REVESTIMIENTOS REVESTIMIENTOS DE CANALES PARA RIEGO (H – 51) Introducción
Uno de los problemas fundamenta fundamentales les de la civilizac civilización ión mode mo dern rnaa es el del del agua agua,, como como consec consecuen uencia cia de la infini infinidad dad de usos a que se la destina. El agua es fundamental para el hombre, quien la util utiliz izaa tant tanto o para para beb bebida ida, limpieza y elimina inación de desec desechos hos,, como como tambié también n para para la producción de energía, transporte y en part partic icul ular ar como como elem elemen ento to básico de la agricultura. El consumo de agua se va incrementando en el transcurso del tiempo en forma sorprendente, no sólo por el aumento de la población mundial, la denominada epl eplos osió ión n demo demogr gráf áfic ica, a, sino sino también ién debido al alza del consu onsumo mo por por habi habita tant ntee. Un e!emplo de lo indicado es que en los Estados Unidos, país en el que l a población se duplicó en el período comprendido entre "#$$ y "#%$, el consumo de agua se cuadruplicó& es decir que el consumo por habitante se duplicó en ese ese mismo lapso. Estos consumos consumos de agua en constante constante aumento aumento deberán deberán ser contenidos contenidos porque la demanda se aproima aproima cada vez al máimo de las disponibilidades de las fuentes de aprovisionamiento, las que no son ilimitadas. 'as normas de economía, o del uso racional del agua, deben prevalecer también en el riego de las tierras de cultivo, a cuyo fin debe buscarse la forma de me!orar su eficiencia eliminando las pérdidas y el derroche, los que son muy elevados. elevados. Entre las pérdidas más significativas significativas se cuentan cuentan las de conducción conducción n los canales de tierra, tierra, producidas producidas fundamentalmente por infiltración, las que pueden llegar en casos etremos hasta el %$ ( del total del agua derivada a los canales, seg)n mediciones efectuadas sistemáticamente. 'a reducción o eliminació eliminación n de las pérdidas pérdidas por infiltració infiltración, n, como está ampliamente ampliamente demostrado demostrado por la eperiencia, eperiencia, puede lograrse revistiendo los canales con una película de material impermeable, epediente que, aunque costoso, resulta más barato que buscar aguas adicionales, y que es generalmente !ustificable económicamente. Entre los materiales modernos empleados para el revestimiento de canales se destaca destaca el hormigón de cemento portland, cuyo uso en virtud de sus relevantes características, es decir, resistencia, impermeabilidad, facilidad constructiva y su notable durabilidad, satisface cumplidamente los aspectos funcionales del revestimiento y tiene una larga vida de servicio, condiciones que le permiten prestar servicios durante un período sustancial de a*os. +or esas condiciones su uso se ha difundido etraordinariamente en los países en que el riego de las tierras de cultivo alcanza alcanza su mayor eficiencia eficiencia y desarrollo desarrollo.. +ara e!emplificar e!emplificar bastaría se*alar se*alar que de acuerdo acuerdo con los datos estadístico estadísticoss publicados por el ureau of -eclamation de los l os Estados Unidos de mérica, el #/,%( de los revestimientos de canales construidos por esa -epartición son de hormigón. 0uestro país, que posee una ponderable superficie de tierra ba!o riego, también eperimenta la necesidad de asegurar la mayor eficiencia del mismo. El 1nstituto del 2emento +ortland rgentino ha promovido sistemáticamente el uso del hormigón y otras aplicaciones del cemento portland portland para el revestimiento revestimiento de canales, y difundido difundido las técnicas técnicas y criterios criterios más convenientes convenientes para su proyecto, construcción y conservación. conservación. En el presente folleto ha reunido y actualizado todo ese material con ob!eto de facilitar su consulta por los proyectistas y los usuarios, alentando la seguridad de que el mismo será una contribución efectiva para nuestra ingeniería de riego, la que constituye uno de los pilares positivos para el fecundo desarrollo de vastas regiones de nuestro país, folleto que hoy presenta a la consideración consideración de los estudiosos.
CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES GENERALES SORE LA NECESIDAD DEL REVESTIMIENTO
3esde la más remota antig4edad el hombre ha desarrollado sus actividades en lugares donde ha podido contar con un aprovisionamiento adecuado de agua, razón por la cual las poblaciones se fueron concentrando en las márgenes de ríos y lagos. 2on posterioridad, la necesidad de utilizar tierras ubicadas en regiones áridas o semiáridas hizo que se abrieran canales para hacerles llegar agua suficiente para el desarrollo de los cultivos. Una evidencia concrete de la relación estrecha que eiste entre las necesidades alimenticias de la población y el aprovechamiento de los recursos hidráulicos la ofrecen 2hina e 1ndia, países que ocupan el "5 y 65 lugar mundial por su población, y que, !ustamente, ocupan también esos esos lugares en superficies beneficiadas por sus redes redes de canales de riego, con /7 y 6$ millones de hectáreas respectivamente. En nuestro país, que posee dos tercios de su territorio comprendido dentro de las zonas áridas y semiáridas, el riego era conocido y practicado por los l os diaguitas y los calchaquíes antes de la llegada de los conquistadores. En la actualidad la superficie beneficiada alcanza a #%$ $$$ hectáreas que si bien equivalen sólo al /,%( de los 68 millones de hectáreas ba!o cultivo tienen una significación económica muy importante. El aumento de la población y la necesidad de incrementar nuestras eportaciones hace imprescindible la ampliación de las zonas regadas. Ellas traerán riqueza y desarrollo a muchas regiones no aprovechadas suficientemente permitiendo de tal manera compensar el desequilibrio en la distribución de la población del país provocado por la industrialización de las grandes ciudades del litoral. E!ici"nci# d"$ ri"%o
El agua que se utiliza para el riego, llega a los cultivos después de recorrer un con!unto de canalizaciones desde la fuente de aprovisionamiento. 3urante ese recorrido se producen pérdidas que hacen que la cantidad de agua realmente consumida por las plantas sea muy inferior a la disponible en la iniciación del sistema de irrigación. 'a relación entre estas dos cantidades o sea entre la dotación neta y la bruta constituye la eficiencia o rendimiento del riego. Esta eficiencia eficiencia puede aumentarse aumentarse reduciendo reduciendo las pérdidas, las que pueden pueden producirse producirse por conducción conducción,, distribució distribución, n, percolación profunda, evaporación o a)n por los métodos métodos de riego utilizados. P&rdid#' or conducción "n $o' c#n#$"' d" ri"%o
Entre las pérdidas de agua más severas que se registran en los sistemas de riego figuran las causadas por la conducción en canales carentes de revestimientos 9 !i%ur# 1:, las que son producidas fundamentalmente por infiltración. 'os principales factores que intervienen para que esas infiltraciones tengan mayor o menor importancia son los que se indican a continuación; a: 'as caract característ erísticas icas de los suelos suelos que que atravie atraviesa sa el canal, canal, inclus incluso o su permeab permeabilidad ilidad.. b: 'a edad del canal y la cantidad de limo limo que conduce el agua. c: 'a altu altura ra del del agu aguaa o tir tiran ante te.. d: El área mo!ada. e: 'a altur alturaa de la napa napa freá freática tica con con relac relación ión al al fondo fondo del del canal canal.. f: 'a temp tempeeratu ratura ra del del ag agua. ua. g: 'a velo veloci cida dad d del del agua agua.. demás de estos factores eisten otros cuya influencia resulta muy difícil de apreciar, tales como la presencia de malezas 9 !i%ur# : que obstruyen el canal disminuyendo su sección transversal y reduciendo el caudal. 'a vegetación consume y transpira apreciables cantidades de agua. +or otra parte las plantas con raíces profundas aflo!an el suelo de las bermas, mientras que los árboles adyacentes absorben agua por sus raíces provocando también importantes pérdidas. 3e las medici medicione oness de las pérdid pérdidas as por infilt infiltrac ración ión efectu efectuada adass en distin distintos tos sistem sistemas as de irriga irrigació ción n se deduce deduce la importancia de las mismas. En efecto, el ureau of -eclamation ha determinado valores del %%(, mientras que en la 1ndia se han medido pérdidas del <<(. las perdidas perdidas mencionadas mencionadas deben adicionars adicionarsee las que se producen producen en las propias propias gran!as a causa causa de los métodos inadecuados y las prácticas descuidadas en la aplicación de los riegos. En un estudio efectuado en el estado de Utah 9EEUU: se demostró que la suma de las pérdidas mencionadas llegaba al 8%%, es decir que de cada < litros de agua derivados de las fuentes, solamente " logra completar su recorrido y ser efectivamente utilizado.
3esde la más remota antig4edad el hombre ha desarrollado sus actividades en lugares donde ha podido contar con un aprovisionamiento adecuado de agua, razón por la cual las poblaciones se fueron concentrando en las márgenes de ríos y lagos. 2on posterioridad, la necesidad de utilizar tierras ubicadas en regiones áridas o semiáridas hizo que se abrieran canales para hacerles llegar agua suficiente para el desarrollo de los cultivos. Una evidencia concrete de la relación estrecha que eiste entre las necesidades alimenticias de la población y el aprovechamiento de los recursos hidráulicos la ofrecen 2hina e 1ndia, países que ocupan el "5 y 65 lugar mundial por su población, y que, !ustamente, ocupan también esos esos lugares en superficies beneficiadas por sus redes redes de canales de riego, con /7 y 6$ millones de hectáreas respectivamente. En nuestro país, que posee dos tercios de su territorio comprendido dentro de las zonas áridas y semiáridas, el riego era conocido y practicado por los l os diaguitas y los calchaquíes antes de la llegada de los conquistadores. En la actualidad la superficie beneficiada alcanza a #%$ $$$ hectáreas que si bien equivalen sólo al /,%( de los 68 millones de hectáreas ba!o cultivo tienen una significación económica muy importante. El aumento de la población y la necesidad de incrementar nuestras eportaciones hace imprescindible la ampliación de las zonas regadas. Ellas traerán riqueza y desarrollo a muchas regiones no aprovechadas suficientemente permitiendo de tal manera compensar el desequilibrio en la distribución de la población del país provocado por la industrialización de las grandes ciudades del litoral. E!ici"nci# d"$ ri"%o
El agua que se utiliza para el riego, llega a los cultivos después de recorrer un con!unto de canalizaciones desde la fuente de aprovisionamiento. 3urante ese recorrido se producen pérdidas que hacen que la cantidad de agua realmente consumida por las plantas sea muy inferior a la disponible en la iniciación del sistema de irrigación. 'a relación entre estas dos cantidades o sea entre la dotación neta y la bruta constituye la eficiencia o rendimiento del riego. Esta eficiencia eficiencia puede aumentarse aumentarse reduciendo reduciendo las pérdidas, las que pueden pueden producirse producirse por conducción conducción,, distribució distribución, n, percolación profunda, evaporación o a)n por los métodos métodos de riego utilizados. P&rdid#' or conducción "n $o' c#n#$"' d" ri"%o
Entre las pérdidas de agua más severas que se registran en los sistemas de riego figuran las causadas por la conducción en canales carentes de revestimientos 9 !i%ur# 1:, las que son producidas fundamentalmente por infiltración. 'os principales factores que intervienen para que esas infiltraciones tengan mayor o menor importancia son los que se indican a continuación; a: 'as caract característ erísticas icas de los suelos suelos que que atravie atraviesa sa el canal, canal, inclus incluso o su permeab permeabilidad ilidad.. b: 'a edad del canal y la cantidad de limo limo que conduce el agua. c: 'a altu altura ra del del agu aguaa o tir tiran ante te.. d: El área mo!ada. e: 'a altur alturaa de la napa napa freá freática tica con con relac relación ión al al fondo fondo del del canal canal.. f: 'a temp tempeeratu ratura ra del del ag agua. ua. g: 'a velo veloci cida dad d del del agua agua.. demás de estos factores eisten otros cuya influencia resulta muy difícil de apreciar, tales como la presencia de malezas 9 !i%ur# : que obstruyen el canal disminuyendo su sección transversal y reduciendo el caudal. 'a vegetación consume y transpira apreciables cantidades de agua. +or otra parte las plantas con raíces profundas aflo!an el suelo de las bermas, mientras que los árboles adyacentes absorben agua por sus raíces provocando también importantes pérdidas. 3e las medici medicione oness de las pérdid pérdidas as por infilt infiltrac ración ión efectu efectuada adass en distin distintos tos sistem sistemas as de irriga irrigació ción n se deduce deduce la importancia de las mismas. En efecto, el ureau of -eclamation ha determinado valores del %%(, mientras que en la 1ndia se han medido pérdidas del <<(. las perdidas perdidas mencionadas mencionadas deben adicionars adicionarsee las que se producen producen en las propias propias gran!as a causa causa de los métodos inadecuados y las prácticas descuidadas en la aplicación de los riegos. En un estudio efectuado en el estado de Utah 9EEUU: se demostró que la suma de las pérdidas mencionadas llegaba al 8%%, es decir que de cada < litros de agua derivados de las fuentes, solamente " logra completar su recorrido y ser efectivamente utilizado.
