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DISEÑO HIDRÁULICO DE
CANALES
ALUMNO: BUSTAMANTE VÉLIZ JOSÉ ALEXANDER
DOCENTE: CORONADO ZULUETA OMAR
1. GENERALIDADES
• Se llaman canales a los cauces artificiales de forman regular que sirven para conducir agua. El flujo del
agua se produce sin presión; o sea, siempre existe una superficie libre en el cual se tiene la presión
atmosférica. Puede por lo tanto considerarse canal cualquier conducto cerrado, como un tubo o túnel
que se encuentra funcionando parcialmente lleno. Se llaman canales abiertos a los conductos que van a
cielo abierto, es decir aquellas que se excavan a media ladera por lo general, y el material excavado de
ser posible se utiliza en el relleno del labio inferior.
• El diseño hidráulico de canales consiste en realizar el dimensionamiento y la forma geométrica del canal
en función al caudal que transporta de acuerdo a la demanda de agua requerida por el sistema de
riego.
• El diseño comprende la ingeniería de trazo: alineamiento, pendiente de fondo, secciones transversales,
así como la forma y dimensiones de la sección del canal, su revestimiento y la determinación de las
características hidráulicas como la velocidad y el tirante que permiten establecer el régimen del flujo de
agua en el canal.
• El diseño hidráulico trata principalmente al cálculo del tirante normal que es el que corresponde para
cada descarga en una canal con pendiente de fondo, sección, sección transversal y rugosidad de
paredes establecidas.
2. SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CANAL.
• Analizaremos cuál es la sección más conveniente teniendo en cuenta sólo las condiciones hidráulicas, o sea la
forma geométrica de sección transversal más eficiente, que conduce el mayor caudal.
• Es decir, que no se analizan factores como factibilidad deconstrucción, materiales, costo de excavación, etc. A
continuación se resumen criterios para elegir la sección más conveniente hidráulicamente:
Entre las superficies de igual perímetro la de mayor superficie es el círculo.
• De los polígonos de n lados, el de mayor superficie es el regular.
• De los polígonos de lados de longitud dada el de mayor superficie es el que se inscribe en un círculo.
• De los polígonos de ángulos dados el de mayor área superficie es el que se circunscribe en un círculo.
Los canales rectangulares son utilizados para pequeños caudales, y los
trapezoidales para caudales importantes.
La sección semicircular ha sido muy utilizada en el pasado utilizando piezas
prefabricadas.
Los canales triangulares suelen ser canales sencillos, excavados en tierra con
medios poco costosos ( cunetas, … )
• Sección trapecial:
La sección trapecial se define conociendo al menos tres valores: dos de entre ancho de
solera (l), ancho de superficie libre (L) y calado (h), más la inclinación de los cajeros, el
talud.
Habitualmente el talud se expresa en relación horizontal: vertical, pero en ecuaciones
se define por el ángulo α.
La anchura 𝐿 = 1 + 2𝑐𝑜𝑡𝑔 ∝
La sección 𝑆 =
𝐿+𝑙
2
ℎ =
2𝑙+2ℎ𝑐𝑜𝑡𝑔∝
2
ℎ = ℎ(𝑙 + ℎ. 𝑐𝑜𝑡𝑔 ∝)
El perímetro mojado 𝑐 = 𝑙 +
2ℎ
𝑠𝑒𝑛∝
El radio hidráulico 𝑅 =
ℎ(𝑙+ℎ.𝑐𝑜𝑡𝑔∝)
𝑙+
2.ℎ
𝑠𝑒𝑛∝
• Sección rectangular:
Puede entenderse como un caso particular de la trapecial con taludes 0:1 y
α=900
En este caso, 𝑐 = 𝑙 + 2ℎ ; 𝑅 =
𝑙.ℎ
𝑙+2ℎ
• Sección triangular:
• Puede estudiarse como un caso particular de la trapecial, en que
𝑙 = 0 , y
𝜃
2
= 90 − 𝛼
• Sección circular:
• La sección circular se define por el radio y por el denominado ángulo de
resguardo.
