examen final de canales, Exámenes de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

¡Descarga examen final de canales y más Exámenes en PDF de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos solo en Docsity! 1 ‘‘AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA’’ CURSO : HIDRÁULICA DE CANALES ABIERTOS NRC : 12992 GRUPO : 9 DOCENTE : ING. PÉREZ CAMPOMANES, GIOVENE INTEGRANTES :  CASTO MEZA, JHON JIMMY  CAPCHA VASQUEZ, MARCO JHIMY  ESPINOZA CONDORI, FERNANDO ALEX  GAMARRA ROJAS, ANGELO HYO-PERÚ-2021 ÍNDICE DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL FLUJO DE AGUA EN EL CANAL MERYS EN EL DISTRITO DE CONCEPCIÓN- PRIVINCIA DE ORCOTUNA 2 Contenido INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 3 ANTECEDENTES ......................................................................................................................... 4 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................................... 5 OBJETIVOS .................................................................................................................................. 5 MARCO TEÓRICO ..................................................................................................................... 5 DESCRIPCIÓN GENERAL ....................................................................................................... 5 Clasificación de los canales ................................................................................................. 5 Tipos de Flujo ...................................................................................................................... 6 Número de Froude ............................................................................................................. 7 Estados de flujo: .................................................................................................................... 7 Propiedades de un canal ....................................................................................................... 8 DISEÑO HIDRÁULICO ........................................................................................................... 8 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL LUGAR ....................................................................... 11 METODOLOGÍA ....................................................................................................................... 14 RESULTADOS............................................................................................................................. 15 DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS ........................................................................................ 22 IMPACTO AMBIENTAL ........................................................................................................... 24 CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 28 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 29 ANEXOS ..................................................................................................................................... 30 5 establece la norma, en conclusión, puedo decir que el diseño del canal está bajo las normas que rige el (ANA) Según Zhou, S., Hu, T., Zhu, R., Huang, J., & Shen, L. en 2020. Sobrestimar la demanda de agua daría lugar a pérdidas por derrames por riego excesivo, mientras que subestimar la demanda de agua daría lugar a pérdidas de rendimiento de los cultivos debido al déficit de suministro de agua. Sin embargo, especificar previamente una demanda de agua precisa a menudo plantea varios desafíos tanto para los agricultores como para los administradores de canales, ya que implica la variabilidad temporal en las condiciones agras meteorológicas, la diversidad espacial de las propiedades del suelo y la sensibilidad de los cultivos al estrés hídrico en diferentes etapas de crecimiento IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Como se sabe en las zonas rurales del Perú, los agricultores sufren de desabastecimiento e incorrecta distribución de agua, es por ello que se plantearon soluciones en el cual se hace uso de la tecnología, para ello se hace el uso eficaz de los softwares en este caso escogimos el H- CANALES para el diseño del canal de riego y el HEC-RAS como parte del modelado, aplicando el uso de tecnologías para la solución de problemas en la provincia de Junín – Orcotuna, ya que como se sabe que en esta zona existe una incorrecta distribución de agua mediante el sistema de riego de canales abiertos. OBJETIVOS  Diseñar y analizar el tipo de sección del canal de riego Merys para los 2.44 kilómetros.  