calculo de canal de irrigacion

7/26/2019 Calculo de Canal de Irrigacion

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CURSO:

MECANICA DE FLUIDOS

TEMA: DISEO DE CANAL DE IRRIGACIN

DOCENTE:

INTEGRANTES:

Lima, Per ,2014


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I. INTRODUCCIN:

Es conocimiento de todos que la construccin de obras hidrulicas sonde gran importancia y envergadura, ya que son de mayor envergadura yen inversin, adems son las que generan mayor impacto en la

poblacin donde est ubicada la obra.

As los servicios y benefcios de estas estructuras estn basadas en elaprovechamiento de los recursos hdricos, aprovechamiento dado porobras de captacin, conduccin y distribucin, tales como la lasbocatomas, canales, represas entre otras, las cuales estn acompaaspor obras de arte que las complementan y las ayudan a realizar eltransporte de ese recurso tan valioso que es el agua hasta las reas aregar.

En un proyecto de riego, la parte correspondiente a su concepcin,defnido por su planteamiento hidrulico, tiene principal importancia,debido a que es all donde se determinan las estrategias deuncionamiento del sistema de riego !captacin, conduccin, canalabierto o a presin, regulacin", por lo tanto, para desarrollar elplanteamiento hidrulico del proyecto se tiene que implementar losdiseos de la inraestructura identifcada en la etapa de campo, comolas obras especiales !bocatomas, desarenadores, t#neles, siones, etc."etc.

$ara el desarrollo de los diseos de las obras proyectadas, el caudal esun parmetro clave en el dimensionamiento de las mismas y que estasociado a la disponibilidad del recurso hdrico !hidrologa", tipo de suelo,tipo de cultivo, condiciones climticas, m%todos de riego, etc., es decirmediante la con&uncin de la relacin agua ' suelo ' planta. (e maneraque cuando se trata de la planifcacin de un proyecto de riego, laormacin y e)periencia del diseador tiene mucha importancia,destacndose en esta especialidad la ingeniera agrcola.


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II. RESUMEN

En este proyecto principalmente realizaremos un diseo de canal deirrigacin para un determinado lugar cuyas condiciones del diseo tieneque cumplir con todos los prospectos o requerimientos necesarios paraque el canal de irrigacin tenga una uncionalidad efciente y puedaabastecer el lugar de irrigacin en %pocas de sequas.

$or estas razones en el diseo del canal de irrigacin se toma enconsideracin los cambios del clima, undamentalmente con la condicin

de que en las %pocas de escasez de lluvia o en la disminucin del caudalde un rio. $ara que, el *u&o pueda llegar sin ninguna difcultad al lugardestinado en el diseo.

+a descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es unaparte undamental de la hidrulica y su diseo pertenece al campo de laingeniera hidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil. El*u&o de agua en un conducto puede ser *u&o en canal abierto o *u&o entubera. Estas dos clases de *u&o son similares en muchos aspectos perose dierencian en un aspecto muy importante. El *u&o en canal abierto

debe tener una superfcie libre. na superfcie est sometida a la presinatmos%rica.

En un proyecto de irrigacin la parte que comprende el diseo de loscanales y obras de arte, si bien es cierto que son de vital importancia enel costo de la obra, no es lo ms importante puesto que el caudal, actorclave en el diseo y el ms importante en un proyecto de riego, es unparmetro que se obtiene sobre la base del tipo de suelo, cultivo,condiciones climticas, m%todos de riego, etc., es decir mediante lacon&uncin de la relacin agua suelo planta y la hidrologa, de manera

que cuando se trata de una planifcacin de canales, el diseador tendruna visin ms amplia y ser ms efciente.


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III. PROBLEMTICA

+a problemtica de este traba&o surge con la necesidad de construir uncanal de riego para los cultivos que se encuentran ale&ados del centropoblado de carhuayoc distrito de san marcos provincia de huaridepartamento de -ncash, para lo cual es muy necesario disear un canalde irrigacin efciente que sea capaz de transportar el *uido en %pocas

de cambio de clima donde el caudal del rio ba&a en cantidadesconsiderables y de esta manera satisacer a la poblacin en cuantorespecta a la agricultura.

