EXPEDIENTE TECNICO“MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN; TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190; PROVINCIA DE HUAURA - LIMA” ________________________________________________________________________________ 4.0 INGENIERÍA DEL PROYECTO: 4.1. CONSIDERACIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO El sistema actual de riego es por gravedad y por rotación o turnos, la Comisión de Regantes del Sector de Riego Carquin; es la encargada de realizar los repartos de agua a los usuarios que la solicitan. El servicio de reparto de agua de riego se realiza por hora y el pago es contra entrega. Las bases de diseño están conformadas por los planos en planta del cauce del canal derivador, comprendido entre las progresivas ubicadas en el Km 1+080 y la progresiva en el Km 2+190; comprendido en un tramo de 1110.00 ml, el perfil longitudinal ha permitido diseñar la pendiente necesaria que evite alta sedimentación y baja eficiencia, así como los planos de las secciones transversales para efectuar el movimiento de tierras correspondiente. Definidos los canales como conductos abiertos en los cuales fluye agua debido al efecto de la gravedad sin presión alguna. El diseño hidráulico se hará en función de los elementos geométricos, cinéticos y dinámicos del escurrimiento, definiendo la forma del canal, las condiciones del flujo y la movilidad. Una consideración muy importante que se ha tomado en cuenta en el presente expediente técnico, es que el canal revestido a proyectar, se le está considerando para que trabaje con una sección hidráulica óptima, es decir bajo la condición de máxima eficiencia hidráulica y Mínima Infiltración, en nuestro caso se está considerando trabajar con taludes de Z = 0.5:1, de acuerdo al tipo de suelo. JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 1 L. = X= b/y Espejo de Agua = B = b+2zy Talud de escarpas = Z Borde libre en m.2 Elementos Cinéticos: Según Manning: Caudal o gasto en m3/s…….053 1 1/2:1 33º41' 0.123 2. se considerará un borde libre de 0.702 1.472 1.LIMA” ________________________________________________________________________________ Tabla 4.649 0.944 0.211 0.472 0. = C Tirante crítico = Yc Pendiente en m/m = S 4.000 2.487 Fuente: Manual de Diseño Hidráulico de Canales y Obras de Arte. Ingeniero Elmer García Rico.000 1. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190. CONCYTEC.828 1. Profundidad Total = H Ancho de corona en m.854 4/7:1 60º15' 1.562 3.741 3/4:1 53º08' 1.403 1. pág 2). = y Ancho en el fondo en m. de acuerdo a su pendiente de diseño para canales revestidos (Secretaria de Recursos Hidráulicos de México – citado por Ministerio de Agricultura Boletín Nº 07. PROVINCIA DE HUAURA . Abril 1987 Así mismo.000 3. = B.708 3:1 18º26' 0.243 1 1/4:1 38º40' 0.60 m3/seg.325 0. 4.161 2.1 Elementos Geométricos Son: El tirante en m..000 4. Mín. como nuestro caudal máximo registrado oscila alrededor de 0.1.908 2:1 26º34' 0..EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.000 1/4:1 75º58' 1.342 1/2:2 63º26' 1.236 2.321 1. = b Área mojada en m2 = A Relación fondo – tirante.500 1:1 45º00' 0.20 m.657 1. Q = A R2/3 S ½ /n Página 2 JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA .1. Promedi Talud Angulo Eficienci Infiltraci o a ón vertical 90º 2.605 1.1. Relación b/y para máxima eficiencia y mínima infiltración Máx. Caudal de diseño = 0. Pendiente (S) Aplicando el diseño de la rasante sobre la pendiente del perfil topográfico del canal existente.6 m3/seg. Cuadro Nº 4. Según Robert Kennedy JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 3 . PROVINCIA DE HUAURA . C.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN. Así mismo el caudal máximo utilizado para el diseño es de 0.60 m3/s B.4 Criterios de Diseño: Citaremos como principales los siguientes: A.32 has.LIMA” ________________________________________________________________________________ Velocidad media m/s………… V = Q/A = 1/n R2/3 S ½ 4. en todo su recorrido. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190. Velocidad Mínima de Sedimentación: La velocidad del flujo no debe descender de cierto límite inferior equivalente a la velocidad de deposición del material en suspensión que acarrea el agua en el canal.1. obtuvimos diferentes pendientes de rasantes debido a que se tuvo que priorizar lo más posible el movimiento de tierra.00500 Fuente: Elaboración Propia. cubre un área de riego correspondiente a 227. por lo que se tienen las siguientes pendientes: Cuadro Nº 4. Caudal (Q). según el registro PUA. El canal Derivador Carquín.00200 Fuente: Elaboración Propia.1.1: Tramo Nº01 Km 0+000 al Km 0+400 PROGRESIVAS Pendiente DE A 0+000 0+400 0.1: Tramo Nº02 Km 0+400 al Km 1+110 PROGRESIVAS Pendiente DE A 0+400 1+110 0.3 Elementos Dinámicos: Coeficiente de rugosidad = n Pendiente hidráulica S = hf / L 4. 