diseño de Hcanal

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS
ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS
DISEÑO DE CANALES CON
HCANAL
 ALUMNA: NAMUCHE VITE, KENIA PETRONILA
 DOCENTE: DR. ING. JOSE LUIS VEGA FARFAN
 CURSO: MINERIA Y MEDIO AMBIENTE
 CICLO ACADEMICO: 2020-I
PIURA, 18 DE NOVIEMBRE DEL 2020

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ÍNDICE
N° Pag.
INTRODUCCION………………………………………………………… 3
OBJETIVO………………………………………………………………… 4
I. GENERALIDADES
1. CANAL…………………………………………………………….. 5
2. HCANAL…………………………………………………………… 5
II. MARCO TEORICO
3. DISEÑO DE CANALES…………………………………………… 6
4. DISEÑO DE SECCIONES HIDRAULICAS……………………… 7
5. DISEÑO SECCION RECTANGULAR…………………………… 7
6. DISEÑO SECCION TRAPEZOIDAL…………………………….. 8
III. MARCO METODOLOGICO
7. EJERCICIOS PARA SER RESUELTOS………………………….. 8
CONCLUSIONES…………………………………………………….. 18
WEBGRAFIAS………………………………………………………... 18
IV. ANEXOS
8. EJERCICIOS DESARROLLADOS CON HCANAL……………… 19

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INTRODUCCION
En un proyecto de irrigación la parte que comprende el diseño de los canales y obras
de arte, así como el caudal, constituyen factores importantes en un proyecto de riego.
Factor clave en el diseño es un parámetro que se obtiene sobre la base del tipo de suelo,
cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego, etc., es decir mediante la
conjunción de la relación agua – suelo – planta y la hidrología, de manera que cuando
se trata de una planificación de canales, el diseñador tendrá una visión más amplia y
será más eficiente.
En el siguiente informe se desarrollará unos ejercicios aplicando un software que nos
define los diseños de los canales, como lo es HCANAL que es un programa que nos
facilita el diseño de canales y estructuras hidráulicas.

4. 4
OBJETIVOS
 Analizar y discutir críticamente el diseño y funcionamiento de canales construidos
y en funcionamiento.
 Determinar los factores de los canales que permiten establecer el régimen del flujo
de agua en el canal.

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I. GENERALIDADES
1. CANALES
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. 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 e ingeniería agrícola.
Cuando un fluido es transportado por una tubería parcialmente llena, se dice que
cuenta con una cara a la atmósfera, por lo tanto se comporta como un canal.
2. HCANAL
Es un software para el diseño de canales y estructuras hidráulicas. Hcanales se
ha ido actualizando de acuerdo a las necesidades del usuario, a las plataformas de
trabajo y de acuerdo a la arquitectura del computador

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II. MARCO TEÓRICO
3. DISEÑO DE CANALES
El diseño de un canal comprende su revestimiento y la determinación de las
características hidráulicas como la velocidad y el tirante que permiten establecer
el régimen del flujo de agua en el canal. En el diseño se deben 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 y taludes,
etc.
3.1.Los principales consideración a tomar en cuenta para el diseño de canales
abiertos son:
a) La resistencia al flujo no es la única consideración importante en el diseño y, por
ello, la sección hidráulica óptima no siempre representa la mejor solución, sobre
todo, económica.
b) El área hidráulica es únicamente el área de paso del agua; el volumen total de
excavación debe también incluir libre bordo, bermas, camino de inspección,
cunetas, etc.
c) En el diseño de un canal no recubierto las dimensiones de la sección se deben
elegir de modo que el material resista la acción erosiva del agua, es decir, que el
flujo no erosione las fronteras y modifique su geometría, y con ésta su capacidad
de conducción; también que su costo de operación y mantenimiento sean mínimas
y que su perímetro mojado sea el menor posible para que ocurra la mínima
filtración en el subsuelo.
d) Si la pendiente aumenta, en general se reduce el costo del canal, pero esto puede
significar menor elevación en su extremo final y dominar menores áreas de cultivo
si el canal es de riego, o menor carga disponible sobre las máquinas si es para
alimentar una planta hidroeléctrica.
e) En los canales de fondo y paredes fijas, con o sin recubrimiento de superficie dura,
se debe limitar la velocidad media máxima del flujo para evitar el desgaste y la
erosión continua del cuerpo del canal por efecto de la turbulencia, abrasión y
eventual cavitación.
f) La elección del ancho o del tirante en canales pequeños carece de importancia,
toda vez que la eficiencia hidráulica se ve poco afectada dentro de un intervalo
razonable de la proporción ancho/tirante.