IV. OBJETIVOS

General:(isear un canal de irrigacin del centro poblado de carhuayocdistrito de san marcos provincia de huari departamento de -ncashde tal manera que cumplan con todas las condiciones necesariaspara su efciente uncionamiento.

Especfcos:onocer el tipo y la seccin ms efciente para el transporte del*uidoEvaluar la uncin y allas de un canal de riego/dentifcar y defnir las condiciones hidrulicas para el diseo deun canal.

V. DEFINICIONES BASICAS

a) Canal:En ingeniera se denomina canal a una construccindestinada al transporte de *uidos0 generalmente utilizadapara agua0 y que, a dierencia de las tuberas, es abierta a laatmsera. 1ambi%n se utilizan como vas artifciales denavegacin. +a descripcin del comportamiento hidrulico

de los canales es una parte undamental de la hidrulica y


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su diseo pertenece al campo de la ingeniera hidrulica,una de las especialidades de la ingeniera civil.uando un *uido es transportado por una tuberaparcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a laatmsera, por lo tanto se comporta como un canal.

b) Canal de irrigacin:

anal de riego. onsiste en conducir el aguadesdela presahasta el campo donde ser aplicado a los cultivos.2on obras que deben ser cuidadosamente pensadas para noprovocar daos al medio ambiente y para que se gaste lamenos cantidad de agua .Estn estrechamente vinculadas alas caractersticas de la zona donde se crea, por lo generalsiguen apro)imadamente las curvas de nivel de la zona

donde se cre, descendiendo suavemente hacia costas msba&as.2on obras de ingeniera importantes, que deben sercuidadosamente pensadas para no provocar daos alambiente y para que se gaste la menor cantidad de aguaposible. Estn estrechamente vinculados a lascaractersticas del terreno, generalmente siguenapro)imadamente las curvas de nivel de este, descendiendosuavemente hacia cotas ms ba&as !dndole una pendientedescendente, para que el agua *uya ms rpidamente y se

gaste menos lquido".+a construccin del con&unto de los canales de riego es unade las partes ms signifcativas en el costo de la inversininicial del sistema de riego, por lo tanto su adecuadomantenimiento es una necesidad imperiosa.+as dimensiones de los canales de riego son muy variadas, yvan desde grandes canales para transportar varias decenasde m34s, los llamados canales principales, hasta pequeoscanales con capacidad para unos pocos l4s, son los llamadoscanales de campo.

Ilustracin 1 canal de riego
http://www.ecured.cu/index.php/Aguahttp://www.ecured.cu/index.php/Presahttp://www.ecured.cu/index.php/Presahttp://www.ecured.cu/index.php/Agua


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c) Seccin hidrulica ptima:

+a capacidad de conduccin de un canal aumenta con elradio hidrulico y vara inversamente con el permetromo&ado. (esde el punto de vista hidrulico, para un rea

dada, la seccin ms efciente es aquella que tiene elmnimo permetro. 2in embargo, la relacin ancho basal4proundidad quedar determinada por un estudio t%cnico5econmico.

+as secciones ms comunes son6 7ectangular, trapecial,

triangular y semicircular. En acequias que conducen poco

caudal se suele emplear la rectangular y en las mayor

caudal la trapezoidal. +a seccin triangular y semicircular se

suele usar en las acequias preabricadas.

En la seccin trapecial, la inclinacin o talud de las paredes

se e)presa generalmente por la relacin entre la distancia

vertical y la distancia horizontal correspondiente a esa pared

!entre base y altura".

1alud 8 h6 a

En cada seccin se pueden dar m#ltiples ormas al variar sus

dimensiones. $or e&emplo, dentro de la seccin rectangular

puede haber m#ltiples ormas de las acequias, seg#n vare

la base y la altura del rectngulo. Entre las dierentes ormas

que puede presentar una seccin de una acequia se debe

elegir aquella que para el mismo caudal presente la mnima

superfcie mo&ada. (e este modo se obtienen las siguientes

venta&as6

2e reduce el rozamiento de agua sobre las paredes, lo que

permite conducir el agua a mayor velocidad.

2e reducen las p%rdidas de agua, en el caso de acequias

construidas de tierras.

2e abarata la construccin de la acequia en el caso de

acequias de hormign.

