PROYECTO DE HIDRAULICA

PROYECTO DE HIDRÁULICA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA

SAN JOSE DE CUCUTA

2015

PROYECTO DE HIDRAULICA

ING. NELSON JAVIER CELY CALIXTO

HIDRAULICA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

NORTE DE SANTANDER

CÚCUTA

2015

INDICE

Introducción        ……………………………………………………………………………….4

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL        …………………………………………………………..

OBJETIVO ESPECIFICOS        …………………………………………………..

1.MARCO TEORICO        

2.DISEÑO DE CANALES        …………………………………………………

2.1CANALES NO EROSIONABLES        ………………………………………        2.2 METODOS DE LOS TANTEOS        ………………………………………

2.3MÉTODO DE LA SECCIÓN HIDRÁULICAMENTE ÓPTIMA        ……….

3.DISEÑO DE CURVAS EN CANALES        …………………………………………….

        3.1FACTORES GEOMÉTRICOS EN EL DISEÑO DE CURVAS        ………

4. PARÁMETROS DE DISEÑO                ……………………………………………

        4.1CAUDAL DE DISEÑO        …………………………………………………….

        4.2CALCULO DE CAUDAL        ……………………………………………………

5. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ALTERNATIVA I        ………………………….

        5.1CALCULO DE LA PENDIENTE        …………………………………….

        5.2DISEÑO DE CANALES REVESTIDOS        …………………………

                5.2.1ALTERNATIVA 1        …………………………………………

                5.2.2ALTERNATIVA 2        …………………………………………

                5.2.3ALTERNATIVA 3        …………………………………………..

6.ANALISIS DE ALTERNATIVAS        ……………………………………………………

7.CURVAS DE CALIBRACION SEGÚN DISEÑO SELECCIONADO        

CONCLUSION        ……………………………………………………………………………………..

RECOMENDACIÓN        ……………………………………………………………………………

INTRODUCCION

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un canal de aguas lluvias mediante el diseño por tanteo y eficiencia hidráulica óptima.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Diseñar la sección simple del canal para un caudal con un periodo de retorno de 5 años.

Graficar curvas de energía especifica.

Graficar curvar de fuerza especifica.

Calcular curvas de calibración ( Y vs Q ; Y vs Fr ; Y vs V ; Y vs To)

Calcular pendiente límite para la sección simple.

1. MARCO TEORICO

2.1  DISEÑO DE CANALES

En general, los colectores deben diseñarse como conducciones a flujo libre por gravedad. El flujo de aguas residuales o pluviales en una red de alcantarillado para su recolección y evacuación no es permanente. Sin embargo, el dimensionamiento hidráulico de la sección de un colector puede hacerse suponiendo que el flujo en éste es uniforme. Esto es válido en particular para colectores de diámetro pequeño. Existen varias fórmulas de flujo uniforme apropiadas para este propósito, dentro de las cuales están la de Chézy y la de Manning. La ecuación de Chézy constituye la representación de la ecuación de Darcy para flujo en conductos abiertos, mientras que la fórmula de Manning es la más utilizada en la práctica.

[pic 1]

2.2 CANALES NO EROSIONABLES

Se denominan canales no erosionables a los conductos abiertos que pueden soportar satisfactoriamente la erosión  producida por el paso del agua. Su diseño se plantea cuando se desea controlar la infiltración, cuando se requiere minimizar la erosión en el cuerpo del canal o cundo se requiere optimizar la sección hidráulica para aumentar la capacidad de transporte. Los canales no erosionables son los revestidos (concreto, mampostería, suelo - cemento, etc.).

Los factores a tener en cuenta son:

Uso de material no erosionable y revestimiento, se supone que el agua no lleva sedimentos que golpeen fuertemente el cuerpo del canal.

• Pendiente del canal: Se selecciona según topografía y carga de energía; se busca  niveles bajos en los canales de drenaje.

• Talud o pendiente lateral: Depende de la clase de material, en general en función de los métodos de construcción, tamaño del canal, estabilidad y respuesta a una alta eficiencia hidráulica.

• Borde libre: La suficiente para revestir fluctuaciones en los niveles hidrométricos y evitar desbordamientos.

En el diseño de los canales no erosionables factores tales como la velocidad permisible y la fuerza tractiva permisible no son tenidos en cuenta. Se debe chequear el revestimiento del canal si existen grandes velocidades de agua con sedimentos y diseñar contra ésta eventualidad. Sin embargo no es recomendable que la velocidad sobrepase valores muy altos, que en determinado instante se puedan convertir en flujos incontrolables.

La sección trapezoidal es muy usada, se considera que es muy práctica, de bajo costo y de fácil construcción, facilita el revestimiento y presenta un buen comportamiento hidráulico, esto en el caso de que el fondo del canal se construya generalmente bajo la cota superficial del perfil del terreno.

Cuando existan limitaciones de espacio en la sección transversal, se utilizan los canales de sección rectangular, también son usados cuando se requiere construir sobre rellenos que se han conformado como terraplén. Los canales rectangulares obligan a utilizar refuerzo estructural para garantizar la estabilidad del mismo.

Los cálculos para el flujo uniforme se realizan fundamentalmente con las ecuaciones de Manning y de continuidad:

[pic 2]

[pic 3]

Dónde:

V= Velocidad media en m/s

n         = Coeficiente de rugosidad de Manning

S        = Pendiente hidráulica o del fondo del canal, m/m

R= Radio hidráulico, en m.

Q= Caudal en m3 / seg

A= Área de la sección, en m2

Las características principales para el diseño de canales de drenaje son las siguientes:

Sección: Trapezoidal  

Rango de caudales: Variable en función del área de aferencia yPeriodo de retorno.

Talud lateral (z): Variable en función del material y método de diseño

Altura del canal (H): Depende de Q, n y S.

Ancho de la boca: Variable en función del caudal.

Pendiente del canal: Variable ajustando se a terreno.

2.2.1 Método de Los Tanteos

El método de los tanteos consiste en asumir las variables que se necesite para determinar la profundidad normal; chequeando parámetros de diseño establecidos en cada país, con el fin que no se produzca sedimentación ni erosión en la sección transversal del canal.

De las ecuaciones de flujo uniforme, se tendrán como variables Q, n, R, S y A. Si se conoce el caudal de acuerdo a la necesidad o para darle solución a un problema, el valor de n también es conocido de acuerdo al material en que se vaya a revestir (Concreto, Ladrillo, Asfalto, Roca). La pendiente también es conocida según la topografía y para la cual se genere el menor movimiento de tierra.

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