INTRODUCCION

• En un proyecto de irrigación losfactores que son de mucha importanciavendría a ser lo que comprende eldiseño de los canales y obras de arte,así como el caudal, constituyen factoresimportantes en un proyecto de riego.

• Este ultimo es un parámetro que seobtiene sobre la base del tipo de suelo,cultivo, condiciones climáticas,métodos de riego, etc., es decirmediante la conjunción de la relaciónagua - suelo - planta y la hidrología.

OBJETIVOS

• Aplicar la hidráulica y la mecánica de fluidos para el diseño de los sistemas de flujo a superficies libres en canales.

• Analizar y discutir críticamente el diseño y funcionamiento de canales construidos y en funcionamiento.

• Haciendo el uso de normas,se pretende fijar losrequisitos mínimos deingeniería para el diseño yejecución de las obras einstalaciones hidráulicas .

TRAZO DE CANALES

1.GENERALIDADES

Los canales como elementos de transporte del

agua, son conducciones artificiales en las que

el agua circula sin presión, es decir en contacto

continuo con la atmósfera. El estudio hidráulico de

estas conducciones se caracteriza porque el

movimiento del agua se realiza por su propio

peso, es decir, sin ningún gasto energético y

aprovechando la fuerza de la gravedad.

En un proyecto de irrigación, lo que compete al

diseño de canales y obras de arte no es la más

importante; pues es el caudal el factor clave en el

diseño y el más significativo en un Proyecto de

Riego, se obtiene en base a la interrelación de

ciertos factores como son: tipo de suelo, cultivo,

condiciones climáticas, métodos de riego.

CONSIDERACION PRELIMINARES

Es necesario recopilar la siguiente información básica:

Se efectuará un análisis de los antecedentes o historia del proyecto

Elementos; topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, hidráulicos, ambientales, agrológicos, entre otros.

Fotografías aéreas, imágenes satelitales, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc.

Planos topográficos y catastrales.

Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda conjugarse en el trazo de canales.

CONSIDERACION PRELIMINARES

Es necesario que se conozcan algunos detalles

1• Volumen de agua que se ha de conducir

2• Probable longitud del canal

3.• Limitaciones económicas para la construcción del canal

4• Probables formas de captación de la fuente

5• Tipo de canal

CONSIDERACION PRELIMINARES

Fuentes de información disponibles en el Perú

El Archivo Técnico de las Unidades Agrarias

Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA)

Servicio Nacional de Hidrología y Meteorología e Hidrología (SENAMHI)

Oficina Nacional de Planificación

Instituto Geográfico Militar (IGM)

Proyecto Nacional Manejo de Cuencas Hidrográficas (PRONAMACH)

Direcciones Generales del Ministerio de Agricultura

Proyectos Hidráulicos Especiales

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO

Se recorre la zona, anotándose todos

los detalles que influyen en la

determinación de un eje probable

de trazo se trata de localizar laposible posición de laruta que ha de seguir elcanal, determinándoseel punto inicial y final delcanal, debiendoanotarse lascaracterísticas mássobresalientes delterreno

Luego de este reconocimiento se podrá contar con

algunas decisiones, tales como si se ha de trabajar a pendiente

fija o a pendiente variable; longitud de tramos en laderas o

en suelo llano.

Eclímetro, brújula, altímetro, wincha, jalones, etc.

Clavar en elterreno las estacasde la poligonalpreliminar o deapoyo, fijando unpunto de partida(entrega o decaptación)

Debe monumentarse el BM principal y los

BN (Bancos de Nivel) c/Km.

Posteriormente se NIVELARÁ la poligonal referido al BM principal.

Se hará ellevantamiento dela poligonalabierta conTeodolitoorientado al NM.

ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO

Poligonal de apoyo

ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO

Poligonal Abierta:

1. ESCALAS DE REPRESENTACION:

Especificaciones Técnicas del Proyecto

Representatividad del terreno

2. PLANO A CURVAS DE NIVEL

Las curvas de nivel deben guardar una equidistancia de 50 cm (a veces 1m).

