1. Canales de riego por su función 2.
Elementos básicos en el diseño de canales
3.
Sección Hidráulica Optima
4.
Diseño de secciones hidráulicas
1.
2.
En un proyecto proyecto de de irrigación la parte que comprende el diseño de los canales y obras de arte arte,, si bien es cierto que son de vital importancia en el costo costo de de la obra, no es lo más importante puesto que el caudal, factor clave en el diseño y el más importante en un proyecto de riego, es un parámetro que se obtiene sobre la base del tipo de suelo suelo,, cultivo, condiciones climáticas, mtodos mtodos de de riego, etc., es decir mediante la con!unción de la relación agua agua " " suelo " planta y la #idrolog$a, de manera que cuando se trata de una planificación de canales, el diseñador tendrá una visión mas amplia y será mas eficiente, motivo por lo cual el ingeniero agr$cola destaca y predomina en un proyecto de irrigación. Generalidades.-
3.
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Canales de riego por su función función..-
%os canales de riego por sus diferentes funciones adoptan las siguientes denominaciones& 'anal de primer orden.( %lamado tambin canal madre o de derivación y se le tra)a siempre con pendiente m$nima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos. 'anal de segundo orden.( %lamados tambin laterales, son aquellos que salen del canal madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido #acia los sub " laterales, el área de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego. 'anal de tercer orden.( %lamados tambin sub " laterales y nacen de los canales laterales, el caudal
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que ingresa a ellos es repartido #acia las propiedades individuales a travs de las tomas del solar, el área de riego que sirve un sub " lateral se conoce como unidad de rotación. *e lo anterior de deduce que varias unidades de rotación constituyen constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un sistema sistema de de riego, este sistema adopta el nombre o codificación codificación del del canal madre o de primer orden. 1. Elementos básicos en el diseño de canales.-
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+e consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades permisibles, entre otros& ra)o de canales.( 'uando se trata de tra)ar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información información básica& básica&
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-otograf$as areas, para locali)ar los poblados, caser$os, áreas de cultivo, v$as de comunicación comunicación,, etc.
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lanos topográficos y catastrales.
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Estudios geológicos, salinidad, suelos suelos y y demás información que pueda con!ugarse en el tra)o de canales. /na ve) obtenido los datos datos precisos, precisos, se procede a traba!ar en gabinete dando un tra)o preliminar, el cual se replantea en campo, donde se #acen los a!ustes necesarios, obtenindose finalmente el tra)o definitivo.
En el caso de no e0istir información topográfica básica se procede a levantar el relieve del canal, procediendo con los siguientes pasos& a. econocimiento del terreno.( +e recorre la )ona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un e!e probable de tra)o, determinándose el punto inicial y el punto final. b.
ra)o preliminar.( +e procede a levantar la )ona con una brigada topográfica, clavando en el terreno las estacas de la poligonal preliminar y luego el levantamiento con teodolito, posteriormente a este levantamiento se nivelará la poligonal y se #ará el levantamiento de secciones transversales, estas secciones se #arán de acuerdo a criterio, si es un terreno con una alta distorsión de relieve, la sección se #ace a cada m, si el terreno no muestra muc#as variaciones y es uniforme la sección es má0imo a cada 2 m.
c.
ra)o definitivo.( 'on los datos de b5 se procede al tra)o definitivo, teniendo en cuenta la escala del plano, la cual depende básicamente de la topograf$a de la )ona y de la precisión que se desea&
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o
errenos con pendiente transversal mayor a 26, se recomienda escala de 1&.
o
errenos con pendiente transversal menor a 26, se recomienda escalas de 1&1 a 1&2. adios m$nimos en canales.( En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por
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una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio m$nimo, dado que al tra)ar curvas con radios mayores al m$nimo no significa ning7n a#orro de energ$a, es decir la curva no será #idráulicamente más eficiente, en cambio s$ será más costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo. %as siguientes tablas indican radios m$nimos seg7n el autor o la fuente& abla *'1. adio m$nimo en canales abiertos para 8 9 1 m3:s 'apacidad del canal
adio m$nimo
;asta 1 m3:s
3 < anc#o de la base
*e 1 a 14 m3:s
4 < anc#o de la base
*e 14 a 1= m3:s
< anc#o de la base
*e 1= a 2 m3:s
> < anc#o de la base
*e 2 m3:s a mayor
= < anc#o de la base
%os radios m$nimos deben ser redondeados #asta el pró0imo metro superior -uente& ?@nternational @nstitute -or %and eclamation And @mprovement? @%@, rincipios y Aplicaciones del *rena!e, omo @B, Cageningen #e Det#erlands 1=F. abla *'2. adio m$nimo en canales abiertos en función del espe!o de agua 'ADA%E+ *E @EGH Tipo
'ADA%E+ *E *EDAIE Radio
Tipo
Radio
+ub " canal
4
'olector principal
%ateral
3
'olector
+ub " lateral
3
+ub " colector
+iendo el anc#o superior del espe!o de agua
-uente& +al)gitter 'onsult GJK; ?lanificación de 'anales, Lona iloto -erreñafe? omo @@: 1( royecto ina!ones " '#iclayo 1F4. abla *'3. adio m$nimo en canales abiertos para 8 M 2 m3:s 'apacidad del canal 2 m3:s 1 m3:s 1 m3:s m3:s 1 m3:s , m3:s
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-uente& Jinisterio de Agricultura y Alimentación, Kolet$n cnico D( = ?'onsideraciones Generales sobre 'anales rape)oidales? %ima 1=F. +obre la base de estas tablas se puede seleccionar el radio m$nimo que más se a!uste a nuestro criterio. Elementos de una curva.(
A
N
Arco, es la longitud de cu
'
N
'uerda larga, es la cuerd
O
N
Angulo de defle0ión, form
E
N
E0ternal, es la distancia d
-
N
-lec#a, es la longitud de l
G
N
Grado, es el ángulo centr
%'
N
%ongitud de curva que un
'
N
rincipio de una curva.
