Mejoramiento del Canal de riego Quebrada Honda Pashul, Caserios Paraiso y Palambe, Distrito de Sallique Jaen Cajamarca

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(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE. OP EC UA RI AS. INGENIERÍA AGRÍCOLA. “MEJORAMIENTO DEL CANAL DE RIEGO QUEBRADA HONDA PASHUL, CASERIOS PARAISO Y PALAMBE, DISTRITO DE SALLIQUE-JAEN-. AG R. CAJAMARCA”. TESIS. DE. PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:. CA. INGENIERO AGRÍCOLA. TE. AUTORES: BACH. JOSE KRISTIAN MOYA DELGADO BACH. LUCY MICHELINE PEREDA VILLANUEVA. TRUJILLO - PERÚ 2016. BI. BL. IO. ASESOR: DR. ANSELMO CARRASCO SILVA. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. OP EC UA RI AS. MIEMBROS DEL JURADO. Vocal. Asesor. BI. BL. IO. TE. CA. DE. Secretario. AG R. Presidente. II Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Dedico este trabajo principalmente a dios, por haberme dado la vida y permitir el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional.. OP EC UA RI AS. DEDICATORIA. A mis padres José y Mirtha por haberme forjado como la persona que soy en la actualidad; muchos de mis logros se los debo a ustedes entre los que se incluye este. Me formaron con reglas y con algunas libertades, pero al final de cuentas, me motivaron constantemente para alcanzar mis anhelos.. AG R. A mis hermanos Carlos, milagros, Julissa y Alessandro que más que hermanos son mis verdaderos amigos.. TE. CA. DE. Posiblemente en este momento no entiendas mis palabras, pero para cuando seas capaz, quiero que te des cuenta de los que significas para mí. Eres la razón que me levanta cada día a esforzarme por el presente y el mañana eres mi principal motivación. Como en todos mis logros, en este has estado presente. Gracias hijita.. BI. BL. IO. A mi querida esposa que con su paciencia y comprensión, hoy hemos alcanzado un logro más. No fue sencillo culminar con éxito este proyecto, sin embargo siempre fuiste muy motivadora, me ayudaste hasta donde te era posible, incluso más que eso.. De José K. Moya Delgado III Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. OP EC UA RI AS. DEDICATORIA. Dedico esta tesis a mis amados padres Adrian y Lucy que son los pilares de mi vida, porque creyeron en mí y dieron lo mejor de ellos en mi formación, dándome ejemplos dignos de superación y entrega, impulsándome siempre adelante y hoy veo alcanzada mi meta. Todo lo que soy se lo debo a ellos.. AG R. A mis queridos hermanos Katy, Frank, Tatiana, Bruno y Annie que siempre los llevo en mi corazón, han sido y son un factor muy importante en mi vida.. DE. A mi adorada hija, que es el motor de mi vida y motivación para seguir adelante cada día.. TE. CA. A mi querido esposo, por su paciencia y dedicación para la culminación de este proyecto.. BI. BL. IO. A mis queridos amigos Alfredo y Kleine, que hoy descansan en paz y que al igual que yo verían una meta más alcanzada. Los recuerdo con mucho cariño.. De Lucy M. Pereda Villanueva. IV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. OP EC UA RI AS. AGRADECIMIENTO. En primer lugar, queremos dar gracias a Dios por la vida, por haber conducido nuestro camino y habernos permitido llegar hasta aquí.. Agradecer a nuestros padres, que fueron pieza fundamental en nuestra formación, por sus sabios consejos y su innegable trabajo. Gracias por su apoyo incondicional, por entender nuestras ausencias y malos momentos a lo largo de esta carrera.. A nuestro asesor, el Dr. Anselmo Carrasco Silva, nuestro agradecimiento por haber confiado en este trabajo, por su paciencia ante los inconsistentes llamados y su apoyo a. AG R. la realización de este proyecto.. A todos nuestros maestros que nos instruyeron a lo largo de la carrera, nuestro más sincero agradecimiento por habernos brindado sus conocimientos y así formar los. DE. profesionales que somos hoy en día.. BI. BL. IO. TE. CA. Las palabras nunca serán suficientes para testimoniar nuestro aprecio y agradecimiento.. V Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. RESUMEN El Presente trabajo de investigación, titulado “Mejoramiento del canal de riego. OP EC UA RI AS. quebrada honda Pashul, Caserios Paraiso y Palambe, distrito de Sallique-JaénCajamarca”, tiene por objeto diseñar una adecuada sección geométrica para el canal de. conducción y sus estructuras que en él comprenden (Captación- Desarenador, Caja de Inspección, Poza de Amortiguación, Dados de concreto, Buzonetas, Partidor y tubería).. Los criterios de diseño se encuentran apoyadas en sus respectivos cálculos matemáticos,. que permitan asegurar una infraestructura hidráulicamente eficiente y estructuralmente segura que por ende asegure la buena operación y disponibilidad del recurso hídrico hacia los terrenos de cultivo.. Para la elaboración del proyecto se emplearon programas de ofimática y diferentes. AG R. programas de ingeniería aplicada como H-canales, AutoCAD, AutoCAD Land y S10.. En los anexos, se incluirá el estudio de la oferta y demanda del recurso hídrico, levantamiento topografía del canal, plano de ubicación, planta, perfiles, obras de arte,. DE. metrados, presupuesto general, costos unitarios y programación de obra.. El estudio del área atendida por el proyecto o área objetivo, se realizó en base a la. CA. superficie que corresponden a la localidad que se encuentran dentro del área del proyecto, en nuestro caso Caseríos “Palambe, El Provenir y Pashul”, proyecto en el cual. TE. se tomó como material principal la tubería PVC debido a los difíciles accesos para el acarreo de material y por los constantes derrumbos de la zona, además el caudal que se. BI. BL. IO. obtuvo abastecerá tanto las necesidades agrícolas como las de consumo poblacional.. VI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ABSTRACT. Present research paper, entitled "Improving channel broken irrigation honda Pashul,. OP EC UA RI AS. Caserios Paraiso and Palambe, district Sallique-Jaen-Cajamarca", aims to design a suitable geometrical section for the raceway and structures therein comprising. (Deposits- Desander, Safety Inspection, stilling pool, Craps concrete Buzonetas, Partidor and pipe).. The design criteria are supported in their mathematical