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TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 1
DISEÑO Y TRAZO DE CANALES
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 2
Índice.
.........................................................................................5 CAPITULO I: TRAZO DE CANALES
.......................................................................................................5 1. GENERALIDADES
...................................................................................................7 2. TRAZO DE CANALES
................................................................................7 CONSIDERACIONES PRELIMINARES
...........................................................................................................9 Trabajos De Campo
.................................................................................9 Trazo Preliminar (Curvas De Nivel)
................................................................................ 21 CAPITULO II: DISEÑO DE CANALES
................................................................................................................. 21 DEFINICION:
................................................................. 21 PARTES CONSTITUYENTES DE UN CANAL:
................................................................... 21 FORMAS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL:
..................................................................................... 22 CLASIFICACIÓN DE CANALES
............................................................................ 22 Por Su Capacidad De Conduccion
.............................................................................. 23 Por El Material Que Están Echos
.......................................................................... 24 CRITERIOS DE DISEÑO DE CANALES
......................................................................................................... 24 VELOCIDADES:
............................................................... 28 PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONDO
........................................................................... 29 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)
........................................................ 31 TALUDES RECOMENDABLES PARA CANALES
..................................................................................... 32 CURVATURA HORIZONTAL
........................................................................................................ 37 BORDE LIBRE (f)
................................................................................................. 38 BANQUETAS (C y V)
...................................................................................... 39 ZANJAS DE CORONACIÓN
.................................................................................................................. 39 DRENAJE
............................................................................................ 40 PLANTILLA DEL CANAL
....................................................................... 41 PERFIL LONGITUDINAL DEL CANAL
.................................. 42 OBRAS DE ARTE MÁS USADAS EN CANALES (IRRIGACION)
....................................................... 44 MECANICA DE SUEOS APLICADA A CANALES
.................................................................................... 44 INFILTRACIÓN EN CANALES
................................................................................. 49 REVESTIMEINTO EN CANALES
..................................................................................................................... 50 JUNTAS
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 3
Introducción
Este trabajo se presenta con el objetivo de proporcionar información
relacionada al Diseño y Trazo de canales, así como tablas, formulas y gráficas de
aplicación práctica acompañada de una explicación técnica resumida para su empleo a
nuestra realidad topográfica, climática y económica.
En un proyecto de irrigación la parte que comprende el diseño de los canales y
obras de arte, así como el caudal, constituyen factores importantes en un proyecto
de riego. Este último es un parámetro que se obtiene sobre la base del tipo de
suelo, cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego, etc., es decir mediante la
conjunción de la relación agua - suelo - planta y la hidrología.
La información presentada ha sido seleccionada de acuerdo a los factores que se
presentan en la zona.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 4
Objetivos
Aplicar la hidráulica y la mecánica de fluidos para el diseño de los sistemas
de flujo a superficies libres en canales.
Haciendo el uso de normas, se pretende fijar los requisitos mínimos de
ingeniería para el diseño y ejecución de las obras e instalaciones
hidráulicas .
Analizar y discutir críticamente el diseño y funcionamiento de canales
construidos y en funcionamiento.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
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CAPITULO I: TRAZO DE CANALES
1. GENERALIDADES - En un proyecto de Irrigación y/o Mejoramiento de riego, la planificación del
trazo y diseño de canales de conducción, distribución y obras conexas se hará
tomando en cuenta los trabajos y consideraciones previas.
- Los canales de riego dentro de una planificación tienen diferentes formas
(rectangular , trapezoidal , etc) y funciones , así tenemos :
1. Canal de Primer Orden: Llamado también Canal Principal: Madre o de
Derivación ; y se le traza siempre con pendiente mínima , normalmente es
usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos . Ejemplo:
Canal Taymi del Proyecto Tinajones , Canal Madre del proyecto Chavimochic,
Canal de derivación del Proyecto Chira-Piura.
WEBGRAFÍA: http://es.slideshare.net/linoolascuagacruzado/diseo -de-canales
CANAL TAYMI – PROYECTO TINAJONES CANAL MADRE – PROYECTO CHAVIMOCHIC
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2. Canal de Segundo Orden : Llamados también LATERALES , son aquellos que
salen del canal Madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartirlo hacia los sub-
laterales, el área de riego que sirve un lateral se conoce como UNIDAD DE
RIEGO ; Ejemplo : Canales Mochumí, Túcume que salen del Canal Taymi.
3. Canal de Tercer Orden: Llamados también sub-laterales y nacen de los canales
laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades
individuales a través de las tomas de granja , el área de riego que sirve un sub-
lateral se conoce como UNIDAD DE ROTACIÓN.
WEBGRAFÍA:
http://es.slideshare.net/linoolascuagacruzado/diseo -de-canales
CANAL MOCHUMÍ CANAL TÚCUME
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De lo expuesto se deduce que varias unidades de rotación, constituyen una
unidad de riego y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego,
sistema que adopta el nombre o nomenclatura del Canal Madre o primer orden.
2. TRAZO DE CANALES
CONSIDERACIONES PRELIMINARES Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales, es necesario
recopilar la siguiente información básica:
o Se efectuará un análisis de los antecedentes o historia del Proyecto, tales
como las ideas, soluciones y sugerencias alternativas; así también los
reconocimientos o estudios preliminares anteriores, si existieran hasta
llegar a la etapa actual.
