Canal de riego

Los canales de riego tienen la función de conducir el agua desde la captación hasta el campo o huerta donde será aplicado a los cultivos. Son obras de ingeniería importantes, que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocar daños al ambiente y para que se gaste la menor cantidad de agua posible. Están estrechamente vinculados a las características del terreno, generalmente siguen aproximadamente las curvas de nivel de este, descendiendo suavemente hacia cotas más bajas (dándole una pendiente descendente, para que el agua fluya más rápidamente y se gaste menos líquido).

La construcción del conjunto de los canales de riego es una de las partes más significativas en el costo de la inversión inicial del sistema de riego, por lo tanto su adecuado mantenimiento es una necesidad imperiosa.

Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas, y van desde grandes canales para transportar varias decenas de m3/s, los llamados canales principales, hasta pequeños canales con capacidad para unos pocos l/s, son los llamados canales de campo.

A lo largo de un canal de riego se sitúan muchas y variadas estructuras, llamadas

"obras de arte", estas son, entre otras:

obras de derivación, que como su nombre lo indica, se usan para derivar el agua (utilizando partidores), desde un canal principal (ej. una acequia) a uno secundario (ej. un brazal), o de este último hacia un canal terciario, o desde el terciario hacia el canal de campo y el cañón de boquera. Generalmente se construyen en hormigón, o en mampostería de piedra, y están equipadas concompuertas, algunas simples, manuales (también denominadas tablachos, y otras que pueden llegar a ser sofisticadas, p.e. manejadas a control remoto;

controles de nivel, muchas veces asociadas a las obras de derivación, son destinadas a mantener siempre, en el canal, el nivel de agua dentro de un cierto rango y, especialmente en los puntos terminales, con una inclinación descendente;

controles de seguridad, estos deben funcionar en forma automática, para evitar daños en el sistema, si por cualquier motivo hubiera una falla de operación (alguien decía alguna vez, que no puede ser que si una vaca decide acostarse en el canal a tomar el fresco, todo el sistema, en cascada se autodestruya), esto que parece una broma es tomado muy en serio por los proyectistas de los sistemas de

riego. Existen básicamente dos tipos de controles de seguridad: losvertederos, y los sifones;

secciones de aforo, destinadas a medir la cantidad de agua que entra en un determinado canal, en base al cual el usuario del agua pagará, por el servicio. Existen diversos tipos de secciones de aforo, algunas muy sencillas, constan de una regla graduada que es leída por el operador a intervalos pre establecidos, hasta sistemas complejos, asociados con compuertas autorregulables, que registran el caudal en forma continua y lo trasmiten a la central de operación computarizada;

obras de cruce del canal de riego con otras infraestructuras existentes en el terreno, pertenecientes o no al sistema de riego. Estas a su vez pueden ser de:

cruce de canal de riego con un canal de drenaje del mismo sistema de riego;

cruce de un drenaje natural, con el canal de riego, a una cota mayor que este último

cruce de canal de riego con una hondonada, o valle;

cruce de canal de riego con una vía.

Elementos geométricos de la sección del canal

Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser

definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos

elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento.

Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.

Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.

Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo.

Perímetro mojado: el perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.

Radio hidráulico: el radio hidráulico (R) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado, se expresa como: R = A / P

Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T

Factor de la sección: el factor de la sección (Z), para cálculos de escurrimiento o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica, se expresa como: Z = A. SQRT (D)

El factor de la sección, para cálculos de escurrimiento uniforme es el producto del área mojada con la poténcia 2/3 del radio hidráulico, se expresa como: A. R^(2/3)

Características geométricas e hidráulicas de un canal

Las características geométricas son la forma de la sección transversal, sus dimensiones

y la pendiente longitudinal del fondo del canal.

Las características hidráulicas son la profundidad del agua (h, en m), el perímetro

mojado (P, en m), el área mojada (A, en m²) y el radio hidráulico (R, en m), todas

función de la forma del canal. También son relevantes la rugosidad de las paredes del

canal, que es función del material en que ha sido construido, del uso que se le ha dado

y del mantenimiento, y la pendiente de la línea de agua, que puede o no ser paralela a

la pendiente del fondo del canal.

El radio hidráulico se define como:

donde y son el área y el perímetro mojado.

Diseño de los canales

Todos los canales deberán diseñarse de manera que tengan la necesaria capacidad de conducción de agua. Los canales se diseñan utilizando fórmulas que establecen relaciones entre la capacidad de conducción y la forma, el gradiente efectivo o pérdida de carga, y la rugosidad de las paredes. La fórmula comunmente utilizada en que se incluyen todos estos factores es la ecuación de Manning:

v = (1 ÷ n) (R2/3) (S1/2)

donde v = velocidad del agua en el canal;n = coeficiente de rugosidad de las paredes del canal; R = radio hidráulico del canal; S = pendiente efectiva.

Pendientes laterales de canales trapezoidales en varíos suelos

Tipo de suelo o de material de revestimiento

Pendientes laterales con una inclinación

no superíor a

Arena ligera, arcilla húmeda 3:1 18° 20'

Tierra suelta, limo, arena limosa, légamo arenoso 2:1 26° 30'

Tierra normal, arcilla grasa, légamo, légamo de grava, légamo arcilloso, grava

1.5:1 33° 40'

Tierra dura o arcilla 1:1 45°

Capa dura, suelo aluvial, grava firme, tierra compacta dura 0.5:1 63° 30'

Revestimiento de piedras, hormigón armado moldeado in situ,bloques de cemento

1:1 45°

Membrana de plástico sumergida 2.5:1 22° 30'

Velocidades medias máximas admisibles del agua en canales y conducciones elevadas

Tipo de suelo o de revestímiento

Velocidad media máxima admisible

(m/s)

CANALES SIN REVESTIR  

Arcilla blanda o muy menuda 0.2

Arena pura muy fina o muy ligera

0.3

Arena suelta muy ligera o fango

0.4

Arena gruesa o suelo arenoso ligero

0.5

Suelo arenoso medio y légamo de buena calidad

0.7

Légamo arenoso, grava pequeña

0.8

Légamo medio o suelo aluvial

0.9

Légamo firme, légamo arcilloso

1.0

Grava firme o arcilla 1.1

Suelo arcilloso duro, suelo de grava común, o ardila y grava

1.4

Piedra machacada y ardila 1.5

Grava gruesa, guijarros, esquisto

1.8

Conglomerados, grava cementada, pizarra blanda

2.0

Roca blanda, capas de piedras, capa dura

2.4

Roca dura 4.0

CANALES REVESTIDOS  

Hormigón de cemento moldeado a pie de obra

2.5

Hormigón de cemento prefabricado

2.0

Piedras 1.6-1.8

Bloques de cemento 1.6

Ladrillos 1.4-1.6

Membrana de plástico sumergida

0.6-0.9

CONDUCCIONES ELEVADAS

 

Hormigón o metal liso 1.5-2.0

Metal ondulado 1.2-1.8

Madera 0.9-1.5