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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ INFORME DE LEVANTAMIENTO DE CANAL FLUIDOS II CATEDRÁTICO: Ing.MUÑIZ PAUCARMAYTA, Abel ESTUDIANTE: QUISPE BONIFACIO, Piet MARTINEZ ÑAHUY ,Jhonatan
SEMESTRE: VI
HUANCAYO - PERÚ
COMPAG Toshiba [Seleccione la fecha]
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. OBJETIVOS
3. RESUMEN EJECUTIVO
4. MARCO TEÓRICO
4.1. CANALES 4.2. TRAZO Y REPLANTEO DEL CANAL DE SECCIÓN TRAPEZOIDAL 4.3. TRAZO DEL EJE DEL CANAL 4.4. TRAZO DE LOS BORDES DE LAS BASES DEL CANAL 4.5. EXCAVACIÓN DE LA CAJA DEL CANAL 4.6. TRAZO Y APERTURA DE LA PLATAFORMA DEL CANAL 4.7. REQUERIMIENTOS PARA EL TRAZO DE LA PLATAFORMA 4.8. APERTURA DE LA PLATAFORMA
5. MEMORIA DESCRIPTIVA
6. CONCLUSIONES
7. ANEXOS
8. BIBLIOGRAFÍA
1.
INTRODUCCIÓN
Desde tiempos remotos la obtención del agua de forma fácil y su posterior confinamiento en lugares exactos y accesibles fue un gran problema para la humanidad, es así que remontándonos en la historia, el hombre en un primer momento fue nómade esto supuso que podía ir a buscar sus alimentos y cubrir sus necesidades trasladándose de lugar algún lugar a otro; esto se detuvo una vez que el hombre asumió su sedentarismo, fue así que el hombre adquirió un conocimiento evolucionista que fue el actuar social, entre varios individuos, y se estableció en únicos lugares en donde erigió su sociedad, para esto como se detalla en la historia los clanes se establecieron en lugares en donde se contaba con grandes cantidades de agua a la mano, ya sean manantiales, arroyos, lagos, ríos, entre otras afluencias de aguas. Una vez que el hombre implanto su sistema agrícola, estos se dieron con que existían fechas en que las lluvias no le ayudaban a regar sus sembríos, pero a su vez de estas lluvias notaban como el agua fluía por los terrenos de pendientes continuas de arriba hacia abajo, así surgió una idea de construir las famosas sequias en un inicio, que actualmente son conocidos como canales naturales, estas sequias hacían que el agua de manantiales o puquios, sean viabilizados hacia puntos en donde estos clanes realizaban sus cultivos o hacia sus establecimientos vivenciales. Los sistemas de riego están incluidos en lo que ahora llamamos mecánica de fluidos, como se explicó la historia fue de gran avance para la evolución de la mecánica de fluidos; esta vez nos centraremos en el trazo y posterior diseño de canales abiertos, los cuales serán afluentes de ríos y nos dará la idea para el posterior trabajo que algún día realizaremos para la sociedad. Este proyecto será identificado como canales en los cuales lograremos la viabilidad del agua por estos, así logrando ejecutar un sistema de riego y suministro parar la zona de análisis.
2.
OBJETIVOS DEL PROYECTO.
El trabajo encomendado por el curso abarca muchos objetivos, pero el principal se centra en la adquisición de conocimientos en el trazo y diseño de un canal abierto, aprovechando el escurrimiento de un río, todo esto con el fin de consolidar nuestra actitud frente a algún caso que implique la aplicación de un canal en una municipalidad o en la sociedad en general. Un punto importante a mencionar es que el primer avance de este trabajo tiene como objetivo la continuidad del siguiente paso; dicho en otras palabras, el trazo y levantamiento de puntos y cortes de perfiles en el eje del canal, se establece como primer avance del proyecto, lo cual es fundamental para el cálculo diseño y propiedades del canal a proyectar, lo cual sería la siguiente parte del proyecto. Diferenciar entre una canal natural y uno artificial es parte secundaria del proyecto ya que en un canal natural se establece el flujo sin poder regular el tipo que se necesite tratar y sus caudales son variables según diferentes factores naturales, mientras que en un canal artificial el cual se aprovecha de flujos naturales se puede regular las propiedades del flujo a discurrir por el canal, así como el caudal que se tratara; aprovechando la topología de la zona. Conocer las partes y palabras técnicas que se utilizan en los proyectos de canales.
3.