calculations, enabling a hydraulically efficient and structurally secure infrastructure thus ensure good operation and availability of water resources to agricultural land.. For project development office software and different engineering programs applied as. AG R. H-channels, AutoCAD, AutoCAD Land and S10 were used.. In the annexes, the study of water supply and demand, rising channel topography, location map, floor profiles, artwork, metrados, general budget, unit costs and resource. DE. scheduling work will be included.. The study of the area served by the project or target area is performed based on the surface corresponding to the town that are within the project area, in our case Caseríos. CA. "Palambe, El Porvenir and Pashul" project in which It was taken as the main material PVC pipe due to difficult access for hauling material and the constant landslides in the. TE. area, plus the flow was obtained both agricultural supply needs and the population. BI. BL. IO. consumption.. VII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE GENERAL Pag.. OP EC UA RI AS. JURADO DICTAMINADOR……………………………………...…………………....ii. DEDICATORIA……………………………………...……………………………..…..iii AGRADECIMIENTO……………………………..…………………………….…..…..v RESUMEN…………………………………………………………..…………...……..vi ABSTRACT…………………………..…………………………………………...…...vii. ÍNDICE.GENERAL……………………………………………………...………..…..viii. CAPITULO I: INTRODUCCION. 1.1. Realidad problemática ....................................................................................01 1.2. Marco Teórico............................................................................................... 04 1.2.1. Criterios para diseño de canales……………………………………...04. AG R. 1.2.2. Fuentes de abastecimiento……………………………………..…...…05 1.2.3. Captación…………………………………...………………..………..05 1.2.4. Desarenador………….……………………………………..…………07. 1.2.5. Conducción……………………………………………. ……....……..12. DE. 1.2.6. Flujos ……………………………………...………………………….28 1.3. Problema.........................................................................................................33 1.4. Hipótesis..........................................................................................................33. CA. 1.5. Justificación....................................................................................................33 1.6. Objetivos.........................................................................................................34. TE. 1.6.1. Objetivo. General ……….………………………………………..…………....34. Específicos………………..…………………………………...…….34. BL. IO. 1.6.2. Objetivos. CAPITULO II: MATERIALES Y MÉTODOS. BI. 2.1.Material………………………........................................................................35 2.1.1. Ubicación Geográfica, Hidrográfica y Política…………….………..35 2.1.2. Características Climatológicas………………………….……..…...…37 2.1.3. Aspectos Económicos y Sociales……………………………………37 2.1.4.Ecosistema de los Andes…………………………………………..... 38 VIII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.1.5. Vías De Comunicación y/o Acceso…………………………………. 42 2.1.6. Materiales…………………………………………...………………. 42 2.2. Método…………………..………………………………………………..... 43. OP EC UA RI AS. 2.2.1. Trabajo De Campo: Evaluación de la Infraestructura de Riego Existente en la Comunidad……………………………................................43. 2.2.2. Trabajo de Gabinete: Análisis del Proyecto……………………........ 43 2.3. Técnica...…………………………………………........................................ 44. 2.3.1. Área de Influencia del Proyecto………………………………..…….44 2.3.2. Levantamiento Topográfico……………………………...….............44. 2.3.3. Estudios de Suelos……………………………………………............45. 2.3.4. Agrología……………………………………………..………............45. 2.3.5. Demanda de Agua…………………………………...…….……….... 47 2.3.6 Demanda de Agua Poblacional……..……………………………….48. 2.3.7. Oferta de Agua.…………………………………………………....... 48. AG R. 2.3.8. Calidad de Agua.……………………………………………….….... 48 2.3.9. Caudal de Diseño..…………………………….………...….….…….48. 2.4. Procedimiento……………………….……………..………………........……49 2.4.1. Topografía…………………………………………………….....…... 49. DE. 2.4.2. Estudio Hidrológico de la Fuente de Agua……………………….…..49 2.4.3. Cálculos Hidráulicos……………………………….…………….…. 50. CA. CAPITULO III: RESULTADOS. TE. 3.1. Diseño hidráulico y estructural de las infraestructuras……..………...…...53 3.1.1. Diseño Hidráulico……………………….…………….………...........53 3.1.2. Diseño Estructural……………………………………………..……...56. BL. IO. 3.1.3. Presupuesto ……………………….……………………………..……57. CAPITULO IV: DISCUSION DE RESULTADOS. BI. 4.1 Diseño Hidráulico …………………………………………..………………..58 4.2 Diseño Estructural …………………………………………………………... 58 4.3 Presupuesto…………………………………………………………….….…. 59. IX Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……….….....…...60 5.1. Conclusiones………………………………………………………………...60. OP EC UA RI AS. 5.2 Recomendaciones…………………………………………………………….60. BI. BL. IO. TE. CA. DE. AG R. CAPITULO VI: BIBLIOGRAFIA……………………………………...…..……...62. X Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE CUADROS Cuadro Nº 1: Velocidades Límites de Arrastre……………………………...…08. OP EC UA RI AS. Cuadro Nº2: Radio Mínimo en canales abiertos Q < 20 m3/s……………...…16. Cuadro N°3: Elementos de una Curva……………………………………..…...17. Cuadro Nº 4: Relación plantilla vs Tirante para, máxima eficiencia, mínima infiltración y el promedio de ambas…………………………………………..…20 Cuadro Nº 5: Valores de Rugosidad “n” de Manning………………………....22. Cuadro Nº 6: Talud según tipo de material……...……...………………………23. Cuadro Nº 7: Velocidades Máximas en Hormigón en Función de su Resistencia………………………………………………………………………..24 Cuadro Nº 8 Variación de la lluvia en la Estación Sallique…………………….39 Cuadro Nº 09 Acceso desde la ciudad de Chiclayo……………………………44. Cuadro Nº 10 Distribución de las Áreas de cultivo en el área del proyecto….…49. AG R. Cuadro Nº 11 Coeficiente de los Cultivos kc………………………….……….49. Cuadro Nº 12 Temperatura Media Mensual (°c)……………………………….67 Cuadro Nº 13 Humedad Relativa Media Mensual (%)…………………..…….67. BI. BL. IO. TE. CA. DE. Cuadro Nº 14 Precipitación Total Mensual (°c)………………………………..68. XI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE FIGURAS Figura Nº1: Elementos de una Curva………………………….……………….17. OP EC UA RI AS. Figura Nº2: Relaciones Geométricas de las Secciones Transversales Más Frecuentes……………………….