124174835 Trazo y Dizeno de Canales

INGENIERÍA CIVILI. HIDRÁULICA APLICADA GENERALIDADES: CANAL MOCHUMÍ Los canales como elementos de transporte del agua, son conducciones artificiales en las que el agua circula sin presión, es decir en contacto continuo con la atmósfera. El estudio hidráulico de estas conducciones se caracteriza porque el movimiento del agua se realiza por su propio peso, es decir, sin ningún gasto energético y aprovechando la fuerza de la gravedad. En un proyecto de irrigación, lo que compete al diseño de canales y obras de arte no es la más importante; pues es el caudal el factor clave en el diseño y el más significativo en un Proyecto de Riego, este parámetro se obtiene en base a la interrelación de ciertos factores como son: tipo de suelo, cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego, etc; es decir, mediante la conjugación de la relación agua-suelo-planta y de la hidrología, de manera que cuando se trata de una planificación de canales aquel diseñador que tenga un conocimiento de estas disciplinas, sin llegar a ser un especialista, tendrá mucho más panorama y será más eficiente que aquel que diseña fríamente. 1 INGENIERÍA CIVIL II. HIDRÁULICA APLICADA PARTES QUE CONSTITUYEN UN CANAL: donde: b : d Base del canal o ancho de solera : Tirante de agua, altura que el agua adquiere en la sección transversal. f : Borde libre m1 : Talud interior del canal m2 : Talud de corte m3 : Talud Exterior del Terraplén del canal m4 : Talud del terreno natural c1 y c 2 : Ancho de bermas o cominos de servicio o vigilancia H=f+d : Altura total del canal : Ancho superficial de agua en el canal T 2 INGENIERÍA CIVIL III. HIDRÁULICA APLICADA ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CANAL: Dónde: y : Tirante de agua, altura que el agua adquiere en la sección transversal b : Base del canal o ancho de solera T : Espejo de agua o superficie libre de agua H : Profundidad total del canal H–y : Borde libre C : Ancho de corona Ɵ : Ángulo de inclinación de las paredes laterales con la horizontal ( ) √ ( ) ( ) ( √ ) 3 aplicando relaciones trigonométricas según Figura. el radio hidráulico es la dimensión característica de la sección transversal. ? ? ? ?  Factor de sección para el cálculo de flujo crítico: Es el producto del área mojada y la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica. hace las funciones del diámetro en tuberías. es decir la profundidad máxima del agua en el canal. √D f s ó 4 . ? ? ?  Profundidad hidráulica “D” o profundidad media “y”: Es la relación entre el área hidráulica y el espejo de agua.  Área mojada o área hidráulica “A”: Es la superficie ocupada por el líquido en una sección transversal normal cualquiera.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Talud “Z”: Es la relación de la proyección horizontal a la vertical de la pared lateral (se llama también talud de las paredes laterales del canal).  Ancho superficial o espejo de agua “T”: Es el ancho de la superficie libre del agua. se tiene: ? ??? ?  Tirante de agua o profundidad de flujo “y”: Es la distancia vertical desde el punto más bajo de una sección del canal hasta la superficie libre.  Radio hidráulico “R”: Es la relación del área mojada con respecto a su perímetro mojado.  Perímetro mojado “P”: Es la parte del contorno del conducto que está en contacto con el líquido. Es decir Z es el valor de la proyección horizontal cuando la vertical es 1. INGENIERÍA CIVIL IV. Canal diseñado para un caudal máximo de 150 l / seg. esta sección se adapta sobre todo en zonas de suelos estables y se quiere ahorrar cortes excesivos.V=1.5m/seg. . generalmente son tubos prefabricados o cilindros de gasolina que son usados como canales. HIDRÁULICA APLICADA FORMAS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL: Las más conocidas en la práctica son: a) Trapecial. c) Circular. además esta forma lo suficientemente inclinada evitará el uso de encofrados si el canal fuera revestido. adaptándose esta forma sobre todo por razones de estabilidad de taludes del canal y facilidades CONSTRUCTIVAS.L de canal.5 sacos de cemento por M.En este caso . . b) Rectangular. 5 .Es la más común. Son baratos y se ahorra excavación. . con una velocidad de.Es la sección hidráulica más eficiente. aproximadamente 0. SECCIÓN DE CANAL EN LADERAS De inclinación aproximada en suelos estables. 20 Canal diseñado para un caudal máximo de 500 l / seg.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Canal diseñado para un caudal máximo de 130 l / seg. con una velocidad de.38 . cilindros envueltos en mampostería con mortero de cemento. 0.125 1 Talud puede derrumbarse 2.5 cacos de cemento para 0.L de canal.20 . Aproximadamente 1 saco de cemento por M. 6 .V=2 m/seg. 1. con una velocidad de. V=2 m/seg. En suelos inestables.00 .L de canal.00 Colchon protector de tierra 1.75 M. INGENIERÍA CIVIL SECCIÓN HIDRÁULICA APLICADA ÁREA HIDRÁULICA A PERÍMETRO MOJADO P RADIO HIDRÁULICO R ( ( ) s ) √ √ √ ( ) ESPEJO DE AGUA T √ D ( 8 ( s ) ) √ ( ) 8 8 7 .  Cada sector de RIEGO tiene aprox. Jequetepeque –piura.  Canal MADRE PAMPA BLANCA (Río Santa . (Q = 25-65 m3/s).Proyecto Chavimochic.  También va por la parte alta del área de riego.Proyecto Chira-Piura. Q = 70 m3/s).  Capacidad del orden de 2 – 10 m3/s Ejemplo:  Canales túcume. toma el agua del canal principal para entregarle después otros canales de 3er orden llamados LATERALES. Q = 78m3/s)  Canal de derivación (Río Piura . Heredia (proyecto tinajones – rio chancay) 8 . (1000 .  Canal Taymi.INGENIERÍA CIVIL V.  Su capacidad es del orden de (3 – 1OO m3/s) Ejemplo:  Canal alimentador (Río Chancay-Proyecto Tinajones.  Canal talambo (Río Jequetepeque-proy. Q = 1510m3/s).6000 ha). sirven para transportar el agua desde la Bocatoma hasta la cabecera de los sectores de irrigación. HIDRÁULICA APLICADA CLASIFICACIÓN DE CANALES: POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN: a. b. Canal de segundo orden o sub canal:  Llamados también Sub-Canales.  Va por las partes más altas de la ladera para poder aprovechar al máximo el área de riego. Q = 70 m3/s). Canales principales o de conducción:  Llamados también Canal MADRE o de DERIVACION.  Al lado de Canales y Drenes siempre debe existir un camino de Vigilancia.laterales:  Toma el agua del lateral y lo va entregando luego a los parciales o lotes de riego. varia de 20 – 60ha. d.  El área servida por un lateral se le conoce como UNIDAD DE RIEGO. Canal de tercer orden o laterales:  Tomar el agua del sub canal y luego le va entregar a otros sub canales de 4° orden o sub laterales. Canal de cuarto orden o sub . (en la práctica se le da 150 L/s).  El agua de riego servida se le conoce como unidad de rotación. MELGAS o POZAS. en el PERU.  PARCELA DE RIEGO: Según Condición Agraria es de 4 has.  Área servida por un lateral varia de 60 – 350 ha. e. son generalmente PEQUEÑAS ACEQUIAS de tierra que distribuyen el agua dentro de la parcela hacia los SURCOS.  Capacidad de orden de 60 – 200 L/s.  Capacidad del orden de 300L/s.  Área servida por un sub lateal.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA c. 9 . Material de quinto orden o regaderas:  Son canales a nivel de PARCELA. HIDRÁULICA APLICADA RASANTE DE UN CANAL Cuando se ha definido el trazo o eje del canal y una vez que este ha sido alineado y estacado en campo. se procede al dibujo de la información obtenida. Para definir la rasante de fondo se prueba con el caudal especificado y diferentes cajas hidráulicas.INGENIERÍA CIVIL VI. mientras más accidentado sea el terreno más cortas serán las longitudes entre secciones y en caso contrario. se proyectan caídas o saltos de agua. se procede a levantar el perfil longitudinal del terreno de dicho eje con secciones transversales cada 20 m o 100 m. chequeando siempre si la velocidad que nos da esa caja hidráulica es soportada por el tipo de material donde se construirá el canal. cuando esto no es posible debido a las fuertes pendientes. se debe mencionar que en algunos Proyectos de Riego se han presentado escalas longitudinales de 1:5000 con el consecuente ahorro de tiempo y dinero. pues esto nos permite borrar las alternativas que se desechan sin borrar la información topográfica. esta longitud está en dependencia a la naturaleza del terreno. Se debe tener en cuenta los puntos de confluencia cuando se trata de un dren u obra de arte. 4. 10 . mientras el terreno sea más llano y sin accidentes las longitudes entre secciones pueden llegar hasta 100 m. se efectúe sobre la base de una copia del perfil longitudinal del trazo. o los puntos de captación o tomas cuando se trata de un canal de riego. para optimizar el movimiento de tierras. 2. una vez levantado en campo el perfil longitudinal del eje del canal y las secciones transversales. sin embargo. La pendiente de la rasante de fondo debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno. Es conveniente que el diseño de la rasante de fondo. esta escala resulta conveniente para canales de conducción relativamente largos en zonas llanas y con un número reducido de deflexiones. 3. los perfiles longitudinales generalmente a escala 1:1000 a 1:2000 para el sentido horizontal. normalmente la relación entre las escalas horizontal y vertical es de 1:10 ó 1:20. En el diseño de la rasante de un canal se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones generales: 1. talud. plantilla del canal y velocidad máxima permisible. 6. El plano final del perfil longitudinal de un canal. Es importante resaltar que la capacidad de los canales o la selección de su caudal de conducción deberá ser calculado por un ingeniero especialista y se deberá tener en cuenta todas las desventajas posibles. Ubicación de las obras de arte h. tipo de suelo. Cota de rasante e. Pendiente f. Sección o secciones hidráulicas del canal. Se puede concluir diciendo que al diseñar la rasante de fondo del canal. Cuadro con elementos geométricos e hidráulicos del diseño Sección típica de un canal 11 . indicando su kilometraje i. Tipo de suelo j. pendiente. necesariamente deberán conjugarse los siguientes parámetros: Caudal. con la sección del camino de vigilancia en conjunto. constituyen la sección típica del canal. cuando se ha definido la rasante del canal queda definida también su sección hidráulica y esta. BMs (cada 500 ó 1000 m) d. debe presentar como mínimo la siguiente información: a. Al diseñar la rasante del canal deberá diseñarse casi simultáneamente la rasante de su camino de vigilancia. 7. Kilometraje b. Indicación de las deflexiones del trazo con los elementos de curva g. Cota de terreno c.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 5. 8. segundo o primer orden respectivamente.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Donde: T = Ancho superior del canal b = Plantilla z = Valor horizontal de la inclinación del talud C = Berma del camino. puede ser: 3. puede ser: 0.. pues basta con seleccionar un radio mínimo para la curva del canal. s s s s s 12 .5. En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes.. Para el diseño de la curva de un canal se necesita: Datos: f ó ó f s Valores por Calcular s s s s s s . igualmente la capa de rodadura de 0. según el canal sea de tercer. según el canal sea de tercer. 1. es necesario proyectar curvas circulares en los cambios bruscos de dirección. VII. el radio de estas curvas no es necesario que sean tan grandes como en el caso de carreteras o vías férreas. CURVA DE UN CANAL: La construcción de un canal no es como una poligonal con trazos rectos. 4 y 6 m.75. dependiendo de la intensidad del tráfico. a veces no será necesaria. 0. según las necesidades del canal. V = Ancho del camino de vigilancia. H = Altura de caja o profundidad de rasante del canal.00 m.10 m. segundo o primer orden respectivamente. Elementos de una Curva en Canales Las fórmulas a emplear son:  ( )     ( )  ( )  ( ) 13 . la Progresiva del Principio de Curva (Pc). la External (E). pues los valores del radio (R). la Subtangente (St). la Flecha (F) y la Cuerda Larga (C).INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA El diseño de la curva de un canal consiste en determinar básicamente la longitud de curva (Lc). el valor del ángulo de deflexión ( ) y la progresiva del punto de inflexión (PI) casi siempre son datos conocidos. la Progresiva del Principio de Tangente (Pt). 5 m3/seg. 60 m. 3T Colector 5T De 14 a 17 m3/seg. 3T Sub-Colector 5T Siendo T el ancho superior del espejo de agua. 5 m3/seg. HIDRÁULICA APLICADA RADIO MÍNIMO DE UN CANAL En el diseño de canales. es decir la curva no será hidráulicamente más eficiente. 4T Colector principal 5T De 10 a 14 m3/seg. 10 m. CAPACIDAD DE CANAL Hasta 10 m3/seg De 10 a 14 m3/seg De 14 a 17 m3/seg De 17 a 20 m3/seg De 20 m3/seg. Tabla 2: Radio Mínimo en Canales Abiertos en función del Espejo de Agua (T) CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE Hasta 10 m3/seg. Tabla 3: Radio Mínimo en Canales Abiertos Para Q<20 m3/s. 15 m3/seg. 14 . 0. 100 m. en cambio sí será más costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo. CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MÍNIMO 20 m3/seg. Tabla 1: Radio Mínimo en Canales Abiertos Para Q>10 m3/s. 1 m3/seg. 80 m. 10 m3/seg. A mayor RADIO MÍNIMO 3* ancho de la base 4* ancho de la base 5* ancho de la base 6* ancho de la base 7* ancho de la base Los radios mínimos deben ser redondeados hasta el próximo metro superior.INGENIERÍA CIVIL VIII. 10 m. dado que al trazar curvas con radios mayores al mínimo no significa ningún ahorro de energía. el cambio brusco de dirección se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande. y debe escogerse un radio mínimo. 