DISEÑO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA

“DISEÑO Y CALCULO CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA  IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

SERVICIOS  FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS  ESCUELA PROFESIONAL DE INGENI INGENIERIA ERIA MECA NICA

“DISEÑO Y CALCULO DE DE UN CANAL CANAL DE MAXIMA MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

PRESENTADO POR: DOCENTE:

 LIMA GAMARRA DIEGO  TINTAYA SOTO GINA SILVANA

ING. EDGAR ROBLES FALCON

 HUARCCALLO AGUILAR RAFAEL  SALAS CARRILLO CHRISTIAN  MEDINA ARGOTE CRISTIAN

1

Arequipa - Perú 2013-I

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1. INTRODUCCION Desde hace varios siglos, el hombre ha tratado de solucionar diferentes tipos de problemas que las sociedades han demandado, uno de ellos, fue trasladar una de las sustancias más importantes que el hombre necesita “EL AGUA”, este vital líquido es indispensable para la subsistencia de todas las personas y además es uno de los componentes fundamentales del desarrollo de las mismas, los primeros ingenieros tuvieron que encontrar una forma de llevar el vital líquido lo más cerca de sus sembradíos, para poder aliviar en gran medida el inmenso problema del riego de sus cultivos, y las demás utilidades que esta brinda, de todo esto emergen los canales de transporte de agua, esta gran idea con el paso del tiempo se ha adoptado para diversas funciones como por ejemplo evacuar el exceso de agua generado g enerado por las lluvias(canaletas),ya que se utilizan para direccionar flujos. En la actualidad, el desarrollo de este tipo de herramienta se ha orientado no solo a lo antes mencionado sino que también se utiliza en los laboratorios para fines didácticos e investigación en los cuales se pueden realizar distintos tipos de experimentos, las ramas de la ciencia que q ue están más involucradas son la Ingeniería Mecánica, Civil y Naval. El flujo en canales abiertos, ayuda en cierta forma a contrarrestar el problema de la crisis energética mundial, la cual nos está obligando a buscar nuevas fuentes de energía como por ejemplo el desarrollo de la energía de olas y las corrientes marinas. Estos dispositivos colaboran en el desarrollo de nuevos prototipos los cuales a pequeña escala se caracterizan y se ajustan antes de montar un proyecto grande, así como la conducción de agua en mini y micro centrales hidráulicas.

2. RESUMEN En un proyecto de irrigación la parte que comprende el diseño de los canales y obras de arte, si bien es cierto que son de vital importancia en el costo de la obra, no es lo más importante puesto que el caudal, factor clave en el diseño y el más importante en un proyecto de riego, es un parámetro que se obtiene 2

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1. INTRODUCCION Desde hace varios siglos, el hombre ha tratado de solucionar diferentes tipos de problemas que las sociedades han demandado, uno de ellos, fue trasladar una de las sustancias más importantes que el hombre necesita “EL AGUA”, este vital líquido es indispensable para la subsistencia de todas las personas y además es uno de los componentes fundamentales del desarrollo de las mismas, los primeros ingenieros tuvieron que encontrar una forma de llevar el vital líquido lo más cerca de sus sembradíos, para poder aliviar en gran medida el inmenso problema del riego de sus cultivos, y las demás utilidades que esta brinda, de todo esto emergen los canales de transporte de agua, esta gran idea con el paso del tiempo se ha adoptado para diversas funciones como por ejemplo evacuar el exceso de agua generado g enerado por las lluvias(canaletas),ya que se utilizan para direccionar flujos. En la actualidad, el desarrollo de este tipo de herramienta se ha orientado no solo a lo antes mencionado sino que también se utiliza en los laboratorios para fines didácticos e investigación en los cuales se pueden realizar distintos tipos de experimentos, las ramas de la ciencia que q ue están más involucradas son la Ingeniería Mecánica, Civil y Naval. El flujo en canales abiertos, ayuda en cierta forma a contrarrestar el problema de la crisis energética mundial, la cual nos está obligando a buscar nuevas fuentes de energía como por ejemplo el desarrollo de la energía de olas y las corrientes marinas. Estos dispositivos colaboran en el desarrollo de nuevos prototipos los cuales a pequeña escala se caracterizan y se ajustan antes de montar un proyecto grande, así como la conducción de agua en mini y micro centrales hidráulicas.

2. RESUMEN En un proyecto de irrigación la parte que comprende el diseño de los canales y obras de arte, si bien es cierto que son de vital importancia en el costo de la obra, no es lo más importante puesto que el caudal, factor clave en el diseño y el más importante en un proyecto de riego, es un parámetro que se obtiene 2

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sobre la base del tipo de suelo, cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego, etc., es decir mediante la conjunción de la relación agua  – suelo – planta y la hidrología, de manera que cuando se trata de una planificación de canales, el diseñador tendrá una visión mas amplia y será mas eficiente, motivo por lo cual el ingeniero agrícola destaca y predomina en un proyecto de irrigación.

3. OBJETIVOS El desarrollo del proyecto tiene como objetivo contribuir y mejorar los aspectos académicos y técnicos de los estudiantes que cursaran el área de mecánica de fluidos, también para la experimentación, así como por ejemplo puedan realizarse, en un futuro, prototipos para la generación de energía eléctrica a partir de la energía que potencialmente se puede obtener del mar. Desarrolla los paso para obtener una mayor eficiencia hidráulica en los canales de ese modo tener las bases necesarias para mejorar el rendimiento del canal de Mollebaya. Reconocer los principios del movimiento del agua en canales: 

Radio hidráulico y pendiente



Fórmulas de velocidad



Velocidad de diseño y velocidad crítica



Pautas de diseño:



Máxima eficiencia hidráulica



Mínima infiltración



Condicionado a la pendiente



Tirante prefijado

4. MARCO TEORICO 4.1 Canales de riego por su función f unción 3

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

Canal de primer orden.- Llamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos.



Canal de segundo orden.- Llamados también laterales, son aquellos que salen del canal madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sub  – laterales, el área de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de riego.



Canal de tercer orden.- Llamados también sub  – laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades individuales a través de las tomas del solar, el área de riego que sirve un sub  – lateral se conoce como unidad de rotación. De lo anterior de deduce que varias unidades de rotación constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, este sistema adopta el nombre o codificación del canal madre o de primer orden.

4.2 Elementos básicos en el diseño de canales.Se consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades permisibles, entre otros: 

Trazo de canales.- Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información básica:



Fotografías aéreas, 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.

Una vez obtenido los datos precisos, se procede a trabajar en gabinete dando un trazo preliminar, el cual se replantea en campo, donde se hacen los ajustes necesarios, obteniéndose finalmente el trazo tr azo definitivo.

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En el caso de no existir información topográfica básica se procede a levantar el relieve del canal, procediendo con los siguientes pasos: 

Reconocimiento del terreno.- Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un eje probable de trazo, determinándose el punto inicial y el punto final.



Trazo preliminar.- Se procede a levantar la zona con una brigada topográfica, clavando en el terreno las estacas de la poligonal preliminar y luego el levantamiento con teodolito, posteriormente a este levantamiento se nivelará la poligonal y se hará el levantamiento de secciones transversales, estas secciones se harán de acuerdo a criterio, si es un terreno con una alta distorsión de relieve, la sección se hace a cada 5 m, si el terreno no muestra muchas variaciones y es uniforme la sección es máximo a cada 20 m.



