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MODELAMIENTO HIDRÁULICO DEL TRAMO Km 18+000 – Km 19+000 DEL CANALTAYMI PARA
DISTINTAS RUGOSIDADES MAMPOSTERÍA, CONCRETO y TIERRA.
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
MODELAMIENTO HIDRÁULICO DEL TRAMO
Km 18+000 – Km 19+000 DEL CANAL TAYMI
PARA DISTINTAS RUGOSIDADES
MAMPOSTERÍA, CONCRETO y TIERRA.
CURSO
HIDRÁULICA
AUTORES
LARRAIN CUSTODIO ROGER
MAYANGA MORALES ANTONY
PAJARES CHIRIQUE GIAN MARCO
ASESOR:
ING. ARRIOLA CARRASCO, GUILLERMO GUSTAVO
Pimentel, 05 de Diciembre del 2017

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CONTENIDO
DEDICATORIA ................................................................................................................... vii
AGRADECIMIENTO......................................................................................................... viii
RESUMEN ........................................................................................................................... ix
ABSTRACT........................................................................................................................... x
CAPITULO I: PLAN DE LA INVESTIGACION ..............................................................11
1.1. Planteamiento del problema ..............................................................................12
1.2. Formulación del Problema ....................................................................................13
1.2. Delimitación de la Investigación........................................................................13
1.4. Justificación e Importancia de la Investigación .................................................14
1.4.1. Justificación tecnológica.................................................................................14
1.4.2. Justificación ambiental....................................................................................14
1.4.3. Justificación socioeconómica ........................................................................14
1.5. Limitaciones de la Investigación....................................................................14
1.6. Objetivos de la Investigación .........................................................................16
1.6.1. Objetivo general...............................................................................................16
1.6.2. Objetivos específicos ......................................................................................16
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO...................................................................................17
2.1. Antecedentes de estudio....................................................................................18
2.2. Estado del arte........................................................................................................22
2.3. Bases teórico científicas........................................................................................23
2.3.1. Tipo de flujo en canales 23
2.3.2. Ecuaciones fundamentales 24
2.3.3. Parámetros hidráulicos de un canal 25
2.3.4. Obras de Arte 27
2.3.5 Fenómenos hidráulicos 27
CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO...................................................................30
3.1. Tipo y diseño de Investigación..........................................................................31
3.1.1. Tipo de investigación...................................................................................31
3.1.2. Diseño De Investigación. ............................................................................31
3.2. Población y Muestra ...........................................................................................32
3.3. Hipótesis...............................................................................................................33
3.4. Operacionalización de las variables.................................................................34
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pág. 3
3.5. Métodos, técnicas e instrumentos de recolección de datos.........................35
3.5.1. Métodos de investigación ...........................................................................35
3.5.2. Técnicas de recolección de los datos.......................................................36
3.5.3. Descripción de los instrumentos utilizados ..............................................36
3.6. Procedimiento para la recolección de datos ......................................................37
3.6.1. Equipos, materiales e instrumentos ..........................................................37
CAPITULO IV: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS .............38
4.1. Caso 1 Canal Taymi, paredes de mampostería y losa de concreto 39
4.2. Caso 2 Canal Taymi, paredes de concreto y losa de concreto 54
4.3. Caso 3 Canal Taymi, paredes de tierra y losa de concreto 69
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................84
5.1. Conclusiones........................................................................................................85
5.2. Recomendaciones ..............................................................................................87
BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................88
ANEXOS 90
iii

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Indice de Figuras
Figura N° 1 Canal Taymi. 13
Figura N° 2 Ubicación de la zona de estudio. 15
Figura N° 3 Ubicación del tramo en estudio, km 18+000 – km 19+000. 15
Figura N° 4 Representación y relación de los Flujos en Canales Abiertos. 24
Figura N° 5 Elementos Geométricos del canal 26
Figura N° 6 Partidor La Puntilla. 32
Figura N° 7 Caso 1 mampostería – concreto 39
Figura N° 8 Rugosidad compuesta mampostería - concreto 39
Figura N° 9 Creación de Proyecto. 40
Figura N° 10 Definir unidades. 40
Figura N° 11 Dibujo de tramo en estudio. 40
Figura N° 12 Topografía de tramo en estudio. 41
Figura N° 13 Perfil de rasante de tramo en estudio. 41
Figura N° 14 Ingreso de información geométrica y topográfica. Sección de Inicio 42
Figura N° 15 Ingreso de información geométrica y topográfica. Sección Final 43
Figura N° 16 Ingreso de información geométrica y topográfica 43
Figura N° 17 Ingreso de información periodo de retorno 44
Figura N° 18 Ingreso de información pendiente. 44
Figura N° 19 Guardar datos hidráulicos. 45
Figura N° 20 Creación de Plan. 45
Figura N° 21 Modelo culminado. 46
Figura N° 22 Sección transversal de inicio. 47
Figura N° 23 Sección transversal final. 47
Figura N° 24 Perfil del tramo en estudio. 48
Figura N° 25 Tramo de canal en perspectiva. 49
Figura N° 26 Resultados caso 1. 50
Figura N° 29 Comparación con H-CANALES. 51
Figura N° 30 Figura N° 30: Comparación con H-CANALES. 52
Figura N° 31 Comparación con H-CANALES. 53
Figura N° 32 Sección transversal caso 2. 54
Figura N° 33 Rugosidad Compuesta caso 2. 54
Figura N° 34 Proyecto caso 2. 55
Figura N° 36 Tramo en estudio. 55
Figura N° 37 Información Topográfica. 56
Figura N° 38 Perfil longitudinal tramo en estudio. 56
Figura N° 39 Sección transversal. Sección de inicio. 57
Figura N° 40 Sección transversal. Sección final. 58
Figura N° 42 Periodo de retorno. 59
Figura N° 43 Ingreso de pendiente. 59
Figura N° 44 Datos hidráulicos guardados. 60
Figura N° 45 Creación de plan Caso 2. 60
Figura N° 46 Modelo concluido. 61
iv

pág. 5
Figura N° 47 Sección transversal en inicio. 62
Figura N° 48 Sección transversal al final. 62
Figura N° 49 Perfil hidráulico del tramo. 63
Figura N° 50 Perspectiva del tramo en estudio. 64
Figura N° 51 Resumen de resultados. 65
Figura N° 56 Modelo sin errores. 68
Figura N° 57 Sección transversal caso 3. 69
Figura N° 58 Rugosidad compuesta caso 3. 69
Figura N° 59 Creación de proyecto caso 3. 70
Figura N° 62 Información topográfica. 71
Figura N° 63 Perfil Topográfico del tramo. 71
Figura N° 64 Sección transversal al inicio. 72
Figura N° 66 Tramo en estudio 73
Figura N° 67 Periodo de retorno. 74
Figura N° 68 Pendiente del tramo. 74
Figura N° 69 Parámetros hidráulicos guardados. 75
Figura N° 70 Creación de Plan caso 3. 75
Figura N° 71 Modelo concluido. 76
Figura N° 72 Sección transversal al inicio. 77
Figura N° 74 Perfil hidráulico del tramo. 78
Figura N° 75 Perspectiva del canal. 79
Figura N° 79 Verificación con H CANALES. 81
Figura N° 80 Verificación con H CANALES. 82
Figura N° 81 Modelo sin errores. 83
v

