PROCESO CONSTRUCTIVO DE CANALES DE RIEGO

DISEO HIDRAULICO DE CANALES

UNSM - FIC

ndiceI INTRODUCCINPg. 2

II OBJETIVOSPg. 2

III DISEO HIDRAULICO DE CANALESPg. 33.19Proceso constructivo de Canales de Riego.Pg. 33.20Trabajos preliminares.Pg. 33.21Obras preliminares.Pg. 43.22Movimiento de tierras y explanaciones. Pg. 53.23Excavacin de la caja del canal.Pg. 63.24Excavaciones para obras de arte.Pg. 73.25Revestimiento de la caja del canal - Tipos.Pg. 73.26Uso de concreto en el revestimiento de canales.Pg. 113.27Instalacin de compuertas y accesorios en un canal de riego Pg. 12IV CONCLUSIONES Pg. 13V RECOMENDACIONESPg. 14VI BIBLIOGRAFIAPg. 14VII ANEXOS Pg. 15I) Introduccin

En el diseo hidrulico de canales es de mucha importancia cumplir con los diversos procesos constructivos de canales de riego, para que una obra de irrigacin salga tal y como est planeada en la programacin de la obra.

El presente trabajo es una introduccin al planteamiento de cmo deber efectuarse el proceso constructivo de un canal de riego, de las diversas construcciones provisionales, las obras preliminares y los diversos trabajos que se tienen que ejecutar para que la obra se efectu sin ningn inconveniente.

Los proyectos de irrigacin necesitan de un estudio que proporcione los datos necesarios para la ejecucin del mismo, teniendo como finalidad el desarrollo de la poblacin, para esto se necesita de plan de proceso constructivo que haga posible que la infraestructura a ejecutar est preparada para soportar las condiciones naturales del lugar y que a travs del buen mantenimiento de una organizada operacin se realice un normal funcionamiento del mismo.II) Objetivos Realizar una introduccin a los procesos constructivos que se deben realizar en obras de irrigacin.

Conocer los diferentes pasos del proceso constructivo de canales de riego. Diferenciar cada uno de ellos y analizar los principales pasos que se desarrollan en estos.

III) Diseo Hidrulico de Canales

3.19 PROCESO CONSTRUCTIVO DE CANALES DE RIEGO

Los canales tienen dos caractersticas importantes: una de ellas es que son obras lineales, de gran longitud, por lo que atraviesan a lo largo de su recorrido terrenos de muy diversas categoras, con problemticas a veces muy diferentes, que exigen soluciones locales distintas, llegando a tener que usar secciones de canal de diferente morfologa o dimensiones, ajustndolas a las circunstancia de cada caso.

La otra caracterstica fundamental es que el costo de la obra depende en gran medida del ajuste de la obra al terreno (topografa, geotecnia, eleccin adecuada de la maquinaria, etc.), con la cual los estudios previos, el diseo definitivo y la construccin deben estar ntimamente relacionados.

Es muy importante la relacin entre el diseo del canal y su ejecucin, solo previendo cuidadosamente todas las fases del proceso constructivo se puede hacer un diseo acertado.

3.20 TRABAJOS PROVISIONALES

Est conformada por el conjunto de edificaciones que son necesarias para satisfacer las necesidades de alojamiento del personal, de maquinaria, etc. Entre los ms importantes tenemos:a) Campamentos:

Se construyen cuando el sistema de riego se ubica fuera de los centros poblacionales y deben estar conformados por viviendas, instalaciones de servicios bsicos (agua, desage, energa elctrica), obras de recreacin (cancha de fulbito, sala de videos, bar, cocina, lavandera, etc.). Tambin conforman estas obras el conjunto de maquinarias, taller, almacn para comestibles, caseta para generacin de energa, centro de servicios dentro del rea del sistema.b) Movilizacin de maquinarias y equipos.c) Cartel de obra.

Esta Partida comprende la confeccin, pintado y colocacin del cartel de obra cuyas dimensiones sern de 3.60 m. de ancho por 2.40 m. De altura. Las piezas debern ser acopladas en forma perfecta, de tal manera que mantenga una rigidez capaz de soportar las fuerzas que actan sobre l.