*i%ur# 1
*i%ur#
V"nt#+#' ,u" o!r"c" "$ r"-"'ti.i"nto d" $o' c#n#$"' (!i%ur#' /0 2 5)
*i%ur# /
*i%ur#
*i%ur# 5
El revestimiento de canales, aparte de su función fundamental de eliminar las pérdidas por infiltración, ofrece otras venta!as de importancia entre las cuales cabe mencionar las siguientes; +revención de la erosión. 1mposibilidad de roturas. Eliminación de vegetación. umento de la capacidad del canal, o reducción de la sección transversal. 3isminución de los costos de mantenimiento. -educción de los costos de riego. +rotección de la salud p)blica. cortamiento del trazado por las mayores pendientes admisibles. Eliminación del efecto de la salinización, tan destructivo e tierras productivas. Pr"-"nción d" $# "ro'ión
'a eperiencia demuestra que la variación de las velocidades en canales sin revestimiento produce sedimentación de materiales etra*os y desprendimientos en los taludes. Estos fenómenos son más notables en zonas de suelos granulares que, por su menor cohesión, son fácilmente disgregables, lo que provocan modificaciones de la sección transversal, e incluso cambios en los perfiles longitudinales del canal. El proyectista debe tener en cuenta estos factores al adoptar las pendientes longitudinales, las formas de las secciones transversales y los radios de las curvas horizontales. 2omo consecuencia de estas limitaciones los proyectos se encarecen, pues a fin de no sobrepasar velocidades límites del agua deben reducirse las pendientes longitudinales, con el consiguiente aumento de las longitudes de las redes, así como también preverse curvas amplias para evitar ecavaciones indeseables. El revestimiento de los canales permite adoptar velocidades de escurrimiento más elevadas, y por lo tanto mayores pendientes y radios de curvas horizontales menores, lo que se traduce en longitudes y secciones menores así como taludes más empinados que en los canales sin revestir. I.o'i3i$id#d d" rotur#'
2omo consecuencia de socavaciones provocadas por erosión, embancamientos por perturbaciones debidas a vegetación o sedimentación de materiales de arrastre, acción de animales cavadores u otras causas diversas, en los canales no revestidos pueden producirse roturas cuyas consecuencias pueden llegar a ser catastróficas, no sólo desde el punto de vista económico, sino de la seguridad personal de los habitantes de zonas situadas en niveles más ba!os. En efecto, la rotura imprevista de una canalización puede provocar la pérdida de una cosecha por falta de agua en los sembrados durante el lapso que dure la reparación& por otra parte, una vez producida una abertura en el talud del canal la misma velocidad del agua provoca el ensanchamiento de esa abertura, con lo cual pueden formarse verdaderos aluviones que destruyen cultivos, vías de comunicación, y hasta poblaciones con el consiguiente peligro para sus habitantes. =i el canal es revestido resulta imposible la producción de roturas, y a)n en el caso en que ocurrieran agrietamientos, la resistencia a la erosión del material del revestimiento impide el ensanchamiento de la abertura con lo cual se evita la posibilidad de consecuencias graves. E$i.in#ción d" -"%"t#ción
En los canales sin revestimientos, tanto los taludes como el fondo tienden a cubrirse de vegetación, especialmente pastos y hierbas, aunque también suelen en algunos casos desarrollarse en las bermas arbustos y hasta árboles. 'a vegetación afecta al canal, por una parte al restarle agua que las plantas utilizan para su desarrollo y por otra parte al contribuir a disminuir la velocidad del agua, con lo cual se reduce el caudal, y simultáneamente, se facilita el depósito de sedimentos, lo que, a su vez, tiende a disminuir la sección efectiva del canal. El revestimiento impide el crecimiento de la vegetación anulando los inconvenientes enumerados. Au."nto d" $# c##cid#d d"$ c#n#$
'a eliminación de la erosión permite que el agua circule en los canales revestidos a mayor velocidad que en los de tierra, obteniéndose, como resultado, mayor caudal para igual sección 9 !i%ur# 4:. 'as velocidades límites para canales de tierra están comprendidas entre $,%$ y " m>s, dependiendo del tirante de agua y del tipo de suelo. En canales revestidos, como se verá más adelante, son admisibles velocidades muy superiores.
*i%ur# 4
Di'.inución d" $o' co'to' d" .#nt"ni.i"nto
'a conservación de los canales de riego no revestidos incluye las tareas de etracción de vegetación, cierre de aberturas, reperfilado transversal y longitudinal, cegado de cuevas y eliminación de animales ecavadores. 'as tareas mencionadas son permanentes y su abandono, a)n por cortos períodos, puede provocar inconvenientes importantes. Estos ítems desaparecen casi totalmente en los canales revestidos. los efectos de realizar estudios comparativos de costos entre canales revestidos y sin revestir, deben agregarse a los costos iniciales de ambos, los respectivos costos de mantenimiento& esta consideración adquiere gran importancia si se tiene en cuenta que en determinadas condiciones, y para algunas zonas, el costo anual de la conservación se aproima al costo inicial de un revestimiento de hormigón. R"ducción d" $o' co'to' d" ri"%o
'a simplificación en las tareas de distribución de las aguas, provenientes de la automatización que permiten los canales revestidos brinda una disminución sustancial de la incidencia de mano de obra& el valor de esta reducción puede llegar al 8%( con respecto a los canales sin revestir& simultáneamente, la mencionada simplificación ahorra tiempo lo que resulta muy importante cuando se trata de hacer llegar el agua a las plantaciones en el momento oportuno. Prot"cción d" $# '#$ud 3$ic#
El medio ambiente eistente en los canales sin revestir es propicio a la proliferación de insectos y en especial mosquitos. Entre las causas que favorecen el desarrollo de mosquitos en loa canales sin revestir pueden mencionarse las siguientes; "? @iltraciones que originan zonas pantanosas. 6? @ondos de canales no perfectamente a nivel, lo que causa la formación de charcos y crecimiento de pasto durante los períodos en que el canal no se usa. /? 'os mosquitos de!an sus huevos preferentemente en las espada*as y otras malezas que crecen en los canales no revestidos. En los canales revestidos no se dan las condiciones favorables para el desarrollo de los mosquitos debido a que la filtración y formación de charcos se reducen y se elimina el crecimiento de malezas. Acort#.i"nto d"$ tr#6#do or $#' .#2or"' "ndi"nt"' #d.i'i3$"'
2omo consecuencia de la alta resistencia al desgaste que posee el hormigón, pueden adoptarse en los canales revestidos con este material, velocidades de circulación del agua muy superiores a las de los canales sin revestir. +or tal razón en zonas de topografía accidentada es posible disminuir la longitud de los canales, aumentando la pendiente longitudinal del trazado y disminuyendo los radios de las curvas horizontales. E$i.in#ción d"$ "!"cto d" $# '#$ini6#ción d" $#' ti"rr#'
En el caso en que un canal no revestido atraviese zonas en las que el terreno presente estratos con altas concentraciones de sales, el agua que se infiltre por capilaridad, va aumentando la salinidad del manto que se utiliza con fines agrícolas. El revestimiento del canal, al impedir la infiltración, no permite que se produzca el fenómeno descrito y por lo tanto las tierras adyacentes a las canalizaciones no disminuyen su aptitud para el cultivo. Condicion"' ,u" d"3"n cu.$ir $o' r"-"'ti.i"nto' d" c#n#$"'
En el párrafo anterior se han descrito las venta!as que ofrece el revestimiento de los canales de riego. +ara que esas venta!as se obtengan realmente es necesario que cumple con determinadas condiciones, siendo las más importantes las siguientes; 1mpermeabilidad. -esistencia estructural y a la erosión. 3urabilidad. Aáima eficiencia hidráulica. -esistencia a la acción destructiva proveniente del paso de animales o caída de piedras, etc. 2osto moderado. 'os revestimientos de canales en los que se utiliza el cemento como ligante, ya sea en forma de hormigones o suelo B cemento, que pueden proyectarse para adaptarlos a distintas necesidades locales, cumplen satisfactoriamente las eigencias citadas. En efecto, cuando estos revestimientos se asientan sobre subrasantes adecuadas, se elaboran con agregados apropiados y se e!erce adecuado control durante la distribución, terminación y curado del material pueden transportar el agua a velocidades relativamente altas con mínimo costo de mantenimiento durante una larga vida de servicio. =e considera que los revestimientos de hormigón pueden soportar las velocidades máimas que puede alcanzar el agua que corre por canales. El ureau of -eclamation de los Estados Unidos, institución rectora en dicho país para el proyecto y supervisión de obras de canalización, estima una vida probable de servicio de más de <$ a*os para los canales revestidos con hormigón. -esulta interesante destacar que seg)n las cifras estadísticas de esa misma institución, el #/,%( del con!unto de canales de importancia que tiene a su cargo, han sido revestidos con hormigón. 7u'ti!ic#ción "conó.ic# d"$ r"-"'ti.i"nto d" c#n#$"'
El revestimiento de canales puede ser !ustificado plenamente por diversas razones entre las cuales la fundamental es el aumento del área regable, que puede llegar a duplicarse con los consiguientes beneficios, en especial cuando el agua disponible es escasa, o se ha llegado a duplicarse con los consiguientes beneficios, en especial cuando el agua disponible es escasa, o se ha llegado al máimo de aprovechamiento posible de una fuente de abastecimiento. Ctro motivo de !ustificación lo constituye la topografía de la zona a beneficiar, dado que en el caso en que la misma sea accidentada, el revestimiento permite utilizar altas velocidades en canales de gran pendiente, sin peligro de socavaciones u erosiones en el lecho y taludes& por otra parte en regiones ecesivamente llanas, en las que como consecuencia de la poca pendiente resultan velocidades muy peque*as, el revestimiento disminuye la posibilidad de embancamientos. 'a medida del valor económico de un revestimiento de canal, como el cualquier otra estructura está dada en realidad por su costo anual y no por su costo inicial. Este costo anual surge de la suma de tres ítems; el interés correspondiente al capital invertido en la construcción, los gastos de conservación o mantenimiento y la cuota anual necesaria para amortizar ese capital invertido, o la fracción del mismo correspondiente a la parte de obra destruida al término de su vida )til. En el caso en que se estudie la posibilidad del revestimiento de un canal, debe compararse el coto así determinado con el que resulte de la suma del gasto de mantenimiento anual del canal sin revestir, más la evaluación del costo de las pérdidas de agua en el mismo lapso& cuando el costo mencionado primeramente resulte inferior al correspondiente al canal sin revestir, el revestimiento en estudio estará !ustificado económicamente. l efectuar el estudio comparativo mencionado debe tenerse en cuenta que generalmente los canales sin revestir requieren secciones transversales mucho más grandes que los canales revestidos de similar capacidad. En efecto, a fin de evitar las altas velocidades del agua, los canales no revestidos son construidos más anchos, de menor profundidad y con taludes más tendidos que los canales revestidos. 2uando se hace necesario revestir un canal de tales características, se plantean dos posibles soluciones, una es la de utilizar el perfil transversal eistente, con el consiguiente aumento