+as secciones que presentan la menor superfcie mo&ada son las

siguientes6Rectangular:


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b=2

h

Trapezoidal:

La base superior (medida en la superficie del agua) es la doble longitud que la

superficie mojada en los muros laterales.

B=2t

Triangular:

La base del tringulo es el doble de la altura

= 90 B = 2 !

Semicircular:

"ualquier medida del radio (r)

d) Borde libre:


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Es el espacio entre la cota de la corona y la superfcie delagua, no e)iste ninguna regla f&a que se pueda aceptaruniversalmente para el clculo del borde libre, debido a quelas *uctuaciones de la superfcie del agua en un canal, sepuede originar por causas incontrolables. En la prctica, entanto no se tengan valores especfcos, es recomendableusar6 e8943 d para secciones sin revestimiento y e 8 94: dpara secciones revestidas0 donde d es el tirante del canal enmetros. $ero siempre manteniendo un bordo libre mnimo de9; cm

e) Taludes:

2e refere a la inclinacin que poseen las paredes lateralesdel canal y las cuales se e)presan en orma de proporcin.+a orma ms usada en canales es la trapecial, con taludesque dependen del terreno en el cual el canal ser e)cavado.

f) Velocidad mnima:

El diseo de canales, recubiertos o no, que conducen aguacon material fno en suspensin, debe considerar que la

velocidad media del *u&o, para el caudal mnimo deoperacin, sea mayor o igual que la necesaria para evitar lasedimentacin del material transportado.

g) Velocidad mxima:

+a velocidad m)ima de operacin en canales, con o sinrecubrimiento de superfcie dura, que conducen agua limpiao material en suspensin debe limitarse para evitar lasocavacin o erosin continua del ondo y paredes por

turbulencia, abrasin o eventualmente cavitacin.


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VI. MARCO TEORICO

! "ise#o:

El arreglo espacial de un sistema de canales esprincipalmente regido por la topograa del rea, pero

tambi%n es in*uenciado por las caractersticassocioeconmicas y de ingeniera de la zona a regar. Enparticular, el alineamiento de los cursos de agua yestructuras de distribucin relacionadas, defne los grupossociales de agricultores, quienes deben organizarse paradistribuir el agua entre ellos y mantener el sistema. As quees esencial se sensitivo a los patrones de cooperacin ycon*ictos dentro de la comunidad de agricultores, antes dedisear el sistema de distribucin del agua. 1ambi%n, no esdeseable que un bien p#blico como es un canal atraviese un

rea privada, los cursos de agua pueden alinearse a lo largode los linderos de las propiedades y cada predio puede teneracceso directo al agua.

En el diseo de canal trata de la determinacin de su ormay sus dimensiones, de establecer la necesidad o no de surevestimiento y en este #ltimo caso su tipo, as comoverifcar las condiciones hidrulicas del *u&o.

$ara el diseo de canales se debe tener en cuenta ciertos

actores, tales como6 tipo de material del cuerpo del canal,coefciente de rugosidad, velocidad m)ima y mnimapermitida, pendiente del canal, taludes, etc.

$! "isposicin inicial de los canales

+a disposicin inicial de los canales se basa sobre un planotopogrfco con curva a nivel. En general, el canal principalsigue las mayores cotas y los de distribucin o canaleslaterales las cotas ms ba&as. El canal de drena&e principalsigue las depresiones ms uertes del terreno y los drena&es

secundarios las depresiones menos uertes.


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2in embargo, en terrenos esencialmente planos inclinados,el canal principal es alineado suavemente con la lnea denivel ms alta y el drena&e con la ms ba&a.$or razones econmicas es me&or tener canales largos, yaque pueden servir mayor n#mero de agricultores, sin

embargo, la longitud de los canales depende tambi%n deactores como el tipo de suelo, tamao de predios, reglasoperacionales para la distribucin del riego y grado decooperacin entre los usuarios.

%! criterios para el tra&ado:

El criterio que dirige el trazado de los canales o t#neles y laseleccin de una u otra posibilidad es el de conseguir la mayorefciencia hidrulica y seguridad de las obras con el menorcosto.