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Indice de Tablas
Tabla N° 1 Operacionalización de variable independiente 34
Tabla N° 2 Operacionalización de variables dependientes 35
Tabla N° 3 Comparación de resultados HEC RAS con H CANALES Caso 1 52
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pág. 7
DEDICATORIA
A Dios por permitirnos llegar a éste momento tan especial en Nuestras Vidas. Por
los triunfos y los momentos difíciles que nos han enseñado día a día a valorar, a
creer en nosotros mismos y a crecer como profesionales y personas. A Nuestros
Padres y Familiares por siempre acompañarnos en este trayecto universitario,
gracias por brindarnos siempre apoyo y comprensión, a ustedes dedicamos este
trabajo con esfuerzo y cariño ya que depositaron no solo su confianza en nosotros
si no que apostaron por vernos realizados siempre.
A nuestro Docente Guillermo Arriola Carrasco, quien nos guía por el sendero
correcto brindándonos no solo conocimientos si no transmitiéndonos valores y
mucha actitud para siempre seguir adelante.
vii

pág. 8
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios, por habernos dado la vida y otorgarnos sabiduría,
conocimiento y capacidad para entender la gran responsabilidad y sacrificio que
significa ser un estudiante de Ingeniería Civil USS. Agradecemos a nuestros
padres, por brindarnos ese gran apoyo incondicional en cada momento de
nuestras vidas. A nuestros familiares, por sus consejos durante esta etapa y
nuestras vidas. A nuestro Docente Guillermo Arriola Carrasco, que siempre está
presto a prepararnos y a darnos su mano amiga cuando los necesitamos,
brindando siempre lo mejor de ellos para contribuir con nuestro desarrollo
profesional y a todas aquellas personas que de una u otra manera hicieron posible
el cumplimiento de ver hoy nuestra meta realizada.
viii

pág. 9
RESUMEN
El canal Taymi conduce las aguas desde el repartidor La Puntilla para su
consiguiente distribución en el Valle Chancay Lambayeque, permitiendo el riego
de más de 100 000 ha. Se inicia el Repartidor Desaguadero, tiene sección
trapezoidal y en su inicio tiene 6.50 m en la base, altura de 4.00 m y 12.50 m en la
corona, como taludes 0.75:1, capacidad de 65 m³/s. En su parte final en el
repartidor Cachinche, su base es de 3.60 m., de altura 3.30 m, y 8.55 m en su
coronación, con taludes 0.75:1, capacidad de 27 m³/s. Su pendiente varía entre
0.50 o/oo, 1.0 o/oo y 1.50 o/oo. Tiene una longitud de 48.8 km, revestido en sus
taludes con mampostería de piedra labrada en una cara de 30 cm de espesor, y
con piso de concreto de 15 cm de espesor.
En temporadas de lluvias, durante el periodo diciembre – marzo, se genera
avenidas máximas, que superan los 65 m³/s, causando en desbordes en
determinadas tramos, como el tramo Km 18+000 – m 19+000 en Pátapo,
perjudicando áreas de cultivo y viviendas.
Se evaluó la variación de los parámetros hidráulicos del tramo Km 18+000 – Km
19+000 del canal Taymi para rugosidades distintas rugosidades mampostería,
concreto y tierra, permitiendo conocer el comportamiento del flujo ante la
posibilidad de cambiar el tipo de material de revestimiento con el fin de evitar
desbordes que generen daños a las áreas de cultivos y viviendas.
De los modelos hidráulicos con HEC RAS se aprecia que a medida que se
incrementa el valor de la rugosidad se incrementa el valor del tirante normal, área
hidráulica, perímetro, radio hidráulico, espejo de agua, energía especifica.
Mientras que los parámetros como la velocidad y número de froude, tienden a
disminuir
Palabras claves: Rugosidad, parámetros hidráulicos, modelamiento hidráulico.
ix

pág. 10
ABSTRACT
The Taymi channel conducts the waters from the Puntilla distributor for its
subsequent distribution in the Chancay Lambayeque Valley, allowing the irrigation
of more than 100 000 ha. The Desaguadero distributor is started, it has a
trapezoidal section and at the beginning it has 6.50 m in the base, height of 4.00 m
and 12.50 m in the crown, as slopes 0.75: 1, capacity of 65 m³ / s. In its final part in
the dealer Cachinche, its base is 3.60 m., Height 3.30 m, and 8.55 m in its
coronation, with slopes 0.75: 1, capacity of 27 m³ / s. Its slope varies between 0.50
o / oo, 1.0 o / oo and 1.50 o / oo. It has a length of 48.8 km, covered in its slopes
with stone masonry carved on a face 30 cm thick, and with a concrete floor of 15
cm thick.
In rainy seasons, during the period December - March, maximum avenues are
generated, exceeding 65 m³ / s, causing overflows in certain sections, such as the
section Km 18 + 000 - m 19 + 000 in Pátapo, damaging areas of cultivation and
housing.
The variation of the hydraulic parameters of the Km 18 + 000 - Km 19 + 000
section of the Taymi channel was evaluated for rugosities different roughness
masonry, concrete and earth, allowing to know the behavior of the flow before the
possibility of changing the type of coating material with In order to avoid overflows
that generate damage to the areas of crops and homes.
Of the hydraulic models with HEC RAS it is appreciated that as the value of the
roughness increases, the value of the normal brace, hydraulic area, perimeter,
hydraulic radius, water mirror, specific energy increases. While parameters such as
speed and froude number tend to decrease
Keywords: Roughness, hydraulic parameters, hydraulic modeling.
x

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1. CAPITULO I: PLAN DE LA INVESTIGACION

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1.1. Planteamiento del problema
El canal Taymi conduce las aguas desde el Repartidor La Puntilla para su
consiguiente distribución en el Valle Chancay Lambayeque. Se inicia el Repartidor
Desaguadero, tiene sección trapezoidal y en su inicio tiene 6.50 m en la base,
altura de 4.00 m y 12.50 m en la corona, como taludes 0.75:1, capacidad de 65
m³/s. En su parte final en el repartidor Cachinche, su base es de 3.60 m., de altura
3.30 m, y 8.55 m en su coronación, con taludes 0.75:1, capacidad de 27 m³/s. Su
pendiente varía entre 0.50 o/oo, 1.0 o/oo y 1.50 o/oo. Tiene una longitud de 48.8
km, revestido en sus taludes con mampostería de piedra labrada en una cara de
30 cm de espesor, y con piso de concreto de 15 cm de espesor. En diferentes
puntos se construyeron tomas, en un total de 14 para caudales entre 3, 12.6 y
10.4 m³/s de canales secundarios como conexión al sistema de riego existente.
Además se construyeron 10 puentes vehiculares, 6 puentes peatonales, 15
entregas de quebradas, 16 alcantarillas, 3 sifones, 3 estaciones de medición de
caudales, 2 caídas, una estructura de regulación (Sencie) para el caudal máximo
de 35 m³/s, con tres compuertas radiales. Tiene dos estructuras especiales:
La Rápida Batangrande en el km 20 para salvar un desnivel de 17.6 m, para un
Qmax de 55 m³/s., consta de un canal de aducción, de sección rectangular de 5.75
m x 4.03 m, de longitud 129 m. La Rápida propiamente dicha, con 3 compuertas,
radiales de control de embalse a canaletas de escurrimiento de 4.00 m x 2.30 m
con pendientes de 22 o/oo y de 3.5 o/oo y con piso revestido con piedra labrada
de 30 cm de espesor. Disipador de energía, de 9.40 m de desnivel de dientes,
peldaños y disipador de olas en "L", para suavizar el oleaje en el disipador. El piso
también es revestido con piedra labrada.
En temporadas de lluvias, durante el periodo diciembre – marzo, se genera
avenidas máximas, que superan los 65 m³/s, causando en desbordes en
determinadas tramos, como el tramo Km 18+000 – m 19+000 en Pátapo,
perjudicando áreas de cultivo y viviendas.

pág. 13
Figura N°01: Canal Taymi.
Fuente: Elaboración propia
1.2. Formulación del Problema
¿Qué efectos tendría los parámetros hidráulicos del tramo Km 18+000 – Km
concreto y tierra?
1.3. Delimitación de la Investigación
La presente investigación se realizó en el departamento de Lambayeque,
estudiándose la variación de los parámetros hidráulicos del tramo Km 18+000 –
Km 19+000 del canal Taymi para rugosidades distintas rugosidades mampostería,
concreto y tierra.
Se empleó para el modelamiento software HEC RAS V5.0.3 y H CANALES.

