UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
HIDROLOG...
1
INDICE
PRESENTACIÓN 3
INTRODUCCIÓN 4
OBJETIVOS 5
OBJETIVO GENERAL 5
OBJETIVO ESPECÍFICO 5
MARCO TEÓRICO 6
CANALES 7
CANA...
2
MÉTODO DEL VERTEDERO 36
Vertedero Rectangular o de Contracción Lateral 36
Vertedero Trapezoidal 38
CONCLUSIONES 39
RECOM...
3
PRESENTACIÓN
La mayor parte de los estudios y proyectos de obras de ingeniería civil
incluyen el dimensionamiento de ele...
4
INTRODUCCIÓN
Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de
toma hasta el lugar ...
5
OBJETIVOS
Objetivo General
 Aplicar lo aprendido durante el curso de Hidrología.
Objetivo Específico
 Realizar en camp...
6
7
CANALES
CANAL
En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos
generalmente utiliza...
8
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN DEL CANAL
Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que pue...
9
CONDICIONES HIDRAULICAS PARA EL DISEÑO
SECCIÓN HIDRÁULICA
Existen diferentes tipos de sección de un canal, los hay de se...
10
PENDIENTE DE L CANAL
Relacionada directamente con la topografía que sigue la ruta del canal, depende también del tipo d...
11
SECCIÓN DA MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA (para canales revestidos)
Es aquella que considera una mínima área mojada para ...
12
VELOCIDAD MEDIA EN LOS CANALES (V)
La velocidad media se puede determinar por medio de la formula de Manning:
Las veloc...
13
TIRANTE (Y)
Una regla empírica generalmente usada, establece el valor máximo de la profundidad de
los canales de tierra...
14
CANALES ABIERTOS
El diseño de canales abiertos es la herramienta más básica si se desea realizar diseños
orientados a l...
15
Los canales artificiales son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo
humano: canales de navegación, c...
16
17
PRÁCTICA DE AFORO
AFORAR es medir el caudal que fluye por una conducción.
MÉTODOS DIRECTOS
Medir el volumen V en un tie...
18
Vertederos con contracción lateral: cuando la pared no ocupa todo el canal
Vertedero trapecial o Cipolleti:
vertedero t...
19
(a) vertedero con escotadura en V de 90°
(b) vertedero con escotadura rectangular
20
CONSIDERACIONES ADICIONALES
VERTEDERO CON CONTRACCIÓN LATERAL
21
VERTEDERO TRAPEZOIDAL DE CIPOLLETTI (ITALIANO)
Este vertedero tiene una gran ventaja sobre el rectangular porque el afo...
22
23
INFORME DE CAMPO
ANTECEDENTES
FOTO 1
La Práctica de Campo del curso de Hidrología, se realizó el día sábado 01 de agost...
24
Entrando por el margen izquierdo de la carretera Fernando Belaunde Terry-Zona Sur.
FOTO 3
Dirección de la carretera a M...
25
DESCRIPCIÓN DE TÉCNICA DE CAMPO: MEDICIÓN DE CAUDALES
MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD
PASO 1: CÁLCULO DE LA VELO...
26
FOTO 7
Dos compañeros se pusieron en cada uno de los dos puntos señalados, uno al comienzo
y otro al final del tramo me...
27
FOTO 9
Al cruzar el primer punto (punto de salida) se empieza a tomar la medida del tiempo
con la ayuda de un cronómetr...
28
PASO 2: CÁLCULO DEL ÁREA DEL CANAL Y DEL ÁREA HIDRÁULICA
FOTO 11
El canal estudiado en esta ocasión es de sección trape...
29
FOTO 13
Luego medimos la altura total del canal, lo cual nos dio H=1.40 m.
FOTO 14
Despues se procedió a medir la soler...
30
FOTO 15
Para el cálculo del área hidráulica se procedió a medir el espejo de agua, es decir la
superficie ocupada por e...
31
MÉTODO DEL VERTEDERO
FOTO 17
Para la realización del segundo ejercicio avanzamos unos metros más allá del lugar
donde s...
32
FOTO 19
Primeramente se realizó la limpieza del terreno, es decir del cauce para así facilitar las
cosas al momento de ...
33
FOTO 21
Con la finalidad de estabilizar el vertedero y lograr cerrar el pase del agua para forzarlo
a pasar por el, se ...