20 m. la fórmula que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es: Siendo “b” la plantilla del canal. esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal. esta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo o menor área de fricción. además para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: Dónde: R Y = = Radio Hidráulico (m). Tirante del canal (m). CONDICIONES DE MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA: De todas las secciones la más eficiente es la parabólica.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA En base a estas tablas el diseñador puede seleccionar el radio mínimo que más se ajuste a su criterio. Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica. la fórmula que da esta condición es: El promedio de ambas queda expresado por la siguiente igualdad: 15 . CONDICIONES MÍNIMAS DE INFILTRACIÓN: Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por infiltración en los canales de tierra. si para la misma área y pendiente conduce el mayor gasto. sin embargo por razones constructivas suele adoptarse la trapezoidal y la sección trapezoidal más eficiente es aquella donde el ángulo que forma el talud con la horizontal es 60°. CÁLCULOS DE PÉRDIDAS POR INFILTRACIÓN EN UN CANAL: Este parámetro resulta ser de gran importancia para la evaluación económica de los canales que se van a ejecutar o de los que ya están ejecutados. se podría perforar cada 100 metros con lo cual resultarían 11 perforaciones que muy cómodamente podrían hacerse en un día de trabajo. uno cada 100 ó 200 metros. en la práctica se impone una serie de circunstancias o características locales que lo impiden.403 1. dependiendo de la longitud del canal. para esto se hacen perforaciones a lo largo del eje hasta una profundidad que va más allá del fondo del canal en un metro como mínimo.236 1. Se considera de gran importancia antes de dar inicio a las obras.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Tabla 4: Relación Plantilla (b) VS.657 1.123 2.741 1.000 1.854 1.649 3.325 4.243 1.053 0.908 0. las perforaciones pueden hacerse como el “Auger Hole” o Barreno tipo holandés.000 3.708 0.487 Es necesario remarcar.211 0.000 0.702 0. razón por la cual aún no se han establecido ninguna regla general para el cálculo de este valor.562 1. el cálculo se efectúa en base a un examen de las propiedades hidráulicas del suelo donde intervienen muchas variables.605 0.343 1.000 1. Tirante Para Máxima Eficiencia Mínima Infiltración y el Promedio de Ambas TALUD ANGULO VERTICAL 1/4 : 1 1/2 : 1 4/7 : 1 3/4 :1 1:1 1 1/4 : 1 1 1/2 : 1 2:1 3:1 90° 75° 58" 63° 26" 60° 16" 53° 08" 45° 00" 38° 40" 33° 41" 26° 34" 18° 26" MÁXIMA MÁXIMA PROMEDIO EFICIENCIA INFILTRACIÓN 2.161 1.944 0.828 0. 16 .472 2.321 2. por ejemplo.500 1. especialmente cuando se diseña canales en zonas de topografía accidentada como es el caso de la Serranía Peruana. un canal de 1 km.000 2.472 0. el estudio del perfil estratigráfico del suelo donde se construirá el canal. que no siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones de máxima eficiencia y mínima infiltración. En climas suevas y siendo estable el terreno de B. Bloques de hormigón anterior. construcción por procedimientos manuales o mediante molde deslizante.06 Casi la misma que en el caso C. en la Tabla 5 se dan valores de pérdidas por infiltración para distintos tipos de revestimientos aplicables a los canales de riego. 7cm. se requiere un terreno de fundación firme.15 Idem. Otras características Importantes Adecuados para cualquier tamaño de canal. Tipo de Revestimientos y espesor A. si el premoldeado.03-0. adecuado para fundación de roca meteorizada Ventajosos en los casos en que conviniendo el hormigón. mantenimiento se hace como es debido Si las juntas están bien obturadas. se estima Portland. Idem. Tabla 5: Características de distintos revestimientos aplicables a los canales de riego. la neumáticamente. en todas las condiciones topográficas.6 cm. (Según informes 30 años) 0. Revestimientos superficie dura: Duración Pérdidas de Agua ( en m3 por m3 en 24 horas) de Menos de 0. se elabora el perfil estratigráfico o textural. sin misma que el armar. hormigón. medido valores Idem. es más económico traerlo premoldeado ( falta de áridos en el lugar. hasta de 0. pero 10 cm. 5 pero se han comúnmente cm.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Con la información obtenida en campo. pueden llegarse a 0. disponibilidad de medios de transporte para el material premoldeado) 17 . según Hormigón de cemento conservan bien. se requiere equipo especial. climáticas y de explotación.03 aprox. pero no se necesitan áridos gruesos. 5 cm.03 si se construyen y 50 años. generalmente antieconómico en obras de gran envergadura. pero 7. Mortero aplicado fundación. sin armar. es esencial la disponibilidad de áridos en lugar cercano. son vulnerables a las arcillas hinchables. 03 aprox. Caucho sintético 1. 7. mucha mano de obra. 13 cm. resulta 0. Rara vez más de 15 a 20 años F. HIDRÁULICA APLICADA Depende mucho del contenido de cemento. si empalman y se las protege contra mantienen daños físicos. Ladrillo con mortero de cemento: 0. SueloCemento (mezcla en seco). también presenta mayor resistencia contra ciertas formas de deterioro químico.INGENIERÍA CIVIL D. 60 mil.6 cm. el hormigón asfáltico no ofrece ninguna ventaja 0. Pero sobre el hormigón de mucho más en cemento. mecánicos y por efecto de meteorización Insignificantes si Eficacia permanente las membranas se contra la infiltración. cuidadosamente el mortero Varía mucho según la penetración por Sólo sirven de plantas adventicias revestimiento temporal y otros daños para evitar la infiltración. Hormigón asfáltico. Hormigón asfáltico. se deja penetrar por las plantas. puede durar tanto como el hormigón de cemento G. losas prefabricadas.03 Métodos que requieren aprox. SueloCemento ( Plástico). pero son debidamente muy costosas. 18 .8 cm. moldeado in situ. Membranas al descubierto Materiales Asfálticos Polivinilo ( 0. Ladrillo y piedra Si se construye y se conserva bien.06 económico por su bajo costo si la excavación proporciona arena adecuada o la hay en lugar cercano Para el moldeo in situ es indispensable disponer de áridos. se han registrado casos de 23 años E. Piedra: indispensables que relativamente haya material disponible permeable si no se en el lugar de las obras aplica o en sus proximidades. por su menor duración.03-0. 8 mil) Resinas Sólo unas cuantas temporadas de riego No se conoce H.19 mm. inferior a diez años Aunque menos duradero que el hormigón de cemento Portland. pero no es mm. 3.44 aún. salvo sobre caso de terrenos de fundación infestación por menos estables (arcillas plantas adventicias hinchables). 5 cm. 77 mm. las pérdidas de agua son las mismas que sin revestimiento Muy eficaz contra la infiltración. No es necesario obturar las Depende de la Prácticamente juntas y grietas del duración útil del impermeables si hormigón. 32 mil) duración útil de Menos de 0.06 (descensos del Polivinilo nivel de agua) (0.08 madrigueras) del Polietileno régimen de (0. producido sobre todo por los descensos del nivel de agua. 19 . 10 mil) explotación Menos de 0.03 15 años por lo menos. Membrana de asfalto roedores que prefabricadas hacen Menos de 0. Es probable que las membranas de cauchos duren mucho más.24 mm.24 mm. El equipo de calentamiento y pulverización tiene que desplazarse a lo largo del canal. pero a veces plantea problemas el desgaste de la cubierta. Al cabo de 7 años. Sobrevestimiento de lámina de plástico o asfalto pulverizado in situ y encima hormigón premoldeado --------- Por razones económicas. cm) K. se necesita personal especializado. es Importante que el suelo excavado sea adecuado para servir de material de cubierta. Membranas Enterradas también del mantenimiento ( Asfalto pulverizado in plantas situ adventicias. 10 mil) Idem Los registros Caucho Sintético indican una (0. El material se transporta y coloca con facilidad. Menos de 0. Capa de bentonita ( 4No se 5 cm) informes tienen Capa de bentonita (1-3 Menos de 7 años. pero a veces revestimiento de se construye como conviene rellenarlas con hormigón es debido algún material para proteger la membrana subyacente.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Depende mucho de las resistencias a la erosión del material de la cubierta y I. J.06 varaduras. Revestimientos tierra HIDRÁULICA APLICADA de Se han supuesto Compactados de gran de 20 años para espesor (unos 90 cm) las evaluaciones económicas Compactados de poco espesor (30 cm y menos) Menos de 0. un tratamiento repetido puede ser una solución económicamente adoptable. sólo interesan económicamente donde el agua es muy cara. Las alternativas de helada y deshielo y de humedad y estiaje son perjudiciales para todos los revestimientos de tierra compactada porque la ahuecan y la vuelven más permeable. pero es grande la gama de variación.02 según algunas mediciones) M. Costos iniciales bajos. elevada relación costo/capacidad. Conducciones elevadas y tuberías enterradas Unos 50 años Conductos por encima del nivel del terreno Promedio dos alrededor de 0. Por su bajo costo. en vez de otros tipos de revestimientos Relativamente independientes de las condiciones del suelo y topográficas. Tierra suelta ( franca. emulsiones asfálticas y otros productos químicos rociados sobre el terreno de fundación O.INGENIERÍA CIVIL L. Insignificantes si los empalmes están bien obturados Desde el punto de vista económico es esencial que la excavación proporcione suelo adecuado o que lo haya en una zona de préstamo cercana. arcillosa) N.08 ( 0. El efecto obturador es muy notable inmediatamente después del tratamiento pero puede reducirse a menos de la mitad tras sólo una o dos temporadas de riego. Útiles para combatir temporalmente la infiltración en los canales sin revestir. riego petróleo. 20 . Tapaporos del suelo Bentonita transportada por el agua Carbonato sódico Una o temporadas Polímeros resinosos. escasa duración. poca ventaja en comparación con los canales sin revestir.30 de después del tratamiento. pero poca eficacia contra la infiltración. Tubos tendidos sobre la superficie del suelo HIDRÁULICA APLICADA Más de 50 años No se conoce aún Muy adecuado para Insignificantes si terrenos accidentados o se calafatean bien muy ondulados o donde los empalmes se practique un cultivo intensivo Prácticamente Ídem. PROCEDIMIENTO  Se excava una calicata de 1.INGENIERÍA CIVIL Tubos de hormigón enterrados ( premoldeados in situ) P.00 metros. 21 .0 cuyo fondo coincida con el fondo del canal a construir.  01 metro o wincha  01 recipiente pequeño para agua  01 recipiente con capacidad de 20 litros  01 reloj o cronómetro. cero MÉTODO DE CAMPO EQUIPO NECESARIO  01 tubo de = 2’’ y longitud 1.0 x 1. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Se excava un hueco de 30 cm en el fondo de la calicata. se retiran las piedras y otros agentes extraños. para colocar el tubo en posición vertical dentro del hueco.  Se compacta el hueco alrededor del tubo apisonando el relleno muy bien en capas de 10 cm. 22 . tiempo que se estima suficiente para que el suelo alrededor del extremo inferior del tubo se sature.  Se llena el tubo con agua y se deja 2 horas. se vuelve a llenar el tubo y al cabo de una hora se mide el descenso.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Transcurridas las dos horas. 23 . la operación se repite cada hora y el ensayo termina cuando el descenso se hace constante. se calcula según la ecuación: ? ? ? ? 55 ? dónde: Q R H T : : : : cm3 de agua puesta en cada intervalo de descenso constante Radio interior del tubo (cm) Altura del agua en el tubo (cm) Intervalo de observación (seg).INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Por requerir un ensayo.  Cuando se presentan descensos fuertes (mayores de 5 cm/hora) reducir los intervalos a ½ y ¼ de hora. ésta se calcula mediante la ecuación: ? ? ? ? 24 . aproximadamente un día entero (supuesto suelos cohesivos) se recomienda de efectuarlo al mismo tiempo en 2 a 4 sitios. Cálculo De La Permeabilidad: El factor de permeabilidad. Cálculo de la Magnitud de la Infiltración Según Darcy. Método Indirecto De Fórmulas Empíricas Las fórmulas empíricas únicamente dar aproximaciones no muy exactas pero a pesar de todo sirve para hacer una estimación preliminar del problema.10-7 casi permeable 10-7.10-3 muy permeable 10-3 . A continuación se presenta algunas fórmulas empíricas. las cuales podrán ser usadas de acuerdo al juicio del ingeniero que diseña: DARVIS Y WILSON: Para estimar la pérdida en canales revestidos sugieren la siguiente ecuación: ? dónde: 5 ? ? ? 65 √? ? 1 q L P H : : : : pérdidas de influencia en m3 por longitud de canal por día. Longitud del canal (m) Perímetro mojado (m) Altura de agua en el canal (m) C : : Velocidad del agua en el canal (m/seg) Constante que depende del tipo de revestimiento. 25 .10-9 impermeables Los suelos con permeabilidad de a .INGENIERÍA CIVIL dónde: q K I A : : : : HIDRÁULICA APLICADA Volumen de agua (cm3/seg) Factor de permeabilidad (cm/seg) Gradiente Hidráulico o carga hidráulica Área considerada en cm2 Valores de Permeabilidad de Varios Suelos TIPO DE MATERIAL Grava limpia Arena Limpia Mezclada con grava Arenas frías mezcladas con limo Depósito de arcilla en estratos Arcilla Homogéneas K (cm/seg) 10 10-1 . son generalmente para canales pequeños y aquellos con permeabilidad menor a son propios para canales de cualquier longitud y magnitud. los métodos más exactos son los analíticos que por ser muy complicados únicamente sirven para el caso el cual están concebidos.10-5 poco permeable 10-5. 34 Arcilloso y franco arcilloso Franco Arenoso Cenizas volcánicas Arena cenizas volcánicas o arcilla Arenoso con roca Arenoso con grava 0. TIPO DE SUELO VALORES DE C Grava cementada y capa dura con franco arenoso 0.66 0. dónde: q : Q : v : C : pérdidas por infiltración en pies3/seg/milla de canal.