U.N.: SAN LUIS GONZAGA - ICAING.CIVIL IX - B

AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIN

U. N.: San Luis Gonzaga de ICA

Facultad:Ingeniera CIVIL

Tema:

CANALES

Curso:RECURSOS HIDRULICOS

Profesor:

Ing. RAMOS LEGUA, Miguel.

Integrantes:

ARGUEDAS ORELLANA, Mariela.CANALES ESPINOZA, Stephanie L.CAUTI CHOCCE, Heydi.CHOQUE GAVILAN, Jess.CONDORI AGUILAR, Carlos J.FLORES RODAS, JoanHUAYANAY VILLA, Juan J.RAMOS RIOS, Jos.

Ciclo - Grupo:IX - B

ICA - PER

DEDICATORIA

Gracias a esas personas importantes en nuestras vidas, que siempre estuvieron listas para brindarnos toda su ayuda, respondemos a ese apoyo dedicndoles el presente trabajo.

INTRODUCCIN

El agua no se distribuye uniformemente en el tiempo y el espacio. A veces se encuentran grandes volmenes lejos de los centros de poblacin o cuando estn prximas, pueden resultar impropias para el consumo. A veces pequeos ros tienen agua en condiciones satisfactorias, pero no son aprovechables porque en ciertas pocas del ao, su flujo es nulo.

La responsabilidad del control y distribucin de las aguas normalmente compete a los gobiernos y las comunidades, pero los aspectos tcnicos de estas actividades encajan dentro de las responsabilidades del ingeniero civil. Le corresponde entre otras cosas, proyectar, disear, construir y administrar las obras relacionadas con ros, canales, presas, sistemas de irrigacin y drenaje, redes de abastecimiento de agua, alcantarillado pluvial y sanitario; en realidad, l es el ingeniero por excelencia del ambiente.

La responsabilidad del ingeniero civil es inmensa porque los conocimientos dela Hidrulica se basan en cientos de aos de empirismo, muchos aos de estudios tericos y de anlisis cientficos, y pocos aos de experiencia con las tcnicas modernas de instrumentacin y computacin aplicada a los problemas relacionados con los recursos hidrulicos.

Despus del aire que respiramos, el agua es el elemento ms esencial para el hombre. Sin el agua, la vida animal o vegetal sera imposible. Tambin es un medio eficiente de transferencia de calor y energa y es el solvente ms universal que se conoce. Desde hace por lo menos 5000 aos el hombre ha inventado y construido obras para el aprovechamiento del agua; entre las ms antiguas estn los CANALES, usados para llevar el agua de un lugar a otro.

CANALES

I. ANTECEDENTES:

El conocimiento emprico del funcionamiento de los canales se remonta a varios milenios. En la antigua Mesopotamia se usaban canales de riego, en la Roma Imperial se abastecan de agua a travs de canales construidos sobre inmensos acueductos, y los habitantes del antiguo Per construyeron en algunos lugares de los Andes canales que an funcionan. El conocimiento y estudio sistemtico de los canales se remonta al siglo XVIII, con Chzy, Bazin y otros.

II. DEFINICION:

En ingeniera se denomina canal a una construccin destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua, y a diferencia de las tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. La descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es una parte fundamental de la hidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingeniera hidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil.

Los canales son conductos abiertos o cerrados en los cuales el agua circula debido a la accin de la gravedad y sin ninguna presin, pues la superficie libre del lquido est en contacto con la atmosfera, esto quiere decir que el agua fluye impulsada por la presin atmosfrica y de su propio peso. Los canales pueden ser naturales (Ros o arroyos) o artificiales (Construidos por el hombre). Dentro de estos ltimos pueden incluirse aquellos conductos cerrados que trabajan parcialmente llenos (alcantarillas, tuberas)Bsicamente un canal no es ms que un cauce artificial de agua, siendo su forma muy variada. La forma perfecta de un canal seria aquella que ofrece la menor resistencia al avance de las aguas y que la naturaleza ha demostrado que resulta ser la semicircular, pero dada la dificultad de ejecucin de la misma (no existen mquinas con cuchillas curvas), se opta por secciones trapeciales, que resulten inscriptas dentro de una circunferencia.

III. CLASIFICACION DE CANALES:

Podemos clasificarlos de acuerdo a:

3.1. DEACUERDO CON SU ORIGEN:

Los canales se clasifican en:

a. Canales Naturales.-

Se denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza terrestre, algunos con poca profundidad y otros son ms profundos, segn se encuentren en montaa o planicie. Algunos canales permiten la navegacin, generalmente sin necesidad de dragado.

Incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural en la tierra, los cuales varan en tamao desde pequeos arroyuelos en zonas montaosas, hasta quebradas, ros pequeos y grandes, arroyos, lagos y lagunas. Las corrientes subterrneas que transportan agua con una superficie libre tambin son consideradas como canales abiertos naturales.

La seccin transversal de un canal natural es generalmente de forma muy irregular y variable durante su recorrido, lo mismo que su alineacin y las caractersticas y aspereza de los lechos. El estudio de los canales naturales requiere un conocimiento de otros campos: tal como la hidrologa, geomorfologa, sedimentologa, etc., que es una especialidad denominada hidrulica de ros o fluvial.

SECCION TRANSVERSAL IRREGULAR

b. 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 navegacin, control de inundaciones, canales de centrales hidroelctricas, alcantarillado pluvial, sanitario, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras, cunetas de drenaje agrcola y canales de modelos construidos en el laboratorio.

Los canales artificiales usualmente se disean con formas geomtricas regulares (prismticos), un canal construido con una seccin transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismtico. El trmino seccin de canal se refiere a la seccin transversal tomado en forma perpendicular a la direccin del flujo. Las secciones transversales ms comunes son las siguientes:

Seccin trapezoidal: Se usa en canales de tierra debido a que proveen las pendientes necesarias para estabilidad, y en canales revestidos.

Seccin rectangular: Debido a que el rectngulo 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

Seccin triangular: Se usa para cunetas revestidas en las carreteras, tambin en canales de tierra pequeos, fundamentalmente por facilidad de trazo. Tambin se emplean revestidas, como alcantarillas de las bcarreteras. Seccin parablica: Se emplea en algunas ocasiones para canales revestidos y es la forma que toman aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.

c. Canales de Navegacion.-

Un canal de navegacin es una va de agua, a menudo de origen artificial, que normalmente conecta lagos, ros u ocanos. Se utilizan para el transporte, a menudo surcados por barcazas en los canales fluviales y por barcos en los canales que conectan ocanos.

Los canales interiores precedieron el desarrollo del ferrocarril durante la revolucin industrial y algunos de ellos fueron posteriormente secados y utilizados como pasos libres para construir vas frreas.

d. Canales de Riego.-

Los canales de riego son vas construidas que tienen la funcin de conducir el agua desde la captacin hasta el campo o huerta donde ser aplicado a los cultivos. Son obras de ingeniera importantes, que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocar daos al ambiente y para que se gaste la menor cantidad de agua posible.

Estn estrechamente vinculados a las caractersticas del terreno, generalmente siguen aproximadamente las curvas de nivel de este, descendiendo suavemente hacia cotas ms bajas (dndole una pendiente descendente, para que el agua fluya ms rpidamente y se gaste menos lquido).

La construccin del conjunto de los canales de riego es una de las partes ms significativas en el costo de la inversin 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 pequeos canales con capacidad para unos pocos l/s, son los llamados canales de campo.

3.2. DEPENDIENDO SUS FUNCIONES

Los canales de riego se pueden clasificar en.

a. Canal De Primer Orden.-

Llamado tambin canal madre o de derivacin y se le traza siempre con pendiente mnima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos.

b. Canal De Segundo Orden.-

Llamados tambin laterales, son aquellos que salen del canal madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sublaterales, el rea de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego.

c. Canal De Tercer Orden.-

Llamados tambin sub laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades individuales a travs de las tomas del solar, el rea de riego que sirve un sub lateral se conoce como unidad de rotacin. De lo anterior de deduce que varias unidades de rotacin constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, este sistema adopta el nombre de codificacin del canal madre o de primer orden.

3.3. SEGN EL TIPO DE ESCURRIMIENTO:

Segn el tipo de flujo se los puede clasificar en:Para distinguir si un flujo es permanente o no permanente se tiene como criterio el tiempo.

a. FLUJO PERMANENTE: si la profundidad de flujo no cambia o puede suponerse constante durante el intervalo de tiempo en consideracin.

b. FLUJO NO PERMANENTE: Cuando la profundidad cambia con el tiempo. Por ejemplo en el caso de crecientes y oleadas, el nivel del flujo cambia de manera instantnea a medida que pasan las ondas y el tiempo se vuelve de importancia para el diseo de estructuras de control.

IV. CARACTERISTICAS DE LOS CANALES

a. REA HIDRULICA (A). Se refiere siempre a la de la seccin transversal ocupada por el flujo en un canal, m.

b. PERMETRO MOJADO (P)Es la longitud de la lnea de contacto entre el agua y la superficie mojada del canal, m.

c. PROFUNDIDAD DEL FLUJO O TIRANTE HIDRULICO (Y)Es la distancia vertical a la plantilla, medida desde la superficie libre del agua al punto ms bajo de la seccin transversal.