RESUMEN EJECUTIVO
El siguiente trabajo trata de aclarar el diseño de un canal o en otras palabras dar a conocer el proceso que se llevó a cabo en el trazo del eje de canal, es también como los conocimientos usados para hacer posible el proyecto. El informe empieza con una breve introducción indicando en la historia que tan importante es para nosotros el diseño de un canal y de esta primera parte que es el trazo de un canal. En el marco teórico se explica los conceptos usados en el proceso tanto de levantamientos de puntos, mediante poligonales así como también el proceso de trazo de un canal. Seguidamente en la memoria descriptiva se detalla tanto el trabajo de campo como el de gabinete; se describe textualmente los días que abarco el trabajo de campo, el proceso que tuvimos que pasar para hacerlo posible, así también se detalla los materiales e instrumentos usados en el campo, especificando cada una de las fechas y horas de cada proceso. Cabe mencionar que en la memoria descriptiva se señala la ubicación exacta con gráficos mapas e historial del lugar, también se cuenta nuestra finalidad en el trabajo encomendado. Consiguientemente se resaltan las conclusiones específicas a las cuales llegamos después de dos días enteros y un medio día, estas tienen la finalidad de medir lo aprendido y confirmarlo con la aprobación del ingeniero. Finalmente se detalla la bibliografía utilizada en este informe técnico y las fotografías e imágenes captadas en campo se refieren a la parte de anexo.
4. MARCO TEORICO
TRAZO Y CONSTRUCCIÓN DE CANALES
4.1. CANALES.Canal es un conducto abierto, en el cual el agua circula por acción de la gravedad sin ninguna presión, la superficie libre del agua está en contacto con la atmosfera.
4.1.1. CARACTERÍSTICAS DEL CANAL.Todo canal reúne dos características: Características geométricas Características hidráulicas 4.1.1.a. Características Geométricas: b = borde interior. B = base interior del canal. B’= base superior del canal. B’= borde exterior. h = profundidad del canal. Y = tirante de agua. Ø= Angulo de inclinación de las paredes laterales. A ’= Sección transversal del canal
4.1.1.b. Características Hidráulicas: Q= caudal del agua (m3/s) V= velocidad del agua (m/s) A= área de la sección transversal de la masa de agua que conduce el canal (m2). Su forma depende de la forma de la sección del canal. S= pendiente o inclinación del canal, se expresa en tanto por ciento o en tanto por mil. d= tirante de agua o profundidad. R= radio hidráulico. R= A/P P= perímetro mojado, es la suma de los taludes y la base mayor q están en contacto con el agua n= coeficiente de rugosidad. Su valor depende del material que esta hecho el canal (tierra, concreto, piedra etc.)
4.1.2. TIPOS DE CANAL.Depende de la sección transversal de canal. Los más usados son: rectangulares trapezoidales, circulares y triangulares.
4.2. TRAZO Y REPLANTEO DEL CANAL DE SECCIÓN TRAPEZOIDAL.El trazo de canales es una actividad que se realiza después de que se haya contraído la plataforma, de acuerdo a las especificaciones técnicas. Procedimiento: A) Verificar las características geométricas, especificadas en el proyecto. B) Trazar el eje del canal en recto y en curva C) Trazar la base inferior y superior del canal, teniendo en cuenta si va ser o no
revestido. D) Replantear las medidas trazadas con las especificadas. Verificación de las características geométricas del canal: debe especificar las medidas detalles que aparecen en la siguiente figura:
4.3. TRAZO DEL EJE DEL CANAL.El eje es una línea imaginaria que pasa por el centro de las bases y paralelo a los bordes de éstas
4.3.1. EN TRAMO RECTO: - Estacar más o menos cada 5m a lo largo de la plataforma y a una distancia x=B’/2+b del pie del talud de la plataforma. - Tensar un cordel sobre las cabezas de las estacas extremas, o tratando que a la derecha e izquierda del cordel queden el mismo número de estacas, luego marcar con yeso, cal o ceniza, de modo que intercepte continuamente en cada cambio de dirección (puntos de intersección= PI).
4.3.2. EN TRAMO CURVO: El trazo consiste en determinar las curvas del canal. El criterio es obtener una curva suave y simétrica, de tal forma que el movimiento del agua sea uniforma como en le tramo recto. Pasos: 1. Tomar una distancia “L”, desde el PI, hacia la derecha e izquierda, determinando los puntos A y B.
2. Determinamos los puntos c, d, e; tensando un cordel de a hacia b. luego tomamos la distancia: “m” perpendicular de PI al cordel. Luego los puntos c, d, e, se ubican a:
Luego con un cordel y con 5 personas, ubicándolas en dichos punto, unimos los puntos: a, b. c, d, e; obteniendo una curva suave y simétrica. Se puede obviar las 5 personas colocando estacas en dichos puntos.
