UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO : OBRAS HIDRAULICAS

TEMA : CANALES DE IRRIGACION Y DESARENADOR
ALUMNOS :
- LASTRA AMACHI GIMO
- URRUTIA HUAMANI PETER
- RAFAELE VALENZUELA EDDIE
- PRUDENCIO QUISPE YASSER
- PONCE DE LEON KENYO

DOCENTE Ing. PANIAGUA-CHACON-CESAR

TRAPOTO_PERU

OBRAS HIDRAULICAS



OBJETIVOS:
-OBJETIVOS GENERALES:
Conocer, identificar y definir las condiciones
hidrulicas para el diseo.

-OBJETIVOS ESPECFICOS:
Conocer el tipo de seccin ms eficiente para el
transporte del caudal.

Disear las secciones hidrulicas del canal de tal
manera que cumpla con todas las condiciones
necesarias para su funcionamiento eficiente

canal a una construccin destinada al transporte de fluidos,
generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de
las tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan como
vas artificiales de navegacin. La descripcin del comportamiento
hidrulico de los canales es una parte fundamental de la
hidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingeniera
hidrulica.
CLASIFICACIN DE LOS CANALES:
a) Canales naturales:


b) Canales artificiales:
canales de riego, de navegacin, control de
inundaciones, canales de centrales
hidroelctricas, alcantarillado pluvial,
sanitario, canales de desborde, canaletas de
madera, cunetas a lo largo de carreteras,
cunetas de drenaje agrcola
Las secciones transversales ms
comunes son las siguientes:
Seccin trapezoidal: Se usa en canales de tierra debido a que
proveen las pendientes necesarias para estabilidad, y en
canales revestidos.
Seccin rectangular: Debido a que el rectngulo tiene lados
verticales, por lo general se utiliza para canales construidos
con materiales estables, acueductos de madera, para
canales excavados en roca y para canales revestidos.
Seccin triangular: Se usa para cunetas revestidas en
las carreteras, tambin en canales de tierra
pequeos, fundamentalmente por facilidad de trazo.
Tambin se emplean revestidas, como alcantarillas
de las carreteras.
Seccin parablica: Se emplea en algunas ocasiones
para canales revestidos y es la forma que toman
aproximadamente muchos canales naturales y
canales viejos de tierra.
CANALES DE RIEGO
POR SU FUNCIN
Los canales de riego por sus diferentes funciones
adoptan las siguientes denominaciones:
Canal de primer orden.- Llamado tambin canal madre
o de derivacin y se le traza siempre con pendiente
mnima, normalmente es usado por un solo lado ya que
por el otro lado da con terrenos altos.
Canal de segundo orden.- Llamados tambin laterales,
son aquellos que salen del canal madre y el caudal que
ingresa a ellos, es repartido hacia los sub laterales, el rea
de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de
riego.
Canal de tercer orden.- Llamados tambin sub
laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que
ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades,:
el rea de riego que sirve un sub lateral se conoce como
unidad parcelaria.
FLUJO PERMANENTE Y NO PERMANENTE: tiempo como criterio. Se dice que el flujo en un canal
abierto es permanente si la profundidad del flujo no cambia o puede suponerse constante durante
el intervalo de tiempo en consideracin.
EL FLUJO ES NO PERMANENTE si la profundidad no cambia con el tiempo. En la mayor parte de
canales abiertos es necesario estudiar el comportamiento del flujo solo bajo condiciones
permanentes. Sin embargo el cambio en la condicin del flujo con respecto al tiempo es
importante, el flujo debe tratarse como no permante, el nivel de flujo cambia de manera
instantnea a medida que las ondas pasan y el elemento tiempo se vuelve de vital importancia para
el diseo de estructuras de control. Para cualquier flujo, el caudal Q en una seccin del canal se
expresa por Q=VA. Donde V es la velocidad media y A es el rea de la seccin transversal de flujo
perpendicular a la direccin de este, debido a que la velocidad media esta definida como el caudal
divido por el rea de la seccin transversal.
FLUJO UNIFORME Y FLUJO VARIADO: espacio como criterio. Se dice que el flujo en canales abiertos
es uniforme si la profundidad del flujo es la misma en cada seccin del canal. Un flujo UNIFORME
puede ser permanente o no permanente, segn cambie o no la profundidad con respecto al
tiempo. El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera en la
hidrulica de canales abiertos. La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo
bajo consideracin. El establecimiento de un flujo uniforme no permanente requerira que la
superficie del agua fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del canal.