3. TRAZO PRELIMINAR:

4. SEÑALIZACIÓN DE OBRAS HIDRÁULICAS:

5. POLIGONAL ABIERTA:

ESTRUCTURAS QUE SE CONSTRUYEN EN LOS CANALES

• Son las obras que permiten derivar el agua desde la fuente que alimenta el sistema . Esta fuente puede ser una corriente natural , un embalse o el agua subterránea de un acuífero. A continuación se hace un análisis de las captaciones en corrientes naturales.

1.- CAPTACIONES

• La captación consta de la bocatoma, el canal deaducción y el tanque sedimentador.

• Las magnitudes de los caudales que se captan en lasbocatomas son función de los niveles deagua que se presentan inmediatamente arribade la estructura de control. Como los nivelesdependen del caudal Q de la corriente natural, y siendoel caudal variable, entonces las bocatomas no captanun caudal constante. Durante los estiajes captancaudales pequeños y durante las crecientes captanexcesos que deben ser devueltos a la corriente lomás pronto posible, ya sea desde el canal de aducción odesde el desarenador.

• La sedimentación que se genera en la corriente naturalpor causa de la obstrucción que se induce por lapresencia de la estructura de control es un graninconveniente en la operación de las bocatomaslaterales.

2.- COMPUERTAS Y VERTEDEROS

• Son estructuras de control hidráulico. Su función es la depresentar un obstáculo al libre flujo del agua , conel consiguiente represamiento aguas arriba dela estructura , y el aumento de la velocidad aguasabajo.

4.- SIFONES Y ACUEDUCTOS

• Cuando en la trayectoria de un canal se presenta unadepresión en el terreno natural se hace necesariosuperar esa depresión con un sifón o con un puente quese denomina acueducto.

5.- TUNELES

• Cuando en el trazado de un canal se encuentra unaprotuberancia en el terreno, por ejemplo una colina,se presenta la posibilidad de dar un rodeo para evitarla,o atravesarla con un túnel.

• Antes de construir el túnel es necesario realizar losdiseños geotécnicos, estructurales, hidráulicos yambientales necesarios para garantizar su estabilidad ysu funcionalidad.

• Un túnel que se emplea como canal funciona comoun conducto cerrado, parcialmente lleno. La sección delcanal puede ser revestida o excavada y puede conservarla forma geométrica del canal original, o adaptarse a lasección transversal del túnel.

6.- RAMPAS, ESCALONES Y DISIPADORES DE ENERGÍA• Los canales que se diseñan en tramos de

pendiente fuerte resultan con velocidades deflujo muy altas que superan muchas veces lasmáximas admisibles para los materiales que seutilizan frecuentemente en su construcción.

• Para controlar las velocidades en tramos dealta pendiente se pueden utilizar combinacionesde rampas y escalones , siguiendolas variaciones del terreno . Las rampasson canales cortos de pendiente fuerte,con velocidades altas y régimensupercrítico; los escalones se formancuando se colocan caídas al final de tramos debaja pendiente, en régimen subcrítico.

• Los disipadores de energía son estructuras quese diseñan para generar pérdidas hidráulicasimportantes en los flujos de alta velocidad. Elobjetivo es reducir la velocidad y pasar elflujo de régimen supercrítico a subcrítico.

• Las pérdidas de energía son ocasionadas porchoque contra una pantalla verticalen disipadores de impacto , porcaídas consecutivas en canales escalonados, opor la formación de un resaltohidráulico en disipadores de tanque.

7.- ESTRUCTURAS DE ENTREGA

• El tramo final de un canal entrega su caudala un tanque, a otro canal o a una corrientenatural. Estas entregas se hacen siempre porencima del nivel máximo de aguas de laestructura recolectora.