4.4. TRAZAR LOS BORDES DE LAS BASES DEL CANAL.Obteniendo el eje del canal en tramo recto y curvo, se comparte a partir de este mitad y mitad, la medida de las bases inferior y superior cuando no va a ser revestido. En cambio cundo va a llevar revestimiento, se marcan las medidas exteriores de las bases de la cercha:
4.5. EXCAVACIÓN DE LA CAJA DEL CANAL.-
Consiste en que la excavación sea la necesaria y se obtenga la sección trapezoidal requerida. La excavación se realizará por la parte central, no saliendo del ancho de la base inferior, hasta la profundidad especificada. Luego excavamos los taludes no saliendo del ancho de la base superior. La pendiente del fondo del canal debe ser verificada permanentemente con un nivel de ingeniero o con manguera de nivel:
4.6. TRAZO Y APERTURA DE LA PLATAFORMA DEL CANAL.La plataforma es como una carreta de ancho y pendiente, por lo general constantes, sobre la cual se construye el canal.
4.6.1. CARACTERÍSTICAS DE LA PLATAFORMA: a) Ancho: a b) Longitud: L c) Pendiente: S
El ancho “a”, está determinado por las características geométricas del canal:
Recomendaciones: b= 50cm (mínimo) b’ = 120cm (mínimo) B’= depende la sección del canal, previamente diseñado. b, es borde interior. Permite que los materiales arrastrados por la lluvia en dirección de la pendiente del talud del suelo natural o los pequeños derrumbes, se depositen en él, y no directamente en la caja del canal, evitando de esta manera que le agua se embalse y de desborde lateralmente, ocasionando a veces el deslizamiento o rotura del canal y erosión de los suelos bajo la plataforma. b’, es el borde exterior; se usa generalmente para el camino de personas, animales, pequeños vehículos motorizados (motocicletas), etc; para transportar y/o preparar mezclas de concreto para el revestimiento del canal, etc. La longitud de la plataforma, está determinado, generalmente desde la bocatoma hasta la cámara de carga. La pendiente de la plataforma coincide con la pendiente del canal en toda su longitud. También se llama gradiente hidráulica, o sea, la línea de la superficie libre del agua que llevara el canal. La pendiente se expresa en tanto por ciento o en tanto por mil.
La pendiente se obtiene dividiendo el desnivel que existe entre dos puntos y la distancia horizontal entre los mismos.
4.7. REQUERIMIENTOS PARA EL TRAZO DE LA PLATAFORMA.a. Hacer un reconocimiento de la zona, desde la bocatoma hasta la cámara de carga. b. Verificar los planos de la bocatoma, con el canal de aducción, desarenador, canal de conducción, etc., en cuanto a las cotas de cada uno de ellos, todas las cotas deben ser coherentes, de acuerdo al pendiente establecida en cada caso. ` c. Determinación de la cota inicial de la plataforma: - Elegir cerca a la bocatoma un lugar apropiado, con suficiente visibilidad para colocar en estación el nivel. - Colocar la mira en el lecho del rio frente a la ventana de captación, y tomar la lectura correspondiente. - La cota inicial de la plataforma es la diferencia entre la primera lectura que hicimos en el paso anterior y la cota superior del canal de aducción. d. Trazo de la plataforma. El trazo de la plataforma es su conjunto de estratos colocados sobre el terreno, desde la bocatoma hasta la cámara de carga.
En la línea recta el estacado se hace cada 20m. Y en curva cada 10m. Estas distancias en todo momento deben ser horizontales. Colocada la primera estaca en la cota inicial de la plataforma, hacemos la lectura correspondiente, y las siguientes estacas en forma consecutiva se colocan tomando las lecturas respectivas, de acuerdo a la distancia y la pendiente de diseño para el canal. En la siguiente figura se indica el trazo de la plataforma.
La especificación es: pendientes igual 2*1000. La estaca Nº 1 es la cota inicial de la plataforma y la primera lectura es 2.30m. La estaca Nº 4 es la última lectura desde la estación I (2.42m) y la primera lectura desde la estación II (2.20m) esta estaca se llama punto de cambio.
4.8. APERTURA DE LA PLATAFORMA.-
Aperturar la plataforma es obtener una franja de terreno de ancho y pendiente uniforme, teniendo como referencia el borde exterior de la plataforma, o sea la línea imaginaria que une las estacas colocadas en el trazo de la misma. Generalmente es un corte en ladera donde se emplea herramientas, equipos, maquinarias, etc. De acuerdo al tipo de suelo encontrado.
Sobre esta plataforma, es la que se construirá el canal, por lo cual en toda su longitud, debe estar libre de materia orgánica o de rellenos que atenten contra la estabilidad de la misma y del canal.
5. MEMORIA DESCRIPTIVA
PROYECTO: Trazo preliminar de un canal mediante Estación Total.
