Trazo de Canales

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TRAZO DE CANALES

1.1 GENERALIDADES -

En un proyecto de irrigación y/o mejoramiento de riego, la planificación del trazo y diseño de canales de conducción, distribución y obras conexas se hará tomando en cuenta los trabajos y consideraciones previas.

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Los canales de riego dentro de una planificación tienen diferentes formas (rectangular, trapezoidal, etc.) y funciones, así tenemos: 1. Canal de Primer Orden: Llamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima; Ejemplo: Canal Taymi (fig. 01) del Proyecto Tinajones, Canal Madre del Proyecto Chavimochic, canal de Derivación del Proyecto Chira-Piura. Fig. 01, Canal Taymi

2. 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; Ejemplo: Canales Mochumí, Túcume (fig. 02) que salen del Canal Taymi. Fig. 02, Canal Túcume

1 HIDRAULICA APLICADA – TRAZO DE CANALES

“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL 3. 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 sublateral se conoce como UNIDAD DE ROTACION.

Fig.03. Esquema de una red de distribución típico en un riego por superficie

De lo anterior se deduce que varias unidades de rotación, constituyen 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.

Fig.04, sembrío de arroz

2 HIDRAULICA APLICADA – TRAZO DE CANALES

“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL 1.2 TRAZO DE CANALES 1.2.1 -

CONSIDERACION PRELIMINARES Se consideran elementos; topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, hidráulicos, ambientales, agrológicos, entre otros. Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales, es necesario recopilar la siguiente información básica: • Fotografías aéreas, imágenes satelitales (fig.05), 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. Fig. 05, Foto satelital del valle Chancay Fuete: Google Earth

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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. 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: a) El Archivo Técnico de las Unidades Agrarias b) Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA) c) Servicio Nacional de Hidrología y Meteorología e Hidrología (SENAMHI) d) Oficina Nacional de Planificación e) Instituto Geográfico Militar (IGM) f) Proyecto Nacional Manejo de Cuencas Hidrográficas (PRONAMACH) g) Laboratorio Nacional de Hidráulica 3

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“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL h) i) j) k)

1.2.2

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Universidades Ministerio de Energía y Minas Direcciones Generales del Ministerio de Agricultura Proyectos Hidráulicos Especiales (Olmos-Tinajones, Chira-Piura, JequetepequeZaña, 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:

TRABAJOS DE CAMPO a) 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 (georreferenciados), 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. Estacado de algunos puntos auxiliares para el siguiente procedimiento (trazo preliminar) b) 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. c) En un trabajo de reconocimiento se emplea: Eclímetro, brújula, altímetro, wincha, jalones, etc.

Fig. 06, Eclímetro

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“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL 1.2.3

TRAZO PRELIMINAR (Curvas de Nivel) a) 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. b) Debe monumentarse el BM principal y los BN (Bancos de Nivel) c/Km. c) Esta operación ha de efectuarse con NIVEL DE INGENIERO. d) Posteriormente se NIVELARÁ la poligonal referido al BM principal e) 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. f) 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 TRAZO PRELIMINAR a) Poligonal de apoyo VISTA DE PERFIL

h h

Fig. 07, trazo de poligonal de apoyo

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) 5

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“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL VISTA EN PLANTA 2

A Estaca

20 m

20 m

20 m

Ficha

3

1 Ficha

Fig. 08, vista en planta

Ficha

En 2 habrá desnivel con respecto a 1

En 1 habrá desnivel con respecto a A

En 3 habrá desnivel con respecto a 2

NIVELACION DE ESTACAS B.M. A

D S

B C

Fig. 09

. BN1

. BN2

Nivelar estacas A, B, C,… BN1, BN2,… (Nivelación cerrada) a 1 000 m.

Fig. 10, cabeza de estaca situada a la cota de la rasante

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POLIGONAL ABIERTA Medir distancias ̅̅̅̅, ̅̅̅̅ , ̅̅̅̅ Medir Ángulos por deflexión

Fig. 11

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Fig.12, radiación

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); deben aparecer BM, BN, poligonal abierta y detalles de relleno topográfico. c) TRAZO PRELIMINAR Ejemplo: Pendiente 1% significa que para 20m horizontales se consideran 20cm verticales.

COTAS DE PUNTOS a 95.80 b 95.60 c 95.40 d 95.20 7 HIDRAULICA APLICADA – TRAZO DE CANALES

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d) POLIGONAL ABIERTA Se establecerá uniendo los puntos que marquen el recorrido cada 100m. o sea uniendo os punto de entrega 0+000 y 0+100, luego 0+100 y 0+200, así sucesivamente. VER ESQUEMA:

POLIGONAL DE INTERSECCIONES A P.I.

