CRITERIOS Y DISEÑO DE PLANIFICACION

DISEO Y CRITERIOS DE PLAIFICACIO DE CAALESHIDRULICA APLICADAING. CIVIL

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DISEO Y CRITERIOS DE PLANIFICACIN DE CANALES

ContenidoGENERALIDADES.................................................................................................................................. 3 CRITERIOS GENERALES PARA UNA PLANIFICACIN DE CANALES ....................................................... 3 A.- SISTEMA DE RIEGO..................................................................................................................... 6 FUNCIN Y DENOMINACIN DE LOS DIFERENTES CANALES DE RIEGO ..................................... 7 SECCIONES TPICAS EN CANALES DE RIEGO ................................................................................ 8 PERFILES LONGITUDINALES EN CANALES DE RIEGO ................................................................... 9 SISTEMA DE DRENAJE.................................................................................................................... 12 Funcin y denominacin de los diferentes canales de drenaje ................................................ 13 Secciones tpicas en canales de drenaje ................................................................................... 14 Perfiles longitudinales en canales de drenaje ........................................................................... 15 C.- SISTEMA DE CAMINOS ............................................................................................................. 15 FUNCIN Y DENOMINACIN DE LOS CAMINOS ....................................................................... 16 CURVAS DE CANALES CON CAMINO ......................................................................................... 17 CAMINOS DE VIGILANCIA Y DE COMUNICACION ...................................................................... 18 CRITERIOS Y ELEMTOS FUNDAMENTALES PARA EL DISEO DE CANALES ....................................... 25 ELEMENTOS DE UN CANAL. .......................................................................................................... 25 Elementos geomtricos:............................................................................................................ 25 Elementos cinticos: ................................................................................................................. 26 Elementos dinmicos: son......................................................................................................... 26 RASANTE DE UN CANAL ................................................................................................................ 26 ....................................................................................................................................................... 28 CURVA DE UN CANAL .................................................................................................................... 29 RADIO MNIMO DE UN CANAL ...................................................................................................... 30 CONDICIONES DE MXIMA EFICIENCIA HIDRULICA ................................................................... 31 CONDICIONES MNIMAS DE INFILTRACIN .................................................................................. 32 CLCULOS DE PRDIDAS POR INFILTRACIN EN UN CANAL ........................................................ 33 MTODO DE CAMPO ................................................................................................................. 37 MTODO INDIRECTO DE FRMULAS EMPRICAS...................................................................... 42 RUGOSIDAD ................................................................................................................................... 44 TALUDES APROPIADOS SEGN EL TIPO DE MATERIAL ................................................................. 50 ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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VELOCIDAD MXIMA Y MNIMA PERMISIBLE ............................................................................... 51 BORDE LIBRE: ................................................................................................................................ 55 LAS CONSIDERACIONES DE UTILIDAD PRCTICA EN CANALES DE CONCRETO ................................. 57 TERRENO DE FUNDACION ............................................................................................................. 57 DRENAJE ........................................................................................................................................ 58 ESPESORES DE REVESTIMIENTO:................................................................................................... 60 PROPIEDADES DEL SUELO ......................................................................................................... 60 TOPOGRAFA ............................................................................................................................. 60 NIVEL DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS ...................................................................................... 61 EL APROVECHAMIENTO DE LA TIERRA Y USOS SISTEMAS DE RIEGO ........................................ 61 EXPLOTACIN Y MANTENIMIENTO ........................................................................................... 61 ESTANQUEIDAD ......................................................................................................................... 62 DURACIN ................................................................................................................................. 62 DISPONIBILIDAD DE MATERIALES DE CONSTRUCCION ............................................................. 62 DISPONIBILIDAD DE MANO DE OBRA Y MAQUINARIA ............................................................. 62 COSTO Y ASPECTOS FINANCIEROS ............................................................................................ 63 JUNTAS .......................................................................................................................................... 63 JUNTAS DE CONSTRUCCIN: ..................................................................................................... 63 JUNTAS DE DILATACIN O EXPANSIN:.................................................................................... 64 SECIONES TRAPEZOIDALES NORMALIZADAS ................................................................................ 65 CLCULO DE SECIONES HIDRAULICAS ............................................................................................... 66 SECCIONES HIDRULICAS EN EL FLUJO UNIFORME ........................................................................ 66 SECCIONES HIDRAULICAS DE RUGOSIDAD COMPUESTA .............................................................. 72 CASO A....................................................................................................................................... 72 CASO B ....................................................................................................................................... 73 BIBLIOGRAFA Y WEBGRAFIA. ........................................................................................................... 74

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GENERALIDADESLos canales como elementos de transporte del agua, son conducciones artificiales en las que el agua circula sin presin, es decir en contacto continuo con la atmsfera. El estudio hidrulico de estas conducciones se caracteriza porque el movimiento del agua se realiza por su propio peso, es decir, sin ningn gasto energtico y aprovechando la fuerza de la gravedad. En un proyecto de irrigacin, lo que compete al diseo de canales y obras de arte no es la ms importante; pues es el caudal el factor clave en el diseo y el ms significativo en un Proyecto de Riego, este parmetro se obtiene en base a la interrelacin de ciertos factores como son: tipo de suelo, cultivo, condiciones climticas, mtodos de riego, etc; es decir, mediante la conjugacin de la relacin agua-suelo-planta y de la hidrologa, de manera que cuando se trata de una planificacin de canales aquel diseador que tenga un conocimiento de estas disciplinas, sin llegar a ser un especialista, tendr mucho ms panorama y ser ms eficiente que aquel que disea framente.

