canales

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO– ING. CIVIL DISEÑO DE CANALES Canal de distribución Heredia – Días Limón - en el Sub Sector de Riego Muy Finca. 1. GENERALIDADES. En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera, donde el agua circula debido a la acción de la gravedad y sin ninguna presión. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil. Los cauces naturales donde se incluyen los ríos , arroyos y torrentes están comprendidos dentro de las leyes del flujo de conductos a superficie libre. En el caso de los canales artificiales diseño, sus cursos tienen cambio de velocidades rugosidades sus secciones se definen diferentes secciones y pendientes y en su lo que implica en algunos casos cambio de régimen con el cual fluyen. 2. FORMAS DE SECCIÓN DE CANALES. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES 1 UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. CIVIL No siempre se puede diseñar de acuerdo a la teoría, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación. Por eso se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc. Las más conocidas en la práctica son: a) TRAPECIAL. Es la más común, adaptándose esta forma sobre todo por razones de estabilidad de taludes del canal y facilidades constructivas, además esta forma suficientemente inclinada evitará el uso de encofrados si el canal fuera revestido. b) RECTANGULR. En este caso el talud interior del canal es cero, esta sección se adapta sobre todo en zonas de suelos estable y se quiere ahorrar cotes excesivos. c) CIRCULAR. Es la sección hidráulica más eficiente, generalmente son tubos prefabricados o cilindros de gasolina, que son usados como canales. Son baratos y se ahorra excavación. Tabla A1. Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO - DISEÑO DE CANALES 2 3. varia de 20 a 60 ha.5. 3.) 3.  Toman el agua del lateral y lo van entregando luego a las parcelas o lotes    de riego.1.4. Área servida por un lateral varía de 60 – 350 ha.1. Canal de derivación (Río Piura – Proyecto Chira _ Piura : Q=70 m 3/s) Canal Taymi (Q = 25 .  Llamados también Sub-Canales. Heredia (proyecto tinajones – río chancay).Canales de quino orden o regaderas. CLASIFICACIÓN DE LOS CANALES. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO .  Llamados también canal Madre o de Derivación.   entregarle después a otros canales de tercer orden llamados LATERALES. sirve para transportar el agua desde la bocatoma hasta la cabecera de los sectores de irrigación.     Canal alimentador (Río Chancay – Proyecto Tinajones: Q=70 m 3/s) Canal Madre Pampa Blanca.1.  Canal Túcume. Capacidad del orden de 60 – 200 L/s (en la práctica se le da 10 L/s) El área de riego servida se le conoce como Unidad de Rotación.65 m/s. POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN.1.  Toma el agua del sub canal y luego lo va entregando a otros sub-canales de    cuarto orden.Canales de Segundo Orden o Sub Canal. Área servida por un Sub-Lateral.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.Canales de Cuarto Orden o Sub-Laterales. (1000 – 6000 ha). tiene aprox. CIVIL 3. Cada sector de riego.1. Ejemplo.  Su capacidad es del orden de (3 – 100 m 3/s).3.Canales Principales o de Conducción.  Va por las partes más altas de las laderas para poder aprovechar al máximo el área de riego.DISEÑO DE CANALES 3 . Capacidad del orden de 300 L/s El área servida por un lateral se le conoce como unidad de riego.2. También va por la parte alta del área de riego.Canal de Tercer Orden o Laterales.1. 3.1. 3. 3. Capacidad del orden 2 – 10 m3/s toma el agua del canal principal para Ejemplo. 1.DISEÑO DE CANALES 4 .2. mampostería. en el Perú. fierro. madera. POR EL MATERIAL DE QUE ESTAN HECHOS. de tierra que distribuyen el agua dentro de la parcela hacia los surcos.2. Según condición agraria es de 4 has. 3. 