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1.4. Justificación e Importancia de la Investigación
1.4.1. Justificación técnica
El canal Taymi es el canal de riego de mayor importancia en la región
Lambayeque, conduce agua para irrigar más de 100 000 ha, por lo tanto este tipo
de investigaciones representa un gran aporte a la región, permitiendo brindar
soluciones a problemas que aquejan a nuestra sociedad, cómo es el caso de
1.4.2. Justificación ambiental
Conocer la variación de los parámetros hidráulicos del tramo Km 18+000 – Km
concreto y tierra, permite conocer el comportamiento del flujo ante la posibilidad de
cambiar el tipo de material de revestimiento con el fin de evitar desbordes que
generen daños a las áreas de cultivos y viviendas.
1.4.3. Justificación socioeconómica
El presente estudio permite conocer el comportamiento del flujo ante la posibilidad
de un cambio de materiales de revestimiento del tramo Km 18+000 – Km 19+000
del canal Taymi para rugosidades distintas rugosidades mampostería. Permitiendo
tener la facultad de hacer una propuesta técnica que permita reducir el nivel de
riesgo de inundaciones en el tramo en estudio, sector Pátapo.
1.5. Limitaciones de la Investigación
Debido a la envergadura del canal Taymi, 48.8 km, sólo se ha evaluado mediante
modelación hidráulica con HEC RAS el tramo Km 18+000 – Km 19+000, tramo
que atraviesa el distrito de Pátapo. No se ha modelado el comportamiento del flujo
en otros puntos críticos de alto nivel de riesgo por desbordes.

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Figura N°02: Ubicación de la zona de estudio.
Figura N°03: Ubicación del tramo en estudio, km 18+000 – km 19+000.

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1.6. Objetivos de la Investigación
1.6.1. Objetivo general
Conocer la variación de los parámetros hidráulicos del tramo Km 18+000 – Km
concreto y tierra.
1.6.2. Objetivos específicos
Ir a campo y recopilar información hidráulica y geométrica del canal Taymi en la
zona de estudio Km 18+000 – Km 19+000 Pátapo.
Realizar un modelamiento hidráulico con el software HEC RAS, para el caso 1
paredes de mampostería y losa de fondo de concreto (realidad).
paredes de concreto y losa de fondo de concreto.
paredes de tierra y losa de fondo de concreto.
Investigar estudios realizados en el canal Taymi y la influencia de la rugosidad en
los parámetros hidráulicos.

pág. 17
2. CAPITULO II: MARCO TEÓRICO

pág. 18
2.1. Antecedentes de estudio
David Lozano (2016)
“Estudio de simulación sobre la influencia de la rugosidad en el control automático
aguas abajo de un canal de riego”. La capacidad de control de un canal de riego
depende de sus características físicas y del algoritmo de control utilizado, pero
también de la situación del canal en relación con las condiciones de optimización
del algoritmo. Las condiciones del flujo en un canal de riego pueden cambiar si
cambia la fricción hidráulica. Hemos observado grandes variaciones en la
rugosidad de un canal de riego, situado en España, debido a la presencia de
Rhizoclonium hieroglyphicum, un alga que crece en agua limpia. Estas grandes
variaciones en la fricción pueden tener un impacto significativo en la estabilidad y
el comportamiento de los controladores automáticos de un canal. Usando el
modelo SIC para régimen variable, investigamos la influencia de la rugosidad en el
comportamiento del canal estudio implementando un control distante aguas abajo
en sus cuatro tramos. Optimizamos un conjunto de controladores PI para
diferentes valores de n de Manning. Llegamos a la conclusión de que el
comportamiento del controlador en condiciones reales es sensible a las
condiciones de rugosidad en las que el controlador fue optimizado, y proponemos
un método robusto de optimización de los parámetros de control de un algoritmo
PI.
Olivero, M (2003)
“Influencia de la rugosidad, relación de aspecto y número de Reynolds en los
esfuerzos cortantes”. Se establece la distribución del esfuerzo cortante en las
paredes y en el fondo de canales rectangulares lisos. Se analiza y contrasta con
información experimental disponible en la bibliografía, tanto para canales lisos
como para ductos lisos. Se establece la similitud existente entre el flujo a
superficie libre y el flujo en ductos no presurizados. Además se trata de determinar
la influencia de la relación de aspecto en la distribución de esfuerzos cortantes en

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los contornos. Se encuentran relaciones funcionales de la distribución del esfuerzo
cortante en función de la relación de aspecto. Se analiza el esfuerzo cortante
medio de pared y fondo adimensionalizado con la profundidad y con el radio
hidráulico. Se obtienen las respectivas relaciones funcionales. Las ecuaciones de
ajuste obtenidas son satisfactorias como lo indica el grado de correlación obtenido.
Osío Mónica (2010)
“Cálculo del coeficiente de rugosidad "n" de manning en los grandes ríos de
Venezuela”. La mayor dificultad en la aplicación de la Ecuación de Manning para
estimar el caudal de una corriente está en la determinación del coeficiente de
rugosidad "n ", ya que no existe ningún método exacto para la selección de éste
término. Seleccionar un valor de "n " significa estimar la resistencia al flujo en un
canal determinado, lo cual, demanda una experiencia del Ingeniero para evitar que
el problema se limite a un proceso de aproximaciones. En tal sentido, en este
trabajo se estima el coeficiente de rugosidad "n" de Manning utilizando las
funciones de distribución de velocidades obtenidas mediante los aforos realizados
por el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables (MARNR)
en los Grandes Ríos del sur de Venezuela. Como resultado de la investigación se
ha encontrado que el valor de "n" se puede calcular en función del diámetro medio
de las partículas de fondo.
León Isabel (2015)
“Estudio de la rugosidad real de conducciones en servicio para el transporte de
agua”. La rugosidad se ha considerado históricamente una constante asociada a
un material e independiente, por tanto, de las condiciones de flujo, el diámetro de
la conducción, el tiempo en servicio de la tubería… hipótesis que, siendo
mayoritariamente aceptada, no ha sido demostrada. Por otra parte, las ecuaciones
por las que se calcula la pérdida de carga en las que se emplea dicha rugosidad

pág. 20
son, en su mayoría, de origen experimental, ignorándose en su uso habitual sus
limitaciones y requisitos específicos de aplicación. Es destacable, además, la gran
proliferación de las mismas. A estos problemas se suma el desconocimiento de las
condiciones reales de funcionamiento de las redes de agua a presión, tanto de
abastecimiento como de riego, lo cual dificulta la correcta utilización de las
fórmulas hidráulicas. Es necesario remarcar la importancia que la estimación de la
rugosidad tiene en los costes de una red de agua: la pérdida de carga repercute
en el gasto energético y en la elección de elementos auxiliares, también asociados
a una cuantía económica. El CEDEX ha acumulado una importante experiencia en
materia de normalización de conducciones en los últimos años, la cual sirve como
base para emprender un proyecto de investigación que, a partir de la realización
de ensayos en determinados tramos de redes existentes, permita verificar la
bondad de los valores usualmente empleados hasta la fecha para la rugosidad de
las conducciones.
Romero Ignacio (2007)
“Comportamiento hidráulico en modelo reducido de túneles de sección portal
trabajando a presión con rugosidad compuesta”. Después de la Gran Muralla
China, las presas son las estructuras más grandes hechas por el hombre. La
ingeniería tradicionalmente las ha clasificado en presas flexibles, (de tierra,
enrocamiento y materiales graduados), y presas rígidas, (de gravedad, arcos,
machones y contrafuertes). Hoy en día la gran tendencia en la construcción de
presas es construir cortinas de materiales flexibles con enrocamiento y cara de
concreto, como es el caso de El Cajón y como será La Yesca y algunas otras más;
debe mencionarse que el esquema de construcción de este tipo de presas ha
cambiado y actualmente el manejo de túneles de desvío con rugosidad
compuesta, permite que la ataguía se integre al cuerpo de la cortina lo que reduce
el tiempo de construcción y representa un importante ahorro económico. En
cuanto a las presas rígidas tipo gravedad, actualmente se construyen de concreto
compactado con rodillo.