CRITERIOS GENERALES PARA UNA PLANIFICACIN DE CANALESAlgunos criterios guas de diseo son los siguientes: 1. Para una planificacin detallada de la infraestructura de riego, drenaje y vial a nivel de parcela, normalmente deben ser disponibles planos topogrficos en escala 1:2000 con curvas de nivel por lo menos cada 20 10 cm. esto es, tratndose de zonas llanas como el caso de la costa peruana. 2. Sobre la base de la informacin topogrfica sealada anteriormente se procede a efectuar en gabinete el trazo preliminar de la red de canales. 3. Hecho el trazo preliminar en gabinete, se procede a reajustarlo hasta llegar al trazo definitivo y para este fin, se efecta en campo el recorrido de los trazos a pie, ubicando y anotando elementos resaltantes que no son muy notorios enING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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los planos topogrficos, como por ejemplo zonas pantanosas, coberturas arbreas, terrenos desnudos y puntos forzados que deben ser respetados, llegndose de esta manera a trazo definitivo.

TRAZO DEFINITIVO DEL CANAL

4. Teniendo como fundamento el trazo definitivo, se procede a la colocacin en campo los PI (punto de inflexin) y para esto, primeramente se marca en las fotos areas los trazos de los canales con la finalidad de dar mayor facilidad de ubicacin de puntos en el campo.


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5. Con ayuda de las fotos areas as marcadas, se procede a la ubicacin de los PI en el terreno, as como puntos que sirvan de apoyo para el replanteo en campo de los canales. 6. Se efecta el alineamiento con jalones entre dos PI, estacndose en los bordos que son cruzados por dicha lnea a cada 200 m, ms o menos en terrenos llanos. 7. Si entre dos PI interfieren rboles, se jalona provisionalmente siguiendo en la foto el trazo y marcando en el terreno, luego se abre la trocha necesaria para posteriormente alinear y estacar. 8. Las estacas que siguen el eje suelen pintarse de azul y sobresalen del terreno 15 20 cm ponindose tambin estacas a nivel del terreno para los cambios de estacin, las estacas que marcan los PI son pintadas de color rojo sobresaliendo del terreno 50 60 cm. 9. Si en el plano de trazo definitivo, se han trazado dos o ms canales paralelos, debern fijarse en el terreno los PIS del canal de riego de mayor orden y a partir de este eje determinando, se ubicaran los dems ejes de acuerdo a los planos de seccin transversales. 10. Un vez alineado y estacado el trazo del canal se procede a levantar el perfil longitudinal del terreno del eje del canal con secciones transversales cada 20 m. cuando el terreno es ondulado o cada 100 m. Cuando el terreno es llano. 11. Para levantar el perfil longitudinal se ubica el BM ms cercano(de la red de BMs con que se trabajar), comprobado su estado en el terreno y la cota correspondiente se traslada dicha cota al inicio de trazado en el que se considera PI-1(punto de inflexin N1) 12. Durante el recorrido del perfil longitudinal, las cotas se van controlando con los BMs establecidos en la zona, si el error es grande se vuelve a nivelar el tramo. 13. El perfil longitudinal debe darnos la informacin topogrfica suficiente y necesaria para disear la rasante del canal y por lo tanto disear hidrulicamente la caja del mismo, ya sea este de riego o drenaje. 14. Los canales diseados con el perfil longitudinal obtenido en campo, corresponden a un estudio definitivo o a nivel de ejecucin, no es conveniente disear con perfiles longitudinales obtenidos del plano topogrfico donde se ha efectuado el trazo de la red de canales, pues los volmenes de movimiento de tierras generalmente resultan sensiblemente diferentes.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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15. Es necesario recolectar la mayor informacin bsica posible principalmente: fotografas areas para localizar centros poblados, caseros, reas de cultivo, vas de comunicacin, etc. planos catastrales y topogrficos, estudios geolgicos, salinidad, suelos y toda aquella informacin que se pueda conjugarse con el trazo de canales. 16. El mtodo ms usado en el tras de canales es el de las deflexiones que se pueden ser derechas o izquierdas tratando en lo posible de evitarlas manteniendo tramos rectos lo ms largos posibles. A.- SISTEMA DE RIEGO El sistema de riego diseado debe facilitar el suministro de agua para cada parcela de riego en el momento adecuado con caudales manejables y conocidos, aqu juega un papel muy importante la eficiencia de riego, sin embargo este factor suele ser desconocido cuando se pretende disear un sistema de riego, y por lo tanto los ingenieros se enfrentan a un problema de incertidumbre al efectuar sus clculos. Para superar esta incertidumbre se suele dar a los canales, estructuras y vasos, una capacidad mayor de la que sera necesaria, la cual solo podra calcularse si se contase con normas objetivas de la eficiencia en las diferentes fases de la conduccin y la aplicacin del agua de riego y se pudieran adems aplicar dichas normas. Los diseadores o planificadores de nuevos proyectos, pueden seguir enfrentndose al problema de no presentar un plan mejor, por carecer de normas objetivas. As mismo, es importante sealar, que en las regiones donde el riego es un elemento bsico para la produccin agrcola y el agua suele ser un factor limitante, es muy necesario hacer un uso ms econmico de los recursos hidrulicos y un enfoque ms cientfico del problema de la eficiencia de los sistemas de riego. Este enfoque ms cientfico, no supone necesariamente el uso de mtodos muy avanzados que por lo general resulta costosos. Un sistema de riego debe cumplir en forma ptima con las siguientes condiciones: 1. Costos mnimos para operacin y mantenimiento. 2. Operacin sencilla y control fcil para usarlos y los responsables para la operacin. 3. Prdidas mnimas de agua por operacin.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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4. 5. 6. 7.

