“PROCESO CONSTRUCTIVO EN EL AREA HIDRAULICA, ANTES Y DURANTE LA EJECUCIÓN”
PROCESO CONSTRUCTIVO EN EL AREA HIDRAULICA 1. OBRAS HIDRÁULICAS Se entiende por infraestructura hidráulica a una construcción, en el campo de la ingeniería civil, ingeniería agrícola e ingeniería hidráulica, donde el elemento dominante tiene que ver con el agua. Se puede decir que las obras hidráulicas constituyen un conjunto de estructuras construidas con el objetivo de controlar el agua, cualquiera que sea su origen, con fines de aprovechamiento o de defensa. Generalmente se consideran obras hidráulicas:
Se denomina canal a una construcción destinada al CANALES.transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil e ingeniería agrícola. Cuando un fluido es transportado por una tubería parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a la atmósfera, por lo tanto se comporta como un canal. que pueden constar de diversos elementos como por ejemplo:
f ísica que estudia el Hidráulicos (de derivación) .- es la rama de la física comportamiento de los líquidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a las que son sometidos. Compuerta de entrada (de nivel del agua en el canal) .- Controles es un dispositivo hidráulico-mecánico destinado a regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubería, en un canal, presas, esclusas, obras de derivación u otra estructura hidráulica. Compuerta AMIS, estas se utilizan para controlar el nivel del agua en estanques y canales aguas arriba de la compuerta.
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Compuerta AVIS, se utilizan para controlar el nivel del agua en canales aguas abajo de la compuerta.
Dispositivos para la medición del caudal Dispositivos de seguridad Balsa de agua.- es un hueco del terreno que se llena de agua, natural o artificialmente. (considerando las construidas artificialmente.) Cruces Canal de riego con dren Puente acuífero o puente canal Canal de riego o de drenaje drenaje con caminos rurales alcantarilla o puente
PRESAS.- se denomina presa o represa a una barrera fabricada de piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo. Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canalizaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento o regadío, en eliminación de avenidas (evitar inundaciones de aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y está nuevamente en mecánica y que así se accione un elemento móvil con la fuerza del agua. Que pueden constar de las siguientes partes:
Vertedero o aliviadero.- es una estructura hidráulica destinada a propiciar el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales, siendo el aliviadero en exclusiva para el desagüe y no para la medición. Descarga de fondo.- Se denomina descarga de fondo a una estructura hidráulica, asociada a las presas hidráulicas. Su función puede ser: Garantizar el caudal ecológico inmediatamente inmediatamente aguas abajo de una presa;
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Permitir el vaciado del embalse para efectuar operaciones de mantenimiento en la presa; Reducir el volumen de material sólido depositado en proximidad de la presa. Cuencas de disipación.- está destinada a amortiguar y disipar la energía cinética del agua. Bocatomas o captación.- es una estructura hidráulica destinada a derivar parte del agua disponible desde un curso de agua (río, arroyo, o canal), desde un lago o incluso desde el mar. (para los diversos usos del embalse.) Escalera de peces.- Tiene una función de carácter eminentemente ecológico. Obras provisionales durante la construcción Túnel de derivación Ensevaderas
ESTACIONES DE BOMBEO.- son estructuras destinadas a elevar un fluido desde un nivel energético inicial a un nivel energético mayor. se utilizan en: Redes de abastecimiento de agua potable Red de alcantarillado Sistema de riego Sistema de drenaje Que pueden constar de las siguientes partes:
Canal de aproximación para proteger Reja.equipamientos delicados Y para el desbaste y la retención de finos. Cámara de succión es Bomba hidráulica.una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía del fluido incompresible que mueve. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli . Motor.- el que puede ser de muy diversos tipos, y
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consecuentemente exigir infraestructura de apoyo diferentes, como pueden ser: estaciones de transformación de energía eléctrica; depósitos de combustible; Paneles solares; o, Generadores eólicos. Línea de impulsión Dispositivo para amortiguar el golpe de ariete.- se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento.
