1. PERDIDAS DE AGUA POR INFILTRACION

La observación directa ha demostrado que una considerada cantidad de agua se pierde

por infiltración, cuando ésta circula por canales de tierra no revestidas. Esto no puede ser

contemplado con indiferencia, ya que si esto ocurre disminuye la eficiencia de conducción

del sistema con las correspondientes pérdidas económicas.

Es necesario cuantificar las pérdidas por infiltración para estimar lo costoso que esto

representa y decidir si es adecuado o no su revestimiento con el fin de disminuir estas

pérdidas o cambiar el trazado del canal porque el suelo permite una gran pérdida de

agua.

Existen diferentes términos con los cuales se expresa la magnitud de la infiltración; entre

los más comunes se encuentras:

a) Volumen de agua infiltrado en un día por unidad de superficie mojada; m3/24 h /m2;

lts/día/m2.

b) Volumen de agua infiltrado en un día por unidad de longitud de canal; m3/24 h /ml;

lts/día/m.

c) Volumen de agua infiltrado en un segundo por kilómetro de canal; m3/seg /km.

1.1. Cálculo de las pérdidas por infiltración

Existen diferentes métodos para determinar las pérdidas por infiltración en canales. Un

análisis detallado de todos los métodos existentes se sale del alcance nuestro estudio.

Solamente se analizaran algunas fórmulas empíricas y las mediciones en el campo por el

método de estancamiento.

La utilización de fórmulas empíricas solo pueden dar estimaciones imprecisas; otros

método dan mejores resultados por en general son muy complicadas.

1.1.1. Fórmulas empíricas

Existe un gran número de formular empíricas para la determinación un gran

número de filtración. Algunas de ellas se presentan a continuación

a. Formula desarrollada por T. Ingham:

Donde:

P: es la perdida de infiltracion en

m3/seg/km

Y: es la profundidad del agua en

m

B: es el ancho de la base del

canal en m

m: es el talud lateral y el

coeficiente es un factor que

representa las características

del suelo

b. Formula desarrollada por Etcheverry

Siendo Ce un coeficiente que representa la permeabilidad del suelo, las otras

variables corresponden a lo descrito anteriormente en la siguiente tabla, se

muestra los valores de Ce.

c. Formula desarrollada por Pavlovski

Donde:

K: es el coeficiente de permeabilidad del suelo, en m/seg

d. Formula desarrollada por Davis-Wilson

Donde:

V: es la velocidad del agua en m/seg

Cd: es un coeficiente que representa la permeabilidad del suelo, los valores de

Cd se encuentran en la siguiente tabla.

e. Formula desarrollada por Punjab:

Donde:

Q: es el caudal en m3/seg

Cp: un coeficiente que representa la permeabilidad del suelo, los valores de Cp

se encuentra en la siguiente tabla

f. Formula desarrollada por Kostiakov

g. Formula desarrollada por Moritz

Donde:

A: es el área transversal del canal en m2

Cm es un coeficiente que depende del suelo

El caudal al final del tramo de un canal puede ser calculado por:

Donde:

Qr: es el caudal al final del tramo considerado en m3/seg

Qi: es el caudal inicial del tramo en m3/seg

P: es la pérdida por infiltración en m3/seg/km

L: es la longitud del tramo considerado en km

Con la aplicación de cada una de las fórmulas descritas anteriormente se

obtienen diferentes resultados, el éxito de obtener un resultado satisfactorio

depende de la experiencia que tenga el proyectista en la escogencia de una

fórmula que cumpla con características semejantes al terreno donde se va a

construir el canal.

1.1.2. Mediciones en campo

1.1.2.1. Método del estancamiento:

Este método consiste en medir el volumen de agua que se infiltra en un canal

de prueba, de sección transversal y longitud conocida durante un determinado

tiempo. Este se ubica en un lugar que representa las características del suelo

donde se construirá el canal definitivo.