WEBGRAFÍA: https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo -de-Canales
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o Es necesario que se conozcan algunos detalles , como :
a) Volumen de agua que se ha de conducir.
b) Probable longitud del canal
c) Datos climatológicos de la zona ( de probable ruta)
d) Naturaleza fisiográfica de la zona (de probable ruta)
e) Limitaciones económicas para la construcción del canal
f) Planos de referencia o fotografías aéreas (pueblos, caseríos,
cultivos , vías de comunicación)
g) Probables formas de captación de la fuente
h) Tipo de canal (conducción o de distribución)
i) Otros (estudios geológicos, suelos, vegetación, hidrología,
salinidad y estudios que puedan conjugarse en el proyecto; como
caminos, nuevos asentamientos, etc.)
o Las fuentes de Información disponibles en el país la constituyen por lo
general :
a) El archivo Técnico de las Unidades Agrarias
b) Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA)
c) Servicio Nacional de meteorología e Hidrología (SENAMHI)
d) Oficina Nacional de planificación
e) Instituto geográfico militar
f) Proyecto Nacional Manejo de Cuencas Hidrográficas
(PRONAMACH)
g) Laboratorio Nacional de Hidráulica
h) Universidades
i) Direcciones Generales del Ministerio de Agricultura
j) Proyectos Hidráulicos especiales (Olmos-Tinajones,Chira-Piura,
Jequetepeque- Zaña , etc .)
o Cuando existe la información básica disponible, se procede a realizar
un gabinete un TRAZO PRELIMINAR, el cual mediante su replanteo en
el campo, donde se hacen los ajustes que se consideren necesarios, se
obtiene finalmente el TRAZO DEFINITIVO.
o En caso de no existir información básica , se procede a levantar la
topografía del canal realizando trabajos de campo y de gabinete , (los
trabajos topográficos para el diseño de canales son similares a los
necesarios para el diseño de un camino o una vía férrea) , teniendo las
siguientes fases :
WEBGRAFÍA: https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo -de-Canales
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Trabajos De Campo
Reconocimiento Del Terreno
En esta fase se trata de localizar la posible o posible posiciones de la ruta que ha
de seguir el canal, determinándose aproximadamente el punto inicial y final del
canal, debiendo anotarse las siguientes características del terreno :
- Tramos en ladera y en suelo llano
- Rocosidad, pedregosidad o naturaleza del suelo
- Fisiografía dominante (pendiente gobernadora)
- Variaciones fuentes de pendientes
- Elección de rutas imaginarias (Túnel, acueducto , caída , etc)
- Rumbos, elevaciones y distancias que puedan servir para seleccionar
la probable ruta.
- Estacado de algunos puntos auxiliares para el siguiente
procedimiento (trazo preliminar)
A. Luego de este reconocimiento se podrá contar con algunas decisiones, tales
como si se ha de trabajar a pendiente fija o a pendiente fija y a pendiente
variable; longitud de tramos en laderas o en suelo llano.
Si hubiera que tomarse canales secundarios del que se está trazando; deben
fijarse los probables puntos de derivación.
B. En un trabajo de reconocimiento se emplea: Eclímetro, brújula, altímetro,
wincha, jalones, etc.
Trazo Preliminar (Curvas De Nivel)
a) En esta fase con una brigada topográfica, se procede a clavar en el terreno
las estacas de la poligonal – preliminar – o de apoyo, fijando un punto de
partida (entrega o de captación), con la pendiente elegida avanzando cada
20m y estacando cada 100m.
b) Debe documentarse el BM principal y los BN (Bancos de Nivel) c/km.
c) Esta operación ha de efectuarse con NIVEL DE INGENIERO o con un
ECLIMETRO en condiciones muy especiales.
d) Posteriormente se NIVELARA la poligonal referido al BM principal.
e) Se hará el levantamiento de la poligonal abierta con teodolito orientado al
NM medir los lados de la poligonal y por el método de deflexiones obtener
la poligonal estacada, al mismo tiempo en cada estaca pueden tomarse
datos para obtener una sección transversal.
f) Taquimetría o relleno topográfico sobre la faja de la poligonal abierta , se
efectúa con plancheta , teodolito , etc
WEBGRAFÍA : https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo -de-Canales
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Esquemas Referenciales Para El Trabajo De Campo
Trazo Preliminar
Poligonal de Apoyo
VISTA DE PERFIL
Buscar desnivel “h” correspondiente a la pendiente en 20m mediante 2 posibles formas:
- Con marca fija en jalón o mira (Eclímetro marca la inclinación)
- Con marca desplazada en jalón o mira (Eclímetro graduado en 0)
Vista En Planta
Fig. N° 01
Fig. N° 02
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Poligonal Abierta
- Medir distancias AB , BC , CD
- Medir ángulos por deflexión
DESARROLLO DEL TRABAJO DE GABINETE
Escalas De Representación
- De acuerdo a especificaciones técnicas del Proyecto
- De acuerdo a la Representatividad del terreno
- Ejemplos : 1/500 – 1/100 – 1/ 2000
Plano A Curvas De Nivel
Las curvas de nivel deben guardar una equidistancia de 50cm, (a veces 1m)
; deben aparecer BM , BN , Poligonal abierta detalles de relleno topográfico.
Fig. N° 03
Fig. N° 04
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Trazo Preliminar
Ejemplo: Pendiente 1% significa que para 20m horizontales se consideran
20cm verticales.
ttps://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo -de-Canales
Señalización De Obras Hidráulicas
TÚNEL
Fig. N° 05
COTAS DE PUNTOS a)99.20 c)99.60 b)99.40 d)99.80
Fig. N° 06
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Poligonal Abierta
Se establecerá uniendo los puntos que marquen el recorrido cada 100mts.
O sea uniendo punto de entrega 0+000 y 0+100 , Luego 0+100 y 0+200 ,
así sucesivamente .
WEBGRAFÍA: https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo-de-Canales
TRAZO DEFINITIVO
- Esta fase que se realiza en el gabinete con los datos obtenidos, sirve para
efectuar la localización definitiva del canal, con algunas modificaciones
por motivos locales.
