UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CURSO: IRRIGACIONES Y OBRAS HIDRÁULICAS
“DISEÑO DE CANALES ABIERTOS – 1”
Presentado por: Ing. Ernesto Ramírez
Un canal es una estructura de conducción donde el agua circula a gravedad y tiene la superficie de agua libre a presión atmosférica. Se tienen 2 características de un canal: CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS.- Permite evaluar la geometría del canal para fines de movimiento de tierra, para establecer las relaciones geométricas en un canal se usa una sección trapezoidal que es un semiexágono irregular inscrito
Km. 0+100
b (m)
B (m)
A (m2 )
m
BL (ml)
H (m)
E (m)
C (m)
Las características geométricas: están dadas por el tipo de sección transversal y son: Km. 0+100
b (m)
B (m)
A (m2 )
m
BL (ml)
H (m)
e (m)
C (m)
b = base o fondo del canal. B = espejo de agua A = área de la sección transversal total. z = m = proyección horizontal para una vertical igual a la unidad. BL = borde libre H = altura del canal. e = espesor del revestimiento C = borde del canal. θ = ángulo del talud del canal.
CARACTERÍSTICAS HIDRAULICAS.- Permite evaluar el tipo de flujo en el canal.
Km. 0+100
Q V A (m3/s) (m/s) (m2 )
Y (m)
P (m)
R (m)
Q = caudal del diseño en m 3 /s V = velocidad del agua en m/s A = área hidráulica en m 2. Y = profundidad del agua o tirante en m. P = perímetro mojado en m. R = radio hidráulico en m. (R = A / P) S = pendiente del fondo del canal n = coeficiente de rugosidad de Manning.
S
n (m)
TRAZO DE CANALES Consiste en determinar el mejor recorrido de un canal de acuerdo a criterios técnicos y económicos. Es recomendable efectuar el Planteamiento hidráulico del Proyecto a fin de ubicar en planta el recorrido de los canales hacia los puntos de consumo. Procedimiento:
1º)
Reconocimiento de campo : Se ubica el inicio y final del canal
2º)
Elección de la posible ruta : Se determina la poligonal preliminar.
3º)
Levantar las curvas a nivel ( 1 m. cada curva ) de la zona adyacente a la ruta.
4º)
Trazar el eje del canal en tramo recto y en curva
JUNTAS EN CANALES DE CONCRETO
En el concreto se produce cambios de volumen: por cambios de temperatura, deslizamientos, contracciones, contenido de humedad, etc. Durante ó después del periodo de curado se produce la evaporación del agua en exceso dando lugar a la contracción del concreto ( ACI 504 R Guía sobre juntas ), para solucionar estos cambios se debe proyectar juntas las cuales son: 1)JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN.- No son juntas de movimiento, se
usan para facilitar la construcción, se originan por diferentes bloques de vaciado de concreto, por lo general deben coincidir con los otros tipos de juntas, se recomienda ubicarlas en la zona del cortante mínimo 2)JUNTAS DE CONTRACCIÓN.- Son juntas planas que sirven para
prevenir las fisuras (agrietamientos ) por disminución del volumen de concreto ó esfuerzos de contracción, no deben exceder de 9.1 m ( 30 pies ).
Relleno .- Permite la compresión, se puede usar corchos, neopreno, jebe, caucho en espuma, asfalto, etc.
Las juntas asfálticas son obsoletas, se recomienda usar un sellador con material elastomerico de Poliuretano, por ejemplo DYNATRED.
JUNTAS DE DILATACIÓN. Son juntas de expansión, se colocan en canales de concreto y en estructuras de concreto armado. • El espaciamiento entre juntas para canales esta entre los 16 m a 30 m. • Para muros se colocan entre 10 m a 15 m. • Las juntas de dilatación con Water Stop (W. S.) se emplean en muros o estructuras de concreto armado, pueden ser de jebe y PVC. •
Juntas de Jebe.- Permiten mayor movimiento de juntas, es para medios húmedos
•
Juntas de PVC.- permite un movimiento menor a las de Jebe, son sensibles a la luz y al secado por lo que usan en lugares oscuros como sótanos.
REVESTIMIENTO: El revestimiento tiene por finalidad proteger al canal de la fuerza erosiva de la corriente, evitar excesivas pérdidas por filtración, disminuir la rugosidad logrando una mayor velocidad permisible con lo cual se reduce la sección transversal. Los revestimientos más empleados en el Perú son de concreto y mampostería de piedra, son más eficientes pero más costosos, su empleo requiere de mano de obra calificada, además debido a su rigidez pueden sufrir grandes daños en caso de derrumbes y hundimientos. El espesor del revestimiento puede variar de 2 a 4 pulgadas (5 cm. 10 cm.), para canales rectangulares el espesor es mayor que para canales trapezoidales desde un mínimo de 10 cm. Hasta un máximo de 20 cm.
En canales de concreto se recomienda taludes 1:1 o más inclinados a fin de no usar encofrados, si el talud es más parado entonces se requiere encofrar la parte interna del canal. PROBLEMAS TIPICOS EN DISEÑO DE CANALES
• Presencia de arcillas expansivas .- Cuando no se puede evitar
pasar por arcillas se recomienda excavar y reemplazar estas arcillas con un mínimo de 0.60 m de material no expansivo. • Presencia de agua subterránea.- Si el nivel freático esta por encima de la rasante del canal entonces la presión externa producirá grietas, en este caso se coloca drenes en el fondo y talud para descargar el agua interior del canal. Se puede usar tubos de PVC de 1” perforados para drenar el agua y espaciados cada 3 m. en promedio. • Precipitación excesiva.- Cuando el canal esta en zonas lluviosas se debe instalar cunetas y buzones, las cunetas son canaletas ubicadas en forma paralela al canal y conducen el agua de lluvia hacia los buzones que trasladan el agua fuera del canal.
• Trazo por desiertos.- Cuando el canal pasa por zonas arenosas, la acción del viento transporta gran cantidad de arena que al ingresar al canal dificulta su operación, en estos casos se coloca una barrera de árboles. • Trazo por centros poblados.- Cuando el canal pasa por centros urbanos se recomienda tapar el canal para evitar accidentes y sea deposito de desperdicios. • Trazo en ladera.- Un canal en ladera siempre desestabiliza el talud natural del terreno, cuando el material del talud no es firme se recomienda tapar el canal para evitar la obstrucción por los deslizamientos.
•
El talud del terreno por lo general es de 1:1.5 a 1:2 , el talud de corte se puede estimar en 1:0.5, debe tenerse cuidado de no desestabilizar el talud y aun mas si en la parte alta es zona de riego entonces el talud de corte paulatinamente se
.
derrumbará
G
1:m 1 Area de
1:m 2
corte
Talud de corte
E
A
F
B
Talud interior
C
BP Plataforma
BP = ancho de la plataforma θ = ángulo del talud de corte (1:m2) α = ángulo del terreno (1:m1) Area de corte (AFG) = BP /2 de plataforma
D
.
H
Vertedero Pico de Pato : Canal Pacanga en Lambayeque
PREGUNTAS
" No conozco la clave del éxito, pero se que la clave del fracaso es tratar de complacer a todo el mundo." Autor: Woody Allen
" Nada tarda tanto como aquello que no se empieza“ “ La pobreza es la mayor forma de violencia“ Ghandi