Los bastidores y parantes sern de madera tornillo, y los paneles de triplay lupuna de 4mm. La superficie a pintar ser previamente lijada y recibir una mano de pintura base. La fijacin en el terreno se har mediante dados de concreto ciclpeo C : H,1 : 8 + 30% P.M. y ser colocado en un lugar de fcil visibilidad. La colocacin del cartel se efectuar al inicio de las actividades, slo as se dar por terminada esta partida.3.21 OBRAS PRELIMINARESa) Construccin o mejoramiento del acceso a obras principales (bocatoma), del camino de acceso a canteras (corte, relleno) y del camino de acceso para obras de arte. Para esto es necesario la construccin de una red vial interna.

Red vial interna: Est conformada por todos los caminos de acceso que se ubican dentro del rea de riego, incluyendo el camino de servicio o camino de vigilancia del canal principal. Estos caminos necesariamente deben estar conectados a la red vial secundaria y esta a su vez a la red vial principal (Carretera Marginal, Panamericana, Caminos del Inca) con la finalidad de enlazar los centros de produccin (rea del proyecto) con los centros de consumo (mercados).Los caminos de acceso durante la fase de planificacin y diseo deben considerar lo siguiente: En lo posible, ubicarse en zonas topogrficamente altas.

Disponer de obras que garanticen un buen drenaje longitudinal (cunetas) y transversal (alcantarillas, puentes) en los cruces con cursos de agua natural.

La superficie de rodadura de estos caminos debe estar conformada por una capa de material afirmado con un espesor no menor de 20cm con la finalidad de garantizar el desplazamiento vehicular y el de maquinaria necesaria para el transporte de insumo, ejecucin de labores agrcolas y de mantenimiento de la infraestructura de riego y drenaje que conforma el sistema.

Debe ir paralelo a los canales para permitir la inspeccin de las mismas, permitir tambin el paso de las maquinarias y facilitar el transporte de los productos.

Debe estar conectado a la red vial nacional para facilitar el transporte de los productos a los mercados.

El ancho de la va no debe ser menor de 4.00m para garantizar el libre trnsito de la maquinaria y vehculos pesados.

Los caminos en general, dentro de un distrito de riego, son obras de trascendental importancia tanto para servicios directos de los usuarios como para el personal a cargo del distrito. Generalmente su desgaste est sujeto a los siguientes factores: Erosiones por lluvias.

Trnsito vehicular.

Arrastres por vientos.De no llevarse a cabo la conservacin de los caminos, gradualmente ira perdiendo la comunicacin entre las distintas reas, ocasionndose perjuicios inherentes a la falta de comunicacin.

b) Replanteo Topogrfico del Eje de las Obras

Es reproducir en el terreno la distribucin, forma y dimensiones de la misma planta. Consiste en llevar la informacin que se encuentra en los planos definitivos al terreno donde deben emplazarse las obras.

Es recomendable, durante la fase de estudio definitivo, dejar como testimonio referencias como hitos de concreto con ncleos de acero, los mismos que deben estar planimtricamente triangulados y con control altimtrico nivelado. Estas referencias facilitan los trabajos de replanteo topogrfico del eje de obra al iniciarse los procesos constructivos. Todas las obras que conforman el sistema de riego deben tener un diseo especfico plenamente definidos.Para establecer los ejes y almacenamiento del plano se coloca en el terreno estacas convenientemente separadas de la ubicacin de las excavaciones para evitar su remocin durante el trabajo.c) Desbroce y limpieza de la franja del canal.3.22 MOVIMIENTO DE TIERRAS Y EXPLANACIONES

Se refiere a todas las alteraciones naturales del suelo que modificarn el relieve del terreno, siendo estos costos muy importantes en un trabajo de irrigacin ya que para la ejecucin del mismo se necesita de maquinaria especializada para realizar los trabajos pesados de corte a fin de dejar a nivel de plataforma el eje del trazo del canal. En algunos casos se utiliza incluso explosivos, martillos y tablestacados.Existen dos sistemas de construir las secciones transversales mixtas en excavacin/terrapln. Una de ellas consiste en obtener primero una explanacin completa del conjunto canal/camino, con la compactacin necesaria en la parte de terrapln, excavado a continuacin la caja del canal, la otra consiste en tratar de evitar la doble operacin que en ocasiones resulta, de hacer primero un terrapln en una zona en la que luego se excava la caja del canal. Para ello se trata de excavar las zonas necesarias, el mismo tiempo que con las tierras obtenidas se terraplena otra zona. Este sistema slo puede intentarse con canales superiores a un cierto tamao.3.23 EXCAVACION DE LA CAJA DEL CANAL

