Post on 01-Sep-2015
Diapositiva 1
FUNDAMENTOS GENERALES DE HIDRAULICA DE CANALESIng. Edgar Rodriguez Zubiate
CANALES DE LECHO MOVIL HIDRAULICA FLUVIAL
CANALES ARTIFICIALES
PARAMETROS GEOMETRICOS EN UN CANAL
y
So
Sw
T
A
y
P
Y = Tirante de Flujo
So = Pendiente longitudinal del canal
A = Area mojada P = Permetro mojado
T = Ancho superficial R = A/P = Radio medio
hidrulico
D = A/T = Profundidad hidrulica
FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA DE CANALES
FLUJO UNIFORME. Es un flujo en equilibrio. En un flujo uniforme, el tirante yn, la velocidad media V, la energa especfica E, permanecen constantes a lo largo de la canalizacin.
Para que ocurra este tipo de flujo la seccin transversal del canal, la pendiente longitudinal So, y la rugosidad de las paredes deben ser constantes a lo largo del canal
FORMULAS DE FLUJO UNIFORME
Entre las principales tenemos:
Ecuacin de Manning:
Esta frmula es vlida para Flujo turbulento, y superficies hidrulicamente rugosas
T A = rea mojada
P = permetro mojado
A y T = ancho superficial
R = A/P (Radio medio hidrulico)
D = A/T (Profundidad hidrulica)
FORMULAS DE FLUJO UNIFORME
Ecuacin de Chezy:
El coeficiente de Chezy C tiene dimensiones de m1/2/seg
Ecuacin de Manning
Esta ecuacin es vlida para flujo turbulento y superficies hidrulicamente rugosas
Todas la unidades estn en el sistema mtrico
El coeficiente n de Manning es adimensional
ESFUERZO DE CORTE PROMEDIO EN LA PARED DE UN CANAL
El agua en movimiento ejerce un esfuerzo de corte en las paredes del canal
y
Donde:
g = Peso especfico
r = Densidad
R= A/P = Radio medio hidrulico
NUMERO DE FROUDE
El nmero de Froude deriva de la relacin entre fuerzas de inercia y fuerzas gravitatorias
y
Si FR1 el Flujo es SUPERCRITICO o Torrencial
Las fuerzas de inercia tienen una
mayor influencia en el flujo
Si FR=1 el Flujo es CRITICO o de energa
mnima
CANALES
FLUJO UNIFORME SUBCRITICO FR < 1
RAPIDAS
FLUJO SUPERCRITICO
FR > 1
ENERGIA ESPECIFICA E
La energa especfica E es la energa referida al fondo de la canalizacin
E
y
C (FR=1)
Yc
FR1
- Nunca se debe disear un canal con FR = 1, porque produce un flujo muy inestable
Emin
Flujo Crtico
Cuando el flujo es crtico la energa especfica es mnima (Emin), que corresponde a FR = 1
Bajo estas condiciones se tienen las siguientes relaciones:
Pequea grada positiva en un canal rectangular
E
y
C
Yc
FR1
Si FR < 1 el tirante disminuye
sobre la grada
z
y1
y2
z
2. Si FR > 1 el tirante se
incrementa sobre la grada
y3
y4
E1
+ z
y2
y1
Pequea grada positiva en un canal rectangular
FR < 1
FR > 1
Z > Zmax
SALTO HIDRAULICO
En un fenmeno que ocurre cuando el flujo pasa de supercrtico a subcritico
y1
Y2
1
2
hcg
yc
SALTO HIDRAULICO
RIEGO POR SISTEMAS DE CANALES
CUNETAS LATERALES
EN CARRETERAS
INFESTACION DE MALAS
DE MALAS HIERBAS EN UN
CANAL DE HORMIGON MAL
CONSERVADO, CUYO FONDO
SE HA CUBIERTO DE LIMO
REVESTIMIENTO DE CANALES
REVESTIMIENTO CON CONCRETO
CANAL CHAVIMOCHIC AL PASAR POR TRUJILLO
CAPTACION PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA
CANAL TAYME PROYECTO TINAJONES
LAMBAYEQUE
PROCESO DE REVESTIMIENTO CON CONCRETO
REVESTIMIENTO CON MAMPOSTERIA DE PIEDRA
REVESTIMIENTO CON LAMINAS DE POLIETILENO
REVESTIMIENTO DE UN CANAL DE RIEGO CON GRANDES LOSAS
DE HORMIGON SOBRE LAMINAS DE POLIETILENO
REVESTIMIENTO CON GRASS
FALLAS DE DISEO
TALUD MUY PARADO EN UN TERRENO CON ARCILLAS EXPANSIVAS
TALUD MUY PARADO EN UN TERRENO CON ARCILLAS EXPANSIVAS
HIDRAULICA FLUVIAL
Ro con reas de
inundacin
Ro Trenzado
Ro Mendrico
B. Tipos de Fondo
Si se toma como base un lecho plano consistente de partculas no cohesivas,
libres y mviles, para un flujo de velocidad gradualmente creciente, se tiene
la configuracin del fondo es variable, y pasa por varios estados: fondo plano,
rizos, dunas, antidunas.