ESCLUSAS.- son obras hidráulicas que permiten vencer desniveles concentrados en canales navegables, elevando o descendiendo los navíos que se encuentran en ellas. Pueden formar parte de las estructuras complementarias de una presa, cuando ésta se construye sobre ríos navegables. Que pueden constar de las siguientes partes:
Áreas de espera, a la entrada y salida de la esclusa Reservas de agua para el llenado de la esclusa Canales de llenado y vaciado Compuertas; tienen las bisagras verticales. Se accionan por medios mecánicos o por pistones hidráulicos. La compuerta se abre para permitir el paso del buque. Sólo se puede abrir cuando la diferencia entre los niveles de agua fuera y dentro de la esclusa es de unos pocos centímetros. Dispositivos electro-mecánico para inmovilizar y mover los barcos
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RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Los sistemas de abastecimiento de agua potable se pueden clasificar por la fuente del agua, del que se obtienen: Agua de lluvia almacenada en aljibes Agua proveniente de manantiales naturales, donde el agua subterránea aflora a la superficie Agua subterránea, captada a través de pozos o galerías filtrantes Agua superficial (lleva un previo tratamiento), proveniente de ríos, arroyos, embalses o lagos naturales Agua de mar (esta debe necesariamente ser desalinizada Según el origen del agua, para transformarla en agua potable deberá ser sometida a tratamientos, que van desde la simple desinfección y filtración, hasta la desalinización.
SISTEMA DE RECOGIDA DE AGUAS RESIDUALES También llamado red de alcantarillado, red de saneamiento o red de drenaje al sistema de tuberías y construcciones usado para la recogida y transporte de las aguas residuales, industriales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan. SISTEMAS DE RIEGO.- al conjunto de estructuras, que hace posible que una determinada área pueda ser cultivada con la aplicación del agua necesaria a las plantas. SISTEMA DE DRENAJE.- Los sistemas de drenaje se pueden clasificar según el área en que se desarrollan enː
Drenaje en áreas rurales Drenaje de aguas pluviales Según la función específica del dren, puede tratarse deː
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Drenes asociados a sistemas de riego; o, Drenes para el saneamiento de zonas pantanosas
DEFENSAS RIBEREÑAS.- son estructuras construidas para proteger de las crecidas de los ríos las áreas aledañas a estos cursos de agua. La protección contra las inundaciones incluye, tanto los medios estructurales, como los no estructurales, que dan protección o reducen los riesgos de inundación.
RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS (pozos de absorción).- es un método de gestión hídrica que permite introducir agua en los acuíferos subterráneos (en general, agua de buena calidad y pretratada, aunque históricamente hubo algunas experiencias de recarga con aguas residuales). Una vez almacenada en estos, puede ser extraída para distintos usos (abastecimiento, riego, frenar la intrusión marina, reducir la contaminación, regenerar ecosistemas, etc.
TRASVASE.- se trata de obras que llevan el agua de un río o un lago hacia una cuenca vecina. Son obras hidráulicas cuya finalidad es la de incrementar la disponibilidad de agua en una población adicionando agua desde una cuenca vecina. Los usos específicos del agua pueden ser los más variados, sin embargo los más comunes son: Abastecimiento de agua potable Riego Generación de energía hidroeléctrica
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2. ESTUDIOS BASICOS PARA LA FORMULACION DE UN PROYECTO HIDRAULICO Son estudio básico importantes para la elaboración de un proyecto; estos estudios trata de recopilar datos de campo para determinar el cálculo, evolución y formulación en el gabinete. Estos estudios básicos son:
ESTUDIO TOPOGRAFICO Los Estudios Topográficos son un elemento esencial en la mayoría de los proyectos. Debido al nivel de detalle y exactitud exigido actualmente un Estudio Topográfico asociado a los mismos es imprescindible para llevarlos a cabo.
Consiste, pues, en realizar una topografía de un lugar determinado. Digamos que el levantamiento topográfico es la primera fase del estudio técnico y descriptivo de un terreno. Se trata de examinar la superficie cuidadosamente teniendo en cuenta las características físicas, geográficas y geológicas del terreno, pero también las alteraciones existentes en el terreno y que se deban a la intervención del hombre (construcción de taludes, excavaciones, canteras. En realidad, un levantamiento topográfico consiste en un acopio de datos para poder realizar, con posterioridad, un plano que refleje el mayor detalle y exactitud posible del terreno en cuestión. v Tipos de levantamientos topográficos:
Levantamientos topográficos urbanos. Levantamientos topográficos catastrales.
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Levantamientos topográficos de construcción. Levantamientos topográficos hidrográficos. Levantamientos topográficos forestales
ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL(EIA) Procedimiento técnico-administrativo que sirve para identificar, evaluar y describir los impactos ambientales que producirá un proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, todo ello con el fin de que la administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. El EIA se refiere siempre a un proyecto específico, ya definido en sus particulares tales como: tipo de obra, materiales a ser usados, procedimientos constructivos, trabajos de mantenimiento en la fase operativa, tecnologías utilizadas, insumos, etc. El estudio del impacto ambiental se hace en varias etapas, paralelo a las etapas de la intervención que se pretende evaluar.