Cuando se ha dibujado en cada progresiva el perfil o seccin transversal del terreno y la plataforma de explanacin con todos sus elementos aparecen las reas de corte o de relleno que se designan abreviadamente como AC y AR respectivamente, se dice que tienen colocadas las cajas. Teniendo colocadas las cajas se procede a medir o calcular las AC o AR. Teniendo el valor de estas se calcular el volumen.Una vez excavado la plataforma de la caja del canal, sobre ella se vuelve a replantear y mejorar el replanteo topogrfico del eje del canal; sobre este eje trazado y segn las dimensiones geomtricas de la caja del canal, se procede a realizar la excavacin con maquinaria.Si el canal tiene dimensiones grandes, es conveniente realizar la excavacin y la compactacin del terrapln lateral con unas moto trallas o trallas arrastradas por un tractor, que trabaja en circuitos cerrados, excavando en el interior del canal y transportando y repartiendo las tierras en capas delgadas a la margen terraplenada, al mismo tiempo que las compacta con su propio peso. Esta compactacin puede venir completada o no por el uso de unos rodillos apisonadores, que sern de pata de cabra en los terrenos arcillosos y de neumtico en los suelos granulares. Para estos se utiliza muchas veces rodillos vibrantes. A veces es necesaria una pala excavadora frontal para la excavacin de trincheras.Para el alisado y extendido de tierras, son a veces muy tiles las moto-niveladoras.Si las dimensiones del canal no permiten el uso de trallas, hay que prever dos tipos de mquinas: una pala retroexcavadora (a veces una draga Lina) para hacer la excavacin del canal desde una o desde las dos banquetas (segn la anchura del canal)y unos tractores con cuchilla de empuje para extender y compactar el terrapln por capas.Si el terreno tiene mucho agua, para hacer la excavacin puede ser necesario el uso de una cuchilla bivalva o una dragalina.Para la excavacin de la caja del canal se tendr el tipo de terreno de fundacin, pudiendo ser stos: terreno suelto, terreno flojo, terreno duro, terreno de trnsito, roca blanda, roca dura, roca muy dura.3.24 EXCAVACION DE OBRAS DE ARTE

Es el movimiento del material. Se divide en excavacin en seco, bajo agua y en roca. La excavacin bajo agua generalmente se da en las obras que hay que construir en los cauces de los cursos de agua, bocatomas, sifones, acueductos. Es necesario el empleo de equipo de bombeo con la finalidad de abatir el nivel fretico para que nos permita desarrollar los trabajos con mayor facilidad.Cuando el terreno de fundacin es demasiado inestable se realiza el hincado de pilotes y de tablestacados. Para la construccin de bocatomas las perforaciones permite definir el tipo de cimentacin de barraje. Cuando es posible cimentarlas apoyadas directamente en la roca se dice que son del tipo fijo.Cuando el material rocoso est muy profundo se cimienta directamente en las capas de grava y arena denominadas del tipo flotante.3.25 REVESTIMIENTOS DE LA CAJA DEL CANAL TIPOS

Los valores altos de la percolaeln, en algunos suelos de la caja de los canales, originan prdidas de agua apreciables, por lo cual es necesario revestirlos.

En otros casos la estabilidad de los canales se ve afectada por la erosin, que puede originarse por la velocidad del flujo lo que obliga a revestirlos, dentro de los principales tipos de revestimientos de canales tenemos:a) Revestimiento de Piedra Emboquillada v Canteada