…………………………………….…............21 Figura Nº 3 Comparación entre flujo en tubería y flujo en canales abiertos….33. BI. BL. IO. TE. CA. DE. AG R. Figura Nº 4: Plano de Ubicación…………………………………….………….38. XII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPITULO I. OP EC UA RI AS. INTRODUCCIÓN. 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA. El agua es un recurso natural renovable, se encuentra ocupando las tres cuartas. partes del planeta y está dividida en aguas oceánicas en forma de agua salada en un 97%, en glaciares y casquetes polares en un 1.74%, los depósitos subterráneos, glaciares continentales en 1.72% y el restante 0.04% se reparte entre lagos,. embalses, ríos, atmosfera, humedad del suelo y seres vivos. Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce que existe en el mundo se consume en. agricultura, el 20% en la industria y un 10% en el consumo doméstico (Paredes,. AG R. 2009).. Actualmente este recurso se encuentra bajo presiones crecientes, el crecimiento de la población, el incremento de la actividad económica y la mejor calidad de vida, llevan a conflictos y a una creciente competencia por los recursos limitados de agua dulce; La población mundial se ha triplicado durante el siglo XX, mientras que el. DE. uso del agua ha crecido casi siete veces; Los problemas se agravan por las deficiencias en el manejo del agua, por los enfoques sectoriales que siguen. CA. prevaleciendo, un manejo y un desarrollo descoordinado y fragmentado del recurso, sin conexión con los usuarios; Esta situación ha determinado que los gobiernos hayan tomado acuerdos en diversos foros mundiales y latinoamericanos, así como. TE. la CMNUCC (Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático), tratado de Dublín en Europa, los foros mundiales del agua de Marsella. IO. (Benavides B, 2006).. BL. En el Perú el 35% de personas tiene su hábitat en espacios rurales, En gran medida, su existencia económica, material y de bienestar depende de la agricultura, sea de. BI. subsistencia, agro comercial o por el empleo temporal que encuentren en el medio. Los sistemas de riego tienen una enorme importancia en sustentar esta actividad agrícola: el área bajo riego se estima en 1 730 000 ha, de las cuales 1 080 000 ha se ubican a lo largo y ancho de la costa peruana, dependiendo de la disponibilidad 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. hídrica que otorgan las 53 cuencas hidrográficas de la vertiente del Pacífico. Si bien en este ámbito vive el 70% de la población peruana, esa disponibilidad hídrica alcanza apenas el 1.8% de la disponibilidad total de los recursos de agua del país.. OP EC UA RI AS. Durante un considerable periodo del año, el denominado “estrés hídrico” genera restricciones de agua en los sistemas de riego, y constituye un factor de inseguridad. en la producción agrícola en la costa. Por tanto una buena organización en torno al funcionamiento de los sistemas de riego es de enorme importancia, tanto para la. operación y mantenimiento de las infraestructuras hidráulicas como para una distribución socialmente justa del agua entre los miles de usuarios, particularmente en periodos de escasez (Vos, 2006).. Sin embargo, el Perú cuenta con una amplia distribución de este recurso, 12 200. lagunas y 1 007 ríos, que hacen una disponibilidad hídrica de 2 046 287.5 hm3 y. una disponibilidad de agua anual per cápita de 74 546 m3 /ha/año, siendo el mayor. AG R. uso del agua en la agricultura con 16 085 hm3 (80%), se ha estimado que la principal problemática del agua utilizada en la agricultura es la pérdida del propio. líquido durante su conducción, distribución y aplicación, con un total de 8 887 hm3. DE. (42%) (Exp. Moche, 2008).. El ámbito del proyecto se desarrollara en el departamento de Cajamarca en la Provincia de Jaén, Distrito de Sallique, sus 373.89 km² representan el 1.12% de la. CA. extensión departamental. Los principales centros poblados ubicados dentro de la cuenca son: Sallique, El Porvenir, Palambe, Pashul, Torohuaca y Chalanmache. El. TE. distrito de Sallique, es una zona ubicada a una altitud de 1675 msnm y con 373.89 km2, caracterizado por ser de relieve abrupto, con quebradas, ríos encañonados y. IO. laderas pronunciadas; Cuenta con 7908 habitantes (INEI, 2008).. BL. La provincia de Sallique afronta tres grandes problemas casi de manera permanente: Deslizamientos, Derrumbes y Flujos (huaycos y reptación de suelos). BI. por un lado y que se acentúan durante los meses de Diciembre a Marzo, y por otro, enfrenta riesgos antrópicos de gran impacto como la degradación de los ecosistemas: sobrepastoreo y deforestación en toda la provincia, enfrenta riesgos naturales que van desde pequeños deslizamientos hasta grandes deslizamientos, afectando la vulnerabilidad de las obras. Una de sus causas es el sobre pastoreo en 2. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. áreas de pastos naturales principalmente de ganado vacuno, ovino y caprino. La otra causa se encuentra en la deforestación por la excesiva extracción de madera para construcción y para leña, que trae consigo la erosión de suelos y pérdida de. OP EC UA RI AS. cubierta vegetal natural. En ambos casos se acentúa el proceso de desecación de. suelos y su infertilidad por exposición al sol y al viento. Por otro lado, a diferencia de muchas zonas agrícolas de Costa y Sierra, debido a la poca costumbre de uso de agroquímicos en la actividad agropecuaria no se presentan casos de degradación de flora o fauna por esta causa.. El distrito de Sallique es uno de los Doce Distritos de la Provincia de Jaén, ubicada el Departamento de Cajamarca, en la Región Cajamarca. La principal actividad económica es la agricultura.. El acceso a Palambe, es a través de la carretera en muy mal estado que en época de. lluvias hace inaccesible en esta zona, poseen un clima característico de sierra con. AG R. temperatura media anual de 21ºC y mínimo de 13ºC, con una precipitación anual de 1,500 mm aproximadamente, actualmente en la zona de palambe y en la zona de. Pashul se encuentran sin agua debido a los constantes derrumbos del canal que los. mucha perdida.. DE. abastecía