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8/17/2019 Artículo Canal circular.docx

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Diseño de canales abiertos de sección circular para transportede agua potable utilizando el programa Python

Ccente Ruíz Marlon

Facultad de Ciencias de IngenieríaUniversidad Nacional de Huancavelica

Común Barra JhonyFacultad de Ciencias de Ingeniería

Universidad Nacional de Huancavelica

Facultad de Ciencias de Ingeniería

Universidad Nacional de Huancavelica

R!"M#Los temas relativos a la conducción eficiente de agua a través de canales merecen

especial consideración. Este problema aduiere un nivel importante de comple!idad

cuando se trata el dise"o de canales de secciones circulares. Ello se debe a la gran

cantidad de variables a tener en cuenta # la falta de un conocimiento adecuado en lo

ue respecta a fenómenos físicos vinculados con la formación # conservación de loscanales a dise"ar. En las tuberías circulares es frecuente ue el flu!o no las llene por

completo$ # en este caso se comportan como canales abiertos. El presente artículo

recoge de manera breve una de las actividades para el dise"o de un canal de sección

circular para el transporte de agua potable$ influ#endo en la producción de respuestas

%giles para el an%lisis # solución de problemas propuestos en esta %rea de la

ingeniería. El programa mostrado fue reali&ado ba!o '#t(on$ lo cual ser% de provec(o

para uien se inicie en este lengua!e de programación.

'alabras Clave) *ise"o$ canal circular$ fenómenos físicos$ programa '#t(on

$#%R&D"CC$'#En este traba!o se presenta un con!unto de pasos para el dise"o de un canal de

sección circular para trasporte de agua potable$ así como también el programa ue

determinara c%lculo para reali&ar el dise"o geométrico de dic(o canal tomando como

base técnicas desarrolladas ue se verifican rigurosamente a través de las teorías #a

conocidas.

Hacia +,-$ el ingeniero francés /ntoine C(e desarrollaba una de las ecuaciones

m%s revolucionarias de la (idr%ulica de canales$ siendo esta una e0presión ideal en la

velocidad de flu!o uniforme$ ue con el transcurrir del tiempo daría lugar a una de las

modificaciones reali&adas por el ingeniero Irlandés 1obert 2anning$ uien concibió

una presentación diferente de la ecuación. 2%s adelante (asta nuestros días$ laecuación de 2anning (a sido una fuerte (erramienta (idr%ulica$ ue (a sido

manipulada por los ingenieros # los estudiosos de la materia para propósitos dirigidos

(acia dise"os (idr%ulicos.

Conforme con estudios ue se elaboraron para comprender la influencia de la

profundidad (idr%ulica sobre las características de flu!o en canales$ se emprendió el

desarrollo de las relaciones (idr%ulicas.

3a conocidas las raíces teóricas del presente artículo$ el propósito$ no solo ser% dar a

conocer los pasos para el dise"o de un canal # su respectivo c%lculo de este$ sino ue

se dar% una breve descripción de los pasos de su desarrollo$ dise"o # an%lisis4 para talfinalidad se adoptara como e!emplo principal el c%lculo del canal de sección circular$


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pero el programa estar% su!eto para ser cambiado para cualuier tipo de sección

transversal.

M(%R$()! * M+%&D&!El canal ue lleva agua desde el río o arrollo (asta el lugar deseado dependen de la

forma$ tama"o # pendiente así como también este determinara la cantidad de aguaue puede llevar$ es decir el caudal. 'ara lo cual es necesario tener un riguroso dise"o

de dic(o canal. 'ara el desarrollo del dise"o de canales abiertos de secciones

circulares$ se debe tener en consideración par%metros claves como el caudal para el

dimensionamiento de las mismas$ la disponibilidad de recursos (ídricos$ tipo de suelo$

etc. Es decir mediante la con!unción de la relación agua5suelo.

Para construir un canal se debe tener en cuenta,

La capacidad o cantidad de agua ue va a conducir.

• El tipo de suelo.

•La pendiente del terreno.

Considerando la corriente en régimen uniforme$ cuando la profundidad es ligeramente

menor ue la profundidad total el valor del perímetro mo!ado 6resistencia de fricción7

se reduce m%s r%pidamente ue el valor del %rea del flu!o$ por lo ue el radio (idr%ulico

/8' es ma#or ue cuando la tubería est% llena. *e acuerdo con la fórmula de 2anning$

por tanto$ el caudal m%0imo de descarga de dic(a sección se produce cuando e0iste

un valor de profundidad ligeramente me!or ue la profundidad total.

Canales de sección circular parcialmente lleno-Es frecuente tener un conducto cerrado llevando un fluido ue no ocupa totalmente la

sección transversal. 2ediante simples consideraciones geométricas se puedendeterminar el %rea$ perímetro # dem%s elementos de la sección transversal ocupada

por el fluido .La tubería ue traba!a parcialmente llena se caracteri&a por la posibilidad

de tener una velocidad media # un gasto ma#or a los ue corresponderían a tubo

lleno.

'ara desear conocer las condiciones reales del flu!o se debe tener en cuenta los

siguientes par%metros.

fig2.Canalesde secci ó n circular parcialmente llenos .

