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I.

GENERALIDADES:

CANAL MOCHUM

Los canales como elementos de transporte del agua, son conducciones artificiales en las que el agua circula sin presin, es decir en contacto continuo con la atmsfera. El estudio hidrulico de estas conducciones se caracteriza porque el movimiento del agua se realiza por su propio peso, es decir, sin ningn gasto energtico y aprovechando la fuerza de la gravedad. En un proyecto de irrigacin, lo que compete al diseo de canales y obras de arte no es la ms importante; pues es el caudal el factor clave en el diseo y el ms significativo en un Proyecto de Riego, este parmetro se obtiene en base a la interrelacin de ciertos factores como son: tipo de suelo, cultivo, condiciones climticas, mtodos de riego, etc; es decir, mediante la conjugacin de la relacin agua-suelo-planta y de la hidrologa, de manera que cuando se trata de una planificacin de canales aquel diseador que tenga un conocimiento de estas disciplinas, sin llegar a ser un especialista, tendr mucho ms panorama y ser ms eficiente que aquel que disea framente.

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II.

PARTES QUE CONSTITUYEN UN CANAL:

donde: b d : Base del canal o ancho de solera

: Tirante de agua, altura que el agua adquiere en la seccin transversal. : : : : : : : : Borde libre Talud interior del canal Talud de corte Talud Exterior del Terrapln del canal Talud del terreno natural Ancho de bermas o cominos de servicio o vigilancia Altura total del canal Ancho superficial de agua en el canal

f m1 m2 m3 m4 c1 y c 2 H=f+d T

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III.

ELEMENTOS GEOMTRICOS DE LA SECCIN TRANSVERSAL DE UN CANAL:

Dnde: y

: Tirante de agua, altura que el agua adquiere en la seccin transversal : : : : : : Base del canal o ancho de solera Espejo de agua o superficie libre de agua Profundidad total del canal Borde libre Ancho de corona ngulo de inclinacin de las paredes laterales con la horizontal

b T H Hy C

( ( (

) ) ) )

(

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Talud Z: Es la relacin de la proyeccin horizontal a la vertical de la pared lateral (se llama tambin talud de las paredes laterales del canal). Es decir Z es el valor de la proyeccin horizontal cuando la vertical es 1, aplicando relaciones trigonomtricas segn Figura, se tiene:

Tirante de agua o profundidad de flujo y: Es la distancia vertical desde el punto ms bajo de una seccin del canal hasta la superficie libre, es decir la profundidad mxima del agua en el canal. Ancho superficial o espejo de agua T: Es el ancho de la superficie libre del agua. rea mojada o rea hidrulica A: Es la superficie ocupada por el lquido en una seccin transversal normal cualquiera. Permetro mojado P: Es la parte del contorno del conducto que est en contacto con el lquido. Radio hidrulico R: Es la relacin del rea mojada con respecto a su permetro mojado, el radio hidrulico es la dimensin caracterstica de la seccin transversal, hace las funciones del dimetro en tuberas.

Profundidad hidrulica D o profundidad media y: Es la relacin entre el rea hidrulica y el espejo de agua.

Factor de seccin para el clculo de flujo crtico: Es el producto del rea mojada y la raz cuadrada de la profundidad hidrulica.

D

f

s

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IV.

FORMAS DE LA SECCIN TRANSVERSAL:

Las ms conocidas en la prctica son: a) Trapecial. - Es la ms comn, adaptndose esta forma sobre todo por razones de estabilidad de taludes del canal y facilidades CONSTRUCTIVAS, adems esta forma lo suficientemente inclinada evitar el uso de encofrados si el canal fuera revestido. b) Rectangular. - En este caso , esta seccin se adapta sobre todo en zonas de suelos estables y se quiere ahorrar cortes excesivos. c) Circular. - Es la seccin hidrulica ms eficiente, generalmente son tubos prefabricados o cilindros de gasolina que son usados como canales. Son baratos y se ahorra excavacin. SECCIN DE CANAL EN LADERAS De inclinacin aproximada en suelos estables.

Canal diseado para un caudal mximo de 150 l / seg, con una velocidad de,V=1.5m/seg, aproximadamente 0.5 sacos de cemento por M.L de canal.

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Canal diseado para un caudal mximo de 130 l / seg, con una velocidad de,V=2 m/seg, 0.5 cacos de cemento para 0.75 M.L de canal. En suelos inestables.