Ocasionalmente se le confunde con el tirante normal de la seccin (d), el cual se mide en forma perpendicular al fondo del canal. Cuando el ngulo , que forma la pendiente longitudinal del canal con respecto al plano horizontal de referencia es muy pequeo, el tirante hidrulico y se puede considerar igual al tirante normal, d, m. La relacin entre ambos tirantes es:

d. ANCHO DE LA SUPERFICIE LIBRE O ESPEJO (T) Es el ancho de la seccin del canal, medido al nivel de la superficie libre, m.

e. PROFUNDIDAD HIDRULICA O TIRANTE MEDIO (D)Es la relacin entre el rea hidrulica y el ancho de la superficie libre, m.

f. RADIO HIDRULICO (R)Es el parmetro utilizado para medir el efecto de la forma del canal y es el cociente del rea hidrulica y su permetro mojado, m.

g. Talud (z)Es la inclinacin de las paredes de la seccin transversal y corresponde a la distancia horizontal z recorrida desde un punto sobre la pared, para ascender la unidad de longitud a otro punto sobre la misma, generalmente se expresa 1: z.

Factor de seccin para el clculo de flujo uniforme , es el producto del rea hidrulica y el radio hidrulico elevado a la potencia 2/3.

Factor de seccin para el clculo de rgimen crtico, Z, es el producto del rea hidrulica y la raz cuadrada de la profundidad hidrulica.

Elementos geomtricos de un canal, seccin transversal.

V. PROCESO CONSTRUCTIVO DE CANALES

No existe una formula nica para llevar a cabo la construccin de un canal, pero en forma generalizada se estima que puede seguir los siguientes pasos:

a) Trazo y apertura de la plataforma del canal.b) Trazo y replanteo de la seccin transversal del canal.c) Excavacin de la caja del canal.d) Revestimiento del canal.e) Curado.f) Sellado de juntas.

a. TRAZO Y APERTURA DE LA PLATAFORMA DEL CANAL

La plataforma es como una carretera de ancho y pendiente, por lo general constantes, sobre la cual se construye el canal.

CARACTERSTICAS:Ancho: aLongitud: LPendiente: SSiendo el principal componente el ancho a:

Donde: a: ancho de la plataformab: ancho del borde interior (0.50 m mnimo)B: ancho superficial de la caja del canalb: ancho del borde exterior (camino de acceso= 1.20 m mnimo)

Borde interior (b).Permite que los materiales arrastrados por las lluvia en direccin de la pendiente de la pendiente del talud del suelo natural, o los pequeos derrumbes, se depositen en l, y no directamente en la caja del canal, evitando as que el agua se embalse, y se desborde lateralmente, ocasionando a veces el deslizamiento o rotura del canal y erosin de los suelos bajo la plataforma.

Borde exterior ( b ), Se usa generalmente para caminos de personas, animales, pequeos vehculos motorizados, etc.; para transportar y preparar mezclas de concreto para el revestimiento del canal, etc.

Otras importantes caractersticas que se debe observar en la plataforma estn determinadas por el tipo de suelo (limosos, arcillosos, pedregosos, rocosos, etc.); no todos los taludes son estables, algunos con presencia de humedad, necesidad de drenajes, etc. En todos los casos, la plataforma deber de estar libre de materia orgnica, de rellenos y debe ser siempre estable.

REQUERIMIENTOS PARA EL TRAZO DE LA PLATAFORMA

Hacer un reconocimiento de la zona, desde la bocatoma hasta la cmara de carga. Verificar los planos de la bocatoma, con el canal de aduccin, desarenador, canal de conduccin, etc., en cuanto a las cotas todas deben ser coherentes, de acuerdo a la pendiente establecida en cada caso.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS BSICOS.

Personal Determinacin de la cota inicial de la plataforma. Trazo de la plataforma

APERTURA DE LA PLATAFORMA

Aperturar la plataforma es obtener una franja de terreno de ancho y pendiente uniformes, teniendo como referencia el exterior de la plataforma, es decir la lnea imaginaria que une las estacas colocadas en el trazo de la misma.