pág. 21
En términos generales, a nivel mundial hay del orden de 36 000 grandes presas,
de éstas, 22 000 están construidas en China; 6 600 en Estados Unidos; 4 300 en
la India; 2 700 en Japón. En México hay 4 800 presas, de las cuales únicamente
1017 corresponden a la definición de grandes presas. Según datos históricos, los
Egipcios construyeron la primera presa alrededor de los años 2950-2750 a.C., y la
llamaron Sadd el-Kafara, era de gravedad (mampostería), con 11,30 m de altura,
106 m de longitud de cresta y 80,7 m de longitud en el desplante, el proceso
constructivo consistió en hacer los muros de la cortina a base de mampostería y
después darle cuerpo y estabilidad a la estructura rellenándola con piedra y grava
(100 000 ton); usando técnicas hidrológicas antiguas su capacidad de
almacenamiento se estimó en 0,566 millones de m3 ; debido a la alta
permeabilidad de los materiales empleados la presa tuvo altas filtraciones que la
erosionaron y como consecuencia falló. Nimrod es la segunda presa de que se
tiene noticia, se construyó en la antigua Mesopotamia sobre el río Tigris alrededor
del año 2 000 a.C., era de tierra y madera, sus propósitos eran: reducir la erosión
y prevenir inundaciones de la ciudad de Bagdad (se construyó al norte de la
ciudad) y, desviar la corriente para irrigar las zonas de cultivo. Kebar es la primera
presa de arco registrada y se construyó alrededor del año 1 280 a.C., se empleo
piedra caliza, se ubico cerca de la ciudad antigua de Quam, Mongolia y tuvo: una
altura de 25,9 m, una longitud de cresta de 55 m, un ancho de corona de 4,8 m y
un radio de curvatura de 38,1 m. Kofini en Grecia, que se construyó en el río
LaKissa en el año 1 260 a. C. Alrededor del año 100 d.C., los Romanos fueron los
primeros en construir presas de gravedad empleando concreto y mortero, lo
anterior debido a los restos encontrados en la presa Ponte de San Mauro, que
sugiere el empleo de una losa de concreto apoyada sobre una estructura de
mampostería. En el siglo XVII, los españoles dominaron en el diseño de presas y
Don Pedro Bernardo Villareal de Berriz, fue el primero en escribir un libro sobre el
diseño de presas (presas de arco para boquillas estrechas y presas de gravedad
para sitios anchos), de hecho fue el primero en introducir el diseño de presas de
arcos múltiples con apoyo lo que trajo como consecuencia el diseño de las presas
de contrafuertes. En México se han encontrado vestigios en la presa Purron, en el

pág. 22
Valle de Teotihuacan del año 700 a.C., lo cual demuestra que nuestros
antepasados también fueron ingenieros que manejaron ampliamente el sentido de
las obras hidráulicas.
2.2. Estado del arte
Torres Ernesto (2010)
“Aplicación del modelo de simulación hidráulica HEC-RAS para la emisión de
pronósticos hidrológicos de inundaciones en tiempo real, en la cuenca media del
río Bogotá - sector Alicachin”.
Bustos Juan (2011)
“Cálculo de flujo gradualmente variado con HEC – RAS”
Vivas Christian (2004)
“Aplicación del modelo HEC-RAS para el cálculo de los perfiles hidráulicos del
sistema hídrico del rio Chaguana”.
Segura Laura (2011)
“Modelación hidráulica para el análisis y propuesta de obras de mitigación de
inundaciones en finca valle la estrella”
Herrera Hugo (2014)
“Modelación Hidráulica en un tramo del río San Juan”

pág. 23
2.3. Bases teórico científicas
2.3.1. Tipos de flujos en canales
La clasificación del flujo en un canal depende de la variable de la referencia que
se tome, así tenemos:
 Flujo Permanente y No Permanente
Esta clasificación obedece a la utilización del tiempo como variable. El flujo es
Permanente si los parámetros (tirante, velocidad, etc.) no cambian con respecto al
tiempo es decir, en una sección del canal, en todo el tiempo los elementos del flujo
permanecen constantes.
 Flujo Uniforme y Variado
Esta clasificación obedece a la utilización del espacio como variable. El flujo es
Uniforme si los parámetros (tirante, velocidad, área, etc.) no cambian con respecto
al espacio, es decir, en cualquier sección del canal los elementos del flujo
permanecen constantes.
 El flujo Gradualmente Variado
Es aquel en el cual los parámetros hidráulicos, cambian en forma gradualmente a
lo largo del canal, como es el caso de una curva de remanso, producida por la
intersección de una presa en el cauce principal, elevándose el nivel del agua por
encima de la presa, con efectos hasta varios kilómetros aguas arriba de la
estructura.

pág. 24
 El flujo Rápidamente Variado
Es aquel en el cual los parámetros varían instantáneamente en una distancia muy
pequeña, como es el caso del resalto hidráulico.
Figura N°04: Representación y relación de los Flujos en Canales Abiertos.
Fuente: Villón M. 1995
2.3.2. Ecuaciones fundamentales
Sobre las ecuaciones fundamentales de la Hidráulica, las tocaremos en forma
restringida como así las ecuaciones mismas, sabiendo que en el proceso del
estudio del movimiento de fluidos para simplificar más aun los problemas se ha
seguido el siguiente método: “los problemas se idealizan y se les aplica las leyes
de la mecánica teórica, luego los resultados obtenidos se comparan con los datos
experimentales observándose así las diferencias entre uno y el otro , se corrigen
las deducciones teóricas y las fórmulas para adaptarlas cada vez mejor a la
aplicación práctica”. Los fenómenos que la Hidráulica nos presenta son difíciles

pág. 25
de analizar teóricamente, procediéndose de manera experimental y aplicándose
estos resultados a las ecuaciones a estudiar.
 Ecuación de Continuidad o de Gasto.
El caudal o gasto es la cantidad de fluido que pasa a través de la sección viva del
flujo en la unidad de tiempo.
 Ecuación de Bernoulli o Ecuación de la Energía.
Cuando el agua circula en un canal, se tiene normalmente el caso de un tipo de
flujo permanente y real, siendo los fluidos reales viscosos presentan en su
movimiento tensiones de cortadura de manera que producen choques de masas
liquidas veloces con otros menos veloces, estos choques generan remolinos que
convierten la energía mecánica en energía térmica, a esta transformación de
energía se le llama en Hidráulica “Perdida de carga”, porque la energía no vuelve
a transformase en su forma mecánica y por lo tanto se ha perdido en la corriente.
 Energía Específica y Profundidad Crítica.
Cuando se trata de flujo variado, no ha conservado constantes todos los
elementos de la sección, de una sección a otra; resulta de gran utilidad referir
el flujo a la curva de Energía Especifica.
2.3.3. Parámetros hidráulicos de un canal
La geometría de un canal corresponde a la determinación de sus elementos
geométricos que conforman la sección transversal del canal.

