Hidraulica

1.

2. Generalidades

3. Canales de riego por su función

4. Elementos básicos en el diseño de canales

5. Sección Hidráulica Optima

6. Diseño de secciones hidráulicas

1. En un proyecto de irrigación la parte que comprende el diseñode los canales y obras de arte, si bien es cierto que son de vital importancia en el costode 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, cultivo, condiciones climáticas, métodosde riego, etc., es decir mediante la conjunción de la relación agua– suelo – planta y la hidrología, de manera que cuando se trata de una planificaciónde canales, el diseñador tendrá una visión mas amplia y será mas eficiente, motivo por lo cual el ingeniero agrícola destaca y predomina en un proyecto de irrigación.

2. Generalidades.-

3. Canales de riego por su función.-

Los canales de riego por sus diferentes funciones adoptan las siguientes denominaciones:

• Canal de primer orden.- Llamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos.

• Canal de segundo orden.- Llamados también laterales, son aquellos que salen del canal madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sub – laterales, el área de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego.

• Canal de tercer orden.- Llamados también sub – laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades individuales a través de las tomas del solar, el área de riego que sirve un sub – lateral se conoce como unidad de rotación.

De lo anterior de deduce que varias unidades de rotación constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un sistemade riego, este sistema adopta el nombre o codificación del canal madre o de primer orden.

1. Elementos básicos en el diseño de canales.-

Se consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades permisibles, entre otros:

• Trazo de canales.- Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información básica:

• Fotografías aéreas, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc.

• Planos topográficos y catastrales.

• Estudios geológicos, salinidad, suelosy demás información que pueda conjugarse en el trazo de canales.

Una vez obtenido los datosprecisos, se procede a trabajar en gabinete dando un trazo preliminar, el cual se replantea en campo, donde se hacen los ajustes necesarios, obteniéndose finalmente el trazo definitivo.

En el caso de no existir información topográfica básica se procede a levantar el relieve del canal, procediendo con los siguientes pasos:

a. Reconocimiento del terreno.- Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un eje probable de trazo, determinándose el punto inicial y el punto final.

b. Trazo preliminar.- Se procede a levantar la zona 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 hará el levantamiento de secciones transversales, estas secciones se harán de acuerdo a criterio, si es un terreno con una alta distorsión de relieve, la sección se hace a cada 5 m, si el terreno no muestramuchas variaciones y es uniforme la sección es máximo a cada 20 m.

c. Trazo definitivo.- Con los datos de (b) se procede al trazo definitivo, teniendo en cuenta la escaladel plano, la cual depende básicamente de la topografía de la zona y de la precisión que se desea:

•

o Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de 1:500.

o Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de 1:1000 a 1:2000.

• Radios mínimos en canales.- En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por una curva cuyo radiono debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mínimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mínimo no significa ningún ahorrode energía, es decir la curva no será hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo.

Las siguientes tablas indican radios mínimos según el autor o la fuente:

Tabla DC01. Radio mínimo en canales abiertos para Q > 10 m3/s

Capacidad del canal Radio mínimo

Hasta 10 m3/s 3 * ancho de la base

De 10 a 14 m3/s 4 * ancho de la base

De 14 a 17 m3/s 5 * ancho de la base

De 17 a 20 m3/s 6 * ancho de la base

De 20 m3/s a mayor 7 * ancho de la base

Los radios mínimos deben ser redondeados hasta el próximo metro superior

Fuente: "International Institute For Land Reclamation And Improvement" ILRI, Principios y Aplicaciones del Drenaje, Tomo IV, Wageningen The Netherlands 1978.

Tabla DC02. Radio mínimo en canales abiertos en función del espejo de agua

CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE

Tipo Radio Tipo Radio

Sub – canal 4T Colector principal 5T

Lateral 3T Colector 5T

Sub – lateral 3T Sub – colector 5T

Siendo T el ancho superior del espejo de agua

Fuente: Salzgitter Consult GMBH "Planificación de Canales, Zona Piloto Ferreñafe" Tomo II/ 1- Proyecto Tinajones – Chiclayo 1984.

Tabla DC03. Radio mínimo en canales abiertos para Q < 20 m3/s

Capacidad del canal Radio mínimo

20 m3/s 100 m

15 m3/s 80 m

10 m3/s 60 m

5 m3/s 20 m

1 m3/s 10 m

0,5 m3/s 5 m

Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 "Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales" Lima 1978.

Sobre la base de estas tablas se puede seleccionar el radio mínimo que más se ajuste a nuestro criterio.

• Elementos de una curva.-

A = Arco, es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m

C = Cuerda larga, es la cuerda que sub – tiende la curva desde PC hasta PT.

ß = Angulo de deflexión, formado en el PI.

E = External, es la distancia de PI a la curva medida en la bisectriz.

F = Flecha, es la longitud de la perpendicular bajada del punto medio de la curva a la cuerda larga.

G = Grado, es el ángulo central.

LC = Longitud de curva que une PC con PT.

PC = Principio de una curva.

PI = Punto de inflexión.

PT = Punto de tangente.

PSC = Punto sobre curva.

PST = Punto sobre tangente.

R = Radio de la curva.

ST = Sub tangente, distancia del PC al PI.

• Rasante de un canal.- Una vez definido el trazo del canal, se proceden a dibujar el perfil longitudinal de dicho trazo, las escalas más usuales son de 1:1000 o 1:2000 para el sentido horizontal y 1:100 o 1:200 para el sentido vertical, normalmente la relación entre la escala horizontal y vertical es de 1 a 10, el dibujo del perfil es recomendable hacerlo sobre papel milimetrado transparente colorverde por ser más práctico que el cánson y además el color verde permite que se noten las líneas milimétricas en las copias ozalid.

Para el diseño de la rasante se debe tener en cuenta:

• La rasante se debe efectuar sobre la base de una copia ozalid del perfil longitudinal del trazo, no se debe trabajar sobre un borrador de él hecho a lápiz y nunca sobre el original.

• Tener en cuenta los puntos de captación cuando se trate de un canal de riego y los puntos de confluencia si es un dren.

• La 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 caídas o saltos de agua.

• Para definir la rasante del fondo se prueba con diferentes cajas hidráulicas, chequeando siempre si la velocidadobtenida es soportada por el tipo de material donde se construirá el canal.

• El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mínimo la siguiente información.

• Kilometraje

• Cota de terreno

• Cota de rasante

• Pendiente

• Indicación de las deflexiones del trazo con los elementos de curva

• Ubicación de las obras de arte

• Sección o secciones hidráulicas del canal, indicando su kilometraje

• Tipo de suelo

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Sección típica de un canal

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Donde:

T = Ancho superior del canal

b = Plantilla

z = Valor horizontal de la inclinación del talud

C = Berma del camino, puede ser: 0,5; 0,75; 1,00 m., según el canal sea

de tercer, segundo o primer orden respectivamente.

V = Ancho del camino de vigilancia, puede ser: 3; 4 y 6 m., según el

canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente.

H = Altura de caja o profundidad de rasante del canal.

En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes, según las necesidades del canal, igualmente la capa de rodadura de 0,10 m. a veces no será necesaria, dependiendo de la intensidad del

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