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA TIPO DE REVESTIMIENTO Y ESPESOR VALOR DE C Hormigón 10 cm Arcilla en masa 15cm Asfalto Ligero Arcilla 7.20 26 .6 cm 1 4 5 8 Mortero de cemento y asfalto 10 EL BUREAU OF RECLAMATION Propone la siguiente ecuación llamada de Moritz ? ? ? ? Esta fue aprobada en 8 distintos sistemas de canalización.68 2.68 1.20 1. Caudal en el canal (pies3/seg) Velocidad del agua en el canal (pies/seg) Constante que depende del tipo de suelo.41 0. lo que quiere decir que en la práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de rugosidad. dado a las paredes laterales del mismo.25 Para:     b=1. sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo.0 Z=1.033 0. ni tampoco definir qué correcciones.94 1.0005 Q=1. generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto.54 0.0 m3/seg 27 . radio hidráulico y obstrucciones en el canal.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA RUGOSIDAD La rugosidad depende del cauce y talud. no siempre estará claro y no es un tema sencillo seleccionar el valor definitivo de rugosidad. irregularidad y trazado del canal.25 3. Influencia del Mantenimiento sobre la Rugosidad Tabla 6: Influencia de la Rugosidad en la Velocidad y Tirante del Flujo de Agua n 0. únicamente queda efectuar un mantenimiento normal de manera que se pueda mantener el valor “n”.32 y (m) 0.84 2. vegetación.82 0.050 V (m/s) 0. se deben introducir al valor inicialmente tomado.5 S=0.025 0.43 0.18 A (m2) 1. En conclusión. limpio y con un trazado uniforme. 010 0. ( ) 1 La cual puede ser usada en canales con un radio hidráulico menor de 4.04 0.005 N1 0.025 0.02 0.100 1.000 Menor Moderado 0.015 0.050 0.020 0.005 N2 Variaciones frecuentes 0.300 28 .5 m.05 Menor Apreciable 0.000 Variaciones ocasionales 0.150 1.01 Despreciable Menor Apreciable N3 Severo Medio Alto Severo 0.015 0.030 0.025 N0 0.000 N5 1.060 0.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Tratándose de canales no revestidos.005 0.01 0. Cowan propuso la siguiente fórmula para estimar el valor de rugosidad. los valores de N se pueden obtener de la Tabla 7 Tabla 7: Condiciones del Canal y Valores Correspondientes de “N” CONDICIONES DEL CANAL VALORES Tierra MATERIAL EMPLEADO GRADO DE IRREGULARIDAD VARIACIONES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DEL CANAL EFECTO RELATIVO DE LAS OBSTRUCCIONES Corte en Roca Grava fina 0.010 N4 0.015 0.010 Severo 0.024 Grava gruesa Bajo VEGETACIÓN 0.020 Gradual 0.000 Muy Alto GRADO DE SINUOSIDAD 0.028 Liso 0. rugoso. canales de tierra en las mejores condiciones posibles. o grandes cantidades de detritus de guijarros. para construcción con laterales de primera clase y fondo toscamente alisado o para construcción de clase n=0. N=0. el valor más alto para una combinación de grava de la clase superior y hormigón. toma el valor de n=0. se adapta a las superficies que resultan de unir porciones bien articuladas o a las de hormigón inyectado bien alisado.015 o superior. tiene en cuenta una alineación incluyendo de igual forma curvas y tramos rectos entre dichas curvas. valor básico para hormigón inyectado sobre una base de tierra suavemente lisa. para canales metálicos con piezas de compresión superficial que sobresalen dentro de la sección . N=0. N=0. metal pintado u hormigón bajo condiciones usuales. está previsto para un ligero crecimiento de algas o pequeños depósitos de limo o un ligero deterioro. tal superficie es ostensiblemente rugosa y áspera al tacto. o viejos revestimientos reparados con una capa delgada de mortero de cemento.013. ondulaciones del orden de 0.016 Para revestimiento con piezas de madera sin devastar que transportan agua clara con una pequeña cantidad de detritus. revestimientos de clase n= 0. exacto en cuanto a pendiente y sección.014 con importante depósito de limo o grava. diseñados con un criterio conservador.025. con depósitos de fango alisado. no debe usarse para diseño. libres de musgo y trazado casi recto .014 con poblaciones de algas razonablemente densas. de n=0.017 Para agua clara sobre fondo de primera clase y laterales de mampostería excelente o fondo de roca lisa y laterales de tablones de madera. valor adecuado para uso con agua con lodo en suspensión para hormigón vertido o inyectado. 29 . revestimiento por vertido.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA VALORES DE RUGOSIDAD N= 0 014 Valor excelente para estructura de madera. o grandes incrustaciones calizas. valor adecuado con depósitos de grava fangosos. para hormigón pulido que se hace estacionalmente rugoso por crecimiento de larvas o algas . con juntas de dilatación irregulares. en caso contrario.015 Canales de tablones de madera rugosa con curvas formadas por cambios(desviaciones)angulares de corta longitud. 0225 Para tubo corrugado con funciones hidráulicas calculadas a partir del diámetro interno mínimo. un valor adecuado para pequeñas zanjas de cabecera que sirvan a un par de fincas. valor solamente aplicable cuando los guijarros están ordenados según tamaños formando una masa bien compacta. tienen este valor o superior.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA N=0. capas duras (hardpan) en buenas condiciones. canales bien construidos en tierra firme o grava fina bien compactada donde las velocidades son tales que el limo puede llenar los intersticios en la grava. N=0. valor medio. 30 . grandes canales de clases n=0.018 Aproximadamente el límite superior para construcción de hormigón en cualquier condición de trabajo practicable. que se presenta típicamente cerca de las desembocaduras de los cañones. vegetación en los bordes. orillas limpias.040 para grandes cantos rodados y arena pesada. puede alcanzar 0. canal bien construido en material que eventualmente tendrá un fundo bastante liso con grava clasificada. Para los mayores cauces de este tipo su valor original es de n=0. alineación recta. albañilería en mal estado.020.0225. Canales en tierra conservados deficientemente. N=0. hormigón muy rugoso con curvas muy pronunciadas y depósitos de grava y musgo.020 Para hierro tuberculado. valor mínimo para excavación en roca alisada con hormigón inyectado. N=0. para suelos de cenizas volcánicas sin vegetación. para canales totalmente deteriorados y sometidos por tanto a arrastres rodados. o laterales de hormigón y fondo natural del canal. y trazado medio con depósitos de limo a ambos lados del fondo y unas pocas piedras en el centro. suelos arcillosos y de ceniza de lava. hierba densa cerca de los bordes o guijarros dispersos.025 Para canales donde sean ostensibles musgo. N=0. valor mínimo para canales grandes de clase superior con limo muy fino. valor de diseño mínimo para mampostería uniforme.0275 Canales con fondo de guijarros. en lo que se recogen grandes guijarros y cantos rodados.05 – 0.40 m por kilómetro.014 .06 – 0.015 31 .012 .015 .010 . canales con dos tercios de su sección inutilizados por la vegetación. para cortes en la roca no trabajados y túneles basados en sección transversal de ¨papel¨ (considera la diferencia entre la sección proyectada y la realmente obtenida tras la construcción).010 .013 .014 . para canales de avenidas no conservados continuamente. Tubos comunes de barro para drenaje Tabique vidriado.035 Para grandes canales de tipo medio con aproximadamente un 50% obstruido por crecimiento de musgo y con trazado y régimen irregulares.011 . N=0.017 .040 Para canales muy segados con musgo.011 .017 . Tubería de barro vitrificado.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA N=0. pendiente de fricción de 0.013 .013 .015 .009 .014 .017 . Tubería fierro forjado galvanizado comercial Tubería de latón o de vidrio.013 .015 . N=0.013 .012 . N=0. canales anchos que se asemejan al lecho de un arroyo. o intenso crecimiento de maleza.013 . fondo cubierto con grandes fragmentos de roca o lecho muy descarnado por la erosión.017 . PERFECTAS BUENAS MEDIANAMENTE BUENAS MALAS . Tabla 8: VALORES DE n DADOS POR HORTON PARA SER EMPLEADOS EN LAS FORMULAS DE KUTTER Y MANNING CONDICIONES DE LAS PAREDES SUPERFICIE Tubería fierro forjado negro comercial.012 . pequeños canales con una variación considerable en la sección transversal mojada y trabajos de conservación bianuales.240 Cauces de avenidas a través de bosque y maleza. Tubería acero remachado en espiral.06 Cauces de avenidas mal conservados.015 .030 Canales con gran crecimiento de musgo.20 a 0.011 . N=0. bordes irregulares de los que cuelgan densas raicillas. lisos y uniformes. Tuberías de concreto.012 .040 . CORRIENTES NATURALES: 1) Limpios.0275 .013 .040 .055 .150 . HIDRÁULICA APLICADA .015 .033 .125 . algo de hierba y piedras.017 .060 .070 .035 .045 .020 . Dragados en tierra.045 .025 .040 .016 .010 . 8) Playas muy enhierbadas.040 .012 .015 . Superficie de mampostería ceca. con pendiente y sección menos eficiente. Plantilla de tierra.0275 .050 .011 . Acueductos semicirculares metálicos. 2) Igual al (1) pero con algo de hierba y piedra. de poco tirante.033 .0225 .012 .017 . 3) Sinuoso.011 .030 .011 .025 .030 . ACUEDUCTOS DE TABLON: Labrado Sin labrar Con astillas Canales revestidos con concreto.014 .033 .013 .012 .012 .028 . secciones pedregosas.045 .050 . Con lecho pedregoso y bordes de tierra enhierbados. con salientes y sinuosos.014 .015 . llenos. CANALES Y ZANJAS: En tierra. 7) Ríos perezosos.020 . limpio.050 .015 . Tuberías de duela.0225 . Superficies de cemento pulido.075 . Superficie de mampostería con cemento.080 .012 .035 .030 .030 .100 .013 .017 .0275 . Sinuosos y de escurrimiento lento.033 .013 . lisos.010 .035 . Acueductos semicirculares metálicos corrugados.010 . 5) Igual al (3).012 .016 .0275 .013 .011 .030 .035 . albañales de tabique.016 . bordos rectos. sin hendeduras ni churcos profundos.050 .014 .012 .030 .035 .060 .045 .025 .015 .045 .033 32 .033 .025 .011 . cauce enhierbado o con charcos profundos.013 .INGENIERÍA CIVIL Tabique con mortero de cemento.030 . alineados y uniformes.018 .012 .015 .030 .030 .035 .025 .055 .0225 .040 .033 . Superficies aplanadas con mortero de cemento.030 .025 . 4) Igual al (3).035 . algunos charcos y escollos. En roca.025 .013 .025 . En roca.013 .040 .025 . taludes ásperos. 6) Igual al (4).035 . 5:1 1:1 1:1 1. 33 . su valor es muy incierto y no puede ser determinado con exactitud.25:1 Arcilla Compacta o Tierra recubrimiento de concreto con Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales Arcilla firme o tierra en canales pequeños Tierra arenosa suelta Greda arenosa o arcilla porosa 0. cuando se trata de canales en tierra.5:1 VELOCIDAD MÁXIMA Y MÍNIMA PERMISIBLE: La velocidad mínima permisible: es aquella velocidad mínima que no permite sedimentación.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Tabla 10: Taludes Apropiados para Distintos Tipos de Material TALUD HORIZONTAL: VERTICAL MATERIAL Roca Prácticamente vertical Suelos de Turba y Detritos 0. pero la baja velocidad favorece al crecimiento de las plantas. da el valor 0.5:1 2:1 3:1 Tabla 11: Pendientes Laterales en Canales Según Tipo de Suelo MATERIAL Roca en buenas condiciones Arcillas compactadas o conglomerados Limos Arcillosos Limos Arenosos Arenas Sueltas Concreto CANALES POCO PROFUNDOS CANALES PROFUNDOS vertical 1/4 : 1 0.5: hasta 1:1 1:1 1. cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia. Como la velocidad apropiada que no produce sedimentación y además impide el crecimiento de la vegetación en el canal.5:1 2:1 3:1 1.5:1 2:1 1:1 1.762 m/seg. cobre Concreto muy liso Madera suave. por otra parte un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión. Tratándose de la velocidad máxima permisible. sin embargo el BUREAU OF RECLAMATION. metal. BUREAU OF RECLAMATION.011 0. libres de vegetación Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo 0. depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados. concreto Canales de tierra en buenas condiciones Canales naturales de tierra. nos da valores de velocidad admisibles altos. La Tabla 15. El U.S.025 Superficie Muy lisa. las velocidades no deben exceder de 2. 13 y 14) Para canales revestidos de hormigón.013 0. La velocidad máxima permisible: Es algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio Ingenieril. para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante. recomienda un talud único de 1. A continuación se dan varias tablas que son de mucha ayuda en el diseño de canales (Tabla 12.04 Canales naturales con abundante vegetación Arroyos de montaña con muchas piedras 0.035 0.01 0. que otros menos profundos. en general canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos. se presenta en la Tabla 13 los valores de velocidad recomendados por Chugaiev en función de la resistencia del hormigón.02 TALUDES APROPIADOS SEGÚN EL TIPO DE MATERIAL La inclinación de las paredes laterales de un canal. 34 . vidrio. plástico. recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Tabla 9: Valores de Rugosidad “n” de Maning n 0. Se debe precisar que la unidad corresponde siempre al valor horizontal.017 0.5:1 para los canales usuales en sus diseños.5 m/seg. conocido comúnmente con la letra z. 600 0.130 0.200 1.800 1.020 0. no coloidales Franco consistente normal 35 .600 0.500 0.020 0.030 1.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA TABLA 12: MAXIMA VELOCIDAD PERMITIDA SEGÚN FORTIER Y SCOBEY EN CANALES NO RECUBIERTOS DE VEGETACION VELOCIDAD(m/s) AGUA LIMPIA AGUA CON PARTICULAS COLOIDALES AGUA TRANSPORTANDO ARENA.500 0.450 0.950 Gravas y guijarros 0.900 0.035 1.750 1.130 1.750 0.025 1.600 0.900 Pizarra y capas duras 0.800 1.500 0.020 0.750 1.130 1.800 1.600 0.450 0.750 1.020 0.025 1.020 0.200 1. no coloidal Franco limoso no coloidal Limos aluviales.500 0.020 0.650 1.600 1.500 MATERIAL DE LA CAJA DEL CANAL ¨n¨ MANNING Arena fina coloidal Franco arenoso.530 0. coloidal 0.025 1.600 0.680 Ceniza volcánica Arcilla consistente muy coloidal Limo aluvial.750 0.130 1.050 0.900 0.020 1.500 Grava fina Suelo franco clasificado no coloidal Suelo franco clasificado coloidal Grava gruesa no coloidal 0.500 1.800 1.800 1. GRAVA O FRAG.030 1.025 1.050 0.900 0. 