Estudio de impacto ambiental preliminar Los estudios de impacto ambiental son desarrollados con información bibliográfica disponible que reemplaza al EIA en aquellos casos en que las actividades no involucran un uso intensivo ni extensivo del terreno, tales como la aerofotografía, aeromagnetometría, geología de superficie, o se trate de actividades de reconocido poco impacto a desarrollarse en ecosistemas no frágiles. Son estudios que el proponente elabora para contrastar la acción con los criterios de protección ambiental y que le ayuda a decidir los alcances del análisis ambiental con más detalle.
Estudio de impacto ambiental parcial Análisis que incluye aquellos proyectos (obras o actividades) cuya ejecución pueda tener impactos ambientales que afectarían muy parcialmente el ambiente y donde sus efectos negativos pueden ser eliminados o minimizados mediante la adopción de medidas conocidas y fácilmente aplicables.
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Estudio de línea de base o diagnóstico socio-ambiental Consiste en un diagnóstico situacional que se realiza para determinar las condiciones ambientales de un área geográfica antes de ejecutarse el proyecto, incluye todos los aspectos bióticos, abióticos y socio-culturales del ecosistema. Se trata de realizar un inventario detallado del componente biótico y definición o caracterización del componente abiótico. En el procedimiento español esta etapa suele denominarse "Caracterización del Medio" o "Inventario del Medio".
Estudio de impacto ambiental detallado Análisis que incluye aquellos proyectos (obras o actividades) cuya ejecución puede producir impactos ambientales negativos de significación cuantitativa o cualitativa, que ameriten un análisis más profundo para revisar los impactos y para proponer la estrategia de manejo ambiental correspondiente. Son características de este estudio el análisis de proyecto, que resalta los aspectos ambientales del mismo, el análisis de alternativas que debe contemplar la situación sin proyecto, la identificación y valoración de impactos que suele realizarse mediante sendas matrices de impactos, la propuesta de las medidas preventivas, correctoras y compensatorias, un programa de vigilancia y seguimiento, y finalmente un plan de restauración para el término de la vida útil de la instalación proyectada. El informe resultante se acompaña de un documento de síntesis redactado de forma comprensible para el público y expuesto durante un tiempo a las alegaciones que deseen presentar particulares e instituciones.
Evaluación Ambiental Estratégica Análisis de los impactos ambientales sinérgicos o acumulativos de las políticas, planes y programas que permite poner condiciones adelantadas que deben ser incorporadas en las acciones específicas.
ESTUDIO GEOLOGICO Y GEOTECNICO El presente estudio tiene por objetivo realizar la verificación de las condiciones geológicas y geotécnicas del suelo de fundación, para las estructuras proyectada. Permite dar a conocer las características físicas y mecánicas del suelo, es decir la composición de los elementos en las capas de profundidad, así como el tipo de cimentación más acorde con la obra a construir y los asentamientos de la estructura en relación al peso que va a soportar.1
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Esta investigación que hace parte de la ingeniería civil es clave en la realización de una obra para determinar si el terreno es apto para llevar a cabo la construcción de un proyecto. Con ensayos de laboratorio, a fin de obtener las principales características físicas y propiedades índice del suelo, sus propiedades de agresividad química y realizar las labores de gabinete en base a los cuales se define los perfiles estratigráficos y las recomendaciones generales para la cimentación de las estructuras proyectadas. Para el caso de las obras lineales, estos resultados permitirán definir las actividades del proceso constructivo dependiendo del tipo de suelo encontrado, (suelo normal, semirocoso ó rocoso), para estimar los costos unitarios asociados al presupuesto de la obra en la partida de excavaciones. Datas a considerar en este estudio son: Ubicación de la Zona de Estudio Acceso al Área de Estudio Geología del área en estudio Geomorfología Sismicidad
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Ensayos a realizar son:
Calicatas.- como por ejemplo:
Calicat Prof. a
Coordenadas
(m.)
No.