34
FOTO 23
Luego de lograr la estabilización y el parcial cierre del pase del agua se realizó la
medición de la cresta y l...
35
CÁLCULO DEL CAUDAL
Con los datos obtenidos en campo, se realizó el cálculo del caudal.
MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTI...
36
Cálculo del Caudal:
Sea: Q=V.A
Q= (0.60)x(0.89)
Q= 0.534 m3
/seg = 534 lt/seg
MÉTODO DEL VERTEDERO
Vertedero Rectangula...
37
Gráficamente se tiene:
Q=0.1936m3
/s
eg
38
Vertedero Trapezoidal
Datos de Campo:
H= 0.12 m
Cálculo del Caudal:
Interpolando datos de la tabla de caudales:
H (m) Q...
39
CONCLUSIONES
 El alumno del curso de Hidrología al llegar al término del curso sale capacitado
tanto al nivel teórico ...
40
BIBLIOGRAFIA
Apuntes del Curso de Hidrología
M.SC.ING: JOSÉ DEL CARMEN PIZARRO BALDERA
Semestre 2009-I
Hidraulica de Ca...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

INFORME DE CAMPO HIDROLOGÍA

2,963 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,963
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
271
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

INFORME DE CAMPO HIDROLOGÍA

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL HIDROLOGIA DOCENTE : M.SC.ING. JOSÉ DEL CARMEN PIZARRO BALDERA ESTUDIANTE : HELENY DEL CARMEN CHÁVEZ RAMÍREZ CÓDIGO : 053155 SEMESTRE : 2009-I TARAPOTO-PERÚ 2009
  2. 2. 1 INDICE PRESENTACIÓN 3 INTRODUCCIÓN 4 OBJETIVOS 5 OBJETIVO GENERAL 5 OBJETIVO ESPECÍFICO 5 MARCO TEÓRICO 6 CANALES 7 CANAL 7 CLASIFICACIÓN DE CANALES 7 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN DEL CANAL 8 CONDICIONES HIDRALICAS PARA EL DISEÑO 9 DISEÑO DEL CANAL 10 DISEÑO DE SECCIONES HIDRÁULICAS 11 CANALES ABIERTOS 14 GEOMETRIA DEL CANAL 15 MARCO PRÁCTICO 16 PRÁCTICA DE AFORO 17 MÉTODOS DIRECTOS 17 VERTEDEROS DE AFORO 17 ESTACIONES DE AFORO CON ESCALAS LIMNIMÉTRICAS 18 CONSIDERACIONES ADICIONALES 19 VERTEDERO CON CONTRACCIÓN LATERAL 19 VERTEDERO TRAPEZOIDAL DE CIPOLLETTI (ITALIANO) 20 PRÁCTICA DE CAMPO 22 INFORME DE CAMPO 23 ANTECEDENTES 23 DESCRIPCIÓN DE TÉCNICA DE CAMPO: MEDICIÓN DE CAUDALES 23 MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD 25 MÉTODO DEL VERTEDERO 31 CÁLCULO DEL CAUDAL 35 MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD: MÉTODO DEL FLOTADOR
  3. 3. 2 MÉTODO DEL VERTEDERO 36 Vertedero Rectangular o de Contracción Lateral 36 Vertedero Trapezoidal 38 CONCLUSIONES 39 RECOMENDACIONES 39 BIBLIOGRAFÍA 40
  4. 4. 3 PRESENTACIÓN La mayor parte de los estudios y proyectos de obras de ingeniería civil incluyen el dimensionamiento de elementos destinados a evacuar los caudales de avenida evitando daños en lo proyectado, aguas arriba y aguas abajo. Aunque este tipo de cálculos suelen adaptarse a una metodología común en sus aspectos básicos, difieren notablemente en los datos e hipótesis de partida y en los parámetros de diseño, con lo cual los resultados no siempre resultan homogéneos. Es por ello que el ingeniero debe basar su criterio en el discernimiento entre sus conocimientos teóricos y prácticos, dando lugar así a una solución acorde con los parámetros de diseño que vayan de la mano con la realidad del lugar donde se desee diseñar alguna obra hidráulica. Así, la práctica de campo realizada en el curso de Hidrología ayuda al estudiante a contrarrestar los conocimientos adquiridos en clase, con los conocimientos que adquiere al obtener por sus propios medios los datos en la vida real. El presente trabajo detalla lo realizado en la práctica, así como también los datos y cálculos obtenidos de los ejercicios prácticos realizados en campo. Heleny del C. Chávez Ramírez Est. Ing. Civil
  5. 5. 4 INTRODUCCIÓN Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del proyecto y en condiciones que permitan transportar los volúmenes necesarios para cubrir la demanda en un proyecto de riego. Así, el caudal, factor clave en el diseño y el más importante en un proyecto de riego, 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 mas amplia y será mas eficiente, motivo por lo cual el ingeniero agrícola destaca y predomina en un proyecto de irrigación. En general, el canal de aducción en una cuenca de montaña, es la obra que requiere las mayores inversiones comparando con las demás obras civiles de un sistema hidráulico, ya que debido a su longitud y condiciones topográficas, los volúmenes de excavación, materiales de construcción, etc. superan en general al resto de obras civiles (obra de toma, cámara de carga o tanque de almacenamiento). En muchos casos el costo de