0.050 0. 00-1.50 3.05-0.90-1.25-0.10-1.55-0.10 3.10-2.25-1.0-300.10 2.90-5.50 5.20-4.80-4.60-4.95 Arena gruesa 1.70 0.05 1.45-1.20 1.50-1.85-1.40-0.65 1.95 4.15-0.40 2.75 2.45-1.50 5.50-1.00 3.80-3.65 Arena fina 0.80-0.00 0.70 4.50-4.65-2.20-0.0 3.45 2.0 --- Canto rodado grueso 400.65 1.75 0.60 75.00-3.30 1.20 Guijarro medio 100.40 1.45-3.00-5.30-1.50-3.15-1.10 1.35 3.00-40.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA TABLA 13: VELOCIDADES PERMISIBLES EN SUELOS NO COHESIVOS (m/s) DIAMETRO MEDIO DE LAS PARTICULAS EN mm 0.65-4.0 3.10-3.20-1.80-1.80 3.65 0.60 0.00 0.45 1.30-5.25 0.10-4.90 0.75 0.80-4.50-5.30-2.45 0.00 0.45-0.85 0.50 1.55 0.0-500.00-15.80-1.30-3.00 Grava fina 15.00-2.00-25.35-3.90 Canto rodado medio 300.30 Grava media 25.85 3.85 1.0-150.35 0.75 3.0-200.95-1.35-4.20 3.90-1.50-2.30 4.30 5.00-1.20 .55-0.00-2.35 1.5 0.00 2.35 4.10-1.35-1.40-2.0-400.00-100 2.00 4.00 0.00 2.50 3.30 2.65-0.45-3.50 Gravilla media 5.2-0.40 4.005-0.55 0.00-2.50 0.45 2.10 1.00 0.2 0.00 1.80 0.40 0.90-6.25 1.45 1.80-0.75 4.00 más de 10 4.00-10.75-4.60-0.20 1.00-75.3 0.65-0.50 guijarro grueso 150.00 1.60 -- 4.10 1.85-2.75 Gravilla gruesa 10.60-6.5-5.20-1.45-0.80 3.75-0.50-0.70-3.70-0.30-3.40-5.60 0.40-0.70-4.90 0.70 Grava gruesa 40.30 2.45-0.00 5.80 0.05-1.0 --- MATERIAL Polvo y limo Guijarro fino PROFUNDIDAD MEDIA DE LA CORRIENTE EN METROS 2.0 2.00 6.25-1.75-2.35-0.3-0.85-2.95-5.35 5.70 0.20-1.40 Canto rodado fino 200.65-2.00 1.75-3.50 1.00 0.00-6.90 5.30-0.15 1.85 0.00 36 5.00 0.40-5.30-4.75-0.70-0.65 4.85 1.50-5.00-2.00 1.20 Gravilla fina 2.80 2.05 0.45 0.60-0.80 arena media 0.20-3. 8 1 1.9 2.35 1.65 0. peso 0.2-1.2 1.95 3.1 0.3 1.1 0.8 0.4 1.0 0.7 1.4 3. tierras Fuertemente arcillosas Ligeramente arcillosas Suelos de aluvión Arcillas margosas Tierras arenosas Suelos poco compactos.0 2.1 1.5 1.0 1.5 1.2 1.4 1.5 0.7 SEGÚN TABLA 13 37 .5 0.9 1 0.0 1.3 1.85 0.14 T/m 0.66 T/m Suelos compactos Peso volumétrico seco 3 1.04-2.35 0.45 0.1 0.0 1.66-2.7 1.0 0.95 1.8 0.0 1. Peso volumétrico seco 3 2. peso volumétrico seco 3 1.4 2.45 3.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA TABLA 14: VELOCIDADES PERMISIBLES EN SUELOS COHESIVOS (m/s) PORCENTAJES DEL CONTENIDO DE PARTICULAS PROFUNDIDADES MEDIAS DE LA CORRIENTE EN METROS MATERIAL 0.04 T/m Suelos muy compactos.4 0.4 1 1.0 1.005 (mm) Arcilla.7 0.005-0.0 0.05 volumétrico seco hasta 3 (mm) 1.0 0.4 1.9 3.6 0.7 2.0 0.85 2.66 T/m 30-50 70-50 20-30 80-70 10-20 90-80 5-10 20-40 Suelos medianamente compactos.0 1.2 2.4 0.5 0.4 1.4 0. (a). 38 .0 17.0 18.0 15.6 11.3 13 12.6 22.3 15.0 18. Fig.4 18.2 16.4 14.6 12.2 10 14.7 14. Altura del Terraplén y Borde libre sobre la Superficie del Agua.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Tabla 15: VELOCIDADES MAXIMAS DE HORMIGON EN FUNCION DE SU RESISTENCIA RESISTENCIA Kg/cm2 50 75 100 150 200 0.2 12.0 21. se puede originar por causas incontrolables. debido a que la fluctuación de la superficie del agua en un canal. algunos autores lo estiman igual al 30% del tirante normal como máximo y 5% como mínimo.9 BORDE LIBRE No existe ninguna regla fija que se puede aceptar universalmente para el cálculo del borde libre.0 16.1 16.1 20. Las figuras a y b. y las tablas 16 y 17 son una guía para su cálculo.6 PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS 1 3 5 10.3 20.0 20.0 19.5 9. 00 0.50-1.00 60.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Fig.50 20.00 25.25-0.00 50.50 10.00 20.05-0. recomienda los siguientes valores en función del caudal: TABLA 16: BORDE LIBRE EN FUNCION DEL CAUDAL GASTO (m3/s) REVESTIDO(cm) SIN REVESTIR(cm) ≤ 0. citado por agricultura.00 30.05 7.00 ˃ 1.00 40. Bordes Libres permitidos en canales revestidos La secretaría de recursos hidráulicos de México.25 10.00 0.00 39 . (b).00 0. De otro lado.8 0. ya han sido evaluadas sus ventajas y desventajas. El peor problema para los diseñadores. que cuando se ha decidido revestir de concreto un canal.0-20. Al respecto Kraatz (8) Pag.07 km/cm 2 hasta unos 10.8-1. TERRENO DE FUNDACION: Tratándose de canales revestidos de concreto. es decidir cuándo y en qué medida son necesarias las medidas preventivas contra los suelos expansivos.0 1. si las arcillas expansivas se presentan con una pequeña lamina resulta más eficaz excavar a una mayor profundidad y remplazar la arcilla por lo grava. deba entenderse. es indispensable que el terreno donde se construirá revestimiento deba tener firmeza.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA VILLON. cuando el peligro es obvio no hay problema. lo cual implica un conocimiento del terreno de fundación a lo largo del eje del canal y en toda su longitud.5 1. TABLA 17: BORDE LIBRE EN FUNCION DE LA PLANTILLA DEL CANAL ANCHO DE LA PLANTILLA (m) BORDE LIBRE (m) Hasta 0.5 cuando solo trata de canales grandes y 1:1 para el caso de canales pequeños. es en los casos que están en la incertidumbre de un hinchamiento potencial allí está el reto.4 0.58 manifiesta: Que la presión requerida para evitar dilatación de las arcillas varia 0.6 3.0 LAS CONSIDERACIONES DE UTILIDAD PRÁCTICA EN CANALES DE CONCRETO Debido al alto costo de los canales revestidos estos suelen diseñarse a máxima eficiencia siendo el máximo declive de los taludes de 1:1.5-3. Cuando se trata de un revestimiento de concreto sobre arcillas expansivas existen tantas maneras de evitar los daños probables.0 0.5 kg/cm2 y la arcilla encontrada puede recubrirse con un suelo contacto no expansivo. ya que de esta manera se reduce la posibilidad de dietas o roturas por asentamiento de subsuelo.5 0. Pues todos los métodos de 40 . da una tabla con valores en función de la plantilla del canal. colocando el revestimiento encima obteniéndose buenos resultados. P) son una herramienta económica muy usada para indicar el problema expansivo de los suelos. y aunque las pruebas del I. la decisión de no tomar precauciones tomarlas al mínimo o del todo es el aspecto más difícil en este complejo asunto. Estos DRENES son huecos de  = 1” – 2” que se perforan en el fondo y taludes del canal revestido.P son un estimado nos indican lo siguiente: INDICE DE PLASTICIDAD (I.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA preocupación aumentan el costo. evitando que lo levante o agriete. (7). Henry. lo expone sucintamente: mi experiencia en general me lleva a creer que no existe una solución que se pueda aplicar en forma universal. 41 .P) es el primer indicador de suelos expansivos y cuando está relacionado con el porcentaje de arcilla en la muestra también es un indicador del grado del problema. principalmente cuando el canal este vacío o el nivel de agua dentro del sea menor al nivel freático. El Ingeniero G. principalmente cuando el canal está vació o leve poco caudal. Elvin F. estos se ubican tanto en el fondo como en los taludes. Los DRENES o “LLORADORES” sirven para aliviar la presión hidrostática de agua subterránea o nivel freático que se acumula detrás del revestimiento del canal. Robert Fuller del federal Housing Administración.P) GRADO DEL PROBLEMA 0-14 No critico 14. hizo un inventario de 151 pruebas resultantes de muchos lugares en los Estados Unidos y Hawái. descargando directamente al canal. Finalmente debemos decir que el índice de plasticidad (I. la presión hidrostática externa contra el revestimiento puede levantarlo o agrietarlo. DRENAJE Cuando se construyen los canales revestidos en terrenos donde el nivel freático alcance una altura superior al fondo del cauce del canal.25 Marginal 25-40 Critico Más de 40 Altamente Critico Las pruebas del (I. Para canales medianos y grandes siempre que los canales sean sin armadura. Sistema de drenaje para proteger un revestimiento de ladrillo en suelo de poca permeabilidad ESPESORES DE REVESTIMIENTO: No existe una regla en general que fije el espesor de los revestimientos de concreto. Y también tiene dependencia de los siguientes factores: 42 .50 m y la separación entre llorador y llorador de una misma fila es  10 m. Para canales pequeños y medianos y de 7.5 cm.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA La distancia vertical entre filas de lloradores debe ser  ó .5 a 10 cm. Según KRAATZ: El distanciamiento de estos drenes pueden ser de 3 a 6 mts. sin embargo se puede usar un espesor de 5 cm.1. A 7.  En los canales cuyo revestimiento es de tierra. revestimientos de tierra muy compactadla han sido siempre satisfactorios en tales circunstancias. TOPOGRAFÍA  Si la topografía es accidentada se puede adoptar las redes de tuberías y conductos elevados. ya que las admiten de un radio mucho menor que los de tierra. NIVEL DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS  Si el nivel de las aguas subterráneas se halla a mayor altura que el fondo de un canal.  Debe preferirse un "revestimiento más flexible". esta presión habrá de contrarrestarse con el PESO MUERTO a la elasticidad del revestimiento. por lo que estas exigencias inducen a que generalmente se prepara el revestimiento de concreto. también los canales revestidos de concreto.  Si los tramos son cortos de estos suelos inadecuados. ladrillo o tierra (éste último es recomendable en terrenos horizontales o de poco declive). 43 . ocurre esto especialmente con revestimientos bituminosos delgados.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA PROPIEDADES DEL SUELO  Se han producido "quebraduras y otros deterioros" al revestir de concreto sobre arcillas hinchables o yeso. sustituirlo por "arena" u "otro material" apropiado para servir de terreno de cimentación a un revestimiento de superficie dura. así mismo permiten un mayor declive longitudinal.  Se sabe de fracturas en revestimiento porque su insuficiencia de peso o su exceso de rigidez no les permitieron soportar la presión.  A veces es posible apartarse de los subsuelos inadecuados mediante cambios en el trazado del canal. morteros de cemento y recubrimientos de concreto de poco espesor. roca calcárea o cavernosa. el vaciado del mismo puede dar lugar a que el revestimiento quede sometido a una presión hidrostática externa. quizá hagan falta estanques de amortización y medidas de protección.  Si en la excavación del canal existen cantidades suficientes de arena y grava o pueden traerse estos materiales de lugares no muy distantes.  Los canales con revestimiento de concreto se acomodan mejor a las curvas de nivel. ladrillos y losas de piedra. "tierra compactada o membrana enterrada". quizá interese optar por un REVESTIMIENTO DE HORMIGÓN ó de suelo-cemento.  De no haber medios de DRENAJE. puede ser ventajoso excavar éste hasta una cierta profundidad. En cambio. En estos casos debe considerarse la conveniencia de poner revestimientos de concreto para reducir al mínimo la ocupación del terreno por la red de distribución. Estos cambios implican casi siempre un aumento de la longitud total de los canales y acequias. las faenas de limpieza. DURACIÓN  Depende del tipo de revestimiento. crece maleza. sea tan alto que rebase la diferencia entre los costos de instalación. régimen de explotación del canal y del mantenimiento. la mano de obra sea cara y el costo del mantenimiento de la tierra o membrana. diversificación de cultivos y otras iniciativas. ESTANQUEIDAD  Si el agua tiene mucho valor y son grandes las pérdidas por infiltración determinadas por medición o estimación.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EL APROVECHAMIENTO DE LA TIERRA Y USOS SISTEMAS DE RIEGO El mejoramiento en los sistemas de riego. en comparación con el de la mayoría de los revestimientos.  Probablemente. EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO  Así mismo se evitará el deterioro acelerado si la explotación del sistema de canales obliga a llenarlos y vaciarlos con frecuencia. calidad de los materiales.  La adopción de revestimientos delgados de "arcilla" o tierra compactada está limitada por el peligro de daños a consecuencia del tránsito de ganado. clima. asfalto o caucho.  Si se construye y conserva debidamente. las concentraciones parcelarias. del esmero y la exactitud de la instalación. los REVESTIMIENTOS DE HORMIGON (concreto) tienen normalmente una duración útil de 40 años por 44 . así como de la capacidad.  Puede ocurrir que un revestimiento en tierra.  En un proyecto se estimó que la infiltración a través de un revestimiento de 10 cm. ninguno es más impermeable y duradero que una "membrana de plástico". no cabe duda de que conviene adoptar un tipo de revestimiento que sea bastante estanco. colocada debajo de un revestimiento normal de hormigón. de concreto era de 21 litros/m /día como promedio y que en "Sub forro" de cloruro de polivinílico reduciría esta cifra en un 95%. sustitución del suministro continúo por el de rotación.  Para canales grandes. en la práctica la decisión de revestir o no. si el espesor de la tierra apisonada excede de 0. trailers. con que se cuenta.  Pueden construirse económicamente mediante trabajo manual y ayudados por animales da carga y tiro. si no se dispone de este equipo a costo razonable. mientras que otros puede mecanizarse. lo que ¡Hiede implicar que se adopten las técnicas de colocación a máquina.5 m. No obstante.. con preferencia a las manuales. es muy importante en el caso de revestimientos permanentes de gran espesor que el material necesario para construirlos se encuentre en el lugar de las obras o no muy lejos. resultará más económico construir "revestimiento de ladrillo" que otros más gruesos de tierra compactada. rodillos con patas de cabra.