3. CLASIFICACIÓN DE CANALES:
De acuerdo a su origen:
Naturales
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.
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.
Artificiales:
Los canales artificiales son todos aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo de la
mano del hombre, tales como: canales de riego, de navegación, control de inundaciones, canales de
centrales hidroeléctricas, alcantarillado pluvial, sanitario, canales de desborde, canaletas de
madera, cunetas a lo largo de carreteras, cunetas de drenaje agrícola y canales de modelos
construidos en el laboratorio. Los canales artificiales usualmente se diseñan con forma
geométricas regulares (prismáticos), un canal construido con una sección transversal invariable y
una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático.
Según su sección:
• Rectangular
• Trapezoidal
• Triangular
• Circular
• Secciones Cerradas
Sección circular: El círculo es la sección más común para
alcantarillados y alcantarillas de tamaños pequeño y mediano.
Sección parabólica: Se usan comúnmente para alcantarillas
y estructuras hidráulicas importantes
Según la función que cumplen:
• Canal de derivación
• Canal madre o principal
Llamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima, normalmente es usado por un solo lado ya que
por el otro lado da con terrenos altos.
• Canal de segundo orden
Llamados también laterales, son aquellos que salen del canal madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sub – laterales, el
área de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego.
• Canal de tercer orden
Llamados también sub – laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades
individuales a través de las tomas del solar, el área de riego que sirve un sub – lateral se conoce como unidad de rotación. De lo
anterior de deduce que varias unidades de rotación constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un
sistema de riego, este sistema adopta el nombre o codificación del canal madre o de primer orden.
• Canales de riego
Éstos son vías construidas para conducir el agua hacia las zonas que requieren complementar el agua precipitada naturalmente sobre el
terreno.
• Canales de navegación
Un canal de navegación es una vía de agua hecha por el hombre que normalmente conecta lagos, ríos u océanos.
• Canales distributarios
• Drenes
Según su superficie:
• Revestidos
• Sin revestir

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  • 1. DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES ALUMNO: BUSTAMANTE VÉLIZ JOSÉ ALEXANDER DOCENTE: CORONADO ZULUETA OMAR
  • 2. 1. GENERALIDADES • Se llaman canales a los cauces artificiales de forman regular que sirven para conducir agua. El flujo del agua se produce sin presión; o sea, siempre existe una superficie libre en el cual se tiene la presión atmosférica. Puede por lo tanto considerarse canal cualquier conducto cerrado, como un tubo o túnel que se encuentra funcionando parcialmente lleno. Se llaman canales abiertos a los conductos que van a cielo abierto, es decir aquellas que se excavan a media ladera por lo general, y el material excavado de ser posible se utiliza en el relleno del labio inferior. • El diseño hidráulico de canales consiste en realizar el dimensionamiento y la forma geométrica del canal en función al caudal que transporta de acuerdo a la demanda de agua requerida por el sistema de riego. • El diseño comprende la ingeniería de trazo: alineamiento, pendiente de fondo, secciones transversales, así como la forma y dimensiones de la sección del canal, su revestimiento y la determinación de las características hidráulicas como la velocidad y el tirante que permiten establecer el régimen del flujo de agua en el canal. • El diseño hidráulico trata principalmente al cálculo del tirante normal que es el que corresponde para cada descarga en una canal con pendiente de fondo, sección, sección transversal y rugosidad de paredes establecidas.
  • 3. 2. SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CANAL. • Analizaremos cuál es la sección más conveniente teniendo en cuenta sólo las condiciones hidráulicas, o sea la forma geométrica de sección transversal más eficiente, que conduce el mayor caudal. • Es decir, que no se analizan factores como factibilidad deconstrucción, materiales, costo de excavación, etc. A continuación se resumen criterios para elegir la sección más conveniente hidráulicamente: Entre las superficies de igual perímetro la de mayor superficie es el círculo. • De los polígonos de n lados, el de mayor superficie es el regular. • De los polígonos de lados de longitud dada el de mayor superficie es el que se inscribe en un círculo. • De los polígonos de ángulos dados el de mayor área superficie es el que se circunscribe en un círculo.
