Este documento trata sobre varios temas relacionados a la hidráulica, incluyendo la cantidad y calidad del agua, conflictos en el uso del agua, reservorios, canales, caudales, calidad del agua, diseño de canales, erosión, y más. Presenta información sobre proyectos hidráulicos en Piura como el reservorio Cirato, la central hidroeléctrica Carhuaquero, y el desarenador Majes. También cubre conceptos como flujo uniforme, flujo gradualmente variado, clasificación de suelos,

1. HIDRAULICA
CAMPUS PIURA

2. CURSO:
HIDRAULICA
Agosto 2019
Dr. Ing. Jorge D. Reyes Salazar

3. Introducción
Calidad y cantidad del agua
Conflictos del uso del agua

4. Cantidad de Agua

5. Reservorio Cirato
CH Carhuaquero
Calidad del agua

6. Alabes de las turbinas
Pelton de la CH Cañón
del Pato.
Calidad del agua

7. Desarenador Majes
Calidad del agua

8. Conflictos del uso del agua
Al diseñar una obra debemos considerar los conflictos que
puedan ocurrir.

9. Datos
- Ciudad de Piura 480 000 habitantes.
- Demanda diaria de agua potable por habitante ?
- Demanda de energía aproximada 40 MW.

10. El clima en Piura es un clima desértico.
Durante el año virtualmente no hay precipitaciones.
La clasificación del clima de Köppen-Geiger es BWh.
La temperatura aquí es en promedio 24.2 ° C.

12. - Caudal agua potable ciudad de Piura 1.2 m3/s.
- 50% Curumuy, 50% de pozos.

14. Flujo Permanente
Flujo Uniforme
Flujo Variado
- Flujo Gradualmente Variado.
- Flujo Rápidamente Variado.

15. Flujo Uniforme
Tirante constante
Velocidad constante
Pendiente constante

16. Flujo
Gradualmente
y Rápidamente
Variado

19. 99.00
Sección
Área
hidráulica
Perímetro
mojado
Radio
hidráulico
Espejo de
agua
C.G
y
b* y
b 2
+
y
b
y
b
*
2
*
+
b
2
y
( )y
y
z
b *
+ ( )
2
1
2 z
y
b +
+
( )
2
1
*
2
*
*
z
y
b
y
y
z
b
+
+
+
y
z
b *
*
2
+
( )
b
T
b
T
y
+
+ 2
*
3
2
* y
z ( )
2
1
2 z
y + 2
1
*
2
*
z
y
z
+
y
z *
*
2
3
y
( ) 2
8
1
D
sen
 − D
*
2
1
 D
sen






−


1
4
1
D
sen 






2
1
o
( )
y
D
y −
*
2




−
−
−
sen
sen
D
D 2
*
*
3
2
2
cos
2
3
y
T *
3
2
T
y
T
*
3
*
8 2
+ * 2
2
2
*
8
*
3
*
*
2
y
T
y
T
+
*
y
A
*
2
*
3
y
*
5
2

20. Area de Sección Parabólica

22. Centro de gravedad de sección parabólica

27. Flujo Uniforme
Ecuación de Manning

2
/
1
3
/
2
S
AR
Q =
Donde:
A área hidráulica,
R radio hidráulico,
S pendiente energética del canal
n rugosidad del canal.
La mayor dificultad al aplicar la fórmula Manning reside en la
determinación del coeficiente de rugosidad n pues no hay un método
exacto de seleccionar un valor n. El valor de n es muy variable y
depende de una cantidad de factores:
Rugosidad de la superficie, Vegetación, Irregularidad del canal,
sedimentación y erosión, obstrucciones

28. Máxima Eficiencia Hidráulica
2
2

tg
y
b
=
2
2

tg
y
b
=
2
2

tg
y
b
=
2
2

tg
y
b
=

29. Máxima Eficiencia Hidráulica

32. Mínima Infiltración

35. Sección de Mínima Infiltración
La aplicación de mínima infiltración se dará
para los siguientes casos:
- Terrenos permeables.
- Canales sin revestir.
- Agua con costos relativamente altos.
- Agua escasa.

42. MATERIAL Talud
Z
Roca dura ó sana
Roca blanda o fisurada
Roca suelta, grava cementada, arcilla.
Arcilla con grava, suelo franco,
conglomerado y suelo arcilloso.
Suelo franco con grava.
Arena y grava, arena bien graduada,
suelos arenosos limosos.
Suelos arenosos, arena fina y limos.
1/5
2/3
4/5
1
1.5
1.5 a 2
2 a 3
Taludes recomendados (Z)

