ESQUEMA GENERAL PARA UNA MICROCENTRAL HIDRALICAUSO DE CANALES

Ing Alejando Garca Ortiz

CANALES

EL USO DE UNA TUBERA RESULTA CONSIDERABLEMENTE MAS CARO QUE UN CANAL ABIERTO.Por lo tanto en un diseo de un sistema es importante conseguir que la tubera sea la mas corta posible.

Construir el canal a travs de una pendiente escarpada puede ser difcil costosa ya veces casi imposible.

Canales Entubados

Es importante observar que muchos problemas que presentan los canales de tierra abiertos (Prdida excesiva por filtracin y bloqueo a causa de derrumbes) puede ser resueltos si se emplea una tubera en vez de secciones de canal o bien si estos se cubren o revisten.

Pese a que los costos para el mejoramiento de los canales son elevados, por lo general sern menores que los costos de las tuberas.

CANAL.Es una estructura hidrulica de forma regular artificialmente o natural construida a razn de su pendiente, que puede transportar agua de un lugar a otro

En este caso el MCH casi siempre trata de conductos abiertos de seccin muy diversa (Rectangulares, trapezoidales, semicirculares o muchas veces de seccin irregular)

CANALESEn una determinada instalacin se pueden adecuar diferentes tipos de canales:Canal de tierra sin revestimiento.Canales de concreto

Canal de tierra con sello o revestimiento. ( Aplicacin de una capa delgada de material que no agrega resistencia estructural pero que sirve para reducir la friccin y la filtracin)

Canal de mampostera o concretoAcueductos: Hechos de planchas de acero galvanizado.

Es muy importante elegir correctamente el tipo de canal para cada parte de la ruta.

Una vez que se ha elegido el tipo de canal y el material de revestimiento correspondiente es posible calcular las dimensiones adecuadas asi como el desnivel correcto entre el inicio y final de este.

El tipo y material del CANAL determina los tres factores que deciden la PENDIENTE y las dimensiones del canal.

SECCION Y ANGULO DEL TALUD DEL CANAL.El flujo de agua en un CANAL hecho de material suelto como suelo arenoso har que los paredes se desmoronen haca adentro a menos que los lados estn ligeramente inclinados y el ancho del canal este en relacin a su profundidad.

La ventaja de revestir los canales es que resultan mas angostos para el mismo caudal

TALUD RECOMENDADO PARA CANALES DE SECCIN TRAPEZOIDAL

materialTalud (Z=cotan )ArenaArena y gredaGredaGreda y arcillaArcilla Concreto3,02,01,51,00,580,58

Velocidad del agua VUn flujo de agua excesivamente rpido erosionar las paredes en un canal, mientras que las velocidades demasiado bajas permitirn el depsito de sedimentos y la obstruccin del mismo.

VELOCIDAD MAXIMA DEL AGUA RECOMENDADA

MATERIALVELOCIDADMAXIMAMENOS DE 0,3 M DE PROFUNDIDADMENOS DE 1 M DE PROFUNDIDADArenaGreda arenosaGredaGreda de arcillaArcillaManposteraConcreto0,3 m/s0,40,50,60,81.51,50,5 m/s0,70,80,92,02,02,0

RUGOSIDAD nCuando el agua pasa por el canal pierde energa en el proceso de deslizarse por las paredes y el lecho.

Mientras mas rugoso es el material del canal existe mas prdida por friccin y mayor ser la pendiente o desnivel que se requerir entre la entrada y la salida del canal

La cada total de un canal es la suma de las cadas de cada una de las secciones.

El clculo se hace en forma iterativa, se comienza asumiendo una velocidad luego se repiten los clculos hasta llegar a un diseo adecuado.

DISEO IDEAL1. La velocidad del agua debe ser lo bastante alta como para asegurar que los slidos en suspensin no se asienten en el fondo del canal o ingresen a la tubera de presin.

2. La velocidad del agua en el canal debe ser lo bastante baja para asegurar que no se erosionen sus paredes laterales. Si esto es imposible, sin entrar en conflicto con el punto 1, se deber considerar el uso de un revestimiento resistente.

3. El desnivel de todo canal deber ser reducido (lo que implica tambin velocidad mnima del agua). Si se reviste un canal de tierra la rugosidad del material de revestimiento determinar el grado de prdidas por friccin

4. El canal deber ser duradero y confiable. Asimismo no solo estar libre de sedimentos sino tambin protegido de los efectos destructores debido a escurrimientos causados por las lluvias, rocas que caen en un cause o derrumbes

El clculo se hace en forma iterativa, se comienza asumiendo una velocidad luego se repiten los clculos hasta llegar a un diseo adecuado.

5. Los costos de construccin y mantenimiento debern ser mnimos. Es necesario evaluar la disponibilidad de los tcnicos de construccin requeridos as como el precio de la mano de obra

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)

CANALES DE TIERRAArcillaMaterial slido suaveArena con algo de arcilla o roca prtidaFondo de arena y grava con lados empedradosGrava fina de unos 10/2/30 mmGrava regular de unos 20/40/60 mmGrava gruesa de unos 50/100/150 mmGreda en terronesRevestido con piedrasArena greda grava y hiercas0,01300,01670,02000,02130,02220,02500,02860,03330,03700,0455

CANALES EN ROCA

Roca mediamente irregularRoca irregularRoca muy irregular con mucjas salientesMampostera de piedra con cementoParedes de ,mampostera con base de arena y gravas0,03700,0455

0,0588

0,0200

0,0213

CANALES EN CONCRETO

Buen cabado con cementoi enlucidoAcabado con yeso o concreto suave alto con alto contenido de cementoConcreto no enlucidoConcreto con superficie suaveRevestimiento de concreto irregularSuperficies de concreto irregular

0,01000,01180,01490,01610,02000,0200

CANAL DE MADERA

Tablas cepilladas bien unidasTablas sin cepillarCanales viejos de maderaRtA0,01110,01250,0149

CURSOS NATURALES DE AGUA

Lecho natural de ro con fondo slido sin irregularidadesLecho natural del ro con hierbaLecho natural del ro con piedras e irregularidadesTorrente con piedras irregulares grandes lecho sedimentadoTorrente con piedras gruesas con bastante sedimento0,02440,03130,0333

0,0385

0,0500

TERMINOS QUE SE EMPLEAN EN EL DISEO DE CANALES

Borde libreEs la distancia vertical que existe entre el nivel superior del agua al extremo superior de las paredes del canal.Su objetivo es evitar que el canal se rebalse cuando ingrese mayor cantidad de agua que se ha proyectado ya que ello podra producir daos en la ladera del cerro sobre la que ha sido construidoEl borde es normalmente un tercio del tirante de agua 0,15 m, escogindose el mayor por seguridad

PERMETRO MOJADOEs la longitud de la seccin en que la seccin transversal moja el lecho y lados del canalRADIO HIDRALICOEs una cantidad que describe la eficiencia del canal,El perfil mas eficiente es un semicrculo, la seccin trapezoidal es la menor aproximacin prctica a este.Si el canal tiene un rea tiene une .