ELEMENTOS DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS DE DISTRIBUCION Y CONTROL EN EL RIEGO

Presentado por Gutenberg castro SnchezRevisado Dr. Nestor Lanzas03 marzo 2014

EL CAUDAL

El caudal se calcula segn la frmula de manning como

En la cual el factor de rugosidad n, se puede considerar como n=0.03 para tierras arcillosas, n=0.013 para estructuras de concreto y n=0.015 para estructuras de madera.

CANAL TRAPEZOIDAL

En un canal de forma trapezoidal en el cual a) y, sea el tirante del agua,b) b, el platoc) l:m la relacin que define la pendiente del talud del canal, m es el ndice de pendiente.

el rea del trapecio se calcula como la semisuma de las bases por la altura, es decir

Radio Hidrulico es la razn del rea al permetro mojado, este ultimo

De manera que el Caudal en un Canal Trapezoidal se calcula en funcin de los elementos de su geometra de la siguiente manera:

1) Si en la expresin anterior, a la relacin entre el plato y el tirante se llama K, es decir K= b/y, por tanto yk=b, que al multiplicarse por y se tiene y2*k=byY por tanto

2) Si se define K como:, entoncesLa expresin del Caudal se convierte en donde y=b/k

Casos Particulares: canales rectangulares

a) Si la pendiente m=0 se est en presencia de un canal rectangular, entonces el valor de b) Si adems de estar en presencia de un canal rectangular, m=0, se tuviese que plato y tirante fuesen iguales, k=b/y=1, entonces se calculara

Y el clculo tomara la forma para determinar el caudal, o bien

, para calcular el tirante dados los otros parmetros.c) Cuando el ndice de la pendiente del talud es cero, m=0 y adems la relacin entre el plato y el tirante es 2, K=b/y=2, se est en presencia de un canal rectangular optimo; en tal caso: , por tanto

Casos Particulares: canales triangulares

a) Cuando la dimensin del plato es cero, se tiene la condicin de canal triangular y el valor de K=b/y=0, por tanto el valor de K se calcula como:

b) Cuando se est en condicin b=0, de canal triangular, con ndice de pendiente m=1.5, el parametro K toma el valor de manera que el caudal se calcula como y a su vez el valor del tirante como

Casos cuando se conoce el Caudal pero no se conoce la relacin K=b/y

Dados los parmetros Q, n, S, m y se desea conocer el valor del plato b o bien el valor del tirante y, la frmula del Caudal se resuelve por prueba y error. La expresin: , se dispone de la siguiente manera:

a) Dado el valor de y, se asumen valores de b, por prueba y error, hasta que ambas expresiones sean iguales.b) Dado el valor de b, se asumen valores de y, por prueba y error sucesivamente, hasta que ambas expresiones sean iguales.

Caso particular Tirante obligado en Canal Rectangular.

En condicin de canal rectangular m=0, si el valor del tirante es conocido u obligado (y), entonces queda expresado como:

que se resuelve por prueba y error, como se indico antes.

Si se agrupan los trminos y se elevan a la potencia 3/2, queda:

entonces

Si la expresin de valores conocidos, se sustituye en la anterior queda para calcular sucesivamente por prueba y error:

Valores de K=b/y en Canales Trapezoidales de mxima eficiencia o de mnima infiltracinCanal Trapezoidal de Mxima Eficiencia

a) La seccin de mxima eficiencia ser aquella que tenga el menor permetro mojado para un mismo tirante.

En un canal trapezoidal de taludes con pendiente 1/m, el rea y el permetro mojado se calculan como:

, Por definicin el radio hidrulico es la relacin R=A/P.Del valor de A se despeja as el permetro mojado toma la forma: , tomando factor comn el valor y: Para obtener la condicin requerida se deriva el permetro respecto al tirante y, luego se iguala a cero:

Un canal trapezoidal es de mxima eficiencia cuando se cumple la relacin:

Canal Trapezoidal de Mnima Infiltracin

Considerando que , en un canal trapezoidal cualquiera y llamando Q al gasto infiltrado en un tramo d largo unitario, tal que

Siendo Q1 la infiltracin por el lecho,Q2 la infiltracin por los taludesEntonces

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