Prdidas mnimas de agua por infiltracin. Impedir el robo de agua. Seguridad contra desbordes. Flexibilidad para adaptarse a las diferentes exigencias de caudales y mtodos de riego para los diferentes cultivos. 8. Finalmente, tratndose de satisfacer las condiciones sealadas en los puntos anteriores, con el diseo final del sistema de riego deber lograrse: Longitudes mnimas de canales. Secciones mnimas de los canales. Costos mnimos de construccin.FUNCIN Y DENOMINACIN DE LOS DIFERENTES CANALES DE RIEGO

Los canales de riego dentro de una planificacin, comnmente tienen forma rectangular o trapezoidal, adoptando por su funcin diferentes denominaciones, as tenemos por ejemplo: CANAL PRINCIPAL

Llamado tambin Canal Madre o Canal de Derivacin Principal y se le traza siempre con pendiente mnima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos, pudindose dar el caso que dentro de un proyecto de irrigacin se tenga ms de un sistema de riego, por ejemplo en el Proyecto de Irrigacin Tinajones (Lambayeque-Per) se ha establecido 3 sistemas principales de riego: Taymi, Lambayeque y Reque. LOS SUBCANALES

Reciben el agua del canal principal en una cantidad conocida, el rea de riego que sirve un subcanal se conoce como sector de riego, lo que en buena cuenta significa que varios sectores de riego constituyen un sistema de riego, as mismo no debe permitirse el uso directo del agua o el manejo de las instalaciones del subcanal por los usuarios. LOS LATERALES

Reciben el agua del subcanal en una cantidad conocida y la conducen hacia los sublaterales con una altura suficiente, en caso excepcional dan agua hacia la toma de granja de un usuario, al rea de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego, debiendo entender que varias unidades de riego constituyen unING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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sector de riego, en los canales laterales no est permitido el manejo de sus instalaciones por los usuarios. LOS SUBLATERALES

Reciben un caudal conocido del lateral y los conducen hacia las tomas de granja donde el agua es entregada a los usuarios en una cantidad conocida y una carga suficiente para el riego, el rea de riego que sirve a un sublateral se conoce como unidad de rotacin y una toma de granja se ubica en la cabecera de la parcela o propiedad.

Representacin grfica de la jerarqua de los canales SECCIONES TPICAS EN CANALES DE RIEGO

La seccin tpica de un canal tanto de riego como de drenaje deber entenderse como una seccin, en la cual se muestre adems de las caractersticas geomtricas de la caja del canal, las caractersticas geomtricas de su camino de vigilancia; por lo tanto; ambas caractersticas son dependientes debiendo considerrselas como un todo, pues podrn analizarse por separado, sin embargo en los planos debern mostrarse en una misma seccin.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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Secciones tpicas de canales de riego construidas con buenos resultados en el Dpto. de Lambayeque-Per y cuyas caractersticas son las siguientes: Cuando el canal se encuentra en relleno, primeramente se construir una plataforma compactada hasta una altura limitada por el bordo del canal revestido, menos el espesor del revestimiento, la corona de esta plataforma debe tener por lo menos un ancho tal que se puede lograr una buena compactacin a mquina y despus una excavacin y un revestimiento mecanizados de la caja del canal. Cuando el canal este construido en corte, primeramente se prepara una plataforma de excavacin con un ancho que facilite la excavacin y el revestimiento mecanizados de la caja del canal. Cada canal lleva a su costado un camino de vigilancia que debe tener un nivel igual (menos el espesor de revestimiento) a la caja del canal o ser ms alta que la misma. Los ejes de la caja del canal y del camino de vigilancia deben ser paralelos solo en casos excepcionales de excavacin y relleno el paralelismo se distorsiona. Los taludes de relleno y excavacin deben tener una inclinacin de 1.5:1PERFILES LONGITUDINALES EN CANALES DE RIEGO

Una vez obtenido el perfil longitudinal del eje del canal, se procede a dibujarlo en gabinete a escalas 1:1000 1:2000 para el sentido horizontal y 1:100 1:200 para el sentido vertical, normalmente la relacin es de 1:10 1:20. A continuacin se hace referencia a todo un conjunto de parmetros que suelen presentarse en el diseo de canales del perfil longitudinal de un canal de riego. Kilometraje:

Debido a que existen diferencias entre el kilometraje obtenido de los planos de trazo y el kilometraje obtenido en campo al realizar el levantamiento topogrfico del eje del canal, se recomienda trabajar con el kilometraje de campo por ser ms real. Cota de terreno:

Se deben tomarse las cotas del terreno tomadas de perfil longitudinal de campo.