y que a la fecha se encuentra bastante deteriorado, por ende presenta. Las localidades de Palambe-Pashul aún siguen siendo agrícolas, la presencia de la. distritos.. CA. agricultura es muy baja; pero aun así, los pobladores prefieren irse a trabajar a otros. TE. En la zona al presentarse una topografía accidentada se ve beneficiada al ya contar con el canal de tierra, contando con el desnivel necesario para la conducción del. IO. caudal requerido, respecto a la pendiente y a la velocidad.. BL. El Problema de no contar con el recurso permanentemente no permite que los agricultores puedan incrementar su producción agrícola, teniendo una sola campaña. BI. por año, a pesar de contar con extensiones de tierras eriazas, las cuales se encuentran desbrozadas y semi listas para cultivarse, es por ello que la población desarrolla una agricultura de subsistencia y una emergente producción pecuaria ayudándose de las precipitaciones ocasionales viéndose obligado de abastecer del recurso de centros poblados cercanos para el uso doméstico mediante acémilas. 3. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.2. MARCO TEÓRICO. OP EC UA RI AS. 1.2.1. CRITERIOS PARA DISEÑO DE CANALES. En un proyecto de riego, la parte correspondiente a su concepción, definido. por su planteamiento hidráulico, tiene principal importancia, debido a que es allí donde se determinan las estrategias de funcionamiento del sistema de. riego (captación, conducción-canal abierto o a presión, regulación), por lo tanto, para desarrollar el planteamiento hidráulico del proyecto se tiene que implementar los diseños de la infraestructura identificada en la etapa de. campo; canales, obras de arte (acueductos, canoas, alcantarillas, tomas laterales etc.), obras especiales (bocatomas, desarenadores, túneles, sifones, etc.). Para el desarrollo de los diseños de las obras proyectadas, el caudal es un. AG R. parámetro clave en el dimensionamiento de las mismas y que está asociado. a la disponibilidad del recurso hídrico (hidrología), tipo de suelo, tipo de cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego, etc., es decir mediante la conjunción de la relación agua – suelo – planta. De manera que cuando se. DE. trata de la planificación de un proyecto de riego, la formación y experiencia del diseñador tiene mucha importancia, destacándose en esta especialidad la ingeniería agrícola.. CA. (Manual: Criterios De Diseños De Obras Hidráulicas Para La Formulación De Proyectos Hidráulicos Multisectoriales y De Afianzamiento Hídrico. TE. ANA - 2010).. IO. 1.2.2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO. BL. Las fuentes de abastecimiento de agua constituyen un elemento primordial en el diseño de un acueducto y previo a cualquier paso debe definirse su. BI. tipo, cantidad, calidad y ubicación. (Rocha, 1980).. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. a) Aguas subterráneas Las aguas subterráneas constituyen parte del ciclo hidrológico y son aguas que por percolación se mantienen en movimiento a través de estratos. OP EC UA RI AS. geológicos capaces de contenerlas y permitir su circulación.. b) Aguas Superficiales. Las aguas superficiales, constituidas por ríos, quebradas y lagos, requieren para su utilización de información detallada y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua.. 1.2.3. CAPTACIÓN. Las captaciones son las obras que permiten derivar el agua desde la fuente. que alimenta el sistema. Esta fuente puede ser una corriente natural, un. AG R. embalse o un depósito de agua subterránea. La captación consta de la bocatoma, el canal de aducción y el tanque sedimentador o desarenador.. Las magnitudes de los caudales que se captan en las bocatomas son en función de los niveles de agua que se presentan inmediatamente arriba de la. DE. estructura de control.. Como estos niveles dependen del caudal Q de la corriente natural, y este caudal es variable, entonces las bocatomas no captan un caudal constante.. CA. Durante los estiajes captan caudales pequeños y durante las crecientes captan excesos que deben ser devueltos a la corriente lo más pronto posible,. TE. ya sea desde el canal de aducción o desde el desarenador. La sedimentación que se genera en la corriente natural por causa de la. IO. obstrucción que se induce por la presencia de la estructura de control es un gran inconveniente en la operación de las bocatomas laterales.. BL. El canal de aducción conecta la bocatoma con el desarenador, tiene una transición de entrada, una curva horizontal y un tramo recto, paralelo a la. BI. corriente natural, hasta el desarenador. Es un canal de baja pendiente y régimen tranquilo que se diseña para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar por la toma. En la práctica es preferible que sea de corta longitud y en algunos casos, cuando las condiciones topográficas de la zona. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. de captación lo permiten, se elimina el canal de aducción y el desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma.. OP EC UA RI AS. A. TIPOS DE CAPTACIÓN.  Captación - Canal de derivación. Consiste en simples bocatomas acopladas a un canal de derivación. Se. utilizaran en ríos de gran caudal en los cuales los mínimos de estiaje aportan el tirante de agua necesario para derivar el caudal requerido. Deberán. preverse rejas, tamices y compuertas para evitar el ingreso de sólidos flotantes. Son recomendables en zonas de muy baja pendiente. El canal de. derivación se construirá sobre tramo rectilíneo o en tramo de transición entre curvas del curso superficial para el nivel mínimo de aguas. . Captación de toma lateral. AG R. Es la obra civil que se construye en uno de los flancos del curso de agua, de. forma tal, que el agua ingresa directamente a una caja de captación para su posterior conducción a través de tuberías o canal.. DE. Este tipo de obra debe ser empleada en ríos de caudal limitado y que no produzcan socavación profunda. La obra de toma se ubicará en el tramo del río con mayor estabilidad geológica, debiendo prever además muros de. CA. protección para evitar el desgaste del terreno natural. La obra de toma lateral, también es empleada en presas derivadoras. La. TE. toma se localiza lateralmente a la presa o en cualquier punto del perímetro. IO. del vaso de agua. . Captación de toma en dique. BL. Es la obra civil que consiste en un dique de represamiento construido transversalmente al cauce del río, donde el área de captación se ubica sobre. BI. la cresta del vertedero central y está protegida mediante rejas que permiten el paso del agua. Se aconseja su empleo en ríos y quebradas de poco caudal y gran pendiente. Deberán ser construidos en el lecho del río de forma que no alteren su perfil longitudinal. Estas obras también son construidas en el fondo de los ríos. 