3. Al lado de Canales o Drenes siempre debe existir un camino de vigilancia. WESLEY SALAZAR BRAVO .Revestidos. plásticos. POR SU ORIGEN. CIVIL  Son canales a nivel de Parcelas. asfalto. PARCELA DE RIEGO.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. son generalmente pequeñas acequias. Son los canales de tierra. 3. Pueden ser de concreto.3.2.2. 3. ING. mezclas   o pozas.No Revestidos. resultados bastantes similares a las condiciones reales y. canaletas de madera. incluyen todos los tipos de agua que existen de manera natural en la tierra. Canal natural formado por lava . cunetas de drenaje.3. y estuarios de mareas.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.Artificiales. son razonablemente exactos para propósitos prácticos de diseños. son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano: canales de navegación. CIVIL 3.DISEÑO DE CANALES 5 . WESLEY SALAZAR BRAVO . ING.. cunetas a lo largo de carreteras etc. así como canales de modelos de laboratorio con propósitos experimentales las propiedades hidráulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseado o diseñadas para cumplir unos requisitos determinados. lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas montañosas hasta quebradas..1. Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares. canales de desborde. vertederos. canales y canaletas de irrigación. Las corrientes subterráneas que transportan superficie agua libre con también una son consideradas como canales abiertos naturales. ríos pequeños y grandes. canales de centrales hidroeléctricas. por consiguiente.Naturales. La aplicación de las teorías hidráulicas a canales artificiales producirán.2.3.. por tanto.Islas Galápagos 3. WESLEY SALAZAR BRAVO .DISEÑO DE CANALES 6 . ELEMENTOS DE UN CANAL. N° 1 Donde:       b d f m1 m2 m3 = = = = = = Base del canal o ancho de solera. Talud interior del canal. Las partes constituyentes de un canal son: Fig. Talud exterior del terraplén del canal. Talud de corte.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. Tirante de agua. CIVIL 4.  T = Ancho superficial de agua en el canal.  H = f + d= Altura total del canal. Borde libre. Los elementos geométricos son propiedades de una sección de canal que pueden ser definidos por completo por la geometría de la sección y la profundidad de flujo. ING. Estos elementos son muy importantes y se utilizan con amplitud en el cálculo de flujo.  C1 y C 2 = Anchos de bermas o caminos de servicio o vigilancia. por lo que primero se determinan las dimensiones siguiendo las leyes de flujo uniforme y luego se definen las dimensiones definitivas. los taludes laterales del canal.  Diseño por tramos de canal con flujo uniforme. calidad del agua. coeficientes de rugosidad del cauce. coeficientes de permeabilidad. WESLEY SALAZAR BRAVO . recreación.  Suelos: definen las características del material de excavación. servidumbres. DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES. riesgos para los seres vivos. velocidades máximas permisibles. CIVIL 5. etc.  Consideraciones ambientales: usos del agua.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.1. Información básica de diseño  Topografía: define la longitud y pendiente media de los tramos de canal. 5.  Las dimensiones iniciales del diseño deben ajustarse en algunos casos para hacerlas más convenientes en la práctica. tales como:  Se prefieren en zonas de baja pendiente.  Las dimensiones finales del diseño deben evitar tener profundidades del flujo próximas a la crítica.  La velocidad debe ser suficientemente alta para impedir sedimentación de partículas que transporta el agua en suspensión o en el fondo. drenaje.  La velocidad debe ser suficientemente baja para evitar erosión de las paredes y fondo del canal. necesidad de revestimiento del canal. Los canales se diseñan teniendo en cuenta algunos aspectos de tipo general.  