innecesario de la superficie a revestir. 'a otra solución consiste en rellenar la sección eistente para llevarla a las dimensiones que corresponden al canal revestido de capacidad equivalente. En cada caso deberán analizarse ambas variantes y elegir aquélla que para las condiciones locales resulte más conveniente. El análisis de costos puede efectuarse desde dos puntos de vista. El del usuario, que naturalmente debe a!ustarse al criterio epuesto en el párrafo precedente, y el del Estado o la 2omunidad, el que debe tener en cuenta también los beneficios intangibles que pueden ser mucho más importantes que los directos. 2abe contemplar entre ellos la promoción del progreso de las regiones áridas o desérticas. 'a epansión del riego permite incorporar tierras improductivas, con el consiguiente afincamiento de población y el desarrollo de nuevas zonas que a su vez brindan un aumento en la producción de alimentos, problema cuya importancia etraordinaria no escapa a los estadistas de la hora actual. Un análisis completo relativo a la !ustificación económica del revestimiento está fuera de los límites de este folleto. 2omo antecedente ilustrativo se dan a continuación los resultados de dos e!emplos estudiados en el traba!o citado. En el primero se calcula el costo anual de un caudal sea del orden de /% A/>s. En base a las hipótesis formuladas se establece que el área del canal revestido es de "%,%% m6 y que la misma para el canal sin revestir asciende a /D,#$ m6, es decir, que el revestimiento ha permitido su reducción al <$( aproimadamente, lo que se ha obtenido calculando, que en el caso del canal sin revestir la velocidad crítica 9definida como la que no ocasiona sedimento de erosión:, es de $,#% m>s& y que en cambio la velocidad para el canal revestido puede ser fi!ada en 6,6% m>s. 'a pérdida anual por conducción, por Fm de canal sin revestir, se ha calculado en 6 %$$ $$$ m/. En cuanto a los costos anuales el traba!o citado arro!a los siguientes valores por Fm de canal& la pérdida por conducción y por a*o es de G 7/$ $$$& las economías de conservación ascienden a G <$ $$$ y las correspondientes a las me!oras generales se elevan a G 6$ $$$, lo que significa que la economía total obtenida por la e!ecución del revestimiento es de G 7#$ $$$ por Fm por a*o. El costo anual del revestimiento es de G 76% $$$ cuando se computan intereses sobre el costo del revestimiento, cantidad que se reduce a G <$7 $$$ cuando el costo del revestimiento no devengue intereses, como en el caso de su atención por partidas de presupuesto, u otro tipo de financiación directa. Es decir que en ambos casos el revestimiento produce economías, en el primer caso del orden del "$( y en el segundo del s de caudal, arribándose a los siguientes resultados; economías totales obtenidas por el revestimiento G "$" $8$ por Fm por a*o& costo del revestimiento computando intereses, G 88 $$$ y sin cómputo de intereses G /% $$$, también por Fm >a*o. Es decir que las economías registradas son del /7 y 8$(, respectivamente, seg)n que se computen, o no, intereses. 3ebe contarse que lo que cuenta son los valores relativos, puesto que los absolutos se refieren a los costos corrientes del a*o "#D7. 2omo puede apreciarse, las economías obtenidas con el canal de menor caudal son notablemente superiores& dado que ambos e!emplos han sido calculados ba!o las mismas hipótesis, su comparación demuestra, como ya se ha dicho anteriormente en el teto de este folleto, que el revestimiento de los peque*os canales se !ustifica económicamente en forma más amplia que el correspondiente a los de grandes dimensiones. 3ebe se*alarse, por otra parte, que en los e!emplos epuestos se han tenido en cuenta los costos directos solamente. 'a !ustificación económica del revestimiento sería mucho más amplia si se hubieran computado ítems tales como el valor del agua ahorrada que permite regar más tierras con el consiguiente aumento de las áreas ba!o cultivo y la promoción del desarrollo zonal, o el uso de la misma para otras finalidades, la influencia beneficiosa del menor costo del agua en el abaratamiento de la producción, y las restantes venta!as que se han resumido en el teto de este folleto. Es interesante anotar al respecto que en el mencionado traba!o, citado en 9":, se ha efectuado un estudio para un sistema idealizado de riego, compuesto de las varias clases de canales, con sus respectivas longitudes, para condiciones medias de suelos y que mediante las ecuaciones deducidas se han determinado las pérdidas de agua por conducción. =e ha establecido así, que las pérdidas totales por tal causa alcanzarían a un %$ (& y eponiéndose además, entre sus conclusiones que; a: Es requisito fundamental reducir las pérdidas de agua por conducción en los canales mediante un revestimiento económico con hormigón 9suelo cemento:, con lo cual, además, de otras venta!as, permitiría, en condiciones medias, duplicar el área regada con la misma provisión de agua& y b: Estos revestimientos se !ustifican económicamente frente al costo de agua perdida. PRO8ECTO DE 9N REVESTIMIENTO
'a traza de un canal depende de muchos factores, tales como la planimetría de la zona, las características de la misma, etc, pero fundamentalmente debe desarrollarse por donde me!or sirva a la tierra que debe regar y de un modo tal que riegue la mayor superficie posible. hora bien, esto puede conducir a que se ubiquen canales con recorridos sinuosos y curvas pronunciadas que dan lugar, a que se produzcan erosiones considerables en los canales sin revestir, y a dificultades constructivas en los revestidos, sobre todo cuando se utilizan máquinas de moldes deslizantes. Es conveniente que los canales corran adyacentes a los límites de las propiedades o caminos eistentes con el ob!eto de eliminar la posibilidad de que se creen fracciones de tierra de formas irregulares. 'a sección transversal de canal de uso más general es la trapecial, que es eficiente desde el punto de vista hidráulico y cuyo revestimiento es el más económico. Esta sección ha reemplazado en la mayoría de los países a la de perfil semicircular que, aparentemente, es la más económica por su menor perímetro, pero que ofrece inconvenientes de carácter constructivo que anulan aquella venta!a.
'a sección trapecial normalmente utilizada es de solera ancha y taludes suaves. El ancho de la solera se reduce gradualmente a medida que disminuye el caudal hacia aguas aba!o por la prestación del servicio. Hariando las distintas dimensiones del canal, tales como el ancho de la solera, la pendiente y longitud de los taludes, se pueden obtener diferentes secciones trapeciales para un mismo caudal. Ieneralmente se opta por mantener constante la pendiente de los taludes y variar solamente el ancho de la solera y la altura del agua para lograr secciones aptas para diferentes caudales a lo largo de la red de canalización. En general se adoptan taludes cuya relación habitual es de " ">6 en horizontal a " m vertical para revestimientos de hormigón y suelo B cemento, los que facilitan el uso económico de equipos mecanizados. 'as secciones trapeciales de poca altura y soleras anchas son las más adecuadas para ba!ar los costos de construcción del revestimiento, porque el revestimiento de la solera cuesta menos que el de los taludes& además el costo de las ecavaciones y terraplenes, necesarios para el emplazamiento del canal, aumentan con su profundidad y altura, respectivamente. 'a mayoría de las tablas y ábacos que se utilizan para el proyecto de las secciones transversales están basadas en las tradicionales fórmulas de -azin, de 2hezy o de Aanning. En muchos casos los resultados obtenidos con estas distintas fórmulas son muy similares. 'a fórmula de Aanning ampliamente usada en el cálculo de canales tiene la siguiente epresión; H J F - 6>/ i K en la cual v J velocidad de escurrimiento del agua en m>s. - J radio hidráulico en m. i J pendiente longitudinal. L J coeficiente de fricción. 9los valores de F generalmente adoptados son; F J 86 para canales revestidos de hormigón y F J <$, sin revestimiento& para shotcrete y suelo B cemento F oscila entre %% y 7%:. fin de facilitar el cálculo de las secciones transversales pueden utilizarse ábacos en que intervienen el caudal, la pendiente longitudinal, la velocidad y el radio hidráulico. Estos ábacos permiten obtener dos de los valores mencionados cuando se conocen los otros dos. En la !i%ur# : se muestra un ábaco como el descrito, para el caso del revestimiento de hormigón, cuyo coeficiente F es 86. +or medio del mismo puede resolverse, por e!emplo, el caso más com)n que se presenta en la práctica, es decir, proyectar un canal para un caudal determinado y una pendiente longitudinal conocida. El procedimiento consiste en obtener un punto en el gráfico cuyas coordenadas corresponden a los valores que son datos del problema 9caudal y pendiente longitudinal:. +or dicho punto pasan dos rectas, una de cada familia, que corresponden a la velocidad y radio hidráulico resultantes y que se obtienen por interpolación lineal entre los valores de las rectas vecinas al punto. =i la velocidad encontrada está dentro de los valores máimos y mínimos admisibles, se procede a elegir la sección transversal más conveniente cuyo radio hidráulico sea el hallado. +ara el caso particular de canales de sección trapecial y con taludes de pendiente "; ",%9vertical, horizontal: se ha confeccionado otro ábaco 9!i%ur# ;: en el que intervienen los siguientes elementos; -; radio hidráulico en metros 9e!e de las abscisas:. b; ancho del fondo en metros 9e!e de las ordenadas:. d; profundidad del agua o tirante en metros. b r J ????? ; haz de rectas. d 'as relaciones entre las dimensiones mencionadas para las condiciones fi!adas corresponden a la epresión; r M /,7 b J ??????????? r r M ",% 3esde el punto de vista hidráulico eclusivamente, puede determinarse para una sección transversal de superficie 9: y ángulo fondo y talud 9 α: fi!ados, el valor del tirante9d: que proporciona el máimo caudal& ese valor surge de la siguiente epresión;
*i%ur# :
*i%ur# ;
sen α d J √ ????????? 6 B cos α Una vez obtenido el valor del tirante, puede fi!arse el ancho de fondo9b: en función de la superficie de la sección9:, el tirante 9d: y el ángulo 9 α: de acuerdo con la ecuación; b J 9 >d : 9d> tg α: 'a relación r entre el ancho de fondo 9b: y el tirante 9d: se determina en el caso de los canales sin revestir, teniendo en cuenta que la velocidad del agua debe mantenerse dentro de valores que no ocasionan erosiones en caso de ser ecesivos o sedimentación si son muy ba!os. En el caso de los canales revestidos, aparte de las condiciones hidráulicas se tienen en consideración otros factores como la necesidad de normalizar dichos valores para facilitar los métodos de cálculo y simplificar los equipos de construcción. +or otra parte se consideran económicamente los costos relativos de ecavación y terraplenamiento y la eistencia o no de napas freáticas en el terreno de fundación. El ureau of -eclamation ha publicado como guía un gráfico en el que las abscisas corresponden a valores de caudales y las ordenadas a las dimensiones de fondo y profundidades del agua& las dos curvas que aparecen en se gráfico 9 !i%ur# <:, son representativas de valores promedios de dichas magnitudes para un gran n)mero de canales revestidos proyectados por esa 1nstitución. 2uando las condiciones topográficas de los canales y acequias lo ei!an, como en el caso en que no se disponga del ancho necesario requerido por una sección trapecial normal se proyectan secciones rectangulares, especialmente para peque*os canales. 3ebe tenerse en cuenta que, si los taludes del canal se proyectan formando con el fondo ángulos cercanos a los #$5, su función ya no es la de un revestimiento, sino que act)an como muros de sostén de los terraplenes laterales y debe por lo tanto verificarse su estabilidad ante el empu!e que éstos puedan e!ercer.