pág. 26
Figura N° 05: Elementos Geométricos del canal
Fuente: Villón M. 1995
Dónde:
y = tirante de agua: es la profundidad máxima del agua en el canal.
b = ancho de solera, ancho de plantilla, o plantilla, es el ancho de la base de un
canal.
T = espejo de agua, es el ancho de la superficie libre del agua.
C = ancho de corona.
H = profundidad total del canal.
H – y =BL= borde libre.
θ = ángulo de inclinación de las paredes laterales con la horizontal.
Z = talud, es la relación de la proyección horizontal a la vertical de la pared lateral
(se llama también talud de las paredes del canal). Es decir Z es el valor de la
proyección horizontal cuando la vertical es 1.

pág. 27
2.3.4. Obras de arte
Cabe señalar que en el diseño de las obras de arte, la información topográfica se
constituye en un elemento importancia. Son obras complementarias ya que todas
forman parte integrante de otras más grandes y por lo tanto constantemente su
diseño se repite: caídas verticales, caídas inclinadas, transiciones, etc.
2.3.5. Fenómenos Hidráulicos
Los fenómenos hidráulicos son el resultado del cambio brusco de la arquitectura
hidráulica del canal como son el cambio de sección y pendiente, para esto se
incorpora las obras de arte (caídas verticales e inclinadas, rápidas, etc.) para bajar
a un nivel topográfico que requiere el terreno. Pero estos fenómenos son
controlados cuando el caudal pasa por una posa disipadora adecuadamente
diseñada y construida, que amortigua y disipa la energía del resalto hidráulico
complementándose con la colocación de transiciones al ingreso y salida de la
estructura principal recobrando nuevamente el tirante normal y produciéndose un
flujo turbulento, uniforme y controlado. A continuación se describen estos
fenómenos hidráulicos.
 Resalto Hidráulico: Flujo Rápidamente Variado
El Resalto Hidráulico es un fenómeno local, que se presenta en el flujo
rápidamente variado, el cual va siempre acompañado por un aumento súbito del
tirante y una pérdida de energía bastante considerable (disipada principalmente
como calor), en un tramo relativamente corto. Ocurre en el paso brusco de
régimen supercrítico (rápido) a régimen Subcrítico (lento), es decir, en el resalto
hidráulico el tirante, en un corto tiempo, cambia de un valor inferior al crítico a otro
superior a este.

pág. 28
 Remanso Hidráulico
Se le conoce como Curvas de Remanso o Ejes Hidráulicos, a los perfiles
longitudinales que adquiere la superficie libre del líquido en un canal, cuando se
efectúa un escurrimiento bajo las condiciones de flujo gradualmente variado.
 Flujo gradualmente variado
Constituye una clase especial del flujo permanente no uniforme, y se caracteriza
por una variación gradual (suave) del tirante (y con ello del área, la velocidad, etc.)
a lo largo del canal. Este tipo de flujo se presenta en la llegada o salida de las
estructuras hidráulicas tales como represas, compuertas, vertederos, etc. y en
general cuando las condiciones geométricas de la sección transversal o del fondo
del canal cambian abruptamente; o bien cuando el recorrido se presenta algún
obstáculo que haga variar las condiciones del movimiento.
 Oleaje
Las olas son ondas que se desplazan por la superficie de mares, océanos, ríos,
canales, etc. Una explicación física más clara de las olas del mar son ondas
sísmicas (es decir, perturbaciones de un medio material) de las llamadas
superficiales, que son aquellas que se propagan por la interfaz (la frontera) entre
dos medios materiales. En este caso se trata del límite entre la atmósfera y el
océano. Cuando pasa una ola por aguas profundas las moléculas de agua
regresan casi al mismo sitio donde se encontraban originalmente. Se trata de un
vaivén con una componente vertical, de arriba a abajo, y otra longitudinal, la
dirección de propagación de la onda. En realidad se produce un pequeño
desplazamiento neto del agua en la dirección de propagación, dado que en cada
oscilación una molécula o partícula no retorna exactamente al mismo punto, sino a
otro ligeramente más adelantado. Es por esta razón por la que el viento no
provoca solamente olas, sino también corrientes superficiales.

pág. 29
 Oleaje en canales artificiales
La formación de oleajes en canales con pendiente casi horizontal depende de la
longitud considerable del espejo de agua donde el fenómeno es provocado por el
viento, cuya fricción con la superficie del agua produce un cierto arrastre, dando
lugar primero a la formación de rizaduras (arrugas) en la superficie del agua,
llamadas ondas u olas capilares, de sólo unos milímetros de altura y hasta 1,7 cm
de longitud de onda. En caso contario estas olas de flujo turbulento en canales son
despreciables observándose una marca del pelo de agua casi lineal en las
paredes del canal.

pág. 30
3. CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO

pág. 31
3.1. Tipo y diseño de Investigación
3.1.1. Tipo de investigación.
Cuantitativo Cuasi experimental
3.1.2. Diseño De Investigación.
Figura N° 05: Diseño de investigación
Fuente: Elaboración propia, 2017
Dónde:
n; rugosidad
C-1: Caso 1, paredes de mampostería y losa de fondo de concreto.
C-2: Caso 2, paredes de concreto y losa de fondo de concreto.
C-3: Caso 3, paredes de tierra y losa de fondo de concreto.
MH: Modelamiento hidráulico de los casos 1, 2 y 3.
R: Resultados
C: Conclusiones
U: Universo.
U
C -1
n C -2 MH R C
C -3

pág. 32
3.2. Población y Muestra
3.2.1. Población
La población de estudio para la presente investigación está conformada por el
canal Taymi de 48.80 km de sección trapezoidal con paredes de mampostería y
losa de fondo de concreto (rugosidad compuesta). El canal Taymi inicia el partidor
La Puntilla (Km 0+000) y termina en el partidor Cachinche (Km 48+800).
Figura N° 06: Partidor La Puntilla.
Fuente: Elaboración Propia, 2017.
3.2.2. Muestra
La muestra de estudio para la presente investigación está conformada por el tramo
Km 18+000 – Km 19+000 del canal Taymi de 48.80 km de sección trapezoidal con
paredes de mampostería y losa de fondo de concreto (rugosidad compuesta). El
tramo en estudio tiene de solera 6.50 m, altura total de 4.00 m, pendiente de 0.5
o/oo y talud de 0.75.

pág. 33
Figura N° 06: Tramo en estudio Km 18+000 – Km 19+000.
3.3. Hipótesis
Hipótesis nula Ho: µPHn - µPHnc < 0. Si es significativa la variación de
parámetros hidráulicos por rugosidad compuesta.
Hipótesis alterna Ha: µPHn - µPHnc = 0. No es significativa la variación de
parámetros hidráulicos por rugosidad compuesta.