Estudios de demanda: definen el caudal de diseño según las necesidades del proyecto: riegos. centrales hidroeléctricas. acueductos.DISEÑO DE CANALES 7 . ING.  Hidrología: define el caudal disponible en la fuente de agua que se va a aprovechar. El diseño de un canal consiste en la selección de la forma y el dimensionamiento de la sección transversal de manera que cumpla con todos los requisitos de funcionamiento hidráulico. Allí tenemos que: Para la zona de flujo hidráulicamente liso podemos aplicar la fórmula de Blasius.  METODO MODERNO Aplicando la fórmula de Darcy: El procedimiento consiste en calcular primero f . Donde: Conocida la zona de flujo. ING.Luego determinamos la velocidad mediante la expresión: V= √ 8g RS f Se calcula el número de Reynolds de flujo utilizando la expresión: Re = V (4 R) v Con este número de Reynolds Re y con la relación de rugosidad relativa ε ε = D 4R se encuentra “f” en el diagrama de Moody . Se procede de esta forma hasta que se alcanza buena concordancia entre el f insertado y el f calculado. utilizando el f que se calculó. Para un flujo en tuberías existen los siguientes criterios que pueden aplicarse al flujo en canales. debe conocerse en qué zona del flujo se está. METODOS PARA EL DISEÑO DE CANALES. si Re<105. Si desean utilizarse ecuaciones para calcular f. WESLEY SALAZAR BRAVO . Si este “f” no coincide con el cálculo original. el coeficiente f puede determinarse por ecuaciones que son análogas presentadas para el flujo en tuberías. se continúa con una segunda iteración.DISEÑO DE CANALES 8 . CIVIL 6.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. 25 Si Re >105 es recomendable la ecuación de Von Karman. CIVIL f= 0 .16−2 log ⁡( ) R √f  METODO CLASICO . WESLEY SALAZAR BRAVO . Y. puede utilizarse una modificación de la ecuación de Colebrook: Finalmente en la zona de flujo rugoso donde en la ecuación anterior. T y P. n.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.Aplicando la fórmula de Manning. se tiene: 1 ϵ =2 . ECUACIONES DE LA HIDRODINÁMICA APLICADA A CANALES ING. El procedimiento consiste en agrupar en un solo miembro de la fórmula de Manning los valores conocidos y en el otro las variables que estarán en función del tirante normal. y cuyo valor podría determinarse a través de un proceso de tanteos o por otro método que se crea conveniente.DISEÑO DE CANALES 9 . Los valores desconocidos son: A.51 √f Para la zona de flujo de transición. R √f 1 =2 log ⁡( e ) 2. se tiene: Q= AR 2/ 3 1 /2 S n Los valores conocidos para el diseño son: Q. R.316 R 0e . S y Z. 7. Simbólicamente el procedimiento a seguir es el siguiente: De la fórmula de Manning. vienen determinadas por la pendiente constante de la solera (S0=tgθ). 1938): ε/ Rh 1 =−2 log ⁡( ) 14 . y de la ecuación de Energía. WESLEY SALAZAR BRAVO . 8 √f ING. √ Rh . y el coeficiente de fricción pasa a depender sólo de la rugosidad relativa (VON KARMAN. hp=z1-z2=L·S0 En la evaluación de las pérdidas de carga. 4 Rh 8g . = . se puede utilizar la ecuación de DARCY– WEISBACH: 2 L V0 h p =f Dh 2 g En donde “Dh” es diámetro hidráulico del canal. que es igual a 4Rh.DISEÑO DE CANALES 10 . se tiene que las pérdidas de carga. S0 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING: para números de REYNOLDS grandes (régimen turbulento completamente desarrollado) la importancia de la subcapa límite laminar disminuye frente a la rugosidad. S L f f √ h √ 0 CONSTANTE DE CHEZY: el término que incluye el factor de fricción. la velocidad es constante. la relación entre el área de la sección transversal y el perímetro mojado. se denomina constante de CHEZY del canal: C= √ 8g f Con lo que la ecuación de la velocidad de la corriente uniforme es: V 0=C . CIVIL En flujo uniforme. R .UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. siendo el