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Diseo de Canales4/21/2012 Topografia IV SENCICO 1
Diseo de secciones trasversales de canales.Mtodo para el diseo de canales mediante tablas basadas en la formula de ManningSiempre y cuando las condiciones lo permiten, debemos tratar de disear la seccin transversal del canal lo mas prximo posible a la semi-circunferencia, con ello se logra mayor eficiencia en la relacin caudal excavacin, para ello podemos utilizar la formula siguiente.. Seccin de mximo rendimiento hidrulico.
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Donde:h = Tirante o profundidad del canal (m)
m = Pendiente del taludb = Base o plato del canal (m)
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Formula de Mannig
Donde: V = Velocidad media en el canal n = Coeficiente de Mannig R = Radio hidrulico S = Pendiente del canal (m/m)4/21/2012 Topografia IV SENCICO 5
Esta formula la podemos expresar de la forma siguiente: si V=Q/A
Q = Caudal en m3 / seg. A = Area de la seccin transversal del canal en m24/21/2012 Topografia IV SENCICO 6
El primer termino esta relacionado con los parmetros hidrulicos del canal.
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Mientras el segundo est conformado por parmetros geomtricos de la seccin transversal.Calculando el segundo termino de la ecuacin anterior se pueden construir tablas para distintas pendientes de talud (1:1 => m = 1, 1:2 => m = 2, etc ) en funcin del resto de los parmetros geomtricos de una seccin transversal trapezoidal, es decir el tirante del canal (h), el plato o base ( b).4/21/2012 Topografia IV SENCICO 8
Para determinar los paramentros geomtricos de la seccin del canal, primero se calcula X mediante la formula:
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Entramos a la tabla con este valor "X" y conociendo m, estimamos b y podemos encontrar h. Con este valor de h, calculamos el rea de la seccin transversal y la velocidad del canal. Si la velocidad es mayor que la admisible, podemos aumentar b y mediante la tabla obtener otro valor de h, para que la velocidad este dentro del rango admisible segn las caractersticas del terreno.4/21/2012 Topografia IV SENCICO 10
Parametros de la seccin transversal de un canal
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Tablas necesarias para el calculo de la seccin.
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Coeficiente n de la formula de Manning
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Pendiente del talud (m) para distintos materiales.
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Velocidad mxima en canales no recubiertos de vegetacin
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Velocidad mxima en canales revestidos con distinta resistencia del hormign.
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Borde libre (h') en funcin del caudal
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Ancho de los diques laterales (a) El ancho de los diques laterales se determina por la formula:
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Radio de curvatura de un canal.La curvatura permitida depende de varios factores, tales como la capacidad, velocidad, caractersticas del suelo y seccin del canal, los cuales deben conjugarse para evitar la erosin en las curvas y el desarrollo de ondas no deseables. Sin embargo, no hay frmulas estandarizadas para el clculo del valor lmite en cada caso. En trminos generales, el radio del eje del canal puede estar en el rango comprendido entre 3 y 7 veces el ancho superficial.4/21/2012 Topografia IV SENCICO 19
R = Radio de curvatura del canal F = Factor (3 a 7) m = Razn del talud del canal h = Tirante del canal b = Plato o base del canal Otro criterio: Caudal hasta 0,5 m3/seg. = 5 m Caudal de 0,5 a 1 m3/seg. = 10 m4/21/2012 Topografia IV SENCICO 20
Como los radios para canales pequeos son de poca magnitud, el trazado de la curva en el campo se simplifica.
En el grafico: a = ngulo de inflexin del trazado R = radio de curvatura segn uno de los criterios anteriores. T = Tangente (distancia desde el vrtice al inicio y final de la curva)
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Cuando se pueda llagar al centro del radio se puede proceder a trazar la curva, de la siguente forma: se mide la distancia "T" a partir del vrtice, en este punto se traza un ngulo de 90 y se mide el radio, desde ese punto y con una distancia igual a R se van colocando estacas en el terreno para marcar la curva del eje del canal.4/21/2012 Topografia IV SENCICO 22
Perdidas por filtracin en canales de tierra. La prdida por filtracin puede estimarse mediante la formula
Pinf = Prdidas por kilometro de canal en % del gasto Q = Gasto en m3/seg. A y B = Coeficiente y exponencial que dependen del tipo de suelo.4/21/2012 Topografia IV SENCICO 23
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Ejemplo de clculo de un canal.Supongamos un canal con pendiente de 25 cm en 500 m de longitud es decir con una pendiente de: S = 0,0005, en un terreno arcilloso, excavado en tierra con una superficie uniforme, el caudal de canal es de: Q = 1,2 m3/seg.
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Por las tablas los valores para el calculo son: Coeficientes de Manning. n = 0,02 Pendiente de taludes es m = 0,5 Borde libre (h) = 0,60 m Velocidad mxima: Vmax. = 1,13 m/s El valor de X se determina por:
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Mediante la hoja de calculo la operacin se realiza de la forma siguiente:
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Asumiendo un plato o base del canal de 1 metro, entramos a la tabla de m = 0,5 con "X y encontramos H = 1,10 metros
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Determinar la velocidad del canal. El rea del canal se calcula por:
La velocidad en el canal ser:
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Por medio de la hoja de calculo el valor de la velocidad se determina como sigue.
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En la tabla de velocidades mxima de canales tenemos que la arcilla admite hasta: Vmax = 1,13 m/seg. muy superior al valor calculado.
El borde libre (h) para canales sin revestir de ms de: Q = 1 m3/seg es de 0,60 m.La corona de los diques laterales (a) se determina por:
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El ancho del dique es de 1,12 m
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La seccin transversal del canal quedara como se indica en el dibujo siguiente:(Los valores estan en centimetros)
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