Analizar e interpretar las obras de arte ubicadas a lo largo del canal de riego.  Modelar, simular e interpretar los resultados mediante el software Hec-ras, el comportamiento y conducción del canal de riego Merys del distrito de Orcotuna.  Analizar si el proyecto se cumple, teniendo en cuenta el impacto ambiental que va a generar el proyecto. MARCO TEÓRICO DESCRIPCIÓN GENERAL Los canales son conductos abiertos o cerrados en los cuales el agua circula debido a la acción de la gravedad y sin ninguna presión, pues la superficie libre del líquido está en contacto con la atmósfera; esto quiere decir que el agua fluye impulsada por la presión atmosférica y de su propio peso (Shames, 1995). Clasificación de los canales Los canales naturales: Incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural en la tierra, los cuales varían en tamaño desde pequeños 6 arroyuelos en zonas montañosas, hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes y estuarios de mareas (De la cruz 2016). Canal Natural, río Canal Natural, quebrada Los canales artificiales: Son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano: canales de vegetación, canales de centrales hidroeléctricas, canales y canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canales de madera, etc. Así como canales de modelos construidos en el laboratorio con propósitos experimentales (Villanueva 2017). Canal Artificial revestido Canal Artificial sin revestimiento Tipos de Flujo Se denomina movimiento permanente a aquel que, en una sección determinada, no presenta variaciones de sus características hidráulicas con respecto al tiempo (Rocha Felices, 2007). 7 La clasificación de los flujos de acuerdo al número de Froude es la siguiente:  Flujo subcrítico. Es cuando el número de Froude es menor que 1, por lo que la velocidad es pequeña y el flujo es lento.  Flujo crítico. Es cuando el número de Froude es igual a 1, por lo que se tiene una pendiente crítica.  Flujo súper crítico. Es cuando el número de Fraudé es mayor a 1, por lo que la velocidad es mayor, y el flujo es rápido. (Rocha, 2007). Número de Froude El efecto de la mayor o menor influencia de las fuerzas gravitacionales sobre las condiciones de escurrimiento se expresa por el parámetro adimensional denominado número de Fraudé. (Sotelo Ávila, 2002) 𝐹𝑟 = 𝑣 √𝑔 𝐴 𝑇 Siendo: 𝑣: 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑔: 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑎𝑟𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐴: á𝑟𝑒𝑎 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑇: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 Estados de flujo: El estado o comportamiento del flujo en canales abiertos está gobernado básicamente por los efectos de la viscosidad y gravedad en relación con las fuerzas inerciales del flujo. El flujo es laminar: Si las fuerzas viscosas son muy fuertes en relación con las fuerzas inerciales, de tal manera que la viscosidad juega un papel importante para determinar el comportamiento de flujo. El flujo es turbulento: Si las fuerzas son débiles en relación con las fuerzas inerciales. Efecto de la gravedad: el efecto de la gravedad sobre el estado de flujo se representa por la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas gravitacionales. La relación antes mencionada está dada por el número de Fraude, el cual se representa como: 𝐹 = 𝑣 √𝑔𝐷 Donde V: es la velocidad de flujo, en pies/s. 10 Tabla 1; Fuente (Luque, 2014) Capacidades del canal diseñado. Una vez diseñada la sección transversal del canal, es asignada una pendiente, se determina el coeficiente de rugosidad que corresponde a las condiciones del terreno, con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transporta el canal por medio de la ecuación de Manning. (Clown 2004) Tabla 2; Fuente (Chow, 2004) Tablas a utilizar para el diseño hidráulico del canal Tabla 3; Fuente (Chow, 2004) Velocidades máximas permitidas en canales. 