INTRODUCCION •
En un proyecto de irrigación los factores que son de mucha importancia vendría a ser lo que comprende el diseño de los canales y obras de arte, asíí como el cau as auda dal, l, con onsstit itu uyen fac acttor orees importantes en un proyecto de riego.
•
Este ultimo 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.
OBJETIVOS •
Aplicar la hidráulica y la mecánica de fluidos para el diseño de los sistemas de flujo a superficies libres en canales. •
•
Hacien end do el us uso o de normas, se pretende fijar los requisitos mínimos de ingeniería para el diseño y ejecución de las obras e instal ins talaci acione oness hid hidrá ráuli ulica cass .
Analizar y discutir críticamente críticamente el diseño dise ño y funcionamiento de canales construidos y en funcionamiento.
OBJETIVOS •
Aplicar la hidráulica y la mecánica de fluidos para el diseño de los sistemas de flujo a superficies libres en canales. •
•
Hacien end do el us uso o de normas, se pretende fijar los requisitos mínimos de ingeniería para el diseño y ejecución de las obras e instal ins talaci acione oness hid hidrá ráuli ulica cass .
Analizar y discutir críticamente críticamente el diseño dise ño y funcionamiento de canales construidos y en funcionamiento.
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
2
3.
4
5
• Volumen de agua que se ha de conducir
• Probable longitud del canal
• Limitaciones económicas para la construcción del canal
• Probables formas de captación de la fuente
• 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
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.
Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un eje probable de trazo
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO Eclímetro, brújula, altímetro, wincha, jalones, etc.
se trata de localizar la posible posición de la ruta que ha de seguir el canal, determinándose el punto inicial y final del canal, debiendo anotarse las características más sobresalientes del terreno
Se hará el levantamiento de la poligonal abierta con Teodolito orientado al NM.
Clavar en el terreno las estacas de la poligonal preliminar o de apoyo, fijando un punto de partida (entrega o de captación) Debe monumentarse el BM principal y los BN (Bancos de Nivel) c/Km.
Posteriormente se NIVELARÁ la poligonal referido al BM principal.
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
1.- CAPTACIONES •
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.
•
La captación aducción y
consta de la bocatoma, el canal el tanque sedimentador.
de
•
Las magnitudes de los caudales que se captan en las bocatomas son función de los niveles de agua que se presentan inmediatamente arriba de la estructura de control. Como los niveles dependen del caudal Q de la corriente natural, y siendo el caudal variable, entonces las bocatomas no captan un caudal constante. Durante los estiajes captan caudales pequeños y durante las crecientes captan excesos que deben ser devueltos a la corriente lo más pronto posible, ya sea desde el canal de aducción o desde el desarenador.
•
La sedimentación que se genera en la corriente natural por causa de la obstrucción que se induce por la presencia de la estructura de control es un gran inconveniente en la operación de las bocatomas laterales.
2.- COMPUERTAS Y VERTEDEROS •
Son estructuras de control hidráulico. Su función es la de presentar un obstáculo al libre flujo del agua , con el consiguiente represamiento aguas arriba de la estructura , y el aumento de la velocidad aguas abajo.
4.- SIFONES Y ACUEDUCTOS •
Cuando en la trayectoria de un canal se presenta una depresión en el terreno natural se hace necesario superar esa depresión con un sifón o con un puente que se denomina acueducto.
5.- TUNELES •
•
•
Cuando en el trazado de un canal se encuentra una protuberancia 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 los diseños geotécnicos, estructurales, hidráulicos y ambientales necesarios para garantizar su estabilidad y su funcionalidad. Un túnel que se emplea como canal funciona como un conducto cerrado, parcialmente lleno. La sección del canal puede ser revestida o excavada y puede conservar la forma geométrica del canal original, o adaptarse a la sección transversal del túnel.
6.- RAMPAS, ESCALONES Y DISIPADORES DE ENERGÍA Los canales que se diseñan en tramos de pendiente fuerte resultan con velocidades de flujo muy altas que superan muchas veces las máximas admisibles para los materiales que se utilizan frecuentemente en su construcción. • Para controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden utilizar combinaciones de rampas y escalones , siguiendo las variaciones del terreno . Las rampas son canales cortos de pendiente fuerte, con velocidades altas y régimen supercrítico; los escalones se forman cuando se colocan caídas al final de tramos de baja pendiente, en régimen subcrítico. •
•
Los disipadores de energía son estructuras que se diseñan para generar pérdidas hidráulicas importantes en los flujos de alta velocidad. El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de régimen supercrítico a subcrítico.