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Talud puede derrumbarse

2.00

1.00

Colchon protector de tierra

.20

.38

Canal diseado para un caudal mximo de 500 l / seg, con una velocidad de, V=2 m/seg, cilindros envueltos en mampostera con mortero de cemento. Aproximadamente 1 saco de cemento por M.L de canal. 6

1.125.20

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SECCIN

REA HIDRULICA A

PERMETRO MOJADO P

RADIO HIDRULICO R

ESPEJO DE AGUA T

( ( )

)

(

s 8

)

D (

s

( ) (

) )

8 8

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V.

CLASIFICACIN DE CANALES:

POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCIN:

a. Canales principales o de conduccin: Llamados tambin Canal MADRE o de DERIVACION, sirven para

transportar el agua desde la Bocatoma hasta la cabecera de los sectores de irrigacin. Va por las partes ms altas de la ladera para poder aprovechar al mximo el rea de riego. Cada sector de RIEGO tiene aprox. (1000 - 6000 ha). Su capacidad es del orden de (3 1OO m3/s) Ejemplo: Canal alimentador (Ro Chancay-Proyecto Tinajones, Q = 70 m3/s). Canal MADRE PAMPA BLANCA (Ro Santa - Proyecto Chavimochic, Q = 78m3/s) Canal de derivacin (Ro Piura - Proyecto Chira-Piura, Q = 70 m3/s). Canal talambo (Ro Jequetepeque-proy. Jequetepeque piura, Q = 1510m3/s). Canal Taymi, (Q = 25-65 m3/s). b. Canal de segundo orden o sub canal: Llamados tambin Sub-Canales, toma el agua del canal principal para entregarle despus otros canales de 3er orden llamados LATERALES. Tambin va por la parte alta del rea de riego. Capacidad del orden de 2 10 m3/s Ejemplo: Canales tcume, Heredia (proyecto tinajones rio chancay)

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c. Canal de tercer orden o laterales: Tomar el agua del sub canal y luego le va entregar a otros sub canales de

4 orden o sub laterales. rea servida por un lateral varia de 60 350 ha. Capacidad del orden de 300L/s. El rea servida por un lateral se le conoce como UNIDAD DE RIEGO. d. Canal de cuarto orden o sub - laterales: Toma el agua del lateral y lo va entregando luego a los parciales o lotes de

riego. rea servida por un sub lateal, varia de 20 60ha. Capacidad de orden de 60 200 L/s. (en la prctica se le da 150 L/s). El agua de riego servida se le conoce como unidad de rotacin. e. Material de quinto orden o regaderas: Son canales a nivel de PARCELA, son generalmente PEQUEAS

ACEQUIAS de tierra que distribuyen el agua dentro de la parcela hacia los SURCOS, MELGAS o POZAS. PARCELA DE RIEGO: Segn Condicin Agraria es de 4 has. en el PERU. Al lado de Canales y Drenes siempre debe existir un camino de Vigilancia.

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VI.

RASANTE DE UN CANAL

Cuando se ha definido el trazo o eje del canal y una vez que este ha sido alineado y estacado en campo, se procede a levantar el perfil longitudinal del terreno de dicho eje con secciones transversales cada 20 m o 100 m, esta longitud est en dependencia a la naturaleza del terreno, mientras ms accidentado sea el terreno ms cortas sern las longitudes entre secciones y en caso contrario, mientras el terreno sea ms llano y sin accidentes las longitudes entre secciones pueden llegar hasta 100 m. una vez levantado en campo el perfil longitudinal del eje del canal y las secciones transversales, se procede al dibujo de la informacin obtenida, los perfiles longitudinales generalmente a escala 1:1000 a 1:2000 para el sentido horizontal, normalmente la relacin entre las escalas horizontal y vertical es de 1:10 1:20; sin embargo, se debe mencionar que en algunos Proyectos de Riego se han presentado escalas longitudinales de 1:5000 con el consecuente ahorro de tiempo y dinero, esta escala resulta conveniente para canales de conduccin relativamente largos en zonas llanas y con un nmero reducido de deflexiones. En el diseo de la rasante de un canal se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones generales: 1. Es conveniente que el diseo de la rasante de fondo, se efecte sobre la base de una copia del perfil longitudinal del trazo, pues esto nos permite borrar las alternativas que se desechan sin borrar la informacin topogrfica. 2. Se debe tener en cuenta los puntos de confluencia cuando se trata de un dren u obra de arte, o los puntos de captacin o tomas cuando se trata de un canal de riego. 3. La pendiente de la rasante de fondo debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, para optimizar el movimiento de tierras, cuando esto no es posible debido a las fuertes pendientes, se proyectan cadas o saltos de agua. 4. Para definir la rasante de fondo se prueba con el caudal especificado y diferentes cajas hidrulicas, chequeando siempre si la velocidad que nos da esa caja hidrulica es soportada por el tipo de material donde se construir el canal.