radio hidráulico. Con lo que se obtiene la expresión de la velocidad de la corriente uniforme: V O= √ √ hp 2 g . UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. estos admiten con el tiempo mayores velocidades debido a que se han estabilizado sobre todo si las aguas transportan limos y arcillas en suspensión que ayudan a estabilizar más el canal. De dos Canales que tienen diferente profundidad e igual velocidad media. pero si se va a entregar agua a lo largo del canal es preferible mantener velocidades bajas manejables. WESLEY SALAZAR BRAVO .1. se tiene: V O= √ 8g 0 . porque estas partículas rellenan los poros de las paredes del canal  dándole mayor cohesión. √ S 0 n En donde “n” es el coeficiente de rugosidad de MANNING: n= √ 0 . 113 ( ε ) 8g 1 /3 8. VELOCIDADES. ING. En canales de conducción que no tienen tomas en tramos largos puede diseñarse el canal para la velocidad máxima permisible reduciendo así la sección de excavación.Las velocidades de un canal pueden fluctuar entre un valor máximo que no produzca erosión en el canal y un valor mínimo que no produzca sedimentación.DISEÑO DE CANALES 11 . √ S 0= R h . CRITERIOS DE DISEÑO PARA CANALES DE FLUJO UNIFORME E INFORMACIÓN BASICA 8. 113 ε Rh 1 /3 ( ) Que introduciéndolo en la ecuación de la velocidad de flujo uniforme. Recomendaciones:  Sobre todo para los canales en tierra. el  canal menos profundo tiene velocidades de erosión mayores con las paredes.113 ε Rh 1 /3 ( ) 1 2/ 3 .. CIVIL De donde se puede obtener el siguiente ajuste potencial del factor de fricción: f =0 . √ R h . WESLEY SALAZAR BRAVO . además n las tomas que se tienen ensanchamientos con baja velocidad y si se tiene velocidades mayores en el canal. PARA CANALES SIN REVESTIR En la tabla N° A2 se dan las velocidades máximas y mínimas permisibles para un canal sin revestir.80 m/s que nos permita un mejor control del agua porque nos da tiempo para operar los dispositivos de riego.45 0.25 Grava 1. A.60 1.UU (ASCE). CIVIL  Así para canales de distribución esta velocidad es del orden de 0. dado por la Sociedad Americana de Ingeniería Civil de los EE.35 CAUDAL (80-700) L/s (1-10)m3/s A.45 0. Para Canales Excavados en Tierra dmax = √ A/2 TABLA A3 TIPO DE CANAL Canales Laterales Pequeños Canales Principales VELOCIDAD EN m/s MÍNIMA MÁXIMA 0.75 1. constituyéndose al final de la rápida “una poza de disipación” para formar el “resalto hidráulico” en este caso será muy beneficioso distribuir la energía cinética del agua para reducir su velocidad.DISEÑO DE CANALES 12 .1.25 2.75 Arena 0.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. Hay que aclara que cuando se quiere salvar niveles topográfico grandes. es necesario construir una rápida donde se tendrá velocidades más altas que la crítica.75 0. Para Canales Excavados en Roca. TABLA A2 MATERIAL Arcilla VELOCIDAD PERMICIBLE EN m/s MÍNIMA MÁXIMA 0. Se debe procurar no tener velocidades críticas o próximas a ella en un canal para evitar la producción de resultados hidráulicos lo que traería consigo fluctuaciones en el nivel del agua en el resalto y por consiguiente  alteraciones en la entrega de agua si es que el canal tiene tomas.00 A. estas estructuras  serán “zonas de sedimentación” lo que producirá la colmatación de la misma. ING.2. 020 no 0.75 0.75 0.60 ING. grava o fragmentos 0. CIVIL TABLA A4 MATERIAL VELOCIDAD MÁXIMA EN m/s Conglomerado o Grava Cementada 2.00 – 4.50 Roca Sedimentaria Suave 2.53 Velocidad (m/s) Agua con Agua partículas transportando coloidales arena.45 0. WESLEY SALAZAR BRAVO .50 Esquistos o Pizarras 2.45 0.020 Agua limpia 1.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.DISEÑO DE CANALES 13 .00 – 2.00 – 2.50 Roca Dura 3.50 ESQUEMA DE TRAZADO DE CANALES Y DRENES TABLA A6.00 – 2. MÁXIMA VELOCIDAD PERMITIDA EN CANALES NO RECUBIERTOS DE VEGETACIÓN MATERIAL DE LA CAJA DEL CANAL Arena fina coloidal Franco arenoso “n” Mann ing 0. 