3.2. CONDICIONES HIDRULICAS Y NO
HIDRULICAS PARA EL DISEO
3.2.1. Condiciones Hidrulicas:
a. Por el tipo de flujo





T A g
V
F
/ .
=
Donde:
V: velocidad (m/s)
g: aceleracin de la gravedad (m/s2)
A: rea Hidrulica (m2)
T: Espejo de agua (m)


Para: F>1; Flujo sper critico
F=1; Flujo critico
F<1; Flujo sub critico
(recomendado)
Condiciones de diseo

Mxima eficiencia hidrulica
Mnima infiltracin
Mxima eficiencia hidrulica y mnima infiltracin
a. Topografa del eje de ruta del canal

Nos muestra el relieve uniforme o quebrado del suelo a lo
largo del eje del canal, segn esto se determina la
pendiente.
b. Geologa

Ofrece informacin sobre la conformacin del suelo donde
se alojara la caja del canal, nos ayudara a determinar el
talud de la caja y el coeficiente de Manning para canales sin
revestir.
3.2.2. Condiciones no Hidrulicas:
c. Condiciones ambientales
Principalmente se considera en el diseo de los canales la temperatura y
sus variaciones. Influye en el fraguado del concreto para canales revestidos.

d. Hidrologa e hidrografa
Nos permite conocer las lminas de precipitacin, as como su
distribucin temporal durante el ao. Facilita el diseo de cunetas de drenaje en
la berma interna.
Nos proporciona la ubicacin de los cauces naturales que cruza el canal
y facilita la ubicacin o distanciamiento entre aliviaderos laterales en los canales
principales.

e. Hidrogeologa
Nos ofrece informacin de los niveles freticos o superficie
piezomtrica, de tal manera de poder disear detalles especiales de drenaje en
la caja del canal (lloradores), da suma importancia para canales revestidos con
concreto, ya que los efectos de sub presin sobre el revestimiento resulta
perjudicial para la estabilidad de los taludes, sobre todo cuando el canal esta
vacio.
3.3. SECCIN HIDRULICA DEL CANAL
3.3.1. Tipos de Seccin Hidrulica
Seccin Rectangular
Seccin Trapezoidal
Seccin Parablica Seccin Triangular
a. Elementos Geomtricos b. Elementos Hidrulicos
b: Base menor y: Tirante
B: Base mayor f: Borde libre
H: Altura del talud T: Tirante superficial
z: Talud de la caja del canal
C: Berma interna
D: Berma externa
3.3.2. Componentes de un Canal
3.4. PENDIENTE O RASANTE DE UN CANAL DE RIEGO
La pendiente de un canal es uno de los factores ms importantes
para el diseo; su eleccin de la topografa y del aprovechamiento
econmico que se deriva de la condicin del agua.
Es la alineacin del fondo del canal a lo largo de su recorrido,
puede ser uniforme o varear por tramos.
Esta en funcin de la topografa del terreno que sigue el eje del
trazo y segn el tipo del canal, sea principal o secundario.
3.5. TALUD DE UN CANAL
El talud (z) representa el grado de inclinacin de los
lados que forman la caja del canal con respecto a la horizontal.
Es la relacin de la proyeccin horizontal a la vertical
de la parte lateral del canal.
3.06. ELECCIN DEL TALUD DE UN CANAL
a).Por Limitacin Topogrfica

Cuando el eje de trazo por ruta que sigue un canal atraviesa una
zona topogrficamente accidentada (ladera empeada), esta se convierte
en una limitante para la seleccin del talud, ya que obliga a reducir el ancho
de corte de plataforma para disminuir volmenes excesivos de corte y
garantizar la estabilidad del talud superior, por lo tanto el ancho superficial
de la caja del canal tiene que disminuir llegando al limite de que la
inclinacin sea nula y las paredes del canal sean vertical (canal de seccin
rectangular).
b).Por Estabilidad del Suelo

Cuando los suelos en los cuales se alojan la caja del canal son de
diferentes texturas puede ser arcillosos, arenoso, rocoso, etc. que es un
factor condicionante para seleccionar el talud del canal. En estos casos el
talud del canal tendr la inclinacin necesaria que garantice su estabilidad
durante el tiempo de servicio del canal.
NOTA:

Para canales revestidos: Z=1
Para canales sin revestir: Z=1.5
Algunos valores de z a tomar en el diseo hidrulico de un
canal
3.7. RUGOSIDAD DE LA CAJA DEL CANAL
Es la resistencia al flujo del agua, que presentan los revestimientos
de los canales artificiales y la geologa del cauce en los conductos naturales;
se relaciona principalmente a las condiciones y al estado de conservacin
de los revestimientos. El coeficiente de rugosidad depende del material, de
su acabado y de su deterioro con el tiempo.

La rugosidad depende del cauce y el talud, dado a las paredes
laterales del mismo, vegetacin, irregularidad y trazado del canal, radio
hidrulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se disea
canales en tierra se supone que el canal est recientemente abierto, limpio y
con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente
asumido difcilmente se conservar con el tiempo, lo que quiere decir que
en al prctica constantemente se har frente a un continuo cambio de la
rugosidad.
3.8. DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE
RUGOSIDAD
a. Para Canales Revestido con Concreto:
Concreto liso 0.013
Concreto bien acabado, usado 0.014
Concreto frotachado 0.015
Concreto sin terminar 0.017

b. Para Canales sin Revestir
En forma prctica, los valores del coeficiente de rugosidad que se
usan para el diseo de canales alojados en tierra estn comprendidos entre
0.025 y 0.030.

c. Para Cauces Naturales
El valor de n es muy variable dependiendo generalmente del tipo y tamao
del material que conforman el lecho del cauce as como tambin del tipo y
tamao del tipo y densidad de vegetacin existente en el cauce. En nuestras
zonas generalmente los valores de n estn 0.060 0.070.
3.9. DISEO HIDRULICO DEL CANAL DE
RIEGO
El diseo de un canal trata de la determinacin de su forma y de sus
dimensiones, de establecer la necesidad o no de su revestimiento y en
este ltimo caso su tipo, as como verificar las condiciones hidrulicas
del flujo.