Este revestimiento es muy utilizado en el Per, en sus formas de piedra canteada, labrada y sin labrar. ltimamente se viene empleando menos por el alto costo de la mano de obra. El proceso se inicia con la ubicacin de una ms canteras de rocas apropiadas cercanas al trazo del canal, luego se extraen las rocas mediante voladuras y se las transporta en bloques a inmediaciones del trazo, donde los canteros le dan forma. E1 trabajo del cantera es muy laborioso, dependiendo del acabado que hay de darle a la piedra, deber usar cinceles y martelinas si fuere necesario. En otros casos para reducir costos slo se escogen las piedras y en otros se mejoran los cantos y reducen las protuberancias para su colocacin.El asentado de las piedras se efecta a mano, utilizando regletas de madera para el control de los paramentos y se juntan los bloques de piedra con morteros de cemento arena en proporcin 1:5. La ventaja de estos revestimientos es su bajo coeficiente de dilatacin, que permite suprimir las juntas. En el canal de desage de la C. H. Machupicchu, se ha diseado un revestimiento de piedra emboquillada, sin mezclas para que sea flexible a posibles asentamientos del prisma del canal, su inconveniente ha sido el crecimiento de plantas que daan el revestimiento.

b) Revestimientos de ConcretoLos revestimientos de concreto son los ms utilizados y se emplean principalmente como concreto simple en proporciones aproximadamente de 1 parte de cemento, 2 de arena y 4 de piedra, con resistencias fe de 175 y 210 kg/cm2, vaciados directamente sobre el fondo y los taludes del canal.

Se le emplea menos como concreto armado con refuerzo de armadura de fierro corrugado de 1/4 y 3/8"; en porcentajes que no pasan del 5 %, su alto costo permte su empleo slo en zonas muy localizadas.El concreto tambin se emplea en la modalidad de prefabricado cuando es posible la instalacin de plantas para la preparacin de las formas del canal completas o en bloques.

En el proyecto de Irrigacin de Majes fue empleado incluso en canales principales, se prefiere emplear prefabricados en sublaterales.

La generalidad de las veces el concreto se emplea como concreto simple, con espesores de losa que pueden variar de 5 a 15 centmetros, vaciando las mezclas preparadas en el borde del canal mediante mezcladoras que se mueven sobre rieles.Como la velocidad de los equipos de mezclado y llenado del concreto es muy alta, (1 a 2 km. diarios) se requiere una buena logstica para distribuir el cemento, agua y agregados en las proximidades del trazo del canal.

c) Revestimientos de Tierra

Estos revestimientos tienen un bajo costo cuando se dispone de materiales apropiados y cuando mediante tratamientos al revestimiento se puede controlar la infiltracin.Se utilizan en dos variedades, una delgada entre espesores de 15 a 30 centmetros y las gruesas con espesores entre 30 y 60 centmetros. En el primer caso el material controlado por las pruebas de mecnica de suelos se coloca sobre una capa arcillosa y se las compacta directamente sobre los taludes; en el segundo caso se emplean aditivos para estabilizar y disminuir las prdidas por infiltracin.La desventaja es que los revestimientos de tierra se erosionan fcilmente con las lluvias y con la velocidad del flujo.

d) Otros tipos de revestimientos tenemos:

i. Revestimiento de Fibro Cemento

En canales secundarios es posible la fabricacin de revestimientos pre fabricaos, mediante planchas de fibro cemento tipo Eternit, que son elementos de fcil transporte y muy resistentes.

Se pueden instalar directamente en el terreno con una ligera preparacin en la zona del recorrido del canal, para unir las planchas se emplean morteros de cemento arena en proporcin 1:5, se pueden fabricar secciones tranversales de formas circulares y trapezoidales, para otro tipo de secciones el material no es apropiado.

ii. Revestimiento de Gunita

Es un mortero de cemento y arena aplicada neumticamente, y para una mayor resistencia se lo refuerza con malla de alambre. Su poco espesor y alto contenido de cemento lo hacen muy susceptible a agrietarse.

Se lo utiliza tambin para estabilizar secciones inestables de tneles que no requieren revestimientos, en canales secundarios y para estabilizar fallas o hendiduras de tneles.

Es utilizado en la minera y para la estabilizacin de taludes.

iii. Revestimiento de concreto asfltico

En concreto asfltico puede colocarse para revestimientos vaciados en caliente, en forma similar a los pavimentos de concreto usando formas deslizables.

Se usa igualmente en forma de planchas que se unen mediante mortero asfltico. La compactacin debe ser muy uniforme y llegar a 92%.

El espesor de revestimiento varia de 5 a 10 centmetros Dependiendo de las dimensiones del canal.