50 m/s Concreto: 4.014 Mampostería: 0.011 Madera cepillada: 0.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.8266 E. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190. D.LIMA” ________________________________________________________________________________ U = b x d 0. algunas velocidades máximas son: Arena suelta: 0.64 Donde: U: Velocidad límite que no produce sedimentación.2955 Cuadro Nº 4.013* .0.012 Acabado de cemento liso: 0. Velocidad Máxima de Erosión: Un flujo de agua excesivamente rápido erosionará las paredes del canal dañando los revestimientos o modificando el contorno de los cauces naturales.020 JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 4 . Algunos valores son: Ladrillo vitrificado: 0. b : Coeficiente de sedimentación.014). PROVINCIA DE HUAURA . Coeficiente de Rugosidad (n): Es la resistencia al flujo de agua que presentan los revestimientos de los canales artificiales y la naturaleza de los cauces naturales y uno de los valores para esta alternativa es concreto (0.0 m/s Cuadro Nº 4.45 m/s Suelo con grava: 1. d : Tirante de agua. De acuerdo al material de revestimiento.1: Tramo Nº 02 Km 0+400 al Km 1+110 PROGRESIVAS V DE A (m/s) 0+400 1+110 1.40 m/s Planchas de acero: 12.012 Concreto: 0.1: Tramo Nº 01 Km 0+000 al Km 0+400 PROGRESIVAS V DE A (m/s) 0+000 0+400 1. Taludes recomendados: La inclinación de las paredes de los canales depende de la geología de los materiales de excavación y relleno por los que atraviese.5:1.5 : 1 Roca sana: ¼ : 1 Concreto: 0. Tirantes recomendados: Uno de los elementos más importantes en el diseño de los canales es el tirante o altura de agua del canal. B = Ancho de espejo de agua JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 5 . Radios de curvaturas Mínimos: Para el replanteo de las curvas horizontales el radio de curvatura mínimo será: Rc = 10Y a 15Y Rc = 3B a 5B Donde: Y = Tirante en m. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190.012 En nuestro caso asumimos n = 0. tomando como base la sección de máxima eficiencia hidráulica. Molesword recomienda para canales con caudales menores de 5 m3/s un tirante de: Y = √ A / 1.014 para el diseño.58 :1 Utilizaremos un talud 0. PROVINCIA DE HUAURA . G. Según sea el material los taludes serán: Conglomerado: 1: 1 Suelos arcillosos: 1: 1 Suelos areno .LIMA” ________________________________________________________________________________ Metal liso: 0. el mismo que evitará cambios continuos de sección (Z=0.limosos: 1. Para determinar la sección óptima es necesario efectuar un análisis del costo del canal para diferentes tirantes.5 : 1 Suelos arenosos: 2: 1 Suelos de Arena suelta: 3: 1 Roca alterada: 0. F.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.25).732 Y = Tirante hidráulica (m) A = Área de la sección transversal (m2) H. siendo este talud el adecuado ya que el suelo es lo suficientemente resistente para usar este talud. 00 20. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190. Ancho de Solera (b): El ancho de la solera se ha calculado tomando la plantilla promedio del cálculo de máxima eficiencia hidráulica y Mínima infiltración (Ver calculo H canales).0 Fuente: Villón Béjar. PROVINCIA DE HUAURA .25 – 0.00 50. se puede originar por causas incontrolables.0 3.00 REVESTIDO (cm) 7.00 20. Tabla 4.05 0.5 1.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.5 0. Bordo libre en función de la plantilla del canal Ancho de la plantilla (m) Bordo libre (m) Hasta 0. Tabla 4. Lima.00 25. Borde Libre en función del caudal. siendo las siguientes: JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 6 . debido a que la fluctuación de la superficie del agua en un canal.5 – 3.50 10.00 30. I. 1981 Asumimos que B. Utilizaremos en nuestro caso 2 tipos de ancho de solera en el trayecto del canal.00 SIN REVESTIR (cm) 10.: De 0.05 – 0.3.00 Secretaria de Recursos hidráulicos de México. Ingeniero Elmer García Rico.00 60. GASTO m3/seg ≤ 0. Abril 1987. citado Agricultura (10) Pag.8 0.25 0. Bordes Libres No existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el cálculo del borde libre.6 1.2.L.0 0.00 40.4 0.00 > 1.20 m J. “Hidráulica de canales”. Editorial Hozlo. 2.8 – 1. CONCITEC. Depto.50 – 1.50 0. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica. Máximo. el cual están incluidas las progresivas con sus obras de arte.LIMA” ________________________________________________________________________________ Rc = Radio de curvatura Fuente: Manual de Diseño Hidráulico de Canales y Obras de Arte.0 – 20. se ha definido las pendientes del cauce en el tramo a revestir. K. A = Q / V A = (b + zy) y L.60 0. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190.LIMA” ________________________________________________________________________________ Cuadro Nº 4.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.50 m 3/s y 1.6384 m en el primer tramo.50 Fuente: Elaboración Propia.2 TIPO I II PROGRESI VA 0+000 0+400 0+400 1+110 b 0. Ancho de Corona (c): En canales pequeños el ancho superior de la corona puede diseñarse aproximadamente igual al tirante del canal.60 para caudales menores de 0. PROVINCIA DE HUAURA . En función del caudal se considera un ancho de 0.50 en el segundo tramo. Profundidad Total (H): Conocido el tirante y el borde libre tenemos: H = y + B. Del perfil longitudinal del eje del canal y teniendo en cuenta el nivel de las estructuras.60 para el primer y b= 0. Analizando las diferentes pendientes de los tramos se ha efectuado el diseño hidráulico del proyecto para cada tramo proyectado.5377 m en el segundo tramo. Cálculos para el Diseño del Canal: De acuerdo a los criterios de diseño se tomaron en cuenta la máxima eficiencia hidráulica y la mínima infiltración en donde resultaron anchos de plantilla de 0. N. Así como el nivel de fondo existente.00 m para caudales mayores. y de 0. entonces las características hidráulicas empleando la Fórmula de Manning son: Cuadro Nº 4. L. talud y el tirante.1: Tramo Nº 01 Km 0+000 al Km 0+400 JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 7 . se obtiene usando la ecuación de continuidad y las relaciones geométricas. M. respectivamente por lo que se asumió un anchos de b=0. Área Hidráulica: Una vez calculado el ancho de solera. 435 1.510 3 0. Solado: f’c = 100 kg/cm2.7934 0.0025 bh. Concreto Armado: f’c = 210 kg/cm2. Muros: 5 cm. = Mt/0.G. Concreto Simple: f’c = 175 kg/cm2.8266 0 .200 kg/cm2.6531 F lujo Subcrítico Cuadro Nº 4. Concreto Ciclópeo: f’c = 175 kg/cm2. CRITERIO ESTRUCTURAL Los principales criterios estructurales que se han tomado en consideración. • El acero de refuerzo a emplearse será de grado 60 y límite de fluencia de f’y= 4.45 m.4632 T(m ) 1. DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS A REALIZAR Se revestirá 1.2.3285 T(m ) 0.5377 A(m ) 2 0. • El acero de repartición será: Asr. • Espaciamiento máximo de armaduras será: 0.002 n 0.6384 A(m ) 2 0. • El recubrimiento considerado será: Losas: 3 cm.005 n 0.605 0 .972 6 F 1. siendo el tipo I de sección trapezoidal. de los cuales se tienen dos tipos de sección. = 0.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.6 S(m ) /m 0 .6 S(m ) /m 0.110 metros de canal. • Para el uso del concreto se han establecido las siguientes resistencias cilíndricas a los 28 días. son los siguientes: • El diseño estructural se ha determinado para las condiciones más desfavorables de funcionamiento.60 2 0.014 C UAD O CARACTERES HIDRÁULICOS DECANAL DERIVADOR CARQUIN R : y(m ) p(m ) R(m ) v(m s / ) E(m g k -k / g) b (m ) 0.2583 1. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190. + 30% P.90fy((d – (a/2)) 4.014 C UAD O: CARACTERESHIDRÁULICOS DECANAL DERIVADOR CARQUIN R y(m ) p(m ) R(m ) v(m s / ) E(m g/ k -k g) b(m ) 0.155 F 0.LIMA” ________________________________________________________________________________ PR OGR S E IVASK M 0+ 0 00 0+ 400 Q(m /s) 3 0.2175 1.1: Tramo Nº 02 Km 0+400 al Km 1+110 P OGR S R E IVASK M 0+ 400 1+ 100 Q(m /s) 3 0.55Asp)/(A)½ • El acero principal será: Asp.0020 bh. empleándose para la determinación de las áreas de acero de refuerzo el método de la carga a la rotura.00 36 F lujo Supercrítico O. • El acero de temperatura en muros será: Ast. con un ancho de plantilla JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 8 . • El acero de temperatura en losas será: Ast. PROVINCIA DE HUAURA .5165 1.2955 0. = (0. = 0. siendo necesario para el presente estudio proyectar una toma lateral. ambas secciones con talud de 0. para el buen desplazamiento del recurso hídrico hacia la parcela. con capacidad máxima de conducción de 0. A) CONSTRUCCION DE UNA (01) TOMA LATERAL (VER PLANO) El establecimiento de una red de Riego trae consigo la planificación paralela de tomas laterales. La estructura está diseñada con concreto de