PUENTE CANAL O CANOA Definición El puente canal o acueducto, es una estructura utilizada para conducir el agua de un canal, logrando atravesar una depresión. La depresión puede ser otro canal, un camino, una vía de ferrocarril o un dren. El puente canal es un conjunto formado por un puente y un conducto, el conducto puede ser de concreto, hierro, madera u otro material resistente, donde el agua escurre por efectos de la gravedad. Son las obras mediante las cuales es posible cruzar un canal con cualquier obstáculo que se encuentra a su paso una depresión o sobre elevación natural o artificial del terreno.
Elementos hidráulicos de un puente canal En el diseño hidráulico, se pueden distinguir los siguientes componentes:
1. Transición de entrada, une por un estrechamiento progresivo el canal con el puente canal, lo cual provoca un cambio gradual de la velocidad del agua en el canal.
2. Conducto elevado, generalmente tiene una sección hidráulica más pequeña que la del canal. La pendiente de este conducto, debe ajustarse lo más posible a la pendiente del canal, a fin de evitar cambios en la rasante de fondo del mismo. Debe procurarse que en el conducto el flujo sea subcrítico.
3. Transición de salida, une el puente canal con el canal
Dependiendo de las características del cauce a salvar, las canoas pueden ser de luz libre o con pilares de apoyo intermedio.
Principio: Se base en el principio hidráulico del flujo critico, que ocurre en una sección de control, la relación que existe entre la profundidad de agua y el caudal es independiente de otros factores no controlables que influyen en el flujo tale s como la rugosidad del cauce. En los aforadores de flujo critico como el que se describe, la profundidad crítica se forma al contraerse la sección del flujo por las paredes divergentes del medidor. El aforador puede operar en condiciones de flujo libre o bajo condiciones de flujo sumergido. Bajo condiciones de flujo libre la profundidad crítica ocurre en la garganta de la canoa. El caudal no es afectado por las variaciones que puedan ocurrir aguas debajo de la garganta, de manera que la descarga se pueda determinar simplemente indicando la profundidad de las aguas arriba, en el aforador.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO El caudal se puede estimar mediante la ecuación:
El valor del exponente “n” depende únicamente de la longitud L. Por el contrario, el valor del coeficiente de flujo libre C, depende tanto de la longitud L del aforador como de la amplitud de su garganta W(m). Donde “K ” es el coeficiente de la longitud del aforador para flujo libre. Los valores “K ” y “n” pueden obtenerse gráficamente del siguiente grafico:
La relación entre la longitud de la canoa y el coeficiente “K ” y n de la ecuación de descarga se muestra en:
Recomendaciones para la instalación:
El canal debe estar limpio y libre de obstáculos aguas arriba y aguas abajo del aforador.
Instalar la canoa en un tramo recto del canal con el objeto de mantener las líneas de flujo paralelas en la sección de control.
La instalación debe ser realizada sobre una base plana y firme que no permita asentamientos de la estructura.
No instalar la canoa cerca de otras estructuras como puentes, alcantarillas o compuertas que puedan interferir en el flujo o producir turbulencias en el aforador.
Instalar en un lugar de fácil acceso.
Mantener periódicamente limpio y libre de vegetación las condiciones de entrada y salida de la estructura.
EJEMPLO DE APLICACIÓN: Si construimos una canoa con 0.20 m de canoa y 1.80 m de longitud. ¿Cuál será el caudal de descarga si al realizar la medición tenemos una altura de salida de 38 cm?
Solución :
1º. Obtenemos los parámetros K y n de la grafica:
K= 2.4 n= 1.65
2º. Calculamos el valor de C:
Ingresamos los datos:
3º. Calculamos el caudal:
Ingresamos los datos:
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Badén Es una estructura simple que sirve para proteger caminos o calles contra la erosión. Generalmente se construyen en cruces de escorrentías superficiales de invierno, su diseño se adecua al tipo de tráfico y cargas que por él van a pasar.
Los badenes son depresiones en el perfil de una carretera que permiten el paso de vehículos y además del flujo de una quebrada que atraviesa la vía la superficie de rodadura actúa tanto como una porción del canal como le tramo corto de una car retera. Una desventaja del Baden es que por lo general implica una reducción en la velocidad de los vehículos que pasan por dicha estructura.
La mayor ventaja es que permite el paso de material de arrastre que trae el curso del agua, particularmente si este es de gran tamaño.
El badén debe tener una longitud aproximadamente igual al ancho del cauce, de manera que la topografías natural se altere mínimamente. Así mismo el perfil de la vía debe mantener una transición suave y se debe instalar señales que prevengan al conductor de la existencia de un badén para evitar el transito durante lluvias muy intensas y cuando la vía se encuentre seca, los vehículos no “salten” debido al cambio brusco de pendiente en los extremos del badén.
Es importante proteger el cauce aguas debajo de los mismos debido a que se puede producir erosión regresiva que termina destruyendo el camino.
PROCESO CONSTRUCTIVO DE UN BADÉN EJEMPLO: Construcción de badén trapezoidal de 6 x 6 m estándar
Datos: Pendiente longitudinal 5% Pendiente transversal 2% Espesor de losa 0.2 m
Recursos: Trabajadores: Ingenieros, técnicos, capataz, obreros. Herramientas y equipos: Pala, niveles, comba, serrucho, zaranda, carretilla, plomada, pico, escuadra, cinta métrica, barriles, baldes, mangueras plásticas, bateas, apisonador, tira-línea.
Materiales: Estacas, cemento, agua, arena, clavos, piedra (canto rodado), madera.
Método de trabajo: 1. Definir sitio exacto donde se requiera el vado si no hay flujo de agua permanente. 2. Construcción de desvío provisional para el libre tráfico del camino, si es necesario. 3. Definir esviaje de la estructura con respecto al flujo de agua. 4. Trazo y nivelación definiendo su forma y dimensión. 5. Definir las pendientes longitudinales 5% y transversal 2% 6. Acopio de los materiales necesarios en el sitio de construcción.
7. Realizar las excavaciones en la forma y hasta los niveles indicados, mejorar con material selecto el área de asiento y compactar si es orientado por el ingeniero residente, o con suelo-cemento, proporción 1:20. si es necesario. 8. Se debe construir en secciones separadas trabajando primero una mitad del vado en sentido longitudinal del camino. 9. Colocar una capa de 5 centímetros de mortero 1:4 (1 parte de cemento y cuatro de arena) en el área de asiento para colocar la piedra bolón. 10. Acomodar las piedras de forma ordenada, calichar y cubrirlas con mortero, con juntas de 2 cm. aproximadamente. 11. Empezar a curar después de 12 horas, tres veces al día por, lo menos por 14 días. 12. Conformar el cauce aguas arriba y aguas abajo para garantizar una entrada y salida ordenada del agua. 13. Proteger con cortinas la salida del vado cuando se a necesario. 14. No abrir el paso al tráfico por la estructura, hasta después de 14 días. 15. Limpieza final del sitio de construcción. 16. Señalizar la estructura.