Puede colocarse para revestimientos vaciados, en caliente, en forma similar a los pavimentos de concreto usando formas deslizantes. Se usa igualmente en forma de planchas que se unen mediante mortero asfltico. La compactacin debe ser muy uniforme y llegar a un 92%. El espesor del revestimiento vara de 5 a 10 cm. dependiendo de las dimensiones del canal.

iv. Revestimiento de Suelo Cemento y Bentonita

El suelo cemento se emplea cuando se dispone de suelos arenosos adecuados y no existen materiales gravosos en la cantera por emplear.

La proporcin de cemento puede variar entre un 8 y 12% del volumen y se compacta con una humedad superior a la ptima. Puede emplearse para canales con taludes entre 1:1 a 3:1.

El revestimiento con arcilla tipo Bentonita, no es muy generalizado y requiere la ejecucin de pruebas de campo y laboratorio antes de su empleo.

Es conveniente efectuar estudios de costo, tanto del revestimiento como de su conservacin y mantenimiento.v. Revestimientos de Tierra.

Estos revestimientos tienen un bajo costo cuando se dispone de materiales apropiados y cuando mediante tratamientos al revestimiento se puede controlar la infiltracin.

Se utilizan en dos variedades, una delgada entre espesores de 15 a 30 centmetros y las gruesas con espesores entre 30 y 60 centmetros.

En el primer caso el material controlado por las pruebas de mecnica de suelos se coloca sobre una capa arcillosa y se las compacta directamente sobre los taludes; en el segundo caso se emplean aditivos para estabilizar y disminuir las prdidas por infiltracin.

La desventaja es que los revestimientos de tierra se erosionan fcilmente con las lluvias y con la velocidad del flujo.

vi. Revestimientos Prefabricados.

Desde algunos aos se vienen utilizando diversos materiales como revestimientos prefrabricados para canales, tanto en la modalidad de seccin completa, como en planchas de diferentes dimensiones, que luego se juntan. Entre los diversos materiales podemos citar los siguientes:

-Concreto en secciones completas y en planchas que luego se juntan con morteros de cemento.

-Material plstico y hule sinttico.

-Planchas de fibro cemento eternit.

La prefabricacin permite preparar las planchas y secciones en serie y emplear igualmente concreto pretensado.En el caso de pre fabricacin se prefiere los canales de secciones semi circulares por su fcil manipuleo, trasporte y colocacin.

vii. Losas Prefabricadas

Son fciles de realizar, su fabricacin se realiza en una planta especial, tiene las siguientes dimensiones:

0.30

0.50

0.05

Se usa ms en canales de pocas dimensiones, con el tiempo se fracturan por las uniones, para luego caerse (producido por el empuje del suelo).3.26 USO DEL CONCRETO EN EL REVESTIMIENTO DE CANALESLa impermeabilizacin de la caja del canal debe realizarse cuando los estudios geotcnicos se hayan realizado. En las prdidas por infiltracin de agua que puede darse a travs de suelos no cohesivos generalmente se utilizan revestimientos con concreto simple de fc=100kg/cm o fc=140kg/cm dependiendo del espesor del revestimiento, el mismo que est en funcin de las dimensiones geomtricas de la caja del canal.

Es preciso indicar que el revestimiento de un canal de concreto no cumple ninguna funcin estructural sino ms bien impermeabilizar. Actualmente existe tecnologa como los geotextiles y geomembranas cuya funcin es de filtracin, separacin, refuerzo, drenaje y proteccin de los suelos.Adicionalmente sus propiedades fsicas les permite resistir las condiciones adversas a las que van a estar sometidos durante el proceso constructivo y soportar la accin de los agentes del medio ambiente durante su vida til.

El concreto tambin se emplea en la modalidad de prefabricado cuando es posible la instalacin de plantas para la ejecucin de las formas del canal completas o en bloques.

3.27 INSTALACION DE COMPUERTAS Y ACCESORIOS EN UN CANAL DE RIEGO.

Consiste en instalar las estructuras metlicas que han sido proyectadas en la construccin de las obras. Entre ellas tenemos: instalacin de compuertas, rejillas para material de arrastre y material flotante, pasarela de los puentes, mecanismos de cizayas de las compuertas, etc.