020 0.6 – 1.80 1.030 1.60 Arcilla consistente muy 0.025 1.20 1.80 1.035 1.5 m/s Vm á x ≤Vc .60 0.60 1.05 0.80 m/s Vm á x=3−4 m/s que trabajan a presión.13 Suelo franco clasificado 0.75 V ≤ 0.05 0.50 coloidal Grava gruesa no coloidal 0.80 1.75 1.50 1.020 0. se puede tener) Para conductos cerrados Vm í n=0.65 1. WESLEY SALAZAR BRAVO .80 1.05 0. CIVIL coloidal Franco limoso no coloidal 0.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.020 0. Moscú.90 0.0 – 3.90 Pizarra y capas duras 0.7 Vc Vc ≤ 2. Canales con tramos largos entre tomas  (represas y pendientes fuertes.13 1.5 m/ s Vm á x ≤1.020 0. Ed. ING.025 1. Vm á x ≤(v) 10 m/s arenoso por precaución de fisuras por  las que penetra el agua a velocidad.25 1. 1978 B. Velocidades Máximas Permisibles (m/s) MATERIAL VELOCIDADES MAXIMA EN  Canales revestidos con materiales  arcillosos. Canales de concreto reforzado en tramos cortos sin estructuras y  rápidas.020 0.50 0.75 1.025 1.030 1. ”Diseño Hidráulico”.13 1.13 1.DISEÑO DE CANALES 14 .75 1.60 Limos aluviales no 0.60 coloidales Franco consistente 0. PARA CANALES REVESTIDOS TABLA A7. Canales revestidos sin esfuerzo (Vc:  velocidad crítica) Canales revestidos sobre material m/s 0.50 0.50 Fuente: Krochin Sviatoslav. MIR.68 normal Ceniza volcánica 0.80 1.90 no coloidal Suelo franco clasificado 0.50 1.20 1. Canales revestidos con concreto o  losas asfálticas o con membranas.95 Gravas y guijarros 0.50 Grava fina 0.025 1.90 coloidal Limo aluvial coloidal 0.50 0. RESISTENCIA. Limo 0.65 Si el agua arrastra material sólido.60 – 0. 1.DISEÑO DE CANALES 15 .3 20. CIVIL TABLA A8.0 21. arena y arcillas. y sólo si en los depósitos dispuestos para ello. ”Diseño Hidráulico”.0 14. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante.005) 0.21 Gravilla (0.80 m/s Arena fina (0.90 m/s Suele ser suficiente para evitar sedimentos. Las velocidades por bajo de las que se sedimentan dichos elementos sólidos son: (x) Corrientemente una V = 0.025) 0.40 Rocas duras 4.6 10.1 20.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.0 17.50 Arcilla pura.9 Fuente: Krochin Sviatoslav.60 Arcilla ordinaria.2 22. Ed.3 15. Moscú.002) 0.4 14. WESLEY SALAZAR BRAVO .40 m/s En arcilla arenosa 0.20 Cantos y grava 1.70 Grava gruesa 1. mezcla de grava.6 18.32 Grava (0.50 Limo de aluvión coloidal.5 m/seg.6 12.0 19.50 Esquistos tiernos 1. 1978 Esta tabla A8.3 150 14. sin embargo la U. conviene que éste no sedimente en el canal.0 15.16 Arena gruesa (0. BUREAU OF RECLAMATION. MIR.6 17.4 100 12.0 18.008) 0. da valores de velocidad admisibles altos. recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado. grava fina 0. Velocidades Máximas en Hormigón en Función de su Resistencia. las velocidades no deben exceder de 2.00 Hormigón 4. TABLA A9 VELOCIDADES MAXIMAS DE EROSIÓN En arena fina 0.1 75 11.2 16.2 12.5 1 3 5 10 en kg/cm2 50 9.80 Rocas estratificadas 2.00 VELOCIDADES DE SEDIMENTACIÓN Arcillas 0.8 16.7 13.6 200 15.3 13. PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS 0. ING.S. 58 – 1.22 Pendiente Longitud. Si partimos. TABLA A10: El ASCE-Valores de pendiente longitudinal para canales revestidos en Concreto.00005 0.11 3.2.DISEÑO DE CANALES 16 . R = Radio hidráulico. S2 V= n Dónde:    n = Cte.00035  En el caso del canal de alimentación del Reservorio Tinajones S=1%o.41 3. Se observa que V depende de R y S. 2 1 R3 .35%o. Que depende del material.00139 0.00010 0.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. WESLEY SALAZAR BRAVO .00039 .00005. Caudal máximo de diseño (m3/s) 375 275 130 115 63 37 28 24 20 Radios hidráulicos (m) 3.92 1. Q = 70  m3/s.17 – 3. CIVIL 8. no hay un valor recomendable para R. ING.0.19 1. de una cierta Velocidad Media Límite.02 1. PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONDO Depende de la velocidad permisible de la fórmula de Manning y de la rugosidad.00061 0. éste se puede conseguir S ≥ variando inversamente el Radio Hidráulico y la Pendiente. (radio hidráulico grande y pendiente pequeña o radio hidráulico pequeño y pendiente grande).49 1.25 1.005 ≥  0.00040 0.00010 0.  