pág. 34
3.4. Operacionalización de las variables
3.4.1. Variable independiente
 Rugosidad
Tabla N°01: Operacionalización de variable independiente
Variables Indicadores Medición Rango de
Variabilidad
Técnica Instrumentos
Recojo de
Datos
Medición
Rugosidad
Mampostería
Concreto
Tierra
Adimensional 0.014 – 0.025 Investigación
de textos
Hoja Excel Fuentes
bibliográficas
Fuente: Elaboración propia, 2017.
3.4.2. Variable dependientes
 Tirante normal
 Velocidad
 Energía especifica
 Área hidráulica
 Perímetro
 Radio hidráulico
 Numero de froude

pág. 35
Tabla N°02: Operacionalización de variables dependientes
Variables Indicadores Medición Rango de
Variabilidad
Técnica Instrumentos
Recojo de
Datos
Medición
Variables
dependientes
Tirante normal
m 2 - 4
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Velocidad m/s 0.5 – 3
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Energía
especifica
m-kg/kg 2-5
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Área hidráulica m² 25 - 30
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Perímetro m 12 - 20
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Radio
hidráulico
Adimensional 1 - 3
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Numero de
froude
Adimensional 0.25 - 1
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
Hoja Excel
Modelo
Hidráulico
con HEC
RAS
 Fuente: Elaboración propia, 2017.
3.5. Métodos, técnicas e instrumentos de recolección de datos
3.5.1. Métodos de investigación
 Método analítico

pág. 36
3.5.2. Técnicas de recolección de los datos
Para el desarrollo de la presente investigación se aplicó la técnica de la
Observación. Los datos observados se plasmaron en formatos elaborados por los
autores.
Objeto de la observación; Parámetros hidráulicos. .
Observador; Investigadores. Circunstancias en que ocurre la observación; Tramo
Km 18+000 – Km 19+000 del canal Taymi.
Medios de observación; La percepción de los investigadores, equipos de
laboratorio y formatos de recolección de y procesamiento datos.
Conocimientos observados; Resultados, discusión, conclusiones y
recomendaciones.
3.5.3. Descripción de los instrumentos utilizados
Probablemente, el Modelo Matemático de dominio público actual más conocido y
utilizado para la simulación hidráulica de canales y ríos: River Analysis Sistem
Hec-Ras, fue desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica (Hydrologic
Engineering Center) del cuerpo de ingenieros de la armada de los EE.UU. (US
Army Corps of Engineers), surge como evolución en el diseño de alta tecnología
de varios programas. Este programa destaca por la interfaz gráfica de usuario que
facilita las labores de pre-proceso y post-proceso, así como la posibilidad de
intercambio de datos con el sistema de información geográfica ArcGIS mediante
HEC-GeoRAS. El modelo numérico incluido en este programa permite realizar
análisis del flujo permanente unidimensional gradualmente variado en lámina libre
de agua para distintos gastos circulares. El programa dispone de las ecuaciones y
conceptos básicos de la hidráulica en lámina libre planteados en base a los
conceptos necesarios para entender el régimen fluvial. Son claves los conceptos
de régimen lento, rápido, resalto, así como la descripción del algoritmo de cálculo

pág. 37
del método paso a paso que plantea el programa. A parte de las características
mencionadas el programa permite obtener el cálculo en régimen variable y a flujos
bidimensionales, útiles en estudios de detalle del movimiento del agua alrededor
de ciertas estructuras singulares o del flujo en grandes llanuras de inundación. La
aplicación en la cual el HEC-RAS trabaja es la Modelación Hidráulica en Régimen
Permanente de cauces abiertos, Ríos y Canales artificiales. (Hidrologic
Engieneering Center, Hec-Ras 5.0.3, 2016).
El procedimiento básico computacional del HEC-RAS para el flujo constante se
basa en la solución de la ecuación unidimensional de la energía. Las pérdidas de
energía son evaluadas por la fricción y la contracción/expansión. La ecuación de
momento se puede utilizar en situaciones donde el perfil de la superficie del agua
es rápidamente variado. Estas situaciones incluyen saltos hidráulicos, sistema
hidráulico de los puentes, y la evaluación de perfiles en las confluencias de los
ríos. Para el flujo no constante, HEC-RAS resuelve la ecuación dinámica
completa Saint-Venant mediante un método diferencial implícito y finito. HEC-RAS
está equipado para modelar una red de canales, un sistema dendrítico o un tramo
de un río. Algunas simplificaciones deben realizarse con el fin de modelar el flujo
en algunas situaciones complejas mediante el enfoque unidimensional del HEC-
RAS. Es capaz de modelar regímenes de flujo subcrítico, supercrítico, y
combinados, junto con los efectos de los puentes, alcantarillas, diques y
estructuras.
3.6. Procedimiento para la recolección de datos
3.6.1. Equipos, materiales e instrumentos
 Libreta de apuntes
 Wincha
 Gps
 Laptop
 Software HEC RAS y H CANALES

pág. 38
4. CAPITULO IV: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS
RESULTADOS

pág. 39
Caso 1. Canal Taymi paredes de mampostera y losa de concreto
Figura N° 07: Caso 1 mampostería – concreto
Cálculo de rugosidad compuesta mampostería – concreto. H-CANALES
Figura N° 08: Rugosidad compuesta mampostería - concreto
CASO 1: PAREDES DE MAMPOSTERIA Y LOSA DE CONCRETO
PARÁMETROS CONOCIDOS DEL TRAMO
Caudal Q = 65.0000 m³/s
Solera b = 6.5000 m
Talud Z = 0.7500 --- mamposteria mamposteria
Pendiente S = 0.0005 m/m
Altura total H = 4.0000 m
Rugosidades
Paredes np= 0.018 --- concreto
Losa fondo nl= 0.014 ---
Ponderado nm= 0.0165 ---

pág. 40
MODELAMIENTO HIDRÁULICO CON HEC RAS 5.0.3
Crear el proyecto: CANAL TAYMI MAMPOSTERIA
Figura N° 09: Creación de Proyecto.
Unidades en el sistema internacional.
Figura N° 10: Definir unidades.
Definir el tramo en estudio.
Figura N° 11: Dibujo de tramo en estudio.

pág. 41
Definir secciones.
Figura N° 12: Topografía de tramo en estudio.
Figura N° 13: Perfil de rasante de tramo en estudio.
ESTACION UNIDAD 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
PROGRESIVAS Km
PARCIAL 0.00 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
ACUMULADA 18.00 18.10 18.20 18.30 18.40 18.50 18.60 18.70 18.80 18.90 19.00
COTAS msnm 120.000 119.950 119.900 119.850 119.800 119.750 119.700 119.650 119.600 119.550 119.500
PENDIENTE m/m 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005
0 124.00 0 123.95 0 123.9
3 120.00 3 119.950 3 119.900
9.5 120.00 9.5 119.95 9.5 119.9
12.5 124.00 12.5 123.95 12.5 123.9
ESTACION 100 ESTACION 90 ESTACION 80
0 123.85 0 123.8 0 123.75
3 119.850 3 119.800 3 119.75
9.5 119.85 9.5 119.8 9.5 119.75
12.5 123.85 12.5 123.8 12.5 123.75
ESTACION 50ESTACION 70 ESTACION 60

pág. 42
Ingresar secciones
Figura N° 14: Ingreso de información geométrica y topográfica. Sección de Inicio
0 123.7 0 123.65 0 123.6
3 119.700 3 119.650 3 119.600
9.5 119.7 9.5 119.65 9.5 119.6
12.5 123.7 12.5 123.65 12.5 123.6
0 123.55 0 123.5
3 119.550 3 119.500
9.5 119.55 9.5 119.5
12.5 123.55 12.5 123.5
ESTACION 0ESTACION 10

pág. 43
Figura N° 15: Ingreso de información geométrica y topográfica. Sección Final
El tramo en estudio km 18+000 – km 19+000 es recto sin obras de arte. Por tanto
no se tiene contracciones ni expansiones (coeficientes =0).
El canal principal tiene rugosidad compuesta 0.0165 (mampostería – concreto)
mientras que los márgenes inmediatos tanto derecha como izquierda es tierra.
Guardar geometría.
Figura N° 16: Ingreso de información geométrica y topográfica.

pág. 44
Introducir datos hidráulicos (flujo permanente)
Caudal (65 m³/s) y tiempo de retorno (50 años).
Figura N° 17: Ingreso de información periodo de retorno.
Introducir las condiciones de contorno
En régimen sub crítico, solo se necesita las condiciones de contorno aguas abajo.
Pendiente 0.0005.
Figura N° 18: Ingreso de información pendiente.

pág. 45
Guardar datos hidráulicos.
Figura N° 19: Guardar datos hidráulicos.
Correr programa y crear un plan
Figura N° 20: Creación de Plan.
Correr el programa

pág. 46
Figura N° 21: Modelo culminado.

pág. 47
Resultados
Secciones transversales
Figura N° 22: Sección transversal de inicio.
Figura N° 23: Sección transversal final.