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Tipo y nmero de la obras de arte:

Todas las obras de arte al construirse en el canal, se deben indicar con su respectivo smbolo en el kilometraje respectivo, debiendo hacerse una diferenciacin entre las obras de arte que pertenecen al mismo canal y aquellas que se cruzan con este pero que pertenecen a otros canales. Rasante del canal:

Las cotas de fondo son bsicas y muy importantes para su construccin y se obtienen al disear la rasante de fondo del canal, la rasante de fondo define la altura de la caja del canal y su seleccin o diseo depende de la conjugacin simultanea del caudal, pendiente, tipo de suelo, plantilla del canal, velocidad mxima permisible y nivel de los terrenos de cultivo. Pendiente de fondo del canal:

La pendiente est en dependencia de los criterios hidrulicos tenidos en cuenta al disear la rasante de fondo del canal, a cual deber tener una pendiente en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno para evitar fuertes movimientos de tierra. Cota del nivel de agua del canal:

Las cotas del nivel de agua indicadas en el perfil, son las que tendr el canal con el caudal mximo, aqu debe sealarse que los canales deben disearse de tal manera que las parcelas de riego reciban el agua del canal con una carga o altura de agua respecto a su punto ms alto de 0.20 m o ms, teniendo en cuenta un prdida de carga de 0.10 m en la toma de granja. Dimensin del canal:

Generalmente los canales se construyen con una seccin trapezoidal, en donde la inclinacin de los taludes depende del material cortado por el canal. Dentro de la forma trapezoidal hay varias alternativas en cuanto a la relacin entre el ancho del fondo del canal y la profundidad del tirante hidrulico. Para la seleccin del valor de esta relacin pueden seguirse varios criterios segn el objeto que debe cumplir el canal, ya sea la economa de la excavacin, la eficiencia hidrulica de la seccin, la elevacin del agua con relacin a los terrenos que deben regarse, las prdidas de agua por infiltracin, todos estos criterios en relacin con la configuracin topogrfica principales a considerarse en la seleccin de la plantilla y de tirante hidrulico del canal.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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Seccin transversal o seccin tpica:

Definidas las secciones tpicas del canal, en el perfil se indica los tramos de canal que corresponde a cada seccin tpica en el caso de un canal de seccin variable. rea irrigada por el canal de riego:

Se anotan las reas netas de riego servidas por el canal conforme se van presentando las obras de toma a lo largo del canal. Caudal de diseo:

Se indican los caudales mximos correspondientes a cada seccin tpica del canal. Velocidad:

Las velocidades indicadas, corresponden correspondientes a los caudales mximos. Tirante:

a

las

velocidades

mximas

Los tirantes indicados corresponden al caudal de diseo. Ancho total de la plataforma:

Se anota el ancho total de la plataforma para cada seccin transversal de acuerdo a lo expresado en el inciso anterior, este valor determina las franjas afectadas con fines de expropiacin para construir la infraestructura de riego del proyecto. Curvatura del trazo:

Se indica el PI de cada curva que se presente en el trazo as mismo el ngulo total de cada PI. Tubo de drenaje:

Principalmente en el caso de los subcanales que crucen por zonas con un nivel fretico alto y antes de la construccin del subcanal, se colocara una tubera de P.V.C corrugado, este tubo funcionara como dren interceptor y facilitara la construccin de subcanal en seco, posteriormente aliviara la supresin evitando el deterioro del mismo. Pozo de control:

Se indica en el perfil la ubicacin, profundidad y tipo de pozos, estos pozos se construyen para el control del sistema entubado de drenaje sealado en el numeral anterior; y puede ser de 3 clases:


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Pozos de control simple.- Este tipo sirve para controlar y limpiar el tubo entrante y saliente en tramo del tubo con una longitud mxima 200 m aguas arriba y agua abajo, en caso de que el dren entubado est formando una curva horizontal mayor de 20 tambin se colocara un pozo de este tipo. Pozos de control con desarenador.- Cuando el dren entubado cambie de pendiente mayor a menor, existe el peligro de sedimentacin en el tramo menor. Para evitar esta sedimentacin se colocara en este punto de cambio un pozo de control con desarenador, este desarenador consiste en un fondo de 0.50 m por debajo de la entrada y salida de los tubos. Pozo de control con cada.- En el caso que se deba salvar un desnivel entre el tubo de entrada y salida; se debe prever un pozo de control con cada, donde el tubo de entrada tiene un nivel ms alto que el de salida. SISTEMA DE DRENAJE Al disear un sistema de drenaje se debe hacer frente a diversos y numerosos factores, la combinacin de todos ellos ser siempre la que d al diseo su forma final, a menudo los problemas que se presentan son contradictorios y dar solucin a todos ellos resulta imposible. Por lo tanto, el diseo final se har sopesando las diferentes soluciones y la solucin final ser siempre una solucin de compromiso. Nunca se podr eliminar todas las desventajas aunque la idea debe ser asegurar que estas sean las menos posibles. Se puede hallar una excelente solucin tcnica, pero esta a su vez puede ser prohibitiva por sus altos costos, por lo que siempre habr que preguntarse as mismo si el proyecto final est econmicamente justificado. Deber tenerse siempre presente, que el diseo de un sistema de riego implica tambin el diseo de un sistema de drenaje, pues la experiencia ha demostrado que de no ser as y al poner bajo riego reas nuevas sin ningn problema de drenaje con niveles freticos profundos, al cabo de algunos aos este problema presenta mayores dificultades y por lo tanto resulta ms costoso que si se hubiera previsto inicialmente. En general un sistema de drenaje debe cumplir principalmente las siguientes condiciones:


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Ser colector para el sistema de drenaje a nivel de parcela, del agua procedente del riego que se percola a cierta profundidad (afluencias continuas). Ser desage para las demasas del sistemas de riego principal que puede presentarse de las siguientes maneras: regulacin inexactas en la obras de distribucin y captacin, operacin deficiente del sistema, perdidas por regulacin hasta que se estabilice el sistema y perdidas por limpieza (todas son afluencias accidentales). Ser conductor para la excavacin de aguas forneas (afluencias accidentales). Ser desage ara las afluencias superficiales como consecuencia de las precipitaciones (afluencias accidentales).Funcin y denominacin de los diferentes canales de drenaje

Un sistema de drenaje agrcola es aquel que recibe exceso de agua directamente de las parcelas y la conducen al sistema de drenaje principalmente que evacua el agua fuera del rea. El sistema de drenaje principal debe proporcionar una salida libre y segura para los drenes de las parcelas, las cuales pueden ser zanjas abiertas, tubos enterrados o la combinacin de ambos. En un sistema de drenaje principal los drenes por su funcin pueden adoptar la siguiente denominacin: Zanjas de desage

Tienen la funcin de evacuar los excesos de riego superficial provenientes de los sublaterales hacia los canales de drenaje. Los subcolectores

Reciben el agua de drenaje de los drenes de campo y el agua de las zanjas de desage, formando unidad ms pequea de canales de drenaje, los subcolectores pueden ser drenes abiertos o enterrados y generalmente tambin asumen la funcin de conducir las agua de emergencia o accidentales de los subcanales y sublaterales hacia los colectores. Los colectores

Reciben el agua de drenaje y desage de por lo menos dos subcolectores y conducen las mismas en profundidad mnimas hacia los colectores principales. Los colectores pueden recibir tambin agua de drenaje y desage directamente de las parcelas, zanjas de desage o de sifones de emergencia.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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Colectores principales

Conducen los caudales de drenaje y desage de dos o ms colectores en una profundidad mnima fuera de la zona del proyecto, pudiendo recibir tambin caudales de drenaje y desage directamente de las parcelas, zanjas de desage o sifones de emergencia. En la costa peruana la mayora de los colectores principales desembocan en el mar.Secciones tpicas en canales de drenaje

Con la finalidad de dimensionar las secciones de los canales de drenaje abiertos, se deben realizar estudios particulares con el objeto de establecer condiciones de seguridad y estabilidad en los taludes de estos canales, es decir sobre sus paredes laterales, las que servirn de sustentacin de las obras convexas como canales, caminos, obras de arte, etc. La prctica ha demostrado que un dren con un talud acorde con el material sobre el que se construye, no tiene estabilidad suficiente si se presenta supresin por agua subterrnea, por tal razn: es conveniente contar con una proteccin del pie de talud en los colectores y colectores principales, los taludes de los subcolectores abiertos son protegidos por los subcolectores entubados que deben ser instalados antes de la excavacin de los subcolectores abiertos. Las secciones tpicas que se proyecten, debern ser vlidas para todas las posibles situaciones que se pueden encontrar en la red de canales de drenaje del proyecto, en la cual le presentamos las siguientes caractersticas: Cada canal lleva a su costado un camino de vigilancia que normalmente debe tener una altura sobre el terreno de por lo menos 0.30m. Solamente en el caso de que se presente profundidades excepcionales, la distancia entre los ejes del camino y del canal ser determinada en funcin de su profundidad. En los dems casos esta distancia deber ser constante de manera que exista un paralelismo entre dichos ejes. Los materiales de excavacin no usados para relleno se deben depositar en los bancos de escombros segn se indica en el plano 3.4. estos sern dimensionados en dependencia del volumen sobrante deING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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excavacin y de la nivelacin de los bordos y diques de los canales existentes. Las dimensiones mnimas de los bancos de escombros se recomienda a continuacin:CANAL DE DRENAJE ANCHO DE CORONA DEL BANCO Mnimo(m) 0.50 0.50 0.50 Preferible(m) 2.50 4.00 4.00 ALTURA DEL BANCO Mnimo(m) 0.50 0.50 0.50

Subcolector Colector Colector Principal

Perfiles longitudinales en canales de drenaje

Para la elaboracin de estos perfiles, la informacin es muy parecida a la de los perfiles de los canales de riego. A continuacin, se enumera todo un conjunto de parmetros que suelen presentarse en el perfil longitudinal de un dren, el lector podr seleccionar los que ms se ajusta a su criterio. Cabe sealar, que la informacin vara para drenes abiertos como para drenes entubados. Kilometraje Cota de terreno Tipo y numero de obra de arte Rasante del canal Pendiente del fondo Dimensin del canal Caudal mximo Velocidad y tirante mximo rea drenada -

Tipo y numero de obra de arte Cota del tubo Pendiente del tubo Dimetro del tubo Caudal de diseo Seccin tpica Ancho total de la plataforma Curvatura del trazo Tipo de suelo.