•
Las pérdidas de energía son ocasionadas por choque contra una pantalla vertical en disipadores de impacto , por caídas consecutivas en canales escalonados, o por la formación de un resalto hidráulico en disipadores de tanque.
7.- ESTRUCTURAS DE ENTREGA •
El tramo final de un canal entrega su caudal a un tanque, a otro canal o a una corriente natural. Estas entregas se hacen siempre por encima del nivel máximo de aguas de la estructura recolectora.
•
Las obras son sencillas cuando la entrega se realiza a un tanque o a un canal porque los niveles de agua en estos últimos son controlados.
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 tener cortes. 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 : Ángulo de deflexión
CALCULO DE UNA CURVA (FORMULAS) INCOGNITA
DATOS
FORMULA
R = STcot ൗ2 = Τ2 s i n ൗ 2 = 2 sin Τ2 = 2 cos Τ2 = 2 cot Τ4
R RADIO
ST – CT -
C CUERDA
− − −
L.C LONGITUD DE CURVA
−
E EXTERNA
− −
F FLECHA
− − −
= ∙ ∙ Τ2 = ∙/ − = ∙ cos Τ2 = − ( cos Τ2 − ) = ∙ / +
ST SUBTANGENTE
−
= tan Τ2
=
ÁNGULO DE
C – R
sin
∙ 180
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.
RASANTE 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.
SECCIONES TRANSVERSALES
El proyectar con acierto la sección transversal de un canal es una situación delicada, a la cual el ingeniero debe dedicar la máxima atención.
Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje vertical las alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas, (por medio de distancias). en donde se tendrá como punto de intersección de los ejes, la ubicación de un material en el terreno especifico en el plano.
•
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.
• • • • • • • • • •
FORMAS DE LA SECCION TRANSVERSAL
Las más conocidas en la práctica son:
Sección trapecial Sección rectangular Sección circular
CANAL TAYMI
CANAL TÚCUME
E U Q L S A I O R H E C T E A N A M L T E S E R O P
NO REVESTIDOS
CANALES DE TIERRA C. CONCRETO C. ASFALTO
REVESTIDOS C. MANPOSTERIA C. GEOMENBRANAS
CLASIFICACION DE CANALES POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCION: Los canales de riego dentro de una planificación, comúnmente tienen forma rectangular o trapezoidal, adoptando por su función diferentes denominaciones, así tenemos por ejemplo:
Canal principal , CANAL MADRE o de dervicación
Canal de 2° orden o LATERALES
Canales de 3er orden o SUB LATERALES
Canal de 1° orden , CANAL MADRE o de derivación : Llamados también canal MADRE o de DERIVACION, sirven para trasportar el agua 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=210m3/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 de derivación 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 MOCHUMÍ
CANAL TÚCUME
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 las tomas de granja El área de riego que sirve de un sub-lateral se conoce como UNIDAD 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 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
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
PARA CANALES REVESTIDOS. Velocidades máximas permisibles (m/s) Canales revestidos con materiales arcillosos Canales revestidos con concreto o losas asfálticas Canales de concreto reforzado en tramos cortos sin Estructuras y en rápidas. Canales revestidos sin esfuerzo (Vc= Velocidad crítica)
0.60 – 1.25 1.50 1.0 – 3.75
≤ 0.7 ≤ 2.5/
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 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
o
o
La pendiente , en general debe ser la máxima que permita dominar la mayor superficie posible de tierra. Cuadro: Pendiente Admisible en función del
TIPO DE SUELO
PENDIENTE (S) °/oo
suelos sueltos
0.5-1
suelos francos
1.5-2.5
tipo de suelo:
suelos arcillosos
3-4.5
El ASCE: valores de pendiente Longitudinal para canales Revestidos en concreto en Operación
CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO m3/s
RADIOS HIDRAULICOS (m)
375 275 130 115 63 37 28 24 20
3.44 4.11 3.17-3.41 3.02 1.92 1.58-1.25 1.49 1.19 1.22
PENDIENTE LONGITUDINAL DE FONO 0.00061 0.00010 0.00010-0.00005 0.00010 0.00040 0.00039-0.00139 0.00030 0.00040 0.00035
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= coef. De rugosidad compuesto n1,n2,n3 = coef. De rugosidad parciales p1,p2,p2 = perímetros parciales
=
ൗ
ൗ
×
ൗ ൗ ൗ ൗ + ൗ + ൗ