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA los menos (En muchos países: 50 años. sea cual fuere su costo. es imprescindible contar con máquinas de remoción y compactación de tierras. En tal caso se impone seguir "Métodos de Revestimientos Rápidos'". etc. DISPONIBILIDAD DE MANO DE OBRA Y MAQUINARIA  Algunos revestimientos son apropiados para colocación a mano. ha de buscarse una solución ajustándose a los siguientes criterios: 45 .  Se da con frecuencia el caso de que sea necesario terminar pronto la ejecución de un proyecto de riego para obtener beneficios cuanto antes.  Una CAPA de ASFALTO y ARCILLA mezclado (se usa en la India) dura 5 años. efectuando normalmente las reparaciones normales un canal REVESTIDO de LADRILLO y CEMENTO puede durar 20 años y 50 años de vida útil para las TUBERIAS DE CONCRETO enterradas.  En teoría.  En el caso de que la solución mejore desde el punto de vista económico sea más costosa de lo que permitan los fondos. revestimiento de tierra compactada en canales pequeños y medianos. COSTO Y ASPECTOS FINANCIEROS  El costo de un determinado revestimiento ha de compararse con los beneficios que pueden obtenerse.  Según JOSEPH. en California: +66 años). con un gasto anual del 10% en mantenimiento. conviene adoptar la solución más económica. DISPONIBILIDAD DE MATERIALES DE CONSTRUCCION  Por razones económicas. suele depender de la cuantía de los recursos financieros asignados al Proyecto. así cano la elección de uno u otro tipo de revestimiento. El autor recomienda para este tipo de juntas y tratándose revestimientos sin armadura.5 7. 46 . La obra se hace por etapas. JUNTAS DE DILATACIÓN O EXPANSIÓN: Se instalan cuando el canal entra en contacto con estructuras fijas.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 1.5 3.5 a 3. cuyo perímetro de revestimiento es igual o mayor a 9 m.5 a 4.5 m. la separación entre ellas no debe exceder los 5 m. Elegir un revestimiento menos caro.0 También se acepta una separación equivalente a 50 veces el revestimiento. JUNTAS Se puede definir cuatro tipos de juntas comúnmente usadas en el revestimiento de canales: JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN: Son aquellas que se colocan debido a la interrupción de los trabajos. Y se espacian entre sí de 2. 2. dejando el resto sin revestir en espera de que se arbitren nuevos recursos. es común hacerlas coincidir con los otros tipos de juntas. los siguientes espaciamientos: Espesor (CM) Separación entre juntas (m) 5 a 7.5 a 10. Para el revestimiento costoso a los canales en construcción hasta donde lo permitan los fondos. JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN TRANSVERSALES: Se instalan para prevenir el agrietamiento transversal debido a la disminución de volumen del concreto por cambios de temperatura y pérdida de humedad al curarse. que pueda aplicarse desde un principiad toda la red de canales y cuyo costo no sea mayor que los recursos disponibles.0 2.5 a 4. JUNTAS DE CONTRACCIÓN LONGITUDINALES: Sirven para prevenir el agrietamiento longitudinal en canales. 00 CÁLCULO DE SECIONES HIDRAULICAS Secciones hidráulicas en el flujo uniforme La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler.5:1 61.00 6.00 18.51 73. y su expresión es: ? ? ?? ?1 Dónde: Q = Caudal (m3/s) n = Rugosidad A = Área (m2) R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo 47 .00 48.00 27.00 30.51 36.00 24.5:1 1.1 1:1 14.00 84.00 72. recomienda las dimensiones de la tabla 18. min e.00 18.00 66.00 6.00 6.00 6.00 30.00 18.51 60.00 54.0 18.5:1 1.51 24.5:1 37.07 26.00 18. máx.00 36.00 4.00 24.00 15.5:1 25. Sección Trapezoidal Normalizada TABLA 18: DIMENSIONES DE LA SECCIONES TRAPEZOIDALES NORMALIZADAS SECC.00 4.00 15.00 48. según la Figura.00 42.00 33.00 B2 1.00 72.00 B6 1. R A1 A2 1.00 6.00 B3 B5 1.00 18.51 49. z a b c e.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA SECIONES TRAPEZOIDALES NORMALIZADAS La Sociedad Americana de Ingenieros agrícolas citada por kraatz.07 12.00 9. 0219 z=1 1/4 .0166 .0173 .0177 .0216 z=1 .00722 .00947 .0228 z=2 .0183 .00707 .00991 .0225 z=1 3/4 .0141 .0231 z=3 .00964 .00661 .0140 .0211 z=3/4 .06 .00429 .00215 .01 .00220 .00213 .00221 .02 .0134 .00220 .00414 .00419 .0100 .03 .0106 .00670 .0138 .0137 .00704 .00223 .0190 .00700 .00426 .00696 .0132 .0180 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA En la siguiente tabla se muestra las secciones más utilizadas: Tabla 19: Relaciones Geométricas De Las Secciones Transversales Más Frecuentes Los problemas que comúnmente se presentan son los que se desea conocer el tirante.0200 z=1/2 .0162 . Las siguientes tablas (Tabla 20 y Tabla 21) son usadas para la resolución de algunos problemas.00433 .00218 .0127 .00423 .00679 .0176 .0240 48 .0103 .00217 .0182 .00437 .00443 .00431 .05 . TABLA 20: FORMULA DE MANING EN CANALES ABIERTOS VALORES DE : 9 1 y/b .00219 .0101 .0200 z=1/4 .07 .00216 .0103 .0130 .00980 .0136 .00434 .0222 z=1 1/2 .0170 .00685 .0145 .00690 .08 z=0 .0102 . 548 .343 .106 .38 .120 .614 .334 .455 .0311 .398 .0240 .32 .906 .256 .0559 .313 .152 .315 .0318 .0527 .47 .0324 .17 .270 .34 .251 .103 .23 .264 .0394 .671 .369 .256 .287 .180 .408 .163 .334 .0364 .634 .427 .295 .327 .139 .0387 .106 .182 .216 .272 .175 .203 .116 .336 .448 .0559 .356 .INGENIERÍA CIVIL .130 .117 .356 .56 .227 .0528 .433 .225 .06 .0342 .311 .371 .0823 .0854 .297 .841 .0845 .44 .230 .0599 .0677 .0873 .21 .174 .204 .354 .170 .217 .0542 .18 .146 .20 .41 .432 .0619 .182 .306 .189 .0775 .599 .0748 .176 .0936 .184 .281 .336 .317 .0524 .455 .180 .54 .0279 .318 .0717 .207 .447 .292 .0575 .109 .196 .665 .35 .0446 .195 .0944 .389 .0476 .19 .151 .223 .690 .43 .534 .679 .139 .271 .556 .232 .253 .545 .193 .256 .0296 .269 .218 .233 .475 .0516 .797 .0720 .342 .746 .487 .789 .110 .519 .501 .24 1.444 .169 .348 .0441 .463 .0294 .0376 .275 .384 .496 .574 .162 .102 .111 .09 .39 .157 .323 .0585 .204 .134 .301 .201 .0408 .303 .48 .205 .115 .244 .0329 .392 .392 .644 .405 .0283 .439 .631 .209 .0480 .0979 .124 .0650 .287 .437 .567 .421 .167 .168 .251 .157 .372 .333 .353 .113 .33 49 .833 .0753 .0380 .146 .357 .214 .0608 .155 .599 .0786 .729 .0256 .526 .401 .453 .0271 .172 .15 1.0329 .46 .373 .249 .142 .289 .241 .241 .310 .171 .286 .198 .0582 .863 .37 .692 .155 .49 .127 .474 .748 .203 .163 .440 .172 .133 .29 .0497 .13 .193 .28 .575 .319 .327 .0393 .0809 .249 .389 .0997 .0910 .0776 .0883 .109 .0400 .225 .58 .496 .401 .14 .0970 .0464 .739 .151 .52 .574 .0695 .328 .243 .297 .238 .243 .170 .0638 .478 .263 .590 .0501 .988 1.101 .60 .106 .468 .457 .0659 .146 .530 .432 .36 .234 .22 .652 .717 .989 .287 .33 .130 .62 .279 .0537 .0936 .0932 .0424 .924 .917 .147 .321 .377 .411 .0857 .0947 .696 .0961 .418 .301 .142 .0628 .0282 .0425 .40 .858 .392 .0493 .119 .126 .0935 .491 .349 .371 .646 .139 .0458 .24 .359 .0587 .189 .263 .160 .135 .124 .0420 .120 .590 .422 .803 .518 .283 .125 .0334 .152 .133 .359 .763 .248 .286 .0466 .30 .11 .600 .188 .639 .238 .509 .142 .375 .133 .232 .475 .160 .0759 .0505 .26 .45 .257 .589 .100 .189 .314 .417 .125 .856 .465 .181 .556 .163 .438 .0262 .604 .0740 .115 .42 .0822 .512 .215 .160 .552 .640 .210 .217 .217 .150 .0645 .763 .123 .696 .215 .341 .0339 .230 .117 .263 .0744 .106 .303 .242 .354 .366 .391 .286 .131 .0845 .0431 .230 .27 .0275 .0692 .298 .141 .129 .0305 .0662 .626 .984 1.227 .601 .192 .548 .326 .373 .346 .263 .0573 .0800 .179 .50 .07 1.383 .922 .345 .10 .199 .802 .0900 .0676 .679 .0680 .279 .15 .0813 .467 .199 .254 .0267 .496 .25 .153 .0612 .565 .412 .116 .735 .514 .0875 .333 .182 .101 .0358 .412 .416 .310 .12 .16 .113 .524 .398 .795 .468 .494 .139 .492 .190 .274 .492 HIDRÁULICA APLICADA .0749 .271 .0699 .541 .267 .31 .0373 .0354 .282 .209 .0867 .0450 .530 .0105 .371 .219 .385 .302 .0249 . 14 2.37 2.25 1.32 1.8 .94 2.07 2.95 5.24 2.1 25.508 0.41 4.71 1.757 0.20 1.9 26.981 1.928 0.11 6.662 0.20 2.00 2.86 9.86 1.9 21.07 1.4 20.05 1.16 2.13 2.45 2.55 8.56 2.73 3.906 0.830 0.96 4.42 10.516 .21 6.759 0.92 0.94 3.34 1.16 1.61 2.82 0.868 0.7 18.52 3.74 1.7 23.3 12.0 11.74 2.714 0.782 0.40 1.46 4.960 0.98 2.61 2.71 1.645 0.7 20.687 0.7 19.61 1.99 7.50 8.50 2.542 0.951 1.59 5.10 2.69 4.52 4.96 0.24 6.47 5.43 7.04 3.79 3.58 7.15 1.06 8.4 11.10 1.670 0.29 1.4 11.6 12.52 1.644 0.93 7.1 23.89 8.08 1.27 1.49 6.541 .66 .03 3.62 2.30 1.8 19.13 1.25 2.33 7.90 5.57 3.842 0.00 1.4 29.898 0.871 0.75 10.29 1.57 9.936 0.9 23.932 0.60 7.18 5.85 4.27 10.80 1.4 13.6 1.72 0.441 0.56 1.46 1.36 1.18 1.06 6.48 1.80 9.70 1.90 5.9 32.70 0.14 2.7 25.15 1.79 3.38 2.846 0.11 2.7 50 .85 1.30 2.9 28.27 2.11 1.69 2.30 8.1 12.35 2.71 1.69 1.93 2.54 3.9 11.03 2.24 1.81 7.3 16.43 3.4 1.12 5.697 0.13 1.793 0.43 1.98 5.01 1.408 .20 1.43 1.6 28.8 15.87 1.25 1.26 1.0 27.753 0.78 5.49 10.16 2.52 1.78 2.722 0.1 53.3 11.74 0.65 2.5 13.94 0.51 1.73 1.96 3.4 11.03 1.90 1.09 4.6 16.80 1.96 5.30 3.617 0.98 2.945 0.6 14.03 2.14 8.76 5.718 .07 2.36 1.887 0.27 1.50 2.680 0.46 1.576 0.90 6.95 HIDRÁULICA APLICADA .908 0.03 1.29 6.93 2.2 13.0 40.10 8.07 1.54 1.60 6.93 4.18 4.39 4.07 1.37 3.46 10.958 1.57 1.858 .01 1.34 5.891 0.02 1.82 6.34 2.35 1.46 1.9 23.73 3.13 9.43 6.566 0.68 4.41 7.15 2.91 9.3 15.6 1.2 16.12 1.0 33.62 10.02 8.44 2.12 3.24 1.04 3.3 17.26 4.810 0.525 0.8 49.85 4.83 6.28 5.02 1.653 .698 0.23 1.29 2.3 17.91 6.2 1.839 0.980 1.35 1.13 1.64 1.36 4.27 3.18 1.55 1.14 2.88 0.34 3.48 2.2 14.2 31.80 2.2 14.94 2.99 2.2 17.65 1.33 1.05 2.88 1.59 5.39 3.474 0.88 5.40 2.4 12.78 1.50 2.8 25.97 2.86 0.1 21.45 1.37 2.20 1.39 3.58 4.3 12.69 4.98 7.8 30.15 4.34 1.72 10.72 10.28 2.894 .24 5.80 0.01 7.9 19.37 1.43 1.33 2.0 11.80 6.11 1.19 1.51 2.40 8.559 0.90 0.33 3.49 4.52 6.610 0.7 .14 8.39 1.43 1.42 5.14 3.27 2.0 16.17 1.49 1.6 20.29 1.69 1.8 36.98 1.77 1.44 .1 14.73 2.90 .39 8.85 1.10 1.64 1.9 16.19 1.976 1.75 3.7 15.6 22.83 5.620 .25 1.53 1.73 7.07 1.08 9.84 1.985 1.75 1.759 .4 37.8 18.36 6.4 18.6 2.70 4.79 9.11 3.85 1.47 9.801 0.591 0.83 9.491 0.60 1.07 2.63 1.96 3.70 1.52 2.0 14.30 1.13 1.5 13.11 2.627 0.31 5.7 13.36 2.2 15.87 1.17 2.04 6.2 .94 7.60 2.INGENIERÍA CIVIL .50 6.457 0.2 12.24 3.95 3.67 3.89 1.99 3.32 9.1 10.725 0.64 1.0 33.3 .593 0.04 3.97 2.88 4.64 .802 0.58 1.40 1.50 4.14 4.68 0.84 0.85 2.61 1.98 2.75 1.6 12.0 16.15 4.55 1.80 2.99 2.33 2.87 8.83 1.5 13.78 0.05 1.79 1.45 4.38 2.03 4.47 1.54 1.61 3.95 2.8 21.64 1.65 6.76 0.58 1.21 1.39 1.30 1.52 8.45 1.31 1.26 5.10 1.8 18.79 1.63 1.04 1.16 3.73 2.6 11.47 2.54 1.97 4.2 1.45 1.89 8.9 1.72 4.09 4.26 2.8 44.78 1.809 .991 1.424 .70 2.21 2.6 13.50 1.86 2. 287 1.78 0.6231 0.3975 0.4 41.75 0.492 0.5 48.76 0.0365 3.20 16.1206 0.311 0.0755 0.1365 0.0448 2.9 18.6573 0.0147 0.0066 0.1152 0.1118 0.0849 2.0813 0.90 3.0105 0.47 0.262 0.4 68.0513 0.3 0.17 0.3031 0.00031 10.10 0.5212 0.1 15.9 80.6 61.2821 0.2 27.215 0.0871 0.69 0.422 0.49 0.416 0.083 0.6405 0.54 0.2 33.0451 0.239 1.4822 0.01674 3.1416 0.2962 0.1662 0.78 0.271 1.56 0.965 0.3 41.25 0.3024 0.442 0.77 0.73 0.2799 0.62 0.8 13.1449 0.69 0.358 1.INGENIERÍA CIVIL 3.35 1.006 0.21 0.71 0.0294 0.1259 0.18 0.435 0.084 0.00 d/D 0.2948 0.0192 0.035 0.97 8.0 12.5872 0.36 0.0638 0.6655 0.5404 0.891 0.6 63.15 0.86 0.8 41.0389 0.1 18.3017 0.54 0.2882 0.1 34.20 3.19 0.74 0.27 0.8 39.0 27.303 1.86 9.5499 0.63 0.447 0.335 1.0492 2.04 0.0537 2.2 30.0132 0.2842 0.72 2.5 63.5018 0.42 0.28 0.0409 0.5594 0.57 0.0885 0.0788 0.2649 0.60 3.4027 0.2 55.578 0.4426 0.67 0.1516 0.4526 0.6 70.2728 0.873 0.2 111 145 58.22 0.343 1.1042 0.3008 0.11 0.156 0.189 2.71 0.81 10.1 54.0793 2.01417 4.95 0.0585 2.429 0.4 82.06 0.373 1.05 0.9 45.4327 0.0811 0.51 0.6489 0.5 72.0634 2.01952 3.985 0.14 0.4227 0.9 108 35.1623 0.0 36.1711 0.1466 0.63 0.80 4.388 0.53 2.79 0.388 1.0995 3.0327 3.9 82.0985 0.2987 0.00 4.02 0.1 20.1 30.2562 0.2933 0.17 0.0961 0.2776 0.16 0.00007 15.255 1.5308 0.49 0.6143 0.327 1.4724 0.947 0.1312 0.59 0.00775 4.00967 4.00328 5.52 0.92 0.87 0.00604 5.279 1.0695 0.17 0.03 0.858 0.416 0.1281 0.68 0.1 47.39 6.06 0.1 54.1614 0.01 0.00604 4.8 89.00222 6.6 35.38 1.23 0.6 16.0686 2.12 0.192 0.3 25.0668 0.0 72.286 0.2998 0.1535 0.1 96.04 0.7 0.12 7.9 24.4127 0.2 92.00 3.6 0.105 0.40 3.5115 0.76 0.6319 0.09 0.07 0.64 0.0242 0.1 51.96 0.362 0.319 1.41 0.57 0.91 0.1039 0.55 0.06 0.2 26.5 51.838 51 .92 4.00074 6.8 54.6 68.53 0.20 0.26 0.18 0.3039 0.5 20.65 0.395 1.3 21.1364 0.6054 0.2862 0.25 0.7 HIDRÁULICA APLICADA 11.366 1.00138 7.9 126 40.0575 0.2703 0.024 0.148 0.72 0.0325 0.9 32.5687 0.24 0.46 3.13 0.441 0.0291 3.33 7.295 1.402 0.56 0.29 0.79 0.8 107 122 164 216 TABLA 21: FORMULA DE MANINNG EN CONDUCTOS CERRADOS d = profundidad de flujo Q = descarga en pies3/s D = diámetro del tubo n = coeficiente de rugosidad A = área del flujo S = pendiente R = radio hidráulico R/D Q n/(D 8/3S1/2) Q n/(d 8/3S1/2) d/D A/D2 R/D Q n/(D 8/3S1/2) Q n/(d 8/3S1/2) 0.2692 0.66 0.0037 0.1199 0.0534 0.2531 0.311 1.2753 0.2621 0.2676 0.409 0.5 14.0406 2.5 40.61 0.263 1.3036 0.0 24.08 0.238 0.247 1.044 0.58 0.09 3.0739 2.50 5.126 0.5 47.00455 5.8 30.336 0.047 0.0257 3.2917 0.0013 0.4625 0.0262 0.29 A/D2 0.0107 0.001 0.76 0.5964 0.56 0.38 0.28 3.55 0.1097 0.064 0.04 0. INGENIERÍA CIVIL 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.1982 0.2074 0.2167 0.226 0.2355 0.245 0.2546 0.2642 0.2739 0.2838 0.2934 0.3032 0.313 0.3229 0.3328 0.3428 0.3527 0.3627 0.3727 0.3827 0.3927 0.1709 0.1756 0.1802 0.1847 0.1891 0.1935 0.1978 0.202 0.2062 0.2102 0.2142 0.2182 0.222 0.2258 0.2295 0.2331 0.2366 0.2401 0.2435 0.2468 0.25 0.0907 0.0966 0.1027 0.1089 0.1153 0.1218 0.1284 0.1351 0.142 0.149 0.1561 0.1633 0.1705 0.1779 0.1854 0.1929 0.201 0.208 0.216 0.224 0.232 HIDRÁULICA APLICADA 2.25 2.2 2.14 2.09 2.05 2 1.958 1.916 1.875 1.835 1.797 1.76 1.724 1.609 1.655 1.622 1.59 1.559 1.53 1.5 1.471 0.8 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 0.6736 0.6815 0.6893 0.6969 0.7043 0.7115 0.7186 0.7254 0.732 0.7384 0.7446 0.7504 0.756 0.7612 0.7662 0.7707 0.7749 0.7785 0.7817 0.7841 0.7854 0.3042 0.3043 0.3043 0.3041 0.3038 0.3033 0.3026 0.3018 0.3007 0.2995 0.298 0.2963 0.2944 0.2921 0.2895 0.2865 0.2829 0.2787 0.2735 0.2666 0.25 0.453 0.458 0.463 0.468 0.473 0.477 0.481 0.485 0.488 0.491 0.494 0.496 0.497 0.498 0.498 0.498 0.496 0.491 0.489 0.483 0.463 0.821 0.804 0.787 0.77 0.753 0.736 0.72 0.703 0.687 0.67 0.654 0.637 0.621 0.604 0.588 0.571 0.553 0.535 0.517 0.496 0.463 SECCIONES HIDRAULICAS DE RUGOSIDAD COMPUESTA Algunos canales presentan rugosidades distintas en los diferentes tramos del perímetro húmedo, en este caso aplicamos la fórmula de Manning con la hipótesis de que la velocidad será única en todos los elementos del área, es decir si: 52 INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 1 Se tiene: [ 1( 1 1) ( )1 ( )1 ] Dónde: 1 1 Valor de rugosidad único para todo el perímetro Perimetro en la sección del área 1 Rugosidad en la sección del área 1 Perimetro húmedo en la sección del área Rugosidad en la sección de área Perimetro húmedo total Cuando la forma de la sección transversal del canal no permite por lógica suponer que la velocidad sea única en todos los elementos del área, la rugosidad se estima mediante la fórmula: 1 1( 1) ( ) ( ) En los dos casos cuando se ha obtenido el valor de n, este se introduce en la fórmula de Manning para el cálculo en la sección total. 