La capacidad de los diferentes canales debe satisfacer las necesidades durante la época de demanda máxima, puesto que, los datos de que se dispone al estimar el consumo unitario de agua para cada cultivo se basan en promedios para todo el ciclo vegetativo. Por otra parte existe la situación real de que no siempre se irriga toda el área disponible y que a causa de las siembras tempranas y tardías, la variación de la demanda máxima para áreas grandes es menos importante.

Con estas capacidades adoptadas se procede a elegir la sección tipo, entre las anotadas en tablas que para ello existen en los libros de hidráulica de canales abiertos, que se afinarán para dar el gasto requerido.

Generalmente las cuatro forma generales para flujo a superficie libre son: circular, rectangular, herradura y trapezoidal.

• Dimensiones

Una vez fijada la capacidad del canal principal, es necesario elegir la forma geométrica. En general, los canales tendrán una sección trapezoidal, en la que intervienen los cinco elementos de diseño siguientes:

Canal principal de riego trapezoidal

El ancho de la base, que se acostumbra designar con la letra" b"

El tirante del agua, que se designa con la letra" d ..

El coeficiente de rugosidad se designa con la letra" n ..

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La pendiente que se designa con la letra .. S .. debe ser en general la máxima que permita dominar la mayor superficie posible de tierras y que, a la vez, dé valores para la velocidad que no causen erosión del material en que está alojado el canal, ni depósito de azolve

Los taludes se designan como la relación de la distancia horizontal al desnivel en las paredes inclinadas y se fija de acuerdo con la consistencia del material en el que se excave el canal, debiéndose seguir las recomendaciones que para ello se dan en los libros de hidráulica.

• Proporcionamiento de la sección

La sección que se fije debe satisfacer la condición fundamental de que el gasto sea igual al área hidráulica multiplicada por la velocidad media.

Canal de sección semicircular

• Velocidad

La velocidad media M se determina por medio de la fórmula de Manning ; en la que R es el radio hidráulico.

V= 1/n R 2/3 S1/2

Siendo:

V: Velocidad media n: Coeficiente de rugosidad R: Radio hidráulico S: Pendiente

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Para que no haya depósitos de materiales sólidos en suspensión ni erosión en el canal, la velocidad deberá estar comprendida entre 50 y 80 cmlseg, cuando el canal está alojado en tierra. Si el canal está alojado en materiales de mayor consistencia que la tierra, tales como tepetate, tobas, caliche, etc., entonces podrán considerarse velocidades hasta de 1.20 mlseg. En los casos en que los canales estén alojados en roca sana y compacta podrán aceptarse mayores velocidades sin llegar a sobrepasar la de 2.00 m/seg.

Velocidad del agua en el canal no causa daños a los taludes

• Radio Hidráulico

Una vez determinados la pendiente y el coeficiente de rugosidad, se puede hacer variar la velocidad, variando el radio hidráulico, (R) que, como se sabe es la relación que existe entre el área hidráulica y el perímetro mojado, los cuales dependen del ancho de la base, el tirante y la inclinación de los taludes.

R= A P

Siendo:

R: Radio hidráulico A: Área de la sección mojada P: Perímetro mojado

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• Bordo libre

Con objeto de tener un margen de seguridad en la operación de los canales, conviene dejar cierto desnivel entre la superficie libre del agua para el tirante normal y la corona de los bordos .

Canal con su correspondiente bordo libre

A este desnivel se le da el nombre de bordo libre y debe tener los valores siguientes:

Ancho de planti"a ( b ) en metros Bordo libre Hasta 3 metros 0.60 m

De 3.0 a 20 metros. 1.00 m Mayores de 20. O metros 1.20 m

• Elección de la sección.

Existen tablas en los libros de hidráulica de canales abiertos que sirven como auxiliares para determinar las secciones típicas que deben usarse al proyectar canales para diversos gastos y pendientes, con diversos taludes y coeficientes de rugosidad. En estas tablas se entra con el gasto y la pendiente, determinando así la velocidad y tirante, así como la sección tipo del canal cuyas características aparecen en las tablas .

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Canales de sección semicircular