Para el diseo de canales se debe tener en cuenta ciertos factores, tales
como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad,
velocidad mxima y mnima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.
Coeficiente de Manning
Cunetas y canales sin revestir
En tierra ordinaria, superficie uniforme y lisa 0,020-0,025
En tierra ordinaria, superficie irregular 0,025-0,035
En tierra con ligera vegetacin 0,035-0,045
En tierra con vegetacin espesa 0,040-0,050
En tierra excavada mecnicamente 0,028-0,033
En roca, superficie uniforme y lisa 0,030-0,035
En roca, superficie con aristas e irregularidades 0,035-0,045
Cunetas y Canales revestidos
Hormign 0,013-0,017
Hormign revestido con ganita 0,016-0,022
Encachado 0,020-0,030
Paredes de hormign, fondo de grava 0,017-0,020
Paredes encachadas, fondo de grava 0,023-0,033
Revestimiento bituminoso 0,013-0,016
Corrientes Naturales
Limpias, orillas rectas, fondo uniforme, altura de
lamina de agua suficiente
0,027-0,033
Limpias, orillas rectas, fondo uniforme, altura de
lamina de agua suficiente, algo de vegetacin
0,033-0,040
Limpias, meandros, embalses y remolinos de poca importancia 0,035-0,050
La ecuacin ms utilizada es la de Manning, y su expresin es:

Donde:
Q = Caudal (m3/s)
n = Rugosidad
A = rea (m2)
R = Radio hidrulico = rea de la seccin hmeda / Permetro
hmedo
3.10.EL TIRANTE DE AGUA (y)
y H
|
.
|

\
|
=
3
4
Donde:

H: Altura del canal
y: tirante
3.11.CRITERIOS PARA EL CLCULO DEL
TIRANTE DE AGUA
Los criterios que debe usar el ingeniero proyectista debe ser los
ptimos, teniendo en cuenta todos los factores de agua y suelo, y
del rea al cual abastecer con agua dicho canal.

Se necesita conocer:

La seccin de mxima eficiencia hidrulica
La seccin de mnima infiltracin
La seccin de mxima eficiencia hidrulica y mnima infiltracin.
3.12.SECCIN DE MXIMA EFICIENCIA
HIDRULICA
Es aquella que teniendo menor rea hidrulica, permite descargar el
mximo caudal. Dicho de otro modo, es aquella seccin que la
corresponde el mnimo permetro mojado.

Fundamentalmente se utiliza para canales revestidos pues minimiza el
volumen de revestimiento.
|
.
|

\
|
=
2
2
u
tg
y
b
Relacin base tirante
3.13.SECCIN DE MNIMA
INFILTRACIN
Si un canal est trazado sobre un terreno bastante permeable se hace
necesario disear una seccin que permita obtener la menor prdida
posible de agua por filtracin.


|
.
|

\
|
=
2
4
u
tg
y
b
Relacin base tirante
Se muestra un cuadro de la relacin o base - tirante para secciones de
mnima infiltracin para diferentes taludes.
3.14.SECCIN DE MXIMA EFICIENCIA
HIDRULICA Y MNIMA INFILTRACION
Son las secciones cuyo diseo tiene la finalidad de que el canal
transporte el caudal mximo y tenga una mnima prdida de
infiltracin, estos diseos se realizan para canales sin
revestimiento o sea en canales de tierra, esta seccin viene a ser
el promedio de M.E.H y mnima infiltracin.


La relacin base tirante sera.

( )
2
3
u
tg
y
b
=




3.15 .VELOCIDAD MXIMA Y MNIMA PERMISIBLE
DEL AGUA EN CANALES DE RIEGO
La determinacin de la velocidad del agua en un canal es
fundamentalmente para evitar dos problemas que afectaran el
normal funcionamiento del canal y de no tenerse en cuenta, hasta
provocaran el colapso del mismo, estos son:

La erosin
La sedimentacin

En canales sin revestimiento las velocidades, tanto mnima como
mxima estn en un rango de:

0.63 m/s - 0.96 m/s.
Para canales revestidos tenemos
segn el material de revestimiento.
CONSIDERACIONES PRACTICAS
PARA EL DISEO DE
CANALES SEGN NORMAS:
A nivel de parcela lo mas generalizado es
encontrar canales de tierra de seccin
trapezoidal, por lo cual las
recomendaciones que se proporcionan
estarn mas a estos tipos de canales.