Estas configuraciones de fondo pueden
describirse de acuerdo con diferentes
parmetrosadimensionales:
Nmero de movilidad
velocidad de caida de
las partculas del lecho
en aguas quietas
Indice de inestabilidad
Espesor de la subcapa
laminar
Fondo Plano
Rizos
Dunas
Antidunas
Macro y Microrugosidad
Cuando un lecho fluvial presenta fases (rizos, dunas, etc.), la tensin , que se opone al escurrimiento, resulta estar formada por la suma del esfuerzo , debido al tamao de los granos, ms el esfuerzo , debido a las formas del fondo.
Resistencia al Flujo
- Ecuacin de Chezy
- Ecuacin de Manning
h
y
Falla de una defensa riberea de tierra sin proteccin
CARRETERA CON TALUD SIN PROTECCION CONTRA FLUJOS
DE AVENIDAS
OBRAS DE DEFENSA SOBRE TALUD DE DIQUE USANDO COLCHONES DE GAVIONES
Dique de tierra con enrocado
Enrocado de Proteccin al pie del talud
Rio Ica. Falla de revestimiento de concreto por socavacin general
Dique ro Cautin
Temuco - Chile
3.2.1 CAPA DE PROTECCION DE ENROCADO (continuacin)
b. Tamao de las rocas
La estabilidad de una roca es una funcin de su tamao, expresada ya sea en trminos de su peso dimetro equivalente
Se han efectuado muchos estudios para determinar el tamao de las rocas, entre los que tenemos:
- Frmula de Maynord
Donde: d50 es el dimetro medio de las rocas, y los valores recomendados de C1 y C2 se muestran a continuacin:
- Valores de C1: - Fondo plano C1 = 0.28
- Talud 1V:3H C1 = 0.28
- Talud1V:2H C1 = 0.32
- Valores de C2 - Tramos en curva C2 = 1.5
- Tramos rectos C2 = 1.25
- En el extremo de C2 = 2.0
-espigones
PUENTE BOLOGNESI EN PIURA EN 1998, DURANTE
LA OCURRENCIA DEL FENOMENO EL NIO
PUENTE BOLOGNESI, EN PIURA, TRAMO INTERMEDIO CADO A RAZ DEL FENMENO EL NIO 1998
ESQUEMA DEL FLUJO ALREDEDOR DE UN PILAR CIRCULAR
Tpico problema de escombros atrapados
en pilar circular.
ENROCADO DE PROTECCION ALREDEDOR DE UN PILAR, RECOMENDADO POR GALES
Bocatoma de Barraje mvil
n
S
R
V
2
/
1
3
/
2
=
RS
C
V
=
RS
AC
Q
=
n
R
C
6
/
1
=
n
S
R
V
2
/
1
3
/
2
=
3
/
2
2
/
1
3
/
5
nP
S
A
Q
=
RS
g
t
=
0
RS
V
g
r
t
=
=
0
*
a
q
/
)
cos(
D
g
V
F
R
=
g
V
y
E
2
2
a
+
=
1
2
=
R
F
c
c
T
A
g
Q
3
2
=
a
2
2
2
c
c
D
g
V
=
a
2
min
c
c
D
y
E
+
=
T
A
D
=
g
V
y
z
g
V
y
E
2
2
2
2
2
2
1
1
1
a
a
+
+
=
+
=
g
V
y
2
2
1
1
a
+
Prdidas
g
V
Y
g
V
Y
I
+
+
=
+
2
2
2
2
2
2
1
1
a
a
2
2
2
2
1
1
1
2
A
h
gA
Q
A
h
gA
Q
cg
cg
+
=
+
b
b
W
V
/
*
W
n
/
*
d
V
0
/
d
d
0
d
0
T
n
R
C
6
/
1
=
I
0
T
II
0
T
II
I
0
0
0
T
+
T
=
T
II
I
y
y
y
+
=
2
*
2
*
2
*
)
(
)
(
II
I
V
V
V
+
=
2
2
2
)
(
1
)
(
1
1
II
I
C
C
C
+
=
n
S
R
V
/
2
/
1
3
/
2
=
3
1
50
F
C
y
d
=
gy
V
C
F
2
=
Erosin Local
Nivel
del lecho
natural
Nivel luego de la
erosin general
Flujo
Enrocado de
proteccin
PILAR
a
2.5 a
3.0 a
a
PILAR
Erosin Local
Nivel
del lecho
natural
Nivel luego de la
erosin general
Flujo
Enrocado de
proteccin
PILAR
a
2.5 a
3.0 a
a
PILAR