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Sección Triangular

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SECCIÓN TRAPEZOIDAL

CARACTERÍSTICAS

-Se usa para canales excavados en tierra sin revestimiento de


las explotaciones agrícolas. Como canales de riego.

-La pendiente de los lados más indicada para un canal


trapezoidal de la tierra depende del tipo de suelo en que estas
excavadas las paredes. Cuanto más estable sea el material del
suelo, más pronunciada podrá ser la pendiente lateral.
FÓRMULAS
Elementos geométricos de la sección trapezoidal

Área
 𝐴=( 𝑏+ 𝑧 𝑦 ) 𝑦

Perímetro Mojado Radio Hidráulico

2   ( 𝑏+ 𝑧𝑦 ) 𝑦
𝑃𝑚=𝑏+2
  𝑦 √ 1+ 𝑧 𝑅h= 2
𝑏+2 𝑦 √ 1+ 𝑧

Ancho Superficial Profundidad Hidráulica

𝑇   ( 𝑏+ 𝑧𝑦 ) 𝑦
  =𝑏+2 𝑧𝑦 𝐷=
𝑏+2 𝑧𝑦
EJERCICIOS
Determinar los elementos geométricos para una sección trapezoidal que tiene un tirante de 3m,
una solera de 6m y una inclinación de las paredes laterales en la vertical 1 y en la horizontal 2.5

 DATOS
y=
b=
v=1
h=
RESOLUCIÓN POR GEOMETRÍA
Elementos geométricos de la sección trapezoidal

CALCULO DE a Perímetro Mojado


  √ 3 𝑚 +(7.5 𝑚)
𝑎= 2 𝑃𝑚=2
  𝑎+𝑏
𝑃𝑚=2
  ∗8.078 𝑚 +6 𝑚
𝑎=𝟖
  . 𝟎𝟕𝟖 𝒎
𝑃𝑚=𝟐𝟐
  .𝟏𝟓𝟔 𝒎

Área Radio Hidráulico Ancho Superficial Profundidad Hidráulica


 𝐴= 𝐵+𝑏 ∗h
  𝑅h= 𝐴 𝑇   𝐴
2
𝑃   =𝑏+2 𝑧𝑦 𝐷=
𝑇
 𝐴= 21𝑚 +6 𝑚 ∗ 3 𝑚 2
𝑇 40.500𝑚 2
2  
𝑅h=
40.500 𝑚   =6 𝑚 +2(2.5)(3 𝑚)  
𝐷=
𝟐 22.156 𝑚 21 𝑚
 𝐴=𝟒𝟎 . 𝟓𝟎𝟎 𝒎 𝑇
  =𝟐𝟏 𝒎
 𝑅h=𝟏 . 𝟖𝟐𝟖 𝒎  𝐷=𝟏 . 𝟗𝟐𝟖 𝒎
RESOLUCIÓN POR FÓRMULAS

Elementos geométricos de la sección trapezoidal


Perímetro Mojado Radio Hidráulico
Área
𝑃𝑚=𝑏+2
  𝑦 √ 1+ 𝑧
2
  ( 𝑏+ 𝑧𝑦 ) 𝑦
 𝐴=( 𝑏+ 𝑧 𝑦 ) 𝑦 𝑅h=
𝑃𝑚=6
  𝑚 +2(3 𝑚) √ 1+(2.5)
2 𝑏+2 𝑦 √ 1+ 𝑧 2
  m
 𝐴=𝟒𝟎 . 𝟓𝟎𝟎 𝒎 𝟐 𝑃𝑚=𝟐𝟐 .𝟏𝟓𝟓 𝒎  𝑅h= ( 6 𝑚 +2.5 ∗3 𝑚 ) ∗3 𝑚
 
6 𝑚 +2 ∗3 𝑚 √ 1+(2.5)2

𝑅h=𝟏
  . 𝟖𝟐𝟖 𝒎

Ancho Superficial Profundidad Hidráulica


𝑇 ( 𝑏+ 𝑧𝑦 ) 𝑦
  =𝑏+2 𝑧𝑦  
𝐷=
𝑇 𝑏+2 𝑧𝑦
  =6 𝑚 +2(2.5)(3 𝑚)
  ( 6 𝑚+2.5 ∗3 𝑚 ) 3 𝑚
𝑇
  =𝟐𝟏 𝒎 𝐷=
6 𝑚+2(2.5)(3 𝑚)
 𝐷=𝟏 . 𝟗𝟐𝟖 𝒎
SECCIÓN TRIÁNGULO CON FONDO REDONDEADO

CARACTERÍSTICAS

-Se usa para canales abiertos pero su construcción es


complicada debido a la geometría de la misma.