Trazo definitivo.- Con los datos de (b) se procede al trazo definitivo, teniendo en cuenta la escala del plano, la cual depende básicamente de la topografía de la zona y de la precisión que se desea: Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de 1:500. Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de 1:1000 a 1:2000.



Radios mínimos en canales.- En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mínimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mínimo no significa ningún ahorro de energía, es decir la curva no será hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo.

Las siguientes tablas indican radios mínimos

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Radio mínimo en canales abiertos en función del espejo de agua

Radio mínimo en canales abiertos para Q < 20 m3/s

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Elementos de una curva. –

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 A C ß E F

= = = = =

G LC PC PI PT PSC PST R ST

= = = = = = = = =

Arco, es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m Cuerda larga, es la cuerda que sub – tiende la curva desde PC hasta PT. Angulo de deflexión, formado en el PI. External, es la distancia de PI a la curva medida en la bisectriz. Flecha, es la longitud de la perpendicular bajada del punto medio de la curva a la cuerda larga. Grado, es el ángulo central. Longitud de curva que une PC con PT. Principio de una curva. Punto de inflexión. Punto de tangente. Punto sobre curva. Punto sobre tangente. Radio de la curva. Sub tangente, distancia del PC al PI. 8

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

Rasante de un canal.- Una vez definido el trazo del canal, se proceden a dibujar el perfil longitudinal de dicho trazo, las escalas más usuales son de 1:1000 o 1:2000 para el sentido horizontal y 1:100 o 1:200 para el sentido vertical, normalmente la relación entre la escala horizontal y vertical es de 1 a 10, el dibujo del perfil es recomendable hacerlo sobre papel milimetrado transparente color verde por ser más p ráctico que el cánson y además el color verde permite que se noten las líneas milimétricas en las copias ozalid.



Para el diseño de la rasante se debe tener en cuenta:



La rasante se debe efectuar sobre la base de una copia ozalid del perfil longitudinal del trazo, no se debe trabajar sobre un borrador de él hecho a lápiz y nunca sobre el original.



Tener en cuenta los puntos de captación cuando se trate de un canal de riego y los puntos de confluencia si es un dren.



La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, cuando esta no es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan caídas o saltos de agua.



Para definir la rasante del fondo se prueba con diferentes cajas hidráulicas, chequeando siempre si la velocidad obtenida es soportada por el tipo de material donde se construirá el canal.



El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mínimo la siguiente información.



Kilometraje



Cota de terreno



Cota de rasante



Pendiente



Indicación de las deflexiones del trazo con los elementos de curva



Ubicación de las obras de arte



Sección o secciones hidráulicas del canal, indicando su kilometraje



Tipo de suelo

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Donde: T = Ancho superior del canal b = Plantilla z = Valor horizontal de la inclinación del talud C = Berma del camino, puede ser: 0,5; 0,75; 1,00 m., según el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. V = Ancho del camino de vigilancia, puede ser: 3; 4 y 6 m., según el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. H = Altura de caja o profundidad de rasante del canal. En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes, según las necesidades del canal, igualmente la capa de rodadura de 0,10 m. a veces no será necesaria, dependiendo de la intensidad del trafico.

4.3 Sección Hidráulica Optima 

Determinación de Máxima Eficiencia Hidráulica. Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendiente conduce el mayor caudal, ésta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, la ecuación qu e determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es:

     2 * tg   y  2  b

Siendo  el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z) 10

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Determinación de Mínima Infiltración. Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por  infiltración en canales de tierra, esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal, la ecuación que determina la mínima infiltración es: La siguiente tabla presenta estas condiciones, además del promedio el cual se recomienda.

     4 * tg   y  2  b

Relación plantilla vs. tirante para, máxima eficiencia, mínima infiltración y el promedio de ambas.

Talud

Angulo

Máxima

Mínima

Eficiencia

Infiltración

Promedio

Vertical

90°00´

2.0000

4.0000

3.0000

1/4:1

75°58´

1.5616

3.1231

2.3423

1/2:1

63°26´

1.2361

2.4721

1.8541

4/7:1

60°15´

1.1606

2.3213

1.7410

3/4:1

53°08´

1.0000

2.0000

1.5000

1:1

45°00´

0.8284

1.6569

1.2426

1¼:1

38°40´

0.7016

1.4031

1.0523

1½:1

33°41´

0.6056

1.2111

0.9083

2:1

26°34´

0.4721

0.9443

0.7082

3:1

18°26´

0.3246

0.6491

0.4868

De todas las secciones trapezoidales, la más eficiente es aquella donde el ángulo a

que forma el talud con la horizontal es 60° , además para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: R = y/2 donde: 11

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R = Radio hidráulico y = Tirante del canal No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación.

4.4 Diseño de secciones hidráulicas.Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: 

tipo de material del cuerpo del canal,



coeficiente de rugosidad,



velocidad máxima y mínima permitida,



pendiente del canal,



taludes, etc.

La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:

Q

1 

n

2/3

1/ 2

 AR S 

donde: Q = Caudal (m3/s) n = Rugosidad  A = Area (m2) R = Radio hidráulico = Area de la sección húmeda / Perímetro húmedo

4.5 Criterios de diseño.Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventajas, únicamente se asegurarán 12

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que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución técnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos. (a) Rugosidad.- Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en al práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de la rugosidad. La siguiente tabla nos da valores de “n” estimados, estos valores pueden ser refutados con investigaciones y

manuales, sin embargo no dejan de ser una referencia para el diseño:

Valores de rugosidad “n” de Manning

n

Superficie

0.010

Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.

0.011

Concreto muy liso.

0.013

Madera suave, metal, concreto frotachado.

0.017

Canales de tierra en buenas condiciones.

0.020

Canales naturales de tierra, libres de vegetación.

0.025

Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo

0.035

Canales naturales con abundante vegetación.

0.040

Arroyos de montaña con muchas piedras.

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Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.

(b) Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales, a continuación se

presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material: Taludes apropiados para distintos tipos de material MATERIAL

TALUD (horizontal : vertical)

Roca

Prácticamente vertical

Suelos de turba y detritos

0.25 : 1

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 Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concreto

0.5 : 1 hasta 1:1

Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales  Arcilla firma o tierra en canales pequeños

1:1 1.5 : 1

Tierra arenosa suelta

2:1

Greda arenosa o arcilla porosa

3:1

Pendientes laterales en canales según tipo de suelo MATERIAL Roca en buenas condiciones  Arcillas

compactas

o

CANALES POCO

CANALES

PROFUNDOS

PROFUNDOS

Vertical

0.25 : 1

0.5 : 1

1:1

Limos arcillosos

1:1

1.5 : 1

Limos arenosos

1.5 : 1

2:1

 Arenas sueltas

2:1

3:1

Concreto

1:1

1.5 : 1

conglomerados

(c) Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal.

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La velocidad máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.

Máxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetación

MATERIAL DE LA CAJA DEL CANAL

“n” Mannin g

Velocidad (m/s)  Agua limpia

 Agua con partículas coloidales

 Agua transportando arena, grava o fragmentos

 Arena fina coloidal

0.020

1.45

0.75

0.45

Franco arenoso no coloidal

0.020

0.53

0.75

0.60

Franco limoso no coloidal

0.020

0.60

0.90

0.60

Limos aluviales no coloidales

0.020

0.60

1.05

0.60

Franco consistente normal

0.020

0.75

1.05

0.68

Ceniza volcánica

0.020

0.75

1.05

0.60

 Arcilla consistente muy coloidal

0.025

1.13

1.50

0.90

Limo aluvial coloidal

0.025

1.13

1.50

0.90

Pizarra y capas duras

0.025

1.80

1.80

1.50

Grava fina

0.020

0.75

1.50

1.13

Suelo franco clasificado no coloidal

0.030

1.13

1.50

0.90

Suelo franco clasificado coloidal

0.030

1.20

1.65

1.50

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Grava gruesa no coloidal

0.025

1.20

1.80

1.95

Gravas y guijarros

0.035

1.80

1.80

1.50

Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.

Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.

PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS

RESISTENCIA, en kg/cm2

0.5

1

3

5

10 

50

9.6

10.6

12.3

13.0

14.1

75

11.2

12.4

14.3

15.2

16.4

100

12.7

13.8

16.0

17.0

18.3

150

14.0

15.6

18.0

19.1

20.6

200

15.6

17.3

20.0

21.2

22.9

Esta tabla DC10, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/seg.

Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante. (d) Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables.

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La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde libre con la

 BordeLibre  CY  siguiente formula: donde:

Borde libre: en pies. C = 1.5 para caudales menores a 20 pies3 / seg., y hasta 2.5 para caudales del orden de los 3000 pies3/seg. Y = Tirante del canal en pies

Tabla DC11. Borde libre en función del caudal Caudal m3/seg

Revestido (cm)

Sin revestir (cm)

7.5

10.0

0.05 – 0.25

10.00

20.0

0.25 – 0.50

20.0

40.0

0.50 – 1.00

25.0

50.0

30.0

60.0





0.05

1.00

Borde libre en función de la plantilla del canal

Ancho de la plantilla (m)

Borde libre (m)

Hasta 0.8

0.4

0.8 – 1.5

0.5

1.5 – 3.0

0.6

3.0 – 20.0

1.0

5. DISEÑO HIDRAULICO

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5.1 GEOMETRIA DEL CANAL. Un canal hidráulico puede tener varias formas, tales como circulares, trapezoidales, rectangulares,etc. En este caso el canal se cataloga como un canal artificial y nos interesa la geometría rectangular, pues de ella se derivan una serie de formulas que nos brindan información teórica mu

5.2 DISEÑO DE BORDE LIBRE. El borde libre es la distancia vertical desde la parte superior del canal hasta la superficie del agua en la condición de diseño. Esta distancia debe de ser lo suficiente para prevenir que ondas o fluctuaciones en la superficie del No existe una regla que universalmente sea aceptada para el cálculo del borde libre, debido a que la acción de las ondas o fluctuaciones en la superficie En el diseño es común el uso de bordes libres que varían desde menos del 5% o El borde libre en un canal no revestido o lateral por lo general está gobernado por  consideraciones de tamaño, caudal, fluctuaciones del nivel (si hay De acuerdo con el criterio recomendado por Ven Te Chow66, el cual dice que el

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Figura. 62. Representación del borde libre.

Donde

HT : Altura total del BL : borde  Y : profundidad

De la figura anterior se puede deducir lo

100 %

→→→→→→

30 %

0.30

→→→→

Entonces la profundidad de flujo, en el canal será

5.3 DETERMINACION DE CARACTERISTICAS DE FLUJO Y FISICAS DEL CANAL. En lo siguiente se determinan todas las variables hidráulicas como

la

geometría del canal en donde se establecerán sus dimensiones de área, profundidad, radio hidráulico, caudal de operación, velocidad de flujo, etc., además como parte muy importante en el diseño de canales hidráulicos es la determinación de los diferentes tipos de flujo del canal. 20

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

El fin principal de los cálculos son los resultados obtenidos de la curva de la pendiente critica, el cual nos da el límite entre flujo subcrítico y flujo supercrítico, y el caudal de operación del canal 5.3.1 DIMENSIÓN DEL CANAL. Las dimensiones del canal experimental fueron adoptadas de acuerdo a los materiales de construcción, facilidad de ensamble, presupuesto, y funcionabilidad. las dimensiones del canal son:

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N LA CIUDAD AREQUIPA”

Estos cálculos serán retomados posteriormente, ya que para la determinación de la curva de pendiente critica es necesaria hacer iteraciones. Las ecuaciones que se toman en cuenta para graficar la curva son: La ecuación de Manning

22

EN

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

5.4 DETEMINACION DE LA PENDIENTE CRÍTICA. Para la determinar la curva de la pendiente crítica del canal de experimentación se tiene el siguiente procedimiento:

5.4.1 ITERACIONES PARA PUNTOS DE PENDIENTE CRÍTICA 1. En la ecuación A3 se evaluaran las profundidades de flujo71. comprendidas entre 0-0.30. 2. Luego los datos obtenidos de profundidad de flujo y caudal se introducen en la ecuación siguiente:

23

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

Tabla para formar pendiente critica. En la tabla anterior se muestran las iteraciones de las ecuaciones A3 y A4 , con lo cual se puede concluir:

“Al graficar la pendiente critica (Sc) y los caudales (Qc). La nariz de la siguiente

grafica tocara el siguiente punto, que será el punto de caudal de operación máxima.”

24

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N LA CIUDAD AREQUIPA”

5.4.2 COMPROBACIÓN DE LA PROFUNDIDAD CRÍTICA. Establecido el caudal de operación por medio de las iteraciones anteriores, el siguiente paso es la corrección de la profundidad , caudal y velocidad criticas, usando las siguientes ecuaciones

25

EN

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N LA CIUDAD AREQUIPA”

5.5 PROFUNDIDAD NORMAL. Es necesario el cálculo de la profundidad normal, puesto que comparando la profundidad critica con la profundidad normal se pueden obtener conclusiones más certeras. Para ello se utilizaran las siguiente ecuaciones.

26

EN

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N LA CIUDAD AREQUIPA”

Dado que la profundidad critica es mayor que la profundidad normal, y según la tabla : “Tipos de perfiles de flujo en canales” y la figura “clasificaciones de los perfiles de flujo gradualmente variado”, para estas condiciones el perfil de flujo del

canal será PERFIL DE PENDIENTE EMPINADA ZONA 2. No obstante, como se puede notar en las ecuaciones anteriores en perfil de flujo depende del caudal, por lo que se pueden obtener distintas tipos de flujo en un mismo canal, al mismo tiempo se pueden reproducir flujos ya sea suscriticos, críticos y supercríticos, todo depende de las condiciones de operación del canal. 27

EN

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

Curvas

de

pendiente

crítica

y

curva

de

descarga

5.6 INCLINACION DEL CANAL. Dado el mecanismo de inclinación del canal, como también los accesorios con los que cuenta, el ángulo de inclinación del canal se determinara de la siguiente forma.

28

límite.