- El trazo definitivo se puede hacer por cualquiera de los métodos que se
estudian en topografía, siendo el más usado EL DE DEFLEXIONES, estas
pueden ser derechas a izquierdas con un valor siempre menor de 180°.
- El trazo definitivo (Poligonal de PI) no debe alejarse del trazo preliminar,
se buscará siempre la mayor longitud de los tramos rectos (tangentes)
disminuyendo N° de PI , ángulos los más 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 tener ; cortes.
- Sobre este trazo se calculan los datos necesarios para el replanteo; es
decir se determinan las longitudes y direcciones de las líneas rectas
(tangentes) así también los elementos de las curvas circulares que
sustituirán a los puntos ángulos de las líneas rectas (B,C,D,E) o Pis .
Fig. N° 07
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Curvas horizontales en el trazo de canales
Clases:
- Circular simple
- Circular compuestas de 2 arcos o más : Radios distintos , centros
distintos.
- Circular inversas : Un mismo radio , radios distintos.
Ocasionalmente podría considerarse una curva vertical en el caso de diseño de
obras hidráulicas.
GRAFICO DE CURVAS
WEBGRAFÍA: https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo-de-Canales
Fig. N° 08
CIRCULAR SIMPLE CIRCULAR COMPUESTA
CIRCULAR COMPUESTA
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Elementos De Una Curva
WEBGRAFÍA: https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo -de-Canales
Cálculo De Una Curva (Fórmulas)
-Considerar las limitaciones técnicas en el cálculo de los elementos de la curva ;
principalmente el RADIO MÏNIMO.
WEBGRAFÍA: https://es.scribd.com/doc/96539781/Trazo -de-Canales
INCOGNITA DATOS FORMULA
R
RADIO
ST –
CT -
⁄
⁄ ⁄
C
CUERDA
⁄
⁄
⁄
L.C
LONGITUD DE CURVA
E
EXTERNA
⁄
F
FLECHA
⁄
⁄
ST
SUBTANGENTE
⁄
ÁNGULO DE
DEFLEXION
C - R
E : Externa F : Flecha PC : Punto de comienzo PI : Punto de Intersección PT : Punto terminal 𝜃 : Ángulo de deflexión
Fig. N° 09
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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 (Ver Esquema).
TRAZO DEFINITIVO
Replanteo De Curvas Por Deflexiones Parciales
G: Es el ángulo central que subtiende una cuerda de 20m
Lc: 20 ⁄
WEBGRAFÍA: http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml
Fig. N° 10
5
Descarga de Agua del Canal (m3/s) Radios Mínimos Recomendables(m)
CUADRO : RADIOS MINIMOS RECOMENDADOS POR BLAIR PARA CURVAS EN
CANALES
80
100
60
20
10
20
15
10
5
1
0.5
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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.Vertical . 1:100 ó 1/200
- Siguiendo el trazo definitivo se deben conseguir 2 datos ( cada 20 ó 50
m) . Distancia recorrida y su respectiva cota.
100
101
102
0
1
2
3
4
5
6
100
101
102
103
0 100 100
0
1
2
3
4
5
6
C
O
T
A
S
DISTANCIA HORIZONTAL (m)
Fig. N° 11
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Rasantes
- 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 (Ver esquema)
Secciones Transversales
- Utilizando Datos de Campo o Utilizando Datos del Plano a Curvas de
Nivel
Consiste en plotear sobre un eje vertical las alturas y sobre otro eje
horizontal la ubicación de esas alturas (por medio de distancias)
teniendo como punto de intersección de los ejes , la ubicación de un
punto material en el terreno específico en el plano.
Fig. N° 12
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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 19
ESQUEMA: PLANO FINAL (Como presentar el Proyecto Final)
OBRAS HIDRÁULICAS
PLANO DE PLANTA (Localización del Eje del
Canal)
PERFIL LONGITUDINAL
DESARROLLO LONGITUDINAL DE
CANAL
PLANILLA DE CÁLCULOS
SECCIÓN DE CANAL
SECCIONES
TRANSVERSALES
LEYENDA Datos Hidráulicos
MEMBRETE
CURVA DE DIAGRAMA DE MASAS
(Movimiento de Tierras)
DATOS PARA COSTO DE MOVIMIENTO DE
TIERRAS
BOCATOMA CAIDA TÚNEL
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 20
ORGANIGRAMA: TRAZO Y DISEÑO DE CANALES
INFORMACIONES TÉCNICAS
RECONOCIMIENTO
TRAZO PRELIMINAR
TRAZO PRELIMINAR
PLANO A CURVAS DE NIVEL
TRAZO DEFINITIVO
POLIGONAL DE APOYO -Nivelación de Estacas -Levantamiento de Poligonal de Apoyo -Secciones Transversales -Taquimetría P.A.
POLIGONAL DE APOYO
-Señalización de Obras Complementarias -Poligonal de Intersecciones
-Cálculo y trazo de curvas -Construcción de Perfiles : Longitudinales, transversales
-Diseño y Cálculo de la sección de canal -Diseño y Cálculos de Obras Complementarias
-Cálculo del volumen de movimiento de tierras -Diagramas de Masa
Plánilla de Cálculos
-Plano final del Proyecto -Memoria Descriptiva -Datos Complementarios del Proyecto
Movimiento de tierras Desarrollo del canal Secciones del canal
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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 21
CAPITULO II: DISEÑO DE CANALES
DEFINICION: 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.
PARTES CONSTITUYENTES DE UN CANAL:
De la figura se tiene:
Dónde:
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.
