GUÍA - TRABAJO PRÁCTICO No 1: Tema: CANALES

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Universidad Nacional de la Patagonia “San Juan Bosco”

Cátedra: Construcciones Hidráulicas  

CÁTEDRA: CONSTRUCCIONES HIDRÁULICAS

TRABAJO PRÁCTICO Nº: 01

TEMA: CANALES 

PROFESORES:

Ing. SAINZ TRÁPAGA, José María

Ing. DÍAZ FARIAS, Carlos Nicolás

Ing. Claudia Beccaria

Año 2020 

GUÍA - TRABAJO PRÁCTICO No 1: Tema: CANALES

Ejercicio No 1:

Se desea diseñar un canal revestido de hormigón, de sección trapezoidal, para la evacuación de aguas pluviales. El caudal de diseño es de 1600 l/s, el ancho de solera a respetar es de 1,20 m y su pendiente de 0,5‰. Se solicita conocer: a) tirante normal, b) tirante crítico c) tipo de flujo que se desarrolla, d) la sección hidráulica total del canal pluvial diseñado. (n: adoptar y justificar el valor adoptado)

Resolución:

Datos

Lo primero que debemos determinar es el valor a adoptar del coeficiente de Nanning, tabla 5-6  pág. 109 Hidráulica de canales Abiertos Ven Te Chow.

Hormigón terminado con llana metálica  n = 0,013

a ) El tirante uniforme se obtiene a partir de la ecuación de Chezy-Manning:

[pic 6]

Despejando se obtiene:   con [pic 7][pic 8]

[pic 9]

Donde, el primer término de esta ecuación puede calcularse a través de los datos del problema, y el segundo término se puede expresar en función del tirante h, para una sección trapecial, como:

    ; [pic 10][pic 11]

[pic 12]

 Vamos a adoptar un talud de 45 º , z = 1

Volcando los datos en una planilla de cálculo y utilizando la función “Buscar Objetivo” de Excel, se obtiene el valor del tirante uniforme o normal: .[pic 13]

b) El tirante crítico se determina a partir de la expresión de la energía especifica  E que, para dicho tirante, presenta su valor mínimo. [pic 14]

Condición de tirante critico    [pic 15]

 donde T : Ancho Superficial    , para sección trapezoidal [pic 16]

[pic 17]

Volcando los datos en una planilla de cálculo y utilizando la función “Buscar Objetivo” de Excel, se obtiene el valor del tirante crítico : .[pic 18]

c) Para clasificar el tipo de flujo en el cual se desarrolla vamos a utilizar el número de Froude, que tiene por expresión :  revisar[pic 19]

para   [pic 20][pic 21]

                              Base Superficial  [pic 22]

  . Considerando el número de Froude obtenido, podemos decir que el canal trapezoidal  el movimiento permanente y uniforme se realiza en régimen subcritico, ya que Fr es menor de que la unidad.[pic 23]

d) Sección hidráulica total: Nos falta definir la  revancha o borde libre;  según la tabla Nº 6 del Anexo del práctico según el caudal, para el Q dado corresponde f = 0,30 m

También podemos adoptar  = 0,25 m .[pic 24]

Adoptamos f = 0,30 m

[pic 25]

Ejercicio No 2:   REVISAR

El canal del Ej. N°1 debe atravesar un camino, para lo cual se debe diseñar un pasante de 15 m de longitud, constituido por una conducción cerrada de hormigón armado de sección rectangular, que debe funcionar a superficie libre, siguiendo la pendiente del canal. Se solicita diseñar la sección rectangular, la longitud de transición de la sección trapecial a la rectangular y la velocidad media del agua que alcanza a la salida del pasante.

Resolución:

El canal trapezoidal ya está calculado en el ejercicio Nº 1, ahora debemos calcular el canal rectangular, obteniendo el  tirante uniforme a partir de la ecuación de Chezy-Manning:

[pic 26]

Despejando se obtiene:   con [pic 27][pic 28]

[pic 29]

Donde, el primer término de esta ecuación puede calcularse a través de los datos del problema, y el segundo término se puede expresar en función del tirante h, para una sección rectangular, como:

    ;  La sección óptima es la que tiene menor perímetro mojado, en el caso de un canal rectangular se obtiene la relación [pic 30][pic 31][pic 32]

[pic 33]

Volcando los datos en una planilla de cálculo y utilizando la función “Buscar Objetivo” de Excel, se obtiene el valor del tirante uniforme o normal:  [pic 34]

: [pic 35]

Transición

La longitud de la transición L está relacionada con el ángulo α del cambio de dirección

            donde   , según las experiencias de Julian Hinds, y según el Bureau of Reclamation, se encontró que para este valor de α , se consiguen perdidas de cargas mínimas en la transición[pic 38][pic 39]

En nuestro caso tenemos  - Canal Trapecial [pic 40]

• Canal rectangular [pic 41]

  Longitud de la transición [pic 42]

[pic 43]

Ejercicio No 3:

Para un canal de riego de sección adoptada trapecial de talud z=1, que atraviesa en su recorrido un suelo franco-arcilloso (Adoptar n, de tablas) el que se usará para regar un superficie de 10000 has, con un módulo de riego de entrega máximo de 1,5 l/s ha. Pendiente media del terreno natural de 0,0003 m/m.

Dimensionar el canal con una sección de máxima eficiencia hidráulica

1) Adoptar velocidad admisible para ese suelo de bibliografía,

2) determinar primero “b”, “h”.

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