C.- SISTEMA DE CAMINOS La red de caminos debe posibilitar la vigilancia de los canales, facilitar el acceso a las parcelas y cumplir con las exigencias a establecerse para garantizar comunicaciones ms directas dentro de la zona del proyecto. Adems debe ser diseado de tal forma que se logre un enlace del sistema vial fuera de la zona del proyecto.


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Se debe sealar que las normas peruanas para el diseo de carreteras, no hace mencin en forma especfica al diseo de los caminos de vigilancia de los canales; por esta razn se debe tener en cuenta para el caso del Per las Normas Tcnicas para el Diseo de Caminos Vecinales que es elaborado por la Asesora Tcnica de la Direccin de Ingeniera del Ministerio de Transporte Y Comunicaciones, segn nuestro criterio bien podemos considerar los caminos de vigilancia dentro de la subclasificacion de caminos vecinales.FUNCIN Y DENOMINACIN DE LOS CAMINOS

Se sugieren los siguientes criterios: Caminos secundarios (V3)

Con un ancho total de calzada de 4.0m de los cuales 3.0m corresponden al ancho de la superficie de rodadura y 1.0m a la Berma de 0.50 m a cada lado de camino, estos caminos de vigilancia a la vez sirven de acceso a las parcelas de riego y generalmente tienen poco trfico, normalmente se proyecta al lado de sublaterales, subcolectores y zanjas de desage. Caminos secundarios(V2)

Con un ancho de calzada de 5.5m de los cuales 4.0m corresponde al ancho de la superficie de rodadura y 1.5m a las bermas de 0.75m a cada lado del camino, estos caminos de vigilancia a la vez son caminos colectivos de trfico de las parcelas, que generalmente tienen un trfico zonal de poca importancia, estos caminos se proyectan al lado de laterales y colectores. Caminos Principales (V1)

Con un ancho total de calzada de 8.0m de los 6.0m corresponde al ancho de la superficie de rodadura y 2.0m a las bermas de 1.0m a cada lado del camino, generalmente son diseados como caminos de intercomunicacin con la funcin de integrar la infraestructura vial de la zona del proyecto con los pueblos cercanos, los caminos de este tipo se encuentran casi siempre a un lado de subcanales y con menor frecuencia al costado de colectores principales.


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Comparando las caractersticas anteriores con el MANUEL PARA EL DISEO DE CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO DEL MTC, la clasificacin a la que correspondera los caminos de vigilancia seria:CARACTERISTICAS BASICAS PARA LA SUPERFICIE DE RODADURA DE LAS CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO.

CURVAS DE CANALES CON CAMINO

Tratndose de curvas horizontales se pueden enunciar las siguientes caractersticas generales: Cuando un camino va paralelo a un canal la base del diseo de la curva es el radio mayor ya sea del camino o del canal. Cuando el radio del canal es mayor, el camino va paralelo al canal teniendo el mismo centro de curvatura, este caso se presenta en los canales de drenaje. Cuando el radio del camino es mayor, el canal que va al lado, se acomoda a la curvatura del camino combinando tramos curvos conING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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rectos, con el fin de no tener mucha longitud del canal en curva, este cado se presenta en los canales de riego. La base para el diseo de las curvas son los ejes tanto de camino como del canal, teniendo como origen el mismo centro de curvatura de radio dominante. El tramo de curva en camino tendr como peralte una pendiente no menor a 5% hacia el canal de riego o de drenaje. En cuanto a los radios mnimos y tratndose de canales de riego y drenaje se recomiendan los siguientes valores en funcin de T, siendo T en ancho superior del espejo de agua.CANALES DE RIEGO Sublaterales 3T = 5m Lateral 3T = 8m Subcanal 4T = 20m CANALES DE DRENAJE Subcolector 5T = 25m Colector = 5T = 50m Colector principal 5T = 50m

Valores de radios mnimos para caminos se recomienda los siguientes: Caminos secundarios V3 y V2 Radio mnimo = 20m , no se necesita sobre ancho. = ngulo de deflexin. Para un radio de 20m y se necesita un sobre ancho con las siguientes caractersticas: Sobre ancho al inicio de la curva 0.40m Sobre ancho en el centro de la curva 0.40m Longitud de la transicin del sobre ancho 4.0m Caminos secundarios V3 y V2 Radio mnimo = 100m para cualquier ngulo, no se necesita sobre ancho.CAMINOS DE VIGILANCIA Y DE COMUNICACION