45. Clasificación propuesta por Americal Geophysical Union
GRUPO CLASE TAMAÑO
mm
BOLOS Muy Grandes
Grandes
Medianos
Pequeños
2048
1024
512
256
4096
2048
1024
512
CANTOS Grandes
Pequeños
128
64
256
128
GRAVA Muy Gruesa
Gruesa
Mediana
Fina
Muy Fina
32
16
8
4
2
64
32
16
8
4
ARENA Muy Gruesa
Gruesa
Mediana
Fina
Muy Fina
1
0.5
0.25
0.125
0.062
2
1
0.5
0.25
0.125
LIMO Grueso
Mediano
Fino
Muy fino
0.031
0.016
0.008
0.004
0.062
0.031
0.016
0.008
ARCILLA Gruesa
Mediana
Fina
Muy fina
0.002
0.001
0.0005
0.00024
0.004
0.002
0.001
0.0005

46. Inicio del arrastre de sedimentos
Criterio de la velocidad:
Relaciona la velocidad
actuante en el lecho con las
velocidades resistentes de las
partículas.
Criterio del esfuerzo de
corte:
Relaciona los esfuerzos
cortantes actuantes en el
lecho con los esfuerzos
resistentes de las partículas.
C
0
t
>
t
t o = Esfuerzo actuante
t c =
C
0
U
U >
Uo= Velocidad del flujo
Uc= Velocidad resistente Esfuerzo resistente

47. EROSION
SUELOS COHESIVOS
SUELOS NO COHESIVOS

48. MATERIAL Velocidad
m/s
5
10 a 14
7
Velocidad de flujo m/s permisible sin
erosión.
Agua con sedimentos
Roca (sedimentaria e ígnea)
Revestimiento de concreto
mamposteria de piedra
Material cohesivos

50. vp
V )
971
.
0
(
546
.
2
=
Donde:
V es la velocidad resistente (m/s);
Vp es el volumen de poros (%);
Suelos cohesivos
Arcilla Suelta Vp= 67%
Arcilla compacta Vp= 25%

51. Suelos no cohesivos
La fuerza que ejerce el flujo de agua sobre el fondo y las paredes
del canal se llama fuerza tractiva:
Donde:
τ es la fuerza de tracción sobre el fondo del canal ; γ es el peso
específico del agua; R es el radio hidráulico y S es la pendiente de
energía.
𝜏𝑅 = 0.063(ϒS - ϒ) d
𝜏𝑓 = ϒ y S

52. Diseño de canal
Se pide diseñar un canal que atravesará
un terreno conformado por arcilla
compacta que transportará un caudal de
10 m3/s, pendiente longitudinal 0.0006,
rugosidad 0.024, talud de acuerdo al
material. El canal tiene una longitud de 15
Km.

53. Mínima Infiltración

54. Arcilla compacta, velocidad resistente 1.20 m/s.

55. Diseño de canal
Se pide diseñar un canal que atravesará
un terreno conformado por arcilla suelta
Vp (67%) que transportará un caudal de
12 m3/s, pendiente longitudinal 0.0005,
rugosidad 0.024, talud de acuerdo al
material. El canal tiene una longitud de 15
Km.

56. Mínima Infiltración
Arcilla suelta, velocidad resistente 0.35 m/s.

57. Arcilla suelta, velocidad resistente 0.35 m/s.
La velocidad del flujo es 1.064 m/s y supera el valor de 0.35 m/s, por
lo tanto debemos pensar en alternativas.
1) Compactarla
2) Revestirla
3) Cambiar de material a uno resistente.

58. vp
V )
971
.
0
(
546
.
2
=
1) Compactar el material
La velocidad de flujo es 1.064 M3/s, por lo tanto
obtengamos una velocidad resistente de ese valor
1.064 = 2.546 (0.971)𝑉𝑝
Vp = 29.65%

59. 2) Revestirla

60. 𝜏𝑅 = 0.063(ϒS - ϒ) d
𝜏𝑓 = ϒ y S
𝜏f=(1000x9.81) (2.006) (0.0005) = 10.104 N/m2
10.104= 0.063 ( 2650 *9.81-1000*9.81) d
d= 1 cm

61. MATERIAL Velocidad
m/s
5
10 a 14
7
Velocidad de flujo m/s permisible sin
erosión.
Agua con sedimentos
Roca (sedimentaria e ígnea)
Revestimiento de concreto
mamposteria de piedra
Material cohesivos

62. Erosión canal de limpia Nº1
C1
C2
Vista en planta de las erosiones en la Bocatoma
Erosión canal de limpia Nº2
Erosión del cuerpo Creager Nº1 y Nº2
Erosión de poza disipadora

63. A
B
A
B
Zonas de erosión
C1
C2
Vista en planta de las erosiones en la Bocatoma

64. Sección A-A: Perfil longitudinal en el eje del canal de Limpia Nº1
(Plano de evaluación de daños 1998/1999)
Erosión de canal de limpia y creager

65. Bocatoma actual: Velocidades para un caudal de 3300 m3/s aguas debajo de compuerta Nº2.
V=20 m/s
V=10 m/s
V=4 m/s

66. Bocatoma modificada: Velocidades para un caudal de 3000 m3/s y compuertas Nº1, Nº2,
Nº4, Nº5 y Nº6 abiertas

67. Canal Madre Proyecto Chavimochic
En canales revestidos las velocidades mínimas no debieran ser menores a 0.7 m/s para evitar
el crecimiento de vegetación y la deposición de material, aunque esta puede variar
dependiendo del tamaño y composición de los sedimentos en suspensión.