FORMAS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL:
Las más conocidas en la práctica son:
a) Trapecial: Es la más común, adaptándose esta forma sobre todo por razones de
estabilidad de taludes del canal y facilidades CONSTRUCTIVAS, además esta
forma lo suficientemente inclinada evitará el uso de encofrado si el canal fuera
revestido.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 22
b) Rectangular: En este caso , esta sección se adapta sobre todo en zonas
de suelos estables y se quiere ahorrar cortes excesivos.
c) Circular: Es la sección hidráulica más eficiente, generalmente son tubos
prefabricados o cilindros de gasolina que son usados como canales. Son baratos
y se ahorra excavación.
file:///C:/Users/ALEX/Downloads/manual-diseos-1-131019214749-
phpapp01.pdf
CLASIFICACIÓN DE CANALES
POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCION
CANALES PRINCIPALES O DE CONDUCCION
- Llamados también canal MADRE o de DERIVACION, sirven para trasportar el
agua desde la Bocatoma hasta la cabecera de los sectores de irrigación.
- Va por las partes más altas de la ladera para poder aprovechar al máximo el
área de riego. Cada sector de Riego tiene aproximadamente (1000 a 6000 ha).
- Su capacidad es del orden de (3- 100 m3/s).
Ejemplo:
Canal alimentador (Río Chancay- Proyecto Tinajones: Q=10m3/s.
Canal MADRE PAMPA BLANCA (Río Santa-Proyecto Chavimochic Q=78m3/s.
Canal de DERIVACION (Río Piura-Proyecto Chira Piura Q=70m3/s.
Canal TALAMBO (Río Jequetepeque - Proy. Jequetepeque-Zaña Q=15-10m3/s.
Canal TAYMI Q=25-65m3/s.
CANAL DE SEGUNDO ORDEN
- Llamados también Sub-Canales, toma el agua del canal principal para
entregarle después a otros canales de 3er orden (llamados LATERALES).
- También va por la parte alta del área de riego.
- Capacidad del orden de 2-10m3/s
Ejemplo:
Canales Túcume, Heredia (Proyecto Tinajones- Río Chancay).
CANAL DE TERCER ORDEN O LATERALES
- Toman el agua del sub Canal y luego lo va a entregar a otros Sub-canales de
4to ordeno Sub- laterales.
- Área servida por un Lateral varía de 60-350 ha.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 23
- Capacidal del orden 300L/s
-El área servida por un lateral de le conoce como UNIDAD DE RIEGO.
CANALES DE CUARTO ORDEN O SUB-LATERALES.
- Toma el agua del LATERAL y la van a entregar luego a las PARCELAS O LOTES
DE RIEGO.
- Área servida por un Sub-Lateral varía de 20-60ha.
- Capacidad del orden de 60-200 L/S. (En la práctica se le da 150 L/s).
- El área de riego servida se le conoce como UNIDAD DE ROTACION.
CANALES DE QUINTO ORDEN O REGADERAS
- Son canales a nivel de PARCELA, son generalmente PEQUEÑAS ACEQUIAS de
tierra que distribuyen el agua dentro de la parcela hacia los SURCOS, MELGAS o
POZAS.
* PARCELA DE TIEGO: Según condición Agraria es de 4ha. En el PERÚ.
* Al lado de canales y drenes siempre debe existir un camino de vigilancia.
Representación gráfica de la jerarquía de los canales.
POR EL MATERIAL QUE ESTÁN ECHOS
B.1 NO REVESTIDOS: Son los canales de tierra.
B.2 REVESTIDOS: Pueden ser de CONCRETO, ASFALTICOS, MANPOSTERIA,
FIERRO, MADERA, PLASTICOS.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 24
CRITERIOS DE DISEÑO DE CANALES
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.
-Sobre todo para los canales en tierra, estos admiten con el tiempo mayores velocidades
debido a que se han estabilizado sobre todo si las aguas transportan limos y arcillas en
suspensión que ayudan a estabilizar más el canal, porque estas partículas rellenan los
poros de las paredes del canal dándole mayor cohesión.
- De dos canales que tienen diferente profundidad e igual velocidad media, el canal
menos profundo tiene velocidades de erosión mayores con las paredes.
- en canales de conducción que no tienen tomas en tramos largos puede diseñarse el
canal para la velocidad máxima permisible reduciendo así la sección de excavación,
pero, si se va a entregar agua a lo largo del canal es preferible mantener velocidades
bajas manejables.
* así, para canales de distribución esta velocidad es del orden de 0.80 m7s que nos
permita un mejor control del agua porque nos da tiempo para operar los dispositivos
de riego, además en las TOMAS que se tienen ENSANCHAMIENTO con baja velocidad
y su se tiene velocidades mayores en el canal, estas estructuras serán “zonas de
sedimentación” lo que producirá la colmatación de la misma.
- Se debe procurar “no tener VELOCIDADES CREÍTICAS” o próximas a ella en un canal
para evitar la producción de resultados hidráulicos lo que traería consigo fluctuaciones
en el nivel del agua si es que el canal tiene tomas.
- Hay que aclarar que cuando se “quiere salvar NIVELES TOPOGRÁFCOS GRANDES, es
necesario construir una RAPIDA “, donde se tendrá velocidades más altas que la crítica,
constituyéndose al final de la RAPIDA “una poza de disipación” para formar el RESALTO
HIDRAULICO, en este caso será bastante beneficioso distribuir la ENERGIA CINETICA
del agua para REDUCIR SU VELOCIDAD.
a). PARA CANALES SIN REVESTIR.
En 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).
MATERIAL VEL. PERMISIBLE EN m/s
MINIMA MAXIMA
Arcilla 0.45 0.75
Arena 0.75 1.25
Grava 1.25 2
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 25
También se da como una pauta la NORMA DEL BUREAU OF RECLAMTION para
excavados en tierra (d max = (A/2)^1/2 ).
