UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO Escuela de Ingeniería Civil MECANICA DE FLUIDOS Informe: CANALES ABIERTOS ING. ALEX DARIO TRUJILLO BARZOLA Alumnos Azaña Villanueva Joel Cruzalegui Delgado Abel Ramos Mío Leonel Carlo Salazar Mestanza Ramón Urizar Matute Frank Villegas Peralta César Idel

El hombre tiene la necesidad de crear canales artificiales para la distribución correspondiente del agua, por lo que en este trabajo precisamente vamos a describir y analizar y ver aspectos generales de los diferentes tipos de canales; rectangulares, trapezoidales, triangulares y circulares

CANALES ARTIFICIALES. El agua es uno de los elementos esenciales para la vida, por ello la distribución, correcta y eficiente de la misma es una necesidad prioritaria para las poblaciones de ahí la importancia de los canales que vamos a describir en el presente trabajo. 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, etc

OBJETIVOS 1.Describir objetivamente las características de un canal abierto y sus diferencias con un canal cerrado (tuberías) 2. De manera general comprender la geometría de un canal abierto 3. Identificar el tipo de flujo en un canal abierto así mismo conocer los diferentes tipos de canales y para qué circunstancias se diseñan cada uno de ellos. 4. Analizar la geometría de los diferentes tipos de canales y las fórmulas principales que la identifican. 5. Identificar el resalto hidráulico en un canal y determinar la importancia y consecuencias de este.

Geometría de un canal Abierto

TIPOS DE CANALES * Rectangular * Trapezoidal * Triangular * Circular * Parabólica

FLUJO DE CANALES ABIERTOS El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. En el flujo de canales abiertos, el líquido que fluye tiene superficie libre y sobre él no actúa otra presión que la debida a su propio peso y a la presión atmosférica. El flujo en canales abiertos también tiene lugar en la naturaleza, como en ríos, arroyos, etc., Si bien en general, con secciones rectas del cauce irregulares. De forma artificial, creadas por el hombre, tiene lugar en los canales, acequias, y canales de desagüe. En la mayoría de los casos. Los canales tienen secciones rectas regulares y suelen ser rectangulares, triangulares o trapezoidales.

OBJETIVO DE FLUJO EN CANALES ABIERTOS:  FLUJO ESTABLE. Es un proceso donde no se producen cambios con el tiempo en el volumen de control estudiado. Energía Cinética: Donde V es la velocidad del sistema en relación a un marco de referencia fijo.

 FLUJO INESTABLE. Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas entre sí.

 FLUJO UNIFORME Y VARIADO. Tiene las siguientes características:  La profundidad de la corriente, el área mojada, la velocidad y el caudal en cada sección del tramo del canal son constantes.  La línea de energía, superficie del agua y el fondo del canal son todas paralelas, o en otras palabras, sus pendientes son todas iguales.

 FLUJO UNIFORME PERMANENTE.  Flujo permanente. Es aquel flujo en que las propiedades del fluido y las condiciones de movimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo.  Flujo no permanente. Son flujos en el campo de velocidades, presión, masa volumétrica, y temperatura varían con el tiempo.

 FLUJO VARIADO. Es aquel flujo en que las secciones rectas del contorno son diferentes y la velocidad media varía en cada sección recta.

Un canal rectangular tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidos con materiales estables, acueductos de madera, para canales excavados en roca y para canales revestidos CANALES RECTANGULARES

GEOMETRIA DEL CANAL

CANALES TRIANGULARES  Se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también en canales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad de trazo. También se emplean revestidas, como alcantarillas de las carreteras.