53 INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EJERCICIO 1: Calcular el tirante critico en un canal rectangular, con una plantilla de fondo b= 3m, por donde fluye un caudal Q= 6 m3/s. Yc 3m SOLUCION Aplicando la ecuación de la SECCIÓN 5 del formulario: Donde: 6 s Reemplazando valores en la ecuación tenemos: Yc= 0.74 m. 54 8 de la SECCION 14 tenemos : √ ( Donde √9 8 ) 58 55 6 9 6 9 5 55 .5 Como Yc es una incognita resolvemos la siguiente expresión: 9 98 (( ) ) ) ( Resolviendo tenemos : Yc = 0. Yc Z=1.84 m b) Aplicando la Ecuación 1. se pide calcular: a) El tirante critico b) La velocidad critica c) La energía especifica mínima d) El numero de Froude.5 circula un gasto Q = 9 m3/s.5 3m SOLUCIÓN: Aplicando las ecuaciones se tiene: a) Aplicando la ecuación de la SECCIÓN 2 ( Donde ) ( b=3m ) z =1.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EJERCICIO 2 En un canal de sección trapezoidal con una plantilla b = 3 m y taludes con inclinación z= 1. 2 de la SECCION 13 se tiene: 8 5 (9 8) 6 6 d) El numero de Froude se calculara para determinar si realmente el tirante es crítico.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA c) Aplicando la ecuación 1.3 de la SECCION 13 √ ( 5 ) √9 8 ( 6 9) 56 . Se usa la ecuación 1. El talud de 45°.2) S = (836. El gasto es de 8 m3/s.02 (Tabla 6.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EJERCICIO 3 Se tiene un canal trapecial revestido en tierra en regulares condiciones de conservación.8 (ambas cotas están medidas en la superficie libre).26 Existe otro método de resolución: Empleando una grafica elaborada por Ven Te Chow Entramos a la tabla con los siguientes valores: 8 1 71 6 5 57 Yn . Solución.1 de la SECCION 13 1 Empleando las ecuaciones: de la SECCION 1 √1 ) ( Resolvemos ) √ 7 1 ( ) y = 1. La cota del punto A es 836.8)/1000 =0. Calcular el tirante normal. El ancho en la base es de 4 m.5-835.5 m y la cota del punto B es 835. Q = 8 m3/s b=4m z=1 n = 0. La longitud de canal entre los puntos A y B es de 1 000 m.0007 Z=1 b = 4m De la Ecuación 1. 15 58 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 0. 24 m Como vemos no difiere mucho de la respuesta por el método analítico.31 aprox. Reemplazamos b = 4 y tenemos y = 1. 59 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA De la grafica anterior se tiene : y/b = 0. 18 / 7.4 √ ym = A/T = 4. El talud es 3. que 98 Luego reemplazamos los valores de A y T correspondientes a un canal de sección trapecial. Ecuaciones de la SECCIÓN 1 ( ) ( ) Reemplazamos valores de z.1 m Empleando la Ecuación 1. luego de reemplazar el gasto.098 = 1.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EJERCICIO 4 Hallar el tirante crítico para un canal de 10 m3/s en un canal trapecial cuyo ancho en la base es de 0. Si partimos de la expresión general (SECCION 2) se tiene. b ( 5 ) (( 5 )) Resolvemos la expresión anterior obteniendo y= 1.589 √9 8 589 s 98 9 60 .18 m2 T = 7.1 =0.1 m Ac = 4.50 m.8 y la Ecuación 1. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EJERCICIO 5 La sección obtenida topográficamente en el canal que se muestra en la figura se tiene: n1 = 0.54 R3 = 1.316 m AT = 14.15 Según la figura: dividiendo la sección en 2 areas.5 3.6 A1 Z=0.235 m2 P1 = 4.25 R 1 = 0.050.53 m A2 = 12. 0.29 R2 = 1.75 A2 Z=1.8 3.225 m2 P2 = 9.035 y n2 = 0. determinamos sus propiedades geométricas: A1 = 2. 5 2.045 empleando la ecuación de Q: 6 5 1 5 61 . 5 4.10 Z=1.5 2. Calcular el caudal que fluye por dicha sección si al pendiente es de 1 °/ 00.07 m Calculamos n promedio segun la ecuación [ 1( 1 1) [ 5( ( 5 )1 )1 ( 9 9( )1 ] 5 )1 ] 5 n =0.25 2.46 m2 PT =13. 053 0.325 Mínima infiltración 4.908 0.014 Z=1 s= 0.25 Z=1 2.79 3.243 1.472 2.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA EJERCICIO 6 Un canal tiene un caudal de 10 m3/ s.487 Elegimos el valor para un talud de 1:1 el cual es b/y =0.25 :1 75° 58´ 1.702 1.211 0. una pendiente de 0.342 1. Solución Datos: Q = 10 m/s Z=1 n = 0.854 1.828 1.5: 1 33° 41´ 0.708 0.472 3:1 18° 26´ 0.403 1.000 1.001 Tenemos: 62 Yn .20 1.000 2.605 2:1 26° 34´ 0. determinar el tirante y la plantilla para condición de máxima eficiencia hidráulica.657 1.5 :1 63° 26´ 1.75 :1 53° 08´ 1 1: 1 45° 00´ 0.562 0.500 1.123 2.25 :1 38° 40´ 0.001 b Según Aplicando la tabla de Ven Te Chow. Talud Angulo Maxima eficiencia vertical 90 2. Donde para el valor de y/b se tiene: y/b 1.944 0.04 Interpolando tenemos: 8 1 9 Reemplazando el valor de S= 0.208 luego empleamos una tabla de Ven Te Chow.000 0.649 Promedio 3.236 0.001 se se le quiere revestir de concreto con taludes 1:1.000 3.828  y/b = 1. 63 .828 *1.66= 1.373 luego el valor de y será: 1.828 y =1. Tambien existe el método analítico: Reemplazando en la ecuación de la SECCIÓN 3 tenemos: (√ (√ ) ) 8 8( ) Luego con el valor de b = 0.37m comovemos los valores no difieren mucho del método de Ven Te Chow.1 de la sección 13 ( ( ) 1 )) √ Reemplazando valores tenemos: ( 8 8 8 8 ) √ 1 ) Calculamos el valor de y y = 1.66.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 8 9 1 b = 1.828 y tenemos que reemplazando en la ecuación1.373/ y = 0.66 m y el valor de b seria b= 0. es repartido hacia los sub-laterales. Ejemplo: Canal Taymi del Proyecto Tinajones. Canal de Segundo Orden: Llamados también LATERALES. CANAL TAYMI – PROYECTO TINAJONES 2.) y funciones. Canal Madre del Proyecto Chavimochic. Los canales de riego dentro de una planificación tienen diferentes formas (rectangular. canal de Derivación del Proyecto Chira-Piura.INGENIERÍA CIVIL I. Túcume que salen del Canal Taymi 64 . trapezoidal. son aquellos que salen del Canal Madre y el caudal que ingresa a ellos. el área de riego que sirve un lateral se conoce como UNIDAD DE RIEGO. así tenemos: 1. Ejemplo: Canales Mochumí. Canal de Primer Orden: Llamado también canal Principal: Madre o de derivación y es trazado con pendiente mínima. HIDRÁULICA APLICADA GENERALIDADES: En un proyecto de irrigación y/o mejoramiento de riego. distribución y obras conexas se hará tomando en cuenta los trabajos y consideraciones previas. la planificación del trazo y diseño de canales de conducción. etc. Canal de Tercer Orden: Llamados también Sub-laterales y nacen de los canales laterales. el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia los propietarios individuales a través de las tomas de granja. el área de riego que sirve de un sub-lateral se conoce como UNIDAD DE ROTACION.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA CANAL TÚCUME 3. Esquema de una red de distribución típico en un riego por superficie De lo anterior se deduce que varias unidades de rotación. constituyen 65 . INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA una unidad de riego y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, sistema que adopta el nombre o nomenclatura del Canal Madre o de primer orden. CONSIDERACION PRELIMINARES Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales, es necesario recopilar la siguiente información básica:  Se efectuará un análisis de los antecedentes o historia del proyecto, tales como las ideas, soluciones y sugerencias o alternativas; así también los reconocimientos o estudios preliminares o anteriores, si existieran hasta llegar a la etapa actual.  Se consideran elementos; topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, hidráulicos, ambientales, agrológicos, entre otros.  Fotografías aéreas, imágenes satelitales, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc.  Planos topográficos y catastrales.  Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda conjugarse en el trazo de canales. Es necesario que se conozcan algunos detalles, como: a) b) c) d) e) f) Volumen de agua que se ha de conducir Probable longitud del canal Datos climatológicos de la zona (de probable ruta) Naturaleza fisiográfica de la zona (de probable ruta) Limitaciones económicas para la construcción del canal Planos de referencia o fotografías aéreas (pueblos, caseríos, cultivos, vías de comunicación). g) Probables formas de captación de la fuente h) Tipo de canal (conducción o de distribución) i) Otros (estudios geológicos, suelos, vegetación, hidrología, salinidad y estudios que puedan conjugarse en el proyecto; como caminos, nuevos asentamientos, etc.) Las fuentes de información disponibles en el país la constituyen por lo general: 66 INGENIERÍA CIVIL a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) HIDRÁULICA APLICADA El Archivo Técnico de las Unidades Agrarias Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA) Servicio Nacional de Hidrología y Meteorología e Hidrología (SENAMHI) Oficina Nacional de Planificación Instituto Geográfico Militar (IGM) Proyecto Nacional Manejo de Cuencas Hidrográficas (PRONAMACH) Laboratorio Nacional de Hidráulica Universidades Ministerio de Energía y Minas Direcciones Generales del Ministerio de Agricultura Proyectos Hidráulicos Especiales (Olmos-Tinajones, Chira-Piura, Jequetepeque - Zaña, etc.)  Cuando existe la información básica disponible, se procede a realizar en gabinete un TRAZO PRELIMINAR, el cual mediante su replanteo en el campo, donde se hacen los ajustes que se consideren necesarios, se obtiene finalmente el TRAZO DEFINITIVO.  En caso de no existir información básica, se procede a levantar la topografía del canal realizando trabajos de campo y gabinete, (los trabajos topográficos para el diseño de canales son similares a los necesarios para el diseño de un camino o una vía férrea), teniendo las siguientes fases: A. TRABAJOS DE CAMPO: RECONOCIMIENTO DEL TERRENO:  Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un eje probable de trazo.  En esta fase se trata de localizar la posible o posibles posiciones de la ruta que ha de seguir el canal, determinándose el punto inicial y final del canal, debiendo anotarse las siguientes características del terreno:       Tramos en ladera y en suelo llano Rocosidad, pedregosidad o naturaleza del suelo Fisiografía dominante (pendiente gobernadora) Variaciones fuertes de pendientes Elección de rutas imaginarias (Túnel, acueducto, caída, etc.) Rumbos, elevaciones y distancias que puedan servir para seleccionar la probable ruta. 67 INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Estacado de algunos puntos auxiliares para el siguiente procedimiento (trazo preliminar)  Luego de este reconocimiento se podrá contar con algunas decisiones, tales como si se ha de trabajar a pendiente fija o a pendiente fija y a pendiente variable; longitud de tramos en laderas o en suelo llano. Si hubiera que tomarse canales secundarios del que se está trazando; deben fijarse los probables puntos de derivación.  En un trabajo de reconocimiento se emplea: Eclímetro, brújula, altímetro, wincha, jalones, etc. B. TRAZO PRELIMINAR (Curvas de Nivel):  En esta fase con una brigada topográfica, se procede a clavar en el terreno las estacas de la poligonal preliminar o de apoyo, fijando un punto de partida (entrega o de captación), con la pendiente elegida avanzando cada 20 m y estacando cada 100 m.  Debe monumentarse el BM principal y los BN (Bancos de Nivel) c/Km.  Esta operación ha de efectuarse con NIVEL DE INGENIERO o con un eclímetro.  Posteriormente se NIVELARÁ la poligonal referido al BM principal.  Se hará el levantamiento de la poligonal abierta con Teodolito orientado al NM y medir los lados de la poligonal y por el método de deflexiones obtener la poligonal estacada, al mismo tiempo en cada estaca pueden tomarse datos para obtener una sección transversal.  Taquimetría o relleno topográfico sobre la faja de la poligonal abierta, se efectúa con Teodolito, Estación Total, etc. ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO 68 INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA TRAZO PRELIMINAR: a) Poligonal de apoyo h h VISTA EN PLANTA Buscar desnivel “h” correspondiente a la pendiente en 20 m mediante dos posibles formas:  Con mira fija en jalón o mira (Eclímetro marca la inclinación)  Con marca desplazada en jalón o mira (Eclímetro graduado en 0) VISTA EN PLANTA 2 A Estaca 20 m 20 m Ficha 20 m 3 Ficha 1 Ficha En 1 habrá desnivel con respecto a A En 2 habrá desnivel con respecto a 1 En 3 habrá desnivel con respecto a 2 NIVELACION DE ESTACAS 69 . C. ̅̅̅̅  Medir Ángulos por deflexión 70 .… (Nivelación cerrada) a 1 000 m.… BN1. ̅̅̅̅ .M. A B C . B. Cabeza de estaca situada a la cota de la rasante b) Poligonal Abierta:  Medir distancias ̅̅̅̅.