RUGOSIDAD

RUGOSIDAD

La rugosidad de las paredes de los canales y tuberías es función del material con que están construidos, el acabado de la construcción y el tiempo de uso. Los valores son determinados en mediciones tanto de laboratorio como en el campo. No es significativa, como se puede ver a continuación, la variación de este parámetro es fundamental para el cálculo hidráulico por un lado, y para el buen desempeño de las obras hidráulicas por otro.

COEFICIENTE PARA BAZIN

La formulación matemática es:

Para la fórmula de Bazin los valores son:

Clase Naturaleza de las paredes m

1  Canales con paredes de hormigón alisado con mortero

 Canales con paredes de madera cepillada sin rajaduras

 Canales con paredes de acero

Con largos trechos rectos y curvas amplias

 Tuberías de fibrocemento nuevo

0,06

2 Ídem pero con curvas no muy amplias y bien ejecutadas 0,10

3  Canales con paredes de hormigón alisado con mortero pero no totalmente lisas, pequeñas salientes en las juntas

 Canales con paredes de madera cepillada con algunas rajaduras

 Canales revestidos con ladrillos y piedras cuadradas

 Tuberías de hierro fundido nuevas

0,16

5  Tuberías de hormigón bien alisado, diámetros mayores a 40 cm.

 Tuberías en hierro fundido, en servicio corriente de cualquier diámetro. 0,23

6  Canales de concreto paredes no alizadas, con marcas dejadas por el encofrado

 Canales con paredes de madera, con tablas poco alizadas, y ranuras entre las tablas

 Canales de tierra, construcción bien acabada

Las curvas de los canales son bastante amplias, agua no muy limpia y algunos depósitos de limo en el fondo

 Tuberías de hierro fundido de muchos años de uso fuertemente incrustadas 0,36

7bis Grandes canales con revestimiento en concreto mal acabado o deteriorado por el uso prolongado 0.58

9  Canales en tierra construcción bastante bien hecha, algunos depósitos de arena u otro material menudo sobre el fondo y taludes lisos; o fondo sin depósito, y vegetación baja en las orillas

 Canales con márgenes en ladrillo o piedra en malas condiciones y fondo fangoso 1.00

12  Canales de tierra en completo abandono, con vegetación o con cascajo grueso en el fondo

 Cursos de agua naturales en terrenos terroso 2.50

Si se considera un canal de concreto, bien construido y con revestimiento nuevo, (por ejemplo sea un canal rectangular de 5 m de base y con un tirante de i m de agua) y se vuelve a analizar el mismo canal después de años de uso, sin un adecuado mantenimiento, su rugosidad podría fácilmente pasar de la clase 1 a la clase 7.

COEFICIENTE DE KUTTER

La expresión más común de la fórmula de Kutter es:

donde:

 = coeficiente de Chézy, que se aplica en la fórmula de Chézy:

 = radio hidráulico, en m, función del tirante hidráulico h

 es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared

 = velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h

 = la pendiente de la línea de agua en m/m

Clase Naturaleza de las paredes m

1 Canales con paredes de cemento, muy buen acabado, sección semicircular 0.12

2 Canales con paredes de cemento, muy buen acabado, sección rectangular 0.15

3 Tubos en hierro fundido nuevos, o de cemento bien alisados, con diámetro de por lo menos algunos decímetros 0.175

6 Tubos en hierro fundido, en uso corriente, (hasta dos años de funcionamiento), aguas limpias y de baja dureza. 0.275

7  Canales con paredes de muros bien construidos, curvaturas de regular amplitud, agua no muy limpia, depósitos de limo

 Tuberías de Gres con varios años de uso, aguas turbidas o servidas 0.35

8 Tubos en hierro fundido, en uso desde varios años, aguas turbias

0.375

9  Tubos de hierro fundido, en servicio desde muchos años, bastante incrustados, o con aguas sucias

 Canales con paredes de cemento o muros en albañilería revestida 0.45

12 Canales con paredes en albañilería en mal estado, fango en el fondo 1.00

15  Canales de tierra en completo abandono, con vegetación o con cascajo grueso en el fondo

 Cursos de agua naturales en terrenos terroso 2.50

COEFICIENTE PARA MANING

Siendo S la pendiente en % del canal.