*i%ur# <
=e desarrolla a continuación un e!emplo de utilización de las tablas y ábacos descriptos; se trata de proyectar un canal de sección trapecial revestido en hormigón con taludes ";",% para un caudal de $,< m/>s y con una pendiente longitudinal del " $>$$. Entrando en el ábaco con estos dos valores en abscisas y ordenadas respectivamente se obtienen v J $,D8 m>s y -J $,6/% m, se adopta el valor de r J ",//. En el ábaco de radios hidráulicos B anchos donde la vertical correspondiente a r J ",// 9por interpolación:, se obtiene b J %% cm y por lo tanto d J <" cm 9 !i%ur# 1=:.
*i%ur# 1= 'as dimensiones indicadas corresponden a condiciones normales de funcionamiento del canal, pero como debe preverse la posibilidad de incrementos importantes de caudal con motivo de deshielos o lluvias ecepcionales, es necesario
aumentar la altura de la sección transversal con respecto a la calculada. Esta altura suplementaria o borde libre no debe ser en ning)n caso inferior a "% cm para caudales de hasta ",% m/>s& este valor se aumentará a /$ cm cuando el caudal alcance los D m/>s y a 7$ cm para 8$ m/>s. 2aracterísticas geométricas e hidráulicas de canales revestidos con hormigón, de diferentes anchos de fondo. =ección transversal de forma trapecial con taludes de pendiente ",% ; "9horizontal ; vertical:. Espesor del hormigón; % cm.
ncho de fondo 9h: m $,%$ ",$$ ",%$
+rofundidad del agua 9d: m $,<$ $,8% ","$
+endiente 'ongitudinal 9i: $>$$ " " "
Helocidad del agua 9v: m>s $,D< ",6# ",77
2audal 9N: m/>s $,/8 6,$< %,8%
3esarrollo transversal 9": m 6,7D <,<< 7,/D
Holumen de h5 por m lineal m/>m $,"/< $,666 $,/"#
9":
=e ha considerado que los bordes superiores de los taludes están ubicados a "% cm ó 6$ cm por encima del nivel del agua, para anchos de fondo de hasta ",6$ m o más respectivamente& además estos bordes se prolongan horizontalmente hacia el eterior del canal manteniendo el espesor del revestimiento y en una longitud de "$ cm. 'a velocidad del agua en los canales sin revestir debe estar comprendida entre aquélla que no cause erosión en su perímetro mo!ado y la que cause sedimentación. 'a velocidad máima está generalmente comprendida entre $,8% y ",$$ m>s, dependiendo de las dimensiones del canal y de las características del material en contacto con el agua. En canales revestidos con hormigón de cemento portland se han usado satisfactoriamente velocidades de hasta <,%$ m por segundo. 2uando dicha velocidad ecede de 6,% m>s se tratará de terminar la superficie en forma lo más lisa posible, con el ob!eto de evitar irregularidades y obstrucciones que puedan ocasionar turbulencias y, en consecuencia la elevación del pelo de agua de manera tal que pueda sobrepasar el borde superior del revestimiento. En el caso que se proyecten velocidades mayores se tratará también de aumentar el valor normal del borde libre.
TIPOS DE REVESTIMIENTO CON 9SO DE CEMENTO PORTLAND
=e han desarrollado, y se emplean con ecelentes resultados, diversos tipos de revestimiento de canales, con uso de cemento portland. Harían en el costo inicial, procedimientos constructivos y material usado en combinación con el cemento. 'os tipos usuales son los siguientes; Hor.i%ón0 'i.$" o #r.#do0 .o$d"#do in 'itu
2onsiste en una sucesión de losas de peque*o espesor, hormigonadas en el lugar sobre una subrasante previamente preparada para asegurar la constancia de ese espesor. =u e!ecución puede efectuarse por métodos manuales 9con o sin moldes: o mediante equipos mecanizados tales como los de moldes deslizantes. Mort"ro ro2"ct#do ( '>otcr"t" o %unit#)
En este sistema se aplica mortero de cemento a presión mediante un equipo de inyección sobre la superficie de la subrasante, sin uso de moldes. Hor.i%ón r".o$d"#do0 o '"# unid#d"' d" >or.i%ón !#3ric#d#' "n $#nt# c"ntr#$
Estas unidades pueden ser peque*as losetas aptas para su manipuleo y colocación manual, o losas de grandes dimensiones que se mueven y colocan en posición mediante equipos especiales. =e emplean también con éito en grandes canales losas prefabricadas fleibles de hormigón pretensado 9 !i%ur# 11:.
*i%ur# 11
Su"$o – c"."nto co.#ct#do o $?'tico
El primer tipo corresponde a la mezcla de suelo B cemento compactado mecánicamente a humedad óptima para obtener máima densidad& el segundo, suelo B cemento plástico, contiene agua en cantidad mayor que el anterior, y suficiente para dar a la mezcla la consistencia de un mortero plástico, que facilite su colocación y terminación sin compactación mecánica. Oodos estos tipos de revestimientos poseen venta!as que los recomiendan para ser usados en canales de irrigación. =u larga vida, ba!o costo de mantenimiento, resistencia al desgaste y al deterioro y fácil e!ecución constituyen los factores más importantes que destacan su conveniencia para el revestimiento económico de canales. 'a elección del tipo más conveniente depende de varios factores, entre los que cabe mencionar el tama*o del canal y su importancia, los materiales disponibles, las condiciones climáticas imperantes, la velocidad del agua, su planimetría,etc. El recubrimiento elegido será el que cumple la premisa de mínimo costo anual y se !ustificará siempre que los beneficios anuales que represente ecedan dicho costo anual. l proceder a la selección del tipo de revestimiento, el proyectista debe prever; ": las necesidades del servicio con una capacidad que incluya los picos de caudal& 6: los elementos necesarios que permitan una entrega satisfactoria de agua a las tierras adyacenyes&/: la suficiente seguridad a las propiedades adyacentes cercanas más ba!as que el canal, por el problema que surge de las pérdidas en los canales sin revestir, y <: el mantenimiento del suministro de agua. 2omo fácilmente se puede deducir, con revestimientos a base de cemento portland se cumple ampliamente con las premisas anotadas. REVESTIMIENTO DE HORMIGON MOLDEADO IN SIT9 V"nt#+#'
Este sistema se caracteriza por su costo de construcción relativamente moderado, su rapidez constructiva, su conservación mínima y su gran durabilidad. =e lo usa universalmente para el revestimiento de grandes canales, los que requieren fundamentalmente que su funcionamiento sea continuo, es decir, que no se interrumpa, ni por conservación rutinaria ni por reparaciones a fondo o reconstrucción. Pro2"cto d"$ r"-"'ti.i"nto
Una vez que se han definido la planialtimetría del canal y la forma y dimensiones de su sección transversal, se procede al estudio estructural del revestimiento, a cuyo efecto deben considerarse los siguientes factores; a: características de la subrasante, b: espesor de las losas, c: utilización o no de armadura distribuida y d: tipo y distribución de !untas. 'os criterios para el proyecto del revestimiento, particularmente en lo que se refiere al correspondiente a las !untas, se basan en la similitud que este tipo de obras guarda con las losas de pavimentos. En base a estas consideraciones, y a la eperiencia ganada en las numerosas obras en servicio, que confirman esa hipótesis, el criterio que predomina actualmente es el de restringir el movimiento de las losas, eliminando por completo, o reduciendo al mínimo, las !untas de dilatación y, complementariamente, controlar efectivamente el agrietamiento colocando las !untas de contracción con la separación entre ellas que la práctica indica para obtener esa finalidad. Este método de dise*o hace innecesaria, también, la colocación de armadura para controlar el agrietamiento. En esta forma el movimiento de las losas y, por lo tanto, la abertura de las !untas, se reducen notoriamente, lo que constituye una positiva contribución para asegurar la estanqueidad del canal. 'a conservación de estas !untas de contracción es, por otra parte, mucho más sencilla y menos urgente que la correspondiente a las de dilatación, que deben mantenerse en perfectas condiciones para evitar las pérdidas de agua, cuya infiltración a través de las mismas puede comprometer, además, la integridad de las losas, puesto que, particularmente con subrasantes arenosas, el agua infiltrada arrastra el duelo de las mismas, de!ando en voladizo, con el consiguiente riesgo de rotura, los etremos de las losas. En la sección correspondiente se darán las razones que demuestran que la supresión de la !untas de dilatación y la armadura no comprometen el comportamiento estructural del revestimiento. #) Su3r#'#nt"
+rácticamente todos los suelos son aptos para su empleo como subrasante para revestimientos de hormigón, ya sea directamente en su estado natural, o corrigiéndolos seg)n aconse!e la técnica. En el primer caso están comprendidos los suelos que permiten una filtración considerable de agua. En efecto, los suelos permeables adecuadamente compactados, permiten obtener subrasantes con capacidad portante uniforme y estable, que no comprometen la integridad del revestimiento que se apoya en ellas. En cambio los suelos más impermeables son susceptibles de eperimentar cambios volumétricos importantes por lo cual conviene corregirlos granulométricamente. Ctras soluciones consisten en reemplazarlos por suelos no epansivos, o provocar su epansión antes de colocar el revestimiento, mediante el procedimiento de compactación a una humedad por encima de la óptima de compactación determinada por el ensayo de humedad B densidad. En este caso debe adoptarse la precaución de mantener dicha humedad hasta la e!ecución del revestimiento. 2uando se prevea la posibilidad de que el suelo arcilloso impermeable de la subrasante impida el correcto escurrimiento del agua que pueda almacenarse deba!o de las losas, deberán e!ecutarse subdrena!es a todo lo largo de la zona en que la subrasante posea esas características& esos subdrena!es se proyectarán de manera de ale!ar el agua del canal hacia zonas más ba!as o terrenos permeables. Una solución seme!ante es aconse!able en el caso en que el nivel de la napa freática sea lo suficientemente elevado como para provocar sub presión en la solera o taludes a canal vacío. fin de asegurar la circulación del agua hacia el drena!e es recomendable, cuando la sub rasante esté compuesta de suelos finos, cubrir el perímetro del canal, deba!o del revestimiento, con una capa de m aterial granular de una granulometría tal que impida la infiltración de esos suelos finos dentro de la misma. 2uando el canal atraviesa zonas rocosas, debe preverse una sobre ecavación en todo el perímetro, de manera tal que el espacio libre entre el fondo del revestimiento y la roca firme, pueda rellenarse con un material de características seme!antes al de la sub rasante en las zonas adyacentes. En zonas de topografía accidentada suele ocurrir que el canal se desarrolle en terraplén& en se caso la construcción y compactación del terraplén debe efectuarse por capas cuyos espesores dependerán de las características del equipo de compactación utilizado. 'a densidad mínima de cada capa debe ser del #%( de la que arro!e el ensayo humedad B densidad normal ..=.P.C para el material utilizado. El ancho de coronamiento de los terraplenes varía con el tama*o, la ubicación del canal y otros factores, pero generalmente se adoptan $,7$ a ",6$ m para canales con un caudal máimo de hasta / m/>s y de ",6$ a ",D$ m para canales mayores& la pendiente eterior de estos terraplenes, salvo casos especiales, se especifica ";"; 3) E'"'or