El trazado de traba&o es similar a la que se realiza paracarreteras, con la principal dierencia de que la pendientelongitudinal de un canal debe ser siempre positiva !ba&ando enla direccin del movimiento del agua" y puede variar solodentro de ciertos lmites.

$or lo general, el sitio de la iniciacin de la utilizacin del agua,como tanque de presin !7iego por Aspersin y4o goteo",comienzo de la zona de riego, etc. Esta establecida y desde allse traza la lnea de gradiente hacia el ro para determinar laubicacin de las obras de toma.

+a gradiente del canal es orzosamente menor que la del rio ymientras menor es la primer larga resulta la longitud del canaly mayor el costo. A la inversa, un canal disminuye de seccin y

consiguientemente de costo con el aumento de la gradiente.

2i se traza la lnea del canal desde la toma hasta el sitio dondese utilizara el agua, siguiendo las lneas de nivel del terreno ydescendiendo el n#mero de metros por


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comparar el costo de las distintas alternativas. +os t#neles seconstruyen cuando representan una solucin ms econmica oms estable que un canal abierto.

2i la pendiente transversal del terreno es muy uerte !=>? o

ms", entonces el volumen de e)cavacin de la plataorma sehace tan grande que resulta ms econmica hacer un t#nel.

1ambi%n cuando el canal debe contornear una loma muypronunciada, muchas veces se puede reducirconsiderablemente la longitud por medio de un t#nel queatraviesa la loma de un lado a otro.

El t#nel se construye cuando la longitud de recorrido de un

canal es mayor a @.> longitud del t#nel

Al comparar los costos de un canal con un canal, es necesariotomar en cuenta no solo las inversiones, sino tambi%n lostiempos de construccin n t#nel puede costar mucho menosque un canal, pero su construccin tendr un avance de 9metro hasta

> metros por un da, lo cual si tiene gran longitud demoraramucho tiempo en completarse.

Seccin trans'ersal:


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Al realizar el diseo de un canal, generalmente son dados elcaudal que se desea conducir y la gradiente de la que sedispone y que puede variar dentro de ciertos lmites. 1ambi%nse conoce el coefciente de rugosidad que depender del tipode revestimiento que se esco&a.

El rea mo&ada se calculaen uncin de la velocidad aceptableen el canal. Esta generalmente vara de ;.:; m4s y 3 m4s paraevitar la sedimentacin y la erosin.

+a orma de la seccin ptima, hidrulicamente hablando, esaquella que con su superfcie mo&ada mnima, conduzca elcaudal m)imo. +a seccin que tiene las me&orescaractersticas hidrulicas es semicircular pero es relativamentedicil de construir y generalmente carece de estabilidad. $or

este motivo la orma de seccin ms usada en canales es latrapezoidal, tal como se muestra en la fgura anterior

(! rincipios del mo'imiento del agua en canales

BE7CA (E ADAE B 8 F GF$or tringulos seme&antes resulta6F GF 8 G donde G 8 h A G 8 + G4AG 8 h4+ 8 s !pendientedel canal"

AF GF A G


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AFGF 8 $eso del prisma de agua $eso 8 Dolumen ) (ensidadDol. 8 -rea ) +Entonces BE7CA (E ADAE es6 B 8 s ) A ) + ) (

BE7CA (E 7HE es6 BF 8 ) $ ) + ) D@ !$ ) + 8 sup. de roce" 8 actor de rozamientouando B 8 BF I el *u&o se estabiliza ) $ ) + ) D@ 8 s ) A ) + ) (

V=sxAxD

fxP

V=D

f xs x

A

P 7adio hidrulico 78A4$

hezy !9J:K" llam C=D

f V=Cs x R

$robablemente es laprimera

8 actor de resistencia al *u&o Ecuacin de *u&o uniorme

V=Cs x R

Lanning !9MMK" determin que depende de 7

C=R

1

6

n n 8 oefciente de rugosidad de canales

V=1

nx R

2

3x S1

2

Dalor generalmente utilizado de NnO en la prctican 8 oefciente de rugosidad de canales

oefciente de rugosidad en canales de concreto

n8 ;.;9@ ' ;.;9=


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(onde, D, es la velocidad media en !m 4 s", 7, es el radio hidrulico