@
N
unto de infle0ión.
N
unto de tangente.
+'
N
unto sobre curva.
•
+
N
unto sobre tangente.
N
adio de la curva.
+
N
+ub tangente, distancia d
asante de un canal.( /na ve) definido el tra)o del canal, se proceden a dibu!ar el perfil longitudinal de dic#o tra)o, las escalas más usuales son de 1&1 o 1&2 para el sentido #ori)ontal y 1&1 o 1&2 para el sentido vertical, normalmente la relación entre la escala #ori)ontal y vertical es de 1 a 1, el dibu!o del perfil es recomendable #acerlo sobre papel milimetrado transparente color verde por ser más práctico que el cánson y además el color verde permite que se noten las l$neas milimtricas en las copias o)alid.
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ara el diseño de la rasante se debe tener en cuenta& %a rasante se debe efectuar sobre la base de una copia o )alid del perfil longitudinal del tra)o, no se debe traba!ar sobre un borrador de l #ec#o a lápi) y nunca sobre el original. ener en cuenta los puntos de captación cuando se trate de un canal de riego y los puntos de confluencia si es un dren. %a pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, cuando esta no es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan ca$das o saltos de agua. ara definir la rasante del fondo se prueba con diferentes ca!as #idráulicas, c#equeando siempre si la velocidad obtenida es soportada por el tipo de material donde se construirá el canal. El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como m$nimo la siguiente información.
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Pilometra!e
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'ota de terreno
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'ota de rasante
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endiente
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@ndicación de las defle0iones del tra)o con los elementos de curva
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/bicación de las obras de arte
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+ección o secciones #idráulicas del canal, indicando su Qilometra!e
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ipo de suelo ara ver el gráfico seleccione la opción ?*escargar? del men7 superior +ección t$pica de un canal ara ver el gráfico seleccione la opción ?*escargar? del men7 superior *onde& N Anc#o superior del canal b N lantilla ) N Balor #ori)ontal de la inclinación del talud ' N Kerma del camino, puede ser& ,R ,=R 1, m., seg7n el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente.
B N Anc#o del camino de vigilancia, puede ser& 3R 4 y > m., seg7n el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. ; N Altura de ca!a o profundidad de rasante del canal. En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes, seg7n las necesidades del canal, igualmente la capa de rodadura de ,1 m. a veces no será necesaria, dependiendo de la intensidad del trafico. 1. *eterminación de Já0ima Eficiencia ;idráulica.
+e dice que un canal es de má0ima eficiencia #idráulica cuando para la misma área y pendiente conduce el mayor caudal, sta condición está referida a un per$metro #7medo m$nimo, la ecuación que determina la sección de má0ima eficiencia #idráulica es& siendo q el ángulo que forma el talud con la #ori)ontal, arctan 1:)5 *eterminación de J$nima @nfiltración. +e aplica cuando se quiere obtener la menor prdida posible de agua por infiltración en canales de tierra, esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal, la ecuación que determina la m$nima infiltración es& %a siguiente tabla presenta estas condiciones, además del promedio el cual se recomienda.
abla *'4. elación plantilla vs. tirante para, má0ima eficiencia, m$nima infiltración y el promedio de ambas. Talud
Vertical 1/4:1 1/2:1 4/7:1 3/4:1 1:1 1¼:1 1½:1 2:1 3:1
2. 3.
*e todas las secciones trape)oidales, la más eficiente es aquella donde el ángulo a que forma el talud con la #ori)ontal es >S, además para cualquier sección de má0ima eficiencia debe cumplirse& N y:2 donde& N adio #idráulico y N irante del canal Do siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación. Sección Hidráulica Optima Diseño de secciones hidráulicas.-
+e debe tener en cuenta ciertos factores, tales como& tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad má0ima y m$nima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.
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%a ecuación más utili)ada es la de Janning o +tricQler, y su e0presión es& donde& 8 N 'audal m3:s5 n N ugosidad A N Area m25 N adio #idráulico N Area de la sección #7meda : er$metro #7medo En la tabla *'>, se muestran las secciones más utili)adas. 'riterios de diseño.( +e tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales, aunque el diseño final se #ará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventa!as, 7nicamente se asegurarán que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución tcnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos. a.
abla *'. Balores de rugosidad ?n? de Janning n
b.