Generalmente es un corte a ladera y se emplean herramientas, equipos, maquinarias, etc., de acuerdo al tipo de suelo encontrado. Sobre sta se construir el canal por lo que debe estar libre de materia orgnica o rellenos que atenten contra la estabilidad de la misma y del canal.

b. TRAZO Y REPLANTEO DE LA SECCION TRANVERSAL DEL CANALSe realiza despus de la construccin de la Plataforma. Podemos seguir el siguiente procedimiento:

a) Verificar las caractersticas geomtricas y especificaciones del proyecto.b) Trazar el eje del canal, en recta y curva.c) Trazar la base inferior y exterior del canal.d) Replantear las medidas trazadas.

TRAZO DEL EJE DEL CANAL

El eje es una lnea imaginaria que pasa por el centro de las bases y paralelo a los bordes de stas El trazo del eje, comprende dos etapas: en tramo recto y en curva.

TRAZAR LOS BORDES DE LAS BASES DEL CANAL

Obtenido el eje del canal en tramo recto y curvo, se comparte a partir de ste, mitad y mitad, la medida de las bases inferior y superior cuando no va ser revestido. En cambio cuando va llevar revestimiento, se tomarn las medidas exteriores de las bases de la cercha.

c. EXCAVACION DE LA CAJA DEL CANAL

Se empezara de la parte central, no saliendo del ancho de la base, hasta la profundidad especificada, luego se excavaran los taludes no saliendo del ancho superior, finalmente se perfilaran las caras laterales.

La pendiente de fondo debe ser verificada permanentemente con un nivel o manguera de nivel.

d. REVESTIMIENTO DEL CANAL

Emplantillas cada 10 m en tramos rectos y cada 5 m o menos en curva, teniendo en cuenta la pendiente de diseo. Usar nivel para lograr mayor precisin.

Se colocaran cerchas en cada plantilla fijadas con estacas en ambos taludes, posteriormente se colocaran cerchas intermedias cada 2.5 m chequeando la pendiente requerida.

Consiste en colocar una capa de concreto u otro material, al piso y a las paredes del canal, formando un espesor uniforme y acabado, puede ser pulido o frotachado. Terminados los taludes, se procede igual con el piso del canal.

Luego se proceden a extraer las cerchas evitando que los bordes extremos revestidos se deterioren. En este caso presentado se debe nivelar el espesor que determine la cercha de madera. Los pasos serian:Emplantillar.Colocar las cerchas.RevestirNivelarExtraer las cerchasPulir.e. CURADO DEL CANAL

El concreto para llegar a la resistencia de diseo debe perder humedad lentamente, esto se consigue realizando el curado, es decir llenando los cajones con agua durante 2 das mnimo. Para ello se colocan champas al ingreso y salida, permitiendo que se retenga agua en los cajones revestidos hasta que queden llenos. Aguas arriba se har provisionalmente un rebose para eliminar el agua excedente, permite adems verificar la pendiente.

Otra alternativa es colocar mantas humedecidas sobre las caras y fondo del canal.

f. LLENADO DE JUNTAS

Las juntas estn determinadas por los espacios que dejan las cerchas al ser extradas, cada 2.5 a 4 metros de acuerdo a la capacidad de canal. Esto permite al concreto expandirse y contraerse por efectos de temperatura evitando rajaduras.

De acuerdo al volumen a conducir se exigir que previamente se coloque Water Stop de 6 u 8 entre cada cara embebida en el concreto.

El material para el relleno de las juntas puede ser una mezcla caliente de brea con arena en la proporcin 1:4, o, resinas sintticas impermeabilizantes.Se colocar la mezcla primero en los taludes y despus en el piso por capas, no debe sobrepasar del nivel del revestimiento del canal.VI. INFILTRACION EN CANALES

Los canales son conductos que sirven para el transporte del agua, desde el punto de captacin hasta el punto de entrega para su uso (generacin de energa elctrica, riego, uso poblacional, etc.)

Generalmente los canales que sirven a las plantas hidroelctricas son revestidos, en cambio por razones de costo en lo que se refiere a la inversin inicial, en la mayora de los casos, los canales con fines de irrigacin se dejan sin revestir.

De los materiales que se usan como lecho del canal ninguno de ellos es 100% impermeable, pero cuando los canales no se revisten, las perdidas por infiltracin se hacen muy considerables.

El clculo de las perdidas por infiltracin de un canal, resulta de gran importancia para la evaluacin econmica de los canales que se van a ejecutar o de los que ya estn ejecutados, el clculo se efecta con base en un examen de las propiedades hidrulicas del suelo donde intervienen muchas variables.