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N LA CIUDAD AREQUIPA”

Pendiente del canal. Las dimensiones de construcción del canal hidráulico de pendiente variable son las quedan de la siguiente manera:

29

EN

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

6. PROYECTO MOLLEBAYA

A. NOMBRE DEL PROYECTO “REPARACION DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA

IRRIGACION EN EL DISTRITO DE MOLLEBAYA, ANEXO DE SANTA ANA, PROVINCIA DE AREQUIPA”

B. OBJETIVO DEL PROYECTO El objetivo del Proyecto: es “La reparación de un Canal de máxima eficiencia hidráulica con el fin de elevar el Rendimientos de los Cultivos y de la Producción Agrícola en el pueblo de Mollebaya y el anexo de Santa Ana, distrito de Mollebaya” .

30

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

C. BALANCE OFERTA Y DEMANDA DE LOS BIENES O SERVICIOS DEL PIP 

La oferta Hídrica para riego se incrementará de 35,409 a 41,190, es decir en 5,781 miles de m3.



La Demanda agrícola con Proyecto cubre al 96.5%, existe déficit en los meses críticos de octubre a noviembre. En los Cuadros siguiente se indican el Balance Hídrico

CUADRO Nº 1 BALANCE DE AGUA SIN PROYECTO FACTOR DEMANDA DE USOS AGRICOLAS (miles m3) DEMANDA DE USOS AGRICOLAS (lps) DISPONIBILIDAD DEL AGUA (miles m3) DISPONIBILIDAD DEL AGUA (lps) DEFICIT (miles de m3) SUPERAVIT (miles de m3) DEFICIT (lps) SUPERAVIT (lps) Fuente: Elaboración Propia

MESES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL 2.000 1.028 1.260 975 968 1.068 1.181

TOTAL AGO 1.546

SEP 1.583

OCT 1.628

NOV 1.666

DIC 1.460

16.363

747

425

470

376

361

412

441

577

611

608

643

545

518

1.553

1.417

1.627

1.611

1.458

1.351

1.376

1.311

1.351

1.452

1.432

1.437

17.377

1.182

1.194

1.238

1.267

1.109

1.062

1.047

998

1.062

1.104

1.126

1.093

1.123

-176

-234

-23

-434 1.447 

497

483

548

509 637 

-447 435

389 769

367 767

637

491

891

283

748

194

650

606

-235 420

-232 451

CUADRO Nº 2 BALANCE DE AGUA CON PROYECTO FACTOR DEMANDA DE USOS AGRICOLAS (miles m3) DEMANDA DE USOS AGRICOLAS (lps) DISPONIBILIDAD DEL AGUA (miles m3) DISPONIBILIDAD DEL AGUA (lps) DEFICIT (miles de m3) SUPERAVIT (miles de m3) DEFICIT (lps) SUPERAVIT (lps)

ENE 2.000

FEB MAR ABR MAY 1.028 1.260 975 968

JUN 1.068

MESES JUL 1.181

TOTAL AGO 1.546

SEP 1.583

OCT 1.628

NOV 1.666

DIC 1.460

16.363

747

425

470

376

361

412

441

577

611

608

643

545

518

3.682

3.359

3.856

3.819

3.457

3.203

3.261

3.109

3.203

3.441

3.395

3.406

41.190

1.375

1.389

1.440

1.474

1.291

1.236

1.218

1.161

1.236

1.285

1.310

1.272

1.307

1.813

1.728 1.946

3.541 21.285 

727

672 812

1.681

2.332

2.596

2.845

2.489

2.134

2.080

1.562

1.619 677

628

964

969

1.098

929

Fuente: Elaboración Propia 31

823

777

583

625

667

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

D. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PIP Las obras planteadas en el Proyecto de “Reparación de un CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA

HIDRAHULICA y otro canal lateral, PARA UNA IRRIGACION EN

EL DISTRITO DE

MOLLEBAYA, ANEXO DE SANTA ANA, PROVINCIA DE AREQUIPA” son las siguientes:

a) Infraestructura: 

Construcción de 02 desarenadores de concreto f ’c=140 Kg/Cm2.



Construcción de Canal entre vaso regulador 1  – 2 y canal lateral de concreto simple de f´c= 140 kg/cm2, en una longitud de 616.08 metros lineales.



Construcción de 02 vasos reguladores de concreto simple f’c=175 Kg/Cm2.



Construcción de 02 cajas de control para válvulas de salida de concreto de f´c=175 kg/cm2.

b) Capacitación: Se plantea la capacitación en el, las nuevas técnicas de riego, las mismas que permitirán mejorar la producción y productividad agrícola en Mollebaya, racionalizando el uso del agua, permitiendo la reincorporación de nuevas tierras agrícolas al proceso productivo.

E. COSTOS DEL PIP Los costos del proyecto, en términos incrementales, corresponden a los costos que generan los siguientes componentes: expediente técnico, presupuesto de la infraestructura hidráulica, supervisión técnica y operación y mantenimiento. Esta misma clasificación se ha mantenido en el análisis de costos de la Situación Con Proyecto y la Situación Sin Proyecto, tanto a precios privados como sociales. El costo de Inversión a Precios Privados es de S/. 1´245,682.94, tal como se indican en los siguientes cuadros.

32

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

MEJORAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE RIEGO DISTRITO DE MOLLEBAYA, ANEXO DE SANTA ANA - AREQUIPA RESUMEN PRESUPUESTO ALTERNATIVA UNICA INFRAESTRUCTURA

1.044.096,28

CAPACITACION

20.590,00 COSTO DIRECTO

1.064.686,28

GASTOS GENERALES Y ADMINISTRATIVOS

106.468,63

EXPEDIENTE TECNICO

21.293,73

SUPERVISION Y LIQUIDACION DE OBRA

42.587,45

IMPACTO AMBIENTAL

10.646,86

TOTAL COSTOS INDIRECTOS

180.996,67

PRESUPUESTO TOTAL A PRECIOS DE MERCADO

1.245.682,94

PRESUPUESTO TOTAL A PRECIOS SOCIALES

1038388,53

ELABORACION PROPIA

G. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN SOCIAL Los resultados muestran que le proyecto es económicamente viable: los indicadores son el VAN, TIR y B/C cuyos valores son S/. 983 704.00 nuevos soles, 22.18 % y

1.94

respectivamente; el análisis se realizó para el período de 10 años y a una tasa social de descuento nominal del 11%.

33

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

ANALISIS DE RENTABILIDAD DEL POYECTO SITUACION CON PROYECTO - PRECIOS SOCIALES RUBROS

VP A O0

I NG RE SO S I NC RE ME NT AL ES D EL P RO YE CT O

2 .0 32 .6 72

0

A O1

A O2

A O3

- 35 .1 81

5 7. 85 4

1 55 .7 02

PROGRAMA ANUAL DE OPERACIÓN A O4 A O5 A O6 A O7 2 57 .5 61

3 63 .9 52

4 75 .0 78

5 91 .1 48

A O8

A O9

7 12 .3 84

8 39 .0 15

A O 10 9 71 .2 81  

INCREMENTO POR VENTA DE AGUA Ve nt a de Ag ua C on Pr oyec to Venta de Agua Sin Proyecto INCREMENTO

