401.070.061.461.600.940.041.641.800.830.031.83

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

45

D

A

B

C

.

.

.

.

E

TIRANTE Y (mts)

ENERGIA ESPECFICA (m)

YC

Emin

7.unknown

VERTEDERO TRIANGULAR

Q = Cd 2g tg H5/2

Cd = 0.58

8

15

2

H

= 53 8

COEFICIENTE DE DESCARGA

TIRANTE CRTICO

C : VALOR MNIMO DE ENERGIA ESPECIFICA CORRESPONDIENTE

Y > 0.6

PROFUNDIDAD YC : TIRANTE

CRITICO

V2

2g

+ y

ES MNIMO

YC = EMN

2

3

YC =

q2

g

TIRANTE CRITICO PARA CANALES RECTANGULARES

REGIMENES ALTERNOS DE FLUJO

REG. SUPERCRITICO

V2 / 2g

y

REG. SUB CRITICO

CARGA TOTAL

y = 0.30 E = 1.57 DB

y = 1.52 E = 1.57 DA

DB : R. SUPERCRITICO : F. RPIDO

DA : R. SUBCRITICO : F. TRANQUILO

YC = Emn.

2

3

v2

2g

1

3

E

=

O sea la mitad de profundidad

v2

2g

3

E

=

1

2

si

si

v2

2g

v2

2g

3

E

3

E

1

1

: REGIMEN ES LENTO

: REGIMEN ES RPIDA

RESALTO HIDRAULICO

REG. SUPERCRTICO

REG. SUBCRTICO

8.unknown

a. RESALTO CLARO

hC

9.unknown

b. SUPERFICIE AGITADA (SALTO

BARRIDO)

hC

10.unknown

P

2

A

Q