Este documento describe el cálculo hidráulico para diseñar un canal de conducción con ciertos datos de entrada. Se determinan las dimensiones constructivas del canal resolviendo ecuaciones hidráulicas y verificando controles. Se calculan variables como el tirante normal, área hidráulica, velocidad y dimensiones finales del canal.
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Este documento describe el cálculo hidráulico para diseñar un canal de conducción con ciertos datos de entrada. Se determinan las dimensiones constructivas del canal resolviendo ecuaciones hidráulicas y verificando controles. Se calculan variables como el tirante normal, área hidráulica, velocidad y dimensiones finales del canal.
Descripción original:
Planilla de calculo de canales abiertos y por gravedad
Este documento describe el cálculo hidráulico para diseñar un canal de conducción con ciertos datos de entrada. Se determinan las dimensiones constructivas del canal resolviendo ecuaciones hidráulicas y verificando controles. Se calculan variables como el tirante normal, área hidráulica, velocidad y dimensiones finales del canal.
Este documento describe el cálculo hidráulico para diseñar un canal de conducción con ciertos datos de entrada. Se determinan las dimensiones constructivas del canal resolviendo ecuaciones hidráulicas y verificando controles. Se calculan variables como el tirante normal, área hidráulica, velocidad y dimensiones finales del canal.
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3.
CANAL DE CONDUCCION Determinar las dimensiones constructivas de una canal de conducción, realizando los respectivos controles hidráulicos
DATOS Tipo de canal Revestido Material del canal Hormigón ciclópeo Caudal de diseño Q = 1.50 m3/seg Rugosidad del canal n = 0.018 Pendiente de la solera del canal S = 0.0008 m/m Talud de las paredes del canal z = 0.0
q DATOS
Tipo de canal Hormigón ciclópeo
Caudal de diseño Q = 1.50 m3/seg Rugosidad del canal n = 0.018 Pendiente de la solera del canal S = 0.001 m/m Talud de las paredes del canal z = 0
SOLUCIÓN Contempla los siguientes aspectos: - La determinación del tirante normal en el canal - El cálculo de todas las variables hidráulicas del canal - La verificación de los controles - El cálculo del bordo libre - Las dimensiones finales constructivas
a. El tirante normal El tirante normal se obtiene resolviendo la ecuación combinada de la continuidad y Manning Qn A R 2/3 S Se requiere en primera instancia el cálculo de la capacidad de conducción (K) Qn K S Q = 1.50 m3/seg n = 0.018 S = 0.001 m/m K = 0.955 Luego: A R2/3 = 0.955
Requerimos el área hidráulica (A) y el radio hidráulico (R)
- El área hidráulica
A by zy 2 - El radio hidráulico by zy 2 R b 2y 1 z 2
Por tanto, la ecuación a resolver, será:
2/3 b y y2 z byy z 2 b 2 y 1 z2 Qn S ECUACION PRINCIPAL
Existen dos incógnitas (b, y), por lo que se requiere relacionar ambas incógnitas entre ellas mediante la relación de sección óptima La relación de optimización: b 2 1 z2 2 z y z = 0.00 b/y = 2.0 b = 2y Resolviendo la ecuación principal, se tiene el tirante normal y = 0.90 m 0.000 SOLVER
A partir del tirante normal, es posible ya obtener los demás elementos
de la sección hidráulica y realizar los controles del flujo
b. Las variables hidráulicas del canal
El ancho de la solera del canal
b/y = 2 y = 0.90 m b = 1.80 m
El área de la sección transversal
A b y y2z b = 1.80 m y = 0.90 m z = 0.0 A = 1.62 m2
La velocidad media del flujo
Q v A Q = 1.50 m3/seg A = 1.62 m2 v = 0.92 m/seg
El ancho del espejo de agua
T b 2z y b = 1.80 m z = 0.0 y = 0.90 m T = 1.80 m
c. La verificación de los controles del flujo
El número de Froude v F gA T v = 0.92 m/seg A = 1.62 m2 T = 1.80 m F = 0.31 < 1.00 OK!!
La velocidad crítica Para este control se requiere resolver la ecuación para flujo crítico, dada por: Q2 Ac 3 g Tc
Se requiere el área crítica (A c) y el espejo de agua crítico (T c)
- El área crítica 2 Ac b yc yc z - El espejo de agua crítico Tc b 2 z y c Reemplazando estas dos ecuaciones y resolviendo la ecuación de flujo crítico, se obtiene el tirante crítico yc = 0.413 m 0.000 SOLVER
La velocidad crítica puede ahora ser calculada con la ecuación:
Q vc Ac El área crítica 2 Ac b yc yc z b = 1.80 m yc = 0.413 m z = 0.0 Ac = 0.745 m2
Finalmente, la velocidad crítica, será:
Q = 1.50 m3/seg Ac = 0.745 m2 vc = 2.01 m/seg
El control v 0.70 v c v = 0.924 m/seg 0.7vc = 1.410 m/seg 0.92 m/seg < 1.410 m/seg OK!!
d. El bordo libre Tamaño de canal: Grande BL = 0.225 m - Dimensiones finales del diseño b = 1.80 m y = 0.90 m T = 1.80 m
- Dimensiones finales constructivas
Se obtienen añadiendo a los anteriores valores, el bordo libre, el espesor de los muros del canal y el espesor de la solera del canal
Para canal rectangular:
Espesor de muros em = 0.25 m Espesor de solera es = 0.25 m
b = 1.80 m B = b + 2*em B = 2.30 m
y = 0.90 m H = y + e s + BL H = 1.40 m DISEÑO HIDRAULICO DE CANALES Proyecto: SISTEMA DE RIEGO SAN JUAN Provincia: HERNANDO SILES Municipio: MONTEAGUDO Comunidad: SAN JUAN DEL PIRAY
INFORMACION DE PARTIDA
PROGRESIVAS (m) COTAS (msnm) TAMAÑO CAUDAL
TRAMO MATERIAL DEL RUGOSIDAD n Q CANAL (m3/seg) Inicial Final Inicial Final 1 0.00 1,000.00 1,000.80 1,000.00 Hormigón Grande 0.018 1.500 2
1 0.00 1,000.00 1,000.80 1,000.00 Hormigón Grande 0.018 1.500
2 PLANILLA DE CALCULO HIDRAULICO CALCULO DE VARIABLES HIDRÁULICO
RELACION DE TIRANTE BASE
TALUD SECCION LONGITUD DESNIVEL PENDIENTE OPTIMIZACION NORMAL MENOR Z OPTIMA L (m) h (m) S (m/m) (b/y) y (m) b (m)
0 SI 1000.00 0.800 0.000800 2.0 0.901 1.802
0 SI 1000.00 0.80 0.0008 2 0
CALCULO HIDRAULICO O DE VARIABLES HIDRÁULICOS C
BORDO BASE ESPEJO AREA NUMERO TIRANTE
SOLVER ALTURA VELOCIDAD LIBRE MAYOR DE AGUA HIDRAULICA DE CRITICO yc NORMAL H (m) v (m/seg) BL (m) B (m) T (m) (m²) FROUDE F (m)