  • 4. Los canales rectangulares son utilizados para pequeños caudales, y los trapezoidales para caudales importantes. La sección semicircular ha sido muy utilizada en el pasado utilizando piezas prefabricadas. Los canales triangulares suelen ser canales sencillos, excavados en tierra con medios poco costosos ( cunetas, … )
  • 5. • Sección trapecial: La sección trapecial se define conociendo al menos tres valores: dos de entre ancho de solera (l), ancho de superficie libre (L) y calado (h), más la inclinación de los cajeros, el talud. Habitualmente el talud se expresa en relación horizontal: vertical, pero en ecuaciones se define por el ángulo α. La anchura 𝐿 = 1 + 2𝑐𝑜𝑡𝑔 ∝ La sección 𝑆 = 𝐿+𝑙 2 ℎ = 2𝑙+2ℎ𝑐𝑜𝑡𝑔∝ 2 ℎ = ℎ(𝑙 + ℎ. 𝑐𝑜𝑡𝑔 ∝) El perímetro mojado 𝑐 = 𝑙 + 2ℎ 𝑠𝑒𝑛∝ El radio hidráulico 𝑅 = ℎ(𝑙+ℎ.𝑐𝑜𝑡𝑔∝) 𝑙+ 2.ℎ 𝑠𝑒𝑛∝
  • 6. • Sección rectangular: Puede entenderse como un caso particular de la trapecial con taludes 0:1 y α=900 En este caso, 𝑐 = 𝑙 + 2ℎ ; 𝑅 = 𝑙.ℎ 𝑙+2ℎ
  • 7. • Sección triangular: • Puede estudiarse como un caso particular de la trapecial, en que 𝑙 = 0 , y 𝜃 2 = 90 − 𝛼
  • 8. • Sección circular: • La sección circular se define por el radio y por el denominado ángulo de resguardo.
  • 9. 3. CLASIFICACIÓN DE CANALES: De acuerdo a su origen: Naturales 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. 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.
  • 10.
  • 11. Artificiales: Los canales artificiales son todos aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo de la mano del hombre, tales como: canales de riego, de navegación, control de inundaciones, canales de centrales hidroeléctricas, alcantarillado pluvial, sanitario, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras, cunetas de drenaje agrícola y canales de modelos construidos en el laboratorio. Los canales artificiales usualmente se diseñan con forma geométricas regulares (prismáticos), un canal construido con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático.
  • 12. Según su sección: • Rectangular • Trapezoidal • Triangular • Circular • Secciones Cerradas Sección circular: El círculo es la sección más común para alcantarillados y alcantarillas de tamaños pequeño y mediano. Sección parabólica: Se usan comúnmente para alcantarillas y estructuras hidráulicas importantes
  • 13.
  • 14. Según la función que cumplen: • Canal de derivación • Canal madre o principal Llamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos. • Canal de segundo orden Llamados también laterales, son aquellos que salen del canal madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sub – laterales, el área de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego. • Canal de tercer orden Llamados también sub – laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades individuales a través de las tomas del solar, el área de riego que sirve un sub – lateral se conoce como unidad de rotación. De lo anterior de deduce que varias unidades de rotación constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, este sistema adopta el nombre o codificación del canal madre o de primer orden. • Canales de riego Éstos son vías construidas para conducir el agua hacia las zonas que requieren complementar el agua precipitada naturalmente sobre el terreno. • Canales de navegación Un canal de navegación es una vía de agua hecha por el hombre que normalmente conecta lagos, ríos u océanos. • Canales distributarios • Drenes
  • 15. Según su superficie: • Revestidos • Sin revestir