Las prdidas por infiltracin en los canales, reducen la eficiencia del sistema ya que presentan prdidas de agua valiosa para los cultivos, adems las perdidas elevan el nivel fretico, lo que causa efectos perjudiciales a las plantas, ayuda a la salinizacin del suelo y se convierte en foco de enfermedades.

a. FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS PRDIDAS

La permeabilidad del lecho del canal, la percolacin depende de la permeabilidad del suelo y son tanto mayores cuando ms poroso y grueso es el suelo. Edad del canal, la perdida de agua en los canales es generalmente mxima inmediatamente despus de construidos, y despus disminuye gradualmente con el tiempo a medida que el fondo y los lados son cubiertos por el fango. Caudal, las prdidas son proporcionalmente menores en los canales grandes que en los pequeos. Longitud del canal, las prdidas son directamente proporcionales a la longitud del canal de conduccin.

b. MTODOS PARA DETERMINAR LAS PRDIDAS POR INFILTRACIN.Para calculas las prdidas por infiltracin en canales se pueden utilizar:

Medida directa en el campo Mtodos empricosb.1. Medida Directa En El Campo:

La medida directa en el campo de las prdidas por infiltracin se puede hacer:

Midiendo los caudales que entran y salen de un tramo de canal (figura 1), siendo la diferencia entre ellos las perdidas. Para el aforo de los caudales se pueden usar molinetes, vertederos o el aforador parshall. La exactitud del mtodo depende de la exactitud del aforo. La gran ventaja de este mtodo es que no interviene con el funcionamiento moral del canal y cuesta poco. Aislando un tramo de un canal por medio de un relleno de tierra al principio y al final del tramo (figura 2). El mtodo consiste en medir la velocidad de infiltracin del agua en el estanque que se forma en el tramo. El mtodo tiene la desventaja de ser costoso, adems de interrumpir el servicio del canal durante la medicin.

Figura 1. Medidas de caudales en la entrada y salida de un tramo.

Figura 2. Calculo de perdidas aislando un tramo de un canal.

La frmula que se usa para el clculo es la siguiente:

DNDE:S = infiltracin media a lo largo de la longitud L, en .W = espejo de agua medio en el tramo estancado. = tirante de agua al inicio de la medicin. = tirante al cabo de 24 horas.P = permetro promedio.

b.2. FORMULAS EMPRICAS

Las frmulas empricas nicamente dan aproximaciones no muy exactas del clculo de las prdidas por infiltracin, pero a pesar de todo sirve para hacer una estimacin preliminar del problema.Existen varias frmulas empricas para calcular las prdidas por infiltracin en canales no revestidos, dentro de las cuales se pueden mencionar:

FORMULA DE T. INGHAM:

Ingham desarroll su frmula emprica en 1896 con base en las observaciones hechas en los canales de Punjab, India, su expresin es:

DNDE:P = prdidas en .b = ancho de solera en m.y = tirante en m.Z = talud.

FORMULA DE ETCHEVERRY:

Etcheverry encontr para el clculo de las prdidas la siguiente ecuacin:

DNDE:P = prdidas en . = coeficiente que representa la permeabilidad.b = ancho de solera en m.y = tirante en m.Z = talud.CLASE DE SUELO

Arcillosos0.25 0.50

Franco arcillosos0.50 0.75

Limosos y francos0.75 1.00

Franco arenosos1.00 1.50

Arenas finas1.50 1.75

Arenas gruesas2.00 2.50

Gravas2.50 6.00

FORMULA DE PAVLOVSKI:

Pavlovski determin la siguiente frmula emprica:

DNDE:P = prdidas en .K = coeficiente de permeabilidad en m/s.b = ancho de solera en m.y = tirante en m.Z = talud.

El coeficiente de permeabilidad K es muy variable, dependiendo de muchos factores, como orientacin se muestran los siguientes valores:

Clase de sueloK (cm/s)

Grava

Arena gruesa

Arena fina

Tierra arenosa

Tierra franco arcillosa

Tierra franca

Limo

Arcilla

Arcilla compacta

FORMULA DE DAVIS WILSON:

Davis y Wilson encontraron la siguiente ecuacin:

DNDE:P = prdidas en .b = ancho de solera en m.y = tirante en m.Z = talud.v = velocidad media en m/s. = coeficiente que representa la permeabilidad en m/s.

MATERIAL

Hormign de 10 cm de espesor1

Arcilla de 15 cm de espesor4

Enlucido de cemento de 2.5 cm 66

Suelo arcilloso 1212

Suelo franco arcilloso 1515

Suelo franco 2020

Suelo franco arenoso 2525

Suelo arcilla limas o 3030

Arena40 - 70

FORMULA DE PUNJAB:

Punjab propuso la siguiente frmula:

DNDE:P = prdidas en .Q = caudal en . = valor que vara de acuerdo al suelo.MATERIAL

Suelos muy permeables0.03

Suelos comunes (medios)0.02

Suelos impermeables0.01

FRMULA DE KOSTIAKOV:

Kostiakov dedujo la siguiente ecuacin:

DNDE:P = prdidas en .K = coeficiente de permeabilidad en m/s.b = ancho de solera en m.y = tirante en m.Z = talud.