inversión del canal será fundamental para establecer la viabilidad de un proyecto. En la actualidad, la creciente demanda que pesa sobre los recursos de agua disponible en los sistemas de riego y el constante aumento en el costo que tiene el desarrollo de las redes de riego, exigen que el agua se utilice de forma económica, es decir sin desperdiciarla. Las mediciones sirven para asegurar el mantenimiento adecuado del suministro, es decir que cumpla con la programación dada y que estén acordes con las cantidades que se deben suministrar, descubrir las anomalías, así como averiguar el origen de las pérdidas que se produzcan en el conducto. Así, en la práctica de campo se realizaron ejercicios de medición de caudales, teniendo en cuenta la ecuación de continuidad y la medición por vertederos.
  6. 6. 5 OBJETIVOS Objetivo General  Aplicar lo aprendido durante el curso de Hidrología. Objetivo Específico  Realizar en campo por varios métodos, la medición del caudal de un canal de riego (continuidad, vertederos).
  7. 7. 6
  8. 8. 7 CANALES CANAL 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. CLASIFICACIÓN DE CANALES Canal natural Se denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza terrestre, algunos tienen poca profundidad y otros son más profundos, según se encuentren en la montaña o en la planicie. Algunos canales permiten la navegación, generalmente sin necesidad de dragado. Canal de riego Éstos son vías construidas para conducir el agua hacia las zonas que requieren complementar el agua precipitada naturalmente sobre el terreno. Canal de navegación Un canal de navegación es una vía de agua hecha por el hombre que normalmente conecta lagos, ríos u océanos.
  9. 9. 8 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN DEL CANAL Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento.  Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.  Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.  Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo.  Perímetro mojado: el perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.  Radio hidráulico: (R) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado, se expresa como: R = A / P  Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T  Factor de la sección: el factor de la sección (Z), para cálculos de escurrimiento o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica, se expresa como: Z = A. SQRT (D) El factor de la sección, para cálculos de escurrimiento uniforme es el producto del área mojada con la poténcia 2/3 del radio hidráulico, se expresa como: A. R^(2/3)
  10. 10. 9 CONDICIONES HIDRAULICAS PARA EL DISEÑO SECCIÓN HIDRÁULICA Existen diferentes tipos de sección de un canal, los hay de sección rectangular, trapezoidal, triangular, semi circular, parabólico y combinaciones de estas. Las sección transversal de un canal natural es generalmente de forma muy irregular y varia de una lugar u otro:  Sección transversal, se usa siempre en canales de tierra y en canales revestidos.  Sección rectangular, se emplea para acueductos de madera, para canales excavados en roca y para canales revestidos.  Sección triangular, se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también en canales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad de trazo. También se emplea en revestidas, como alcantarillas de las carreteras.  Sección parabólica, se emplea abecés para canales revestidos y es la forma que toma aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.  Sección semi circular y sección de herradura, se usa comúnmente para alcantarillas y estructuras hidráulicas importantes. Tipos de Secciones Hidráulicas de Canales
  11. 11. 10 PENDIENTE DE L CANAL Relacionada directamente con la topografía que sigue la ruta del canal, depende también del tipo de material que conforma la caja del canal. Debido a que la pendiente condiciona los valores de la velocidad del agua, es necesario que la pendiente del canal sea la más adecuada con la finalidad de evitar erosión en la superficie de la caja del canal o sedimentación en la caja del canal. Para tramos de canal con fuerte pendiente necesariamente deben ser revestidos o también se deben proyectar obras de arte como son la caídas inclinadas y rápidas. TALUD DEL CANAL Es la inclinación del pared del canal con respecto a la horizontal. La selección del talud de un canal se tiene en consideración el tipo de suelo en le cual se aloja la caja del canal. Si el suelo es arenoso el talud debe ser mayor (Z=H≥2), si el suelo es rocoso, el talud debe ser (Z= 0). RUGOSIDAD DEL CANAL Es el grado de resistencia que ofrece la superficie de la caja del canal al paso del agua, es decir esta en función directa del tipo de acabado de la superficie, la misma que puede ser lisa o áspera. Existen diferentes valores de rugosidad: Canales sin revestir 0.025≤ n ≤ 0.030 Canales revestidos (concreto) 0.014≤ n ≤ 0.016 (sin acabado) DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n) DE MANNING. Para la determinación del coeficiente de rugosidad (n) depende de la aspereza de la superficie, pero no exclusivamente hay otros factores que intervienen que son: CURVAS No es correcto considerar el coeficiente de rugosidad, que estrictamente es un coeficiente de resistencia, como independiente del alineamiento del canal. La presencia de curvas aumenta la resistencia. Especialmente si estas son numerosas y de pequeño radio de curvatura. VEGETACIÓN Es particularmente importante en canales pequeños. Su crecimiento puede alterar esencialmente los valores supuestos en base únicamente a la rugosidad. Es frecuente en canales de tierra. Su crecimiento demasiado puede dar lugar fácilmente a aumentos del orden del 50% en el valor de “n”. IRREGULARIDADES. Los canales de tierra se caracterizan por no tener una sección transversal invariable. Las irregularidades que pueden ocurrir como consecuencias de bancos, depósitos de sedimentos, etc. Alteran el valor de la rugosidad del supuesto. DISEÑO DEL CANAL EL TIRANTE DE AGUA En general al aumentar el tirante se tendrá, de acuerdo a la teoría, que la rugosidad relativa disminuye y por lo tanto también debe disminuir el coeficiente “n”. Durante la fase de diseño es necesario tener en consideración los resultados obtenidos en los estudios básicos de ingeniería (geología y mecánica de suelos). La selección del talud tiene como limitante el tipo de material en el cual se alojara la caja del canal, es decir para le caso de que la caja se aloje en material rocoso, es recomendable que no sea profundo el canal con la finalidad de minimizar los metrados de excavación en rocas, no existiendo limitante cuando la caja del canal sea excavado en terrenos rocosos. Juega un papel muy importante tener en cuenta la pendiente del canal con la finalidad de no presentar altos valores de velocidad ya que el tirante guarda una relación directa. CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DEL TIRANTE
  12. 12. 11 SECCIÓN DA MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA (para canales revestidos) Es aquella que considera una mínima área mojada para conducir un cause máximo, generalmente esta sección se utiliza para canales revestidos. SECCIÓN DE MÍNIMA INFILTRACIÓN Es la que corresponde a un área mínima que permite conducir un caudal máximo con mínimas perdidas por infiltración. No tiene en consideración la eficiencia. SECCIÓN DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA Y MINIMA INFILTRACIÓN (M.E.H – M.I) Es la que corresponde a un área hidráulica que conduzca un caudal máximo y a la vez tenga perdidas mínimas por infiltración. Esta sección corresponde al diseño de canales sin revestir. VELOCIDAD MÁXIMA Y MÍNIMA PERMISIBLE. La velocidad máxima es aquella que no va a permitir erosión de las paredes y fondo o base de la caja del canal. Los valores de la velocidad están en función del tipo del material en el cual se aloja la caja del canal. Para canales revestidos de concreto la Vmáx permisible es de 2.50 m/seg. La Vmín permisible en un canal es aquella que no permite la sedimentación en el fondo y paredes del canal. Sus valores van entre 0.63 – 0.73 m/seg. DISEÑO DE SECCIONES HIDRÁULICAS. A nivel de parcela lo más generalizado es encontrarnos con canales de tierra de sección trapezoidal, por lo cual las recomendaciones que se proporcionan estarán orientadas más a estos tipos de canales. CAUDAL (Q) Para el diseño de un canal parcelario el caudal tiene que ser un dato de parida, que se puede calcular con base en el modulo de riego (1/s/ha), la superficie que se va a regar y el caudal que resulte de las pérdidas por infiltración durante la conducción. En el caso de que el canal sirva para evacuar los excedentes de las aguas pluviales, el caudal de diseño se calcula tomando en cuenta las consideraciones hidrológicas. Lo que se busca es encontrar las dimensiones del canal, para conducir el caudal determinado de acuerdo con las necesidades de uso para riego, drenaje, hidroeléctrico o poblacional.