• Las obras son sencillas cuando la entrega serealiza a un tanque o a un canal porque losniveles de agua en estos últimos soncontrolados.

Se realiza en el gabinete con los datos obtenidos, sirve para efectuar la localización definitiva del canal, con algunas modificaciones por motivos locales.

El método más usado EL DE DEFLEXIONES.

El trazo definitivo (Poligonal de PI) no debe alejarse del trazo preliminar, se buscara siempre la mayor longitud de los tramos rectos (tangentes) disminuyendo el Nº de P.I., los ángulos deben ser los mas obtusos posibles, con el propósito de evitar el desarrollo excesivo del canal, y posteriormente mucho corte o relleno.

En zonas de laderas debe tenerse mucho cuidado; tendiendo solamente a tenercortes.

Sobre este trazo se calculan los datos necesarios para el replanteo.

CURVAS HORIZONTALES EN EL TRAZO DE CANALES

Circular simple:

Circular inversa:

Circular compuesta:

ELEMENTOS DE UNA CURVA

E : Externa F : Flecha PC : Punto de comienzo PI : Punto de Intersección PT : Punto terminal 𝜃 : Ángulo de deflexión

CALCULO DE UNA CURVA (FORMULAS)

INCOGNITA DATOS FORMULA

R

RADIO

ST – 𝜃

CT - 𝜃

R = STcot ൗ𝜃 2

𝑅 = Τ𝐶 2 sin ൗ𝜃 2

C

CUERDA

𝑅 − 𝜃

𝑆𝑇 − 𝜃

𝐹 − 𝜃

𝐶 = 2𝑅 sin Τ𝜃 2

𝐶 = 2𝑆𝑇 cos Τ𝜃 2

𝐶 = 2𝐹 cot Τ𝜃 4

L.C

LONGITUD DE

CURVA

𝑅 − 𝜃 𝐿𝑐 =𝜋 ∙ 𝜃

180𝑥𝑅

E

EXTERNA

𝑆𝑇 − 𝜃

𝑅 − 𝐹

𝐸 = 𝑆 ∙ 𝑇 ∙ 𝑇𝑔 Τ𝜃 2

𝐸 = 𝑅 ∙ 𝐹 / 𝑅 − 𝐹

F

FLECHA

𝐸 − 𝜃

𝑅 − 𝜃

𝑅 − 𝐸

𝐹 = 𝐸 ∙ cos Τ𝜃 2

𝐹 = 𝑅 − (𝑅 cos Τ𝜃 2 − 𝜃)

𝐹 = 𝑅 ∙ 𝐸/𝑅 + 𝐸

ST

SUBTANGENTE𝑅 − 𝜃 𝑆𝑇 = 𝑅 tan Τ𝜃 2

𝜽

ÁNGULO DE

DEFLEXION

C – R sin𝜃

2=

𝐶

2𝑅

TRAZO DE CURVAS CALCULADAS:

Determinando PC y PT se levantan las perpendiculares y en la intersección de

ambas se encuentra el centro de curva, luego con radio entre el centro de curvatura

y el PC se traza la curva.

El trazo definitivo consiste en la unión de los tramos rectos y curvos demarcando

necesariamente PC, PI, PT, R y Ɵ (Ver esquema).

REPLANTEO DE CURVAS POR DEFLEXIONES PARCIALES PARA CAUDALES MAYORES A 20 m3/s

REPLANTEO DE CURVAS POR DEFLEXIONES PARCIALES PARA CAUDALES MENORES DE 20m3/s

PERFIL LONGITUDINAL

Se construyen 2 ejes perpendiculares: el horizontal designado a

distancias longitudinales y el vertical a distancias verticales o Alturas.

Se debe elegir una escala horizontal y una vertical.