TIPO DE CANAL VELOCIDAD (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
Secretaria de recursos Hidráulicos de México (Etelverry).
MATERIAL VELOCIDAD MAXIMA EN (m/s)
Conglomerado o grava sementada 2.00-2.50
Esquistos o pizarras 2.00-2.50
Roca sedimentaria Suave 2.00-2.50
Roca dura 3.00-4.50
PARA CANALES EN TIERRA (VELOCIDADES MINIMAS PERMISIBLES) SEGÚN LA
FORMILA DE KENNEDY:
Donde:
Vs = velocidad mínima (m/S)
D = Tirante de Agua (m)
C = Coeficiente que depende del material.
TIPO DE SUELO C
Suelo arenoso, ligero y fino 0.84
Suelo arenoso, ligero y grueso 0.92
Limo arenoso 1.01
Limos y acarreos gruesos 1.09
MAXIMA VELOCIDAD PERMITIDA SEGÚN FORTIER Y SCOBEY EN CANALES NO
RECUBIERTOS DE VEGETACION.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 26
file:///C:/Users/ALEX/Downloads/manual-diseos-1-131019214749-phpapp01.pdf
Según Gómez Navarro: velocidades más usadas en canales sin revestir:
V= 0.75 – 1.00 m/s.
b). PARA CANALES REVESTIDOS.
Velocidades máximas permisibles (m/s)
- Canales revestidos con materiales arcillosos 0.60 – 1.25
- Canales revestidos con concreto o losas asfálticas 1.50
- Canales de concreto reforzado en tramos cortos sin
Estructuras y en rápidas. 1.0 – 3.75
- Canales revestidos sin esfuerzo (Vc= Velocidad crítica)
VELOCIDADES MAXIMAS EN CONCRETO EN FUNCION DE SU RESISTENCIA
RESISTENCIA Kg/cm2 PROFUNDIDAD 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
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 27
de concreto, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/s para evitar la posibilidad que
el revestimiento se levante.
Según Gómez Navarro:
VELOCIDADES MAXIMAS DE EROSION VELOCIDADES DE SEDIMENTACION (*)
En arena fina 0.4 m/s Arcilla 0.08m/s
En arcilla arenosa 0.50 Arena fina (0.002n) 0.16m/s
Arcilla pura, limo 0.60 Arena gruesa (0.005) 0.21m/s
Arcilla ordinaria, grava fina 0.70 Gravilla (0.008) 0.32m/s
Grava gruesa 1.20 Grava (0.025) 0.65m/s
Cantos y grava 1.50 Si el agua arrastra material sólido, conviene que éste no sedimente en el canal, y sólo si en los depósitos dispuestos para ello.
Esquistos tiernos 1.80
Rocas estratificadas 2.40
Rocas duras 4.00 Las velocidades por bajo de las que se sedimentan dichos elementos sólidos son (*) Hormigón 4.50
Limo de aluvión coladal, mezcla de grava, arena y arcillas 1.00
Corrientemente una V=0.60-0.90m/s suele ser suficiente para evitar sedimentos.
Canales revestidos sobre material arenoso por precaucion de fisuras por lasque penetra el agua a velocidad.
Vmáx <= 1.50m/s.
Canales con tramos largos entre lomas (represas y pendiente fuerte, se puede tener).
Vmá > Vc; Vmáx<= (v) 10 m/s
para conductos cerrados que trabajen a presión Vmín = 0.8 m/s
Vmáx = 3 - 4 m/s
http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/lineamientos_para_el_dise
%F1o_de_tomas_de_captacion.pdf
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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 28
PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONDO
Depende de la “velocidad permisible” de la Formula de MANNING y la “rugosidad”:
Sistema métrico.
Sistema inglés.
“n” (cte. Que depende del material)
R (radio Hidráulico) A/P
Se observa que “v” depende de R y S, no hay un valor recomendable para R.
El ASCE: valores de pendiente Longitudinal para canales Revestidos en concreto en
Operación
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
TIPO DE SUELO PENDIENTE (S) °/oo
suelos sueltos 0.5-1
suelos francos 1.5-2.5
suelos arcillosos 3-4.5
http://es.slideshare.net/CarlosPajuelo/hidraulica-de-canales-pedro-rodriguez
- En el caso del canal Alimentador Reservorio Tinajones S=1°/oo Q=70m3/s
- Canal de Irrigación Chira del Proyecto CHIRA-PIURA S=0.35 °/oo.
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COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)
- El valor de “n” depende del tipo de material de las paredes del canal y de las
convención del mismo, esto porque con el tiempo la asperosidad de las
paredes producidas por la erosión del agua aumenta el valor de “n”
- El crecimiento de vegetación (yerbas) en el canal disminuye la capacidad de
conducción del canal llegando estos valores a un 40%.
- El ing. PABLO BESTRAIN de la Secretaría de Recursos Hidráulicos de México
propone la Fórmula para un canal de rugosidad diferente en las paredes.
√
n= coef. De rugosidad compuesto
n1,n2,n3 = coef. De rugosidad parciales
p1,p2,p2 = perímetros parciales
[
]
⁄
⁄
Dónde:
Valor de rugosidad único para todo el perímetro
Perímetro en la sección del área
Rugosidad en la sección del área
Perímetro húmedo en la sección del área
Rugosidad en la sección de área
Perímetro húmedo total
OTRO CASO DE RUGOSIDAD COMPUESTA
Cuando la forma de la sección de la sección transversal del canal permite por lógica
suponer que la velocidad sea única en los elementos del área, la RUGOSIDAD se estima
mediante la Fórmula.
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
⁄
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 30
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
En los dos casos cuando se ha obtenido el valor de n, este se introduce en la fórmula de
Manning para el cálculo en la sección total.