  13. 13. 12 VELOCIDAD MEDIA EN LOS CANALES (V) La velocidad media se puede determinar por medio de la formula de Manning: Las velocidades en los canales varían un ámbito cuyos límites son: la velocidad mínima, que no produzca depósitos de materiales sólidos en suspensión (sedimentación), y la máxima, que no produzca erosión en las paredes y en le fondo del canal. Las velocidades superiores a los valores máximos permisibles, modifican las rasantes y crean dificultades en el funcionamiento de las estructuras del canal, y al inversa la sedimentación debido a velocidades muy bajas provoca problemas por embaucamiento y disminución de la capacidad de conducción y originan mayores gastos de conservación. PENDIENTE ADMISIBLE (S). La pendiente en general, debe ser la máxima que permita dominar la mayor superficie posible de tierra y que, al a vez, dé valores para la velocidad que no causen erosión del material en que están alojado al canal ni favorezca el deposito de asolve. TALUDES (Z). Los taludes se definen como la relación dela proyección horizontal a la vertical de la inclinación de las paredes laterales. La inclinación delas paredes laterales depende en cada caso particular de varios factores, pero muy en particular de la clase de terreno en donde están alojados. Mientras mas inestables sea el material , menor será el ángulo de inclinación de los taludes. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n). En forma practica, los valores de coeficiente de rugosidad que se usan para el diseño de canales alojados en la tierra están comprendidos entre 0.025 y 0.0 30, y para canales revestidos de concreto se usan valores comprendidos entre 0.013 y 0.015 ANCHO DE SOLERA (b) Resulta muy útil para cálculos posteriores fijar de antemano un valor para el ancho de solera, plantilla o base, con lo cual se pueden manejar con facilidad las fórmulas para calcular el tirante. Para canales pequeños, el ancho de solera estará en función del ancho de la pala de maquinaria disponible en la construcción. V = R2/3 S1/2 n
  14. 14. 13 TIRANTE (Y) Una regla empírica generalmente usada, establece el valor máximo de la profundidad de los canales de tierra según la siguiente relación. AREA HIDRÁULICA (A) Se obtiene usando la relación geométrica. BORDE LIBRE (B.L) En la determinación de la sección transversal de los canales, resulta siempre necesario dejar ciertos desniveles entre superficie libre del agua para el tirante normal y la corona de los bordes, como margen de seguridad, a fin de absorber los niveles extraordinarios que puedan presentarse por encima del caudal de diseño del canal. PROFUNDIDAD TOTAL (H) La profundidad total del canal se encuentra una vez conocida el tirante de agua y el borde libre es decir: ANCHO DE CORONA (C) El ancho de corona de los bordes de los canales en sumarte superior depende esencialmente del servicio que estos habrán de prestar. En canales anchos se hacen suficientes anchos, 6.50mt. como mínimo, para permitir el transito de vehículos y equipos de conservación a fin de facilitar los trabajos de inspección y distribución del agua. En canales pequeños el ancho superior de la corona puede diseñarse aproximadamente igual al tirante del canal. En función del caudal se puede considerar un ancho de corona de 0.60 mt. Para caudales menores de 0.50 m3 /s y 1.00mt, para caudales mayores. Y = √A 2 A = (b+ZY)Y B.L = H - Y H = Y + B.L
  15. 15. 14 CANALES ABIERTOS El diseño de canales abiertos es la herramienta más básica si se desea realizar diseños orientados a la Conservación de Suelos, pues en él radican los elementos necesarios para canales de desviación, canales de terrazas, vías de evacuación (waterway), etc. Tipo de Secciones para Canales Abiertos Un canal abierto es un conducto en el cual el agua, fluye con una superficie libre. De acuerdo con su origen un canal puede ser natural o artificial. Los canales NATURALES influyen todos los tipos de agua que existen de manera natural en la tierra, lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas montañosas hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes, y estuarios de mareas. Las corrientes subterráneas que transportan agua con una superficie libre también son consideradas como canales abiertos naturales. Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares. En algunos casos pueden hacerse suposiciones empíricas razonablemente consistentes en las observaciones y experiencias reales, de tal modo que las condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante tratamiento analítico de la hidráulica teórica.