El inconveniente que presenta este método es que el agua se encuentra

inmóvil, lo cual no es la condición de trabajo del canal facilitándose así la

obstrucción temporal que ocurre debido a la sedimentación de las partículas

que se encuentra en suspensión.

Las perdidas pueden ser calculadas a partir de la siguiente figura, así:

Donde:

B: es el ancho del canal trapezoidal, en m

Y1: es la altura del agua al inicio de la prueba, en m

Y2: es la altura del agua al final de la prueba, en m

m: es el talud lateral del canal

∆ t : es el tiempo transcurrido durante la prueba, en seg

L: es la longitud del canal de prueba, en m

2. REVESTIMIENTO EMPLEADO EN CANALES

El revestimiento y la protección de las márgenes de las canalizaciones pueden

representar hasta el 25% del costo de implantación de estas obras, notadamente en los

usos destinado a la navegación y al drenaje.

Por esta razón el proyecto adecuado de estos elementos debe merecer cuidadoso

análisis y atención, con el objetivo de unir al mejor funcionamiento técnico el menor costo.

Sin embargo, su costo y su duración dependen de la calidad del revestimiento y del

manejo adecuado que se dé a las aguas superficiales.

Los materiales de mayor empleo para el revestimiento de canales son:

 

Revestimiento con mampostería: La mampostería constituye un excelente

revestimiento de los canales.

Los recubrimientos de mampostería (piedra, ladrillo, bloques, etc.) se pueden

utilizar cuando estos materiales abundan y la mano de obra es económica y

recomendable.

Los de piedra pueden construirse juntando con mortero o simplemente

acomodándola (zampeado).

Revestimiento con Concreto:

Los revestimientos de concreto con refuerzo se utilizan cuando el canal se

construye en sitios cuyos cambios de temperatura son extremos y hay

fluctuaciones frecuentes del gasto.

El acero de refuerzo sirve para evitar el agrietamiento del concreto como

resultado de dichos cambios de temperatura y para controlar las grietas y

con ello las filtraciones.

La sección del acero de refuerzo en dirección longitudinal es del 0.1 al

0.4% y en la dirección transversal del 0.1 a0.2%, representa una parte

importante del costo total y a veces s posible suprimirlo mediante las juntas

de construcción.

El revestimiento de concreto, si bien implica un costo inicial elevado,

presenta a su vez múltiples ventajas, puesto que es muy duradero, los

costos de conservación son mínimos y su capacidad aumenta a causa de

que la superficie es relativamente lisa.

Revestimiento con Mortero: Los revestimientos de mortero a base de pistola de

cemento se usan en canales pequeños, pero el procedimiento deja la superficie

rugosa que debe ser terminada a mano si se desea una de primera clase.

Además son más propensos a fallas de presión hidrostática.

El espesor no es mayor de 5cm en taludes firmes. El cemento se mezcla con arena

previamente cernida a través de la malla N°4 de 4.76 mm de abertura, en proporción

1:3 a 1.4.

Para revestir acequias, canales se emplea el mortero de cemento portland aplicado

por medios neumáticos.

Revestimiento con Concreto asfaltico: El concreto asfaltico es una mezcla de

arena, grava, cemento y asfalto, realizada a temperaturas de 160°C o más, según el

tipo de asfalto.

Los recubrimientos a base de concreto asfaltico tienen algunas ventajas por su

flexibilidad y resistencia a la erosión, si bien falla por imtemperismo.

Los espesores varían de 6.5 a 10cm dependiendo del tamaño del canal.

El asfalto se mezcla con arena o con arena y grava en proporción de 6 a 11% en

peso y se le agrega después el material fino (70% menor que la abertura de la malla

N°200).

Revestimiento con colchones reno: Los colchones Reno pueden actuar como

protección de márgenes y como revestimiento parcial o total del fondo, cuando es

necesario estos colchones pueden ser utilizados para favorecer la rápida

recuperación de a vegetación, integrando la canalización al medio ambiente.