Este
Norte
Tipo
C-01
2.00
265,256.25
8’689,173.64
TIPO 1 NORMAL
C-02
2.00
266,785.48
8’688,266.60
TIPO III ROCOSO
C.03
2.00
267,402.74
8’688,801.03
TIPO 1 NORMAL
C-04
2.00
268,780.23
8’689,389.41
TIPO 1 NORMAL
C-05
2.00
268,646.30
8’689,692.84
TIPO 1 NORMAL
C-06
2.00
266,507.63
8’690,778.99
TIPO 1 NORMAL
C-07
2.00
266,476.97
8’691,443.15
TIPO 1 NORMAL
C-08
2.00
265,772.67
8’691,611.58
TIPO 1 NORMAL
C-09
2.00
265,015.94
8’691,692.88
TIPO 1 NORMAL
C-10
2.00
264,840.30
8’690,787.74
TIPO 1 NORMAL
C-11
2.00
267,309.42
8’690,253.26
TIPO 1 NORMAL
C-12
2.00
266,331.22
8’689,575.05
TIPO 1 NORMAL
C-13
2.00
265,523.17
8’691,280.89
TIPO 1 NORMAL
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Ensayo de Penetración Estándar (SPT) El Ensayo de Penetración Estándar es el método de ensayo insitu ampliamente usado para determinar las condiciones de compresibilidad y resistencia de los suelos. Este ensayo permite medir la resistencia a la penetración de un muestreador y al mismo tiempo permite obtener muestras para ser ensayadas en el laboratorio. Como ejemplo: Numero de Golpes del SPT
Compacidad Relativa
0-4
Muy Suelta
5 -10
Suelta
11 – 20
Firme
21 - 30
Muy Firme
31 – 50
Densa
MAS DE 50
Muy Densa
ESTUDIOS HIDROLOGICOS El presente estudio hidrológico a nivel preliminar sobre el proyecto, realizado con los siguientes objetivos: Definición de mapa en base al proyecto Definición de las diferentes cuencas hidrográficas Determinación del área de drenaje de las diferentes cuencas y estimación de los volúmenes de escurrimientos medios. Delimitación
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Calculo del área delimitada
Método Geométrico
Método Determinante
METODO GEOMETRICO
FIGURA
BASE
ALTURA AREA
1 2
3 1
2 2
6 1
3
2
2
2
4
6
2 4 3
2 6 1
4 12 1.5
7
5
5
12.5
8
3
5
15
9
6
1
6
10
4
3
12
11
2
3
3
5
SUMATORIAS DE AREAS
75
Método de red de puntos o PICK M. RED DE PUNTOS O PICK
PTO. DENTRO DE LA DELIMITACION DE FIGURA
64
PTO. AL BORDE DE LA DELIMITACION DE FIGURA
24
AREA
75
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Método SIMPSON
METODO SIMPSON
1
2
3
4
h
1000
1000
1000
1018.15333 912.385
581.58
C.EXTREMAS
3054.46
962.92
6000
710.86
0
0
530.87
501.48
768.27
0
1163.16
501.48
3764.01
1307.15
6188.74
734.84
5022.24
875.45
3651.82
387.33
979.21
1117.83
A4
A5
A6
C.IMPARES
C.PARES
5592.74
4147.27
4323.28
2312.64
3110.33
1362.94
4186.47
1444.48
5701.41
6121.79
1239.04
5181.73
5022.24
689.96
5
6
3798.72
3303.52
4482.69
1985.51
1585.13
A1
A2
A3
43229550
6441173.33
41697936.7 1265856.46 1544971.93 964027.008
A.TOTAL
95143515.4
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Razón de Bifurcación
Precipitación.- Se denomina hidrometeoro a cualquier producto formado por la condensación del vapor atmosférico ya sea en el aire o en la superficie de la tierra. El término de precipitación engloba a todo aquello hidrometeoros que cae en forma de lluvizna, lluvia, nieve granizo, etc.
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Polígono de Precipitación
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Curvas
Isoyetas
METODOS ISOYETAS
ISOYETAS
AREA
I*A
4750
71237292.04
3.38377137172425E+11
4650
111866754.43
5.20180408077180E+11
4550
180510727.15
8.21323808537960E+11
4450
182327994.34
8.11359574800095E+11
4350
180645504.46
7.85807944398390E+11
4250
168589433.16
7.16505090918525E+11
4150
175871392.28
7.29866277975695E+11
4050
154904584.94
6.27363569002140E+11
3950
118983718.61
4.69985688528065E+11
3850
78866450.71
3.03635835252365E+11
3750
53607601.47
2.01028505527875E+11
3650
40558412.37
1.48038205163275E+11
3550
23412673.64
8.31149914127700E+10
MEDIA
∑
1541382540
∑
6.55658703676676E+12
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Caudales Máximas
ESTUDIO GEOMETRICO El diseño geométrico del canal se realiza debes de haber sido calculado el caudal máximo de la cuenta como también la cantidad de población que le dará uso o las hectáreas que serán regados.