Superficie
0.010
Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.
0.011
o!creto "uy liso.
0.013
Madera suave, "etal, co!creto #rotac$ad
0.017
a!ales de tierra e! bue!as co!dicio!es.
0.020
a!ales !aturales de tierra, libres de ve%e
0.02'
a!ales !aturales co! al%u!a ve%etaci&!
0.03'
a!ales !aturales co! abu!da!te ve%etaci
0.040
(rroyos de "o!ta)a co! "uc$as piedras.
abla *'>. elaciones geomtricas de las secciones transversales más frecuentes.
c.
d.
ugosidad.( Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y tra)ado del canal, radio #idráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un tra)ado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido dif$cilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en al práctica constantemente se #ará frente a un continuo cambio de la rugosidad. %a siguiente tabla nos da valores de ?n? estimados, estos valores pueden ser refutados con investigaciones y manuales, sin embargo no de!an de ser una referencia para el diseño& abla *'=. aludes apropiados para distintos tipos de material MATERIAL
*oca +uelos de turba y detritos (rcilla co"pacta o tierra co! recubri"ie!to de co!creto ierra co! recubri"ie!to de piedra o tierra e! %ra!des ca!ales (rcilla #ir"a o tierra e! ca!ales pe-ue)os ierra are!osa suelta reda are!osa o arcilla porosa
-uente& Aguirre e, Iulián, ?;idráulica de canales?, *entro @nteramericano de *esarrollo de Aguas y ierras " '@*@A, Jerida, Bene)uela, 1=4
abla *'F. endientes laterales en canales seg7n tipo de suelo
*oca e! bue!as co!dicio!es (rcillas co"pactas o co!%lo"erados i"os arcillosos i"os are!osos (re!as sueltas o!creto
e.
-uente& Aguirre e, Iulián, ?;idráulica de canales?, *entro @nteramericano de *esarrollo de Aguas y ierras " '@*@A, Jerida, Bene)uela, 1=4 alud apropiado seg7n el tipo de material.( %a inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alo!ados, la /.+. K/EA/ H- E'%AJA@HD recomienda un talud 7nico de 1,&1 para sus canales, a continuación se presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material& %a velocidad má0ima permisible, algo bastante comple!o y generalmente se estima empleando la e0periencia local o el !uicio del ingenieroR las siguientes tablas nos dan valores sugeridos. abla *'. Já0ima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetación MATERIAL DE LA CAJ
(re!a #i!a coloidal ra!co are!oso !o coloidal ra!co li"oso !o coloidal i"os aluviales !o coloidales ra!co co!siste!te !or"al e!ia volcá!ica (rcilla co!siste!te "uy coloidal i"o aluvial coloidal iarra y capas duras rava #i!a +uelo #ra!co clasi#icado !o coloidal +uelo #ra!co clasi#icado coloidal rava %ruesa !o coloidal ravas y %uiarros
-uente& Proc#in +viatoslav. ?*iseño ;idráulico?, Ed. J@, Josc7, 1=F ara velocidades má0imas, en general, los canales vie!os soportan mayores velocidades que los nuevosR además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos. abla *'1. Belocidades má0imas en #ormigón en función de su resistencia. *+5+65(,
e! %/c"2 '0 7' 100 1'0 200
f.
g.
-uente& Proc#in +viatoslav. ?*iseño ;idráulico?, Ed. J@, Josc7, 1=F Esta tabla *'1, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la /.+. K/EA/ HE'%AJA@HD, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de #ormigón no armado, las velocidades no deben e0ceder de 2. m:seg. ara evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante. Belocidades má0ima y m$nima permisible.( %a velocidad m$nima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con e0actitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la ba!a velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra, da el valor de .=>2 m:seg. 'omo la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal. Korde libre.( Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no e0iste ninguna regla fi!a que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables.
%a /.+. K/EA/ H- E'%AJA@HD recomienda estimar el borde libre con la siguiente formula& donde& Korde libre& en pies. ' N 1. para caudales menores a 2 pies3 : seg., y #asta 2. para caudales del orden de los 3 pies3:seg. T N irante del canal en pies %a secretar$a de ecursos ;idráulicos de J0ico, recomienda los siguientes valores en función del caudal& abla *'11. Korde libre en función del caudal 'a
-uente& Jinisterio de Agricultura y Alimentación, Kolet$n cnico D( = ?'onsideraciones Generales sobre 'anales rape)oidales? %ima 1=F Já0imo Billón K!ar, sugiere valores en función de la plantilla del canal& abla *'12. Korde libre en función de la plantilla del canal
-uente& Billón K!ar, Já0imoR ?;idráulica de canales?, *epto. *e @ngenier$a Agr$cola " @nstituto ecnológico de 'osta ica, Editorial ;o)lo, %ima, 1F1 Hare! Condori "u#ue @ngeniero Agr$cola Especialista en Jane!o de ecursos Daturales er7 ( uno " diciembre de 24
%eer más& #ttp&::UUU.monografias.com:traba!os1:canales:canales.s#tmlVi0))3vLFEJ=p