11 Tabla 4; Fuente (Rubio, 2010) La fórmula de Manning es una evolución de la fórmula de Chezy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías propuestas por el ingeniero irlandés Robert Manning en 1889. Donde: Vmáx: velocidad máxima permitida, m/s. QMáx: Gasto máximo de diseño, m3 /s. n: coeficiente de rugosidad de Manning. Rh: radio hidráulico m2 S: pendiente del canal. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL LUGAR UBICACIÓN DEL PROYECTO El Canal de riego se encuentra ubicado en el Distrito de Orcotuna, enclavado en la margen derecha del "Río Mantaro", Orcotuna es uno de los quince distritos que conforman la Provincia de Concepción del departamento de Junín, bajo la administración del Gobierno Regional de Junín, 12 Límites: Norte: San Jerónimo de Tunan Sur: Manzanares Este: San Jerónimo de Tunan Oeste: Mito CUADRO DE RESUMEN DEL CANAL DE RIEGO Lugar Concepción Distrito Orcotuna Provincia Concepción Departamento Junín Altitud 3249 msnm Superficie 162.49 ha CANAL DE RIEGO (----) 15 RESULTADOS CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO: QD = 221.56 l/s = 0.22 l/s Se calculó un caudal de 0.22 m3/s, pero se consideró un porcentaje de error, obteniendo un caudal de: QD= 0.25 l/s CÁLCULO DE LAS SECCIONES DEL CANAL: Para el cálculo de las secciones del canal se tuvo diseñó con los Nomogramas y todo esto de acuerdo a parámetros que tenían que cumplir extrictamente. Canal Trapezoidal: (0+000 – 1+250 km) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC 163.0 163.0 163.0 148.0 128.0 128.0 163.0 163.0 163.0 74.0 163.0 163.0 0.9 1.0 0.9 0.7 0.6 0.7 0.8 1.0 0.9 1.1 0.9 0.8 148.6 118.9 119.0 139.1 129.9 121.1 119.6 129.4 134.4 153.3 157.0 148.6 139.9 123.0 108.3 90.9 71.9 90.1 99.3 123.7 114.7 162.8 134.0 120.7 524.5 134.5 114.7 60.9 18.1 6.9 8.4 20.8 44.8 72.0 65.1 93.4 87.2 93.6 68.4 37.2 6.8 1.8 2.8 7.4 25.8 44.2 42.2 68.0 2.4 3.6 17.2 5.2 0.0 90.1 99.3 123.7 2.3 0.2 0.4 0.7 137.5 119.4 91.1 85.7 71.9 0.0 0.0 0.0 112.4 162.6 133.6 120.0 211.5 183.7 140.2 131.9 110.6 0.0 0.0 0.0 172.9 250.2 205.5 184.6 344.7 299.4 228.5 195.2 141.6 0.0 0.0 0.0 281.9 185.2 335.0 300.9 220.6 212.2 146.3 129.1 90.6 0.0 0.0 0.0 186.4 118.5 221.6 192.6 PARAMETROS MESES 221.56 P. EFECTIVA 75% (mm) DÉFICIT DE HUMEDAD (mm) DÉFICIT DE HUMEDAD 65% DA. DE ADGUA (nMC) Q. 14 hor. RIEGO(lits/s) Q. diseño en litros/seg. AREA (HAS) Kc ETP (mm) ETR (mm) PP media PP 75% 16 Se muestra el diseño con el Hcanales, pero siempre tomando en cuenta el diseño por Nomogramas, el Hcanales fue solo para comprobar y resumir el diseño del canal trapezoidal. Canal Rectangular: (1+250 – 2+440 km) Se muestra el diseño con el Hcanales, pero siempre tomando en cuenta el diseño por Nomogramas, el Hcanales fue solo para comprobar y resumir el diseño del canal trapezoidal. OBRAS DE ARTE: 17 PROGRESIVA 0+305 KM Pérdidas asumidas (Ht1) Pérdidas acumuladas(Ht2) 0.120 0.101 Ht1<Ht2  Cumple la condición, entonces se puede diseñar. PROGRESIVA 1+500 KM Pérdidas asumidas (Ht1) Pérdidas acumuladas(Ht2) 0.122 0.103 Ht1<Ht2  Cumple la condición, entonces se puede diseñar. MODELADO EN EL SIMULADOR HEC-RAS  SE REALIZÓ EL LEVANTAMIENTO, EXPORTANDO LOS PUNTOS DEL GOOGLE EATH AL CIVIL 3D 20  SE PASÓ A EXPORTAR EL ARCHIVO CAD AL HEC-RAS  ESCOGER EL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)  DAR CLICK EN NUEVO PROYECTO (SI) 21  IMPORTAR EL ARCHIVO CAD Se configura las unidades al sistema internacional y sale el modelado del canal de riego.  MODELADO CON EL HEC-RAS 22 DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS REPORTE DEL CANAL(HEC-RAS) (PIPE) 25 Etapa de Construcción Etapa de Operación y Mantenimiento Etapa de Abandono Medios Componentes C o n tr a ta c ió n d e s e rv ic io s l o c a le s T ra n s p o rt e d e p e rs o n a l, m a te ri a le s y e q u ip o s H a b ili ta c ió n d e t e rr e n o s d e s e rv id u m b re E x c a v a c ió n y m o v im ie n to d e t ie rr a T ra n s p o rt e d e l c o n c re to a o b ra V a c ia d o d e l c o n c re to R e g le a d o y f ro ta c h a d o d e l c o n c re to P ru e b a s y p u e s ta e n s e rv ic io D is p o s ic ió n y e lim in a c ió n d e r e s id u o s A b a n d o n o c o n s tr u c ti v o C o n tr a ta c ió n d e s e rv ic io s l o c a le s T ra n s p o rt e d e p e rs o n a l, m a te ri a le s y e q u ip o s L im p ie z a y d e s b ro c e d e v e g e ta c ió n L im p ie z a y e lim in a c ió n d e s m o n te d e c o ro n a , b o rd e d e l c a n a l. C o n tr a ta c ió n d e p e rs o n a l