.ig- /a0 Paraθ ≥180° →(sinα = y−r /r ),(θ=2α +π )

fg.fg.


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.ig- 1a0 Paraθ ≤180° →(sinα =r− y /r ),(θ=π −2α )

cuaciones de traba2o-

A=18

× (θ−sin θ ) × D2∴θ= [rad ]

!1. ´ A rea de la secci óncircular deflu"o

P=θ × D

2∴θ= [rad ]

!2. Per í metro mo"adode la secció n circular de flu"o

#= D

4 (1− sinθθ ) !3. #adio $idr áulico dela secci ó n circular de flu"o

.ormula de manning-

%= A × #

2

3 × &1

2

n

!4.'asto en el dise(o de canales

) = #

2

3 × &1

2

n

!5.)elocidad enel dise(o de canales

M34ima e5iciencia hidr3ulica para una sección circular-

El c%lculo de la sección de m%0ima eficiencia (idr%ulica en este tipo de canales es degran importancia. *entro de las diferentes condiciones ue debe cumplir el flu!o es el

de m%0ima eficiencia (idr%ulica ue significa) 'ara cada geometría de sección

transversal de la misma %rea (idr%ulica$ e0iste una sola # sólo una de mínimo

perímetro mo!ado. 'or ello reali&aremos el estudio de m%0ima eficiencia (idr%ulica en

canales de sección circular.

Consideremos un canal de sección circular tal como se muestra en la figura)


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fig3.&ecci óncircular *idr áulicamente ó ptima.

La sección circular (idr%ulicamente óptima vendr% dada por)

´ A rea: A=π y

2

2

Per í metro mo"ado : P=πy

#adio $idr áulico : #= y

2

Anc$o superficial :+ =2 y

Profundidad $idr áulica: D=πy

4

,actor de secci ó n : A= π y

2.5

4

R!")%(D&! * D$!C"C$'ara la determinación del dise"o del canal se consideraron los siguientes elementos$

topogr%fico$ geológicos e (idr%ulicos.

'ara el tra&o del canal fue necesario reali&ar el levantamiento topogr%fico del terreno #

un estudio geológico del suelo.

• 1econocimiento del terreno) 9e recorrió la &ona$ anotando todos los detalles.

• :ra&o preliminar) 9e procedió a (acer un levantamiento topogr%fico (aciendo el

respectivo lavado de estacas.

•

:ra&o definitivo. Con los datos del tra&o preliminar se reali&ó el tra&o definitivo.


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En el dise"o de nuestro canal el cambio brusco de dirección fue determinado con un

radio mínimo escogido.

CC)"C$!

+. Los canales abiertos se deben de utili&ar en algunas ocasiones para conducir el agua desde la captación (asta la planta de tratamiento$ pero nunca agua

tratada$ #a ue e0iste peligro de contaminación del agua$ en lugares de climas

fríos pueden generarse (ielo ue producir%n perdidas de carga$ así como

también las perturbaciones en el canal por raíces de %rboles entre otros

factores o anomalías de la naturale&a #a ue estos no se tomaron en

consideración.

;. El canal de sección circular solo fue dise"ado para un flu!o permanente #

uniforme$ por tal ra&ón tiene deficiencias para otro tipo de flu!o.

. Finalmente podemos concluir ue este artículo nos a#udó a comprender un

poco m%s como es la función de los canales circulares así como también

identificar solucionar lo posibles problemas ue se puedan presentan a (acer

este tipo de dise"os.

R.R#C$(!

CH?@$ AEN :E. Hidr%ulica de canales abiertos$ Editorial 2c Bra Hill$ 9antafé de

Dogot%$ +=.

'/1E*E9 INF/N:E$ 1/F/EL. 2anual Hidr%ulico. *ise"o de alcantarillados$ Editorial

:ubos 2oore 9./.$ Dogot% *.E.$ +,.

B/1CI/ :1I9?LINI$ E*U/1*?. 2anual de pro#ectos de agua potable en

poblaciones rurales$ Fondo 'er5/lemania$ Lima ;GG.

C/1L?9 2.$ 2/I2? 2.$ ?9E J.$ *ise"o # construcción de un canal (idr%ulico de

pendiente variable para uso did%ctico e investigación$ Universidad de el 9alvador$ 9an9alvador.$ ;G+;.

1?*1IBUEJ 1UIJ$ 'E*1?. Hidr%ulica II$ ?a0aca 5 2é0ico ;GG.

/U:?1I*/* N/CI?N/L *EL /BU/$ Criterios de dise"os de obras (idr%ulicas para la

formulación de pro#ectos (idr%ulicos$ *irección de estudios de pro#ecto (ídricos

multisectoriales$ Lima ;G+G.

/1IEL 2.$ U/N 9.$ 2aterial de apo#o did%ctico para la ense"an&a # aprendi&a!e de la

asignatura de obras (idr%ulicas I$ Universidad 2a#or de 9an 9imón$ Coc(abamba

5Dolivia ;GG.


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?9E'H D.$ ?HN F.$ 2ec%nica de fluidos con aplicaciones en ingeniería$ Editorial 2c

Bra Hill$ Espa"a +


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