El diseo implica en darle valor numrico a las
siguientes especificaciones tcnicas:
Donde:
Q = caudal en, m3 / s
V = velocidad media del agua, en m / s
S = pendiente, en m / m
n = coeficiente de rugosidad, sin
unidades
Z = talud
b = ancho de solera, en m.
y = tirante, en m.
A = rea hidrulica, en m2
B.L = H y borde libre, en m.
H = profundidad total desde la corona
al fondo del canal, en m.
C = ancho de corona, en m.
1.- CAUDAL (Q)
El caudal se calcula utilizando al formula de manning:
Q = A ( R2/3 S1/2 / n )

Donde:
V = velocidad media, m / s
R = radio hidrulico, m
S = pendiente de las lnea de energa, para el
flujo uniforme, m / m ( decimales)
Q = caudal, m3 / s
n = coeficiente de rugosidad
Para el diseo de un canal a nivel parcelario, el cual tiene que ser un
dato de partida, que se puede calcular con base al modulo de riego (
l.p.s. / Ha), la superficie que se va a regar ( Ha ) y el caudal que
resulte de las perdidas por infiltracin durante la conduccin.

En el caso de que el canal sirva para evacuar las aguas pluviales, el caudal
de diseo se calcula tomando en cuenta las consideraciones hidrolgicas.

En el caso de que el canal sirva como fines hidroelelectricos, el caudal
de diseo se encuentra en funcin de la potencia a generar y la cada
topogrfica.

En el caso en el canal sirva como uso poblacional, el caudal de diseo
se calcula en funcin de la poblacin a servir.

En cualquiera de los casos, por lo general, lo que se busca es
encontrar las dimensiones del canal, para conducir el caudal
determinado, de acuerdo con las necesidades de uso del proyecto, sea
para riego, drenaje, hidroelctrico o uso poblacional.
2.- Velocidad Media en
los Canales ( V )
La velocidad media se puede determinar por medio
de la formula de manning.
V = ( R2/3 S1/2 / n )

Donde :
V = velocidad media, m / s
R = radio hidrulico, m
S = pendiente de las lnea de energa,
para el flujo Uniforme, m / m
n = coeficiente de rugosidad
La velocidad en los canales, varan en un rango cuyo limite
son las velocidades mnima que no produzca
deposito de materiales slidos en suspensin
(sedimentacin ) , y la mxima que no produzca erosin
en las paredes y el fondo del canal. Las velocidades
mayores que los valores mximos permisible modifican
las rasantes y crean dificultades al funcionamiento de las
estructuras que tenga el canal . A la inversa, los
problemas de sedimentacin ocasionado por las bajas
velocidades demandan mayores gastos de conservacin, por
que se embarcan y disminuye su capacidad de
conduccin.

Se han encontrado muchos resultados experimentales sobre
estos limites, para canales alojados en tierra, en general estn
comprendido entre 0.30 y 0.90 m / s.
La tabla que se muestra, proporciona el rango de velocidades mximas
recomendable, en funcin de las caractersticas del material en el cual
estn alojados.

Caractersticas de los suelos Velocidad mximas ( m / s)
Canales en tierra franca
Canales en tierra arcillosa
Canales revestidos con piedra y
mezcla simple
Canales con mampostera de
piedra y concreto
Canales revestidos con concreto

CANALES EN ROCA
pizarra
Areniscas consolidadas
Rocas duras, granito, etc.
0.60
0.90
1.00

2.00

3.00


1.25
1.50
3 a 5
3.- Pendiente Admisible en
Canales de tierra ( S )
La pendiente, en general, debe ser la
mnima que permita dominar la
mayor superficie posible de tierra y
que, a la vez , de valores para la
velocidad , que no causen erosin del
material en que esta alojado el
canal, ni depsito de azolve.
La pendiente mxima admisible para
canales varia segn la textura, en la tabla
siguiente se muestran las pendientes
mximas recomendable en funcin del tipo
de suelo.
Tipo de suelos Pendiente S (0/00)

Suelo suelto

Suelo francos

Suelo arcilloso

0.5 - 1.0

1.5 2.5

3.0 4.5
Nota: durante el diseo no necesariamente se debe tomar
estos valores mximos.

4.- Taludes ( Z )
Los taludes se designan, como la reaccin de la
proyeccin a la vertical, de la inclinacin de las
paredes laterales.
La inclinacin de las paredes laterales, depende en
cada caso particular de varios factores, pero muy
particularmente en la clase de terrenos en donde
estn alojados.
Mientras mas inestable sea el material, menor ser
el ngulo de inclinacin de los taludes.
La siguiente tabla muestra los valores de los
taludes recomendados para distintos
materiales.
Caractersticas de
los suelos
Canales pocos
profundos
Canales
profundos
Roca en buenas
condiciones

Arcilla compacta
o conglomerado

Limos arcillosos

Limos arenosos

Arenas sueltas
Vertical


0.5 : 1


1 : 1

1.5 : 1

2 : 1
0.25 : 1


1 : 1


1.5 : 1

2 : 1

1
5.- Coeficiente de
Rugosidad( n )
En forma practica , los valores del
coeficiente de rugosidad que se usan para el
diseo de canales alojados en tierra estn
comprendido entre 0.025 y 0.030 y para
canales revestidos de concreto entre 0.013 y
0.015 .
Para una mejor seleccin de n, segn el tipo de
rugosidad, se pueden obtener los valores de
rugosidad que se presente en tablas y
manuales de hidrulica.
6.- Ancho de Soleras ( b )
Resulta muy til para clculos posteriores, fijar
de antemano un valor para el ancho de
solera , plantilla o base, con la cual,
teniendo fijo el valor del talud y ancho de
solera, se puede manejar con facilidad la
formula para calcular el tirante.