117 .59 0 145.328 -27.738

2 1. 095 21.095 0

16. 385 21.095 -4.710

1 6. 38 5 21.095 -4.710

16 .38 5 21.095 -4.710

1 6. 38 5 21.095 -4.710

16 .38 5 21.095 -4.710

16 .385 21.095 -4.710

16. 385 21.095 -4.710

16. 385 21.095 -4.710

16 .385 21.095 -4.710

1 6. 385 21.095 -4.710

16 .720 .92 3 14.660.512 2.060.411

2 .12 8. 54 4 2.128.544 0

2. 098. 073 2.128.544 -30.471

2. 18 6. 77 2 2.124.207 62.564

2 .288 .95 6 2.128.544 160.412

2 .39 0. 81 5 2.128.544 262.271

2 .497 .20 6 2.128.544 368.662

2. 608. 331 2.128.544 479.788

2. 724. 402 2.128.544 595.858

2 .8 45. 638 2.128.544 717.094

2. 972 .269 2.128.544 843.725

3. 10 4. 535 2.128.544 975.991

1 .79 6

1.79 6

1 .79 6

1 .796

1 .79 6

1.796

INCREMENTO EN EL VALOR NETO DE PRODUCCION VN P C on P royec to VNP Sin Proyecto INCREMENTO COSTOS INCREMENTA LES DEL PRO YECTO

1.04 8.9 68

1.038 .389

1 .79 6

1.7 96

1.79 6

1.79 6  

COSTOS DE INVERSION Expediente Técnico Presupuesto de Obra (más capacitación) Supervisión Técnica Impacto Ambiental Gastos Generales y administrativos

19.377 881.134 38.755 9.689 89.434

19.377 881.134 38.755 9.689 89.434

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

96.448 85.869 10.579

12.464 12.464 0

14.261 12.464 1.796

14.261 12.464 1.796

14.261 12.464 1 .796

14.261 12.464 1.796

14.261 12.464 1 .796

14.261 12.464 1 .796

14.261 12.464 1.796

14.261 12.464 1.796

14.261 12.464 1.796

14.261 12.464 1.796

-1 .03 8. 389 1,00 -1 .03 8. 389

-3 6. 977 0,90 -3 3. 313

5 6. 05 8 0,81 4 5. 49 8

153 .90 6 0,73 112 .53 5

25 5. 76 4 0,66 16 8. 48 0

362 .15 6 0,59 214 .92 2

4 73 .281 0,53 2 53 .035

5 89. 352 0,48 2 83. 866

7 10. 588 0,43 3 08. 343

837 .219 0,39 327 .290

96 9. 485 0,35 34 1. 437

COSTOS DE OPERACI N Y MANTENIMIENTO Operación y Mantenimiento Con Proyecto Operación y Mantenimiento Sin Proyecto INCREMENTO

FLUJO ECONOMICO NETO Factor de Actualización (11%)

VALOR ACTUAL DEL FLUJO NETO VAN TIR RATIO B/C

983.704 22,18% 1,94

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

H. SOSTENIBILIDAD DEL PIP La Sostenibilidad del Proyecto está dada por los Compromisos de Operación y Mantenimiento, el aporte de la mano de obra y Capacitación en el Manejo de agua en el manejo del agua al sector de Mollebaya y Santa Ana. Los beneficiarios directos con la ejecución de la Obra Mejoramiento de los sistemas de riego en los sectores de Mollebaya y Santa Ana, del distrito de Mollebaya son los usuarios de la Comisión de Regantes de Mollebaya que pertenece a la Junta de Usuarios de la cuenca no regulada del Chili, quienes se comprometen con el aporte

del porcentaje acordado con la

Municipalidad Distrital de Mollebaya. Los beneficiarios indirectos serán los pobladores del pueblo de Mollebaya, Santa Ana y sus  Anexos, pues se dispone de la mano de obra no calificada para la ejecución del proyecto y los trabajos propios en la producción de los cultivos.

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACION EN LA CIUDAD AREQUIPA”

H. SOSTENIBILIDAD DEL PIP La Sostenibilidad del Proyecto está dada por los Compromisos de Operación y Mantenimiento, el aporte de la mano de obra y Capacitación en el Manejo de agua en el manejo del agua al sector de Mollebaya y Santa Ana. Los beneficiarios directos con la ejecución de la Obra Mejoramiento de los sistemas de riego en los sectores de Mollebaya y Santa Ana, del distrito de Mollebaya son los usuarios de la Comisión de Regantes de Mollebaya que pertenece a la Junta de Usuarios de la cuenca no regulada del Chili, quienes se comprometen con el aporte

del porcentaje acordado con la

Municipalidad Distrital de Mollebaya. Los beneficiarios indirectos serán los pobladores del pueblo de Mollebaya, Santa Ana y sus  Anexos, pues se dispone de la mano de obra no calificada para la ejecución del proyecto y los trabajos propios en la producción de los cultivos.

I. IMPACTO AMBIENTAL En cuanto al impacto ambiental se puede concluir lo siguiente: 1) La ejecución de la obra Mejoramiento de los sistemas de riego en los sectores de Mollebaya y Santa Ana, no causará daños al ecosistema, sino que promoverá el desarrollo de especies vegetales y el desarrollo de la fauna silvestre, con la provisión de agua. 2) El impacto ambiental se ha calificado como “Leve”, pues los impactos positivos son de mayor significación. No hay impactos negativos en el Proyecto, excepto los ruidos de la maquina. Sin embargo la Comisión de Regantes de Mollebaya dispone de Presupuesto para mitigar los efectos negativos de la Obra 3) Se mejorará el riego de 173.00 hectáreas, incorporándose otras 87.00 hectáreas, y el incremento en la eficiencia de distribución en un 14.03 %, al incrementarse del 85.94 al 99.97%. 4) El período de ejecución de la obra es de 7.0 meses.

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

5) En cuanto a la Sostenibilidad del proyecto, se encuentra garantizada por cuanto se conjugan responsabilidades de parte de la Junta de Usuarios de Mollebaya, la ATDR, ministerio de  Agricultura y los usuarios beneficiarios. 6) En conclusión, la ejecución de la obra se considera como alternativa excelente, para superar  parte del déficit hídrico en los meses de estiaje, al incrementarse la oferta de agua en 0.190 m3/s (5,781.00 miles de m 3).

J. ORGANIZACIÓN Y GESTION La Comisión de Regantes de Mollebaya, será quien se encargará de coordinar los cortes de agua, con la ATDR, a fin de programar las actividades de ejecución de la obra. La Junta de Usuarios de la cuenca no regulada del Río Chili elaborará un Plan de Distribución de Agua (PDA) a fin de no perjudicar el riego de los usuarios, ni tampoco el atraso de la obra. Por otro lado la Comisión de Regantes de Mollebaya aportará con la mano de obra no calificada de la obra. La ejecución de la misma durará 7 meses

K. PLAN DE IMPLEMENTACION Para la implementación del Proyecto, se ha elaborado un cronograma de ejecución de las obras, que en este caso es de 7.0 meses; asimismo los Usuarios están organizados a través de la Junta de Usuarios, que elaborarán un Plan de Distribución de Agua temporal, hasta que dure la ejecución de la obra, quienes también se encargarán de la operación y mantenimiento de la obra, una vez concluida

36

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

MESES ACTIVIDADES

1

1

2

3

4

5

6

7

EXPEDIENTE TÉCNICO COSTO DIRECTO OBRA OBRAS PROVISIONALES TRABAJOS PRELIMINARES MOVIMIENTO DE TIERRAS OBRAS DE CONCRETO JUNTAS Y SELLOS ELEMENTOS METALICOS

COSTO INDIRECTO OBRA GASTOS GENERALES GASTOS DE SUPERVISION CAPACITACIÓN IMPACTO AMBIENTAL

37

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

2.1 NOMBRE DEL PROYECTO “DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA

IRRIGACION EN EL DISTRITO DE MOLLEBAYA, ANEXO DE SANTA ANA, PROVINCIA DE AREQUIPA”

2.4 MARCO DE REFERENCIA Los agricultores de Mollebaya vienen trabajando hace mas 50 años con sistema de riego tradicional de Gravedad, con excepción de algunas predios que viene implementando el Riego por aspersión; los cultivos predominantes como la alfalfa, papas, cebada, habas, avena grano y otros; sin embargo hasta la fecha no se ha recibido ningún apoyo para mejorar su Infraestructura de Riego, es decir en Tecnificar el Riego, lo que desean los agricultores es mejorar su infraestructura de riego, a fin de elevar la eficiencia de riego y aumentar la productividad y en esta Primera etapa es lo que se pretende la Municipalidad Distrital de Mollebaya.

