ingeniería

1. “AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANIA NACIONAL”
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
DOCENTE:
ING. MG. SAUL HEYSEN LAZARO DIAZ
CURSO:
MECÁNICA DE FLUIDOS II
TEMA:
DISEÑO DE CANALES Y VERTEDEROS
INTEGRANTES:
ALCANTARA MORALES CHRISTIAN EMERSON
BUEZA REYES ALEXANDER
CHAVEZ ORTIZ SARA
NARVÁEZ MORENO JOANNA
ROMERO RODAS LUCHANI ROYSER
CHIMBOTE – PERÚ
2022

2. INTRODUCCIÓN
Los canales se pueden construir excavando y amontonando tierra en los costados para formar taludes,
siendo la manera más económica, o si existen obstáculos, se pueden construir puentes canales como
acueductos.
Los vertederos son elementos complejos y importantes que se utilizan en sistemas de distribución de
agua, en saneamientos, en sistemas de evacuación de aguas residuales y en sistemas de control de aguas
pluviales y permiten controlar el nivel en embalses, canales y depósitos, también permiten derivar
caudales y elevar el nivel de agua.
El problema que surge cuanto al uso de estas geometrías complejas es la dificultad de determinar a priori
la capacidad en función del caudal de agua en las mismas. Numerosos estudios más o menos
experimentales que pretenden evaluar la capacidad hidráulica de este tipo de dispositivos existen. En
este trabajo, haremos un estudio teórico del comportamiento de diferentes vertederos hidráulicos a fin de
conocer su caracterización matemática

3. GENERALIDADES SOBRE LOS CANALES Y
CARACTERIZACIÓN DE LOS VERTEDEROS

4. CANALES
Definición:
Un canal es un conducto natural o artificial por donde fluye un líquido valiéndose únicamente de la acción
de la fuerza de gravedad. Se caracteriza por presentar una superficie libre expuesta a presión atmosférica.
Canales son obras hidráulicas lineales que transportan agua en superficie libre.

5. Tipos de canales
Los canales se clasifican en 2 tipos según que sean naturales o artificiales .
Los canales naturales son: ríos, corriente de agua y torrentes
Los canales artificiales son: canales de suministro, drenaje, riego, evacuación de aguas pluviales y
residuales y de navegación.

6. En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos generalmente
utilizada para aguay que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan
como vías artificiales de navegación.
Los canales artificiales
El diseño de un canal se plantea teniendo como datos:
 Geometría
 El gasto máximo que debe conducir,
 La rugosidad de sus fronteras y la pendiente disponible de acuerdo con la topografía del terreno
en que se va a construir.
El diseño de un canal comprende 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. En el diseño se deben tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo
del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal y
taludes, etc.

7. El canal hidráulico o abierto o, simplemente, canal se define como una conducción abierta a la atmósfera
destinada al transporte de fluidos en el que éste es desplazado por su propio peso y la pendiente de la
construcción.

8. Características geométrico-hidráulicas de
los canales y de una sección transversal
de un canal
Esas características permiten conocer a
todos los elementos que constituyen un
canal y poder hacer la diferencia entre los
parámetros geométricos que definen la
forma del canal y los parámetros
hidráulicos del canal.

9. Parámetros hidráulicos de los canales y de una sección transversal de un canal
Los parámetros hidráulicos son aquellos que dependen de la cantidad de agua que fluya por el canal.
Estos parámetros están representados en la figura siguiente:

10. Formas de los canales y velocidad media
Según los parámetros hidráulicos y los de la sección transversal existen varias formas de canales:
Canales de forma rectangular, triangular, trapezoidal, circular, forma de cuneta poco profunda, naturales
de forma irregular.
En realidad en un canal la velocidad no suele ser la misma en todos los puntos, por eso cuando se habla
generalmente de velocidad en un canal se refiere a la velocidad media del canal que está dada por la
fórmula:

11. Rugosidad de un Canal
La Rugosidad es una característica del estado de superficie de un material sólido, es también un
parámetro de un flujo produciéndose sobre este material. Puede tener varias aceptaciones técnicas pero
en hidráulica dentro del estudio de canales en lámina libre es el coeficiente k que intervenga en la
fórmula de Manning-Strickler que nos da la expresión de la velocidad media en régimen uniforme. Por
ejemplo en un canal cuyo la base es de pendiente conocida y de Radio hidráulico dado.