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5. Es importante resaltar que la capacidad de los canales o la seleccin de su caudal de conduccin deber ser calculado por un ingeniero especialista y se deber tener en cuenta todas las desventajas posibles. 6. Al disear la rasante del canal deber disearse casi simultneamente la rasante de su camino de vigilancia, cuando se ha definido la rasante del canal queda definida tambin su seccin hidrulica y esta, con la seccin del camino de vigilancia en conjunto, constituyen la seccin tpica del canal. 7. Se puede concluir diciendo que al disear la rasante de fondo del canal, necesariamente debern conjugarse los siguientes parmetros: Caudal, pendiente, tipo de suelo, talud, plantilla del canal y velocidad mxima permisible. 8. El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mnimo la siguiente informacin: a. Kilometraje b. Cota de terreno c. BMs (cada 500 1000 m) d. Cota de rasante e. Pendiente f. Indicacin de las deflexiones del trazo con los elementos de curva g. Ubicacin de las obras de arte h. Seccin o secciones hidrulicas del canal, indicando su kilometraje i. Tipo de suelo j. Cuadro con elementos geomtricos e hidrulicos del diseo

Seccin tpica de un canal

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Donde: T = Ancho superior del canal b = Plantilla z = Valor horizontal de la inclinacin del talud C = Berma del camino, puede ser: 0,5; 0,75; 1,00 m., segn el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. V = Ancho del camino de vigilancia, puede ser: 3; 4 y 6 m., segn 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 mrgenes, segn las necesidades del canal, igualmente la capa de rodadura de 0,10 m. a veces no ser necesaria, dependiendo de la intensidad del trfico. VII. CURVA DE UN CANAL:

La construccin de un canal no es como una poligonal con trazos rectos, es necesario proyectar curvas circulares en los cambios bruscos de direccin, el radio de estas curvas no es necesario que sean tan grandes como en el caso de carreteras o vas frreas, pues basta con seleccionar un radio mnimo para la curva del canal. Para el diseo de la curva de un canal se necesita: Datos: f f s Valores por Calcular s s

s s . s s s

s s s s

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El diseo de la curva de un canal consiste en determinar bsicamente la longitud de curva (Lc), la Subtangente (St), la Progresiva del Principio de Curva (Pc), la Progresiva del Principio de Tangente (Pt), la External (E), la Flecha (F) y la Cuerda Larga (C); pues los valores del radio (R), el valor del ngulo de deflexin ( ) y la progresiva del punto de inflexin (PI) casi siempre son datos conocidos.

Elementos de una Curva en Canales Las frmulas a emplear son: ( ) ( ) ( ) ( )

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VIII.

RADIO MNIMO DE UN CANAL

En el diseo de canales, el cambio brusco de direccin se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mnimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mnimo no significa ningn ahorro de energa, es decir la curva no ser hidrulicamente ms eficiente, en cambio s ser ms costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo. Tabla 1: Radio Mnimo en Canales Abiertos Para Q>10 m3/s. CAPACIDAD DE CANAL Hasta 10 m3/seg De 10 a 14 m3/seg De 14 a 17 m3/seg De 17 a 20 m3/seg De 20 m3/seg. A mayor RADIO MNIMO 3* ancho de la base 4* ancho de la base 5* ancho de la base 6* ancho de la base 7* ancho de la base

Los radios mnimos deben ser redondeados hasta el prximo metro superior. Tabla 2: Radio Mnimo en Canales Abiertos en funcin del Espejo de Agua (T)

CANALES DE RIEGO Hasta 10 m3/seg. De 10 a 14 m3/seg. De 14 a 17 m3/seg.

CANALES DE DRENAJE 4T Colector principal 3T Colector 3T Sub-Colector 5T 5T 5T

Siendo T el ancho superior del espejo de agua. Tabla 3: Radio Mnimo en Canales Abiertos Para Q