Pendiente adoptadas en canales según las circunstancias 0.00040 0. Canal de Irrigación Chira del Proyecto Chira – Piura S = 0.00010 – 0.44 4. De fondo 0.00030 0. p2. WESLEY SALAZAR BRAVO .3. n1.. n2 … … …+ Pn .1. n2. En cambio para canales pequeños. n2 P 1+P2 +. p3= Perímetros Parciales. por lo que la  Pendiente ha de ser pequeña para no obtener velocidades exageradas. Pablo Bestrain de la Secretaría de Recursos Hidráulicos de México propone la fórmula para un canal de rugosidad diferente en las paredes.Otro caso de rugosidad compuesta. p1. la rugosidad se estima mediante la fórmula: ING. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)  El valor de “n” depende del tipo de material de las paredes del canal y de la convención del mismo.+ Pn - nc = Coeficiente de rugosidad compuesto. 8. El crecimiento de hierbas en el canal disminuye la capacidad de conducción   del canal llegando estos valores a un 40%. el R será escaso y la S será relativamente grande para obtener velocidades medias corrientes.DISEÑO DE CANALES 17 .  Para caídas de alturas relativamente escasas y gran caudal 0. Cuando la forma de la sección transversal del canal permite por lógica suponer que la velocidad sea única en los elementos del área. … .005.00005. n3= Coeficiente de rugosidad - parciales. Mientras más grande sea el canal menos influencia tiene “n”.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. 8.3.  Para caídas de mayor altura y escaso caudal S ≥ 0. nc = √ P1 . El Ing. CIVIL  Cuando el canal ha de conducir Gran Caudal y la Sección Mojada es relativamente grande. esto porque con el tiempo la asperosidad de las  paredes producidas por la erosión del agua aumenta el valor de “n”.0004 ≥ S ≥ 0.. grande también será el Radio Hidráulico. DISEÑO DE CANALES sin 0.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. WESLEY SALAZAR BRAVO .025 Canal recto excavado en arena fina y compacta 0.029 0.025 Canal excavado en arcilla con depósitos aluviales Canal excavado en roca usando explosivos 0. CIVIL nc = A5 /3 + P 2/ 3 A 5/ 3 1 1 A 5/2 3 A53 /3 + + n1 ( P1 )2/ 3 n2 ( P2)2 /3 n3 ( P3)2 /3 ESFUERZO CORTANTE  Una vez obtenido el valor de n se introduce en la fórmula de Manning para el  cálculo de flujo en la sección total.026 0.040 Canal con una ladera en talud revestido de concreto y la otra ladera revestir Canales de tierra en buenas condiciones ING. Para el caso de canales en las que crecen yerbas solo en el fondo y en las paredes no se puede evaluar los valores separados de “n” y luego encontrar el valor compuesto de “ nc ” VALORES DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD “n” EN LA FORMULA DE MANNIG  CANALES ABIERTOS SIN REVESTIR n Canal excavado en arcilla con depósitos de arena limpia 0.017 18 . 012- Madera suave.010 Revestidos de concreto: Con acabados muy buenos 0.020 Canales naturales con alguna vegetación y piedras en el fondo 0.011- Con radios hidráulicos 3m 0.025 0.DISEÑO DE CANALES HORIZ. Prácticamente vertical 19 . TALUDES APROPIADOS PARA DIFERENTES TIPOS DE MATERIAL MATERIAL TALUD (VERTICAL: Roca ING.013 Asfalto con superficie rugosa 0.040  n CANALES ABIERTOS REVESTIDOS Revestidos de arcilla (en canales con capacidad hasta de 35 3 m /s ¿ 0.025 Canales naturales con abundante vegetación 0.014- Mamposterías (de piedra) 0.4. TALUDES RECOMENDABLES PARA CANALES Es el valor que ofrece estabilidad de los taludes.025 Asfalto con superficie lisa (0.