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA D S B. BN1 . BN2 Nivelar estacas A. BN2. COTAS DE PUNTOS a) 95. c) TRAZO PRELIMINAR Ejemplo: Pendiente 1% significa que para 20m horizontales se consideran 20cm verticales.40 d) 95.20 71 .60 b) 95.80 b) 95.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA C. DESARROLLO DE TRABAJO DE GABINETE: a) ESCALAS DE REPRESENTACION:  De acuerdo a Especificaciones Técnicas del Proyecto  De acuerdo a la representatividad del terreno Ejemplos: 1/500 – 1/1000 – 1/2000 b) PLANO A CURVAS DE NIVEL Las curvas de nivel deben guardar una equidistancia de 50 cm (a veces 1m). 72 . así sucesivamente. osea uniendo os punto de entrega 0+000 y 0+100. luego 0+100 y 0+200.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA d) SEÑALIZACIÓN DE OBRAS HIDRÁULICAS TUNEL e) POLIGONAL ABIERTA Se establecerá uniendo los puntos que marquen el recorrido cada 100m. estas pueden ser derechas o izquierdas con un valor siempre menor a 180º. siendo el mas usado EL DE DEFLEXIONES. se buscara siempre la mayor longitud de los tramos rectos (tangentes) disminuyendo el Nº de P.C. y posteriormente mucho corte o relleno.  En zonas de laderas debe tenerse mucho cuidado.  Sobre este trazo se calculan los datos necesarios para el replanteo. centros distintos. tendiendo solamente a tener cortes. sirve para efectuar la localizacion definitiva del canal.I.E) O PIS.  Circular inversas: Un mismo radio. es decir se determinan las longitudes y direcciones de las lineas rectas (tangentes) asi tambien los elementos de las curvas circulares que sustituiran a los puntos angulos de las lineas rectas (B. Ocasionalmente podria considerarse una curva vetical en el caso de diseño de obras hidraulicas. con el proposito de evitar el desarrollo excesivo del canal. 73 .  El trazo definitivo se puede hacer por cualquiera de los metodos que se estudian en topografia.  El trazo definitivo (Poligonal de PI) no debe alejarse del trazo preliminar. con algunas modificaciones por motivos locales.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA D. los angulos deben ser los mas obtusos posibles. TRAZO DEFINITIVO:  Esta fase que se realiza en el gabinete con los datos obtenidos. a) CURVAS HORIZONTALES EN EL TRAZO DE CANALES Clases:  Circular simple. radios distintos..D.  Circular compuestas de 2 arcos o mas: Radios distintos. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Circular simple: Circular inversa: MISMO RADIO RADIOS DISTINTOS Circular compuesta: 74 . ST : Sub tangente. F : Flecha.c Longitud de curva R–Ɵ E Externa ST – Ɵ R–F C=2 R Sen Ɵ/2 C= 2 ST Cos Ɵ/2 C= 2 F Cotg Ɵ/4 8 E= ST Tg Ɵ/2 E= (R)(F)/(R-F) 75 . E : Externa. es la longitud de la perpendicular bajada del punto medio de la curva a la cuerda larga. es el Angulo central. Β : Angulo de deflexión. C : Cuerda larga.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA b) ELEMENTOS DE UNA CURVA Una curva sirve para cambiar la dirección de un tramo recto a otro que tiene un punto de intersección. A : Arco. PI : Punto de inflexión. PT : Punto de tangente. LC : Longitud de curva que une PC con PT. es la que subtiende la curva desde PC hasta PT. PST : Punto sobre tangente. es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m. R : Radio de la curva. formado en el PI. es la distancia de PI a la curva media de la bisectriz. G : Grado. PSC : Punto sobre curva. PC : Principio de una curva. c) CALCULO DE UNA CURVA (FORMULAS): INCÓGNITA DATOS FÓRMULA R Radio ST – Ɵ C –Ɵ R=ST Cotg Ɵ/2 R=C/2 Sen Ɵ/2 C Cuerda R–Ɵ ST – Ɵ F–Ɵ L. distancia del PC al PI. 76 . PT. d) TRAZO DE CURVAS CALCULADAS:  Determinando PC y PT se levantan las perpendiculares y en la intersección de ambas se encuentra el centro de curva. principalmente el RADIO MINIMO. luego con radio entre el centro de curvatura y el PC se traza la curva.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA F Flecha E–Ɵ R–Ɵ R–E F= E Cos Ɵ/2 F= R-(R Cos Ɵ/2 – Ɵ) F= (R)(E)/(R+E) ST Subtangente R–Ɵ ST= R Tg Ɵ/2 Ɵ Angulo de Deflexión C–Ɵ Considerar las limitaciones técnicas en el cálculo de los elementos de la curva. PI. R y Ɵ (Ver esquema).  El trazo definitivo consiste en la unión de los tramos rectos y curvos demarcando necesariamente PC. es decir: Esc.00 --------------------PC = 3 + 182. Horiz.32 ST = . ó 1: 2000 Esc. Recomendación: H/V: 1/10.32 LC= + 82. : 20 Ɵ/G CUADRO: RADIOS MINIMOS RECOMENDADOS POR BLAIR PARA CURVAS EN CANALES Descarga de agua del canal (m3 /s) Radios mínimos recomendables (m) 20 15 10 5 1 05 100 80 60 20 10 5 Ejemplo: PI = 3 + 224. ó 1: 200 77 . 1: 100.67 --------------------PT= 3 + 264.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA e) REPLANTEO DE CURVAS POR REFLEXIONES PARCIALES G Lc : es el ángulo central que subtiende una cuerda de 20 m. 1/20. Vertc.99 f) PERFIL LONGITUDINAL:  Se construyen 2 ejes perpendiculares: el horizontal designado a distancias longitudinales y el vertical a distancias verticales o Alturas.42. 1: 1000. Se debe elegir una escala horizontal y una vertical. considerando las pendientes empleadas en diferentes tramos o si fue una pendiente uniforme.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Siguiendo el trazo definitivo se deben conseguir 2 datos (cada 20 o 50 m). distancia recorrida y su respectiva cota. 78 .  Para el trazo de rasante de fondo (plantilla) considerar las cotas de plantillas y luego trazar de la manera anterior. g) RASANTES:  Consiste en unir el punto inicial del perfil trazado con el punto final en valor de COTAS. la ubicación de un material en el terreno especifico en el plano. en donde se tendrá como punto de intersección de los ejes. (por medio de distancias).  El proyectar con acierto la sección transversal de un canal es una situación delicada. a la cual el ingeniero debe dedicar la máxima atención. 79 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA h) SECCIONES TRANSVERSALES.  Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje vertical las alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas. 80 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Se recomienda usar escalas iguales H = V para facilidad de cálculo de los Metrados de Movimiento de Tierras (1 : 200. 1 : 100). INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA ESQUEMA: PLANO FINAL : PLANO DE PLANTA (Localización del eje del canal) PERFIL LONGITUDINAL SECCIONES TRANSVERSALES DESARROLLO LONGITUDINAL DE CANAL LEYENDA PLANTILLA DE CALCULOS SECCION DEL CANAL MEMBRETE CURVA DE DIAGRAMA DE MASAS (Movimiento de Tierras) DATOS PARA COSTO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS OBRAS HIDRAULICAS BOCATOMA CAIDA TUNEL 81 . Poligonal de Intersecciones.Diseño y Calculo de la sección del canal. TRAZO DEFINITIVO . .Nivelación de estacas .A.Diseño y Cálculos de obras complementarias . Memoria Descriptiva . del 82 .Secciones Transversales .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA ORGANIGRAMA: TRAZO Y DISEÑO DE CANALES INFORMACIONES TECNICAS RECONOCIMIENTO TRAZO PRELIMINAR POLIGONAL DE APOYO .Señalización de obras Complementarias .Planilla de cálculos .Construcción de Perfiles: Longitudinales.Diagrama de Masa de .Movimiento de Tierras.Plano Final del Proyecto.Taquimetría P. .Desarrollo del Canal . . .Cálculo y trazo de curvas. .Levantamiento de poligonal de apoyo . transversales .Secciones del canal.Cálculo y volumen Movimiento de Tierras. .Datos Complementarios Proyecto.. TRAZO PRELIMINAR POLIGONAL DE APOYO . Disminución de pérdidas de carga. más pendiente. son estructuras de pase subterráneas abiertas artificialmente. 1. con fines diversos. c) Cuando la pendiente transversal demasiada elevada y el material de mala calidad no permitan asegurar la estabilidad del canal abierto.El túnel es más caro. . etc. USO: a) Transvasar las aguas de una cuenca a otra. con un apreciable economía. en general. con el objeto de conducir. masas de agua o vehículos.1. . 83 .Menos costos de mantenimiento que un canal abierto. 1. HIDRÁULICA APLICADA GENERALIDADES Los túneles. atravesando el macizo montañoso. menor volumen de excavación.  DESVENTAJAS . de apertura que un canal a ciclo abierto.2. estructuras de pase de canales.INGENIERÍA CIVIL 1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS:  VENTAJAS - Ahorro en gastos de expropiación. a través de una montaña o por debajo de corrientes de agua. b) Para evitar un desarrollo excesivo de canal abierto. 1. Nomogramas y tablas. CONSTRUCCIONES TÉCNICAS: a) El trazo de un túnel debe seguir la distancia más corta. sin embargo ésta puede variar de acuerdo a factores:  Topografía  Geología  Economía b) Evitar en lo posible las zonas de roca meteorizada. c) Tiempo de construcción.  Se calcula.  Nivel de agua debe ser casi constante a la entrada: derivación directa (bocatomas). b) Túneles a presión (Tubería Forzada):  La alineación puede ser cualquiera con tal de estar por debajo de la línea piezométrica. o aplicando un software. que implica los resultados. que une las estructuras de captación con las de entrada.  Para su cálculo es aplican las mismas leyes al flujo de agua en tuberías forzadas. d) Costos del transporte de materiales excavados.  Al final del túnel se pone una Chimenea de equilibrio. FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO: a) Túneles a gravedad (como canal):  La alineación está dada por la gradiente.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 1. 84 . descompuesta o agrietada.3. continuidad.4. régimen critico).  La captación se hace desde un reservorio. con fórmulas (Manning. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO DE TÚNELES TÚNEL TRASANDINO PROYECTO OLMOS TÚNEL LLAUCANO (II ETAPA PROYECTO TINAJONES) 85 . DIMENSIONES MINIMAS: Además de satisfacer condiciones hidráulicas y estructurales. está ligado íntimamente con:  Geología. SECCIÓN HIDRÁULICA a) la sección del túnel debe permitir la circulación del caudal máximo.44 m x 2. tuberías de agua. c) FORMAS: La sección de su forma y tipo de revestimiento.80 m x 1. libre tránsito de obreros y maquinaria durante la construcción. b) Resistir presiones.  Mecánica de suelos y rocas. Se recomienda las siguientes medidas mínimas:  1.5. etc.6.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 1.80 m (Equipos de perforación pequeños)  2.44 m (Máquinas Excavadoras) 86 .  Procedimiento constructivo. SECCIONES DE PIQUES Y TÚNELES 1.). los túneles deben tener dimensiones mínimas que permitan colocar la instalaciones (tubo de ventilación. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 1.7. 2.1. TÚNEL COLCA . VELOCIDADES Y RUGOSIDADES:  VELOCIDADES  Túneles a flujo libre: Caudales constantes: velocidad: Caudal variable: velocidad: 5  5 5 5 Túneles a presión : Velocidad: 5 5  RUGOSIDADES El coeficiente de rugosidad 2.HUAMBO (PROYECTO MAJES) 87 . 7 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE TÚNELES EN EL PERÚ. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 2. TÚNEL TRASANDINO (PROYECTO OLMOS) 88 .3.2. Túnel INTERCUENCAS (PROYECTO CHAVIMOCHIC) 2. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 2. TÚNEL LLAUCANO (PROYECTO TINAJONES II) 89 .4. Diámetro : 7.1. de 50 Km de longitud por cada túnel gemelo. c. Situado a 240 m bajo el nivel del mar en su punto más profundo y a 100 m por debajo del lecho del estrecho de Tsugaru que separa las dos islas.0 km Diámetro = 5. d. Trabajaron: 10 000 hombres por frente. FRANCIA) Longitud = 18.60 m e. TUNEL BELLEDONE (ARC – ISERE.2. g.00 Con TBM 204 3. bajo la mancha. b. Túnel Ferroviario doble.20 convencional 148 Lado B 10. Túnel que une las ciudades de Francia y Gran Bretaña. HIDRÁULICA APLICADA TUNELES IMPORTANTES EN EL MUNDO 3.80 m Temperatura = 35°C Ejecución = Años 1974 – 1978 FRENTE DE TRABAJO LONGITUD km METODO DE PERFORACION AVANCE PROMEDIO MENSUAL (m/Mes) Lado A 8. Costo: 15 Billones de Dólares h.20 km Cobertura máxima = 2. f.INGENIERÍA CIVIL 3. Costo de TBM usados: $ 10 – 14 mió (USD) 90 . Avance de perforación: 700 m/ Mes. EUROTÚNEL: a. b) El empleo de equipos y maquinarias es muy variable y depende de la geología y geotecnia del terreno. una sola pendiente Contrapendiente en la entrada 91 . considerado el proyecto más importante del siglo pasado. y Honshu. TÚNEL SIMPLON a. Tramo bajo agua: 36. b. Longitud: 20 km. donde se asiéntala capital de Tokio.3. Es el túnel más largo del mundo que enlazará por tren y bajo el agua dos de las cuatro islas importantes del Japón: Hokaido. 3. Es una obra gigantesca. para tráfico ferroviario entre Italia y suiza. e.4.3 Km).INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 3. c. d. GENERALIDADES: a) La construcción de túneles requiere de conocimiento y experiencias adicionales a las excavaciones en superficie.5 km (mayor que el del Eurotúnel. Es el túnel más largo que hay en Europa. b. 4.1. que es de 23. Periodo de construcción: 42 años. longitud y sección del túnel. TÚNEL SEIKAN a. Túnel corto. Longitud: 54 km. EXCAVACIONES: 4. Se puede variar a voluntad secciones y perfiles. los rendimientos van de 4 a 8 metros de avance de túnel por día.5 km). para la construcción de túneles con cuatro frentes de ataque. MÉTODOS DE EXCAVACIÓN DE TÚNELES La excavación de túneles se puede hacer por varios métodos:  Perforación y voladura ( Método Tradicional) Es el sistema más usual y de mayor flexibilidad. se ejecuta por dos frentes y en contrapendiente. c) En túneles cortos (1 – 1. dando una sección excavada no muy uniforme. resulta económico usar una sola pendiente. Con equipos mecanizados (jumbos mecánicos o hidráulicos) de 10 a 18 metros de avance de túnel por día. Utiliza explosivos. 4. 92 . mayor de 12 km. presentándose sub y sobre excavaciones. d) En túneles largos. Con equipo manual.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA Ventana y pozo.2. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Excavación a sección completa con TBM (Tunnel Boring Machine) (método moderno) Conocidos como “topos”. Requiere de equipo de muy alta inversión (USD 1 millón por metro de diámetro de túnel.H. Es un método muy seguro. es el sistema más rápido cuando la roca es competente (que requiere de poco sostenimiento). Consta de un disco frontal con cortadoras de acero y cangilones en la circunferencia que toman los detritos del suelo y los arroja en una faja transportadora ubicada en la parte superior del equipo. la cual los descarga en vagones. En el Perú se empleó en la excavación del túnel de la C. no hay prácticamente sobre excavación. Carhuaquero. Los rendimientos van de 35 a 60 metros de avance de túnel por día. pues no se utiliza explosivos. 93 . necesita de personal especializado). lo que es una gran ventaja sobre todo si el túnel va a ser revestido. track drills y/o Jumbos. cargadores frontales y volquetes. las excavaciones se hacen normalmente con martillos. se realiza con equipos de trabajo de superficie: tractores. empleando equipos topográficos o con rayos laser del alineamiento. REPLANTEOS Y LÍNEAS DE EXCAVACIÓN Se recurre a bases establecidas en la triangulación para el proyecto.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA  Excavación en portales: Con el método tradicional.  EXCAVACION SUBTERRANEA: a. perforadoras manuales. 94 . En los casos de encontrarse roca. (RQD < 25 %) Requiere de cerchas pesadas (perfiles metálicos tipo “H” o “I”). Tipo IV o Roca Dura. este “índice de calidad de la roca” propuesto por Deere relaciona el valor numérico de RQD y la calidad de la roca. TIPOS DE ROCA A EXCAVAR Con el objeto de clasificar a los diversos tipos de roca. Tipo II o Roca Triturada. (Perfiles tipo “H” o “I”). (RQD = 50 – 75 %) Requiere de pernos de anclaje. (RQD = 75 – 100 %) No tiene fracturamientos.3. Tipo II o Roca Fracturada. malla metálica galvanizada y Shotcrette. (RQD = 25 – 50 %) Requiere de cerchas metálicas livianas. equipos neumáticos o hidráulicos. siendo una de ellas la ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD). PERFORACIÓN Y VOLADURAS a. PERFORACIONES  Se recurre a la mano de obra que utiliza los equipos manuales. Tipo III o Roca Fracturada. Tipo III o Roca Triturada. Denominación americana: Tipo I o Roca Dura. Tipo IV o Roca Descompuesta. a fin de predeterminar el comportamiento que tendrían cuando se efectúe la excavación por un túnel.  El diámetro de las perforaciones se selecciona teniendo en cuenta la fragmentación que requiere de la roca a fin de facilitar su carguío y eliminación. No requiere de refuerzos y soportes en la fase de la excavación. Denominación Europea (Rusa): Tipo I o Roca Descompuesta. 95 . se han desarrollado diversas teorías.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA b. 4.  Cuadradores: ubicados en los hastiales del túnel.  Arrastres o pisos: ubicados en la zona del piso y son los últimos en salir disparados.  Fulminante común  Cordón detonante Pentacord.  Fulminante Fanel. 96 . DISEÑO DE VOLADURA Se denomina el número de taladros a preparar. su distribución y la carga específica (cantidad de dinamita) por cada taladro. Su función es ampliar la cara libre para facilitar la salida de los taladros circundantes.  Alzas o techos: ubicados en la zona de bóveda del túnel. ACCESORIOS DE VOLADURA :  Mecha de seguridad o guía lenta.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA NOMENCLATURA DE TALADROS EN UN TÚNEL  Arranque: taladros centrales. dejando sin cargas los taladros de alivio.  Ayudas: taladros que circundan a los de arranque. b. Se utilizan las máquinas perforadoras o Jumbos de dos o tres brazos hidráulicos. Para facilitar la colocación de los cartuchos dentro de los taladros se utilizan varillas de madera llamadas “atacadores” las cuales sirven para confinar la 97 . y controlando la pendiente del túnel dejándolo listo para la perforación. está a cargo de la cuadrilla de topografía y consiste en marcar la sección del frente. El diámetro y longitud de los barrenos dependerá del tipo de roca y el área de la sección del túnel a excavar. en cuyos terminales se colocan los barrenos para la perforación.45 > 30 38 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA CICLO DE LA EXCAVACIÓN El ciclo de excavación lo componen las siguientes actividades: a) Marcación del frente Es la primera etapa del ciclo de la excavación. Barrenos: Áreas de Excavación (m2) Diámetros de agujeros (mm) <10 27 .30 35 .40 10 .51 c) Carga y Disparo Luego de perforados todos los taladros se produce al cargado de los mismos. si existen filmaciones de agua del cargo deben de sopletearse los taladros con aire. b) Perforación Es la primera en la cual se produce a ejecutar la perforación de los taladros dentro de los cuales se alojarán los explosivos. manteniendo el alineamiento del eje. Para lograr una buena ventilación es necesario instalar a cada 500 m de excavación ventiladores que impulsen aire no viciado a través de conductos llamados mangas de ventilación que se van colocando conforme se avanza con la excavación. f) Limpieza Consiste en limpiar los escombros dejados por el disparo.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA carga explosiva. del techo de la excavación. Otro equipo empleado para estos fines puede ser una cargadora Hagglund y un carro transportador. d) Ventilación Una vez que se ha producido el disparo se debe esperar un tiempo prudencial mínimo de 15 minutos para que el frente se ventile permitiendo que los gases de explosión salgan hacia la boca del túnel. La denotación del fulminante común inicia al Pentacord en el cual se han conectado los faneles. El primer paso que se realiza para iniciar la denotación de los taladro es prender la mecha de seguridad la cual transmite la chispa al fulminante común. 98 . Producida la denotación de los faneles se activa y comunica al cartucho de dinámica en el cual se ha insertado en Fanel y que va a permitir iniciar a los demás cartuchos dentro del taladro. e) Desate Se produce al desquinche de las rocas sueltas. con los equipos adecuados que son: la pala neumática y los carros mineros jalados por los cuales se desplazan en un sistema de rieles que deben irse colocando a lo largo de la excavación. el personal ingresa al frente luego de esperar el tiempo de ventilación. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 99 . de las condiciones de estabilidad de las rocas cerca al perímetro de la excavación. Son dos los principales tipos usados en excavaciones subterráneas:  Pernos anclados y tensionados mecánicamente. (residente de obra). Los sistemas de sostenimiento se pueden clasificar en dos grandes grupos: sostenimiento activo de roca y sostenimiento pasivo de roca. la supervisión y la propietaria si lo cree conveniente.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 4. a fin de darle el sostenimiento o soporte a las rocas. 100 .1.4. 4.4. de las condiciones de estabilidad de las rocas cerca al perímetro si lo cree conveniente. SOSTENIMIENTOS Concluido el ciclo de excavación. y permita seguir avanzando con la excavación una vez efectuado el mejoramiento de la estabilidad.  Barras de anclaje inyectadas con mortero o mediante anclajes de fricción. SOSTENIMIENTO ACTIVO DE ROCA Viene a ser el refuerzo de la roca donde los elementos de sostenimiento son una parte integral de la nasa rocosa. se hace una evaluación conjunta contratista. e = 0. Habilitación y colocación de refuerzos: En rocas de mala calidad y zonas de falla se utilizan refuerzos horizontales y longitudinales dentro del 101 .0 m de distancia. Shotcrete (concreto proyectado).15 . e = 0. Se recomienda los siguientes espesores de revestimiento:     Roca sana Roca fracturada Roca triturada Roca descompuesta : : : : e = 0.0.4.50m b. incluso después que se han producido fuertes deformaciones. REVESTIMIENTOS a. e = 0.2.0.30 .INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA 4.20 . El espesor del revestimiento con concreto está relacionado con el diámetro escavado.30m. y arcos metálicos (cerchas o cimbras). Se usa la malla metálica (trenzada o soldada). actúa en gran medida de la misma manera que una malla que evita el desprendimiento de pequeñas piezas de roca desde la superficie de excavación. Encofrado: Se usa encofrado metálicos de tipo telescópico y aditamentos especiales que permiten su desplazamiento y mayor número de usos.0. c.0. Entre cimbras se colocan planchas metálicas acanaladas en la zona de los hastiales.40 .50 m a 1.20m. son altamente efectivos para resistir las cargas pesadas. Mallas Shotcrete (Concreto Proyectado 4. SOSTENIMIENTO PASIVO DE ROCA Donde los elementos de sostenimiento son externos a la roca y dependen del movimiento interno de la roca que está en contacto con el perímetro excavado.40m.5. Se colocan de 0. POSIBILIDAD ALTERNATIVA DE EJECUCIÓN TÚNEL TRANSANDINO PROYECTO OLMOS MEDIANTE EXCAVACIÓN MECANIZADA (TBM) a. (zonas de mayores presiones). que sirven para colocar los rieles para el equipo de vaciado. luego la solera o piso y finalmente los pie derecho y la bóveda. alimentadas mediante tolvas móviles transportados sobre vagones dumpers. para túneles cortos el transporte puede hacerse en camiones concreteros con dumpers. Zona de rocas con características mecánicas deficientes. Perforaciones e inyecciones: una vez ejecutado el revestimiento del túnel resulta muchas veces necesario una ejecución de sondeos.3 km. El túnel transandino constituye una obra de ingeniería muy audaz. Presencia de gases tóxicos. Amplitud de la convergencia. mangueras shutes y vibradores. Problemas inherentes a la excavación del túnel transandino.  Los equipos de vaciado generalmente lo constituyen: Las bombas concreteras. perforaciones e inyecciones complementarias en el macizo rocoso detrás del revestimiento. desde un tren concretero que se desplaza sobre carriles.  El transporte del concreto puede efectuarse con trenes concreteros. e. Preparación y vaceado de concreto:  La preparación de concreto. por las características y dificultades que presenta:        Gran longitud: 19.  El vaciado de concreto puede hacerse a plena sección o seguir la secuencia de vaciar primero los sardineles. 102 . se puede hacer desde plantas concreteras exteriores. Caudales de filtraciones de inundaciones frecuentes. 4.6. Temperatura alta al interior del túnel hasta 55°c. d.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA revestimiento. Enorme cobertura: 2000 m. Los procedimientos son los mismos de una obra de superficie. presencia de fallas. mediante bombas con estaciones intermedios o por cinta transportadora. mediante instalaciones (baterías de enfriamiento.  Resistir la presión de terrenos sin deformaciones apreciables. desmontaje y acabados. Maquinaria perforadora de túneles (TBM) Construida con material antideflagador. superando las dificultades.  Sondear previamente la presencia eventual de gases o agua bajo presión. comprimiendo una con otra por la tensión de cierre de los pernos de unión. microestaciones y drenajes largos. diluyendo la presencia de gases tóxicos o explosivos. mediante la instalación de un sistema de ventilación. pudiendo realizar sondeos de prospección en el frente cada 40 – 50 m de avance. transporte. torres de evaporación.). d. calculados para que resistan las tracciones del proyecto.  Guarniciones del hule.  Permite mantener la temperatura dentro de los límites aceptables.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA b.  Proporcionar agua pura. siendo el caudal máximo por desaguar 900 l/s. 103 .  Tiene que garantizar diminución de tiempo y costos. Tiempo de ejecución Se analiza el tiempo de excavación con topo mecánico. el cual sumada a los tiempos de fabricación.  El espacio anular entre revestimiento y excavación es rellenada inmediatamente con morteros. Alternativa con excavación mecánica. Revestimiento del túnel  Es de segmentos prefabricados. que forman anillos con una longitud de 1.20m. e. está diseñada para:  Atravesar sin problemas rocas fracturadas e inestables.  Confiabilidad con respecto al sistema tradicional. etc.  Los segmentos tienen pernos de unión. mediante instalaciones de bombeo. da el tiempo total de ejecución.  Evacuación de control de las aguas de los acuíferos. c. impidiendo cualquier filtración de aguas a través de las juntas.  El espesor de los segmentos es constante de 30cm. grupo de refrigeración. limitando los riesgos “entrampamiento” en zonas de fuerte convergencia. logrando 28°c en la línea de avance. montaje. TIEMPO TOTAL DE EJECUCIÓN HIDRÁULICA APLICADA : : : : 273.  Tiempo de ejecución con método tradicional : 84mts  Reducción del tiempo : 84-50 =34 meses (2. 36 meses.00 m/Mes. inyecciones y drenajes : 50 meses. 12 meses.8años) SECCIONES TÍPICAS DEL TÚNEL TRASANDINO DEL PROYECTO OLMOS SECCIÓN TIPO I 104 .INGENIERÍA CIVIL     Avance mensual Tiempo total de excavación Tiempo de fabricación y montaje del TBM Tiempo de desmontaje y ultimación 2 meses. Comparando con el tiempo de ejecución por el método tradicional según proyecto. INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA SECCIÓN TIPO II SECCIÓN TIPO III 105 . INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA SECCIÓN TIPO IV 106 . Ing.arqhys.INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA APLICADA BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFIA.html http://upcommons. Arbulú Ramos José. Estructuras Hidráulicas. Arbulú Ramos José.pdf 107 .elregante.upc.com/arquitectura/canales-diseno. Ing. Hidráulica de canales.com/ http://www. Máximo Villón Béjar Diseño de canales: Arturo Rocha Felices Manual de Diseño de Canales http://canales.edu/revistes/bitstream/2099/3316/1/23article4. - Trazo y Diseño de Canales.