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/manning/ma
nning.html
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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.
http://es.slideshare.net/darkat123/manual-diseo-de-canales
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CURVATURA HORIZONTAL
- Cuando un canal tiene curvas debe tener RADIOS RECOMENDABLES de las
mismas. Así para:
. Capacidad de pequeña capacidad: (60-700) lts/s.
D (tirante del canal); T (Ancho superficial del pelo de agua) (m)
. Para canales Grandes: Q > 700 lts/s
-
-
- La sobreelevación que se produce de la superficie de agua en curvas como
se ve en la figura anterior es :
Criterios para diseño de curvas horizontales en canales
Los niveles de agua, cuando se presentan curvas en canales, tienden a variar por efecto
de la sobreelevación, con respecto al nivel medio del agua, que la fuerza centrífuga
genera en la parte exterior de la curva mientras que es su parte interior aparece una
depresión en el nivel del agua.
El inconveniente con estos cambios de elevación generados por las curvas en canales
pueden ir desde socavaciones o deposiciones excesivas en estos puntos , si hablamos
de canales no revestidos, hasta perturbaciones de estructuras hidráulicas, como
compuertas o vertederos, ubicada aguas debajo de estas curvas, de igual manera no se
puede perder de vista la posibilidad de desbordamiento del canal, por falta del borde
libre.
Por lo tanto, para los efectos del diseño de canales, es importante en extremos reducir
al mínimo el número de curvas o cambios de dirección en el alineamiento del canal.
Hay diferentes formas de diseñar las curvas horizontales en los canales tomando en
cuenta algunos criterios:
Sobreelevación del nivel de agua por efecto de las curvas en canales
Se tiene la siguiente expresión para determinar aproximadamente cual es la
sobreelevación del nivel del agua.
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Δy: Es la sobreelevación con respecto a la superficie libre horizontal(m).
C: Coeficiente que depende del tipo de régimen de flujo en el canal y la seccion
transversal de este:
Régimen Sección Transversal C
Subcrítico Rectangular,
Trapezoidal 0,5
Supercrítico Rectangular,
Trapezoidal 1,0
V: velocidad media en el canal.
B: ancho del canal (m).
Ro: radio de curva, medido con respecto al eje del canal (m).
El efecto de la sobreelevación generada por las curvas en canales es mayor para las
condiciones supercríticas del flujo, dadas las mayores velocidades presentes en este tipo
de régimen.
Radios mínimos de curvas horizontales
Hay criterios generales que relacionan el radio de curvatura mínima tanto con el caudal
como con el tipo de régimen:
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Velocidad media en el canal.(m/s).
B: ancho del canal. (m)
y: profundidad del flujo.(m)
En régimen subcrítico, en el diseño de curvas horizontales se debe tomar en cuenta el
efecto del flujo helicoidal que se produce con el cambio de dirección.
Para disminuir este efecto, el radio de curvatura en el eje del canal se deberá calcular
tomando en cuenta lo siguiente:
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Donde rc es el radio de curvatura por el eje del canal, Δy es el desnivel entre tirantes, re
es el radio exterior y ri es el radio interior.
En caso de que esto no se cumpla se debe repetir el cálculo con un nuevo rc
Las modificaciones en el comportamiento del flujo en la curva de un canal, producen
pérdidas de energía en el escurrimiento en adición a las que ocurren por efecto de la
fricción. La pérdida local de energía debida a la curva, debera calcularse con la
siguiente ecuación.
Dónde:
Ht: pérdida total al final de la curva.
hc: Pérdida por la curva.
hf: pérdida por fricción en el tramo en curva.
S: pendiente en el tramo en curva.
L: longitud del tramo en curva.
La eliminación de perturbaciones en las curvas en régimen supercrítico es un problema
difícil de resolver, por lo que se debe evitar en lo posible el diseño de este tipo de
curvas. En canales trapeciales los taludes favorecen sobreelevaciones excesivas, por lo
que no se deben diseñar curvas en régimen supercrítico en este tipo de canales.
En caso de tener que diseñar estos canales se debe utilizar canales de sección
rectangular y de acuerdo con los siguientes alineamientos.
El radio medio rc, debe satisfacer la siguiente condición:
rc /B > 4*F2
Donde B y F son el ancho de superficie libre del agua y el número de Froude
respectivamente, antes de la curva.
Para reducir el efecto de la sobreelevación se debe dar una pendiente transversal a la
plantilla, a fin de equilibrar la componente del peso del agua en la dirección radial con
la fuerza centrífuga, la pendiente se la calculara mediante:
Donde St es la pendiente transversal.
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Para evitar cambios bruscos en las características del flujo, la pendiente debe
proporcionarse en forma gradual, desde cero y aumentando linealmente:
En el tramo en curva, se debe mantener la pendiente longitudinal sobre la pared
exterior de la curva, dando la pendiente transversal hacia la pared interior.
FUENTE: https://es.scribd.com/doc/135663634/Criterios-para-diseno-de-curvas-
horizontales-en-canales#download
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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: √ ; 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 la secretaría de recursos Hidráulicos de México: recomienda los siguientes
valores en función del caudal.
CAUDAL (m3/s) REVESTIDO (cm) SIN REVESTIR (cm)
<= 0.05 7.50 10.00
0.05-0.25 10.00 20.00
0.25-0.50 20.00 40.00
0.50-1.00 25.00 50.00
>1.00 30.00 60.00
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
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BANQUETAS (C y V)
Se refiere a los caminos (V) ó Bermas (C) de un canal, dependiendo el ancho de la
importancia del canal, y del fin perseguido, así para caminos.
- Principales de circulación de Maquinarias Pesada este ancho es de 6 m.