El tipo de camino que tendr cada canal ser escogido en base a su funcin en el sistema de comunicacin vial y de acuerdo a la intensidad de trfico en expectativa. Por razones de mantenimiento, los canales de drenaje especialmente los colectores principales, que en su parte superiorING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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tienen muchos anchos relativamente grandes generalmente se proyectan con un camino de vigilancia a ambos lados. Otros motivos por los cuales puede resultar necesario que un canal tenga dos caminos, es cuando se tenga la necesidad de establecer acceso a las parcelas de riego en caso de tramos de canales paralelos como sucede generalmente en el caso de subcanales. A continuacin el autor recomienda los siguientes criterios: Tipo de sobrecarga

Para el diseo de alcantarillas y puentes se deber tener en cuenta los siguientes valores: H15 S12 para caminos secundarios V2 y V3

H20 S16 para caminos principales V1

Afirmado

El tipo de afirmado incluso la procedencia de los materiales se debe describir en forma detallada. Teniendo en cuenta la importancia de los diferentes caminos, estos sern construidos segn las especificaciones y con los espesores siguientes:ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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CAMINOS SECUNDARIOS V2 y V3: Una capa de base de 20 cm de material de excavacin con cantidades limitadas de material fino, sobre la cual va una capa de desgaste o capa de rodadura de 10cm de material arena grava proveniente de canteras, o alternativamente, aunque de menor calidad, una mezcla de material arenoso seleccionado con suelo salitroso. La capa de desgaste est en dependencia a la intensidad del trfico. CAMINOS PRINCIPALES V1: Una capa de base de 20cm de material arena grava provenientes de canteras, sobre esta va una capa de desgaste de 10 cm de arena salitrosa (25 a 30 %) y grava (75 a 75 %) proveniente de canteras con cantidad de sales determina sin agua destilada y relacionada al peso del suelo seco de 1 al 3%. Velocidades de diseo

Las velocidades recomendables para el diseo de los caminos son de 30 km/h para caminos secundarios (V2 y V3) y 60 km/h para caminos principales V1.

Camino de Vigilancia, paralelo al Canal


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NORMAS TECNICAS PARA EL DISEO DE CAMINOS VECINALES (MANUEL PARA EL DISEO DE CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO DEL MTC):

DERECHO DE VIA: ANCHO DEL DERECHO DE VIA PARA CVBT

ZONA DE PROPIEDAD RESTRINGIDA:

A cada lado del Derecho de Va habr una faja de propiedad restringida. La restriccin impide ejecutar construcciones permanentes que afecten la seguridad o la visibilidad y que dificulten ensanches futuros de la carretera. La norma DG-2001, fija esta zona restringida para carreteras de 3ra. Clase en diez (10) metros a cada lado del Derecho de Va. De modo similar para las carreteras de bajo volumen de trnsito el ancho de la zona restringida ser de 10 m CALZADA: ANCHO MINIMO DE CALZADA EN TANGENTE


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BERMAS: ANCHO DE BERMAS-CARRETERAS DE TERCERA CLASE

ELECCION DE LAS PENDIENTES: PENDIENTES MAXIMAS (%)

BOMBEO: BOMBEOS DE LA CALZADA


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PERALTE: VALORES DE PERALTE MAXIMO

CURVAS DE TRANSICION: LONGITUD DESEABLE DE CURVAS DE TRANSICION

SOBREANCHO: SOBREANCHO DE LA CALZADA EN CURVAS CIRCULARES


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RADIOS DE GIRO: RADIOS MINIMOS Y PERALTES MAXIMOS PARA EL DISEO DE CARRETERAS


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CRITERIOS Y ELEMENTOS FUNDAMENTALES PARA EL DISEO DE CANALESELEMENTOS DE UN CANAL. El diseo hidrulico de los canales se define en funcin de los tres tipos de elementos siguientes.Elementos geomtricos:

-

El tirante Ancho en el fondo rea mojada Permetro mojado Ancho de la superficie Tirante crtico Talud Borde libre

Donde: b d f m1 = Base del canal o ancho de solera. = Tirante de agua. = Borde libre. = Talud interior del canal.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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m2 m3 C1 y C 2

= Talud de corte. = Talud exterior del terrapln del canal. = Anchos de bermas o caminos de servicio o vigilancia.

H = f + d = Altura total del canal. TElementos cinticos:

= Ancho superficial de agua en el canal.

-

Gasto en m3/seg (Q) Gato unitario en m3/seg/ml (q) Velocidad media en m/seg (v) Velocidad puntual en m/seg (w)

Elementos dinmicos: son

-

Coeficiente de rugosidad (n) Pendiente hidrulica (s)