12. LOS VERTEDEROS
Definición
Un vertedero es un obstáculo transversal de geometría y de forma variable que se pone en una
estructura hidráulica en lámina libre, por ejemplo un canal, un río u un depósito en fin de regular el
nivel del líquido al interior de la estructura y de controlar sus efectos aguas abajo.

13. Función de los vertederos Los vertederos tienen varias funciones siendo las principales:
 Controlar el nivel en embalses, canales, depósitos
 Aforo y medición de caudales de pequeños cursos de agua y conductos libres
 Elevar el nivel de agua
 Evacuación de crecientes o derivación de un determinado caudal (aliviaderos).

14. Partes de un vertedero Las partes de un vertedero son:
 Cresta (L): Borde superior del vertedero
 Contracciones: Lo constituyen los bordes o caras verticales
 Umbral del vertedero (P): es la altura del vertedero desde su base hasta el punto más bajo de salida de agua.
 Longitud del vertedero (B): Es la longitud perpendicular del vertedero con respecto al flujo. Puede ser igual en
algunos casos al ancho del canal de acceso.
 Carga (H): Es la altura alcanzada por el agua a partir de la cresta del vertedero.

15. Clasificación de los
vertederos
Clasificación por geometría Según su geometría
tenemos: Vertederos triangulares, rectangulares
(sin contracción o con contracciones laterales),
trapezoidales, circulares y parabólicos.
Clasificación por espesor de la pared Existen 2
tipos de vertederos según el espesor de la pared:
los vertederos de pared delgada ( e  2mm ) y los
vertederos de pared gruesa ( e > 0.66H )

16. Fórmula de Francis
Es en Lowell, Massachussetts entre 1848 y 1852 que, en fin, de encontrar la expresión del coeficiente de
descarga de vertederos de pared delgada, James B. Francis realizó sus experimentos en determinadas
condiciones. La formula de Francis es:

17. Fórmula de Bazin ampliada por Hégly
Bazin estableció en 1886 una ecuación para el cálculo de la descarga en vertederos rectangulares
sin contracciones basada en sus experiencias: La condiciones límites de aplicación de la
fórmula de Bazin-Hégly son:

18. Fórmula de Kindsvater
Carter Es una de las fórmulas las más precisas que se aplica a todos los tipos de vertederos
rectangulares y es en 1959 que C.E. Kindsvater y R.W. Carter la establecieron. Su formulación es:

19. Fórmula de Rehbock
Su fórmula presentada en 1929 para expresar el coeficiente de descarga CD de vertederos rectangulares
de pared delgada sin contracciones que se aplica a la ecuación.

20. EJERCICIOS

21. ¿Cuál es el máximo caudal que puede circular por un canal de sección rectangular, ancho
b=1.5m con una energía especifica disponible de 2.8m?

22. Demostrar que para un vertedero de cresta ancha la ecuación que define el caudal teórico es:

23. CONCLUSIONES

24.  Se pueden generar distintos tipos de flujo, sean estos sub-critico, críticos y supercríticos.
 La longitud del canal 5.04 metros permite y facilita la experimentación de fluidos, permitiendo en gran
medida la estabilización de flujo más rápidamente, por lo que optimiza la medición de los diferentes tipos
de variables que se pueden medir en el.
 El equipo puede soportar diferentes tipos de vertederos, ya sean estos de pared delgada o gruesa.
 La bomba utilizada para las pruebas es de ½ hp de potencia, por lo que el caudal manejado por esta es
únicamente para realizar pruebas con los accesorios mencionados en las guías de laboratorio, no obstante
el canal puede manejar hasta una potencia de 3.5, al mismo tiempo respetando el limite critico de 0.21 m
de altura con respecto al fondo del canal.
 El tanque de pruebas (ver planos), se dimensiono en base a materiales disponibles por lo que para un
caudal mayor al especificado en la guías de laboratorio deberá de tenerse en cuenta su respectiva
modificación.