71. Departamentos del Perú
con mayor presencia
de arcillas expansivas

72. Jun.2015
CULTIVOS UNIDAD ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC.
TOTAL
m3/ha./campaña
1.- Algodón m3/há./mes 1073.16 1428.00 3492.29 3148.09 1795.18 1022.73 11959
2.- Arroz(1ªCampaña) m3/há./mes 3246.55 3222.04 3531.75 2561.18 1316.09 13878
3.- Arroz(2ªCampaña) m3/há./mes 2226.36 2653.60 2952.00 2472.11 1450.91 11755
4.- MaízGrano (1ªCampaña) m3/há./mes 1242.25 2994.55 2598.36 693.00 7528
5.- MaízGrano (2ªCampaña) m3/há./mes 997.09 2829.45 2765.45 1031.74 7624
6.- Plátano m3/há./mes 2225.24 2027.71 2171.13 2073.27 1795.18 1462.36 1558.45 1688.65 1878.55 2035.85 2031.27 2221.29 23169
7.- Camote m3/há./mes 0.00 1287.91 2527.91 1447.14 5263
8.- Frijolseco m3/há./mes 1127.27 2875.64 1375.27 5378

73. m3/Ha/Campaña
Meses m3/ha/mes m3/ha/dia m3/ha/s l/s/ha
Algodón 11959 6 1993 66.4 0.00077 0.8
Arroz 13878 5 2776 92.5 0.00107 1.1
Arroz 2 11755 5 2351 78.4 0.00091 0.9
Maiz 1 7528 4 1882 62.7 0.00073 0.7
Maiz 2 7624 4 1906 63.5 0.00074 0.7
Plátano 23169 12 1931 64.4 0.00074 0.7
Camote 5263 3 1754 58.5 0.00068 0.7
Frijol 5378 3 1793 59.8 0.00069 0.7

77. Canal de la Bocatoma
María Auxiliadora Quiroz

78. Canal Yuscay
Por el cual se conducen hasta un máximo de 50 m3/s, construido en
manposteria en piedra, con una longitud total 14.700 km.

79. Canal Madre Proyecto Chavimochic
En canales revestidos las velocidades mínimas no debieran ser menores a
0.7 m/s para evitar el crecimiento de vegetación y la deposición de material,
aunque esta puede variar dependiendo del tamaño y composición de los
sedimentos en suspensión.

80. Disipación de energía en Planta
Canal Cumbemayo

85. Canal de la Bocatoma
María Auxiliadora Quiroz

86. Canal Madre Proyecto Chavimochic
En canales revestidos las velocidades mínimas no debieran ser menores a
0.7 m/s para evitar el crecimiento de vegetación y la deposición de material,
aunque esta puede variar dependiendo del tamaño y composición de los
sedimentos en suspensión.

88. Caudales mensuales m3/s
Necesidad de reservorio
0
50
100
150
200
250
300
350
46.6 71.1 105.9 146.4 189.1 277.7 316.4 239.4 101.8 58.3 45.9 42.4
sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago

89. INGRESO Ingreso EGRESO
m3/s Ingreso m3/s m3/mes Mill m3/mes 260.0
107.8 30 setiembre 46.6 5 41.6 107827200 107.8 107.8 265.8 -158.01 101.97
177.0 31 octubre 71.1 5 66.1 177042240 177.0 284.9 274.7 -97.66 4.31
261.5 30 noviembre 105.9 5 100.9 261532800 261.5 546.4 265.8 -4.31 0.00
378.7 31 diciembre 146.4 5 141.4 378725760 378.7 925.1 274.7 104.02 104.02
493.1 31 enero 189.1 5 184.1 493093440 493.1 1418.2 274.7 218.39 322.41
659.7 28 febrero 277.7 5 272.7 659715840 659.7 2077.9 248.1 411.59 734.00 Volumen
834.1 31 marzo 316.4 5 311.4 834053760 283.5 2361.5 274.7 8.84 742.84 742.84
607.6 30 abril 239.4 5 234.4 607564800 265.8 2627.3 265.8 -0.04 742.80
259.3 31 mayo 101.8 5 96.8 259269120 259.3 2886.5 274.7 -15.43 727.36
138.2 30 junio 58.3 5 53.3 138153600 138.2 3024.7 265.8 -127.69 599.68
109.5 31 julio 45.9 5 40.9 109546560 109.5 3134.2 274.7 -165.16 434.52
100.2 31 agosto 42.4 5 37.4 100172160 100.2 3234.4 274.7 -174.53 259.99
3234.41 102.56 3234.411 -482.81
0.00 283.54