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. evitándose derrumbes de las paredes del canal.014 Concreto lanzado con neumático 0.5 : 1 para los CANALES usuales en sus DISEÑOS.025- Roca protegida con concreto lanzado neumáticamente 0. WESLEY SALAZAR BRAVO . libre de vegetación 0. BURFAU OF RECLAMATION.016 Concreto asfaltico 0.030 Arroyos de montañas con muchas piedras 0. cobre.027 0.030 8.04-0.035 0. metal 0. recomienda un TALUD UNICO 1.013 Concreto con cemento PORTLAND 0.0200.018) 0. El U.017 0. CIVIL Canales naturales de tierra. muy lisas 0. sup.S.020- (canales con capacidad mayores) Revestimiento plástico.022 0.06 Roca con superficie bien definida 0.016 Losas de concreto con juntas suaves y superficies lisa 0.014  COEFICIENTES DE RUGOSIDAD EN TUNELES Roca con superficie muy rugosa 0.012 Con radios hidráulicos hasta 6m 0. 15 – 0. BORDE LIBRE (f): Como resguardo contra posibles ingresos de agua al canal procedente de lluvias y efectos de oleaje por el viento sobre la superficie de agua que puedan verter sobre los bordes del perfil. TABLA Nº 13 BORDE LIBRE (m) CAPACIDAD (m3/s) 0. o revestidos 1 : 1.30 0.5 (Q 600 Lts/S).0 0.80 0. material poco estable Greda arenosa o arcilla porosa 1:2 1:3 8.05 7.15 0. .DISEÑO DE CANALES 20 .27 – 0. WESLEY SALAZAR BRAVO .285 Según la Secretaría de Recursos Hidráulicos de México.90 60-0 . c = 1.25 1 : 0.30 hasta 1.EL BUREAU OF RECLAMATION: Recomienda estimar el borde libre con la siguiente fórmula: Donde: f = borde libre (m). CIVIL Suelos de Turba y Detritos Arcilla compacta o tierra con recubrimiento d concreto 1 : 0.5 con piedra Tierra arenosa suelta. d = Tirante de Agua (m).50 10.5 hasta 1 : 1 o mampostería Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes 1:1 canales (Rocas Alteradas) Arcilla firme o tierra en canales pequeños.5 (Q = 80 m3/s) .30 – 0.00 ING. especialmente sobre los terraplenes. recomienda los siguientes valores en función del caudal: TABLA Nº 14 GASTO (m3/s) REVESTIDO (cm) SIN REVESTIR (cm) =< 0.0 0.60 8.5.60 – 0.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.Según Gómez Navarro: En Canales sin revestir f varía de 0. . c =2.80 – 8.0 – 60.20 m. 25 – 0.6. dependiendo el ancho de la - importancia del canal.5 0.8 – 3. y del fin perseguido.05 – 0.0 1.00 20.0 – 20.00 0.75 4.50 20.00 25. CIVIL 0.00 Villón: Bordo libre en función de la Plantilla del Canal ANCHO DE LA PLANTILLA (m) BORDE LIBRE (m) Hasta 0. TABLA Nº 16 CANALES (ORDEN) BERMAS C (m) CAMINOS V 8m) 1º 1.00 > 1.0 8.25 10.5 1.50 – 1.8 0.0 3º 0.00 30.0 2º 0.4 0. detiene los derrumbes producidos para las lluvias en los taludes.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.00 50.00 40.0 ING. BANQUETAS (C y V) Se refiere a los caminos (V) ó Bermas (c) de un canal.DISEÑO DE CANALES 21 .00 6. así para caminos. WESLEY SALAZAR BRAVO . Principales de circulación de maquinar la pesada este ancho es de 6 m Para caminos de menor importancia: V = 3m Las bermas sirven para el paso de Peatones.50 3.0 0.00 60.8 – 1.6 3.00 0. para dar estabilidad del Talud. 7.20 de plantilla con taludes de m = 1. CIVIL - En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambas márgenes. 8. los puntos de salida al - canal están aprox. la pendiente de estas zanjas es aprox.20 de tirante x 0. según las necesidades del canal.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. SISTEMA DE ZANJAS DE CORONACION LOCALIZACION DE UNA ZANJA DE CORONACION ING. igualmente cuando sea necesario la capa de rodadura puede ser una CARPETA ASFALTICA sobre el terraplén para evitar el desfogaste del material por la INTESIDAD DEL TRAFICO (En las Cooperativas - Azucareras se acostumbra usar la melaza de caña. De 1% y para el desfogue en el canal de agua proveniente de las zanjas se usa vertederos laterales cada 2 Km aprox. WESLEY SALAZAR BRAVO .15 L/S x m de zanja. Son pequeñas acequias de 0. El caudal de lluvias en estas zanjas pueden tomarse de 0. Otras veces la capa de rodadura de 0. - ZANJAS DE CORONACIÓN Sirven