  16. 16. 15 Los canales artificiales son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano: canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas, canales y canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera, 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. La aplicación de las teorías hidráulicas a canales artificiales producirán, por tanto, resultados bastantes similares a las condiciones reales y, por consiguiente, son razonablemente exactos para propósitos prácticos de diseños. La canaleta es un canal de madera, de metal, de concreto de mampostería, a menudo soportado en o sobre la superficie del terreno para conducir el agua a través de un de una depresión. La alcantarilla que fluye parcialmente llena, es un canal cubierto con una longitud compartidamente corta instalado para drenar el agua a través de terraplenes de carreteras o de vías férreas. El túnel con flujo a superficie libre es un canal compartidamente largo, utilizado para conducir el agua a través de una colina o a cualquier obstrucción del terreno. GEOMETRIA DEL CANAL Un canal con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático. De otra manera, el canal es no prismático; un ejemplo es un vertedero de ancho variable y alineamiento curvo. Al menos que se indique específicamente los canales descritos son prismáticos. El trapecio es la forma mas común para canales con bancas en tierra sin recubrimiento, debido a que proveen las pendientes necesarias para la estabilidad. El rectángulo y el triangulo son casos especiales del trapecio. Debido a que el rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidos para materiales estables, como mampostería, roca, metal o madera. La sección transversal solo se utiliza para pequeñas asqueas, cunetas o a lo largo de carreteras y trabajos de laboratorio. El círculo es la sección más común para alcantarillados y alcantarillas de tamaño pequeño y mediano.
  17. 17. 16
  18. 18. 17 PRÁCTICA DE AFORO AFORAR es medir el caudal que fluye por una conducción. MÉTODOS DIRECTOS Medir el volumen V en un tiempo t. Son los más precisos. t V Q  Métodos basados en aplicación de la ecuación de continuidad: SVQ * Cálculo de la sección S: la sección puede ser regular (cuadrada, triangular, etc) o irregular (cauce de río). En irregular hay que dividir la sección en fajas regulares. Cálculo de la velocidad media V: 1. Velocidad superficial Vs: mediante trazadores químicos o flotadores (Vs= L/t). La V media: sVV  ;  0.70 a 0.85. V media en punto a 0.6H. Vmáx a 0.2H desde superficie. 2. Tubo pitot: tubo acodado en ángulo recto por donde sube el agua un h. Aplicando Bernoulli: hgV  2 . VERTEDEROS DE AFORO Pared perpendicular a la dirección del flujo que produce una elevación del nivel del agua. Midiendo H se calcula el caudal. Hay vertederos de pared delgada (esquema: espesor << a 0.5H) y de pared ancha. Vertederos sin contracción lateral: pantalla de forma rectangular con umbral en bisel de longitud L por encima de la que vierte lámina de espesor H. Aplicando Bernoulli se obtiene: gyV 2 (Q:m3 /s, L:m, H:m) Medir H alejada de vertedero para evitar la contracción de superficie. Buenos resultados para caudales entre 6 y 10000 l/s. H V y 2 3 84.1 LHQ 
  19. 19. 18 Vertederos con contracción lateral: cuando la pared no ocupa todo el canal Vertedero trapecial o Cipolleti: vertedero triangular o Thompson: para caudales menores a 6 l/s Para  = 90° Condiciones que deben reunir los vertederos de aforo :  El umbral debe ser perfectamente horizontal  La altura del umbral debe ser mayor a 2 H  La longitud L debe ser mayor a 3H  La altura H debe medirse a más de 4H aguas arriba  El tramo del cauce aguas arriba debe ser recto en una longitud mayor a 10L. Pendiente uniforme y casi nula  La velocidad de llegada al vertedero deberá ser menor a 0.15 m/s Aforo a la salida de una tubería La tubería debe estar horizontal. Con regleta graduada con codo a 90° y longitud 30.5cm ubicada como en la figura. Medir L. (Q:l/s, S:dm2 , L:dm) ESTACIONES DE AFORO CON ESCALAS LIMNIMÉTRICAS: miden H(t). Q es función de H: curva de gasto determinada experimentalmente. Para ríos de sección estable. L 30.5 cm H L H L  2 3 86.1 LHQ  2 5 38.1 HQ  SLQ 9.3