Recomendación: H/V: 1/10, 1/20, es decir:

Esc. Horiz. 1: 1000, ó 1: 2000

Esc. Vertc. 1: 100, ó 1: 200

Siguiendo el trazo definitivo se deben conseguir 2 datos (cada 20 o 50 m).

distancia recorrida y su respectiva cota.

Consiste en unir el punto inicial del perfil trazado con el punto final en valor

de COTAS, considerando las pendientes empleadas en diferentes tramos

o si fue una pendiente uniforme.

Para el trazo de rasante de fondo (plantilla) considerar las cotas de

plantillas y luego trazar de la manera anterior.

RASANTE

El proyectar con acierto la sección transversal de un canal es unasituación delicada, a la cual el ingeniero debe dedicar la máximaatención.

Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje verticallas alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas, (pormedio de distancias). en donde se tendrá como punto de intersecciónde los ejes, la ubicación de un material en el terreno especifico en elplano.

SECCIONES TRANSVERSALES

• Son estructuras de

ingeniería que nos

sirven para transportar

agua de un lugar a otro,

siendo la aceleración de

la gravedad la que

produce el

desplazamiento del

agua en el canal.

• Donde:

• b = Base del canal o ancho de solera.

• d = Tirante de agua.

• f = Borde libre.

• m1 = Talud interior del canal.

• m2 = Talud de corte.

• m3 = Talud exterior del terraplén del canal.

• C1 y C2 = Anchos de bermas o caminos de servicio o vigilancia.

• H = f + d = Altura total del canal.

• T = Ancho superficial de agua en el canal.

Sección trapecial

Sección rectangular

Sección circular

FORMAS DE LA SECCION TRANSVERSAL

Las más conocidas en la práctica son: CANAL TAYMI

CANAL TÚCUME

PO

R E

L M

ATE

RIA

L Q

UE

ESTA

N E

CH

OS

NO REVESTIDOSCANALES DE

TIERRA

REVESTIDOS

C. CONCRETO

C. ASFALTO

C. MANPOSTERIA

C. GEOMENBRANAS

Canal principal , CANAL MADRE o de dervicación

Canal de 2° orden o LATERALES

Canales de 3er orden o SUB LATERALES

CLASIFICACION DE CANALES

POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCION:

Los canales de riego dentro de una planificación, comúnmente tienen formarectangular o trapezoidal, adoptando por su función diferentes denominaciones,así tenemos por ejemplo:

Canal de 1° orden , CANAL MADRE o de derivación :Llamados también canal MADRE o de DERIVACION, sirven para trasportar elagua desde la Bocatoma hasta la cabecera de los sectores de irrigación.

Q= 3-100 m3/s.

Canal de 2° orden o LATERALES: Llamados también Laterales , toma el agua del canal principal para entregarle después a otros canales de 3er orden (llamados SUB -LATERALES) , el área de . Q=2-10m3/s

Canales de 3er orden o SUBLATERALES : Toman el agua del Lateral y luego es repartido hacia las propiedades individuales a través de las tomas del solar,el área de riego que sirve un sub-lateral se conoce como UNIDAD DE ROTACIÓN.

CANAL DE PRIMER ORDEN

Llamado también canal Principal: Madre o dederivación

Es trazado con pendiente mínima

EJEMPLOS:

CANAL TAYMI – PROYECTO TINAJONES CANAL MADRE – PROYECTO CHAVIMOCHIC

CANAL DE SEGUNDO ORDEN

Llamados también Laterales Salen del Canal Madre y el caudal que ingresa a ellos, es

repartido hacia los sub-laterales El área de riego que sirve un lateral se conoce como

UNIDAD DE RIEGO

EJEMPLOS:

CANAL TÚCUMECANAL MOCHUMÍ

CANAL DE TERCER ORDEN

Llamados también Sub Laterales Nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es

repartido hacia los propietarios individuales a través de lastomas de granja

El área de riego que sirve de un sub-lateral se conoce comoUNIDAD DE ROTACIÓN

VELOCIDADES:

• Las velocidades en un canal pueden fluctuar entre

un valor máximo que no produzca EROSION en el

canal y un mínimo que no produzca

SEDIMENTACION.