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.2.4. DESARENADOR. El desarenador es un tanque sedimentador cuyas dimensiones dependen del. OP EC UA RI AS. caudal de diseño de la toma, de la distribución granulométrica de los sedimentos en suspensión que transporta la corriente natural y de la. eficiencia de remoción, la cual oscila entre el 60 y el 80% del sedimento que. entra al tanque. En el fondo tiene un espacio disponible para recibir los sedimentos en suspensión que retiene; estos sedimentos son removidos periódicamente mediante lavado hidráulico o procedimientos manuales.. A. CLASES DE DESARENADORES. a. En función de su operación: . Desarenadores de lavado continuo, es aquel en el que la. . AG R. sedimentación y evacuación son dos operaciones simultáneas.. Desarenadores de lavado discontinuo (intermitente), que almacena y luego expulsa los sedimentos en movimientos separados. Son el tipo más común y la operación de lavado se. DE. procura realizar en el menor tiempo posible con el objeto de reducir al mínimo las pérdidas de agua.. CA. b. Por la disposición de los desarenadores: . En serie, formado por dos o más depósitos construidos uno a. TE. continuación del otro.. . En paralelo, formado por dos o más depósitos distribuidos. IO. paralelamente y diseñados para una fracción del caudal derivado.. BI. BL. B. FASES DEL DESARENAMIENTO . Fase de sedimentación. . Fase de purga (evacuación). 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. C. ELEMENTOS DE UN DESARENADOR Para cumplir su función, el desarenador se compone de los siguientes elementos:. OP EC UA RI AS. b.1 Transición de entrada: une el canal con el desarenador.. b.2 Cámara de sedimentación: lugar en la cual las partículas sólidas caen al fondo, debido a la disminución de la velocidad producida por el aumento de la sección transversal.. Según Dubuat, las velocidades límites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son:. Cuadro Nº 1: Velocidades Límites de Arrastre Para la arcilla. 0,081 m/s. Para la arena fina. 0,216 m/s. AG R. Para la arena gruesa. 0,16 m/s. Manual: Criterios de Diseños de Obras Hidráulicas para la Formulación de Proyectos Multisectoriales y de Afianzamiento Hídrico-ANA 2010. DE. De acuerdo a lo anterior, la sección transversal de un desarenador, se diseña para velocidades que varían entre 0,1 m/s y 0,4 m/s, con una profundidad media de 1,50 m y 4,00 m. Observar que para una velocidad. CA. elegida y un caudal dado, una mayor profundidad implica un ancho. TE. menor y viceversa.. La forma de la sección transversal puede ser cualquiera aunque. IO. generalmente se escoge una rectangular o una trapezoidal simple o compuesta. La primera simplifica considerablemente la construcción,. BI. BL. pero es relativamente cara pues las paredes deben soportar la presión de la tierra exterior y se diseñan por lo tanto como muros de sostenimiento. La segunda es hidráulicamente más eficiente y más económica pues las paredes trabajan como simple revestimiento. Con el objeto de facilitar el lavado, concentrando las partículas hacia el centro, conviene que el fondo no sea horizontal sino que tenga una caída hacia el centro. La pendiente transversal usualmente escogida es de 1:5 a 1:8. 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. b.3 Vertedero: al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian, es por esto que la salida del agua desde el. OP EC UA RI AS. desarenador se hace por medio de un vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre.. También mientras más pequeña es la velocidad de paso por el vertedero,. menos turbulencia causa en el desarenador y menos materiales en suspensión arrastran. Como máximo se admite que esta velocidad puede llegar a v = 1 m/s.. De la ecuación de Francis para un vertedero rectangular sin contracciones, se tiene:. Q = CLh3/2 Dónde: Q = caudal (m3/s). AG R. C = 1,84 (para vertederos de cresta aguda). C = 2,0 (para vertederos de perfil Creager) L = longitud de la cresta (m). h = carga sobre el vertedero (m) Siendo el área hidráulica sobre. DE. vertedero: A = L h. CA. La velocidad, por la ecuación de continuidad, será:. V=. =. = Ch1/2. BI. BL. IO. TE. Y la carga sobre el vertedero será:. h=. De donde para los valores indicados de V y C, se puede concluir que el máximo valor de h no debería pasar de 25 cm. Casi siempre el ancho de la cámara del desarenador no es suficiente para construir el vertedero recto y perpendicularmente a la dirección del agua. Por esto se le ubica en curva que comienza en uno de los muros laterales y continúan hasta cerca de la compuerta de desfogue. Esta forma facilita 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. el lavado permitiendo que las arenas sigan trayectorias curvas y al mismo tiempo el flujo espiral que se origina las alejas del vertedero.. OP EC UA RI AS. b.4 Compuerta de lavado o fondo, sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Para facilitar el movimiento de las arenas hacia. la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte del 2 al 6%. El incremento de la profundidad obtenido por efecto de esta gradiente no se incluye en el tirante de cálculo, sino que el volumen. adicional obtenido se lo toma como depósito para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos.. Es necesario hacer un estudio de la cantidad y tamaño de sedimentos que trae el agua para asegurar una adecuada capacidad del desarenador y no. necesitar lavarlo con demasiada frecuencia. Para lavar una cámara del. desarenador se cierran las compuertas de admisión y se abren las de. AG R. lavado con lo que el agua sale