FRMULA DE E. A. MORITZ:

Moritz encontr la siguiente frmula:

DNDE:P = prdidas en .A = rea hidrulica en . = coeficiente que depende del material donde se encuentre el canal.Q = caudal en .v = velocidad media en m/s.MATERIAL

Franco arcilloso impermeable0.08 0.11

Franco arcilloso semi-impermeable sobre arcilla compacta, a profundidad no mayor de 1 m bajo el fondo del canal0.11 0.15

Franco arcilloso ordinario, limo0.15 0.23

Franco arcilloso con arena o grava, grava cementada (conglomerados), arcilla y arena0.23 0.30

Franco arenoso0.30 0.45

Suelos arenosos sueltos0.45 0.55

Suelos arenosos con grava0.55 0.75

Roca desintegrada con grava0.75 0.90

Suelo con mucha grava0.90 1.90

VII. REVESTIMIENTO EN CANALES El revestimiento y la proteccin de las mrgenes de las canalizaciones pueden representar hasta el 25% del costo de implantacin de estas obras. Sin embargo, su costo y su duracin dependen de la calidad del revestimiento y del manejo adecuado que se d a las aguas superficiales.

Los materiales de mayor empleo para el revestimiento de canales son:

Revestimiento con mampostera. Revestimiento con Concreto. Revestimiento con Mortero. Revestimiento con Concreto asfaltico. Revestimiento con colchones reno, Revestimiento con Mantos permanentes, Revestimiento con Gaviones.

a. REVESTIMIENTO CON MAMPOSTERIA:

La mampostera constituye un excelente revestimiento de los canales. Los recubrimientos de mampostera (piedra, ladrillo, bloques, etc.) se pueden utilizar cuando estos materiales abundan y la mano de obra es econmica y recomendable. Los de piedra pueden construirse juntando con mortero o simplemente acomodndola (zampeado).

b. REVESTIMIENTO CON CONCRETO:

Los revestimientos de concreto con refuerzo se utilizan cuando el canal se construye en sitios cuyos cambios de temperatura son extremos y hay fluctuaciones frecuentes del gasto.

El acero de refuerzo sirve para evitar el agrietamiento del concreto como resultado de dichos cambios de temperatura y para controlar las grietas y con ello las filtraciones. La seccin del acero de refuerzo en direccin longitudinal es del 0.1 al 0.4% y en la direccin transversal del 0.1 a 0.2%, representa una parte importante del costo total y a veces es posible suprimirlo mediante las juntas de construccin.

El revestimiento de concreto, si bien implica un costo inicial elevado, presenta a su vez mltiples ventajas, puesto que es muy duradero, los costos de conservacin son mnimos y su capacidad aumenta a causa de que la superficie es relativamente lisa.

c. REVESTIMIENTO CON MORTERO:

Los revestimientos de mortero a base de pistola de cemento se usan en canales pequeos, pero el procedimiento deja la superficie rugosa que debe ser terminada a mano si se desea una de primera clase. Adems son ms propensos a fallas de presin hidrosttica.

El espesor no es mayor de 5cm en taludes firmes. El cemento se mezcla con arena previamente cernida a travs de la malla N4 de 4.76 mm de abertura, en proporcin 1:3 a 1.4. Para revestir acequias, canales se emplea el mortero de cemento portland aplicado por medios neumticos.

d. REVESTIMIENTO CON CONCRETO ASFALTICO:

El concreto asfaltico es una mezcla de arena, grava, cemento y asfalto, realizada a temperaturas de 160C o ms, segn el tipo de asfalto.

Los recubrimientos a base de concreto asfaltico tienen algunas ventajas por su flexibilidad y resistencia a la erosin, si bien falla por intemperismo.

Los espesores varan de 6.5 a 10cm dependiendo del tamao del canal. El asfalto se mezcla con arena o con arena y grava en proporcin de 6 a 11% en peso y se le agrega despus el material fino (70% menor que la abertura de la malla N200).

e. REVESTIMIENTO CON COLCHONES RENO

Los colchones Reno pueden actuar como proteccin de mrgenes y como revestimiento parcial o total del fondo, cuando es necesario estos colchones pueden ser utilizados para favorecer la rpida recuperacin de la vegetacin, integrando la canalizacin al medio ambiente.