38

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

2.4.2 Aspecto Social La ejecución del presente proyecto es de interés de pobladores y autoridades locales, existiendo un compromiso conjunto en colaborar en el diseño e implementación del mismo. La operación y el mantenimiento futuro de la infraestructura será aportada de manera voluntaria por los propios beneficiarios, tal como lo demuestran las actas de compromiso firmadas por los beneficiarios.

2.4.3 Aspecto Técnico Se cuenta con adecuadas vías de acceso a la zona (las cuales están siendo mejoradas por la Municipalidad Distrital de Mollebaya), cercanas fuentes de abastecimiento de materias primas, mano de obra no calificada y calificada con conocimiento en las técnicas de construcción y profesionales en ingeniería calificados para la construcción, monitoreo y la supervisión de obras y programación de talleres de capacitación.

2.4.4 Aspecto Ambiental La ejecución del proyecto genera impactos positivos, entre los más importantes está la generación de empleo para la población local, elevar la calidad de vida del poblador y asegurar la producción del área bajo riego de los terrenos agrícolas de Mollebaya, que captaran agua a través del canal que luego se empalmara a los canales laterales de riego, con una superficie agrícola de 260 ha., de las cuales 173 hectáreas se encuentran en producción, y 87 hectáreas, serían reincorporadas al proceso productivo.

39

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA”

3.1.- DIAGNOSTICO DE LA SITUACION ACTUAL 3.1.1 DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL

a) Características del Problema Los productores del distrito de Mollebaya (pueblo de Mollebaya y Anexo de Santa Ana), se caracterizan por tener una agricultura intensiva, cuya fuente de agua proviene del río Chili, con caudal existente suficiente para el área neta irrigable, pero con deficientes sistemas de captación, este porcentaje ha ido disminuyendo progresivamente por varios factores. 

Insuficiente presencia de lluvias en la parte alta de la cuenca (Cuenca, no controlable).



Tienen una dotación de caudal que depende de la disponibilidad de agua en el sistema de represas y de los aportes de agua de la cuenca (No controlable).

40

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

LA CIUDAD AREQUIPA” 

Disminución de la eficiencia de conducción en el canal principal por encontrarse en mal estado de conservación (Controlable).



Disminución de la eficiencia de distribución en los laterales de riego, por los canales deteriorados (Controlable).



Pérdidas de agua por evaporación. (No controlable)

Existen varios factores que ocasionan la disminución del agua, pero varios de ellos son factores externos no controlables y dos de ellos si lo podemos controlar para mejorar la producción agrícola local. Nuestro problema formulado con participación de los usuarios se centra en: Baja Eficiencia de Riego en el sistema, es decir de distribución, en el Sector de la Mollebaya y Santa Ana, mejorando su sistema de riego, vamos a lograr evitar el desperdicio del agua de riego, incrementando con ello los niveles de producción y los ingresos de los agricultores del distrito.

En el distrito de Mollebaya se encuentra un bajo nivel de tecnificación, el uso de la maquinaria agrícola es escaso y de bajos rendimientos. Igualmente las semillas que se suelen usar no son certificadas. Del mismo modo, se cuenta con sistema de riego tradicional poco eficiente, lo que redunda en bajos niveles de productividad. Se suele cultivar productos tradicionales no exportables, cuya demanda se ve reducida al mercado interno, que se caracteriza por pagar bajos precios. Las áreas de cultivo se centran en minifundios, lo que no permite generar productos en cantidades adecuadas y con calidades estandarizadas. La existencia de minifundios conlleva a su vez a bajos niveles de asociatividad, y escaso trabajo coordinado para aprovechar las sinergias y el conocimiento adquirido por algunos de los productores de la zona. La falta de vías de acceso a las zonas anexas no permite mejorar las formas de asociación de los productores, e incrementa los costos de transporte, pone en riesgo el traslado de los productos, lo que conlleva al incremento innecesario de los precios y a la pérdida de competitividad. No se cuenta con un buen sistema de titulación y saneamiento de tierras, por ello la propiedad no está claramente definida, lo que prácticamente anula el acceso a fuentes de financiamiento.

41

“DISEÑO Y CALCULO DE UN CANAL DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAHULICA PARA UNA IRRIGACIO N

EN

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Financiamiento escaso, se considera a la agricultura en general como una actitud con un alto nivel de riesgo, más aun aquella que no está vinculada a los mercados externos. Falta de protocolos para los productos de exportación potenciales, nativos de la zona, como son los frutales y los granos andinos.

3.1.2 CAUSAS DE LA SITUACIÓN EXISTENTE

a) Infraestructura de riego: Canales Laterales La Comisión de regantes de Mollebaya posee un área agrícola que es abastecida con aguas de filtraciones y en menor proporción de fuentes provenientes de la cuenca Oriental y agua del sub suelo. La bocatoma está constituida por el barraje fijo, barraje móvil (canal de limpia), ventanas de captación y dispone de desarenador. La estructura construida tiene más de 60 años de funcionamiento. De acuerdo a la evaluación efectuada en los Canales Laterales a pesar que la Junta de usuarios y la Municipalidad Distrital de Mollebaya han intervenido en el Mejoramiento de estos canales, sin embargo existe mucho por mejorar y por construir, ya que según

los aforos realizados se tiene una pérdida de agua por filtraciones del orden de 190 l/s, en razón que el canal es revestido de mampostería de piedra sin asentado de concreto, por lo tanto se pierde agua por el emboquillado. Los canales laterales, viene funcionando más de 50 años y la vida útil de estos canales ya cumplió; por otro lado, los costos de reparación del canal aumentan, especialmente en época de avenidas donde suceden mas roturas, todos estos problemas mencionados origina que los usuarios tengan que aportar más dinero de lo que presupuestan. También se produce un desequilibrio en la distribución de agua especialmente en la época de estiaje, por un lado los usuarios de la parte alta disponen de mayor volumen que los de la parte baja, como consecuencia de estos problemas no se logra distribuir el agua de riego en forma equitativa. Con la finalidad de garantizar el caudal al sistema de

