Canales

CANALES
INTEGRANTES
-
BERNAL ROSALES ANDERSSON DANIEL

ARAUJO QUIROZ JOSE CARLOS
BERNAOLA TORRES NILO
JARA BRICEO JUAN
AGURTO CASTRO SERGIO
SOTERO PULIDO ANDRES
ORE CHAVEZ ROYERD
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INGENIERIA CIVIL
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INTRODUCCION
Despus del aire que respiramos, el agua es el elemento
ms esencial para el hombre. Sin el agua, la vida animal o
vegetal seria imposible. Tambin es un medio eficiente de
transferencia de calor y energa y es el solvente ms
universal que se conoce.
Desde hace por lo menos 5000 aos el hombre ha
inventado y construido obras para el aprovechamiento del
agua; entre las ms antiguas estn los CANALES, usados
para llevar
el agua de un lugar a otro.
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INGENIERIA CIVIL
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DEFINICION
Los canales son conductos abiertos o cerrados en los cuales
el agua circula debido a la accin de la gravedad y sin
ninguna presin, pues la superficie libre del lquido est en
contacto con la atmsfera; esto quiere decir que el agua
fluye impulsada por la presin atmosfrica y de su propio
peso.
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CLASIFICACION DE LOS
CANALES
De acuerdo con su origen los canales se clasifican en:
a) Canales naturales:
Incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural
en la tierra, los cuales varan en tamao desde pequeos
arroyuelos en zonas montaosas, hasta quebradas, ros pequeos
y grandes, arroyos, lagos y lagunas. Las corrientes subterrneas
que transportan agua con una superficie libre tambin son
consideradas como canales abiertos naturales. La seccin
transversal de un canal natural es generalmente de forma muy
irregular y variable durante su recorrido , lo mismo que su
alineacin y las caractersticas y aspereza de los lechos.
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SECCION TRANSVERSAL DE UN CANAL

NATURAL
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b) Canales artificiales: Los canales artificiales son todos aquellos

construidos o desarrollados mediante el esfuerzo de la mano del hombre,
tales como: 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 y canales de modelos construidos en el
laboratorio. Los canales artificiales usualmente se disean con forma
geomtricas regulares (prismticos), un canal construido con una seccin
transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como
canal prismtico. El trmino seccin de canal se refiere a la seccin
transversal tomado en forma perpendicular a la direccin del flujo.
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CANALES SEGN SU
FUNCIN
Canal de primer orden.- Llamado tambin canal principal o de derivacin y
se le traza siempre con pendiente mnima.
Canal de segundo orden.- Llamados tambin laterales, son aquellos que
salen del canal principal y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los
sub laterales.
Canal de tercer orden.- Llamados tambin sub-laterales y nacen de los
canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las
parcelas .
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COMPONENTES DE UN CANAL
a. Elementos Geomtricos
b: Base menor
B: Base mayor
H: Altura del talud
z: Talud de la caja del canal
C: Berma interna
D: Berma externa
b. Elementos Hidrulicos
y: Tirante
f: Borde libre
T: Tirante superficial
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DISEO DE
UN CANAL
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ELEMENTOS BASICOS EN EL
DISEO DE CANALES
1) Trazo de canales
Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario
recolectar la siguiente informacin bsica:
Fotografas areas, imgenes satelitales, para localizar los poblados, caseros,
reas de cultivo, vas de comunicacin, etc.
Planos topogrficos y catastrales.
Estudios geolgicos, salinidad, suelos y dems informacin que pueda
conjugarse en el trazo de canales.
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2) Rasante de un canal
Una vez definido el trazo del canal, se proceden a dibujar el
perfil longitudinal de dicho trazo, las escalas ms usuales son
de 1:1000 1:2000 para el sentido horizontal y 1:100 1:200
para el sentido vertical, normalmente la relacin entre la escala
horizontal y vertical es de 1 a 10.
Para el diseo de la rasante se debe tener en cuenta:
La rasante se debe trabajar sobre la base de una copia del
perfil longitudinal del trazo
Tener en cuenta los puntos de captacin cuando se trate de
un canal
de riego y los puntos de confluencia si es un dren u
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obra de arte.
La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente

natural promedio del terreno (optimizar el movimiento de tierras), cuando esta no
es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan cadas o saltos de agua.
Para definir la rasante del fondo se prueba con el caudal especificado y diferentes
cajas hidrulicas, chequeando la velocidad obtenida en relacin con el tipo de
revestimiento a proyectar o si va ser en lecho natural, tambin se tiene la mxima
eficiencia o mnima infiltracin.
El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mnimo la
siguiente informacin.
Kilometraje
Cota de terreno
BMs (cada 500 1000 m)
Cota de rasante
Pendiente
Indicacin de las deflexiones del trazo con los elementos de curva
Ubicacin de las obras de arte
Seccin o secciones hidrulicas del canal, indicando su kilometraje
Tipo de suelo
Cuadro
13 con elementos geomtricos e hidrulicos del diseo
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SECCION TIPICA DE UN CANAL
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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 posible, sta condicin est referida a un
permetro hmedo mnimo, la ecuacin que determina la seccin de mxima
eficiencia hidrulica es:
Siendo el ngulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z), b plantilla del
canal y y tirante o altura de agua.
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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:
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Diseo de secciones hidrulicas

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.
La ecuacin ms utilizada es la de Manning o Strickler, y su
expresin es:
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Criterios de diseo
a) Rugosidad.
Esta 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 la prctica constantemente se
har frente a un continuo cambio de la rugosidad.
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En canales proyectados con revestimiento, la rugosidad es funcin del material

usado, que puede ser de concreto, geomanta, tubera PVC HDP metlica, o si
van a trabajar a presin atmosfrica o presurizados.
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Relaciones geomtricas de las secciones transversales ms

frecuentes
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b) Talud apropiado segn el tipo de material.

La inclinacin de las paredes laterales de un canal, depende de varios
factores pero en especial de la clase de terreno donde estn alojados,
la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud nico de
1,5:1 para sus canales, a continuacin se presenta un cuadro de
taludes apropiados para distintos tipos de material:
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c) Velocidades mxima y mnima permisible

La velocidad mnima permisible es aquella velocidad que no permite
sedimentacin, 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. El valor de 0.8 m/seg se considera como la velocidad apropiada que
no permite sedimentacin y adems impide el crecimiento de plantas en el
canal.
La velocidad mxima 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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Mxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetacin
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Para velocidades mximas, en general, los canales viejos soportan

mayores velocidades que los nuevos; adems un canal profundo
conducir el agua a mayores velocidades sin erosin, que otros
menos profundos.
Velocidades mximas en hormign en funcin de su

resistencia
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d) 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 clculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la
superficie del agua en un canal, se puede originar por causas
incontrolables.
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Borde libre en funcin del caudal
Borde libre en funcin de la plantilla del canal
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Criterios de espesor y revestimiento

No existe una regla general para definir los espesores del revestimiento de
concreto, sin embargo segn la experiencia acumulada en la construccin
de canales en el pas, se puede usar un espesor de 5 a 7.7 cm para canales
pequeos y medianos, y 10 a 15 cm para canales medianos y grandes,
siempre que estos se diseen sin armadura.
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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.
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Efecto de la gravedad
El efecto de la gravedad sobre el estado de flujo se representa por la
relacin entre las fuerzas inerciales y las fuerzas gravitacionales. Esta
relacin est dada por el nmero de Froude, definido como:
Para:
F>1; Flujo sper critico
F=1; Flujo critico
F<1; Flujo sub critico
(recomendado)
Donde:
F= nmero de Froude
V=velocidad media del flujo, en m/s
g=aceleracin de la gravedad, 9.81 m/s2 o 32.4
pies/s2
d=tirante medio del agua, en m
A=rea hidrulica, en m2
T=espejo de agua o ancho superficial, en m.
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CLCULO DE LAS RELACIONES

GEOMTRICAS PARA UNA
SECCIN.
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b) Canales artificiales: Los canales artificiales son todos aquellos

La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente

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Seccin Hidrulica Optima

Diseo de secciones hidrulicas

En canales proyectados con revestimiento, la rugosidad es funcin del material

Relaciones geomtricas de las secciones transversales ms

b) Talud apropiado segn el tipo de material.

c) Velocidades mxima y mnima permisible

Mxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetacin

Para velocidades mximas, en general, los canales viejos soportan

Velocidades mximas en hormign en funcin de su

Borde libre en funcin del caudal

Borde libre en funcin de la plantilla del canal

Criterios de espesor y revestimiento

DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD

CLCULO DE LAS RELACIONES

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