con gran velocidad arrastrando la mayor. parte de los sedimentos. Entre tanto el caudal normal sigue pasando al canal sea a través del canal directo o a través de otra cámara del. DE. desarenador.. Una vez que está vacía la cámara, se abren parcialmente las compuertas de admisión y el agua que entra circula con gran velocidad sobre los. CA. sedimentos que han quedado, erosionándolos y completando el lavado (en forma práctica, el operario se puede ayudar de una tabla para. TE. direccional el agua, a fin de expulsa el sedimento del desarenador). Generalmente, al lavar un desarenador se cierran las compuertas de. IO. admisión. Sin embargo, para casos de emergencia el desarenador debe poder vaciarse inclusive con estas compuertas abierta. Por este motivo las. BI. BL. compuertas de lavado deben diseñarse para un caudal igual al traído por el canal más el lavado que se obtiene dividiendo el volumen del desarenador para el tiempo de lavado.. Hay que asegurarse que el fondo de la o las compuertas esté más alto que el punto del río al cual se conducen las aguas del lavado y que la ardiente sea suficiente para obtener una velocidad capaz de arrastrar las arenas. Se 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. considera que para que el lavado pueda efectuarse en forma rápida y eficaz esta velocidad debe ser e 3 – 5 m/s. Muchas veces, esta condición además de otras posibles de índole topográfica, impiden colocar al. OP EC UA RI AS. desarenador, inmediatamente después de la toma que es la ubicación ideal, obligando desplazarlo aguas abajo en el canal.. b.5 Canal directo, por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador. El lavado se efectúa generalmente en un tiempo corto, pero con si cualquier motivo, reparación o inspección, es necesario secar la. cámara del desarenador, el canal directo que va por su contorno, permite que el servicio no se suspenda. Con este fin a la entrada se colocan dos compuertas una de entrada al desarenador y otra al canal directo.. En el caso de ser el desarenador de dos o más cámaras, el canal directo. ya no es necesario pues una de las cámaras trabaja con el caudal total. AG R. mientras la otra se lava.. D. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO. DE.  Los desarenadores se diseñan para un determinado diámetro de partícula, es decir, que se supone que todas las partículas de diámetro superior al escogido deben depositarse. Por ejemplo, el valor del. CA. diámetro máximo de partícula normalmente admitido para plantas hidroeléctricas es de 0,25 mm. En los sistemas en riego generalmente. TE. se acepta hasta un diámetro de 0,5 mm..  Se debe tener en cuenta el usar convenientemente la curva. BI. BL. IO. granulométrica representativa del material en suspensión y fondo para un periodo de retorno equivalente a criterio del diseñador (se sugiere 50 años). Información básica necesaria para determinar la cámara de colmatación, determinación del periodo de purga y el porcentaje de material en suspensión que no podrá ser retenido..  Para el uso de agua en agricultura, el diámetro mínimo de la partícula a eliminar seria de 0,5 mm, y para energía 0,2 mm. Para proyectar la decantación del material sólido de diámetro menor, el diseñador. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. deberá utilizar otras técnicas sobre la base de experiencias que permitan garantizar la eficiencia en la retención.. OP EC UA RI AS.  También se debe prever a que lugares se va a orientar o depositar los materiales decantados..  La sección más eficiente para decantar, resulta ser la compuesta por paredes verticales en la parte superior y trapecial en la parte inferior.. 1.2.5. CONDUCCION. 1.2.5.1. CANALES. Los canales son estructuras de ingeniería que nos sirven para transportar agua de un lugar a otro, siendo la aceleración de la gravedad la que produce. AG R. el desplazamiento del agua en el canal. (Arbulu J. 2009).. 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. DE. 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,. CA. descendiendo suavemente hacia cotas más bajas (dándole una pendiente descendente, para que el agua fluya más rápidamente y se gaste menos. TE. líquido).. La construcción del conjunto de los canales de riego es una de las partes. IO. más significativas en el costo de la inversión inicial del sistema de riego, por. BL. lo tanto su adecuado mantenimiento es una necesidad imperiosa.. Un canal abierto es un conducto en el cual el agua fluye con una superficie. BI. libre. De acuerdo a su origen un canal puede ser natural o superficial (Ven Te Chow, 1994).. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. i.. CLASIFICACIÓN DE LOS CANALES. De acuerdo con su origen los canales se clasifican en:. OP EC UA RI AS. i.1. Canales naturales: Incluyen todos los cursos de agua que existen de. manera natural en la tierra, los cuales varían en tamaño desde pequeños. arroyuelos en zonas montañosas, hasta quebradas, ríos pequeños y grandes, arroyos, lagos y lagunas. La sección transversal de un canal. natural generalmente de forma muy irregular y variable durante su recorrido, lo mismo que su alineación y las características y aspereza de los lechos.. i.2. Canales artificiales: Los canales artificiales son todos aquellos. construidos o desarrollados mediante el esfuerzo de la mano del hombre, tales como: canales de riego, de navegación, control de. AG R. inundaciones, canales de centrales hidroeléctricas, alcantarillado. pluvial, sanitario, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras, cunetas de drenaje agrícola y canales de modelos construidos en el laboratorio.. DE. Los canales artificiales usualmente se diseñan con formas geométricas regulares (prismáticos), un canal construido con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal. CA. prismático.. TE. Las secciones transversales más comunes son las siguientes:. a. Sección trapezoidal: Se usa en canales de tierra debido a que. IO. proveen las pendientes necesarias para estabilidad, y en canales revestidos.. BI. BL. b. Sección rectangular: Debido a que el rectángulo tiene lados. verticales, por lo general se utiliza para canales construidos con materiales estables, acueductos de madera, para canales excavados en roca y para canales revestidos. c. Sección triangular: Se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también encanales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. de trazo. También se emplean revestidas, como alcantarillas de las carreteras. d. Sección parabólica: Se emplea en algunas ocasiones para canales. OP EC UA RI AS. revestidos y es la forma que toman aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.. e. Secciones Cerradas. e.1. Sección circular: El círculo es la sección más común para alcantarillados y alcantarillas de tamaños pequeño y mediano.. e.2. Sección parabólica: Se usan comúnmente para alcantarillas y estructuras hidráulicas importantes.. ii.. DISEÑO DE CANALES. AG R. Trazo de Canales. Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información básica: Fotografías aéreas, imágenes satelitales, para localizar los. DE. . poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc. Planos topográficos y catastrales.. . Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que. CA. . TE. pueda conjugarse en el trazo de canales.. Una vez obtenido los datos precisos, se procede a trabajar en gabinete. IO. dando un trazo preliminar, el cual se replantea en campo, donde se. BI. BL. 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 (geo referenciados). 14. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 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. OP EC UA RI AS. 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 muestra muchas variaciones y es uniforme la sección es máximo a cada 20 m.. c. Trazo definitivo.- Con los datos del trazo preliminar se procede al trazo definitivo, teniendo en cuenta la escala del plano, la cual depende básicamente de la topografía de la zona y de la precisión que se desea:. Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de 1:500.. AG R. Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de 1:1000 a 1:2000.. RADIO MÍNIMOS DE CANALES. DE. iii.. En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio. CA. mínimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mínimo no significa ningún ahorro de energía, es decir la curva no será. TE. hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle una. BI. BL. IO. mayor longitud o mayor desarrollo.. Cuadro Nª2: Radio Mínimo en canales abiertos 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 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 10 m. 0,5 m3/s. 5m. OP EC UA RI AS. 1 m3/s. Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 "Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales" Lima 1978.. ELEMENTOS DE CURVA. DE. AG R. iv.. Figura Nº1: Elementos de una Curva. Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7. CA. “Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales” Lima 1978.. TE. Dónde:. Cuadro N°3: Elementos de una Curva. 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. External, es la distancia de PI a la curva medida en la bisectriz.. BL. E. IO. A. BI. 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. 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) 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.. v.. OP EC UA RI AS. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. RASANTE DE UN CANAL. Una vez definido el trazo del canal, se procede 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. . AG R. Para el diseño de la rasante se debe 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. DE. posible debido a fuertes pendientes, se proyectan caídas o saltos de agua.. Para definir la rasante del fondo se prueba con diferentes cajas. CA. . hidráulicas, chequeando 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. TE. . BI. BL. IO. 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. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. -Sección o secciones hidráulicas del canal, indicando su kilometraje.. SECCIÓN HIDRÁULICA OPTIMA. a.. OP EC UA RI AS. vi.. Máxima Eficiencia hidráulica. Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendiente conduce el mayor caudal posible, ésta. condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, la ecuación que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es:. AG R. Siendo: θ el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z), b = plantilla del canal, y = tirante o altura de agua.. DE. b. Mínima Infiltración. Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por infiltración en canales de tierra, esta condición depende del tipo de. CA. suelo y del tirante del canal, la ecuación que determina la mínima. BI. BL. IO. TE. infiltración es:. Siendo: θ el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z), b = plantilla del canal, y = tirante o altura de agua.. El siguiente cuadro presenta estas condiciones, además del promedio el cual se recomienda.. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Cuadro Nº 4: Relación plantilla vs Tirante para, máxima eficiencia, mínima infiltración y el promedio de ambas. Angulo. Vertical. Máxima. Mínima. Promedio. OP EC UA RI AS. Talud. Infiltración. 90°00´. 2,0000. 4,0000. 3,0000. 1/4:1. 75°58´. 1,5616. 3,1231. 2,3423. 1/2:1. 63°26´. 1,2361. 2,4721. 1,8541. 4/7:1. 60°15´. 1,1606. 2,3213. 1,7410. 3/4:1. 53°08´. 1,0000. 2,0000. 1,5000. 1:1. 45°00´. 0,8284. 1,6569. 1,2426. 1¼:1. 38°40´. 0,7016. 1,4031. 1,0523. 1½:1. 33°41´. 0,6056. 1,2111. 0,9083. 2:1. 26°34´. 0,4721. 0,9443. 0,7082. 3:1. 18°26´. 0,3246. 0,6491. 0,4868. AG R. Eficiencia. Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 “Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales” Lima 1978.. DE. De todas las secciones trapezoidales, la más eficiente es aquella donde el ángulo a que forma el talud con la horizontal es 60°, además para. CA. cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: R = y/2 Donde: R = Radio hidráulico y = Tirante del canal. No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie. TE. de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada. IO. situación.. BI. BL. vii.. DISEÑO DE SECCIONES HIDRÁULICAS. Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc. La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) OP EC UA RI AS. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Donde:. Q = Caudal (m3/s), n = Rugosidad, A = Área (m2). TE. CA. DE. AG R. R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo. Figura Nº 2: Relaciones Geométricas de las Secciones Transversales Más Frecuentes. IO. Fuente: Ven Te Chow,”Hidráulica de Canales Abiertos”, McGraw-Hill. BI. BL. Interamericana S.A. Colombia 1994.. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. viii.. CRITERIOS DE DISEÑO. Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales,. OP EC UA RI AS. los cuales tendrán en cuenta: el caudal a conducir, factores geométricos e. hidráulicos de la sección, materiales de revestimiento, la topografía. existente, la geología y geotecnia de la zona, los materiales disponibles en la zona o en el mercado más cercano, costos de materiales, disponibilidad de mano de optimización. económica,. obra. socio. calificada, tecnología. economía. de. los. actual,. beneficiarios,. climatología, altitud, etc. Si se tiene en cuenta todos estos factores, se llegará a una solución técnica y económica más conveniente.. a. Rugosidad.- Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio. AG R. hidráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña. canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo, lo que. DE. quiere decir que en la práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de la rugosidad. En canales proyectados con revestimiento, la rugosidad es función del. CA. material usado, que puede ser de concreto, geomenbrana, tubería PVC -. TE. HDP o metálica, o si van a trabajar a presión atmosférica o presurizados. La siguiente tabla nos da valores de “n” estimados, estos valores pueden. IO. ser refutados con investigaciones y manuales, sin embargo no dejan de. BI. BL. ser una referencia para el diseño: Cuadro Nº 5: Valores de Rugosidad “n” de Manning n. Superficie. 0,010. Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.. 0,011. Concreto muy liso.. 0,013. Madera suave, metal, concreto frotachado.. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 0,017. Canales de tierra en buenas condiciones.. 0,020. Canales naturales de tierra, libres de vegetación. Canales naturales con alguna vegetación y piedras. OP EC UA RI AS. 0,025. esparcidas en el fondo. 0,035. Canales naturales con abundante vegetación.. 0,040. Arroyos de montaña con muchas piedras.. Fuente: Aguirre Pe, Julián “Hidráulica de Canales”. Mérida. 1974.. b. Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial. de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales,. sin embargo existen tablas que nos dan valores sugeridos de talud según. AG R. tipo de material o tipo de suelo.. Cuadro Nº 6: Talud según tipo de material TALUD (horizontal : vertical). DE. F MATERIAL u. e Roca n Estiércol y suelos de turba t. Aproximadamente vertical. CA. 0,25 : 1. TE. e Arcilla rígida o tierra con recubrimiento de 0,5 : 1 hasta 1:1 concreto :. IO. Tierra con recubrimiento de piedras o 1:1 tierra en canales grandes V 1,5 : 1. n Tierra arenosa suelta. 2:1. Manga arenosa o arcilla porosa T. 3:1. BI. BL. e Arcilla firma o tierra en canales pequeños. e Chow,”Hidráulica de Canales Abiertos”, McGraw-Hill Interamericana S.A. Colombia 1994.. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. c. Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con exactitud, cuando el. OP EC UA RI AS. agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja. velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra. El valor de 0,8 m/seg se considera como la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el. canal. La velocidad máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero.. Existen tablas que nos dan valores sugeridos (Sviatoslav. 1978). Cuadro Nº 7: Velocidades Máximas en Hormigón en Función de su. AG R. Resistencia.. RESISTENCIA. PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS. en kg/cm2. 0,5. 50. 9,6. 75. 3. 5. 10. 10,6. 12,3. 13,0. 14,1. 11,2. 12,4. 14,3. 15,2. 16,4. 12,7. 13,8. 16,0. 17,0. 18,3. 14,0. 15,6. 18,0. 19,1. 20,6. 15,6. 17,3. 20,0. 21,2. 22,9. DE. 1. 100. 200. CA. 150. TE. Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978.. Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan. IO. mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo. BI. BL. conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.. La U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2,5 – 3,0 m/seg. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante. Cuando se tenga que proyectar tomas laterales u obras de alivio lateral, se debe tener en cuenta que las velocidades tienen 23. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. que ser previamente controladas (pozas de regulación), con la finalidad que no se produzca turbulencias que originen perturbaciones y no puedan. OP EC UA RI AS. cumplir con su objetivo.. d. Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el cálculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por. causas incontrolables. Existen tablas que nos sugieren valores en función del caudal y en función de la plantilla del canal.. La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde. Dónde: Borde libre: en pies. AG R. libre con la siguiente fórmula:. C = 1,5 para caudales menores a 20 pies3/seg., y hasta 2,5 para caudales del orden de los 3 000 pies3/seg.. DE. Y = Tirante del canal en pies. REVESTIMIENTO DE CANALES. CA. ix.. a) Propiedades del suelo. TE. Se han producido quebraduras y otros deterioros al revestir de concreto sobre arcillas hinchables o yeso, roca calcárea o cavernosa. En este caso. IO. debe preferirse un revestimiento más flexible como tierra compactada o. BI. BL. membrana enterrada. Si los tramos son cortos de estos suelos inadecuados, puede ser ventajoso excavar esta hasta una cierta profundidad, sustituirlo por arena u otro material apropiado para servir de terreno de cimentación a un revestimiento de superficie dura. A veces es posible apartarse de los subsuelos inadecuados mediante cambios en el trazado del canal. Si en la excavación del canal existen cantidades suficientes de arena y grava o pueden traerse estos materiales de lugares no muy distantes, 24. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.