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riego y al fin de mejorar la eficiencia de operación del sistema se requiere mejorar el canal madre. La modalidad de distribución del agua en Mollebaya, es variable de acuerdo a la disponibilidad de agua en el río; y al área bajo riego, lo cual propone una distribución de  Agua; así en época de abundancia se declara el Estado de Toma Libre, que se produce cuando la descarga del río sobrepasa la capacidad total de conducción del cauce, declarándose generalmente cuando se observa que existen sobrantes que llegan al mar. En época de estiaje, se declara el Estado de Reparto (mita) que se produce cuando las descargas del río disminuye sensiblemente existiendo en el lecho solo filtraciones, las que se distribuyen por turnos. El riego en su mayor área es de gravedad (99.0 %) y en menor por aspersión (1%) y los Métodos de Riego que se emplean son mediante Surcos y Melgas. También se aplica el riego de machaco.

b) Identificación de los peligros en zona del proyecto El Mejoramiento de los sistemas de riego en el distrito de Mollebaya consiste en revestir de concreto sobre el perímetro existente, presentan problemas de riesgos, ya que pueden presentarse deslizamientos de cerros en razón que su trazo se desarrolla en terreno plano y de material estable de capacidad portante por arriba de 2.0 k/cm 2; y su volumen es permanente y controlable, es decir la posibilidad de presentarse inundaciones no es normal; por otro lado en caso que se presente sismo o las variaciones de temperaturas durante el día y la noche, se ha proyectado en el Canal  juntas de contracción y dilatación que evitan que se presenten fisuras, grietas, etc.

c) Producción Agrícola El distrito de Mollebaya se caracteriza por tener una economía dedicada principalmente a la ganadería y a la agricultura La propiedad de la tierra se encuentran compartidos entre propietarios y arrendatarios, el promedio de tenencia de tierras cultivables en la zona del proyecto es de 1.10 ha por unidad agrícola, según el padrón actualizado por la  Administración Técnica.

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La cédula de cultivo ejecutada en la campaña 2007  – 2008, en Mollebaya, se detalla en el siguiente cuadro, mostrando el área sembrada, contando con un área bajo riego de 173 ha, se obtiene un Índice de uso de Tierra de 1.12, tal como se indica en el Cuadro Nº 01

CUADRO Cedula de Cultivo en el distrito de Mollebaya 

CULTIVOS  ALFALFA PAPAS HABAS CEBADA  AVENA

TOTAL

ÁREA (Ha) 94,50 45,70 9,80 10,90 12,10

173,00

% 36,91 17,85 3,83 4,26 4,73

67,58

3.1.3 Evolución de la Situación en el Pasado Reciente Dentro de sus posibilidades económicas han efectuado algunas reparaciones puntuales en sus canales de riego, han realizado faenas comunales (reparación de canales en zonas críticas por deterioro del mismo y por ende disminuyendo el volumen de agua requerido, en razón que al

encontrar con fisuras el piso y taludes del canal era fácil que el agua se pierda por filtraciones), sin embargo aun falta por mejorar especialmente en lo que concierne al canal principal, donde se pierde gran cantidad de agua por filtraciones, en razón que se encuentra deteriorada y frecuentemente ocurre inundaciones por las roturas del canal.

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No hay que olvidar que la vida útil de estos Canales ya se cumplió, pues tiene más de 50 años de funcionamiento; por lo tanto los costos de mantenimiento aumentan, especialmente en época de avenidas donde suceden con más frecuencia roturas de los Canales; por otro lado, en época de estiaje los usuarios no alcanzan a regar, todos estos problemas mencionados origina que los usuarios tenga que aportar más cuotas de lo que presupuestan, como consecuencia no se logra distribuir el agua de riego en forma equitativa y por  ende se produce un desequilibrio en la distribución de agua especialmente en la época de estiaje. Con la finalidad de garantizar el caudal al sistema de riego y al f in de mejorar la eficiencia de operación del sistema se requiere mejorar el sistema de riego en su totalidad en el distrito de Mollebaya y el sector de Santa Ana. La Comisión de Regantes Beneficiada, cuentan con un presupuesto limitado para este tipo de trabajos por lo que es necesario su implementación en el corto plazo a través del estado para mejorar las condiciones socioeconómicas del poblador rural, fortaleciendo polos de desarrollo y generando ofertas en el corto, mediano y largo plazo de productos agrícolas y pecuarios, competitivos a nivel local y regional.

CUADRO Población y Área Beneficiada 

JUNTA DE

FAMILIAS COMISION DE

AREA BENEFICIADA

REGANTES USUARIOS

BENEFICIADAS

(Ha)

01

158

173.00

05

158

173.00

Cuenca no regulada del Chili

TOTAL

Fuente: Junta de Usuarios de la Cuenca no Regulada del Río Chili 

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El proyecto está ubicado al sur de Perú, políticamente pertenece al distrito de Mollebaya Provincia y departamento de Arequipa.

CROQUIS DE UBICACIÓN

.1.6 RESULTADOS DEL DIAGNOSTICO Los resultados de este diagnostico esta dado por lo siguiente: 46

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

La bocatoma que abastece de agua para el distrito de es la última estructura de material noble que capta agua de las filtraciones y las provenientes de Pocsi de acuerdo a la proporción de las áreas de riego establecidas.



La Junta de Usuarios de la Cuenca No regulada del Río Chili, está conformado por 12 Comisiones de Regantes, para una área de 173.00 Ha y 158 usuarios, es la zona afectada.



Actualmente el sistema de riego conformado por canales y estructuras de control y medición y laterales se encuentran deteriorado con fisuras y forados, donde el emboquillado no existe y es por donde se pierde al agua por filtraciones, pero no solamente se pierde el agua en los canales sino en la aplicación en las parcelas. En este proyecto la meta es elevar la eficiencia

de distribución de 86.83% a 99.97 %, recuperando en el sistema de riego un caudal de 0.150 m3 /s, lo que justifica su mejoramiento.



De acuerdo al Diagnostico, se ha identificado Canales Laterales, donde se pierde agua por filtraciones en 0.150 m3/s.



La capacitación en temas de riego, es otra deficiencia, lo cual se quiere corregir con cursos dirigidos a agricultores, en cuanto al manejo del agua de riego.



El canal a mejorar no existe peligro por problemas de suelos, o eventos de deslizamientos, tampoco no existen en algunos tramos desbordes de agua, en razón que el volumen de agua es controlable.



La sostenibilidad del proyecto está asegurada con el aporte de los usuarios en mano de obra no calificada y para la operación y mantenimiento de la obra.



Carecen de ciertos servicios, como desagües.

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Sus viviendas son de material noble en un 80%, de quinchas en un 10% y de adobe en un 10%. Los usuarios tiene interés de modernizarse a través de técnicas de riego.

3.2 DEFINICION DEL PROBLEMA Y SUS CAUSAS 3.2.1 CARACTERÍSTICAS DEL PROBLEMA El presente análisis busca definir el Problema Central y el Objetivo Central del cual se derivan los árboles de Causas, Efectos, Medios y Fines. Para el Proyecto se identificó como problema central “Bajos Rendimientos de los Cultivos y de la Producción Agrícola en el distrito de Mollebaya.

3.2.2 ANÁLISIS DE CAUSAS DEL PROBLEMA Las causas que originan el problema, definido en el ítem 3.2.1, se indican a continuación, así mismo como su clasificación. Insuficiente Disponibidad de agua de riego:

1. Altas pérdidas por filtraciones en los Canales Laterales, por lo tanto baja eficiencia de distribución. 2. Deficiente estado de los Canales Laterales. Baja gestión del agua para el riego.