En los canales de aduccin, los colchones Reno actan como proteccin del elemento impermeabilizante (en general geo membranas colocadas entre dos geotextiles no tejidos) minimizando, debido a su peso, los efectos de la subpresin (fotos A y B).En cursos de agua de baja velocidad.

f. MANTOS PERMANENTES:

Los canales abiertos en tierra son susceptibles a erosionarse debido a la fuerza de arrastre del flujo de agua que genera esfuerzos cortantes en su superficie, ocasionando desprendimiento de material, lo que conlleva a la prdida de la seccin y a la reduccin de su desempeo hidrulico.

El manto permanente Terratrac TRM brinda proteccin inmediata contra la erosin en la superficie de canales en tierra en ausencia de vegetacin gracias a su alta resistencia contra las fuerzas hidrodinmicas presentes en el flujo de agua, adems sirve de soporte en el crecimiento y establecimiento de la vegetacin y refuerza la vegetacin madura, con lo cual se logra mantener la seccin de diseo del canal y su buen funcionamiento a largo plazo.

g. REVESTIMIENTO CON GAVIONES

El recubrimiento de gavin es de forma de colchn de 20 30 centmetros de espesor. Sus aplicaciones principales son el revestimiento de mrgenes de canales y ros, proteccin en de estribos de puentes, plataformas de formas de cimentacin y consolidacin de taludes en carreteras y vas de comunicacin.

VENTAJAS QUE OFRECE EL REVESTIMIENTO EN CANALES:

Prevencin de la erosin. Imposibilidad de roturas. Eliminacin de vegetacin. Aumento de la capacidad del canal. Disminucin de los costos de mantenimiento. Reduccin de los costos de riego. Proteccin de la salud pblica. Acortamiento del trazado por las mayores pendientes admisibles. Eliminacin del efecto de la salinizacin de las tierras. Condiciones que deben cumplir los revestimientos de canales.

VIII. JUNTAS:

Las juntas se efectan para evitar la figuracin de los paos debido a los movimientos por las dilataciones y contracciones del hormign revestimiento del canal.

Por intermedio de las juntas se puede escapar agua originando perdidas localizadas, se debe evitar estas infiltraciones, ya que causan fenmenos de arrastre de partculas entre revestimiento y suelo. La forma y disposicin de las juntas depende del tipo de seccin transversal usada y del mtodo constructivo usada en el canal.

TIPOS DE JUNTAS:

Juntas de Construccin Juntas transversales de Contraccin Juntas Longitudinales de Contraccin Juntas de Expansin.

a. Juntas de Construccin.-Se ubica en cualquierlugar apropiado durante la construccin (interrupcin del trabajo). Usualmente se hace coincidir con una junta transversal, longitudinal o de expansin.

b. Juntas Transversales de Contraccin:Se colocan para controlar el fisuramiento en este sentido producido por contraccin del concreto durante el fraguado, o cambios de volumen causados por las variaciones de temperatura o dela humedad, se colocan en forma obligatoria.

Se recomienda los siguientes espaciamientos para concreto simple:

Dnde: e es el espesor de la junta.

c. Juntas Longitudinales de Contraccin.-Son usadas para controlar el fisuramiento irregular de losas sin refuerzo, donde el permetro del revestimiento es de 9 m a ms y espaciados de 2.5 a 4.5 m.

d. Juntas de Expansin.No requieren ordenamiento exacto sino que se colocan cuando el revestimiento se une con estructuras fijas.

Enelcasodejuntasdecontraccin y construccin no hay prcticamente diferencia entre ambas, y por lo tanto se hacen coincidir. Mientras que las juntas de dilatacin tienen mayorespesorquelasjuntasdecontraccin

Para el caso de hormign adopto paos alternados todas las juntas son iguales, no hay diferencia entre ellas.

IX. TUNEL:

Un tnel es una obra subterrnea de carcter lineal que comunica dos puntos para el transporte de personas o materiales. Normalmente es artificial.

Un tnel generalmente sirve para dar paso al trfico, para vehculos de motor, para ferrocarril o para un canal. Algunos son acueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroelctrico o para el saneamiento). Tambin hay tneles diseados para servicios de telecomunicaciones. Incluso existen tneles para el paso de ciertas especies de animales. Algunos conectan zonas en conflicto o tienen carcter estratgico, ya que sirven como refugio como la montaa Cheyenne.En las grandes ciudades el transporte se realiza mediante una red de tneles donde se mueve el metro. La posibilidad de soterrar ahorra espacio e impide el cruce al mismo nivel del tren con los peatones o los vehculos.

