Hidraulica de canales S2 s1

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HIDRAULICA DE CANALES
CALCULO EN CANALES 
Mg. Giovene Pérez Campomanes
Logro específico de aprendizaje:
Al término de la unidad, el estudiante diseñara canales en
condiciones normales, con distintas secciones
transversales y borde libre.
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ESQUEMA GENERAL 
Revisión de investigaciones
Los criterios de diseño se encuentran apoyados en sus respectivos
cálculos matemáticos asegurando un adecuado desempeño
hidráulico que garantice la buena operación y disponibilidad del
recurso hídrico para los terrenos de cultivo. Para la elaboración del
proyecto se emplearon programas de ofimática y diferentes
programas de ingeniería aplicada como H-canales, AutoCAD,
AutoCAD Land. (Villar Chacon, Maria Veronica Delia,2017).
• Cuando se diseña una estructura de confluencia de canales, lo que
interesa de forma primordial es, calcular las alturas en los puntos
de entrada a la unión (P1, P2), y a la salida (P3), (figura 2.2)
cercanas a la confluencia, para de esta manera poder evaluar los
efectos de esas alturas en los canales concurrentes.
• Para relaciones de caudal, entre el flujo de canal lateral y el canal
aguas abajo de la unión, con valores Q2/Q3 < 0,06 se puede notar
en la curva elaborada para cálculo de ensanchamientos aguas
abajo de una confluencia, que el flujo proveniente del canal lateral
no causa efecto negativo al unirse con el flujo principal.(Yaya -
2014).
Al modelar el flujo en el canal así como en las obras de arte se
observo que el flujo no tiene problemas en todo el recorrido, con lo
cual se puede afirmar que el programa HEC-RAS es adecuado para
verificar y analizar el comportamiento del flujo en el canal y las
obras de artes diseñadas.
Se puede concluir que el Programa HEC-RAS modela
adecuadamente el flujo en el canal y en las estructuras mencionadas
siempre y cuando se ingresen correctamente las secciones de cada
estructura y las consideraciones para cada una de ellas(Torres, 2017).
Formula de Maning: 
Es la mayormente utilizada para el cálculo hidráulico
de canales. La fórmula de Manning establece lo
siguiente:
Donde:
n
SR
V
2/13/2
=
V : Velocidad media en el canal
R : Radio hidráulico (R=A/P)
S : Pendiente longitudinal del canal
n : Coeficiente de rugosidad
Equivalentemente, si se considera que V=Q/A y R=A/P, la fórmula de Manning puede escribirse como
sigue, en términos del caudal:
nP
SA
Q
3/2
2/13/5
=
Fuente: Ing. Luis Miguel Suarez Villar. Foto cortesía de Dragasur C.A.
Formula de Chezy: Es mayormente utilizada en el
estudio de los problemas asociados al transporte de
sedimentos. La fórmula de Chezy establece lo siguiente:
RSCV =
El coeficiente “C” se conoce como coeficiente de
Chezy, y se determina a partir de la siguiente
expresión:
• Donde:
+
=
3.0Ks
R12
log18C
R : Radio 
hidráulico
Ks : 
Rugosidad 
absoluta
δ: Espesor de 
la subcapa 
laminar.
Se evalúa 
mediante la 
relación:
Donde:
*V
6.11 
= gRS*V =
Distribución de velocidad: La velocidad máxima
normalmente ocurre debajo de la superficie libre de 0.05 a
0.25 de la profundidad, cuanto más cerca está de las
riberas más profundo está el valor máximo.
La distribución de velocidad en un canal depende de
otros factores como: forma rugosidad del canal,
presencia de codos y curvas.
Coeficiente de rugosidad: Es la resistencia
al flujo del agua, que presentan los
revestimientos de los canales artificiales y la
geología del cauce en los conductos
naturales.
Se presentan dos problemas de naturaleza
diferente.
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Dado el curso de agua existente calcular el gasto
Q, que puede escurrir, aplicando la formula de
maning.
Se requiere estimar el valor de n que
corresponde al cauce.
Dado un problema de diseño hay que considerar
para la superficie (revestimiento) que va a tener
el canal, el cual es el valor de n que se le asigna.
21
22
n, no depende exclusivamente
de la aspereza de la superficie.
• Depende de:
• Curvas: La presencia de
curvas aumenta la
resistencia.
• Vegetación: Su
crecimiento puede alterar
esencialmente los
valores supuestos en
base únicamente a la
rugosidad es frecuente
en canales en tierra.
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Irregularidades: Los canales en tierra se caracterizan
por no tener una sección transversal invariable. Las
pequeñas irregularidades que pueden ocurrir como
consecuencia de bancos, depósitos de sedimentos, etc.
Tirante : Al aumentar el tirante se tendrá, de acuerdo a 
la teoría, que la rugosidad relativa disminuye y por lo 
tanto también debe disminuir el coeficiente n.
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Cowan: Determino que el valor de n a considerar en los cálculos debería tomar en cuenta los factores 
anteriormente señalados, según la ecuación siguiente:
Siendo:
no = El valor básico que depende de la rugosidad ( aspereza).
n1 = Es un valor adicional para tomar en cuenta las irregularidades.
n2 = Es el valor adicional para tomar en cuenta las variaciones en la forma y tamaño de la sección 
transversal.
n3 = Es para tomar en cuenta las obstrucciones. 
n4 = Es para tomar en cuenta la vegetación.
m5 = Es un factor para tomar en cuenta los meandros.
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Superficie del canal
Tierra 0,02
Roca 0,025
Grava fina 0,024
Grava gruesa 0,028
Irregularidad
Suave 0
Menor 0,005
Moderado 0,01
Severa 0,02
Variación de la seccion
Gradual 0
Ocasional 0,005
Frecuente 0,010-0,015
Efecto de la Obstruccion
Despreciable 0
Menor 0,010 -0,015
Apreciable 0,020-0,030
Severo 0,040-0,060
Vegetación
Bajo 0,005-0,010
Medio 0,010-0,025
Alto 0,025-0,050
Muy alto 0,050-0,1
Intensidad de meandros
Menor 1
Apreciable 1,15
Severo 1,3
Cuadro sacado del libro de ven te chow de Hidráulica 
Secciones de Mínima Infiltración
Dependiendo de la permeabilidad del canal, el agua se va
a infiltrar por los taludes y el fondo humedecidos,
entonces es necesario diseñar una sección que permita la
menor perdida posible por infiltración(i).
“i”, depende de la clase de terreno, pero es proporcional a
la profundidad h en los taludes y en el fondo es
constante:
yki =
( ))14 2 zz
y
b
−+=
Entonces la ecuación para una sección de mínima infiltración es:
Una relación intermedia entre una sección de máxima eficiencia 
y mínima infiltración sería:
( ))13 2 zz
y
b
−+=
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Taludes recomendados: Depende de la geología de
los terrenos que atraviesa, por lo cual el ingeniero al
efectuar el trazo de los canales recomienda los
taludes mas favorables, de acuerdo a su observación
visual o las muestras de las calicatas.
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Tirantes
recomendados: Es
necesario efectuar un
análisis del costo del
canal para diferentes
tirantes tomando como
base la sección de
máxima eficiencia
hidráulica(MEH).
• Se recomienda en
canales con taludes
hasta de 1.5:1 y
tirantes de hasta de
3.0 metros, se
cumpla la siguiente
relación:
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Etcheverry recomienda se emplee para canales con caudales > 5 m3/s, y 
en terrenos llanos la relación:
Para canales < 5 m3/s un tirante de :
Para canales de media ladera, se recomienda aplicar la formula racional 
para tirantes no menores a:
6.11. Canales con Rugosidad Compuesta
pasto
Mampostería
de piedra
concreto
Mampostería
de piedra
pasto
La rugosidad a lo largo del perímetro mojado puede ser
diferente, pero la velocidad media se puede calcular por
una formula de flujo uniforme sin necesidad dividir la
sección, aplicando un coeficiente de rugosidad compuesta
en la formula: nc, (también denominada n ponderada).
Hay varios autores que han propuesto formas de hallar nc:
1. Horton y Einstein:
Suponen que cada área tiene la misma velocidad media
3
2
2
3