3.4 OBJETIVO DEL PROYECTO 3.3.1 OBJETIVO EPECIFICO DEL PROYECTO El proyecto identificó como objetivo específico o resultado “Incremento de los Rendimientos de los Cultivos y de la Producción Agrícola en Sector DE Mollebaya y Santa  Ana”,

Como actividad “Mejoramiento Canales Laterales del Sector de Mollebaya y Santa Ana”; que garantizará el riego de 173.00 ha, mejorando e intensificando el uso del

recurso hídrico y como objetivo global o fin contribuir en el “Desarrollo socioeconómico en el Sector de Mollebaya y Santa Ana”.

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3.3.2 DEFINICION DE MEDIOS Y FINES a) Lista de medios para alcanzar el objetivo y su clasificación Los medios obtenidos se construyeron sobre la base del árbol de causas y en dirección al logro de incrementar el rendimiento de los cultivos y la producción agrícola. Los medios identificados son:

1. Garantizar el Volumen de agua para el sector de Mollebaya y Santa Ana 2. Disminuyen las filtraciones en los Canales Laterales.

El cuadro Nº 18 clasifica los medios de acuerdo al nivel de importancia.

b) Lista de Acciones c) Infraestructura: 

Construcción de 02 desarenadores de concreto f’c=140 Kg/Cm2.



Construcción de Canal entre vaso regulador 1  – 2 y canal lateral de concreto simple de f´c= 140 kg/cm2, en una longitud de 616.08 metros lineales.



Construcción de 02 vasos r eguladores de concreto simple f’c=175 Kg/Cm2.



Construcción de 02 cajas de control para válvulas de salida de concreto de f´c=175 kg/cm2.

3.4 ALTERNATIVAS DE SOLUCION POSIBLES a) La Situación sin Proyecto La situación sin proyecto es la situación actual, donde se cuenta con un déficit de recurso hídrico en los meses de estiaje, repercutiendo en los niveles de producción y productividad de los cultivos, en las 158 familias de la Comisión de Regantes, abarcando un área bajo riego actual de 173.00 ha, y de 87.00 por incorporar.  Actualmente los Canales Laterales se encuentran deteriorados, que de acuerdo a la evaluación se pierde agua por filtraciones en los canales mencionados tramo evaluado. 49

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La longitud total del canal es de 616.08 KM. La disponibilidad de agua en época normal y avenidas alcanza a regar todas las parcelas, sin embargo en época de estiaje (De Octubre a Diciembre), existe déficit de agua, lo que origina un desequilibrio en la distribución de agua por la perdidas de agua que se presentan en dichos canales y la poca disponibilidad de agua que se presenta en la Cuenca no Regulada del Río Chili, por esta razón los usuarios han considerado prioritario mejorar canales laterales mencionados y las otras obra que comprende el presente proyecto.

b) Situación con Proyecto Construcción de 02 desarenadores de concreto f’c=140 Kg/Cm2, Construcción de

Canal entre vaso regulador 1  – 2 y canal lateral de concreto simple de f´c= 140 kg/cm2, en una longitud de 616.08 metros lineales, Construcción de 02 vasos reguladores de concreto simple f’c=175 Kg/Cm2, Construcción de 02 cajas de control

para válvulas de salida de concreto de f´c=175 kg/cm2.

3.4.1 PREVIABILIDAD DE LAS ALTERNATIVAS a) Intentos de Soluciones Anteriores  Ante la falta del recurso hídrico y problemas existentes de distribución del agua en la Junta de Usuarios, que impide el desarrollo sostenible de una agricultura exitosa, dada las características climáticas excelentes de la zona, no se han realizado estudios que contemplen alternativas de solución al problema para el desarrollo de estos sectores de riego.

b) Lineamientos de la Unidad Formuladora y Ejecutora El problema identificado en el ítem 2.2.1 se encuentra directamente vinculado a los lineamientos de operación de La Gerencia Regional de Agricultura y la Junta de Usuarios. El Ministerio de Agricultura, tiene por finalidad promover, ejecutar planes y proyectos de desarrollo integral, en la búsqueda de la equidad e integración social y el pleno desarrollo de la persona, revirtiendo su marginación a través de acceso a mejores niveles de vida.

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4.1 EVALUACION PRIVADA La Evaluación Privada consiste en el análisis de las ventajas y desventajas de llevar a cabo el proyecto, para cada uno de los agentes que intervienen en él. Esta evaluación es necesaria para utilizar la metodología Costo/Beneficio.

4.1.1 METODOLOGÍA COSTOS / BENEFICIO  A partir del flujo de caja que es el estado de cuenta básica en que se determina la rentabilidad de un proyecto de inversión (beneficios incrementales y costos incrementales), se ha determinado el flujo de beneficios netos incrementales, que ha permitido calcular, a precios de mercado, los índices de rentabilidad económica, TIR y VAN, así como el ratio Beneficio/Costo. Los resultados muestran que el proyecto es económicamente viable: los indicadores para la Situación Con Proyecto a Precios sociales son: El VAN, TIR y B/C cuyos valores son S/. 983,704 nuevos soles, 22.18 % y 1.94 respectivamente.

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El análisis se realizó para un período de 10 años y los cálculos a Precios Privados se muestran en el Cuadro Nº 34. Para el cálculo del VAN, se utilizó la tasa social de descuento nominal, calculada por  la Oficina de Inversiones del Ministerio de Economía y Finanzas, cuyo valor es 11%.

4.1.2 EVALUACION SOCIAL La Evaluación Social consiste en medir la contribución de los proyectos de inversión, al crecimiento económico del país, aplicando estrictamente criterios de eficiencia económica para analizar el efecto de posibles distorsiones e imperfecciones en los mercados relacionados con el proyecto. Para realizar la evaluación social, se aplicaron factores de corrección a precios de mercado de los principales recursos a utilizar y beneficios a generar. Se utilizaron los factores de ajuste a los bienes transables y no transables, así como a la mano de obra calificada y no calificada. Los resultados muestran que el proyecto es económicamente viable: Los indicadores para Situación Con Proyecto a Precios Sociales son el VAN, TIR y B/C cuyos valores son S/. 983 704 nuevos soles, 22.18 % y 1.94 respectivamente.

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1. La ejecución del Mejoramiento de los sistemas de riego del distrito de Mollebaya, no causará daños al ecosistema, sino que promoverá el desarrollo de especies vegetales y el desarrollo de la fauna silvestre, con la provisión de una mayor cantidad de agua. 2. El impacto ambiental se ha calificado como

“Leve” ,

pues los impactos positivos son de

mayor significación. Los impactos negativos son transitorios y/o mitigables. 3. Se mejorará el riego en 173.00 hectáreas, y se incorporarán 87.00 hectáreas más, por el incremento en la eficiencia de distribución de 85.94 al 99.97 %. 4. El periodo de ejecución de la obra de infraestructura: Mejoramiento de los sistemas de riego es de 7.0 meses. 5. En cuanto a la evaluación económica para la Situación Con Proyecto a precios privados y sociales se obtiene indicadores positivos de VAN (mayor que cero), TIR (mayor que 11%) y ratio B/C (mayor que 1) 6. En cuanto a la Sostenibilidad del Proyecto, se encuentra garantizada por cuanto se conjugan responsabilidades de parte de Junta de Usuarios a través de la Comisión de

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