PARA CANALES SIN REVESTIREn la tabla siguiente se dan VELOCIDADES MAXIMAS Y MINIMAS PERMISIBLES para un canal

sin revestir dado por la sociedad Americana de Ingeniería Civil de los EE.UU (ASCE).

MATERIALVEL. PERMISIBLE EN m/s

MINIMA MAXIMA

Arcilla 0.45 0.75

Arena 0.75 1.25

Grava 1.25 2

TIPO DE CANALVELOCIDAD (m/s) CAUDAL

MINIMA MAXIMA

Canales laterales pequeños 0.45 0.75 (60-70) Lts/s

Canales principales 0.6 1.35 (1-10) m3/s

PARA CANALES REVESTIDOS.

Velocidades máximas permisibles (m/s)Canales revestidos con materiales arcillosos 0.60 – 1.25Canales revestidos con concreto o losas asfálticas 1.50Canales de concreto reforzado en tramos cortos sin Estructuras y en rápidas. 1.0 – 3.75Canales revestidos sin esfuerzo (Vc= Velocidad crítica) 𝑣 ≤ 0.7𝑉𝑐

𝑉𝑐 ≤ 2.5𝑚/𝑠

VELOCIDADES MAXIMAS EN CONCRETO EN FUNCION DE SU RESISTENCIA

RESISTENCIA Kg/cm2PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS

0.5 1 3 5 10

50 9.6 10.6 12.3 13 14.1

75 11.2 12.4 14.3 15.2 16.4

100 12.7 13.8 16 17 18.3

150 14 15.6 18 19.1 20.6

200 15.6 17.3 20 21.2 22.9

Como se puede apreciar en la tabla nos da valores de velocidad altos, sin embargo el BURFAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento en canales de concreto, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/s para evitar la posibilidad que el revestimiento se levante.

PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONDO

o La pendiente , en general debe ser la máxima que permita dominar la mayor superficie posible de tierra.

o Cuadro: Pendiente Admisible en función del tipo de suelo:

TIPO DE SUELO PENDIENTE (S) °/oo

suelos sueltos 0.5-1

suelos francos 1.5-2.5

suelos arcillosos 3-4.5

𝑺𝒏 = (𝑽𝒏𝑹𝟐/𝟑

)𝟐

CAUDAL MAXIMO DE

DISEÑO m3/s

RADIOS HIDRAULICOS

(m)

PENDIENTE

LONGITUDINAL DE

FONO

375 3.44 0.00061

275 4.11 0.00010

130 3.17-3.41 0.00010-0.00005

115 3.02 0.00010

63 1.92 0.00040

37 1.58-1.25 0.00039-0.00139

28 1.49 0.00030

24 1.19 0.00040

20 1.22 0.00035

o El ASCE: valores de pendiente Longitudinal para canales Revestidos en concreto en Operación

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)

En forma práctica, los valores del coeficiente de rugosidad que usan para el diseño de canales alojados en tierra están comprendidos entre 0.025y 0.030, y para canales revestidos de concreto se usan valores comprendidos entre 0.013 y 0.015

𝐧 =𝑷𝟏 𝒏𝟏

𝟏.𝟓 + 𝑷𝟐 𝒏𝟐𝟏.𝟓 +⋯𝑷𝒏 𝒏𝒏

𝟏.𝟓 ൗ𝟐 𝟑

𝑷 ൗ𝟐 𝟑

n= coef. De rugosidad compueston1,n2,n3 = coef. De rugosidad parcialesp1,p2,p2 = perímetros parciales