3ado que revestimiento es, por definición, una capa delgada con la que se resguarda una superficie, se parte de la presunción de que esta )ltima, desde el punto de vista estructural, está en condiciones de soportar adecuadamente las cargas producidas por el peso propio del agua que circula por el canal. 'os esfuerzos a que está sometido el revestimiento de hormigón, son en realidad comple!os y no eiste un método racional para calcularlos& por tal razón la adopción del espesor se efect)a en base a la eperiencia eistente sobre comportamiento de revestimiento en servicio. 'a eperiencia, basada en el comportamiento de los canales revestidos con hormigón moldeado in situ, indica que debe eistir una relación entre el caudal a transportar y el espesor del revestimiento. Estos valores figuran en el siguiente cuadro;
2audal9m/>s: Pasta % % a "% "% a <$ <$ a 7$ 7$ a "$$ Aás de "$$
Espesor9cm: % 7 8,% # # "$
'os valores indicados se refieren a condiciones medias, por lo tanto deben considerarse sólo como una guía, puesto que las circunstancias particulares, tanto del terreno como del clima de la zona en donde debe llevarse a cabo un determinado proyecto de irrigación, pueden aconse!ar modificación dentro de límites relativamente amplios. c) Ar.#dur# di'tri3uid#
'a necesidad o no de la colocación de armadura distribuida en los revestimientos de canales de hormigón ha sido motivo de controversia en el pasado. En la actualidad eiste ya un criterio formado en el sentido de que dicha armadura no es necesaria, si se adopta una adecuada distribución de !untas para aliviar las tensiones provocadas por los cambios de temperatura y humedad. 'a eliminación de la armadura permite, por otra parte, obtener soluciones de menor costo. 'as cuantías de armadura que habitualmente se utilizan no son suficientes, por otra parte, para evitar la rotura del hormigón en el caso de que éste se encontrase sometido a esfuerzos de tracción o fleión originados en deficiencias de la sub rasante. En el caso en que se desee incrementar la resistencia estructural de la losa de hormigón, resulta más económico aumentar su espesor, de manera de mantener las tensiones a que se encuentre sometida, por deba!o del valor de su módulo de rotura por fleión, en lugar de colocar la armadura necesaria para absorber los esfuerzos de tracción por fleión que el hormigón ya fisurado no admite. +or otra parte, teniendo en cuenta cuál es la función específica del revestimiento, no se !ustifica el encarecimiento del proyecto ante la posibilidad remota de la falla de la sub rasante en lugares aislados. 'a función de la armadura distribuida, como se ha dicho, es le de mantener unidos los bordes de las fisuras que se formen eventualmente cuando la distancia entre !untas transversales es superior a la indicada para controlar el agrietamiento causado por los cambios de volumen, debidos a caídas de temperatura o pérdidas de humedad. El cálculo de la cuantía de armadura se efect)a en base a los esfuerzos de tracción, que se producen cuando las losas se contraen, como consecuencia de la fricción entre la losa y la sub rasante que, tienden a impedir el acortamiento de aquélla. 3ichos esfuerzos, que alcanzan su valor máimo9@: en la sección central, se oponen al corrimiento de la losa, y se obtienen mediante la epresión; f'+ @ J ????????????? 6 en la que los símbolos indicados tienen el significado que se menciona a continuación; f J coeficiente de fricción entre subrasante y fondo de losa. ' J longitud de losa entre !untas de contracción 9m:. + J peso del revestimiento por unidad de superficie 9Fg>m6: 2omo la fuerza @ debe ser absorbida por la armadura, deberá cumplirse que @9Fg>m: J σ 9Fg>cm6: 9cm6>m: donde σ es la tensión admisible a la tracción del acero de la armadura distribuida y es la sección total de las barras por unidad de ancho de la losa. 3e estas epresiones surge la que permite obtener la sección de armadura, que es la siguiente; f '9m: +9Fg>m6: 9cm6>m: J ????????????????????????? 6 σ9Fg>cm6: El valor del coeficiente de fricción f varía, seg)n las características de la superficie de la sub rasante, entre $,% y /, adoptándose para los casos más comunes valores comprendidos entre ",% y 6. +ara calcular la armadura transversal, bastará reemplazar en la epresión indicada la longitud ' de la losa entre !untas longitudinales o entre una de ellas y el borde del revestimiento. fin de asegurar la impermeabilidad del canal, la distancia entre !untas debe ser igual o menor que <,% m. d ) 7unt#'
'as !untas son soluciones de continuidad en las losas que cumplen funciones seg)n su ubicación y de acuerdo con las circunstancias que obliguen a su colocación. =e agrupan en < tipos que son los siguientes; 1: de contracción, 11: de epansión, 111: longitudinales y 1H: de construcción. El tipo 1, que corresponde a las !untas de contracción transversales cumple la finalidad de controlar los esfuerzos de tracción a que es sometido el revestimiento, como consecuencia de los acortamientos provocados por la disminución de temperatura en el período posterior al fraguado del hormigón o posteriormente, en condiciones de temperatura y humedad inferiores a las imperantes durante la construcción. Pabitualmente, si el hormigonado es continuo, se materializan estas !untas provocando, mediante el corte parcial de la losa, un plano de debilitamiento transversal en la parte superior de la misma& o por diferencias de temperatura y>o humedad entre ambas caras de la losa, se produzcan en coincidencias con la ranura, donde el espesor de la losa es menor. 3e esta manera se logra asegurar la estanqueidad del canal, ya que el sellado de la !unta puede efectuarse en forma efectiva. =e recomienda la adopción de una distancia entre !untas de contracción que oscile entre /,$$ y <,%$ m correspondiendo la menor separación a los revestimientos más delgados& esta separación en el caso de espesores muy peque*os se ha disminuido hasta 6,%$ m. 'as profundidades de las ranuras abiertas en el hormigón plástico, son del orden de ">/ del espesor y su ancho oscila entre 7 y "6 mm, correspondiendo los más altos valores para los espesores mayores. 'os bordes de las !untas deberán redondearse con un radio de " cm. 'a !unta tipo 11, de epansión, también transversal, cumple la finalidad de absorber los aumentos de longitud que se producen en las losas cuando la temperatura o la humedad de las mismas sobrepasan a las eistentes durante la e!ecución. En una losa impedida de aumentar la longitud por ambos etremos y que se encuentra sometida a una temperatura mayor en <$ 52 a la intemperie durante su e!ecución, se produce un esfuerzo de compresión del orden de los "$$ Fg>cm6, que es menor que el %$( de la resistencia a l compresión de los hormigones utilizados normalmente en canales. +or lo tanto, salvo casos ecepcionales, no se !ustifica la colocación de este tipo de !unta eclusivamente para disminuir los esfuerzos de compresión en el hormigón. En cambio, sí deben colocarse en coincidencia con intersecciones con obras fi!as como puentes, o en curvas pronunciadas. 'as !untas longitudinales tienen por ob!eto aliviar las tensiones de alabeo, que se producen en las losas, originadas por diferencia de temperatura o humedad entre las caras de las mismas, especialmente en canales de gran desarrollo transversal. demás evitan la formación de grietas longitudinales por contracción del hormigón. Estas !untas, cuyo procedimiento constructivo es seme!ante al de las de contracción, tipo 1, se disponen paralelas al e!e longitudinal del canal y separadas 6,<$ a <,%$ m entre sí, seg)n sean las dimensiones del revestimiento. 2uando se utiliza armadura distribuida, las barras transversales pueden aprovecharse para controlar el agrietamiento longitudinal, siempre que su cantidad sea suficiente para absorber los esfuerzos provocados por la contracción, considerando para el cálculo todo el perímetro del canal. En ese caso se pueden eliminar las !untas longitudinales o disminuir al mínimo su n)mero. 'as !untas de contracción, que cumplen la función que indica su nombre, pueden ser transversales o longitudinales& en el primer caso reemplazan a las de contracción o de epansión en aquellos lugares donde debe interrumpirse, por razones constructivas, el proceso de hormigonado, si éste es continuo. 2uando se adopta el hormigonado por pa*os alternados todas las !untas transversales son de construcción. 'as !untas de construcción longitudinales se utilizan cuando los revestimientos se construyen por fa!as, e!ecutando primero la solera y luego los taludes o viceversa. En esos casos la !unta de construcción se forma en la intersección del plano del talud con el de la solera y act)a como una !unta longitudinal. Ctra forma constructiva, que se emplea en determinadas condiciones, consiste en e!ecutar el revestimiento de los taludes por pa*os alternados. En estos casos el hormgonado se efect)a en sentido transversal al e!e longitudinal del canal, en un ancho coincidente con la distancia entre !untas de contracción. ") S"$$#do d" $#' +unt#'
fin de asegurar la estanqueidad de los revestimientos las !untas deben ser obturadas con materiales que se adapten a los cambios en las dimensiones de las mismas sin desprenderse de los bordes, que resistan a la abrasión, al enve!ecimiento y a las alternativas de temperatura y humedad. El ureau of -eclamation en base a la eperiencia recogida del comportamiento en las obras que supervisa, especifica para el sellado de las !untas un compuesto prefabricado que consiste en la mezcla homogénea de asfalto, caucho sintético, filler inerte y solventes adecuados. 'a consistencia de este producto debe ser tal que a una temperatura de 6" 52 puede ser fácilmente aplicado por etrusión con una bomba de calafateo. 'a !unta debe ser de espesor uniforme y rellenarse completamente con el material de sellado, el que debe quedar sobreelevado con respecto al hormigón para compensar contracciones posteriores. Con'trucción #) Pr"#r#ción d" $# 'u3r#'#nt"
'a superficie de apoyo del revestimiento debe ofrecer al mismo un soporte uniforme para evitar roturas provocadas por asentamientos o desplazamientos que el hormigón no soporte. 'os procedimientos destinados a lograr que la subrasante cumpla estas condiciones son distintos seg)n que el canal deba ser ecavado en suelo firme o que los taludes se logren total o parcialmente por terraplenamiento. 2uando las secciones son en desmonte, la compactación de la subrasante no es necesaria si la densidad del suelo esd adecuada y el perfilado se realiza poco tiempo antes de la e!ecución del revestimiento. En el segundo caso, el material destinado a la formación de los apoyos de los taludes, e incluso en ciertos casos también el de la solera, se distribuye y compacta por capas utilizando las técnicas y equipos que son habituales en obras viales 9 *i%@ 1:. 'os terraplenes construidos en esta forma deben tener un perfil transversal aproimado, en eceso con respecto al necesario& de esta manera el perfil definitivo se obtiene en una segunda operación que se efect)a poco antes del hormigonado y que permite asegurar la constancia de la sección transversal dentro de las tolerancias especificadas.