En los canales de aducción, los colchones Reno actúan como protección del

elemento impermeabilizante (en general geomembranas colocadas entre dos

geotextiles no tejidos) minimizando, debido a su peso, los efectos de la subpresión

(fotos A y B).En cursos de agua de baja velocidad.

Revestimiento con

Mantos permanentes: Los canales abiertos en tierra son susceptibles a erosionarse

debido a la fuerza de arrastre del flujo de agua que genera esfuerzos cortantes en

su superficie, ocasionando desprendimiento de material, lo que conlleva a la pérdida

de la sección y a la reducción de su desempeño hidráulico.

El manto permanente Terratrac TRM brinda protección inmediata contra la erosión

en la superficie de canales en tierra en ausencia de vegetación gracias a su alta

resistencia contra las fuerzas hidrodinámicas presentes en el flujo de agua, además

sirve de soporte en el crecimiento y establecimiento de la vegetación y refuerza la

vegetación madura, con lo cual se logra mantener la sección de diseño del canal y

su buen funcionamiento a largo plazo.

Revestimiento con Gaviones: El

recubrimiento de gavion es de forma de

colchon de 20 ò 30 centimetros de

espesor.

Sus aplicaciones principales son el

revestimiento de márgenes de canales y

ríos, protección en de estribos de

puentes, plataformas de formas

de cimentación y consolidación de taludes en carreteras y vías de comunicación.

VENTAJAS QUE OFRECE EL REVESTIMIENTO EN CANALES

Prevención De La Erosión.

Imposibilidad De Roturas.

Eliminación De Vegetación.

Aumento De La Capacidad Del Canal.

Disminución De Los Costos De Mantenimiento.

Reducción De Los Costos De Riego.

Protección De La Salud Pública.

Acortamiento Del Trazado Por Las Mayores Pendientes Admisibles.

Eliminación Del Efecto De La Salinización De Las Tierras.

Condiciones Que Deben Cumplir Los Revestimientos De Canales.

COSTOS EN CANALES REVESTIDOS

SECCION CON REVESTIMIENTO DE COSTO MINIMO:

Una vez que se ha decidido la conveniencia técnica de revestir un canal, un aspecto muy

importante en su diseño consiste en elegir las dimensiones de la sección de modo que

sea mínimo el costo del material de revestimiento.

 

Dicho costo depende del tipo de material y del volumen empleado; este último es a su vez

función del espesor y del perímetro que se reviste en la sección.

Cuando el costo del material es el mismo de la plantilla y taludes (igual material y

espesor) y solo se reviste el perímetro mojado de la sección, el costo mínimo se obtiene

con la sección hidráulica optima, pero si el material, espesor o costo unitario son distintos

en plantilla y taludes, el problema se torna más complejo.

En este sentido, sin embargo, deberán tomarse en cuenta las consideraciones siguientes:

En zonas de topografía uniforme, tal como se mu estra en la figura, si se tiene la libertad

de ajustar la rasante del canal de manera que resulte aproximadamente paralela al

terreno, y si los recubrimientos de la placa de fondo y de los taludes son de características

idénticas ( iguales costos), el canal diseñado con el criterio de la máxima conducción

hidráulica será frecuentemente el de la máxima economía.

Por otra parte, en canales construidos en terrenos de topografía irregular, como se

muestra en la figura, o cuando los condicionantes altimétricos del proyecto fijan las cotas

de arranque A y de descarga en B, entonces una sección de menor ancho en la base que

la de máxima conducción hidráulica, requerirá una menor sobre excavación; que se puede

compensar el mayor costo de la sección neta de flujo. Nótese además que el ancho en la

superficie es ahora menor, y si el costo del terreno es apreciable, esta circunstancia

tiende tambien a favorecer la sección más angosta, cuyo ancho, sin embargo, debe

permitir un eficiente mantenimiento.