 
=
T
ii
c
P
Pn
n
2. Pavlovski, Mülhofer y Banks:
FiFT = Sobre cada porción del perímetro
2
1
2








=
P
nP
n iic
3. Lotter:















=
i
ii
c
n
RP
PR
n
3
5
3
5
PRACTICA DIRIGIDA
1. Se tiene un canal rectangular de 10 m de ancho y 3 m de tirante que
conduce agua. La superficie de concreto, bien acabado, pero con varios
años de uso. La pendiente es de 0.0008. Calcular el gasto utilizandolas
fórmulas de Gaugillet-Kutter, Kutter, Kutter, Bazin, Maning, Chezy,
Pavlovski, comparar los resultados.
2. Un canal rectangular tiene un ancho de solera de 2 m y de un
coeficiente de rugosidad de 0.014. El tirante es de 1.20 m y la
pendiente es de 1.2 o/oo. Calcular el tirante con el que fluirá el
mismo caudal en un canal triangular de 90 %, que tiene la misma
rugosidad y la misma pendiente.
TAREA 3
Revisar el aula virtual: tarea 3.
CONCLUSIONES FINALES:
Conclusiones:
• El alumno estará capacitado para diseñar canales en
condiciones normales, rugosidad compuestas con distintas
secciones transversales y borde libre.
• Aprender de la ejecución y desarrollo de ejercicios.
BIBLIOGRAFIA
N° Referencias Bibliográficas
Naudascher, E. (2013). Hidráulica de canales: diseño de estructuras. (1°
ed.). México: Limusa. 
Autoridad Nacional del Agua. (2010). Manual: Criterios de diseños de obras 
hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de 
afianzamiento hídrico. Dirección de Estudios de Proyectos Multisectoriales.
Pérez, G (2016). Manual de obras hidráulicas.
https://civilgeeks.com/2016/03/12/manual-de-obras-hidraulicas-ing-
giovene-perez-campomanes/
Villón, M. (2007). Hidráulica de Canales. (2° ed.). Editorial Villón. 
Saldarriaga, J. (2007). Hidráulica de Tuberías. Universidad de los Andes. 
Editorial Alfaomega. 
Chow Ven Te. Open Channels Hydraulics, Editorial Diana
EMAIL:
C18640@utp.edu.pe
Web: http://es.slideshare.net/gioveneperezcampomanes/edit_my_uploads
PREGUNTAS
Gracias
Docente: Mg. Ing. Giovene Pérez Campomanes.