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“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL 1.2.4. TRAZO DEFINITIVO  



 

Esta fase que se realiza en el gabinete con los datos obtenidos, sirve para efectuar la localizacion definitiva del canal, con algunas modificaciones por motivos locales. El trazo definitivo se puede hacer por cualquiera de los metodos que se estudian en topografia, siendo el mas usado EL DE DEFLEXIONES, estas pueden ser derechas o izquierdas con un valor siempre menor a 180º. El trazo definitivo (Poligonal de PI) no debe alejarse del trazo preliminar, se buscara siempre la mayor longitud de los tramos rectos (tangentes) disminuyendo el Nº de P.I., los angulos deben ser los mas obtusos posibles, con el proposito de evitar el desarrollo excesivo del canal, y posteriormente mucho corte o relleno. En zonas de laderas debe tenerse mucho cuidado; tendiendo solamente a tener cortes. Sobre este trazo se calculan los datos necesarios para el replanteo; 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,C,D,E) O PIS. a) CURVAS HORIZONTALES EN EL TRAZO DE CANALES Clases:  

Circular simple. Circular compuestas de 2 arcos o mas: Radios distintos, centros distintos.  Circular inversas: Un mismo radio, radios distintos.  Ocasionalmente podria considerarse una curva vetical en el caso de diseño de obras hidraulicas. GRAFICO DE CURVAS: Circular simple:

9 HIDRAULICA APLICADA – TRAZO DE CANALES

“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL Circular inversa:

Circular compuesta:

b) ELEMENTOS DE UNA CURVA Una curva sirve para cambiar la dirección de un tramo recto a otro que tiene un punto de intersección.

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c) CALCULO DE UNA CURVA (FORMULAS) INCOGNITA R Radio C Cuerda L.c Longitud de curva E Externa F Flecha

DATOS ST-Ɵ C-Ɵ R-Ɵ ST-Ɵ F-Ɵ

FORMULA R=ST Cotg Ɵ/2 R=C/2 Sen Ɵ/2 C=2 R Sen Ɵ/2 C= 2 ST Cos Ɵ/2 C= 2 F Cotg Ɵ/4

R-Ɵ ST-Ɵ R-F E-Ɵ R- Ɵ R-E

E= ST Tg Ɵ/2 E= (R)(F)/(R-F) F= E Cos Ɵ/2 F= R-(R Cos Ɵ/2 – Ɵ) F= (R)(E)/(R+E)

R-Ɵ

ST= R Tg Ɵ/2

ST Subtangente Ɵ Angulo de Deflexion

C-Ɵ

Considerar las limitaciones técnicas en el cálculo de los elementos de la curva; principalmente el RADIO MINIMO.

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“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL 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, luego con radio entre el centro de curvatura y el PC se traza la curva. El trazo definitivo consiste en la unión de los tramos rectos y curvos demarcando necesariamente PC, PI, PT, R y Ɵ (Ver esquema).

e) REPLANTEO DE CURVAS POR REFLEXIONES PARCIALES G: es el ángulo central que subtiende una cuerda de 20 m. Lc: 20 Ɵ/G Tabla N° 02 CUADRO: RADIOS MINOMOS 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

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“UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO” INGENIERÍA CIVIL Ejemplo: PI = 3 + 224.32 ST = - 42.00 --------------------PC = 3 + 182.32 LC= + 82.67 --------------------PT= 3 + 264.99

f) PERFIl LONGITUDINAL  Se construyen 2 ejes perpendiculares: el horizontal designado a distancias verticales o Alturas. Se debe elegir una escala horizontal y una vertical. Recomendación: H/V: 1/10, 1/20, es decir: Esc. Horiz. 1: 1000, o 1: 2000 Esc. Vertc. 1: 100, o 1: 200 

Siguiendo el trazo definitivo se deben conseguir 2 datos (cada 20 o 50 m). distancia recorrida y su respectiva cota.

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g) RASANTES.  

El nombre de rasante se utiliza para definir la geometría de la obra que se realiza. El cálculo consiste en unir el punto inicial del perfil trazado con el punto final en valor de cotas, además de tener cuenta las pendientes empleadas en los diferentes tramos.

COTAS

DIAGRAMA DE RASANTES ELABORADO CON EL PROGRAMA EDITOR DE RASANTES

DISTANCIA HORIZONTAL h) SECCIONES TRANSVERSALES.  

EL Proyectar con acierto la sección transversal de un canal es una situación delicada, a la cual el ingeniero debe dedicar la máxima atención. Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje vertical las alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas, (por medio de distancias). en donde se tendrá como punto de intersección de los ejes, la ubicación de un material en el terreno especifico en el plano.

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Bibliografía: -

TRAZO Y DISEÑO DE CANALES – ING. JOSÉ ARBULÚ RAMOS , UNPRG MANUAL DE PRACTICAS DE TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA – UNIVERSIDAD DE LA RIOJA MÉTODOS TOPOGRÁFICOS – Antonio Fernández Ortiz – 2004

Linkografía: -

http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/Eval._Hidro1.pdf http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-yriegos/temario/Tema%208.Riego%20por%20superficie/page_12.htm http://www.riegosdenavarra.com/itoiz/ObraIV4.htm http://www.fic.umich.mx/~statiana/trabajos.pdf http://es.scribd.com/doc/57166050/PROYECTO-HIDRAULICA

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