*i%ur# 1
En los grandes canales, el perfilado final se e!ecuta generalmente con máquinas que avanzan montadas sobre orugas o ruedas metálicas sobre rieles tendidos a lo largo del coronamiento de los taludes& estas máquinas están provistas de dispositivos de corte continuo que van depositando el suelo ecavado sobre cintas transportadoras que lo retiran hacia las zonas laterales9 *i%@ 1/ 2 1:. 'os equipos más modernos se guían automáticamente en base a sensores en contacto con alambres tensos del tipo cuerda de piano que previamente son colocados en línea y nivel.
*i%ur# 1/
*i%ur# 1
2uando se prevén capas de materiales granulares interpuestas entre el fondo de las losas de hormigón y la superficie de la subrasante, o esta superficie necesita ser recompactada, la densificación se efect)a con rodillos pata de cabra o neumáticos que act)an en sentido transversal al e!e longitudinal del canal ascendiendo y descendiendo a lo largo de la máima pendiente del talud. En los canales de sección transversal reducida la ecavación y el acondicionamiento de la subrasante se e!ecutan con una sola máquina. Esta puede estar constituida por arados que en varias pasadas permiten obtener el perfil necesario y
de!ar preparadas las superficies epuestas para el revestimiento 9 *i%@ 15:. Oambién es habitual en peque*os canales y acequias el traba!o a mano, en los lugares donde la mano de obra es barata.
*i%ur# 15
3) Hor.i%ón
El proyecto adecuado de las mezclas de hormigón es fundamental y deberá efectuarse primordialmente para satisfacer las condiciones de durabilidad y resistencia, pero teniendo bien presente que en el revestimiento de canales se usan losas muy delgadas que, en muchos casos, están sometidas a severas condiciones climáticas, a las que se suman, a veces, las acciones perniciosas del agua y de los suelos agresivos. 'a dosificación se determinará por la relación agua B cemento. 'as relaciones agua B cemento por peso, más convenientes para los revestimientos de canales son; $,%/ para climas severos, variaciones amplias de temperaturas, con largos períodos de heladas o ciclos frecuentes de congelación y deshielo y $,%D para climas templados, lluviosos o secos, con nieves o heladas poco frecuentes. 'a relación agua B cemento se fi!ará en $,%$ cuando el hormigón esté epuesto al ataque de suelos o aguas agresivas. 2omo dato práctico se indica que para condiciones media la cantidad de cemento a usar será de /$$ Fg por metro c)bico de hormigón. 3ebe tenderse a la obtención de un hormigón de una consistencia tal que resulte lo suficientemente plástico para permitir su adecuada densificación, y al mismo tiempo lo bastante consistente como para no desplazarse cuando se lo coloca en taludes. 'a adopción de un determinado asentamiento depende del sistema de traba!o y de la presencia o no de armadura distribuida. En efecto, cuando se utilizan equipos livianos y en especial para armadura distribuida, conviene adoptar un asentamiento en el cono de brams comprendido entre % y 7 cm, mientras que para quipos pesados, del tipo de moldes deslizantes, que se describirán más adelante, ese valor se reduce a % cm o menos. 'a incorporación intencional de aire me!ora la traba!abilidad del hormigón, su terminado y su durabilidad& por tal razón su empleo se !ustifica plenamente en zonas de climas severos y en presencia de suelos o aguas agresivas. 2on los contenidos de aire recomendables, que oscilan entre el / y el 7( del volumen de la mezcla, se consiguen las me!oras mencionadas sin desmedro apreciable de la resistencia a la compresión del hormigón. El tama*o máimo del agregado no debe ser, en general, mayor que la mitad del espesor del revestimiento, aunque en especificaciones recientes esa relación se ha reducido a un /$(9"# mm para un espesor de 7,% cm:. c)
M"6c$#do
'os procedimientos destinados a producir el hormigón de los revestimientos son seme!antes a los que se usan en las obras de pavimentación de caminos y calles, pudiéndose adoptar uno u otro de los tres sistemas básicos siguientes;": dosificación y mezcla total del hormigón en planta central con transporte en camiones volcadores con o sin agitación, 6: dosificación en planta central y mezcla en tránsito con moto B hormigoneras y /: dosificación en planta central, transporte de pastones secos sin mezclar en camiones volcadores provistos de compartimientos y mezcla en el lugar de colocación en hormigoneras ambulantes denominadas pavimentadoras. En obras de peque*a magnitud suelen depositarse los materiales formando acopios a lo largo del canal. Estos acopios se ubican de manera que el hormigón pueda ser transportado en carretillas, carritos o baldes hasta el lugar de colocación. En estos casos la mezcla se efect)a en peque*as hormigoneras de volteo, que se van desplazando de acopio en acopio, a medida que avanza el hormigonado. d)
Co$oc#ción
El revestimiento de hormigón puede ser e!ecutado, de acuerdo con las posibilidades de los equipos disponibles y las características del canal, en una o dos etapas. En el primer caso el equipo de pavimentación avanza continuamente a lo largo del e!e longitudinal del canal, depositando simultáneamente el hormigón sobre la subrasante, tanto en la solera como en ambos taludes. El segundo procedimiento consiste en e!ecutar los taludes y la solera independientemente& cuando se usa este procedimiento, generalmente se hormigona la solera avanzando en sentido longitudinal, mientras que los taludes se revisten por pa*os alternados traba!ando en sentido transversal.
*i%ur# 1;
En canales de gran longitud la construcción en una sola etapa ofrece evidente venta!as en cuanto a rapidez y economía y por tal razón se lo adopta con preferencia. El equipo utilizado, denominado de moldes deslizantes , consta de un entramado, que en su parte superior lleva la plataforma de traba!o apoyada en ambos etremos sobre rieles dispuestos a lo largo de las bermas del canal& suspendido del entramado se encuentra el molde deslizante propiamente dicho, que está constituido por una chapa de acero de ",6$ a ",D$ m de ancho, curvada hacia arriba en el borde de ataque, que se etiende a todo lo nacho del canal desde el coronamiento de un talud al otro pasando por la solera y que tiene la forma eacta de la superficie terminada del revestimiento, al que conforma y alisa 9 *i%@ 14:.
*i%ur# 14
*i%ur# 1<
El hormigón que llega a la plataforma de traba!o es enviado hacia el molde deslizante mediante la chapa distribuidora que está unida al frente de ataque de aquél y se prolonga hacia arriba con fuerte inclinación hasta unirse con la plataforma de traba!o. En otros modelos el hormigón es distribuido mediante tubos verticales que comunican la plataforma de traba!o con compartimientos que a su vez alimentan la plancha enrasadora 9 !i%@1::. *i%ur# 1:
*i%ur# =
+ara la e!ecución de revestimientos de hormigón sin armaren peque*os canales, con perímetros de menos de 8,%$ m, se utilizan máquinas de moldes deslizantes más simples, que en lugar de apoyarse sobre rieles, lo hacen directamente sobre la subrasante. +oseen una sección delantera que se desliza apoyada sobre la subrasante previamente preparada, mientras la posterior, conformada con el perfil del revestimiento terminado, act)a como regla enrasadora y alisadora del hormigón. Entre ambas secciones, el molde posee una batea dividida en compartimientos destinados a recibir y distribuir uniformemente el hormigón sobre la subrasante. Este equipo está etraordinariamente difundido en EEUU, por su sencillez y la rapidez de construcción.
*i%ur# 1
'os canales de tama*o mediano o peque*o y acequias se revisten, con frecuencia, en forma manual, empleando moldes transversales cuya separación puede hacerse coincidir con la correspondiente de las !untas, o con la longitud de la regla enrasadora& se considera que una longitud de / m es la adecuada para la regla, que es operada por dos hombres. El hormigonado puede efectuarse en una sola operación comenzando por la solera y ascendiendo por los taludes, para lo cual la regla se opera colocándola paralela al e!e del canal.
*i%ur#
Ctra forma constructiva consiste en pavimentar en primer lugar la solera colocando guías longitudinales y haciendo actuar la regla en sentido transversal al e!e del canal& una vez que este hormigón ha endurecido lo suficiente se procede a revestir los taludes por pa*os alternados como en el procedimiento descrito anteriormente 9 *i%@ :. ")
T"r.in#ción 'u"r!ici#$
El hormigón debe ser compactado y terminado de forma tal que no presente oquedades ni en su masa ni en sus caras. Esta es una condición fundamental para asegurar la durabilidad, especialmente si se trata de aguas agresivas& además su superficie debe ofrecer una tetura cerrada y lisa.
*i%ur# /
f: 2urado Un curado adecuado es necesario para obtener máima resistencia a la compresión y durabilidad del hormigón. demás, impide el secado rápido de la superficie, reduciendo de tal manera la posibilidad de producción de fisuramiento plástico. 3e entre los varios métodos y materiales que han sido utilizados con éito, el más generalizado es el del recubrimiento con membranas aplicadas en formas líquidas mediante pulverización 9 *i%@ ::. Este procedimiento ofrece venta!as frente a los sistemas tradicionales, especialmente por las dificultades y consecuente mayor costo que presenta la protección de las superficies inclinadas de los taludes. fin de asegurar un buen comportamiento de los productos utilizados para efectuar el curado por pulverización, se eige que los mismos cumplan las siguientes condiciones; ? Aáima impermeabilidad. ? uena adherencia al hormigón. ? uen poder cubriente. ? =ecado rápido. ? 0o deben atacar al hormigón. ? =u coloración debe ser clara. ? 1nalterables durante el período de curado. Oambién pueden utilizarse para el curado, láminas de polietileno, arpilleras h)medas, pa!a e incluso en las soleras tierra h)meda e inundación mediante endicamientos transversales.
g: 2olocación de la armadura 2uando se especifica el armado de las losas, se colocan mallas soldadas que proveen las secciones de acero necesarias tanto en el sentido longitudinal como el transversal. +or las razones ya epuestas las armaduras se interrumpen en coincidencia con las !untas y deben mantenerse lo más cercanas posibles al plano medio del revestimiento. fin de asegurar que la armadura se mantenga en la posición adecuada se colocan bloques de hormigón apoyados en la subrasante, que act)an como separadores. 2uando no se pueda evitar completamente un descenso de la armadura, como ocurre con ciertas máquinas de moldes deslizantes, se prevé una colocación más alta para compensar ese desplazamiento. En algunos casos la malla se mantiene en posición mediante una plataforma suspendida por los costados, que avanza deba!o de l armadura a medida que se va distribuyendo el hormigón. h: Oolerancias fin de disminuir los costos de construcción se tiende hacia la utilización de equipos de gran rendimiento mediante los cuales prácticamente se eliminan las tareas manuales especializadas. +ara estimular la utilización de estos equipos el ureau of -eclamation ha ampliado las tolerancias en lo referente a desviaciones con respecto a las alineaciones previstas en los planos de proyectos& así, por e!emplo, desde el punto de vista planimétrico se permiten variaciones de hasta % cm en rectas y hasta "$ cm en curvas.
