Diseño de un canal

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CONTENIDO

1.- Parámetros de Diseño / Usos

2.- Tipos de Canales; según su: 2.2- forma 2.1-uso

3.- Ecuación de Chezy

4.- Ecuación de Manning ( esquema y pasos a seguir en el Diseño de un canal....Desde los parámetros de diseño hasta los chequeos necesarios de la sección definitiva)

5.- Condiciones criticas, Resalto Hidráulico, Control de erosión y Protección de Taludes.

1.-PARÁMETROS DE DISEÑO / USOS

Los factores que se consideran en el diseño son: La clase del material que conforma el cuerpo del canal, la cual determina el coeficiente de rugosidad; la velocidad mínima permisible, para evitar la depositación si el agua mueve limos o basuras; la pendiente del fondo del canal y las pendientes laterales; el borde libre y la sección mas eficiente, ya sea determinadahidráulica o empíricamente.

Cuando la situación y topografía de las líneas de adicción muestran ventajas para la adopción de conductos de gravedad, los canales, túneles y puentes-canales son usados. Estos pueden ser esencialmente: excavados en tierra, sobre el suelo, suspendidos o enterrados.
En los primeros priva la geología del subsuelo: tipo de terreno en cuanto a su mayor o menorpermeabilidad, estabilidad y resistencia a la acción erosiva del agua, etc., y en consecuencia, al costo de las excavaciones y las perdidas del agua por fugas y evaporaciones. El costo inicial de estas obras es pequeño, pero los gastos de mantenimiento son excesivos. La forma más aconsejable para estos canales de tierra es la semi-hexagonal y especialmente la trapezoidal. La sección transversal debepresentar la mejor característica hidráulica posible. Las paredes laterales llevaran una inclinación dependiente del ángulo de reposo del material en el cual se excava el canal; las pendientes de las paredes laterales son de 1,5 horizontal a 1 vertical en terreno arcilloso, y de 2,5 a 1 en tierra suelta o arenosa. A veces se acostumbra a cubrir estos canales interiormente con objeto de incrementarla velocidad máxima de flujo, reducir la sección transversal y eliminar las fugas por filtraciones.

Cuando los canales van sobre el terreno mismo, debido a lo dificultoso y caro de las excavaciones, se construyen generalmente de concreto y de sección rectangular o circular, siendo esta ultima la sección hidráulica ideal. Cuando los canales van por encima de la superficie del terreno, sedenominan puentes-canales y se construyen generalmente de concreto, metal o de madera, sobre soportes que suavizan las depresiones del terreno. Otros tipos de conductos de gravedad utilizados son los túneles y secciones enterradas. Los primeros se usan cuando la topografía y economía obligan a su utilización.
Para el diseño de un canal se presume que el escurrimiento se desarrollará encondiciones de flujo uniforme. El flujo no uniforme se presentará en situaciones de cambios en la pendiente, rugosidad, dimensiones de la sección, ensalzamientos, caídas o por cambios inducidos por la operación de órganos de operación o seguridad.

La velocidad media de flujo en un canal se determina por medio de la fórmula desarrollada por Chezy:

Aplicando la ley de continuidad, se obtiene lacapacidad de conducción:

Donde:
v = Velocidad media de flujo en m/s
C = Coeficiente de Chezy
R = Radio hidráulico en m
I = Pendiente hidráulica
Q = Caudal en m3/s
A = Área efectiva en m2

El caudal Q manifiesta la capacidad de conducción, la pendiente hidráulica del canal que será función de las condiciones topográficas podrá estar asociada al mismo tiempo a las velocidades límites;éstas se establecerán con base en las características del material que conforme el perímetro mojado y tomará en cuenta la probabilidad de erosión y sedimentación.
Según Manning-Strickler, el coeficiente de Chezy adquiere la siguiente forma:

donde: Ks coeficiente de fricción de Manning-Strickler
R = Radio hidráulico en m

Por lo que la capacidad de conducción del canal se podrá...
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