Una recomendacin practica de fijar el
ancho de solera, es en funcin del caudal, la
cual se muestra en la siguiente tabla
Caudal Q ( m
3
/ s) Solera b ( m )
Menor de 0.100

Entre 0.100 y 1.200

Entre 2.00 y 4.00

mayor de 4.00
0.30

0.50

0.75

1.00
Nota: Para canales pequeos, el ancho de solera, estar en funcin
del ancho de la pala de la maquinaria disponible para la construccin
7.- Tirante( y ):
Es recomendable que quede en corte o siempre en
excavacin, aunque puede aceptarse que parte de el
quede en la la plataforma de relleno.

Para canales en media ladera se buscara que el tirante
sea el mximo posible, a fin que el ancho del canal
disminuya y el movimiento de tierras sea menor. Sin
embargo en suelos rocosos por consideracin
constructiva podra seleccionarse tirantes pequeos y
utilizar la plataforma de excavacin para el camino de
mantenimiento.

En terrenos planos y canales sin revestir se preferir
tirantes pequeos a fin de reducir los esfuerzos de
corte




Una regla emprica generalmente usada en los
Estados Unidos, establece el valor mximo de la
profundidad de los canales en tierra segn la
siguiente relacin: (Q > 3 m3/s)
Y = ( A ) / 2
Y para Q < 3 m3/s:
Y = ( A ) /3
Donde:
Y = Tirante hidrulico, en m.
A = rea de la seccin transversal, en m2
otros autores establecen :
y =b / 3
Donde:
b = ancho de solera o base, en m

u
Seccin de mxima eficiencia hidrulica:
b / y = 2 tg ( u / 2 )
o
b / y = 2 ((1 + Z2 )1/2 Z)

Seccin de mnima infiltracin:
b / y = 4 tg ( u / 2 )
o
b / y = 4 ((1 + Z2 )1/2 Z )

Valor medio de las dos anteriores:
b / y = 3 tg ( u / 2 ) , o

b / y = 3 ((1 + Z2 )1/2 Z)
8.-Area Hidrulica (A):
Para el caso de una seccin trapezoidal, una
vez calculado el ancho de la solera, talud y
el tirante, se obtiene usando la relacin
geomtrica:
A = ( b + Zy) y

Tambin se puede usar la ecuacin de la
continuidad, si se conoce el caudal y la
velocidad mediante la siguiente ecuacin:
A = Q / v
9.- Borde Libre.
En la determinacin de la seccin transversal de los
canales, resulta necesario, dejar cierto desnivel
entre la superficie libre del agua y la corona de los
bordes (B.L o fb) como margen de seguridad, a fin
de absorber los niveles extraordinarios que puedan
presentarse por sobre el caudal de diseo del canal.
B.L = H - y
Una practica corriente para canales en tierra, es
dejar un bordo libre o resguardo igual a un tercio del
tirante, es decir:
B.L = y / 3
Mientras para canales revestidos, el borde libre
puede ser la quinta parte del tirante:
B.L = y / 5
Existen tambin otros criterios para seleccionar el valor del
borde libre:

En relacin al caudal se tiene:
Caudal ( m
3
/ s) Borde libre
Menores que 0.50

Mayores que 0.50
0.30

0.40
En relacin al ancho de solera se tiene:
Ancho de solera ( m ) Borde libre ( m )
Hasta 0.80

De 0.80 a 1.50

De 1.50 a 3.00

De 3.00 a 20.00
0.40

0.50

0.60

1.00
En funcin al caudal, la secretara de recursos
hidrulicos de Mxico recomienda
Caudal
( m
3
/ s )
Canal revestido
( cm. )
Canal sin revestir
( cm.)
s 0.05
0.05 0.25
0.25 0.50
0.50 1.00
> 1
7.5
10
20
250
30
10
20
40
50
60
10.- Profundidad Total ( H )
La profundidad total del canal se
encuentra una vez conocida el tirante de agua
y el borde libre, es decir
H = y + B. L

Por lo general, para el proceso de
construccin, este valor se redondea.
11.- Ancho de corona ( C )
El ancho de corona , de los bordos de los canales en su
parte superior, depende esencialmente del servicio
que estos habrn de prestar.

En canales grandes se hacen suficientemente
anchos, 6.50 m como mnimo, para permitir el
transito de vehculos y equipos de
conservacin, a fin de facilitar los trabajos de
inspeccin y distribucin de agua.