CURSO DEL AGUA DEL TRAMA DEL CAUDAL
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PERFIL DEL CANAL
SECCION Y OBRAS COMPLEMENTARIAS
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RECOMENDACIONES PARA UN CANAL
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3. PROCESO CONSTRUCTIVO DE UN CANAL Antes de empezar el procedimiento constructivo de un canal se debe de diseñar en base a las necesidades del lugar se pretende localizar la obra. Se deben considerar elementos básicos en el diseño de canales:
Topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, hidráulicos, ambientales, agrológicos, entre otros.
Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información básica:
Fotografías aéreas, imágenes satelitales, para localizar los poblados, 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.
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Despalme y Desmonte:
Consiste en el retiro de basura, escombros y desperdicios que existan en los terrenos en que se construirán.
El desmonte consiste en el retiro de maleza, plantas de campo y en general toda la vegetación (sin incluir árboles) que exista en los terrenos donde se construirá.
Previo al desmonte, se identificarán los árboles que deban respetarse conforme al proyecto, tomando las previsiones necesarias para no dañarlos.
El despalme del terreno consiste en retirar la capa superficial (tierra vegetal) que por sus características mecánicas no es adecuada para la construcción del canal.
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Excavaciones:
Proceso de excavar y retirar volúmenes de tierra u otros materiales para la conformación de espacios donde serán alojadas las secciones correspondientes al sistema hidráulico o sanitario según planos del proyecto. La excavación se realizara:
En forma manual o con maquinaria de acuerdo al tipo de suelo.
Será
ejecutada de acuerdo a las dimensiones, cotas, niveles y pendientes indicados en los planos del proyecto.
Los materiales producto de la excavación serán dispuestos temporalmente a los costados de la excavación, de forma que no estorben.
Cuando la altura de excavación es mayor a 2.0 m, deberán utilizarse entibados para evitar posibles deslizamientos de las paredes de excavación.
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Formación del Talud:
Los taludes en los canales son el montón de tierra con que se rellena los huecos o que se levanta con el fin de darle la pendiente necesaria a las secciones trasversales que forman las paredes del canal. Para obras hidráulicas deben considerarse los distintos tipos de material de relleno según sus características y cumpliendo las condiciones básicas de:
Estabilidad.
Deformaciones tolerables a corto y largo plazo.
En caso de que el material con el que esté trabajando no sea óptimo para la realización de la obra, se deberá de rellenar con material que sea óptimo para la realización de los taludes, por ejemplo: material de banco.
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Compactación:
“La compactación es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son
obligadas a estar más en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, los cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenie riles”. La importancia de la compactación en un proyecto de canales se da principalmente en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos.
Se deben de compactar todas las superficies que estarán expuestas en el canal.
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Colocación de Cerchas:
Las cerchas guiadoras o maestras se colocaran en cada plantilla, estas deben ser alineadas, encuadradas con respecto al eje del canal y aplomadas; quedando fijas con estacas y alambres. Posteriormente el albañil colocara cerchas intermedias, en tramos rectos. Chequeando con manguera de nivel, la pendiente requerida, aplome y fijación de cada una.
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Colado:
“Acción de vaciar el concreto en los moldes preestablecidos.”
Si se utilizan piedras prefabricadas para la formación del canal solo se deberán colocar y pegar.
Si se utiliza concreto se deberá realizar toda la preparación previa a su colocación. Las cerchas deberán estar previamente tratadas con aceite quemado o petróleo, después se procederá al colado.
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Curado:
El concreto fresco para endurecerse y llegar a la resistencia deseada debe perder humedad lentamente, esto se consigue haciendo el curado, que consiste en llenar totalmente de agua los cajones revestidos, durante 10 días, como mínimo.
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Retiro de Cerchas y llenado de Juntas:
Juntas de dilatación se producen por extraer las cerchas. Estas permiten al concreto expandirse o contraerse por efectos de temperatura evitando que los paños o cajones se rajen.
Llenado de las Juntas:
Una paleta angular se usa para la limpieza de las juntas, se compacta el suelo natural de la junta.
Imprimar la superficie interior de la junta con una solución de brea con kerosene en proporción de 1 a 3 para que tenga, la viscosidad de la pintura trabajable. Se debe aplicar con brocha.
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