en !m", 2, es la pendiente de la lnea de energa en decimal y, n,es el coefciente de rugosidad de Lanning especfco para cadamaterial y condicin del lecho. (ebido a su simplicidad yresultados satisactorios la ecuacin de Lanning es la msampliamente utilizada para el clculo de *u&o uniorme en canalesabiertos. En el pasado se utilizaron herramientas grfcas y tablaspara acilitar su aplicacin, hoy en da el uso de herramientascomputacionales ha hecho ms cil y preciso su uso.En la rmula de Lanning la mayor difcultad est en ladeterminacin del coefciente de rugosidad, n, ya que no hay un

m%todo e)acto para seleccionarlo. 2u seleccin signifca estimar laresistencia al *u&o en un canal dado, lo cual es materia deintangibles. $ara los ingenieros veteranos, esto signifca une&ercicio de re*e)in y e)periencia, en los &venes, esto puede serno ms que adivinanzas y dierentes ingenieros pueden obtenerdierentes resultados. +a tabla mostrada a continuacin es unagua que ayuda en la seleccin inicial(el coefciente de rugosidad de Lanning, no descartando porsupuesto otras uentes de inormacin en este tpico.

n Suer!i"ie0#01 Mu$ %i&a, 'i(ri), %*&+i"), ")re0#011 C)n"re+) mu$ %i&)0#01- Ma(era &ua'e, me+a%, ")n"re+)0#01. Cana%e& (e +ierra, uena& ")n(i"i)ne&0#020 Cana%e& na+ura%e& (e +ierra, %ire& (e 'e/e+a"in0#02 Cana%e& na+ura%e& ")n a%/una 'e/e+a"in $ ie(ra& en e%

!)n()0#0- Cana%e& na+ura%e& ")n aun(an+e 'e/e+a"in0#040 Arr)$)& (e m)n+aa ")n mu"3a& ie(ra&

Dete!"#$c"%# &e '$s &"!e#s"o#es &e' c$#$' po '$ (%!)'$ &eM$##"#*:

En canales no erosionables el clculo de las dimensiones de loscanales se realiza con las rmulas de *u&o uniorme. +asdimensiones fnales se deciden con base a la practicabilidad,reglas o normas empricas de me&or seccin hidrulica y economa.+a velocidad de diseo del *u&o puede ser una m)ima que noproduzca erosin pero tambi%n mnima permisible que no produzca

sedimentacin. na velocidad media entre ;.: y 9.; metros porsegundo previene sedimentacin y crecimiento de vegetacin.


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+a rmula de Lanning es la ms com#nmente usada en el diseode canales erodables6

Q=( 1n )A R2

3 S1

2

Q (n) S1

2=A R

2

3

El lado derecho de la ecuacin contiene los valores de n, y 2 loscuales son generalmente conocidos, pero el lado izquierdodepende #nicamente de la geometra de la seccin del canal que

debe ser determinada y es llamado actor de seccin. Asumiendoque la pendiente lateral !talud" puede seleccionarse, el actor deseccin tiene todava dos incgnitas, la proundidad o tirantenormal y el ancho de la base del canal. As que la solucin esesencialmente un proceso de ensayo y error.

(nde6 n, A y 2 son constantes0 luego, la ecuacin del caudalpuede e)presarse como6

Q=K . R2

3

2iendo P una constante. En la segunda ecuacin observamos queel caudal ser m)imo si el radio hidrulico es m)imo, o sea que7 8 A 4 $ es m)imo

R=A

P

(e esta ecuacin como A es constante, 7 ser m)imo si $ es mnimo, esdecir esm)imo si $ es mnimo, para A constante.

Po M+,"!$ efc"e#c"$ -"&+)'"c$ e# )# c$#$' ect$#*)'$:na m)ima efciencia hidrulica en un canal rectangular se dacuando6

Q8 ;? 0 18 b 0 A8 by 0 $8 b R @y


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+a m)ima efciencia hidrulica se da cuando6

G8 @y obteni%ndose las siguientes rmulasSSS. !9"

B=2y SSSS!9"

A=2y2

SSS. !@"

P=4y SSSS.. !3"

RH=y

2 SSSSS !="

AETH


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calculo de canal de irrigacion

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