𝒏 =𝑨 ൗ𝟓 𝟑

𝑷 ൗ𝟒 𝟑×

𝟏

𝑨𝟏ൗ𝟓 𝟑

𝒏𝟏 𝑷𝟏ൗ𝟐 𝟑+

𝑨𝟐ൗ𝟓 𝟑

𝒏𝟐 𝑷𝟐ൗ𝟐 𝟑+

𝑨𝒏ൗ𝟓 𝟑

𝒏𝒏 𝑷 ൗ𝟐 𝟑

n

0.025

0.025

0.029

0.040

0.026

0.017

0.020

0.025

0.030

0.040

n

0.025

0.20-0.022

0.01

0.011-0.012

0.014

0.016

0.027

0.012-0.013

0.014-0.017

0.025 (0.018)

0.013

0.016

0.014

0.04-0.06

0.025-0.035

0.020-0.030

Asfalto con Superficie lisa

Concreto asfáltico

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD EN TUNELES

Roca con superficie muy rugosa

Roca con superficie bien definida

Roca protegida con cncreto lanzado neumáticamente

con acabados muy buenos

con radios hidraúlicos 3m

con radios lanzado con neumático

Losas de concreto con juntas suaves y superficie lisa (madera suave, metal)

Concreto con cemento PORTLAND

Manpostería (De piedra)

con radios hidraúlicos hasta 6m

CANALES ABIERTOS REVESTIDOS

Revestidos de Arcilla (Q hasta 35 m3/s)

Canales con capacidad Q mayor de 35 m3/s

Revestimiento plásticos, cobre, sup muy lisas

Revestidos de concreto:

Canal excavado en roca usando explosivos

Canal con una ladera en talúd revestido de concreto y la otra ladera sin revestir

Canales naturales de tierra, libre de vegetación

Canales naturales dcon algunas vegetación y piedras en el fondo

Canales naturales con adundante vegetación

Arroyos de montañas con muchas piedras

Canales de tierra en buenas condiciones

VALORES DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD "n" EN LA FORMULA DE MANNING

CANALES ABIERTOS SIN REVESTIR

Canal excavado en arcilla con depósitos de arena límpia.

Canal recto escavado en arena fina y compacta

Canal excavado en depósitos aluviales

TALUDES RECOMENDABLES PARA CANALES.

• Es el valor que ofrece estabilidad de los taludes, evitándose derrumbes de las paredes del canal.

• El U.S BEREAU OF RECLAMATION, recomienda un TALUD UNICO 1.5:1 para los CANALES usuales en sus DISEÑOS.

BORDE LIBRE (f)

• Como resguardo contra posibles ingresos de agua al canal procedente de lluvias y efectos de oleaje por el viento sobre la superficie de agua que puedan verter sobre los bordes del perfil, especialmente sobre los terraplenes.

• Según Gómez navarro: En canales sin revestir f varía de 0.30 hasta 1.20m.

• EL BUREAU OF RECLAMATION: Recomienda estimar el borde libre con la siguiente Fórmula: 𝑓 = 0.55 𝑐𝑑; donde f= borde libre (m), d =Tirante de agua (m). c = 1.5 (Q <= 600 lts/s) ; c = 2.5 (Q = 80 m3/s).

BORDE LIBRE (m) CAPACIDAD (m3/s)

0.15 0.27-0.80

0.15-0.30 0.80-8.00

0.30-0.60 8.00-60.00

0.60-0.90 60.00-285

• Según MAXIMO VILLÓN, borde libre en función de la plantilla del canal

ANCHO DE LA PLANTILLA (m) BORDE LIBRE (m)

Hasta 0.8 0.40

0.8-1.5 0.50

1.5-3.0 0.60

3.0-20.0 1.00

BANQUETAS (C y V)

- Se refiere a los caminos (V) ó Bermas(C) de un canal, dependiendo el anchode la importancia del canal, y del finperseguido, así para caminos.- Principales de circulación deMaquinarias Pesada este ancho es de6 m.- Para caminos de menor importancia:V = 3 m.-Las bermas sirven para el paso depeatones, para dar estabilidad delTalud, detiene los derrumbesproducidos por las lluvias en losTaludes.