- Para caminos de menor importancia: V = 3 m.
- Las bermas sirven para el paso de peatones, para dar estabilidad del Talud,
detiene los derrumbes producidos por las lluvias en los Taludes.
CANALES (ORDEN ) BERMAS C (m) CAMINOS V (m)
1° 1.00 6.00
2° 0.75 4.00
3° 0.50 3.00
- En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes,
según las necesidades del canal, igualmente cuando sea necesario la capa
de rodadura puede ser una CARPETA ASFALTICA sobre el terraplén para
evitar el desgaste del material por la INTENSIDAD DEL TRÁFICO.
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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.
- Son pequeñas acequias de 0.20 de tirante por 0.20 d plantilla con taludes
m = 1, corre en forma más o menos paralela al canal, los puntos de salida al
canal están aprox. (100-200m) para zonas lluviosas.
- El caudal de lluvias en estas zanjas pueden tomarse de 0.15 lts/s por metro
de zanja, la pendiente de estas zanjas es aprox. De 1% y para el desfogue en
el canal de agua proveniente de las zanjas se usa vertederos laterales cada 2
KM. Aprox.
DRENAJE
- Los DRENES o LLORADORES sirven para aliviar la presión hidrostática de
agua subterránea o nivel freático que se acumula detrás del revestimiento
del canal, evitando que lo levante o agriete principalmente cuando el canal
está vacío o lleve poco caudal.
- Estos Drenes son huecos de Ø = 1” – 2”que se perforan en el fondo y
taludes del canal revestido, descargando directamente al canal.
-
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
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Sistema de drenaje para proteger un revestimiento de ladrillo en suelo de poca
permeabilidad
-
PLANTILLA DEL CANAL
- El ancho de la misma está dada generalmente por RAZONES PRACTICAS
CONSTRUCTIVAS de los canales revestidos: b mín = 0.30 m
Ejem: En el Diseño de la RED del PROYECTO TINAJONES, SE USÓ
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)
Fuente: separatas Ing. Walter Morales Uchofen.
- Para Canales en TIERRA, es recomendable:
√
Conociendo Q, V, A
√
- Otra recomendación : Canales en Tierra:
b/d = 3 (canales pequeños : Q = 60-180 lts/s)
b/d = 8 (canales grandes : Q > 180 lts/s)
- Canales Revestidos:
b/d = (1-2) (canales pequeños)
b/d = 2 (canales grandes)
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
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PERFIL LONGITUDINAL DEL CANAL
- Aunque es ampliamente conocido, recordando el CALCULO HIDRAULICO
de un canal se obtiene de la Fórmula de MANNING:
;
; ; √
Valores por lo general conocidos: Q, V, b, z, incógnita d = ?
- En el perfil longitudinal de un canal se producen PERDIDAS DE CARGA
tanto por la fricción, lpor pérdidas de CARGA LOCALES, por Obras de Arte
construídas en él:
- Por Bernoulli:
-
DATOS BASICOS PARA EL PERFIL LONGITUDINAL
- PERFIL LONGITUDINAL del TERRENO por el Eje de Canal
- PENDIENTE LONGITUDINAL de la variación e fondo del canal.
- CAUDAL.
- VELOCIDAD MEDIA y de Escurrimiento.
- SECCION TRANSVERSAL.
- TIRANTE NORMAL.
- LOCALIZACION de las Obras de Arte.
- CARGA HIDRAULICA necesaria en las tomas.
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OBRAS DE ARTE MÁS USADAS EN CANALES (IRRIGACION)
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
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FUENTE: https://es.scribd.com/doc/157744910/Simbologia-de-Canales
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MECANICA DE SUEOS APLICADA A CANALES
- Este campo es sumamente importante como auxiliar para el Diseño de un
Canal, lo que nos permitirá tener un conocimiento claro del
comportamiento de los suelos por los que atraviesa el canal.
- Básicamente existen 3 niveles de estudio (gran visión de Conjunto,
alternativas de anteproyectos y proyectos detallado) en las que en forma
conjunta debe intervenir el INGENIERO ESPECIALISTA en IRRIGACIONES, EL
ESPECIALISTA en Mecánica de Suelos y el Geólogo, de las conclusiones a
que lleguen en sus apreciaciones dependerá el diseño definitivo del canal.
INFILTRACIÓN EN CANALES
- Este parámetro resulta ser de gran importancia para la evaluación
económica de los canales que se van a ejecutar o de los que ya están
ejecutados, el cálculo se efectúa en base a un examen de las propiedades
hidráulicas del suelo donde intervienen muchas variables, razón por la cual
aún no se han establecido ninguna regla general para el cálculo de este
valor.
- Se considera de gran importancia antes de dar inicio a las obras, el estudio
del perfil estratigráfico del suelo donde se construirá el canal, para esto se
hacen perforaciones a lo largo del eje hasta una profundidad que va más
allá del fondo del canal en un metro como mínimo, las perforaciones
pueden hacerse como el “Auger Hole” o Barreno tipo holandés, uno cada
100 ó 200 metros, dependiendo de la longitud del canal.
- Con la información obtenida en campo, se elabora el perfil estratigráfico o
textural
ENSAYO DE INFILTRACIÓN:
1). EXCAVACION DEL POZO.
Se excava una calicata de 1,0 x 1,0 cuyo fondo coincida con el fondo del canal a
construir
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 45
2). EXACAVACION DEL POZO PARA EL TUBO Ø 2’’.
Se excava un hueco de 30 cm en el fondo de la calicata, se retiran las piedras y
otros agentes extraños, para colocar el tubo en posición vertical dentro del
hueco.
3). COLOCACION DEL TUBO Y RELLENO DEL POZO.