RASANTE DE UN CANAL Cuando se ha definido el trazo o eje del canal y una vez que este ha sido alineado y estacado en campo, se procede a levantar el perfil longitudinal del terreno de dicho eje con secciones transversales cada 20 m o 100 m, esta longitud est en dependencia a la naturaleza del terreno, mientras ms accidentado sea el terreno ms cortas sern las longitudes entre secciones y en caso contrario, mientras el terreno sea ms llano y sin accidentes las longitudes entre secciones pueden llegar hasta 100 m. una vez levantado en campo el perfil longitudinal del eje del canal y las secciones transversales, se procede al dibujo de la informacin obtenida, los perfiles longitudinales generalmente a escala 1:1000 a 1:2000 para el sentido horizontal, normalmente la relacin entre las escalas horizontal y vertical es de 1:10 1:20; sin embargo, se debe mencionar que en algunos Proyectos de Riego se han presentado escalas longitudinales de 1:5000 con el consecuente ahorro de tiempo y dinero, esta escala resulta conveniente para canales de conduccin relativamente largos en zonas llanas y con un nmero reducido de deflexiones.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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En el diseo de la rasante de un canal se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones generales: 1. Es conveniente que el diseo de la rasante de fondo, se efecte sobre la base de una copia del perfil longitudinal del trazo, pues esto nos permite borrar las alternativas que se desechan sin borrar la informacin topogrfica. 2. Se debe tener en cuenta los puntos de confluencia cuando se trata de un dren u obra de arte, o los puntos de captacin o tomas cuando se trata de un canal de riego. 3. La pendiente de la rasante de fondo debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, para optimizar el movimiento de tierras, cuando esto no es posible debido a las fuertes pendientes, se proyectan cadas o saltos de agua. 4. Para definir la rasante de fondo se prueba con el caudal especificado y diferentes cajas hidrulicas, chequeando siempre si la velocidad que nos da esa caja hidrulica es soportada por el tipo de material donde se construir el canal. 5. Es importante resaltar que la capacidad de los canales o la seleccin de su caudal de conduccin deber ser calculado por un ingeniero especialista y se deber tener en cuenta todas las desventajas posibles. 6. Al disear la rasante del canal deber disearse casi simultneamente la rasante de su camino de vigilancia, cuando se ha definido la rasante del canal queda definida tambin su seccin hidrulica y esta, con la seccin del camino de vigilancia en conjunto, constituyen la seccin tpica del canal. 7. Se puede concluir diciendo que al disear la rasante de fondo del canal, necesariamente debern conjugarse los siguientes parmetros: Caudal, pendiente, tipo de suelo, talud, plantilla del canal y velocidad mxima permisible. 8. El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mnimo la siguiente informacin: a. Kilometraje b. Cota de terrenoING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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c. d. e. f. g. h. i. j.

BMs (cada 500 1000 m) Cota de rasante Pendiente Indicacin de las deflexiones del trazo con los elementos de curva Ubicacin de las obras de arte Seccin o secciones hidrulicas del canal, indicando su kilometraje Tipo de suelo Cuadro con elementos geomtricos e hidrulicos del diseo

Seccin tpica de un canal Donde: T = Ancho superior del canal b = Plantilla z = Valor horizontal de la inclinacin del talud C = Berma del camino, puede ser: 0,5; 0,75; 1,00 m., segn el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. V = Ancho del camino de vigilancia, puede ser: 3; 4 y 6 m., segn el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. H = Altura de caja o profundidad de rasante del canal. En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos mrgenes, segn las necesidades del canal,


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igualmente la capa de rodadura de 0,10 m. a veces no ser necesaria, dependiendo de la intensidad del trfico. CURVA DE UN CANAL La construccin de un canal no es como una poligonal con trazos rectos, es necesario proyectar curvas circulares en los cambios bruscos de direccin, el radio de estas curvas no es necesario que sean tan grandes como en el caso de carreteras o vas frreas, pues basta con seleccionar un radio mnimo para la curva del canal. Para el diseo de la curva de un canal se necesita: Datos:

Valores por Calcular

El diseo de la curva de un canal consiste en determinar bsicamente la longitud de curva (Lc), la Sub-tangente (St), la Progresiva del Principio de Curva (Pc), la Progresiva del Principio de Tangente (Pt), al External (E), la Flecha (F) y la Cuerda Larga (C); pues los valores del radio (R), el valor del ngulo de deflexin ( ) y la progresiva del punto de inflexin (PI) casi siempre son datos conocidos.


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Elementos de una Curva en Canales Las frmulas a emplear son: ( ) ( ) ( ) ( )

RADIO MNIMO DE UN CANAL En el diseo de canales, el cambio brusco de direccin se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mnimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mnimo no significa ningn ahorro de energa, es decir la curva no ser hidrulicamente ms eficiente, en cambio s ser ms costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo.ING. CIVIL | HIDRULICA APLICADA

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Tabla 1: Radio Mnimo en Canales Abiertos Para Q>10 m3/s. CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MNIMO Hasta 10 m3/seg. 3*ancho de la base De 10 a 14 m3/seg. 4*ancho de la base De 14 a 17 m3/seg. 5*ancho de la base De 17 a 20 m3/seg. 6*ancho de la base De 20 m3/seg. A mayor 7*ancho de la base Los radios mnimos deben ser redondeados hasta el prximo metro superior. Tabla 2: Radio Mnimo en Canales Abiertos en funcin del Espejo de Agua (T) CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE Hasta 10 m3/seg. 4T Colector principal 5T De 10 a 14 m3/seg. 3T Colector 5T De 14 a 17 m3/seg. 3T Sub-Colector 5T Siendo T el ancho superior del espejo de agua. Tabla 3: Radio Mnimo en Canales Abiertos Para Q

CRITERIOS Y DISEÑO DE PLANIFICACION

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