para recolectar del agua de lluvia que baja por las laderas de los cerros impidiendo así que entre directamente al canal lo que produciría - erosión en los bordes del canal.DISEÑO DE CANALES 22 . corre en forma más o menos paralela al canal.10 m no será necesario dependiendo del tráfico. (100-200m) para zonas lluviosas. evitando que lo levante o agriete. Estos DRENES son huecos de  = 1” – 2” que se perforan en el fondo y - taludes del canal revestido. WESLEY SALAZAR BRAVO . CIVIL Conducción De Agua Al Canal 8.50 m y la separación entre llorador y llorador de una misma fila es  10 m. descargando directamente al canal.8.DISEÑO DE CANALES 23 . La distancia vertical entre filas de lloradores debe ser  ó .UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. - DRENAJE Los DRENES o “LLORADORES” sirven para aliviar la presión hidrostática de agua subterránea o nivel freático que se acumula detrás del revestimiento del canal. principalmente cuando el canal - está vacó o lleve poco caudal.1. Según KRAATZ: El distanciamiento de estos drenes pueden ser de 3 a 6 mts. ING. WESLEY SALAZAR BRAVO .80 2.00 – 10.180 0. CIVIL Sistema de drenaje para proteger un revestimiento de ladrillo en suelo de poca permeabilidad 8.DISEÑO DE CANALES 24 .180 – 0. PLANTILLA DEL CANAL - El ancho de la misma está dada generalmente por RAZONES PRACTICAS CONSTRUCTIVAS de los canales revestidos.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.060 – 0. b min = 0.00 ING.30 m Ejem: En el Diseño de la RED del PROYECTO TINAJONES.60 0. se uso: ANCHO (b) (m) CAUDAL (Q) (m3/s) 0.720 0.40 0.10. 40 70. recordando el CALCULO HIDRAULICO de un canal se obtiene de la fórmula de MANNING: - R = A/P . por Obras de Artes construidas en él: - Por Bernoulli : (1) y (2) 8.CAUDAL . V.VELOCIDAD MEDIA y de Escurrimiento .Aunque es ampliamente conocido.LOCALIZACIÓN de las Obras de Arte . WESLEY SALAZAR BRAVO .CARGA HIDRAULICA necesaria en las tomas. es recomendable: - Otra recomendación: Canales en Tierra b/d =3 (Canales pequeñas: Q = 60 – 180 l/s) b /d = 8 (Canales grandes: Q > 180 l/s) Canales revestidos b/d = (1-2) (Canales pequeños) b/d= 2 (Canales grandes) - 8.11. DATOS BÁSICOS PARA EL PERFIL LONGITUDINAL . incógnita d =? En el perfil longitudinal de un canal se producen PERDIDAS DE CARGA tanto por la fricción por pérdidas de CARGA LOCALES. FINALIDAD SIMBOLO (Salvar diferencias de nivel en el canal).SECCIÓN TRANSVERSAL . 8.TIRANTE NORMAL . .PERFIL LONGITUDINAL del TERRENO por el Eje del Canal.1.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING.PENDIENTE LONGITUDINAL de la variante de fondo del canal .13 OBRAS DE ARTE MÁS USADAS EN CANALES (IRRIGACIÓN) NOMBRES - CAIDAS VERTICALES.DISEÑO DE CANALES 25 . CIVIL 6. >. ING.00 (Canal al Alimentador) - Para Canales en TIERRA . V = Q/A Valores por lo general conocidos: Q. PERFIL LONGITUDINAL DEL CANAL .11. b. DISEÑO DE CANALES 26 . Para Reducción ING.UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO – ING. nivel de agua en el canal) - ALIVIADERO (Para desfoque de excesos de agua en el canal) - ACUEDUCTO o CANOA (Cruce de Quebradas) - PARTIDORES DE AGUA) (Repartidores proporcionales de caudales) - AFORADOR PASRHALL (Medidor de Agua) - TRANSICIONES - CANAL DE DERIVACIÓN - CAMINOS (Para cambios de sección a largo del canal) Para Ampliación. CIVIL - CAIDAS INCLINADAS ó RAPIDAS (Salvar diferencias de nivel en el canal) - PUENTES (Para cruce de un camino con canal) - TOMA (Captar agua del canal a la parcela) - SIFON (Para cruzar una quebrada ó un camino) Sifón Invertido - ALCANTARILLA (para cauce con camino) - CONTROL O REGULADOR (Sirven para mantener constante Q. WESLEY SALAZAR BRAVO .  Trazo y Diseño de Canales.inta.edu.edu/revistes/bitstream/2099/3316/1/23article4.cedex.com/arquitectura/canales-diseno. 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