En canales mas pequeos, el ancho superior de la
corona puede disearse aproximadamente igual al
tirante del canal. En funcin del caudal, se puede
considerar un ancho de corona de 0.60 m. para
caudales menores de 0.50 m3 / s y 1.00 m para
caudales mayores.
OTRAS CONSIDERACIONES
PARA EL DISEO DE CANALES
SEGN LAS NORMAS
Radios mnimos en canales
En el diseo de canales, el cambio brusco de
direccin se sustituye por una curva cuyo radio no
debe ser muy grande, y debe escogerse un radio
mnimo, dado que al trazar curvas con radios
mayores al mnimo no significa ningn ahorro de
energa, es decir la curva no ser hidrulicamente
ms eficiente, en cambio s ser ms costoso al
darle una mayor longitud o mayor desarrollo.
Las siguientes tablas indican radios mnimos segn las normas
del ILRI:
Radio mnimo en canales abiertos para Q > 10 m3/s
Capacidad del canal Radio mnimo
Hasta 10 m3/s 3 * ancho de la base
De 10 a 14 m3/s 4 * ancho de la base
De 14 a 17 m3/s 5 * ancho de la base
De 17 a 20 m3/s 6 * ancho de la base
De 20 m3/s a mayor 7 * ancho de la base
Los radios mnimos deben ser redondeados hasta el
prximo metro superior.
Fuente: International Institute For Land Reclamation And Improvement
ILRI, Principios y Aplicaciones del Drenaje, Tomo IV, Wageningen The
Netherlands 1978.
Radio mnimo en canales abiertos en funcin del espejo de agua
CANALES DE RIEGO
CANALES DE DRENAJE
Tipo Radio
Tipo Radio
Sub canal 4T
Colector principal 5T
Lateral 3T
Colector 5T
Sub lateral 3T
Sub colector 5T
Siendo T el ancho superior del espejo de agua
Fuente: Salzgitter Consult GMBH Planificacin de Canales, Zona Piloto
Ferreafe Tomo II/ 1- Proyecto Tinajones Chiclayo 1984.
Radio mnimo en canales abiertos para Q <
20 m3/s
Capacidad del canal Radio mnimo
20 m
3
/s 100 m
15 m
3
/s 80 m
10 m
3
/s 60 m
5 m
3
/s 20 m
1 m
3
/s 10 m
0,5 m
3
/s 5 m
Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentacin, Boletn Tcnico N- 7
Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales Lima 1978.
Sobre la base de estas tablas se puede seleccionar el radio mnimo que ms se
ajuste a nuestro criterio.
Elementos de una Curva
A = Arco, es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m.
C = Cuerda larga, es la cuerda que sub tiende la curva desde PC
hasta PT.
= Angulo de deflexin, formado en el PI.
E = Externa, es la distancia de PI a la curva medida en la bisectriz.
F = Flecha, es la longitud de la perpendicular bajada del punto
medio de la curva a la cuerda larga.
G = Grado, es el ngulo central.
LC = Longitud de curva que une PC con PT.
PC = Principio de una curva.
PI = Punto de inflexin.
PT = Punto de tangente.
PSC = Punto sobre curva.
PST = Punto sobre tangente.
R = Radio de la curva.
ST = Sub tangente, distancia del PC al PI.

Seccin Hidrulica Optima : Determinacin de
Mxima Eficiencia Hidrulica: Se dice que
un canal es de mxima eficiencia hidrulica
cuando para la misma rea y pendiente
conduce el mayor caudal, sta condicin est
referida a un permetro hmedo mnimo, la
ecuacin que determina la seccin de mxima
eficiencia hidrulica es:
Determinacin de Mnima Infiltracin: Se
aplica cuando se quiere obtener la
menor prdida posible de agua por
infiltracin en canales de tierra, esta
condicin depende del tipo de suelo y del
tirante del canal, la ecuacin que
determina la mnima infiltracin es:

La siguiente tabla presenta estas condiciones, adems
del promedio el cual se recomienda.
|
.
|

\
|
=
2
* 4
u
tg
y
b
Relacin plantilla vs. tirante para, mxima
eficiencia, mnima infiltracin y el promedio de
ambas.
Talud Angulo Mxima
Eficiencia
Mnima
Infiltracin
Promedio
Vertical 9000 2.0000 4.0000 3.0000
1 / 4 : 1 7558 1.5616 3.1231 2.3423
1 / 2 : 1 6326 1.2361 2.4721 1.8541
4 / 7 : 1 6015 1.1606 2.3213 1.7410
3 / 4 : 1 5308 1.0000 2.0000 1.5000
1:1 4500 0.8284 1.6569 1.2426
1 : 1 3840 0.7016 1.4031 1.0523
1 : 1 3341 0.6056 1.2111 0.9083
2 : 1 2634 0.4721 0.9443 0.7082
3 : 1 1826 0.3246 0.6491 0.4868
De todas las secciones trapezoidales, la ms
eficiente es aquella donde el ngulo a que forma el
talud con la horizontal es 60, adems para
cualquier seccin de mxima eficiencia debe
cumplirse:
R = y/2
Donde:
R = Radio hidrulico
y = Tirante del canal
No siempre se puede disear de acuerdo a las
condiciones mencionadas, al final se imponen una
serie de circunstancias locales que imponen un
diseo propio para cada situacin.
3.16.DISEO DE LA SECCIN HIDRULICADE
UN CANAL DE RIEGO
Est basado en la determinacin de las medidas geomtricas e
hidrulicas del canal. Las medidas geomtricas trabajables para el
diseo sern medidas constructivas.

El diseo de secciones hidrulicas ms usadas son la rectangular y
trapezoidal que son canales que deben tener las condiciones de
mxima eficiencia hidrulica y mnima infiltracin si son sin revestir
o seccin de mximas eficiencia hidrulica para canales revestidos.

Para realizar el diseo de la seccin del canal es necesario tener
como datos:

El talud (Z)
El coeficiente de rugosidad (n)
Caudal de diseo (Q)
Pendiente (S).
3.18. EMPLEO DEL PROGRAMA H CANALES ,EN EL
DISEO DE SECCIONES HIDRULICAS.
CONCLUSIONES
El revestimiento de un canal no tiene ninguna funcin
estructural, sino que solo impermeabiliza el canal para que la
perdida por infiltracin sea pequea

Las secciones ms utilizadas para el diseo de canales son las
rectangulares y trapezoidales.

Para evitar la erosin y la sedimentacin de la caja del canal, se
debe hacer un buen clculo de la velocidad del agua.

El programa HCANALES es una herramienta fundamental y de
gran ayuda en el diseo de secciones hidrulicas, por la rapidez
con que se obtienen los resultados.


RECOMENDACIONES
Para la eleccin del valor del talud de forma prctica, se
recomienda un valor de 1 para canales revestidos y 1.5 para
canales sin revestir.

Se deben considerar conscientemente todas las condiciones
hidrulicas y no hidrulicas para el diseo de un canal de
riego.

Se recomienda usar los software por la rapidez de los
resultados.

Para una mayor duracin y efectividad de las compuertas se
recomienda capacitar a los usuarios sobre el manejo y
mantenimiento de dichas estructuras metlicas.
VI.BIBLIOGRAFA
VILLON BJAR, MXIMO.(1981) Hidrulica de Canales, Lima,
Editorial Hozlo, 487 p.

VEN TE CHOW, Hidrulica de canales abiertos
http://www.alsintec.com/infrastructure/alstom_wb.asp
http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.sht
ml
FRANCISCO CORONADO DEL AGUILA, Diseo y construccin
de canales


DESARENADOR
GENERALIDADES
Estructura diseada para retener la arena que
traen las Aguas servidas o las aguas
superficiales a fin de evitar que ingresen, al
canal de aduccin, a la central hidroelctrica o
al proceso de tratamiento.
Su funcionamiento se basa en la reduccin de
la velocidad del agua
CAUSAS DEL DESGASTE DEL EQUIPO
MECNICO
Erosin mecnica o de abrasin
Corrosin qumica y electroqumica
Corrosin por efecto de la cavitacin
Proyectos:
Plantas de tratamiento
Centrales hidroelctricas
Irrigacin

Topografa
Geologa
Hidrologa
Anlisis de Slidos
Anlisis del uso del agua
ESTUDIOS NECESARIOS PARA EL
DISEO DEL DESARENADOR
La decantacin de los materiales en suspensin:
se efecta obligando a los filetes de agua a fluir
con una velocidad baja, de tal manera que el flujo
pierda su capacidad de transporte y decante los
materiales en suspensin.
La evacuacin de los materiales depositados:
consiste en eliminar los materiales depositados;
al inicio esta accin se realizaba por medios
mecnicos.

FUNCIONES DE LOS DESARENADORES
Desarenadores de Flujos Lentos
Desarenadores de Flujos Rpidos
Desarenadores Continuos
Desarenadores Discontinuos
De pozas en serie
De pozas en paralelo
Desarenadores de orificios frontales, de orificios
laterales y de orificios de fondo
Desarenadores llamados de arrastre, de
decantacin repartida y mixtos
CLASIFICACIN DE LOS
DESARENADORES
TIPOS DE DESARENADORES
Desarenador Longitudinal
Reduccin de la velocidad del agua y de las
turbulencias.
Material slido se deposite en el fondo
Dos estructuras paralelas
Desarenador de Vrtice
Formacin de remolino
Captura los slidos en la tolva central
Incluyen dos diseos bsicos
cmaras con fondo plano con abertura pequea
cmaras con un fondo inclinado y una abertura
grande
es el dimetro de una esfera
pero del mismo peso especifico cuya velocidad de cada
terminal es igual a la de la partcula. el valor del dimetro
mximo de partcula normalmente admitido para plantas
hidroelctricas es de 0.25mm En los sistemas de riego
generalmente se acepte hasta d = 0.5mm.
La velocidad en un desarenador se considera lenta,
cuando esta comprendida entre 0.20 m/s a 0.60m/s. La
eleccin puede ser arbitraria o puede realizarse
utilizando la formula de Camp:
V = a (d)^0.5 (cm/s)
Donde:
d = dimetro (mm)
a = constante en funcin del dimetro
Existen varios investigadores que dieron aportes a este
tema.
La experiencia generado por Sellerio, la cual se
muestra en el nomograma de la figura, la misma que
permite calcular w (en cm/s) en funcin del dimetro d
(en mm).
La formula de Owens:
W =k d (d*(Ps-1))^0.5
Donde:
w = velocidad de sedimentacin (m/s)
d = dimetro de partculas (m)
ps = peso especifico del material (g/cm3)
k = constante que varia de acuerdo con la forma y
naturaleza de los granos.
La frmula de Scotti . Folglieni
w = 3.8 (d)^0.5+8.3d
donde :
w = velocidad de sedimentacin (m/s)
d = dimetro de la partcula
La experiencia generada por Sudry, la cual se muestra en el
nomograma, en la misma que permite calcular la velocidad de
sedimentacin w (en m/s) en funcin del dimetro (en mm) y del peso
especifico del agua (pw en gr/cm3).
grafico de schulz, Para el calculo de la velocidad de caidad de
particulas naturales se puede usar. que da el coeficiente de drag en
funcion del factor de forma.

La experiencia generada por Sudry
Despreciando el efecto del flujo turbulento sobre la
velocidad de sedimentacin, se puede
plantear las siguientes relaciones:
Caudal: Q = b h v , ancho del desarenador: b =hv/Q
Tiempo de cada:
w = h /t
t = h / w.... (1)
Tiempo de sedimentacin:
v = L/ t
t= L / v .... (2)
Igualando (1) = (2):
L / v = h /w
De donde la longitud, aplicando la teora de simple
sedimentacin es:
L = hv/w .... (3)
En el clculo de los desarenadores de bajas velocidades
se puede realizar una correccin, mediante el
coeficiente K, que vara de acuerdo a las velocidades de
escurrimiento en el tanque, es decir:
L = K hv/w
En los desarenadores de altas velocidades, entre 1 m/s
a 1.50 m/s, Montages, precisa que la cada de los
granos de 1 mm estn poco influenciados por la
turbulencia., el valor de K en trminos del dimetro,
De los valores de L obtenidos, elegir uno de ellos
- Definido h, b, L se tienen las dimensiones del tanque
desarenador.
- Para facilidad del lavado, al fondo del desarenador se le dar
una pendiente del 2%. Esta inclinacin comienza al finalizar la
transicin.
5. Clculo de la longitud de transicin
La transicin debe ser hecha lo mejor posible, pues la
eficiencia de la sedimentacin depende de la uniformidad
de la velocidad en la seccin transversal, para el diseo se
puede utilizar la frmula de Hind:
L = (T1 T2 )/2 * tg 12.5
donde:
T1 = espejo de agua en el canal
T2 = espejo de agua en el desarenador
6. Clculo de la longitud del vertedero
Al final de la cmara se construye un vertedero sobre el cual
pasa el agua limpia hacia el canal. Mientras ms pequea es la
velocidad de paso por el vertedero, menos turbulencia causa en
el desarenador y menos materiales en suspensin arrastra.
Como mximo se admite que esta velocidad pueda llegar a v =
1 m/s y como se indic anteriormente, esta velocidad pone un
lmite al valor mximo de la carga sobre el vertedero h, el cual
es de 0.25 m.
Clculo de L
Para un h = 0.25 m, C = 2 (para un perfil Creager) o C = 1.84
(cresta aguda), y el caudal
conocido, se despeja L, la cual es:
L = Q /C h^3/ 2

Clculo del ngulo central y el radio R con que se
traza la longitud del vertedero
Se muestra un esquema del tanque del desarenador
donde se muestran los elementos ,R y L.
1. Clculo de
Se sabe que:
R = 180 L/ 3.14
De la figura , tomando el tringulo OAB, se tiene:
/(1 cos) = 180 L/( 3.14*b)

2 Clculo de la longitud de la proyeccin longitudinal
del vertedero (L).
De la figura, tomando el tringulo OAB, se tiene:
sen =L/R L =senR
Clculo de la longitud promedio (L):
L =(L+ L1)/2
Clculo de la longitud total del tanque desarenador:
LT =Lt+ L + L
donde:
LT = longitud total
Lt = longitud de la transicin de entrada
L = longitud del desarenador
L = longitud promedio por efecto de la curvatura del
vertedero
Clculo de la cada del fondo:
Z = L x S
donde:
Z = diferencia de cotas del fondo del desarenador
L = LT - Lt
S = pendiente del fondo del desarenador (2%)
Clculo de la profundidad del desarenador frente a la
compuerta de lavado:
H = h + Z
donde:
H = profundidad del desarenador frente a la compuerta de
lavado
h = profundidad de diseo del desarenador
Z = diferencia de cotas del fondo del desarenador
Clculo de la altura de cresta del vertedero con respecto al fondo:
hc = H - 0.25
donde:
hc = altura de la cresta del vertedero con respecto al fondo
H = profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado
Clculo de las dimensiones de compuerta de lavado:
Suponiendo una compuerta cuadrada de lado l, el rea ser A = l2. La
compuerta funciona
como un orificio, siendo su ecuacin:
Q = Cd Ao (2gh)^0.5
donde:
Q = caudal a descargar por el orificio
Cd = coeficiente de descarga = 0.60 para un orificio de pared delgada
A0 = rea del orificio, en este caso igual al rea A de la compuerta
h = carga sobre el orificio (desde la superficie del agua hasta el centro
del orificio)
g = aceleracin de la gravedad, 9.81 m/s2
Clculo de la velocidad de salida:
v =A0 / Q
Donde:
v = velocidad de salida por la compuerta, debe ser
de 3 a 5 m/s, para el concreto el limite erosivo es de
6 m/s.
Q = caudal descargado por la compuerta
Ao= rea del orificio, en este caso igual al rea A de
la compuerta