CANALES (ORDEN ) BERMAS C (m) CAMINOS V (m)

1° 1.00 6.00

2° 0.75 4.00

3° 0.50 3.00

ZANJAS DE CORONACIÓN

• Sirven para recolectar el agua de lluvia que baja por las laderas de los ceros impidiendo así que entre directamente al canal lo que produciría erosión en los bordes del canal.

ANCHO (m) (b) CAUDA (m3/s) (Q)

0.40 0.060-0.180

0.60 0.180-0.720

0.80 2.00-10.00

6.40 70.00 (Canal alimentado)

DRENAJE

• Los DRENES o LLORADORES sirven para aliviar la presiónhidrostática de agua subterránea o nivel freático que seacumula detrás del revestimiento del canal, evitando que lolevante o agriete principalmente cuando el canal está vacío olleve poco caudal.

• Estos Drenes son huecos de Ø = 1” – 2”que se perforan en elfondo y taludes del canal revestido, descargando directamenteal canal.

PLANTILLADELCANAL

El ancho de la misma está dada generalmente por RAZONES PRACTICAS CONSTRUCTIVAS de los canales revestidos: b mín = 0.30 mEjem: En el Diseño de la RED del PROYECTO TINAJONES, SE USÓ

PERFIL LONGITUDINAL

KilometrajeCota de terreno

Tipo y numero de obra de arteRasante del canal

Pendiente del fondoDimensión del canal

Caudal máximoVelocidad y tirante máximo

Área drenadaTipo y numero de obra de arte

Cota del tuboPendiente del tuboDiámetro del tuboCaudal de diseño

Sección típicaAncho total de la plataforma

Curvatura del trazoTipo de suelo.

Los parámetros que suelen presentarse en el perfil longitudinal de un CANAL.

OBRAS DE ARTE MÁS USADAS EN CANALES (IRRIGACION)

MECANICA DE SUEOS APLICADA A CANALES

Este campo es sumamente importante como auxiliar para el Diseño de un Canal, lo que nospermitirá tener un conocimiento claro del comportamiento de los suelos por los queatraviesa el canal.

Básicamente existen 3 niveles de estudio (gran visión de Conjunto, alternativas deanteproyectos y proyectos detallado) en las que en forma conjunta debe intervenir elINGENIERO ESPECIALISTA en IRRIGACIONES, EL ESPECIALISTA en Mecánica de Suelos y elGeólogo, de las conclusiones a que lleguen en sus apreciaciones dependerá el diseñodefinitivo del canal.

INFILTRACIÓN EN CANALES

Este parámetro resulta ser de gran importancia para la evaluación económica delos canales que se van a ejecutar o de los que ya están ejecutados, el cálculo seefectúa en base a un examen de las propiedades hidráulicas del suelo dondeintervienen muchas variables, razón por la cual aún no se han establecido ningunaregla general para el cálculo de este valor.Se considera de gran importancia antes de dar inicio a las obras, el estudio delperfil estratigráfico del suelo donde se construirá el canal, para esto se hacenperforaciones a lo largo del eje hasta una profundidad que va más allá del fondodel canal en un metro como mínimo.

REVESTIMEINTO EN CANALES

FACTORES DE QUE DEPENDE LA ELECCION DEL REVESTIMIETNO:• PROPIEDADES DEL SUELO:• Se han producido quebraduras y otros deterioros al revestir de concreto sobre arcillas

expansivas, roca calcárea.• TOPOGRAFÍA:• Si la topografía es accidentada se puede adoptar los canales revestidos de concreto.• NIVEL FREÁTICO.• Se debe tener en cuenta el nivel freático con respecto a la cota de fondo del canal.• DURACION:• Depende del tipo de revestimiento, calidad de los materiales, del clima y mantenimiento.• Duración útil de revestimiento de concreto 40años.• DISPONIBILIDAD DE MATERIALES: • Por razones económicas, es muy importante en el caso de revestimientos permanentes de

gran espesor que el material necesario para construirlos se encuentre en el lugar de las obras.