*i%ur#
En los perfiles longitudinales se aceptan desniveles de hasta 6,% cm, mientras que se tolera variación del "$( en el espesor siempre que el promedio de un día de traba!o tenga el espesor fi!ado. Mort"ro Pro2"ct#do (S>otcr"t")
=e denomina mortero proyectado 9shotcrete o gunitado: al mortero de cemento aplicado por medio de presión neumática sin uso de moldes. 'a aplicación neumática del mortero se realiza por medio de equipos especiales que difieren en peque*os detalles, seg)n sea el fabricante. Este tipo de revestimiento es bien conocido desde hace ya mucho tiempo en EEUU donde se lo ha utilizado en grandes y peque*os canales, con espesores variables entre 6,% y 7 cm, los que a)n se encuentran en buen estado. El mortero proyectado se utiliza para revestir canales nuevos y también se ha generalizado su empleo para reacondicionar vie!os revestimientos de canales y acequias.
*i%ur# 5
Este sistema requiere un equipo peque*o y sencillo, por lo que resulta muy conveniente para ser utilizado en peque*os canales de riego y acequias, obras éstas que se caracterizan por la gran variedad de formas y dimensiones de sus secciones, así como también por lo pronunciado de sus curvas. @acilita la e!ecución del revestimiento en zonas adyacentes a estructuras eistentes, en contraposición con el hormigón colocado con máquina de moldes deslizantes que, debido a limitaciones de equipo, de!a un espacio al costado de la estructura que debe ser terminado a mano.
*i%ur# 4
Ctra venta!a de este método consiste en que pude colocarse sobre superficies irregulares, como en el caso de los cortes en roca donde resulta prácticamente imposible obtener un perfilado uniforme& esta consideración permite afirmar que este sistema puede conducir a un ahorro en la preparación de la subrasante. 'a velocidad de colocación del mortero proyectado es muy lenta comparativamente al hormigonado con moldes deslizantes. Este mayor costo de construcción debe acumularse al correspondiente a la mayor cantidad de cemento que requiere el mortero proyectado en relación al hormigón colocado con moldes. Oambién contribuye a su encarecimiento la dificultad de obtener uniformidad de espesores, a)n cuando este problema se obvia, parcialmente, colocándolo en dos o más capas de ",% a 6 cm de espesor cada una. a: =ubrasante Es de suma importancia lograr una subrasante estable. El perfilado final de la sección del canal depende de las características del suelo. Es innecesario afinarlo demasiado cuando se trata de cortes hechos en suelos rocosos, en cambio, con subrasantes de tierra se obtienen mayores resultados cuando se preparan de la misma manera que para colocar un revestimiento premoldeado, o sea con un perfilado final e!ecutado con suma proli!idad. =i la subrasante no se perfila hasta lograr una superficie razonablemente lisa, es muy difícil controlar el espesor del revestimiento y generalmente se obtienen en las partes sobreelevadas zonas de muy reducidos espesores que forman planos débiles. 'a subrasante debe ser humedecida previamente a la colocación del mortero, de manera tal de evitar la absorción del agua de la mezcla proyectada, pero sin que se observe agua libre sobre ella. b: Espesor 'os espesores más utilizados y que han dado resultados satisfactorios están comprendidos entre 6,% cm y 7,% cm. 'os espesores menores se han comportado bien en climas templados y cuando el revestimiento no está epuesto a la subpresión o acciones de congelación de la subrasante.
+ara climas más rigurosos deben usarse los espesores mayores. Estos espesores pueden lograrse e!ecutándolo de una sola vez o en capas sucesivas de "% mm a 6$ mm de espesor cada una. En esta )ltima forma resulta más fácil conseguir los espesores especificados. 2uanto mayor sea el intervalo entre aplicaciones sucesivas, siempre que el material colocado en primer término se mantenga, tanto mayor será el espesor que pueda alcanzar sin segregación. El uso de mallas metálicas colocadas en el centro del espesor, permite alcanzarlo con mayor facilidad. c:Quntas y uso de armadura
*i%ur# :
'as !untas, necesarias para permitir la contracción del revestimiento de mortero proyectado, deben ubicarse adecuadamente con el ob!eto de eliminar la posibilidad de grietas& el criterio a seguir es similar al que correspondería si el revestimiento fuera de hormigón. En consecuencia valen para este caso las mismas consideraciones eplicadas al hablar de las !untas en revestimientos de hormigón e!ecutados en sitio. =ólo restaría agregar que la ranura es algo más profunda que en el hormigón, por lo menos un tercio a un medio del espesor especificado. 2onviene destacar que, por tratarse de revestimientos delgados, cuando se realiza la obra en épocas con temperatura muy por deba!o de la normal deben aliviarse las tensiones de compresión debidas a la epansión colocando !untas de dilatación, las que en condiciones normales son innecesarias. El mortero es tan resistente como el hormigón y teóricamente capaz de soportar altos esfuerzos de compresión& sin embargo, eiste la posibilidad de que por irregularidades de la subrasante, en ciertas secciones el espesor sea menor que el especificado. =i, además, esas secciones son hormigonadas en épocas de ba!as temperaturas, al dilatarse por la elevación de la temperatura se originan en ellas concentraciones de tensiones que acarrearían la rotura del revestimiento, si no se colocaran !untas de epansión.
*i%ur# ;
2uando se adopta una distancia entre !untas de contracción superior a la establecida para el caso de hormigón simple, debe armarse el revestimiento proyectado, armadura que se calcula de la misma manera que para el caso de los revestimientos de hormigón e!ecutados en sitio, y que debe interrumpirse en las !untas de contracción. 'a armadura estará formada por una malla de barras separadas entre % y "$ cm en ambas direcciones, colocada en la mitad del espesor, y a no menos de 6 cm de la superficie epuesta. a: Aateriales 'a mezcla usual está compuesta por una parte de cemento, < a <,% partes de arena en peso y la cantidad necesaria de agua para poderla traba!ar correctamente sin que resulte ecesivamente fluida. El agregado fino o arena debe cumplir con las especificaciones correspondientes a los agregados finos para hormigones, y debe estar constituido por partículas duras ya que si ni lo fueran se desmenuzarían al pasar por la manguera y boquilla de descarga& este incremento de la finura de la arena trae como consecuencia la necesidad de una mayor cantidad de agua para mantener la plasticidad de la mezcla y, por lo tanto, una disminución de la resistencia y una mayor posibilidad de fisuración al endurecer el mortero. 'a arena debe contener entre un / y un %( de humedad para que el equipo funcione eficientemente. 'a arena muy seca genera cargas eléctricas y dificulta la obtención de una mezcla uniforme. 2omo granulometría aconse!able de la arena puede indicarse la siguiente; Oamiz 1-A #,% mm 6,< mm ",6 mm %#$ µm 6#8 µm "<# µm
( que pasa "$$ 8%? #% 7% B/% %$ B <% 6$ B /% $B%
En el mortero proyectado no se usa agregado grueso, por lo tanto la mezcla requiere una mayor cantidad de cemento que el hormigón moldeado in situ.
*i%ur# <
'a incorporación intencional de aire para incrementar su durabilidad y traba!abilidad no ha sido a)n aplicada a las mezclas de mortero proyectado. lgunas eperiencias indican que es posible agregar aditivos especiales que incorporen aire a la mezcla. 'a cantidad de agua se regula dentro de ciertos límites por medio de un robinete ubicado en la pistola. 'a consistencia correcta se determina para que cumpla condiciones de aplicación. =e requiere una relación agua B cemento reducida en las condiciones ordinarias. Una mezcla demasiado h)meda o demasiado seca no se adhiere correctamente. 'as condiciones atmosféricas afectan la cantidad de agua a utilizar. 'a mezcla del cemento y la arena debe efectuarse antes de ser colocada en la máquina& este mezclado debe realizarse de manera tal de obtener una unión íntima de ambos materiales ya que durante la aplicación no hay acción alguna de mezclado. =e prefiere generalmente efectuar la mezcla mecánica para lograr uniformidad y se aconse!a tamizarla a través de un tamiz 1-A #,% mm inmediatamente antes de colocarla en la máquina, con el ob!eto de eliminar los terrones que pueden ocasionar l obturación de la máquina o la boquilla. ")
E,uio
El equipo, que es muy simple, varía seg)n los diferentes fabricantes. 2onsiste esencialmente en un compresor de aire, una cámara de presión y mangueras para la mezcla, el agua y el aire. 'a cámara puede ser simple o doble. En el primer caso el traba!o será intermitente& en cambio, la doble permite operar en forma continua pasando la mezcla de cemento y arena desde la cámara superior a la inferior mientras se está proyectando el pastón anterior. El movimiento del material se produce por aire a presión. 'a mezcla espesada de la cámara fluye por una manguera hasta la boquilla de descarga. En esta boquilla se introduce el agua por medio de una segunda manguera, formándose la mezcla h)meda de mortero en el momento de salir al eterior ba!o presión. =e requiere una presión mínima de aire de / Fg>cm6 para longitudes de manguera de menos de /$ m, la que debe incrementarse en $,/% Fg>cm6 por cada "% m de longitud que ecedan los /$ m. 'a presión del agua necesaria debe ser " Fg>cm6 mayor que la presión del aire. El mortero proyectado se aplica con la boquilla mencionada colocada aproimadamente a un metro de distancia, medida sobre la perpendicular a la superficie a revestir 9 *i%@ /=:. 'a correcta aplicación en el espesor adecuado y el a!uste de la mezcla debe asegurarse con personal eperimentado& de esta manera el procedimiento resulta ser venta!oso económicamente.
*i%ur# /=
El equipo necesario es de gran sencillez y está limitado a una unidad para peque*os traba!os. =e aumentará el n)mero de unidades a medida que la obra sea de mayor envergadura. !)