-Se compone de dos taludes redondeados en el fondo.

-Para calcular el centro de gravedad de un canal triangular


con fondo redondeado, es necesario dividir a la figura en
áreas.
FÓRMULAS
Elementos geométricos de la sección triángulo con fondo redondeado

Área
2 2
 𝐴= 𝑇 − 𝑟 α
4𝑧 𝑧 ( 1−
𝑡𝑎𝑛 α )
Perímetro Mojado Radio Hidráulico

𝑇 2𝑟 α   𝑅h= 𝐴
 
𝑃𝑚=
𝑧
√ 2
1+ 𝑧 −
𝑧 (
1−
𝑡𝑎𝑛 α ) 𝑃

Profundidad Hidráulica
Ancho Superficial

2   𝐴
𝐷=
𝑇 [
  =2 𝑧 ( 𝑦 −𝑟 ) +𝑟 √ 1+ 𝑧 ] 𝑇
EJERCICIOS
Determinar los elementos geométricos para una sección triangular con fondo redondeado que tiene un
tirante de 8 m, una inclinación de las paredes laterales en la vertical 1 y en la horizontal 2

DATOS
 
y=
v=1
h=
RESOLUCIÓN POR GEOMETRÍA
Elementos geométricos de la sección triangular con fondo redondeado

  α= 1
tan
2 180=2
  α+θ 3  60=2θ+2 β
α  =2 6.565 °   126.87°  
 𝑳𝒆𝒚 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒔𝒆𝒏𝒐𝒔
2 2
𝑀=
  √ 𝑎2 +𝑏2 − 2 𝑎𝑏 𝐶𝑜𝑠 β
 𝑀 = √ 6 + 6 − 2 ( 6 ) ( 6 ) ∗𝐶𝑜𝑠(53.13)
𝑀=5
  .366 𝑚
RESOLUCIÓN POR GEOMETRÍA
Elementos geométricos de la sección triangular con fondo redondeado

𝑊
  =β ∗Π ∗𝑟
𝑋
  α=
tan
𝐴
180
7.367
  = 53.13 ∗ Π ∗ 6 =5.564 𝑚
𝑋
 
𝐴=
180 tan ⁡(26.565)
 

β
 
𝐹=𝑟
[
∗ 1 −𝐶𝑜𝑠( )] 2
53.13
 
𝐹=6
[
∗ 1− 𝐶𝑜𝑠 (
2 )]

 𝐹=0.633 𝑚   α=𝑊
𝑠𝑒𝑛
𝐺
  7.367
𝐺= =16.473 𝑚
sen ⁡(26.565)
𝑊
  =𝑌 − 𝐹
𝑊
  =8 −0.633=7.367 𝑚
RESOLUCIÓN POR GEOMETRÍA
Elementos geométricos de la sección triangular con fondo redondeado

Área 4
Área 1 = Área 3
 𝐴 𝑐= 1 ∗ β 𝑟𝑎𝑑 ∗ 𝑟 2
  1= 𝐴 ∗ 𝑊 2
𝐴
2
1
 𝐴 𝑐= ∗ 0.927 𝑟𝑎𝑑 ∗(6)2
2
 𝐴 = 14 . 734 ∗ 7.367
1
2  𝐴 𝑐=1 6.686 𝑚 2
2
 𝐴1 =54.272𝑚
 𝑆= 𝑟 +𝑟 + 𝑀
2
  6+ 6+5.366
𝑆= =8.683 𝑚
2
Área 2
 𝐴 4= 𝐴𝑐 − 𝐴𝑡
  2 =𝑀 ∗ 𝑊
𝐴  𝐴𝑡= √ 𝑆 ∗ ( 𝑆 − 𝑟 ) ∗ ( 𝑆 −𝑟 ) ∗ ( 𝑆 − 𝑀 )
 𝐴 4=16.686 − 14.398
 𝐴𝑡= √ 8.683∗ ( 8.683 −6 ) ∗ ( 8.683 −6 ) ∗ ( 8.683− 5.366 )
 𝐴2 =5.366 𝑚 ∗ 7.367 𝑚 𝟐
 𝐴 4=2.288 𝒎
2
 𝐴2 =3 9.531𝑚  𝐴 𝑡=14.398 𝑚 2
RESOLUCIÓN POR GEOMETRÍA
Elementos geométricos de la sección triangular con fondo redondeado