• COSTOS.• El costo de un determinado revestimiento ha de compararse con los beneficios que pueden

obtenerse.

• ESPESORES DE REVESTIMIENTOS:

(BUREAU OF RECLAMATION)

CONCRETO SIN REFORZAR

Q (m3/s) e (cm)

<= 10 9

5.0-10.0 10

50-100 11

CONCRETO REFORZADO

<=5 5

5.0-10.0 8

10.0-50 9

50-100 10

CONCRETO AZFALTICO

<=10 5

10.0-50.0 8

50.0-150.0 10

CONCRETO LANZADO

SHOTCRETE

<=2 3

2 - 5.0 4

5.0-10.0 4

10.0-15.0 5

JUNTAS

• Las juntas se efectúan para evitar la fisuración de los paños debido a los movimientospor las dilataciones y contracciones del hormigón del revestimiento del canal.

• Por intermedio de las juntas se puede escapar agua originando pérdidas localizadas,se debe evitar estas infiltraciones, ya que causan fenómenos de arrastre de partículasentre revestimiento y suelo.

• La forma y disposición de las juntas depende del tipo de sección transversalusada y del método constructivo usado en el canal (molde deslizante o pañosalternados).

JUNTAS

JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN

Son aquellas que se colocan debido a la interrupción de los trabajos, es común hacerlas coincidir con los otros tipos de

juntas.

JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN TRANSVERSALES

Se instalan para prevenir el agrietamiento transversal debido a la disminución de volumen del concreto por cambios de

temperatura y pérdida de humedad al curarse; la separación entre ellas no debe exceder los 5 m.

JUNTAS DE CONTRACCIÓN

LONGITUDINALES

Sirven para prevenir el agrietamiento longitudinal en canales, cuyo perímetro de revestimiento es igual o mayor a 9 m. Y se

espacian entre sí de 2,5 a 4,5 m

JUNTAS DE DILATACIÓN O

EXPANSIÓN Se instalan cuando el canal entra en contacto con estructuras fijas.

El autor recomienda para este tipo de juntas y tratándose revestimientos sin armadura, los siguientes espaciamientos:

MEZCLA DE CONCRETO

• Las proporciones varían de acuerdo a la resistencia y a la compresión (f’c). Esta resistencia dependerá del tipo de la obra. Se trabaja generalmente con concretos de 140; 175; 210 kg/cm2; otros pueden ser de más alta resistencia.

• - En el caso de climas severos con amplios rangos de variación de temperatura, la relación A/C debe bajarse a 0.53 + 0.02 y las resistencias cilíndricas de los concretos aumentarse a 175 Kg/cm2 para canales pequeños a medianos y 210 Kg/cm2 para canales de medianos a grandes.

• - En el caso de que el suelo se presenten Sulfatos Solubles de sodio, magnesio, calcio o potasio, en cantidades apreciables (+0.10%) se usarán Cementos Tipo II a Tipo V.

SECCIONES DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA

• Uno de los factores que intervienen en el costo de construcción de un canal es el volumen por excavar; este a su vez depende de la sección transversal. Mediante ecuaciones se puede plantear y resolver el problema de encontrar la menor excavación para conducir un caudal dado, conocida la pendiente. La forma que conviene dar a una sección de magnitud dada, para que escurra el mayor caudal posible, es lo que se ha llamado “sección de máxima eficiencia hidráulica”.

• Considerando un canal de sección constante por el que debe pasar un caudal máximo, bajo las condiciones impuestas por la pendiente y la rugosidad; de la ecuación del caudal:

EJERCICIO DE APLICACIÓN