informe de diseño de canal
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Informe de Diseño de CanalTRANSCRIPT
MEMORIA DESCRIPTIVA
PROYECTO DE DISEÑO DE UN CANAL
MECANICA DE FLUIDOS II
Ing. Abel A. Muñiz Paucarmayta
CÓRDOVA PAUCARCHUCO Diana Clara
OLIVERA UCEDA Julio Martin
OSSCO FLORES Tito
PERALES SIMEÓN José Luis
VI
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÙ
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
MECÁNICA DE FLUIDOS II
1. ANTECEDENTES.-
El proyecto de construcción del canal de regadío en esta zona fue planeado gracias a los distintos
aportes de los integrantes del grupo. Entre los cuales se tenía pensado construir el proyecto en
varios lugares resultando el ingreso al distrito de San Agustín De Cajas por no contar con un canal
el cual abastezca de agua a sus campos de cultivo por la zona. Contábamos con un canal cercano
desde donde se traería el agua para el canal que diseñamos.
2. OBJETIVO DEL PROYECTO.-
Nuestro proyecto tiene como objetivo abastecer de agua a los terrenos que existen alrededor del
canal, ya que estos cuentan con plantaciones de papa, alfalfa, etc.
3. UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y ÁMBITO DE TRABAJO.-
REGIÓN: Junín
PROVINCIA: Huancayo
DISTRITO: San Agustín De Cajas
CUENCA: Mantaro
ALTITUD PROMEDIO: 3260 m.s.n.m
Fig. MAPA DE UBICACION 1
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4. ANALISIS DEL MEDIO FÍSICO Y DE LOS RECURSOS NATURALES.-
4.1. RELIEVE.-
La zona escogida se encuentra en la región Quechua, que se extiende desde los 2300 metros y los
3500 msnm.
Fig. Relieve de la zona de San Agustín De Cajas próxima al proyecto de canal
4.2. CLIMA.-
Su clima es templado frio seco, oscila en una temperatura máxima de 20° y una temperatura mínima
0.5°, con un régimen de lluvias estacionales más frecuente entre los meses de Diciembre a Marzo.
Y una sequia el resto del año, por eso el uso de canales para la buena distribución de aguas.
Esta zona tiene condiciones para el sembrío de trigo, papa, maíz, cebada, arvejas, habas, etc.
En los meses que corresponden a invierno y primavera se produce una fuerte insolación debido a la
transparencia de la atmosfera.
La zona se caracteriza porque su régimen de humedad tiene dos estaciones bien marcadas: mayo-
octubre estación seca y noviembre-abril estación húmeda; su régimen térmico debido a la incidencia
de bajas temperaturas trae consigo frecuentes heladas en toda la estación seca y algunas dentro de la
humedad. Dichas condiciones térmicas afectan a la economía de los pobladores locales.
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Fig. Clima de la localidad
4.3. DESCRIPCIÓN RECURSO HÍDRICO.-
La cuenca Hidrográfica del Mantaro está ubicada en la región central del país y abarca los
departamentos de Pasco, Junín, Huancavelica y Ayacucho. El rio Mantaro se origina en el Lago
Junín, el cual está regulado por la presa de Upamayo, el reservorio de regulación estacional más
importante del país, ubicado a 4080 msnm, El lago Junín tiene una capacidad total de 556 MMC y
un volumen útil máximo regulable de 441 MMC.
4.4. DESCRIPCION RECURSO SUELO.-
La capacidad de mayor uso de tierras de la San Jeronimo, se basa en actividades agrícolas (cultivo
en limpio y permanente) y forestales dentro de los márgenes económicos. Es decir existen sembríos
de cultivo de corto periodo vegetativo, tierras para pastos, por esto existe actividad ganadera en la
zona. Algunas tierras de la zona son destinadas a la actividad forestal sobresaliendo la siembra de
eucaliptos. No existe ninguna zona de protección en el área a establecer el proyecto.
4.5. FLORA Y FAUNA.-
La flora de la zona del lugar se caracteriza por ser muy variada, la cual es alentada por las lluvias.
En la zona existen arbustos como retama en su mayoría, cactus, maguey, cantuta, etc. Existen
plantas de los distintos sembríos como cebada, papas, alfalfa etc.
Existen en esta zona aves como chihuacos, colibrís, palomas, etc. Existen también el ganado vacuno
y ovino y otros animales de crianza como cerdos, asnos, carneros gallinas y otros.
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5. ANALISIS ECONÓMICO Y SOCIAL DE LA ZONA.-
5.1. VÍAS DE COMUNICACIÓN
Los principales accesos a la zona son: la vía afirmada que une a Huancayo con esta ciudad.
Otras formas de comunicación a esta zona son la vía telefónica.
5.2. CARACTERÍSTICAS DEMOGRÁFICAS Y ECONÓMICAS.-
San Jeronimo es una zona urbana con creciente demografia . La principal actividad económica
de los pobladores es la agricultura, predominando los cultivos de cebada, maíz, papa, habas,
cebolla, etc. Los cuales sirven para el consumo propio y comercio.
5.3. VIVIENDAS.-
Las viviendas que existen en el lugar que se eligió para diseñar el canal, son de material noble
en su mayoría aunque existen algunas casas de material rustico.
6. DISEÑO DE CANALES
Los canales en general pueden agruparse en no erosionables y erosionables. Son
canales no erosionables los canales revestidos y los canales sin revestir excavados en
lecho rocoso. Todos los demás canales sin revestir son erosionables y se les llama
también canales de tierra.
Los canales se revisten con el doble propósito de prevenir la erosión y minimizar las
pérdidas de agua por filtración.
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6.1 ELEMENTOS GEOMETRICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE UN CANAL
Y : Profundidad de flujo.
H: Profundidad total del canal.
D : Profundidad de la sección. Se verifica d = y cos θ; d = y en los canales de
pequeña Pendiente. Cota de la S.L. = cota del fondo + y
b: Ancho del fondo.
Z : Talud:
T : Ancho superficial = b+2 zy
A : Área mojada = by + zy2
P : Perímetro mojado
R : Radio Hydraulic
D : Profundidad hidráulica
F : Freeboard o margen libre (H-y)
C : Ancho de la banqueta
El freeboard es la distancia vertical medida entre la superficie libre del agua y el borde del
canal. Las banquetas se construyen para facilitar las labores de operacióny
mantenimiento de los canales.
6.2 Formula de Chezy
Dónde:
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V = Velocidad media del canal, en m/seg.
C = Coeficiente de Chezy que depende de las características del escurrimiento y de La
naturaleza de las paredes.
R = Radio hidráulico, en m.
S = Pendiente de la línea de energía, para el flujo uniforme, es también la pendiente de
la superficie libre de agua y la pendiente de fondo del canal, en m/m.
6.3 Formula de Manning
Es la formula cuyo uso se halla más extendido a casi todas las partes del mundo.
Proviene de considerar en la fórmula de Chezy un coeficiente C igual a:
Luego:
Dónde:
v = Velocidad media, en m/seg
R = Radio hidráulico, en m
S = pendiente de canal en m/m
n = coeficiente de rugosidad
Con la ecuación de continuidad de
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Valores de rugosidad “n” de Manning
Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.
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Taludes apropiados para distintos tipos de material
CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS CANALES POCO PROFUNDOS
CANALES
PROFUNDOS
Roca en buenas condiciones Vertical 0,25:1
Arcillas compactadas o conglomeradas 0,5:1 1,0:1
Limos arcillosos 1,0:1 1,5:1
Limos arenosos 1,5:1 2,0:1
Arenas sueltas 2,0:1 3,0:1
Pendientes en canales según tipo de suelo
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TIPOS DE SUELO PENDIENTE
Suelos sueltos 0,5 1,0
Suelos francos 1,5 2,5
Suelos arcillosos 3,0 4,5
Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella
velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser
determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de
importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de
tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite
sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal. La velocidad
máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la
experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.
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Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades
que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin
erosión, que otros menos profundos.
Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.
Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe
ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre,
debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por
causas incontrolables.
Borde libre en función del caudal
Borde libre en función de la plantilla del canal
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6.4 PARAMETROS A TENER EN CUENTA
EL caudal destinado al canal del proyecto (Q=2.00m3)
El talud será (1:1)
La rugosidad comprenderá paredes de concreto bueno (n=0.015)
El ancho de la solera (b=0.50m)
El borde libre se obtendrá en relación con el caudal (B.L.=0.40m)
El ancho de corona en relación al caudal (C=1.00 m)
Los taludes de corte y relleno para suelos arcillosos (1:1)
RESULTADOS
TRAMO 1: KM0+000 HASTA KM0+700 (S=0.0083)
PERIMETRO 2.28
TIRANTE 0.63
ESPEJO DE AGUA 1.76
VELOCIDAD 2.79
FROUDE 1.40
TIPO DE FLUJO SUPERCRITICO
TRAMO 2: KM0+600 HASTA KM1+480 (S=0.0062)
PERIMETRO 2.42
TIRANTE 0.68
ESPEJO DE AGUA 1.86
VELOCIDAD 2.51
FROUDE 1.22
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TIPO DE FLUJO SUPERCRITICO
TRAMO 3: KM1+480 HASTA KM2+100(S=0.0023)
PERIMETRO 2.93
TIRANTE 0.86
ESPEJO DE AGUA 2.22
VELOCIDAD 1.73
FROUDE 0.76
TIPO DE FLUJO SUBCRITICO
RESALTO HIDRAULICO
AGUAS ARRIBA AGUAS ABAJODATOS: VALORES DATOS: VALORES
Z= 1.0000 Z= 1.0000S= 0.0062 S= 0.0023Q= 2.0000 Q= 2.0000n= 0.0150 n= 0.0150
D= 0.431 D= 0.527V= 2.493 V= 1.710F= 1.212 F= 0.752
FLUJO: Supercritico FLUJO: SubcriticoE. ESP= 0.997 E. ESP= 1.009
Ocurre trasferencia de estado supercritico a subcritico , por lo que se un forma resalto hidráulico
DISEÑO DE RESALTO HIDRAULICO
Y1= 0.6800E1= 0.9966Y2= 0.8600E2= 1.0090
PERDIDA DE ENERGIA
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ΔE = E2-E1
∆E= 0.01238 m*kg/kg
LONGITUD DEL RESALTO
SEGÚN SIECHIN
L=K*(y2-y1)
L= 10.6 *(y2-y1)
L = 1.908 m
El numero de Froude del régimen supercritico F1 esta comprendido entre 1,0 y 1,7 por lo que se tiene un resalto ondulado
Se espera que la estabilidad del resalto sea la de un resalto claro donde este se forma en el lugar deseado E2= En
TRAMO:FLUJO UNIFORME
TRAMO 1-A:Tirante inicial = 0.63 m Como yn2=0.68m<
yc=0.74m TIPO "S"
Tirante final = 0.67 m Como y<yn2=0.68m & y<yc=0.74m
ZONA 3
PERFIL "S3"TRAMO A-B:
RESALTO HIDRAULICO Tirante conjugado menor= 0.68 m Tirante conjugado mayor= 0.81 m
TRAMO B-2:
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Tirante inicial = 0.81 m Como yn2=0.68m< yc=0.74m
TIPO "S"
Tirante final = 0.86 m Como y>yn2=0.68m & y>yc=0.74m
ZONA 1
PERFIL "S1"TRAMO 2-3.
FLUJO UNIFORME