MODELAMIENTO HIDRÁULICO DEL TRAMO Km 18+000 – Km 19+000 DEL CANALTAYMI PARA DISTINTAS RUGOSIDADES MAMPOSTERÍA,
CONCRETO y TIERRA.
pág. 48
Perfil longitudinal
Figura N° 24: Perfil del tramo en estudio.

CONCRETO y TIERRA.
pág. 49
Canal en perspectiva
Figura N° 25: Tramo de canal en perspectiva.

pág. 50
Resumen de resultados
Figura N° 26: Resultados caso 1.

pág. 51
Verificación con H CANALES
Figura N° 29: Comparación con H-CANALES.

pág. 52
Tabla N°03: Comparación de resultados HEC RAS con H CANALES caso 1
Se verifica la similitud de resultados, del modelo en Hec Ras con resultados de H
Canales.
Hec Ras Parámetro H Canales
0.0005 S 0.0005 m/m
65 Q 65 m³/s
11.50 T 11.499 m
2.17 V 2.167 m/s
3.33 Yn 3.33 m
29.99 A 29.99 m²
0.43 F 0.428
0.0165 n 0.0165
1.99 Yc 1.99 m

pág. 53
No hay errores en el modelo.

pág. 54
4.1. CASO 2. CANAL TAYMI PAREDES DE CONCRETO Y LOSA DE
CONCRETO
Figura N° 32: Sección transversal caso 2.
Cálculo de rugosidad compuesta concreto – concreto. H CANALES
Figura N° 33: Rugosidad Compuesta caso 2.
CASO 2: PAREDES DE CONCRETO Y LOSA DE CONCRETO
Caudal Q = 65.0000 m³/s
Solera b = 6.5000 m
Talud Z = 0.7500 --- concreto concreto
Rugosidades

pág. 55
Crear el proyecto: CANAL TAYMI CONCRETO
Figura N° 34: Proyecto caso 2.
Figura N° 36: Tramo en estudio.

pág. 56
Definir secciones.
Figura N° 37: Información Topográfica.
Figura N° 38: Perfil longitudinal tramo en estudio.
ESTACION UNIDAD 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
PROGRESIVAS Km
PARCIAL 0.00 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
ACUMULADA 18.00 18.10 18.20 18.30 18.40 18.50 18.60 18.70 18.80 18.90 19.00
COTAS msnm 120.000 119.950 119.900 119.850 119.800 119.750 119.700 119.650 119.600 119.550 119.500
PENDIENTE m/m 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005
0 124.00 0 123.95 0 123.9
3 120.00 3 119.950 3 119.900
9.5 120.00 9.5 119.95 9.5 119.9
12.5 124.00 12.5 123.95 12.5 123.9
0 123.85 0 123.8 0 123.75
3 119.850 3 119.800 3 119.75
9.5 119.85 9.5 119.8 9.5 119.75
12.5 123.85 12.5 123.8 12.5 123.75

pág. 57
Ingresar secciones
Figura N° 39: Sección transversal. Sección de inicio.
0 123.7 0 123.65 0 123.6
3 119.700 3 119.650 3 119.600
9.5 119.7 9.5 119.65 9.5 119.6
12.5 123.7 12.5 123.65 12.5 123.6
0 123.55 0 123.5
3 119.550 3 119.500
9.5 119.55 9.5 119.5
12.5 123.55 12.5 123.5

pág. 58
Figura N° 40: Sección transversal. Sección final.
Fuente: Elaboración Propia, 2017
El canal principal tiene rugosidad 0.014 (concreto) mientras que los márgenes
inmediatos tanto derecha como izquierda es tierra.
Guardar geometría.

pág. 59
Figura N° 42: Periodo de retorno.
Pendiente 0.0005.
Figura N° 43: Ingreso de pendiente.

pág. 60
Figura N° 44: Datos hidráulicos guardados.
Figura N° 45: Creación de plan Caso 2.
Correr el programa

pág. 61
Figura N° 46: Modelo concluido.
Resultados

pág. 62
Figura N° 47: Sección transversal en inicio.
Figura N° 48: Sección transversal al final.

CONCRETO y TIERRA.
pág. 63
Perfil longitudinal
Figura N° 49: Perfil hidráulico del tramo.

CONCRETO y TIERRA.
pág. 64
Figura N° 50: Perspectiva del tramo en estudio.

pág. 65
Resumen de resultados
Figura N° 51: Resumen de resultados.

pág. 66

pág. 67
Tabla N° 04 Comparación de resultados HEC RAS con H CANALES caso 2
Canales.
0.0005 S 0.0005 m/m
65 Q 65 m³/s
11.05 T 11.05 m
2.44 V 2.44 m/s
3.03 Yn 3.03 m
26.62 A 26.62m²
0.50 F 0.50
0.014 n 0.014
1.99 Yc 1.99 m

pág. 68
No hay errores en el modelo.
Figura N° 56: Modelo sin errores.

pág. 69
4.2. CASO 3. CANAL TAYMI PAREDES DE TIERRA Y LOSA DE
CONCRETO
Figura N° 57: Sección transversal caso 3.
Cálculo de rugosidad compuesta tierra – concreto. H CANALES
Figura N° 58: Rugosidad compuesta caso 3.
CASO 3: PAREDES DE TIERRA Y LOSA DE CONCRETO
Caudal Q = 65.0000 m³/s
Solera b = 6.5000 m
Talud Z = 0.7500 --- tierra tierra
Rugosidades

pág. 70
Crear el proyecto: CANAL TAYMI TIERRA
Figura N° 59: Creación de proyecto caso 3.

pág. 71
Definir secciones.
Figura N° 62: Información topográfica.
Figura N° 63: Perfil Topográfico del tramo.
ESTACION UNIDAD 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
PROGRESIVAS Km
PARCIAL 0.00 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
ACUMULADA 18.00 18.10 18.20 18.30 18.40 18.50 18.60 18.70 18.80 18.90 19.00
COTAS msnm 120.000 119.950 119.900 119.850 119.800 119.750 119.700 119.650 119.600 119.550 119.500
PENDIENTE m/m 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005
0 124.00 0 123.95 0 123.9
3 120.00 3 119.950 3 119.900
9.5 120.00 9.5 119.95 9.5 119.9
12.5 124.00 12.5 123.95 12.5 123.9
0 123.85 0 123.8 0 123.75
3 119.850 3 119.800 3 119.75
9.5 119.85 9.5 119.8 9.5 119.75
12.5 123.85 12.5 123.8 12.5 123.75

pág. 72
Ingresar secciones
Figura N° 64: Sección transversal al inicio.
0 123.7 0 123.65 0 123.6
3 119.700 3 119.650 3 119.600
9.5 119.7 9.5 119.65 9.5 119.6
12.5 123.7 12.5 123.65 12.5 123.6
0 123.55 0 123.5
3 119.550 3 119.500
9.5 119.55 9.5 119.5
12.5 123.55 12.5 123.5

pág. 73
El canal principal tiene rugosidad compuesta 0.021 (tierra – concreto) mientras
que los márgenes inmediatos tanto derecha como izquierda es tierra.
Guardar geometría

pág. 74
Figura N° 67: Periodo de retorno.
Pendiente 0.0005.
Figura N° 68: Pendiente del tramo.

pág. 75
Figura N° 69: Parámetros hidráulicos guardados.
Figura N° 70: Creación de Plan caso 3.
Correr el programa

pág. 76
Figura N° 71: Modelo concluido.

pág. 77
Resultados
Figura N° 72: Sección transversal al inicio.