  20. 20. 19 (a) vertedero con escotadura en V de 90° (b) vertedero con escotadura rectangular
  21. 21. 20 CONSIDERACIONES ADICIONALES VERTEDERO CON CONTRACCIÓN LATERAL
  22. 22. 21 VERTEDERO TRAPEZOIDAL DE CIPOLLETTI (ITALIANO) Este vertedero tiene una gran ventaja sobre el rectangular porque el aforo solo se determina en función de la longitud de la cresta, por lo que no es necesario aplicar corrección alguna. Tiene por inclinación Horizontal 1 y Vertical 4, que es recomendado por su autor. El gasto se obtiene con la siguiente fórmula: Q= 1.860xbxh3/2 Donde: Q= gasto en m3 /seg b= longitud de la cresta en metros h= altura de agua en metros *Válida para un rango de h entre 0.08 y 0.6 m. Para lo cual a ≥ 2h ; b ≥ 3h ; w ≥ 3h *En este caso presentamos un vertedero para un rango de 0.08 m y 0.25 m. TABLA DE CAUDALES DE ACUERDO A “H” h (m) b(m) Q(m3/seg) 0.05 0.50 0.0465 0.10 0.50 0.0930 0.15 0.50 0.1395 0.20 0.50 0.1860 0.25 0.50 0.2325
  23. 23. 22
  24. 24. 23 INFORME DE CAMPO ANTECEDENTES FOTO 1 La Práctica de Campo del curso de Hidrología, se realizó el día sábado 01 de agosto del 2009. Siendo las 10:00 de la mañana, partimos con dirección al canal de riego el cual se encuentra ubicado a la altura del km 597 de la carretera Fernando Belaunde Terry- Zona Norte. FOTO 2
  25. 25. 24 Entrando por el margen izquierdo de la carretera Fernando Belaunde Terry-Zona Sur. FOTO 3 Dirección de la carretera a Mishquiyacu. FOTO 4
  26. 26. 25 DESCRIPCIÓN DE TÉCNICA DE CAMPO: MEDICIÓN DE CAUDALES MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD PASO 1: CÁLCULO DE LA VELOCIDAD Para el cálculo de la velocidad se utilizó el Método del Flotador, es decir medir el tiempo que demora en recorrer una botella de plástico la distancia entre dos puntos conocidos. FOTO 5 Primero se procedió a realizar la limpieza del sardinel, para así facilitar al momento de realizar la medición de la longitud requerida. FOTO 6 Luego de la limpieza se realizó la medición de la longitud entre los dos puntos que se escogieron, obteniendo de esta medición una longitud de 40 m.
  27. 27. 26 FOTO 7 Dos compañeros se pusieron en cada uno de los dos puntos señalados, uno al comienzo y otro al final del tramo medido. El del comienzo suelta la botella plástica. FOTO 8 La botella flota y se desplaza a lo largo del canal por la superficie del agua hasta llegar al siguiente punto.
  28. 28. 27 FOTO 9 Al cruzar el primer punto (punto de salida) se empieza a tomar la medida del tiempo con la ayuda de un cronómetro. FOTO 10 Al llegar al punto de llegada, la botella es tomada por el compañero que se encuentra en el punto y se toma el tiempo que demoró la botella en pasar todo el trayecto de 40 m. Esta operación se realiza unas cuatro veces más con el fin de calcular un tiempo promedio de recorrido.
  29. 29. 28 PASO 2: CÁLCULO DEL ÁREA DEL CANAL Y DEL ÁREA HIDRÁULICA FOTO 11 El canal estudiado en esta ocasión es de sección trapezoidal. FOTO 12 Primero se empieza por medir el espejo total del canal, que vendría a ser la base mayor del trapecio. La medición arrojó un B= 4.05 m.
  30. 30. 29 FOTO 13 Luego medimos la altura total del canal, lo cual nos dio H=1.40 m. FOTO 14 Despues se procedió a medir la solera, que vendría a ser la base menor del trapecio, la cual resultó b= 1.10 m.
  31. 31. 30 FOTO 15 Para el cálculo del área hidráulica se procedió a medir el espejo de agua, es decir la superficie ocupada por el agua, lo cual dio T=2.23 m. FOTO 16 Y por último se midió el tirante de agua, lo cual dio y=0.535.