Se compacta el hueco alrededor del tubo apisonando el relleno muy bien en
capas de 10 cm.
4). PRIMERA LLENADA DEL TUBO.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 46
Se llena el tubo con agua y se deja 2 horas, tiempo que se estima suficiente para que el
suelo alrededor del extremo inferior del tubo se sature.
5). SEGUNDA LLENADA DEL TUBO.
Transcurridas las dos horas, se vuelve a llenar el tubo y al cabo de una hora se
mide el descenso, la operación se repite cada hora y el ensayo termina cuando
el descenso se hace constante.
6). MEDICION DEL DESCENSO Y TERCERA LLENADA DEL TUBO.
7). REPETICION DEL PROCESO INDICADO EN N° 6 HATAS TENER EN LOS NTERVALOS
DE 1 HORA DESCENSOS APROXIMADAMENTE IGUALES.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 47
Por requerir un ensayo, aproximadamente un día entero (supuesto suelos cohesivos) se
recomienda de efectuarlo al mismo tiempo en 2 a 4 sitios
Cuando se presentan descensos fuertes (mayores de 5 cm/hora) reducir los intervalos a
½ y ¼ de hora.
Cálculo de la Permeabilidad
El factor de permeabilidad, se calcula según la ecuación:
Donde:
Cálculo de la Magnitud de la Infiltración
Según Darcy, ésta se calcula mediante la ecuación:
Donde:
Valores de Permeabilidad de Varios Suelos
Los suelos con permeabilidad de a , son generalmente para canales
pequeños y aquellos con permeabilidad menor a son propios para canales de
cualquier longitud y magnitud.
TIPO DE MATERIAL K (cm/seg)
Grava limpia 10 Arena Limpia Mezclada con grava 10
-1 - 10
-3 muy permeable
Arenas frías mezcladas con limo 10-3
- 10-5 poco permeable
Depósito de arcilla en estratos 10-5- 10
-7 casi permeable
Arcilla Homogéneas 10-7- 10
-9 impermeables
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
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METODOS INDIRECTOS (FORMULAS EMPIRICAS O APROXIMADAS).
Para estimar la pérdida en canales revestidos sugieren la siguiente ecuación:
√
⁄
Donde:
(
)
TIPO DE REVESTIMIENTO Y ESPESOR VALOR DE C
Hormigón 10 cm 1
Arcilla en masa 15cm 4
Asfalto Ligero 5
Arcilla 7.6 cm 8
Mortero de cemento y asfalto 10
EL BEREAU OF RECLAMATION
Propone la siguiente ecuación llamada de Moritz
Esta fue aprobada en 8 distintos sistemas de canalización.
√
Donde:
⁄⁄
⁄
(
)
TIPO DE SUELO VALORES DE C
Grava cementada y capa dura con franco arenoso 0.34
Arcilloso y franco arcilloso 0.41
Franco Arenoso 0.66
Cenizas volcánicas 0.68
Arena cenizas volcánicas o arcilla 1.20
Arenoso con roca 1.68
Arenoso con grava 2.20
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 49
REVESTIMEINTO EN CANALES
FACTORES DE QUE DEPENDE LA ELECCION DEL REVESTIMIETNO:
A. PROPIEDADES DEL SUELO:
- Se han producido quebraduras y otros deterioros al revestir de concreto
sobre arcillas expansivas, roca calcárea.
B. TOPOGRAFÍA:
- Si la topografía es accidentada se puede adoptar los canales revestidos de
concreto.
C. NIVEL FREÁTICO.
- Se debe tener en cuenta el nivel freático con respecto a la cota de fondo del
canal.
D. DURACION:
- Depende del tipo de revestimiento, calidad de los materiales, del clima y
mantenimiento.
- Duración útil de revestimiento de concreto 40años.
E. 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.
F. 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
FUENTE: http://www.usbr.gov/main/about/mission.html
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 50
JUNTAS
Las juntas se efectúan para evitar la fisuración de los paños debido a los movimientos
por 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 partículas
entre revestimiento y suelo.
La forma y disposición de las juntas depende del tipo de sección transversal
usada y del método constructivo usado en el canal (molde deslizante o paños
alternados).
Cuatro clases de JUNTAS se usan normalmente para CNALES REVESTIDOS.
- Juntas de construcción
- Juntas Trasversales de Contracción
- Juntas Longitudinales de Contracción
- Juntas de Expansión.
1.Juntas de Construcción.- Se ubica en cualquier lugar apropiado durante la
construcción (interrupción del trabajo). Usualmente se hace coincidir con una junta
transversal, longitudinal o de expansión.
TRAZO Y DISEÑO DE CANALES HIDRAÚLICA APLICADA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - FICSA 51
2. Juntas Transversales de Contracción.- Se colocan para controlar el FISURAMIENTO
en este sentido producido por contracción del concreto durante el fraguado, o cambios
de volumen causados por las variaciones de temperatura o de la humedad, se colocan
en forma obligatoria.
Se recomienda los siguientes espaciamientos para concreto simple:
Lprom = 50 e' (donde e’ es el espesor de la junta)
ESPESOR ( e ) ESPACIAMIENTO
(cm) Aproximado (L) (m)
5-6.5 3.0
7.5-10 3.5-4.5
3 . Juntas Longitudinales de Contracción.- Son usadas para controlar el fisuramiento
irregular de losas sin refuerzo, donde el perímetro del revestimiento es de 9 m a más y
espaciados de 2.5 a 4.5 m.
4. Juntas de Expansión.- No requieren ordenamiento exacto sino que se colocan
cuando el revestimiento se une con estructuras fijas.
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/cm
2 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.
FUENTE: https://es.scribd.com/doc/98181877/Juntas-de-Canales