CONCRETO y TIERRA.
pág. 78
Perfil longitudinal
Figura N° 74: Perfil hidráulico del tramo.

CONCRETO y TIERRA.
pág. 79
Figura N° 75: Perspectiva del canal.

pág. 80
Resultados
Figura N° 76 Resultados caso 3.

pág. 81
Figura N° 79 Verificación con H CANALES.

pág. 82
Figura N° 80 Verificación con H CANALES.
Tabla N° 05 Comparación de resultados HEC RAS con H CANALES caso 3
Canales
0.0005 S 0.0005 m/m
65 Q 65 m³/s
12.23 T 12.23
1.82 V 1.82
3.82 Yn 3.82
35.77 A 35.78
0.34 F 0.34
0.021 n 0.021
1.99 Yc 1.99

pág. 83
Figura N° 81 Modelo sin errores.

pág. 84
5. CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

pág. 85
5.1. Conclusiones
Se logró conocer la variación de los parámetros hidráulicos del tramo Km 18+000
– Km 19+000 del canal Taymi para rugosidades distintas rugosidades
mampostería, concreto y tierra. Aceptándose la hipótesis nula, si es significativo la
variación de parámetros hidráulicos por variación de la rugosidad.
Se realizó el modelamiento hidráulico para los tres casos con rugosidades
distintas (mampostería, concreto y tierra), manteniendo fijo el caudal 65 m³/s, la
altura total del canal 4 m, solera de 6.5 m, talud 0.75, pendiente 0.5 o/oo. Con la
finalidad de evaluar el comportamiento del flujo ante un posible cambio de
revestimiento del canal con fines de disminuir el nivel de riesgo por desborde en el
tramo en estudio Km 18+000 – Km 19+000.
Del modelamiento hidráulico con el software HEC RAS, para el caso 1 paredes de
mampostería y losa de fondo de concreto (realidad), con rugosidad compuesta de
0.0165 se tiene los siguientes parámetros hidráulicos, tirante normal de 3.33 m,
área hidráulica de 29.99 m², espejo de agua de 11.50 m, número de froude 0.43,
perímetro 14.83 m, radio hidráulico 2.02, velocidad 2.17 m/s, energía especifica
3.57 m-kg/kg, flujo subcrítico, tirante crítico 2.99 m. Para el caudal de diseño de 65
m³/s no genera desborde del flujo del canal, sin embargo si ocurriría para un
caudal de 90 m³/s.
paredes de concreto y losa de fondo de concreto, con rugosidad de 0.014 se tiene
los siguientes parámetros hidráulicos, tirante normal de 3.03 m, área hidráulica de
26.62 m², espejo de agua de 11.05 m, número de froude 0.50, perímetro 14.08 m,
radio hidráulico 1.89, velocidad 2.44 m/s, energía especifica 3.33 m-kg/kg, flujo
subcrítico, tirante crítico 2.99 m. Para el caudal de diseño de 65 m³/s no genera
desborde del flujo del canal, sin embargo si ocurriría para un caudal de 105.8 m³/s.

pág. 86
paredes de tierra y losa de fondo de concreto, con rugosidad compuesta de 0.021
se tiene los siguientes parámetros hidráulicos, tirante normal de 3.82 m, área
hidráulica de 35.78 m², espejo de agua de 12.23 m, número de froude 0.34,
perímetro 16.05 m, radio hidráulico 2.23, velocidad 1.82 m/s, energía especifica
3.99 m-kg/kg, flujo subcrítico, tirante crítico 2.99 m. Para el caudal de diseño de 65
m³/s no genera desborde del flujo del canal, sin embargo si ocurriría para un
caudal de 70 m³/s.
De los modelos hidráulicos se aprecia que a medida que se incrementa el valor de
la rugosidad se incrementa el valor del tirante normal, área hidráulica, perímetro,
radio hidráulico, espejo de agua, energía especifica. Mientras que los parámetros
como la velocidad y número de froude, tienden a disminuir.
.

pág. 87
5.2. Recomendaciones
Un canal con rugosidades bajas, incrementa la capacidad de conducción, sin
embargo por la envergadura del canal Taymi con 48.80 km de longitud, no es
recomendable un cambio de material de revestimiento por el costo que se
generaría, pero si es recomendable hacer un monitoreo del canal Taymi en todo
su recorrido, hacer un modelo hidráulico completo con HEC RAS, HEC GEORAS
Y SIG para conocer a detalle los puntos críticos con alto nivel de riesgo de
desborde y evaluar la posibilidad técnica y económica de colocar en ciertos puntos
aliviaderos laterales de excedencias, con el fin de evitar desbordes.
Un tema interesante a investigar es evaluar las variaciones en la rugosidad que
genera el crecimiento de algas verdes filamentosas (Rhizoclonium hieroglyphicum)
en canales de riego.
En un tramo del canal Taymi, se puede colocar secciones de control de caudal, y
con modelos matemáticos en base a algoritmos determinar el verdadero valor de
rugosidad del tramo en estudio, para verificar diferencias con la rugosidad teórica
de diseño.

pág. 88
BIBLIOGRAFÍA
Lozano David (2016). “Estudio de simulación sobre la influencia de la rugosidad
en el control automático aguas abajo de un canal de riego”. Instituto Andaluz de
Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción
Ecológica. España.
Olivero, M (2003). “Influencia de la rugosidad, relación de aspecto y número de
Reynolds en los esfuerzos cortantes”. Laboratorio de Hidráulica, CHIDRA
Facultad de Ingeniería, Universidad de los Andes. Venezuela.
Osío Mónica (2010). “Cálculo del coeficiente de rugosidad "n" de manning en los
grandes ríos de Venezuela”. Laboratorio de Hidráulica, CHIDRA Facultad de
Ingeniería, Universidad de los Andes. Venezuela.
León Isabel (2015). “Estudio de la rugosidad real de conducciones en servicio
para el transporte de agua”. Laboratorio de Hidráulica del Centro de Estudios
Hidrográficos - CEDEX. México.
Romero Ignacio (2007). “Comportamiento hidráulico en modelo reducido de
túneles de sección portal trabajando a presión con rugosidad compuesta”.
Facultad de ingeniería Universidad Nacional Autónoma de México.

pág. 89
Nureña Jan (2015). “Evaluación de fenómenos hidráulicos en el canal Chaquin
del sistema de riego del valle de Virú primer tramo”. Tesis para optar el título
profesional de ingeniero civil. Universidad Particular Antenor Orrego. Perú.
Alfaro Tomas (2010). “Tratamiento de cauce del rio para el control de
inundaciones en la cuenca chancay Lambayeque” Ministerio de Agricultura,
Autoridad Nacional del Agua. Perú.

pág. 90
ANEXOS
Equipo de investigación en reconocimiento de campo. Canal Taymi.
Partidor la Puntilla, inicio del canal Taymi.

pág. 91
Canal Taymi.
Compuertas radiales en canal Taymi.

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