1. DISEÑO DE OBRAS
HIDRAULICAS
1 UNIDAD 1: HIDRAULICA – PARTE II

2. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES
¿QUE SE ENTIENDE POR CANAL?
EN INGENIERÍA SE ENTIENDE POR CANAL
A UNA CONSTRUCCIÓN DESTINADA AL
TRANSPORTE DE FLUIDOS —
GENERALMENTE UTILIZADA PARA AGUA—
Y QUE, A DIFERENCIA DE LAS TUBERÍAS, ES
ABIERTA A LA ATMÓSFERA. 2
ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

3. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE UN CANAL
LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS SON LA FORMA DE LA SECCIÓN
TRANSVERSAL, SUS DIMENSIONES Y LA PENDIENTE LONGITUDINAL
DEL FONDO DEL CANAL. LAS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS SON LA
PROFUNDIDAD DEL AGUA (H, EN M), EL PERÍMETRO MOJADO (P, EN M),
EL ÁREA MOJADA (A, EN M 2) Y EL RADIO HIDRÁULICO (R, EN M), TODAS
FUNCIÓN DE LA FORMA DEL CANAL. TAMBIÉN SON RELEVANTES LA
RUGOSIDAD DE LAS PAREDES DEL CANAL, QUE ES FUNCIÓN DEL
MATERIAL
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

4. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE UN CANAL
EN QUE HA SIDO CONSTRUIDO, DEL USO QUE SE LE HA DADO Y DEL
MANTENIMIENTO, Y LA PENDIENTE DE LA LÍNEA DE AGUA, QUE PUEDE
O NO SER PARALELA A LA PENDIENTE DEL FONDO DEL CANAL.
EL RADIO HIDRÁULICO SE DEFINE COMO:
DONDE A Y P SON EL ÁREA Y EL PERÍMETRO MOJADO.
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

5. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO PERMANENTE
UN FLUJO PERMANENTE ES AQUEL EN EL QUE LAS
PROPIEDADES FLUIDAS PERMANECEN CONSTANTES EN
EL TIEMPO, AUNQUE PUEDEN NO SER CONSTANTES EN
EL ESPACIO. LAS CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO, COMO
SON: VELOCIDAD (V), CAUDAL (Q), Y CALADO (H), SON
INDEPENDIENTES DEL TIEMPO, SI BIEN PUEDEN VARIAR
A LO LARGO DEL CANAL, SIENDO X LA ABSCISA DE UNA
SECCIÓN GENÉRICA, SE TIENE QUE:
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

6. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO PERMANENTE
UN FLUJO PERMANENTE ES AQUEL EN EL QUE LAS PROPIEDADES FLUIDAS
PERMANECEN CONSTANTES EN EL TIEMPO, AUNQUE PUEDEN NO SER
CONSTANTES EN EL ESPACIO. LAS CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO, COMO
SON: VELOCIDAD (V), CAUDAL (Q), Y CALADO (H), SON INDEPENDIENTES DEL
TIEMPO, SI BIEN PUEDEN VARIAR A LO LARGO DEL CANAL, SIENDO X LA
ABSCISA DE UNA SECCIÓN GENÉRICA, SE TIENE QUE:
V = FV(X)
Q = FQ(X)
H = FH(X)
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

7. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO TRANSITORIO O NO PERMANENTE
UN FLUJO TRANSITORIO PRESENTA CAMBIOS EN SUS
CARACTERÍSTICAS A LO LARGO DEL TIEMPO PARA EL CUAL SE
ANALIZA EL COMPORTAMIENTO DEL CANAL. LAS
CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO SON FUNCIÓN DEL TIEMPO; EN
ESTE CASO SE TIENE QUE:
V = FV(X, T)
Q = FQ(X, T)
H = FH(X, T)
LAS SITUACIONES DE TRANSITORIEDAD SE PUEDEN DAR TANTO
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EN EL FLUJO SUB-CRÍTICO COMO EN EL SUPERCRÍTICO.
ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

8. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO UNIFORME
ES EL FLUJO QUE SE DA EN UN CANAL RECTO, CON SECCIÓN Y PENDIENTE
CONSTANTE, A UNA DISTANCIA CONSIDERABLE (20 A 30 VECES LA
PROFUNDIDAD DEL AGUA EN EL CANAL) DE UN PUNTO SINGULAR, ES DECIR
UN PUNTO DONDE HAY UNA MUDANZA DE SECCIÓN TRANSVERSAL YA SEA
DE FORMA O DE RUGOSIDAD, UN CAMBIO DE PENDIENTE O UNA VARIACIÓN
EN EL CAUDAL. EN EL TRAMO CONSIDERADO, SE LAS FUNCIONES ARRIBA
MENCIONADAS ASUMEN LA FORMA:
V = FV(X) = CONSTANTE
Q = FQ(X) = CONSTANTE
H = FH(X) = CONSTANTE
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9. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO GRADUALMENTE VARIADO
EL FLUJO ES VARIADO: SI LA PROFUNDIDAD DE FLUJO
CAMBIA A LO LARGO DEL CANAL. EL FLUJO VARIADO
PUEDE SER PERMANENTE O NO PERMANENTE. DEBIDO A
QUE EL FLUJO UNIFORME NO PERMANENTE ES POCO
FRECUENTE, EL TÉRMINO “FLUJO NO PERMANENTE” SE
UTILIZARÁ DE AQUÍ PARA ADELANTE PARA DESIGNAR
EXCLUSIVAMENTE EL FLUJO VARIADO NO
PERMANENTE.
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

10. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO GRADUALMENTE VARIADO
EL FLUJO VARIADO PUEDE CLASIFICARSE ADEMÁS COMO
RÁPIDAMENTE VARIADO O GRADUALMENTE VARIADO. EL
FLUJO ES RÁPIDAMENTE VARIADO SI LA PROFUNDIDAD DEL
AGUA CAMBIA DE MANERA ABRUPTA EN DISTANCIAS
COMPARATIVAMENTE CORTAS; DE OTRO MODO ES
GRADUALMENTE VARIADO. UN FLUJO RÁPIDAMENTE
VARIADO TAMBIÉN SE CONOCE COMO FENÓMENO LOCAL;
ALGUNOS EJEMPLOS SON EL RESALTO HIDRÁULICO Y LA
CAÍDA HIDRÁULICA.
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11. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO CRITICO
CUANDO FROUDE VALE UNO O CUANDO LA VELOCIDAD
ES IGUAL QUE LA RAÍZ CUADRADA DE LA GRAVEDAD POR
LA PROFUNDIDAD.
FLUJO SUB-CRITICO
EN EL CASO DE FLUJO SUB-CRÍTICO, TAMBIÉN
DENOMINADO FLUJO LENTO, EL NIVEL EFECTIVO DEL
AGUA EN UNA SECCIÓN DETERMINADA ESTÁ
CONDICIONADO AL NIVEL DE LA SECCIÓN AGUAS ABAJO.
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

12. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE
FLUJOS
FLUJO SUPERCRITICO
EN EL CASO DE FLUJO SUPERCRÍTICO,
TAMBIÉN DENOMINADO FLUJO VELOZ,
EL NIVEL DEL AGUA EFECTIVO EN UNA
SECCIÓN DETERMINADA ESTÁ
CONDICIONADO A LA CONDICIÓN DE
CONTORNO SITUADA AGUAS ARRIBA.
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

13. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-FORMULA DE CHEZY
LA FÓRMULA DE CHÉZY, DESARROLLADA POR EL INGENIERO
FRANCÉS ANTOINE DE CHÉZY, CONOCIDO INTERNACIONALMENTE
POR SU CONTRIBUCIÓN A LA HIDRÁULICA DE LOS CANALES ABIERTOS,
ES LA PRIMERA FÓRMULA DE FRICCIÓN QUE SE CONOCE. FUE
PRESENTADA EN 1769. LA FÓRMULA PERMITE OBTENER LA VELOCIDAD
MEDIA EN LA SECCIÓN DE UN CANAL Y ESTABLECE QUE:
DONDE:
V= VELOCIDAD MEDIA DEL AGUA EN M/S
R= RADIO HIDRÁULICO
S= LA PENDIENTE LONGITUDINAL DE LA SOLERA O FONDO DEL CANAL
EN M/M
C= COEFICIENTE DE CHÉZY. UNA DE LAS POSIBLES FORMULACIONES
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DE ESTE COEFICIENTE SE DEBE A BAZIN.
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14. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
HIDRAULICA-FORMULA DE MANNING
LA FÓRMULA DE MANNING ES UNA EVOLUCIÓN DE LA
FÓRMULA DE CHÉZY PARA EL CÁLCULO DE LA
VELOCIDAD DEL AGUA EN CANALES ABIERTOS Y
TUBERÍAS, PROPUESTA POR EL INGENIERO IRLANDÉS
ROBERT MANNING, EN 1889:
SIENDO S LA PENDIENTE EN % DEL CANAL.
PARA ALGUNOS, ES UNA EXPRESIÓN DEL DENOMINADO
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COEFICIENTE DE CHÉZY UTILIZADO EN LA FÓRMULA DE
CHÉZY, ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

15. DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS
BIBLIOGRAFIA
 Roca, Vila (1978) INTRODUCCION A LA
MECANICA DE LOS FLUIDOS. Editorial
Limusa. México.
 Bolinaga, Juan. (1999). PROYECTOS DE
INGENIERIA HIDRAULICA. Tomo I.
Fundación Polar. Caracas. Venezuela.
 http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A
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ING. WILLIAM J. LOPEZ A.