T"r.in#ción 2 cur#do
'a terminación de este tipo de revestimiento puede estar constituida por un fratasado de la superficie aunque este traba!o sólo se !ustifica cuando signifique un aumento de la capacidad hidráulica del canal. 3e no ser así, es suficiente la tetura natural. +ara el curado del mortero proyectado valen las mismas consideraciones efectuadas para los revestimientos de hormigón in situ y se destaca la importancia que aquél tiene, en esta )ltima etapa del proceso constructivo para obtener un revestimiento de calidad satisfactoria
*i%ur# /1
. R"-"'ti.i"nto' r"!#3ric#do' con >or.i%ón V"nt#+#'
'a utilización de placas o losetas de hormigón constituye otra solución para el revestimiento de canales y acequias prefabricadas mecánicamente. 'a elaboración mecánica de esos elementos en plantas industriales adecuadas, e las cuales pueden adoptarse todas las precauciones necesarias, permite obtener productos de gran homogeneidad, tanto en sus dimensiones como en su resistencia a la compresión, a la abrasión y a las influencias climáticas. 'a prefabricación ofrece, además, la venta!a de que la elaboración no es perturbada por condiciones climáticas desfavorables& por lo tanto pueden aprovecharse épocas lluviosas o muy frías para producir y acopiar los distintos elementos, los que se colocarán posteriormente aprovechando los períodos de clima apropiado. En aquellas regiones en que por las características particulares de las eplotaciones agropecuarias se producen grandes oscilaciones en las demandas de mano de obra9economías del tipo zafra:, pueden escalonarse los procesos de fabricación de los elementos premoldeados y de colocación de los mismos, de manera de aprovechar al máimo al personal disponible, en los períodos de demanda escasa o nula. 3e acuerdo con las características de los canales a revestir, la importancia de las obras y las posibilidades de los equipos, los elementos prefabricados pueden ser de peque*as dimensiones como para permitir su transporte y colocación manual. C de grandes dimensiones. En este )ltimo caso las piezas se desplazan mediante la utilización de dispositivos mecánicos adecuados. continuación se mencionan algunas otras venta!as de los revestimientos premoldeados; ? Aayor resistencia para iguales espesores. Esto surge como consecuencia de la mayor calidad de los hormigones que pueden obtenerse. ? 0o requieren en obra del uso de moldes y equipos especiales, con la consiguiente simplificación y aceleración del proceso de construcción, que se reduce a la colocación de los elementos prefabricados. ? 0o requieren mano de obra especializada; la colocación es muy sencilla y puede ser efectuada por el mismo personal que habitualmente efect)a tareas agropecuarias. ? +osibilidad de adaptar el canal a distintas condiciones locales mediante diferentes tratamientos de !untas; llenando las !untas con material plástico se consigue mantener la estanqueidad del canal aunque se produzcan desplazamientos relativos entre losetas como consecuencia de asentamientos de la subrasante. En el caso en que no sea de temer la posibilidad mencionada, pueden llenarse las !untas con mortero de cemento portland& en estas condiciones se obtiene monolitismo en pa*os más grandes 9
R"-"'ti.i"nto' con'tituido' or ",u"#' $o'"t#' r".o$d"#d#'
=e describen a continuación las características de dos procedimientos constructivos, basados en la utilización de elementos premoldeados livianos, aptos para ser transportadas y colocadas manualmente. Estos procedimientos son respectivamente los desarrollados por el ureau of -eclamation y la +ortland 2ement ssociation. 'a diferencia entre ambos estriba principalmente en las dimensiones de las losetas, puesto que mientras el proyecto del ureau of -eclamation incluye losetas cuadradas de unos 7$ cm de lado y % a 7 cm de espesor, las desarrolladas por la +ortland 2ement ssociation son de planta rectangular, de 6$ 7$ cm y % cm de espesor. Oanto unas como otras
losetas, están dotadas de bordes del tipo de espiga y ranura en sus cuatro costados, a fin de uniformar posibles desplazamientos y además me!orar la estanqueidad del revestimiento. 'a preparación de las subrasante se efect)a con un equipo similar al de los revestimientos moldeados en el lugar, o incluso a mano, por el mismo personal que luego coloca las losetas. El perfilado de la superficie de apoyo de las losetas debe ser cuidadoso a fin de conseguir un apoyo total de las piezas y evitar que se desnivelen. En los sectores curvos es necesario compensar las aberturas de las !untas o utilizar piezas de distintos tama*os. En el caso de curvas muy pronunciadas puede resultar más conveniente el hormigonado en sitio o el hormigón proyectado 9shotcrete:. 9 *i%@ / 2 // :
*i%ur# /
*i%ur# //
R"-"'ti.i"nto' d" 'u"$o – c"."nto
El suelo cemento es un material constituido por una mezcla íntima de suelo, cemento y agua, que ofrece grandes posibilidades para ser usado como revestimiento de canales, sobre todo en zonas donde eisten suelos adecuados para ser estabilizados con cemento. =u costo reducido, la facilidad de e!ecución, el empleo en general del suelo del lugar 9aproimadamente un #$( de material local: hacen práctico y económico este tipo de revestimiento.
*i%ur# /
Eisten dos formas distintas de suelo B cemento; suelo Bcemento compactado y suelo cemento plástico. =uelo B cemento compactado es una mezcla íntima de suelo, cemento y agua compactada con humedad óptima antes de la hidratación del cemento. El suelo Bcemento plástico, en cambio, es una mezcla íntima de suelo, cemento y agua en cantidad suficiente para producir una mezcla de traba!abilidad similar a la de un mortero plástico. Es decir que la diferencia primordial entre ambos tipos de suelo B cemento es la consistencia de la mezcla. Oodos los suelos pueden ser estabilizados con cemento, pero los que dan lugar a mezclas económicas son los que contienen como máimo un %$( de limo y arcilla, ya que si posen más de esta cantidad eistirán dificultades de pulverización para lograr un correcto endurecimiento y una durabilidad adecuada.
En'#2o' 'os procedimientos de ensayo para determinar el contenido de cemento y otras características de las mezclas están perfectamente eperimentadas y normalizadas de manera que se puede predecir con seguridad el comportamiento del suelo B cemento a emplear.
'a cantidad de cemento que endurece adecuadamente el suelo se determina por medio de los ensayos de durabilidad por mo!ado B secado y congelamiento B deshielo que se practican sobre probetas preparadas con dicho suelo y distintos porcenta!es de cemento. 'as pérdidas obtenidas en estos ensayos, después de los "6 ciclos establecidos en las normas y referidas al peso seco inicial de las probetas deben ser menores que las establecidas para los distintos tipos de suelos y que se dan a continuación;
Irupo de suelo ?"?a, ?"?b, ?/, ?6?<, ?6?% ?6?7, ?6?8??<. ?% ?7, ?8?%, ?8?7
+érdida admisible 9(: "< "$ 8
'a cantidad de cemento así elegida se incrementa arbitrariamente en dos unidades porcentuales con el ob!etivo de asegurar una adecuada resistencia a la erosión provocada por la circulación del agua& cuando se trata de suelos con más del %$( de limo y arcilla se recomienda incrementar en cuatro unidades porcentuales el contenido de cemento obtenido de los ensayos. En el caso del suelo B cemento plástico, se determina la humedad por medio de pastones de ensayo con diferentes contenidos de agua, hasta que se alcanza la plasticidad deseada para la mezcla y se establece el contenido apropiado de cemento en base a los mismos ensayos de durabilidad efectuados sobre probetas elaboradas con la mezcla de la consistencia deseada y diferentes porcenta!es de cemento. 'as pérdidas admisibles fi!adas en el cuadro que antecede valen también para el suelo B cemento plástico. 2on el ob!eto de obtener un revestimiento cuya superficie sea resistente a la erosión provocada por las aguas se recomienda incrementar dichos porcenta!es en dos porcentuales. +rocedimientos constructivos a: =uelo B cemento compactado 'os procedimientos constructivos para la e!ecución de un revestimiento de suelo B cemento compactado en canales con taludes de muy poca pendiente, son similares a los empleados por la técnica vial. 2uando se trata de pendientes más fuertes también se puede utilizar equipo vial, pero con procedimientos constructivos especiales, como es el movimiento del equipo hacia arriba y hacia aba!o por el talud. ntes de iniciar la construcción del revestimiento se deben etraer las malezas, raíces y materia orgánica, para luego proceder a la compactación de la subrasante. Es necesario remover y reemplazar con material apto, toda zona que se presente flo!a ba!o la acción del equipo de compactación. 'a subrasante terminada se debe conservar adecuadamente hasta la e!ecución del revestimiento. El suelo a utilizar en la mezcla de suelo B cemento debe pulverizarse de manera tal que cumpla con la siguiente granulometría, ecluidas la piedra o grava retenidas en estos tamices. +asa tamiz 1-A 6% mm; "$$( +asa tamiz 1-A <,D mm; no menos del D$(. +asa tamiz 1-A 6 mm; no menos del 7$(. +ara la mezcla del suelo así pulverizado con el cemento se usan mezcladoras rotativas de una o varias pasadas, máquinas ámbulo B operantes o plantas centrales. Oambién pueden utilizarse arados de discos, cultivadoras y otras máquinas agrícolas para los mismos fines. 2uando se utilizan mezcladoras rotativas, máquinas ámbulo B operantes o maquinaria agrícola la distribución del cemento, en la cantidad especificada dependerá de la forma en que esté preparado el suelo. =i éste está distribuido uniformemente sobre todo el ancho del canal el cemento se distribuye formando una capa de espesor uniforme. =i en cambio el suelo se ha preparado en forma de caballete, el cemento se etenderá a lo largo del mismo. 2uando se usan plantas centrales para el mezclado, el cemento se incorpora directamente en la mezcladora. El equipo utilizado para la compactación del suelo B cemento está constituido por rodillos pata de cabra, rodillos neumáticos y aplanadoras, dependiendo la forma de su empleo del tipo de suelo y de la condiciones de la obra. Una vez alcanzado el grado de compactación especificado, el suelo B cemento se efect)a fuera del canal. Una vez distribuido el cemento sobre el suelo, se inicia el mezclado a pala, formando con el material un caballete. Una vez terminado este primer caballete se comienza la formación de un segundo con el material del primero, operación que se repite tantas veces como sea necesario hasta obtener una mezcla completa, íntima y uniforme del suelo con el cemento, de tetura y coloración homogénea. Estas mezclas de suelo B cemento se colocan y compactan cuando alcanzan la humedad óptima determinada mediante los ensayos de humedad B densidad. 2on ese ob!eto, una vez terminada la mezcla en seco, corresponde determinar el
contenido de humedad de la misma para calcular la cantidad de agua que debe agregarse, a efectos de alcanzar la humedad del proyecto. 2onocida la cantidad de agua a agregar, se procede a incorporarla, en un solo riego, o en riegos sucesivos, a la mezcla de suelo B cemento, cuidando que su distribución sea lo más uniforme posible. 3e inmediato se procede a remezclar la mezcla h)meda, operación que debe proseguirse hasta conseguir una distribución uniforme de la humedad, en toda la masa. 'a mezcla así preparada se transporta al canal, se coloca sobre el fondo en una sola capa, que se divide en tramos por medio de reglas rectas de altura igual al espesor del revestimiento terminado, colocados perpendicularmente al e!e del canal. 'os taludes se dividen en forma similar. Una vez volcado el material suelto se lo distribuye por medio de rastrillos y de inmediato se procede a compactarlo enérgicamente, operación que debe proseguirse hasta obtener la densidad máima determinada en los ensayos de humedad B densidad. 2uando la pendiente de los taludes es tal que no requiere el empleo de moldes, aquéllos se cubrirán en forma similar a la descripta para el fondo del revestimiento. =i por su inclinación requieren el empleo de moldes, el material se colocará en capas cuya altura no será superior a veinte centímetros de material suelto. Una vez apisonada adecuadamente una capa se coloca una nueva, previo escarificado de la superficie de contacto, para obtener mayor adherencia entre ambas capas 9 *i%@ /5:.
*i%ur#@ /5
b: suelo B cemento plástico +ara la e!ecución del revestimiento de suelo Bcemento plástico se han usado diversos métodos. En algunos casos, se coloca el cemento sobre el caballete de suelo previamente depositado al costado del canal a revestir& se usa entonces para la elaboración del material una máquina mezcladora que toma el suelo y el cemento, lo mezcla y le incorpora la cantidad de agua necesaria y la mezcla plástica así elaborada se deposita en una máquina de moldes deslizantes que va de!ando terminado el revestimiento con su espesor deseado 9 *i%@ /4:.