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4. DISEÑO DE SECCIONES HIDRÁULICAS
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.
La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:
𝑄 =
1
𝑛
∗ 𝐴 ∗ 𝑅
2
3 ∗ 𝑆
1
2
Donde:
 Q = Caudal (m3 /s)
 n = Rugosidad
 A = Área (m2)
 R = Radio hidráulico
 Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo
5. DISEÑO DE SECCION RECTANGULAR
Para un canal rectangular
Talud: Z=0
Área: 𝐴 = 𝑏𝑌
Tirante: 𝑃 = 2𝑌 + 𝑏
Tirante: 𝑇 = 𝑏
Caudal: 𝑄 =
𝑆
1
2
𝑛
∗ 𝐴 ∗ (
𝐴
𝑃
)
2
3 ; 𝑄 =
𝑆1/2
𝑛
∗
𝐴5/3
𝑃2/3
𝑄 =
𝑆1/2
𝑛
∗
(𝑏𝑦)5/3
(2𝑦 + 𝑏)2/3

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6. DISEÑO DE CANAL DE SECCIÓN TRAPEZOIDAL
Área: 𝐴 = 𝑍𝑌 2 + 𝑏𝑌
Tirante: 𝑃 = 2√𝑧 2 + 1. 𝑌 + 𝑏
Tirante: 𝑇 = 𝑏 + 2𝑍𝑌
Caudal: 𝑄 =
𝑆
1
2
𝑛
∗ 𝐴 ∗ (
𝐴
𝑃
)
2
3
𝑄 =
𝑆
1
2
𝑛
∗
𝐴
𝑃2/3
5
3
𝑄 =
𝑆
1
2
𝑛
∗
(𝑍𝑌2+𝑏𝑌)5/3
(2√𝑍2+1∗𝑌+𝑏)2/3
III. MARCO METODOLÓGICO
7. EJERCICIOS PARA RESOLVER
7.1.Determinar la descarga de un canal trapezoidal que tiene un losa revestida en
concreto (n=0,014) y los taludes con un coeficiente de rugosidad de 0,020, el canal
tiene un ancho de fondo de 3,0 m y la pendiente de los taludes es 60° con la
horizontal, la profundidad de la lámina de agua es 2,0 m y la pendiente de fondo
es 0,009.

9. 9

10. 10
7.2.Para un canal rectangular con un coeficiente de rugosidad de 0,020, tiene una
pendiente de 0,008, transporta un caudal de 1,05 m3/s. En condiciones de flujo
critico indicar el ancho del canal.

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7.3.Un canal trapezoidal cuyo ancho del canal es de 1,5 m, tiene un talud igual a 0,75
esta trazado con una pendiente de 0,0008. Si el canal estuviera completamente
revestid o de mampostería, entonces para un caudal de 1,5 m3/s el nivel seria de
0,813 m. si el mismo canal estuviera revestido de concreto, se tendría para un
caudal de 1,2 m3/s un nivel de 0,607 m. calcular la velocidad que se tendría en el
canal, cuando se transporta un caudal de 1,3 m3/s, si el fondo es de concreto y las
paredes de mampostería.

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7.4.Calcular el caudal que pasa por un canal de eficiencia máxima hidráulica,
conociendo que el ancho es de 1,70 m, y el espejo de agua es 2,90, la pendiente
de 0,002 y el coeficiente de rugosidad de Manning es 0,020.

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7.5. Determine para una sección de canal triangular los elementos geométricos, si las
profundidades del flujo son 1,50, 2,00, 3,50 y 4,00 m, pero además el canal cuenta
con una altura de sedimentos de 1,00 m constante. Tenga en cuenta que la
profundidad es medida desde el fondo del canal

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7.6.Por un canal riego de forma trapezoidal circulan 1500 l/s, si el ancho del canal es
4,5 m, y el talud es 1:1, determine la energía específica y tipo de régimen se
presenta en cada profundidad, para las siguientes profundidades que presenta el
canal en tiempo de verano (0,50, 1,00, 1,50).

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17. 17
7.7.Calcular el ancho de la base (b) y la profundidad del flujo (y) para un canal
trapezoidal con una So=0.0016 y conduce un caudal de diseño de 400 pies3/s. El
canal se excava en tierra que contiene gravas gruesas no coloidal y cantos
redondos, talud (m) 2:1y la velocidad máxima permisible vale 4.5 pies/s y en base
al tipo de material donde se excava el canal n=0.25.

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CONCLUSIONES
 Se concluye que las diferentes características del canal optimizan y economizan
el diseño de un canal
 El software hcanal es muy fácil de manejar, nos permite calcular y analizar en si
los resultados que proporcionemos.
WEBGRAFIA
 https://www.hidraulicafacil.com/2016/02/DisenioCanal.html
 http://repositorio.lamolina.edu.pe/bitstream/handle/UNALM/3492/madue%C3%
B1o-auris-alcides-anibal.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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IV. ANEXOS
8. EJERCICIOS DESARROLLADOS CON EL SOFTWARE HCANAL
EJERCICIO N°01:

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EJERCICIO N°02
EJERCICIO N°03: Cuando Y= 0.7426

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EJERCICIO N°04
EJERCICIO N°05

22. 22
EJERCICIO N°06:
Cuando Y= 0.5
Cuando Y= 1.00

23. 23
Cuando Y= 1.5
EJERCICIO N°07