PROPIETARIO: Municipalidad distrital de Huayucachi.
RESPONSABLE: Grupo de Mecánica de Fluidos II
FECHA: Noviembre del 201
5.1Generalidades:
5.2 Finalidad: La finalidad consiste en realizar el trazo del canal a proyectar mediante tres cambios de pendientes, para lo cual nos serviremos de la topología del terreno y de los conocimientos topográficos aplicados.
5.3 Ubicación: Departamento: JUNÍN Provincia: HUANCAYO Distrito: HUAYUCACHI En el grafico se detalla con líneas rojas el meje proyectado del canal; así como también con numero verdes los puntos de estación.
5.4 Sectores: El sector principal de ubicación fue a un lado del cementerio de Huayucachi y entre el parque principal de Huayucachi. Para mejor detallado se designa en la ubicación general de ubicación.
5.5 Descripción de la obra: El trabajo preliminar tuvo inicio el día 31de agosto y 1 de setiembre del 2013 a horas 11:00 am; el cual consistió en ubicar la zona por donde va abarcar el eje del canal. Proseguimos hacer el levantamiento de coordenadas; claro que para esto ya se había ubicado antes la zona gracias a la ayuda del programa Google Earth. Cabe mencionar que el método usado para realizar el levantamiento y nivelación del eje y zona alrededor fue el de levantamiento de una poligonal abierta con estación total óptica, del punto EA1 se estableció cero al norte; se ingresaron sus coordenadas gracias a un GPS, y se empezó radiar desde ese mismo punto, así también se tomó lo puntos que abarcaba la bocatoma, acto seguido se visó hacia el punto de cambio, que para mayor exactitud de nuestro trabajo los puntos de cambio fueron los puntos de cambio de dirección del eje del canal proyectado. Además desde cada punto de cambio se realizó el levantamiento de coordenadas 15 metros a cada lado del eje de canal por el método taquimétrico.
Tratamos de abarcar rectas en grandes distancias ya que la estación total nos lo permite pero en algunos casos fue imposible ya que para eso teníamos que cruzar terrenos agrícolas los cuales no se permitían por los dueños; además existían lugares en los que si se cruzaba deberías de rellenarlos pero para un canal no sirve el relleno más por el contrario el diseño se realiza a puro corte; es así que tuvimos que rodear en algunos casos, claro siempre cuidando la pendiente que se pidió como intervalo a trabajar. Así como se detalla en los apartados anteriores se prosiguió con cada uno de los puntos de la zona trabajada; cabe mencionar que cada punto tomado se anotaba en nuestro croquis de la zona (mapa de Google earth), esto para no perdernos de orientación. Aquel día sábado se pensó en un principio acabar con el levantamiento de coordenadas de cada punto, pero no nos alcanzó tiempo. Es así que el trabajo se prolongó para el día siguiente. El día domingo a las 7:30 am se continuó el trabajo de campo y se prosiguió de la misma manera que los puntos anteriores. El trabajo de campo se culminó el día domingo 1 de noviembre a las 10:30 am. cubriendo la zona indicada en 2000 metros de eje de canal.
Trabajo de gabinete:
La información existente en la ESTACIÓN TOTAL fue descargada mediante cable coaxial al programa Topograph, se exportó el trabajo al programa CIVIL 3D 2013, en el cual generamos las curvas de nivel, posteriormente, secciones, perfil longitudinal y el modelado del terreno.
5.6. Equipos, Materiales y herramientas
1 ESTACIÓN TOTAL GTS-105N.
2 PORTA PRISMAS.
2 PRISMAS.
WINCHA.
GPS
6. CONCLUSIONES: Para realizar un trazo de un canal de manera razonable y sin acceder a errores en el diseño, lo cual en parte se refiere a que un canal se realiza en corte y mas no en relleno, se tiene que conocer la topología del terreno; para lo cual es determinante realizar un levantamiento topográfico y determinar las curvas de nivel y así según ellas proyectar el eje del canal a diseñar. Cabe mencionar que para la realización del eje de un canal debe de trazarse preliminarmente líneas rectas con pendientes no tan precipitadas, esto para regular en todo momento el caudal de un canal futuro. Es importante estar actualizado con los conocimientos que se adquirieron en topografía, ya que esta primera parte que es el trazo de un canal deduce un uso de la estación total óptica con aplicación a l levantamientos de poligonales abiertas, Además el uso de programas para descargar y procesar datos, solo así será posible el detalle del trazo del eje preliminar para el diseño del canal. Con la culminación del primer paso en diseño de un canal el estudiante de mecánica de fluidos esta expedito para realizar proyectos que le exijan análisis zonal de sistemas de riego a implantarse en zonas de pendientes moderadas.
7. ANEXOS