Perímetro Mojado Ancho Superficial


Área total
𝑃𝑚=𝐷 +𝐺+ 𝑋 𝑇  = 𝐴+ 𝐵+𝐶
 𝐴𝑇 = 𝐴 1+ 𝐴 2 + 𝐴 3 + 𝐴 4  
𝑇
𝑃𝑚=16.473+16.473+5.564
    =14.734+5.366+14.734
 𝐴𝑇 =54.272+39.531+54.272+2.288
𝑃𝑚=𝟑𝟖
  .𝟓𝟏 𝒎 𝑇  =𝟑𝟒 . 𝟖𝟑𝟒 𝒎
𝟐
 𝐴𝑇 =𝟏𝟓𝟎 . 𝟑𝟔𝟑 𝒎

Radio Hidráulico Profundidad Hidráulica


  𝐴
𝐷=
  𝑅h= 𝐴 𝑇
𝑃
 𝑅 h = 150.363   150.363
𝐷=
38.51 34.834

 𝑅h=𝟑 . 𝟗𝟎 𝒎 𝐷=𝟒
  . 𝟑𝟏𝟔 𝒎
RESOLUCIÓN POR FÓRMULAS
Elementos geométricos de la sección triangular con fondo redondeado

Ancho Superficial Perímetro Mojado


𝑇
  =2 [ 𝑧 ( 𝑦 −𝑟 ) +𝑟 √ 1+ 𝑧
𝑇
2
]  
𝑃𝑚=
𝑧
√ 1+ 𝑧 2 − 2𝑧𝑟 ( 1−
α
𝑡𝑎𝑛 α )
  =2 [ 2 ( 8− 6 ) +6 √ 1+22 ] 34.834
𝑇  
𝑃𝑚=
2
√ 1+22 − 2∗2 6 ( 1−
0.464
tan ⁡( 26.565) )
𝑇  =𝟑𝟒 . 𝟖𝟑𝟒 𝒎
𝑃𝑚=𝟑𝟖
  .𝟓𝟏 𝒎
Área
Radio Hidráulico Profundidad Hidráulica
  𝑇 2 𝑟2 α 𝑟𝑎𝑑
𝐴= − ∗ 1−
4𝑧 𝑧 (
𝑡𝑎𝑛 α ° )   𝑅h= 𝐴
  𝐴
𝐷=
𝑇
2 2 𝑃
 𝐴= 34.834 − 6 1− 0.464   150.363
4∗2 2 (
tan ⁡( 26.565) )  𝑅 h = 150.363
38.51
𝐷=
34.834

𝟐
 𝑅h=𝟑 . 𝟗𝟎 𝒎
𝐷=𝟒
  . 𝟑𝟏𝟔 𝒎
 𝐴𝑇 =𝟏𝟓𝟎 . 𝟑𝟔𝟑 𝒎
CONCLUSIONES

• Para definir las pendientes de un canal trapezoidal o triangular con fondo redondeado lo primero
que se debe identificar es el tipo y calidad de suelo ya que de esto depende la estabilidad de las
paredes del canal, la mejor sección transversal hidráulica para un canal abierto es la que tiene
máximo radio hidráulico o proporcionalmente la que tiene menor perímetro mojado para una
sección especifica.
RECOMENDACIONES

• Se recomienda aplicar distintos métodos para determinar los elementos geométricos de un canal
hidráulico como el uso de fórmulas o aplicando geometría, la hoja de calculo “Excel” puede ser
de gran ayuda para agilitar este tipo de procesos y facilitar el calculo.
BIBLIOGRAFÍA

[1] S. Naranjo. “Desarrollo de un software para el cálculo de canales abiertos de flujo uniforme”. ECUADOR, Universidad Técnica de Ambato ,
2017.
[2] S. Krochin. “Canales Abiertos”. Diseño Hidráulico. ECUADOR, Escuela Politécnica Nacional, 1986.

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