f’c=210Kg/cm2. en condiciones actas para su funcionamiento. Km 1+104 B) CONSTRUCCION DE UNA (01) TOMA DIRECTA. PROVINCIA DE HUAURA . cuya finalidad es la de conducir agua para irrigar la zona beneficiada en forma directa y en tiempo oportuno.80x0.60 m.30 m para cada una. (VER PLANO) El establecimiento de una red de Riego trae consigo la planificación paralela de tomas directas. según lo especificado en los planos. empleando para su construcción concreto simple f’c = 175 kg/cm2 y con un espesor de 0. el de tipo II es de sección trapezoidal con ancho de plantilla de 0. Además en su recorrido presenta zonas cerradas por la vegetación y árboles.50:1. cuya finalidad es la de conducir agua para irrigar la zona beneficiada en forma directa y en tiempo oportuno.65x1.50 m. siendo necesario su suministro e instalación respectiva. con marco metálico y vástago de izaje de 0. siendo necesario para el presente estudio proyectar tomas laterales. se encuentran en estado avejentado.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN.LIMA” ________________________________________________________________________________ de 0. para el buen desplazamiento del recurso hídrico hacia las parcelas. Cuadro: Ubicación de Toma Descripci ón Toma Lateral Prog. JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 9 .60 m y una altura de 0.075m para fondo y taludes. los cuales se ha previsto eliminarlos. se localizará en la progresiva ubicada en el Km 1+104. siendo considerada una (01) compuerta metálica de hoja deslizable. y altura de 0.70 m. La toma lateral. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190.60 m3/s. f’c=100Kg/cm2 y En el caso de las compuertas. la obra de arte será construido con concreto de f’c=100 kg/cm2 y f’c=210 kg/cm2. Km 0+800 C) REVESTIMIENTO DEL CANAL (VER SECCIONES TIPICAS PLANOS PLANTA Y PERFIL) El Canal proyectado Derivador Carquin. una altura de 0. revestido de concreto simple f’c=175 Kg/cm con espesor para el fondo de 0.60m y una plantilla de 0.110 m de largo. siendo de sección trapezoidal.075 m y talud de 1/2:1. JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 10 .110. las cuales serán rellenadas con asfalto RC-250. luego en estado de excavación será rellenado y compactado a lo largo del canal con la finalidad de generar el talud proyectado y apoyar las losas laterales.70m y ancho de plantilla de 0.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN. PROVINCIA DE HUAURA . 4º Las dimensiones y forma se pueden ver en los planos de planta y perfil longitudinal con sus respectivas progresivas de inicio y final de pendientes. 5º Todo el canal poseerá un alero a la altura de la corona de 0.LIMA” ________________________________________________________________________________ A continuación en el cuadro adjunto se muestra la progresiva de la toma: Cuadro: Ubicación de Toma. teniendo una longitud de 1. una altura de 0. el cual será de sección trapezoidal destinado para un caudal máximo de 0.60m en el tipo I. El canal presenta las siguientes características: 1º Canal de dos tipos. 2º El canal tendrá talud de 1/2:1. además tendrá una berma de 0.50m para el tipo II. 6º Las juntas de contracción serán cada 3m y las juntas de dilatación serán cada 9m.20 m de ancho a ambos lados de la sección.20 m.60 m3/seg. 3º El canal será limpiado en su tramo considerado. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190.00 metros. cuyos tramos hacen un total de 1. y la plantilla seguirá la pendiente asignada en el plano de perfil longitudinal. Descripci ón Toma Directa Prog. esta información ha permitido la elaboración de planos y planillas.EXPEDIENTE TECNICO “MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN. Toma Directa (km 0+800).LIMA” ________________________________________________________________________________ TRAMO : PROGRESIVAS 0+000 A 1+110 1. LISTA DE CANTIDADES (Cuadro de metrados por partida de obra). Construcción de Canal en un Tramo de 1.00 ml.LIMA. PROVINCIA DE HUAURA . Cuadro resumen de Obras de Arte 4.110. JUNTA DE USUARIOS DEL DISTRITO DE RIEGO HUAURA Página 11 . Para su cálculo se tomaron en cuenta el trabajo de topografía realizado. para determinar el volumen de material necesario para ejecución de las diferentes partidas. PROVINCIA DE HUAURA .3. 2. Toma Lateral (Km 1+104). Permiten cuantificar la magnitud de los trabajos de construcción a ejecutar. 3. a fin de obtener los detalles de la zona donde se ejecutarán los trabajos de la obra MEJORAMIENTO DEL CANAL DERIVADOR DE RIEGO CARQUIN. TRAMO KM 1+080 AL KM 2+190.