Las compuertas de emergencia se instalan en la parte posterior de la pantalla frontal y tienen por objeto un cierre violento de las ventanas u orificios de captacin.

Las compuertas de regulacin estn ubicadas detrs de las compuertas de emergencia y tienen por objeto regular y controlar el caudal de ingreso. La capacidad mxima de captacin del conjunto de compuertas instaladas debe ser similar a la capacidad del canal de derivacin, recomendndose que la velocidad de ingreso frente a las compuertas sea de 2m/s a 2.50m/s.

La compuerta del canal desripiador tiene por objeto eliminarlos aguas abajo de la toma. Se maniobran de acuerdo a la cantidad de material acumulado por lo que deben ser resistentes y de operacin intermitente.

Generalmente las compuertas se construyen de acero cuyo espesor mnimo es de 6mm y 10mm. El acero usado debe ser tratado para resistir la corrosin. La altura debe sobrepasar 0.20m el nivel del umbral de la ventana. El tirante de agua de rebose permisible ser de 0.30m a 0.50m.Para el izaje se debe utilizar cables cuando las luces son grandes y vstagos de acero cuando las luces son pequeas. Los mecanismos de izaje para levantar compuertas suelen sed de operacin manual, hidrulica y elctrica.

IV) Conclusiones:

Debemos realizar un buen proceso constructivo para que no tengamos problemas en la ejecucin de las obras. Es muy importante la relacin entre el diseo del canal y su ejecucin, solo previendo cuidadosamente todas las fases del proceso constructivo se puede hacer un diseo acertado. La construccin o mejoramiento de accesos a la obra es muy importante para poder hacer ms fcil el traslado del personal y los materiales. Las maquinarias deben estar en perfecto estado, y deben elegirse las adecuadas para la ejecucin de la obra.

Deber hacer un buen estudio del terreno para hacer las respectivas obras de arte que se pretende ejecutar.

El revestimiento del canal debe ser el adecuado, de acuerdo a los estudios realizados antes de la ejecucin del proyecto ya que existen diversos tipos de revestimientos (de piedra y canteada, de concreto, de tierra u otros).

Si el revestimiento es de concreto debemos cumplir con las proporciones y la resistencia que el canal requiere. Es preciso indicar que el revestimiento de un canal de concreto no cumple ninguna funcin estructural sino ms bien impermeabilizar. Actualmente existe tecnologa como los geotextiles y geomembranas cuya funcin es de filtracin, separacin, refuerzo, drenaje y proteccin de los suelos.V) Recomendaciones:

Es recomendable realizar los trabajos provisionales para un mejor y adecuado proceso de construccin, ya que as se tendrn los materiales, herramientas, maquinarias, etc., a la mano y listos para ser utilizados. Para el diseo de estructuras hidrulicas el personal que se encuentre a cargo de este debe ser el ms calificado con muchos aos de experiencia en el campo debido a que el manejo de estas estructuras con agua son muy impredecible. Es recomendable hacer una buena compactacin del canal, para poder hacer un mejor trabajo de revestimiento.

VI) Bibliografa:

IRRIGACION - Capitulo del Ingeniero Civil-Consejo Departamental de Lima-Libro # 14 .Autor: Cesar A. Rosell Calderon

MANUAL DE DISEO HIDRAULICO DE CANALES Y OBRAS DE ARTE Primera Edicin-Abril 1987, Autor: Elmer Garca Rico http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Alfredobi http://picasaweb.google.com/marreyesche/InstalacionDeUnSistemaEnParamonga/photo#5123085380447091522VII) Anexos

Canal principal de riego donde una de las mrgenes fue limpiada mientras que la otra est sin mantenimiento despus de varios aos de uso

Canal terciario de riego, preparacin para su revestimiento

Canal principal de riego, operacin de acabado de las mrgenes, previo a su revestimiento

Proceso de revestimiento de un canal secundario de riego

Canal de riego en fase de revestimiento

Canal terciario de riego apenas concluido su revestimiento

Cruce de un canal de riego con una zona de topografa ms elevada. Debe cerrarse la seccin del canal para evitar que los derrumbes obstruyan el canal

Construccin del cruce de una va rural (parte de un permetro de riego) con un dren natural

Construccin de una derivacin desde un canal de riego tambin en construccin

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