y s e rv ic io s lo c a le s T ra n s p o rt e d e p e rs o n a l, m a te ri a le s y e q u ip o s D e s c o n e x ió n d e l S is te m a d e D is tr ib u c ió n D e s m o n ta je d e e q u ip a m ie n to s d e l p e rs o n a l y d e l o s e q u ip o s . D is p o s ic ió n y e lim in a c ió n d e r e s id u o s R e s ta u ra c ió n A m b ie n ta l Fisico Atmósfera Ruido x x x x x x x x x x x x x x x Calidad de aire x x x x x x x x x x x x x x x x Agua Calidad de agua subterránea x x x x Suelo Calidad de suelo x x x x x x x x x Generación de material excedente x x Generación de Residuos x x x x x x x x x x Biologico Flora Flora x x x x x x x x x 26 Etapa de Construcción Etapa de Operación y Mantenimiento Etapa de Abandono Medios Componentes C o n tr a ta c ió n d e s e rv ic io s l o c a le s T ra n s p o rt e d e p e rs o n a l, m a te ri a le s y e q u ip o s H a b ili ta c ió n d e t e rr e n o s d e s e rv id u m b re E x c a v a c ió n y m o v im ie n to d e t ie rr a T ra n s p o rt e d e l c o n c re to a o b ra V a c ia d o d e l c o n c re to R e g le a d o y f ro ta c h a d o d e l c o n c re to P ru e b a s y p u e s ta e n s e rv ic io D is p o s ic ió n y e lim in a c ió n d e r e s id u o s A b a n d o n o c o n s tr u c ti v o C o n tr a ta c ió n d e s e rv ic io s l o c a le s T ra n s p o rt e d e p e rs o n a l, m a te ri a le s y e q u ip o s L im p ie z a y d e s b ro c e d e v e g e ta c ió n L im p ie z a y e lim in a c ió n d e s m o n te d e c o ro n a , b o rd e d e l c a n a l. C o n tr a ta c ió n d e p e rs o n a l y s e rv ic io s lo c a le s T ra n s p o rt e d e p e rs o n a l, m a te ri a le s y e q u ip o s D e s c o n e x ió n d e l S is te m a d e D is tr ib u c ió n D e s m o n ta je d e e q u ip a m ie n to s d e l p e rs o n a l y d e l o s e q u ip o s . D is p o s ic ió n y e lim in a c ió n d e r e s id u o s R e s ta u ra c ió n A m b ie n ta l Fauna Fauna x x x x x x x x x x x x Paisaje Paisaje x x x x x x x x x x Socio- economico Estético y de interés humano Calidad visual x x x x x x x x x x x x x Social Estilo de vida x x x x x x x x Abastecimiento de energía x x x x Cambio de valor de suelo x x x Salud x x x x x x x x x x Económico Ingreso en la economia local x x x 27  Estrategias de manejo ambiental El Plan de Manejo Ambiental (PMA) conforma el conjunto de programas, medidas y acciones de carácter ambiental, social y económico que se llevarán a cabo durante las etapas de construcción, operación - mantenimiento y abandono del proyecto; tiene el propósito de prevenir, mitigar, y/o corregir los impactos ambientales negativos originados por la ejecución del proyecto y aprovechar los impactos positivos. Entonces podemos decir que: • El impacto es significativamente positivo, por la generación e ingresos a la localidad y por la mejora en el estilo de vida de la población. • El proyecto es viable, dado que un canal de riego se evalúa como de mediana magnitud, además se han advertido las medidas preventivas y mitigadoras ante contingencias de riesgo mediante la implementación del Plan de Manejo Ambiental con sus diferentes programas y los planes relacionados a este, considerada en la presente declaración de impacto ambiental. SOLUCIONES NOVEDOSAS DE REVESTIMIENTO El representante para América Latina de la compañía francesa AXTER, Juan Lázaro, presentó en materia de revestimiento la geomembrana Colentache, cuya resistencia mecánica es superior a las ya geomembranas comunes. Es capaz de adaptarse a cualquier forma de terreno y a cualquier entorno y es posible instalarla en condiciones meteorológicas extremas. “Tenemos una geomembrana bituminosa denominada Colentache y a diferencia de las ya conocidas se adapta muy bien al terreno, es muy elástica y dócil; hemos llegado a colocarla en Siberia a menos 45º sin que se parta, cosa que las membranas plásticas no resistirían; además tiene alta resistencia en terrenos no muy trabajados, ya que es una geomembrana reforzada. Es muy sencilla de instalar y sólo se requiere de gas y un soplete para unir los componentes. No necesita herramientas especiales” 30 ANEXOS PERFIL DEL CANAL CON EL GOOGLE EARTH: Fuente: Propia LUGAR DEL CANAL: Fuente: Propia DISEÑO DE LA ALCANTARILLA EN EL CANAL DE RIEGO: Fuente: Propia 31 MODELADO EN EL CIVIL 3D: Fuente: Propia MODELADO EN EL HEC-RAS: Fuente: Propia 32 CÁLCULOS: