DISEÑO Y CALCULO DE

CANALES ABIERTOS
Ing. Rubén Omar Ortiz Vásquez
Hidráulica Básica
MODELOS

MODELOS
COMPUTACIONALES
ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA HIDRAULICA

Cavitación
Ecuación de continuidad

Controlo mi
velocidad,
controlando
mi área
hidráulica
 Ecuación de continuidad

De la ecuación que continuidad, es importante la

relación ente la velocidad y la sección transversal. Controlo mi
velocidad,
controlando mi área
hidráulica

Canal de tierra
- Cambio de pendiente
-Procesos erosivos
-Lavado de material
- Presencia de musgos
Ecuación del equilibrio dinámico
Ecuación del equilibrio dinámico

Canales de tipo lisos

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Ecuación de la cantidad de movimiento
OBJETIVO GENERAL
Adquirir conocimientos generales sobre el
diseño y calculo de canales abiertos.

OBETIVO ESPECIFICO
Definir los conceptos y términos
relacionados con el diseño de canales.
Estudio de las leyes físicas que regulan el
OBJETIVOS
flujo en canales.
Utilizar el criterio de diseño para su uso en
canales abiertos.
Definir secciones optimas.

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GENERALIDADES

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ESTRUCTURAS QUE SE
CONSTRUYEN EN LOS
CANALES

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CAPTACIONES

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COMPUERTAS
Y VERTEDEROS

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TRANSICIONES

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SIFONES Y
ACUEDUCTOS

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La decisión para elegir cual
de las 02 alternativas de
estructuras, varia de las
condiciones económicas y de
seguridad del proyecto-

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TUNELES

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 RAMPAS,
ESCALONES Y
DISIPADORES
DE ENERGIA

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ESTRUCTURAS
DE ENTREGA

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GEOMETRIA DE UN CANAL

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CASOS PRACTICOS

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CASOS PRACTICOS

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CASOS PRACTICOS

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CASOS PRACTICOS

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DISTRIBUCION DE VELOCIDADES EN
CANALES ABIERTOS

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 El flujo en canales abiertos puede clasificarse en muchos tipos y
TIPOS DE FLUJO distribuirse de diferentes maneras.
La siguiente clasificación se hace de acuerdo con el cambio de
EN CANALES profundidad del flujo con respecto al tiempo y al espacio

Como se comporta el fluido,

en tu estructura a diseñar?

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http://ponce.sdsu.edu/drenaje_de_carreteras_a.html

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TIPOS DE FLUJO
EN CANALES
SEGÚN EL
ESTADO DE
FLUJO

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LAMINACION DE GALLITO CIEGO

La laminación es un fenómeno
natural que se produce en los ríos.
Si no hay aportaciones o
detracciones significativas de
caudal en un tramo, se comprueba
que las variaciones, tanto en
sentido creciente como en
decreciente, son menores en la
sección aguas abajo que aguas
arriba, es decir, se produce una
atenuación en las desviaciones
respecto al caudal medio.

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El número de Reynolds es un valor exclusivo utilizado para caracterizar el flujo que se
genera en tuberías, para poder aplicarlo a un flujo en un canal abierto es necesario
realizar algunas adecuaciones. Para ello es necesario considerar, en lugar del diámetro
de la tubería, el radio hidráulico de la sección en la cual fluye el gasto:

Donde,

El radio hidráulico es la relación que existe entre el área hidráulica de la sección en

estudio (A) y el perímetro mojado de la misma (P).
En general, cuando:

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El numero de Reynolds y los términos laminar y turbulentos no bastan para
caracterizar todas las clases de flujo en los canales abiertos.

El mecanismo principal que sostiene flujo en un canal abierto es la fuerza de

gravitación. Por ejemplo, la diferencia de altura entre dos embalses hará que el
agua fluya a través de un canal que los conecta. El parámetro que representa este
efecto gravitacional es el Número de Froude, puede expresarse de forma
adimensional. Este es útil en los cálculos del resalto hidráulico, en el diseño de
estructuras hidráulicas y en el diseño de barcos.

L - parámetro de longitud [m]

g - aceleración de la gravedad [m/s²]
v - parámetro de velocidad [m/s]
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El flujo se clasifica como:

Fr<1, Flujo subcrítico o tranquilo, tiene una velocidad relativa baja y la

profundidad es relativamente grande, prevalece la energía potencial.
Corresponde a un régimen de llanura.

Fr=1, Flujo critico, es un estado teórico en corrientes naturales y

representa el punto de transición entre los regímenes subcrítico y
supercrítico.

Fr>1, Flujo supercrítico o rápido, tiene una velocidad relativamente alta y

poca profundidad prevalece la energía cinética. Propios de cauces de
gran pendiente o ríos de montaña.

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 RESUMEN

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FEEDBACK

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Ejemplo facilito
Un río de 4 m de ancho y 1 m de profundidad tiene un caudal de 3 m3 /s. Determinar si el
flujo es subcrítico o supercrítico

Subcrítico

Supercrítico

Crítico

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 ENERGÍA MÍNIMA RÉGIMEN CRITICO

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 ENERGÍA MÍNIMA RÉGIMEN CRITICO

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 ENERGÍA MÍNIMA RÉGIMEN CRITICO

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En la figura, la zona superior de la curva de energía especifica corresponde al flujo
subcrítico (Y2> Yc) y la inferior al flujo supercrítico (Y1>Yc).

En flujo subcrítico una perturbación puede moverse hacia aguas arriba, esto
significa en términos prácticos, que mecanismos o condiciones de control tales
como una compuerta o una caída influyen sobre las condiciones de flujo aguas
arriba del control; por ello se afirma que el flujo subcrítico está controlado por las
condiciones de aguas abajo. Por otra parte, en flujo supercrítico una perturbación
solo puede viajar hacia aguas abajo; estableciendo los posibles controles
únicamente del lado de aguas arriba.
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Nota: El método no considera el efecto del sedimento en suspensión ni la carga de fondo. Los
valores mostrados en tabla se desarrollaron a partir de un estudio de 40 a 50 casos de canales
pequeños y moderados. Por consiguiente, el método es cuestionable cuando se aplica a canales
grandes cuyos radios hidráulicos exceden 15 pies (4.6m).

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LIMITACIONES

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DISEÑO DE CANALES ABIERTOS

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Software: HCanales

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CASO PRACTICO

S=0.001

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CASO PRACTICO

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 Conclusiones

• El flujo en tuberías es causado por la presión mientras que en canales abiertos es causado por la gravedad, por
consiguiente el canal debe tener pendiente hacia abajo.
• La sección del canal puede variar a lo largo de su recorrido, mientras que en tuberías la sección es constante a lo
largo de la tubería y esta definido por la diámetro de la tubería.
• Lo más importante es comprender cual es la climatología del lugar al igual que la topografía para un buen trazo.
• La comprensión de los mecanismos que rigen el comportamiento de un río debe pasar por los estudios de campo,
observaciones y mediciones que se han hecho muy poderosas con las nuevas tecnologías.
• Los proyectos en ríos deberían comenzar con una fase de diagnóstico en el que la situación geomorfológica debe
que ser central.
• Los proyectistas deben reconocer todos los procesos responsables de los cambios morfológicos, no sólo los
hidráulicos sino también aquellos relacionados con el transporte de sedimentos.

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DISEÑOY CALCULO DE CANALES ABIERTOS

GRACIAS
vortiz.ruben@gmail.com

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