X. CADAS Y RPIDAS

1. CADAS:

Cuando el terreno natural por el cual debe pasar un canal tiene una pendiente muy fuerte, para evitar velocidades excesivas debern proyectarse tramos de canal con pendiente suave ligados por estructuras llamadas cadas.

La Secretara de Recursos Hidrulicos recomienda como cada mnima un metro, pero puede haber hasta de 4 y 5 metros.

Cuando el terreno presenta pendiente fuerte en una distancia relativamente corta resulta ms conveniente usar una rpida que es una estructura de mayor longitud aunque ambas cumplen la misma funcin que es la de disipar energa del agua evitando con esto la erosin y permitir velocidades bajas en el canal lo cual facilita la operacin.

En la siguiente tabla se dan los valores recomendables para la profundidad (p) y la longitud (L) del colchn amortiguador en funcin del ancho de plantilla (b) y el desnivel (F).

2. RPIDAS:

En una rpida se pueden distinguir las siguientes partes:

a. Seccin de Control:

Es la seccin donde se presenta el cambio brusco de pendiente y se caracteriza porque en esta seccin se produce el tirante crtico.

b. Rampa:

Es el tramo de canal con pendiente mayor que la crtica presentndose en l un escurrimiento de rgimen sper crtico.

c. Trayectoria:

Es una curva parablica que liga la rampa con la parte inicial del colchn amortiguador. Se adopta esta forma debido a que es la trayectoria libre seguida por el agua, de esta manera se evita que el agua se separe de la plantilla produciendo vibraciones y erosin.

d. Colchn amortiguador:

Es un depsito formado en su parte inicial por un plano inclinado 1.5: 1, despus por un fondo plano de nivel inferior al canal de salida con el cual se une mediante un escaln. El objeto del colchn amortiguador es disipar la energa cintica que trae el agua para evitar la erosin de la estructura.CLCULOS HIDRULICOS DE UNA RPIDA:

Clculo del tirante crtico en la seccin de control:Para obtener este tirante mediante el grfico 1, debe calcularse el factor de seccin Z.

Entrando en el grfico 1 con si es seccin rectangular o trapezoidal o con el valor si es circular siendo d el dimetro se obtiene o respectivamente de donde se despeja el valor del tirante crtico .

Clculo de la seccin de la rampa:Consiste en determinar las dimensiones de la seccin, esto se puede hacer aplicando la frmula de Manning, dado que la rampa es la parte que absorbe el desnivel por salvar conocemos su pendiente aproximada.

Clculo del perfil de la Trayectoria:Para definir el perfil de la trayectoria usaremos un sistema de ejes como se muestra en la figura, cuyo origen coincide con el final de la rampa.

La longitud horizontal de la trayectoria se obtiene con la expresin:

Y pueden obtenerse una serie de puntos para trazar la curva parablica con la expresin:

Siendo en ambas expresiones S y V la pendiente y velocidad correspondientes a la rampa.

Clculo de la longitud y profundidad del colchn amortiguador:

Para determinar las dimensiones del colchn amortiguador debemos conocer las condiciones en que el agua llega al pie de la trayectoria, es decir su tirante y su velocidad

Estableciendo Bernoulli entre el inicio de la trayectoria y el final del plano 1.5: 1 se llega a:

: Carga de velocidad al final del plano 1.5: 1= carga de velocidad en la rampad = tirante en la rampa= proyeccin vertical de la trayectoriap = altura del plano 1.5: 1 = tirante

Suponiendo valores de (aproximadamente ) se puede calcular y comprobar el valor de mediante

Hasta obtener el valor correcto de

Ya obtenido el valor lo que procede es obtener el tirante conjugado que forma el salto hidrulico. Esto se facilita usando la grfica 2 que da la relacin de los tirantes conjugados entrando con el valor:

Obtenemos el valor de la relacin de donde se despeja .

La grfica 3 nos da tambin en funcin del valor F la relacin siendo L la longitud del colchn amortiguador.

Si conocemos el tirante en el canal de salida podemos obtener la profundidad (P) del colchn.

GRAFICO 2:

GRAFICO 3:

DISEO DE UNA RPIDA

BIBLIOGRAFIA

HIDRAULICA II PEDRO RODRIGUEZ RUIZ Hidrulica de Canales Ingeniera Civil UCV http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(ingenier%C3%ADa) http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/canales-abiert/canales-abiert.shtml http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/interesantes/laderas_andinas/paginas/canales.htm http://www.ingenieriarecursoshidricos.com/programas/diseo-de-canales-y-estructuras-hidrulicas-hcanales-v30

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