Clase Naturaleza de las paredes n

1 Canal revestido con losas de hormigón, teniendo juntas de cemento lisas y limpias, y una superficie lisa fratasada a mano y con lechada de cemento sobre la base de hormigón. 0.012

2 Canal de hormigón colocado detrás de un encofrado y alisado. 0.014

3 Zanja pequeña revestida de hormigón, recta y uniforme, con fondo ligeramente cóncavo, los lados y el fondo recubiertos con un depósito aspero. 0.016

4  Revestimiento con concreto arrojado sin tratamiento de alisado.

 Superficie cubierta con algas finas y el fondo con dunas de arena arrastrada. 0.018

5 Canal de tierra excavado en arcilla limosa, con depósitos de arena limpia en el centro y barro arenoso limoso cerca de los lados. 0.018

6 Revestimiento de hormigón hecho sobre roca y lava cortada, en excavación limpia, muy áspera y pozos profundos. 0.020

7 Canal de riego, recto en arena lisa y apretada fuertemente. 0.020

8 Revoque o repello en cemento, aplicado directamente a la superficie preparada del canal de tierra. Con pasto en los lugares rotos y arena suelta en el fondo. 0.022

9 Canal excavado en arcilla limo arenosa. Lecho parejo y duro. 0.024

10 Zanja revestida en ambos lados y en el fondo piedra partida acomodada en seco. 0.024

11 Canal excavado en colina, con la ladera superior cubierta de raíces de sauces y la ladera inferior con muros de hormigón bien ejecutado. Fondo cubierto con grava gruesa. 0.026

12 Canal con fondo de guijarros, donde hay insuficiente sedimento en el agua, o velocidad muy alta que impide la formación de un lecho liso y nivelado. 0.028

13 Canal de tierra excavado en suelo arcillo-arenoso aluvial, con depósitos de arena en el fondo y crecimiento de pastos. 0.029

14 Canal en lecho de guijarros grandes. 0.030

15 Canal natural algo irregular en sus pendientes laterales; con fondo algo uniforme, limpio y regular; en arcilla arenoso gris claro a limo gredoso de color marrón claro; con poca variación en la sección transversal. 0.035

16 Canal en roca excavado con explosivos. 0.040

17 Zanja de arcilla y greda arenosa; pendiente lateral, fondo y secciones transversales irregulares, pastos en los lados. 0.040

18 Canal dragado, pendientes laterales y fondo irregulares en arcilla negra plástica en la parte superior y en el fondo arcilla, los lados cubiertos con pequeños arbolitos y arbustos, variación pequeña y gradual en la sección transversal. 0.045

19 Canal dragado, con pendiente lateral y fondo muy irregular, en arcilla plástica de color obscuro, con crecimiento de pasto y musgo. Pequeñas variaciones en la forma de la sección transversal para la variación en tamaño. 0.050

20 Zanja en arcilla muy arenosa; Lado y fondo irregulares; prácticamente toda la sección llena con árboles de gran tamaño, principalmente sauces y algodoneros. Sección transversal bastante uniforme. 0.060

21 Canal dragado en arcilla resbaladiza negra y greda arcillo-arenosa gris, lados y fondo irregula rescubierto con crecimiento denso de arbustos de sauces, algunos en el fondo; el resto de las laderas cubierto con pastos y crecimiento espaciado de sauces y álamos sin follaje; algún depósito en el fondo. 0.080

22 Igual que (21) pero con mucho follaje. 0.110

23 Canales naturales en crescida en arena fina media a arcilla fina, sin pendientes laterales; fondo adecuadamente parejo y regular con ocasionales hoyas planas; variación en profundidad; maderas prácticamente vírgenes, muy poco crecimiento inferior excepto manchas densas ocasionales de ramaje y árboles pequeños, algunos troncos y árboles caídos muertos. 0.125

24 Rio natural en suelo de arcilla arenosa. Curso muy sinuoso, pendiente lateral irregular y fondo desparejo. Muchas raíces árboles y ramas, grandes troncos y otros residuos sobre el fondo. Hay árboles cayendo continualente en el canal debido a la erosión de las márgenes. 0.150

COEFICIENTE K PARA LA FÓRMULA DE STRICKLER

La fórmula de Strickler es una expresión del denominado coeficiente de Chézy utilizado en la fórmula de Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos:

La expresión más común de la fórmula de Strickler es:

donde:

 = coeficiente de Manning, que se aplica en la fórmula de Chézy:

 = radio hidráulico (Relación entre la sección transversal y el perímetro mojado), función del tirante hidráulico h

 es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared

 = velocidad media del agua.

 = pendiente de la línea de energía.

Integrando ambas expresiones, surge las fórmula habitual de trabajo:

, o bien:

,

donde Q es el caudal y S la sección.

Clase Naturaleza de las paredes K

A Tuberías .

. bronce liso 77-111

. acero soldado 71-100

. acero remachado 59-77

. hierro fundido, revestido 71-100

. hierro fundido, no revestido 63-91

. hierro 67-83

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