  32. 32. 31 MÉTODO DEL VERTEDERO FOTO 17 Para la realización del segundo ejercicio avanzamos unos metros más allá del lugar donde se realizó el primer ejercicio, esto con la finalidad de encontrar un sitio donde el cauce del río sea más angosto, ya que así sería más fácil hacer pasar la corriente del río por el vertedero. FOTO 18 Encontramos el lugar adecuado con un cauce angosto.
  33. 33. 32 FOTO 19 Primeramente se realizó la limpieza del terreno, es decir del cauce para así facilitar las cosas al momento de realizar el ejercicio usando vertederos. FOTO 20 Luego de la limpieza se colocó el primer vertedero, el de sección rectangular, en el centro del cauce.
  34. 34. 33 FOTO 21 Con la finalidad de estabilizar el vertedero y lograr cerrar el pase del agua para forzarlo a pasar por el, se movilizó piedras y paja esto con la ayuda y la participación de los compañeros. FOTO 22 Los compañeros que se encontraban en el agua eran los encargados de colocar las piedras y la paja en los costados de donde se encontraba el vertedero.
  35. 35. 34 FOTO 23 Luego de lograr la estabilización y el parcial cierre del pase del agua se realizó la medición de la cresta y la altura de agua. FOTO 24 De la misma manera se procedió para la medición de la altura de agua en el vertedero de sección trapezoidal.
  36. 36. 35 CÁLCULO DEL CAUDAL Con los datos obtenidos en campo, se realizó el cálculo del caudal. MEDICIÓN USANDO FÓRMULA DE CONTINUIDAD: MÉTODO DEL FLOTADOR Datos de Campo: LONGITUD (m) TIEMPO (seg) 40 52 40 49 40 54 40 56.8 40 52.42 Lprom : 40 t prom : 53.078 Cálculo de la velocidad:  Velocidad superficial =  Velocidad media = 0.8 Vsup. = Cálculo del área:  A total=  A hidráulica=
  37. 37. 36 Cálculo del Caudal: Sea: Q=V.A Q= (0.60)x(0.89) Q= 0.534 m3 /seg = 534 lt/seg MÉTODO DEL VERTEDERO Vertedero Rectangular o de Contracción Lateral Datos de Campo: H = 0.23 m L = 1.00 m Cálculo del Caudal: Sea la Fórmula de Francis: Q= 1.84 (L-0.2H)H3/2 Q= 1.84 (1-0.2x0.23) x(0.23)3/2 Q= 0.1936 m3 /seg = 193.6 lt/seg
  38. 38. 37 Gráficamente se tiene: Q=0.1936m3 /s eg
  39. 39. 38 Vertedero Trapezoidal Datos de Campo: H= 0.12 m Cálculo del Caudal: Interpolando datos de la tabla de caudales: H (m) Q(m3 /seg) 0.10 0.0930 0.12 Q 0.15 0.1395 Se obtiene: Q= 0.1116 m3 /seg = 111.6 lt/seg
  40. 40. 39 CONCLUSIONES  El alumno del curso de Hidrología al llegar al término del curso sale capacitado tanto al nivel teórico y práctico dejando sólo en él la capacidad para elaborar su propio criterio de aplicación de los conocimientos adquiridos en clase y en el campo.  Con esta práctica de campo el alumno podrá estimar los caudales que circulan por un canal para así poder abastecer las áreas de riego para su aprovechamiento en la agricultura y abastecimiento de agua necesaria para poblaciones. RECOMENDACIONES  Que deberían aumentar las prácticas de campo que se realizan en el curso, ya que el alumno se identificará aún más con su carrera cuando sepa como se aplica todo las teorías brindadas en clase en el entorno natural.  Que estas prácticas incentiven al alumno y afiancen su visión con respecto a lo que la carrera de ingeniería civil ofrece como campo laboral.
  41. 41. 40 BIBLIOGRAFIA Apuntes del Curso de Hidrología M.SC.ING: JOSÉ DEL CARMEN PIZARRO BALDERA Semestre 2009-I Hidraulica de Canales MÁXIMO VILLÓN BEJAR Apuntes de la Práctica de Campo PÁGINAS WEB http://es.wikipedia.org/wiki/Canal http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_de_riego http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml http://www.inta.gov.ar/bariloche/info/documentos/forestal/silvicul/hdt05.pdf NOTA:Las páginas fueron visitadas el día domingo 02 de agosto a las 3:07 p.m.

×