GEOMETRIA DEL CANAL TRIANGULAR

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE LA RASANTE La rasante se debe trabajar sobre la base de una copia del perfil longitudinal del trazo Tener en cuenta los puntos de captación La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno Para definir la rasante del fondo se prueba con el caudal especificado y diferentes cajas hidráulicas El Plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mínimo la siguiente información. Kilometraje Cota de terreno Cota de rasante Pendiente Ubicación de las obras de arte Sección o secciones hidráulicas del canal Tipo de suelo

CANAL TRAPEZOIDAL se usa en canales de tierra debido a que proveen las pendientes necesarias para estabilidad, y en canales revestidos

INFORMACION BASICA PARA EL DISEÑO TRAPEZOIDAL Conseguir la mayoría eficiencia y seguridad El sitio de iniciación del agua Comparar el costo de las distintas alternativas

Consideración para el Diseño Generalment e son dados el caudal Conocemos el coeficiente de rigurosidad El área mojada se calcula en función de la velocidad La forma óptica de la sección hidráulicame nte

FACTORES QUE AFECTA La Permeabilidad del suelo El calado del agua y el canal La temperatura Caudal

Rasante De Un Canal Trapezoidal  La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, si no es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan caídas o saltos de agua

Fórmulas para calcular la filtración en canales revestidos Formula de T. Ingham Echeverry P= perdidas m3/s.km D: Calado en metros b=ancho de la solera m=tangente del ángulo del talud con la vertical

Revestimiento En Canales Trapezoidales  Para mantener el rendimiento a lo largo plazo un revestimiento protector se aplica a menudo en las márgenes y si es necesario en el lecho del canal.sin esta protección, la erosión puede ocurrir como resultado de las tensiones de arrastre que actúan en la superficie del suelo

Tipos de revestimiento en canales trapezoidales  Mezclasconcemento :fundidasenelsitio prefabricadas. Revestimiento de hormigón Revestimiento de mortero Revestimiento de mampostería Revestimiento de ladrillo Revestimiento de terrocemento  Mezclas asfálticas. Membrana enterrada. concreto asfaltico.

Software para canales trapezoidales  Open Flor Unisalle”.  HCANALES V3.0  SEHIDRAC

Elementos Gasto (Q): Tirante de agua o profundidad de flujo “d Libre bordo (Lb): Tirante medio (dm): Ancho superficial o espejo de agua “T Talud “m”: Ancho de la superficial o espejo del agua (T): Velocidad media (V):

CONCLUSIONES Los elementos geométricos entregan información en primer orden El flujo se presentan cuando los líquidos fluyen Los canales abiertos están presentes en grandes alturas

DEFINICION DE UN CANAL CIRCULAR  Es un tipo de sección que es muy usada en redes de alcantarillado, conductos subterráneos y túneles. En un canal circular a diferencia de las tuberías es que en las tuberías el flujo se desplaza por efecto de una presión y un canal circular por acción de la gravedad.  La altura del espejo de agua como se denomina en el ámbito técnico al nivel de la superficie del agua con respecto al fondo del canal puede ser variable, si es así también variaría el área de la sección transversal, el perímetro mojado y radio hidráulico los que aumentan de valor al aumentar la altura.

CANAL CIRCULAR

RESALTO HIDRAULICO

CONCLUSIONES 1. Se define a un canal abierto como la conducción o conducto en el cual fluye un líquido, con una superficie libre o con contacto con la atmósfera. Un canal se caracteriza por no estar sometida a presión diferencia principal con canal cerrado (tubería) 2. Los elementos geométricos de un canal son parámetros indispensables para el diseño y conocimiento de los canales como estructuras hidráulicas. 3. Un canal se puede clasificar según el origen los clasificaremos como naturales o artificiales, dentro de los artificiales; según su geometría en rectangulares, trapezoidales, triangulares y circulares, las condiciones en las que se diseñarán cada tipo va depender del caudal, zona geográfica y el fin que cumplirá dicho canal. 4. Los elementos geométricos de cada tipo de canal entregan información de primer orden acerca de las características del canal, ello nos sirve para el diseño y la construcción de los mismos 5. Se identificó que un resalto hidráulico se da en un cambio de pendiente o tambien pueden ser provocados con el fin de disminuir la velocidad, energía o flujo. Así mismo se tendrá en cuenta la longitud del resalto ya que este provoca socavación por lo que se tendrá que revestir.

GRACIAS