VALORES DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD "n" EN LA FORMULA DE MANNING CANALES ABIERTOS SIN REVESTIR n Canal excavado en arcilla con depósitos de arena límpia. 0.025 Canal recto escavado en arena f ina y compacta 0.025 Canal e xcavado en depósitos aluviales 0.029 Canal excavado en roca usando explosivos 0.040 Canal con una ladera en talúd revestido de concreto y la otra ladera sin revesti 0.026 Canales de tierra en buenas condiciones 0.017 Canales naturales de tierra, libre de vegetación 0.020 Canales naturales dcon algunas vegetación y piedras en el fondo 0.025 Canales naturales con adundante vegetación 0.030 Arroyos de montañas con muchas piedras 0.040 CANALES A BIERTOS REVESTIDOS n Revestidos de Arcilla (Q hasta 35 m3/s) 0.025 Canales con capacidad Q mayor de 35 m3/s 0.20-0.022 Revestimiento plásticos, cobre, sup muy lisas 0.01 Revestidos de concreto: con acabados muy buenos 0.011-0.012 con radios hidraúlicos 3m 0.014 con radios hidraúli cos hasta 6m 0.016 con radios lanzado con neumático 0.027 Losas de concreto con juntas suaves y superficie lisa (madera suave, metal) 0.012-0.013 Concreto con cemento PORTLAND 0.014-0.017 Manpostería (De piedra) 0.025 (0.018) Asfalto con Superficie l isa 0.013 Concreto asfáltico 0.016 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD EN TUNELES 0.014 Roca con superficie muy rugosa 0.04-0.06 Roca con superficie bien definida 0.025-0.035 Roca protegida con cncreto lanzado neumáticamente 0.020-0.030
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: = 0.55 ; 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) Hasta 0.8 0.8-1.5 1.5-3.0 3.0-20.0
BORDE LIBRE (m) 0.40 0.50 0.60 1.00
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=3m. -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
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.
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.
PLANTILLADELCANAL 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) 0.40 0.60 0.80 6.40
CAUDA (m3/s) (Q) 0.060-0.180 0.180-0.720 2.00-10.00 70.00 (Canal alimentado)
PERFIL LONGITUDINAL
Los parámetros que suelen presentarse en el perfil longitudinal de un CANAL.
Kilometraje Cota de terreno Tipo y numero de obra de arte Rasante del canal Pendiente del fondo Dimensión del canal Caudal máximo Velocidad y tirante máximo Área drenada Tipo y numero de obra de arte Cota del tubo Pendiente del tubo Diámetro del tubo Caudal de diseño Sección típica Ancho total de la plataforma Curvatura del trazo Tipo de suelo.
OBRAS DE ARTE MÁS USADAS EN CANALES (IRRIGACION)
MECANICA DE SUEOS APLICADA A CANALES Est stee cam amp po es su suma mame men nte im imp por orttan antte como au auxi xili liar ar par araa el Dis iseñ eño o de un Can anaal, lo qu quee no noss permitirá tener un conocimiento claro del comportamiento de los suelos por los que atravi atr aviesa esa el ca canal. nal. 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 INGENIE IER RO ESPECIALIS ISTTA en IRRIGACIONES, EL ESPE PEC CIA IALLISTA en Mecánica de Suelo loss y el Geólogo, de las conclusiones a que lleguen en sus apreciaciones dependerá el diseño defin de finiti itivo vo del can canal. al.
INFIL INF ILTRA TRACIÓ CIÓN N EN CANAL CANALES ES Este par Est arám ámeetr tro o resu sult ltaa se serr de gr gran an impo porrtan anci ciaa par araa la eval alu uac ació ión n econó nóm mic icaa 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 inte in terv rvie iene nen n mu much chas as va vari riab able les, s, raz azón ón po porr la cu cual al aú aún n no se ha han n es esta tabl blec ecid ido o ni ning ngun unaa reg egla la ge gene nerral pa parra el cál álcu culo lo de es estte va valo lorr. 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 dell can de anal al en un me metr tro o como mín íniimo.
REVESTIMEINTO REVESTIMEINT O 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
CONCRETO REFORZADO
CONCRETO AZFALTICO
CONCRETO LANZADO SHOTCRETE
Q (m3/s) <= 10 5.0-10.0 50-100 <=5 5.0-10.0 10.0-50 50-100 <=10 10.0-50.0 50.0-150.0 <=2 2 - 5.0 5.0-10.0 10.0-15.0
e (cm) 9 10 11 5 8 9 10 5 8 10 3 4 4 5
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).
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/cm 2 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.
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:
