irrigación cap. i, cap. ii y cap. iii

Curso:

IRRIGACION

CAPITULO I: CONCEPTOS Y COMPONENTES BASICOS DE UNA IRIGACION

Por: Dr. Ing. JOSE DEL C. PIZARRO BALDERA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA CIVILUNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN

1.01.- COMPONENTES BASICOS DE UNA IRRIGACION

Sistema de riego

Recurso Suelo

Recurso Humano

Recurso Infraestructura

Recurso Agua

1.01.01 .- Recurso agua.

• Componente indispensable para el riego de los cultivos.

• Se encuentra disponible en ríos.

1.01.01 .- Recurso agua.

• Se encuentra disponible en lagunas.

1.01.02.- Recurso suelo.

Es el recurso natural mas importantes, de ahí la necesidad de mantener su productividad. Constituye todo un complejo de transferencia bioquímica.

1.01.02.- Recurso suelo.

• En la época pre hispánica, nuestros antepasados tuvieron especial cuidado y valoraron el recurso suelo, para así asegurar la alimentación de su población.

1.01.02.- Recurso suelo………

Constituye el elemento natural que sirve de sostén a la raíz de las plantas que constituyen los cultivos.

1.01.03.- Recurso infraestructura.

• Está conformado por todas las obras necesarias para almacenar, captar, conducir, distribuir y aplicar el agua de riego en las parcelas de cultivos

OBRAS PRINCIPALES QUE CONFORMAN UN SISTEMA DE IRRIGACION

Obras de almacenamiento: Reservorios

Reservorio Irrigación San Lorenzo

Obras de almacenamiento: Reservorio

Irrigación Jequetepeque - Zaña

Obras de captación: Bocatoma.

Sistema de Irrigación Chavimochic.

OBRAS DE CAPTACION: BOCATOMA LA HUACA (Sistema de Riego Chinecas

Tiene una capacidad de captación de 35 m3/seg

BOCATOMA TUNEL CONCHANO

Sistema de Irrigación Tinajones.

Estructura de salida Túnel Conchano

Vista panorámica estructura de salida Túnel Conchano

Cascada en canal alimentador Tinajones

Partidor La Puntilla - Cumbil

Canal de descarga de Reservorio Tinajones a Canal Taymi

Obras de conducción: Canales principales.

Canal principal Daniel Escobar.

Obras de conducción: Canales principales……

Canal de descarga Reservorio Tinajones

Obras de conducción: Canales principales……

Canal principal Taymi- Irrigación Tinajones.……

Obras de distribución: Canales laterales

Obras de aplicación: Riego de parcelas.

Irrigación Sisa – San Martín

Obras de aplicación: Riego de parcelas

1.01.04.- Recurso Humano.

• Está conformado por el usuario de agua de riego, que en conjunto constituyen las organizaciones de usuarios (Junta de Usuarios) . También por los Técnicos responsables de la administración del agua.

Recurso humano…….

Son responsables de la operación y mantenimiento, así como de la sostenibilidad de los sistemas de riego a lo largo de la vida útil de estos.

1.02.- Concepto de irrigación.

Es la Interrelación de los recursos agua, suelo e infraestructura, que mediante la acción del hombre permite el desarrollo de una agricultura intensiva bajo riego alcanzando altos niveles de producción y productividad agrícola.

1.03.- Objetivos de una irrigación

• Ampliar la frontera agrícola bajo riego.• Alcanzar altos niveles de producción y

productividad agrícola. • Incrementar la producción nacional de alimentos

agrícolas y pecuarios.• Tecnificar la agricultura.• Satisfacer la demanda interna de alimentos,

disminuyendo la importación

1.03.- Objetivos de una irrigación

• El objetivo fundamental que se persigue es desarrollar una gran agricultura eficiente, con elevadas expectativas de producción, y el uso eficiente de los recursos disponibles, los cuales son siempre limitados.

1.04.- Importancia de una irrigación.

• Permite la ampliación de la frontera agrícola.

• Mejora las condiciones de desarrollo de los cultivo que necesitan regular cantidad de agua desde la siembra hasta su cosecha.

• El acceso al riego permite practicar una agricultura intensiva.

Importancia de una Irrigación…………….

• En el aspecto económico: mejora los ingresos de los agricultores beneficiarios directos e indirectos..

• En el aspecto Social: mejora la calidad de vida del agricultor.

• En el aspecto educativo: mejora la calidad y permite el acceso a la educación de los hijos de los beneficiarios..

1.05.- Sistema de Riego por gravedad

• Son todos aquellos sistemas que, mediante el aprovechamiento de la fuerza de gravedad dada por el desnivel o pendiente existente entre el área de riego y la fuente de abastecimiento de agua, permiten la captación, conducción , distribución y aplicación del agua de riego.

• La energía utilizada para el desplazamiento del agua, es la energía potencial que tiene el agua por su altura.

1.5.1 Sistemas de riego no regulado.

• Concepto: Son todos aquellos sistemas de riego, cuyo abastecimiento de agua la hacen de manera directa de la fuente de alimentación, la misma que puede ser un río, quebrada, laguna o aguas de deshielo.

• Tiene como característica principal que está sujeto a la estacionalidad hidrológica de la fuente, es decir a épocas de abundancia y de escasez de agua.

Abundancia de agua en la fuente de abastecimiento

La disponibilidad de agua en la fuente es menor que la demanda, entonces hay que racionar el agua mediante turnos o mitas.

Bocatoma Racarrumi – Irrigación Tinajones.

En épocas de estiaje, la disponibilidad de agua de riego es menor

Los cultivos no alcanzan un nivel óptimo de producción.

“PROYECTO DE IRRIGACION MISHQUIYACU”PANTEAMIENTO HIDRAULICO:

CONSTRUCCION DEL ISTEMA DE IRRIGACION MISHQUIYACU MARGEN IZQUIERDA Y DRECHA

DESCRIPCION BRUTANETA

(98% BRUTA)MARGEN IZQUIERDA 300.00 HA 294.00 HAMARGEN DERECHA 324.00 HA 318.00 HASECTOR SAN JUAN 488.00 HA 478.00 HATOTAL 1112.00 HA 1090.00 HAFUENTE: PEHCBM

AREAS DE RIEGO

SECTOR MISHQUIYACU 124 FAMILIASSECTOR SAN JUAN 76 FAMILIASTOTAL 200 FAMILIASFUENTE: PROCEJA

BENEFICIARIOS DIRECTOS

BOCATOMA

CANAL PRINCIPALL= 6.75 KM

SECTOR SAN JUANAn= 478 Hs

ESTACIONDE BOMBEO SJ

PK= 6+750

CANAL LATERAL 02L= 5.89 KM

CANAL LATERAL 01L= 5.85 KM

Q= 0.24 m3/s

Q= 0.70 m3/s

CANAL PRINCIPALSAN JUANL= 6.296 KM

TUBERIAL= 1.07 KM

KM 0+000

PILLUANA

MISHQUIYACU

TRES UNIDOS

BELLO HORIZONTE

Q= 0.73 m3/s

RIO MISHQUIYACU

“PROYECTO DE IRRIGACION PONAZA”PANTEAMIENTO HIDRAULICO:

CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE IRRIGACION PONAZA

DESCRIPCION BRUTANETA

(98% BRUTA)AREA TOTAL 2377.00 HA 2329.00 HATOTAL 2377.00 HA 2329.00 HAFUENTE: PEHCBM

AREAS DE RIEGO

BENEFICIARIOS DIRECTOS: 104 FAMILIASFUENTE: PROCEJA

MARISCAL CASTILLA

HUAÑIPO

LEONCIO PRADO

NUEVA AMERICA

AYPENA

TINGO DE PONAZA

PEÑA GRANDE

SAN ANTONIO

ALFONSO UGARTE

PAUCAR

CANAL PRINCIPAL - GRAVEDAD

L= 38.5 KM

CAPTACION

Q= 2.4 m3/s

RIO PONAZA

AREA PRIVADA

1.5.2 Sistema de riego regulado.

• Concepto: Son aquellos sistemas de riego, que dentro de sus componentes estructurales cuentan con una estructura especial denominada reservorio de almacenamiento de agua.

• Estos sistemas se abastecen de agua y la almacenan durante la época de máximas avenidas y la utilizan en época de escasez o estiaje.

• Estos sistemas se construyen en cuencas cuyos cursos de agua son de régimen irregular.

Se almacena agua en época de abundancia, lo que permite tener agua para satisfacer durante todo el año la demanda de agua de riego.

Reservorio Poechos – Bajo Piura.

SISTEMA DE RIEGO OLMOSLa Presa Limón, construida en el río Huancabamba, tiene 43

metros de altura y 320 metros de longitud

SISTEMA DE RIEGO TINAJONESLa Presa Tinajones – 350 MMC.

IRRIGACION MAJES – SIGUAS I ETAPA

Esquema de Planteamiento Hidráulico

SISTEMA DE RIEGO MAJES – SIGUAS ILa Presa Condoroma, capacidad 285 MMC.

SISTEMA DE RIEGO MAJES – SIHUAS ILa Presa Condoroma – 285 MMC.

SISTEMA DE RIEGO MAJES – SIGUAS IAliviadero de Demasías en La Presa Condoroma

MAJES SIGUAS II ETAPA

SISTEMA DE RIEGO PASTO GRANDELa Presa construida en el río Moquegua

GRACIAS

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CAPITULO II: DEMANDA DE AGUA EN UN SISTEMA DE RIEGO

2.01.- Consideraciones generales. Dentro de todos los usos del

agua, el volumen utilizado para el riego es muchísimo mayor al de otros usos.

Así p.e, para cultivar bajo riego 1 ha de tierra, se puede requerir el volumen necesario para una población de 1,000 habitantes, de allí la importancia del proceso de cálculo que la demanda de agua representa.

2.01.- Consideraciones generales…….

Si tenemos en consideración que en un sistema de riego, el agua se deriva o capta desde un solo punto (bocatoma) y que para llevarla a los distintos sectores cultivables en que se divide el área de riego ésta debe circular por una extensa y compleja red de canales……………………..

Entonces, podemos decir que resulta completamente difícil determinar con exactitud la demanda de agua para riego.

2.01.- Consideraciones generales………..

Para calcular la demanda de agua para riego ,se Para calcular la demanda de agua para riego se necesita conocer :

-Cédula de cultivos.-Ciclo Vegetativo y el Kc de cada cultivo.-La evapotranspiración real y uso consuntivo de agua.-Área a Irrigar

Generalmente el objetivo es determinar el volumen de agua anual , que requieren los cultivos instalados dentro de un sistema de riego para obtener un producción de calidad.

2.02.- Distribución del agua derivada con fines de riego.

Dado que el agua se regula, deriva, conduce, distribuye y se aplica al tener para compensar su deficiencia hídrica, todas las pérdidas son función de dicho déficit y representan una fracción del mismo, de modo que el monto de las pérdidas depende en principio de la velocidad de uso del agua por cultivo, o sea la evapotranspiración.

FACTORES DE OPERACIÓN DEL

SISTEMA DE RIEGO

FACTORES SOCIALES,LEGALES E INSTITUCIONALES

FACTORES QUE AFECTAN LA DEMANDA

DE AGUA EN UN SISTEMA DE RIEGO

FACTORES QUE AFECTAN LA DEMANDA

DE AGUA EN UN SISTEMA DE RIEGO

FACTORES EDÁFICOS

FACTORES CLIMÁTICOS

FACTORES AGRÍCOLAS

FACTORES DEINGENIERÍA

FACTOR ECONOMICO

2.03.01.- Factores Agrícolas

La demanda de agua depende del tipo de cultivo que se va a producir:- Cultivos de mayor consumo de agua Mayor demanda- Cultivos de menor consumo de agua Menor demanda

2.03.01.- Factores Agrícolas…………

2.03.01.- Factores Agrícolas………….

2.03.02.- Factores climáticos

La Temperatura (Tº) influye en la evapotranspiración (ETP), por lo tanto:

-A mayo r Tº, mayor demanda. -A menor Tº, menor demanda.

La precipitación es el factor mas importante que afecta la demanda de agua.

- A mas precipitación, menor demanda.

- A menor precipitación, mayor demanda

2.03.03.- Factores edáficos.

• El tipo de material de suelo influye en la demanda de agua.• Presencia de suelo arcilloso, menor demanda.• Presencia de suelo arenoso o gravoso, mayor demanda

2.03.04.- Factores de ingeniería.Planificación:Calculo de la demanda de agua del sistema sistema.

Diseño:Dimensionamiento de las obras hidráulicas con los datos anteriores.

Construcción:Ejecución y desarrollo del

proyecto.

2.03.04.- Factores de ingeniería.

Obras bien construidas, garantizan una eficiente operación hidráulica.

• La operación del sistema, está a cargo de los usuarios debidamente organizados bajo la administración de las Autoridades Locales de Agua del MINAG.

• Los sectoristas de riego deben estar plenamente capacitados en operación de estructuras de riego y asignación de caudales.

2.03.05.- Factores de operación del sistema de riego.

Las estructuras deben operar de manera correcta, de acuerdo a lo establecido en el Manual de Operación del Sistema de riego.

2.03.06.- Factor económico.

El agua de riego debe tener un costo real por M3, de tal manera que el usuario pueda valorar el costo del volumen de agua que utiliza para el desarrollo de sus cultivos.

2.03.07.- Factores legales, sociales e institucionales.

• Legales: Ley de Recursos Hídricos. Ley Nº 29338

• Sociales: Diferencias culturales, costumbres, religión,

etc, influyen en la fase de operación y mantenimiento del sistema de riego.

• Institucionales: La organización de usuarios de agua de riego es

fundamental. Organizaciones fortalecidas, tienen vida

institucional y son representativas, por tanto cumplen la Ley de Recursos Hídricos.

Los usuarios organizados, plantean sus exigencias al gobierno central.

2.03.07.- Factores legales, sociales e institucionales.

ORGANIZACIÓN DE USUARIOS DE UN SISTEMA DE RIEGO

•Es la masa o volumen de agua en MMC que se va a proveer al área cultivada en un sistema de riego ya sea anual o por campaña agrícola.

•Está en función a:La cédula de cultivos.La Evapotranspiración real o uso consuntivo de cada cultivo.El coeficiente cultivo Kc.Eficiencia de riego dentro del sistema.Requerimiento consolidado de agua por cada cultivo teniendo en consideración el área sembrada.

2.04.- El concepto de demanda de agua de riego.

2.05.- Demanda neta de agua de riego.

• Es el volumen de agua que va ser utilizada por el cultivo.

• Es equivalente a la ETP o Uso consuntivo del cultivo.

• Para el cálculo de la demanda no se consideran pérdidas de agua.

D.N.R = (dd + Pe)– ETP

Donde:

D.N.R = demanda neta de riego en mm.dd = lamina disponible en el suelo en mm.ETP = evapotranspiración real en mm.Pe = precipitación efectiva en mm.

2.05.- Demanda neta de agua de riego………….

2.06.- Eficiencia de conducción del agua de riego.

• Es la capacidad de las obras hidráulicas del sistema de riego para captar y conducir el agua desde la fuente de abastecimiento hasta las parcelas.

Efc = Qe x 100 Qcc

Donde:Efc = Eficiencia de conducción en %Qe = Caudal entregado en la parcela en m3/seg.Qcc = Caudal captado y conducido en m3/seg.

2.07.- Eficiencia de aplicación del agua de riego.

• Es la relación que existe entre el volumen de agua aprovechado por el cultivo y el volumen de agua entregado en la parcela.

Efa = Va x 100 Ve

Donde:Efa = Eficiencia de aplicación en %Va = Volumen aprovechado por el cultivo en m3Ve = Volumen entregado en la parcela en m3.

2.07.- Eficiencia de aplicación del agua de riego.

Esquema de las eficiencias

• Es la demanda propia del Sistema de Riego.• El valor de la demanda bruta servirá para realizar el

calculo del caudal de diseño del canal principal en un sistema de riego

2.08.- Demanda bruta de agua de riego.

DBR: DNR/(Efc*Efr)

Donde:DBR = Demanda bruta de agua de riego en m3.Efc = Eficiencia de conducciónEfa = Eficiencia de aplicación.

GRACIAS

TRABAJO ENCARGADO Nº 1

• Estudio de los siguientes sistemas de riego regulado construidos en el Perú:

a).- Majes – Siguas.

b).- San Lorenzo.

c).- Chira – Piura.

d).- Tinajones e).- Jequetepeque – Zaña.

PRESENTACION DE TRABAJO ENCARGADO Nº 1

a.- Introducción.b.- Ubicación del sistema de riego.c.- Objetivos del sistema de riego.d.- Beneficiarios.e.- AREA DE RIEGO: Incorporación y/o

mejoramiento.f.- Demanda de agua en el sistema de riego.g.- Organización de usuarios en el sistema de riego.h.- Principales componentes estructurales

(captación, conducción y distribución).

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CAPITULO III: DISEÑO HIDRAULICO DE CANALES

3.01.- Consideraciones generales

El diseño hidráulico de canales consiste en realizar el dimensionamiento y la forma geométrica del canal en función al caudal que transportará de acuerdo a la demanda de agua requerida por el sistema de riego.

El diseño comprende: la Ingeniería de trazo, alineamiento, pendiente de fondo, secciones transversales, así como la forma y dimensiones de la sección del canal, su revestimiento y la determinación de las características hidráulicas como la velocidad y tirante que permiten establecer el régimen del flujo de agua en el canal.

Para el diseño de un canal se asegura que el flujo es permanente y uniforme, es decir, que se trata de un tramo suficientemente largo, recto y con una sola pendiente de fondo, la cual resulta paralela a la gradiente hidráulica.

3.01.- Consideraciones generales

3.02.- Condiciones hidráulicas y no hidráulicas para el diseño.

A. Condiciones HidráulicasPor el Tipo de flujo.

v= Velocidadg= Aceleración de la gravedadA= Área hidráulicaT= Espejo de agua

F>1, flujo súper criticoF=1, flujo críticoF<1, flujo sub crítico

NOTA: Se recomienda que el tipo de flujo en canales debe ser siempre subcrítico.

A. Condiciones Hidráulicas………….Caudal. m3/seg.Velocidad. m/seg.Área hidráulica. M2.Perímetro mojado m.Pendiente de la rasante del canal. m/m

Condición de diseño:-Máxima Eficiencia Hidráulica.-Mínima Infiltración.- Máxima eficiencia hidráulica y Mínima infiltración.

A. Condiciones No Hidráulicas• Topografía del eje de ruta del canal:- Nos muestra el relieve uniforme o quebrado

del suelo a lo largo del eje del canal, según esto se determinará la pendiente.

• Geología:- Esta orientado a ofrecer información sobre la

composición del suelo donde se alojará la caja, nos ayuda a determinar el talud de la caja y el coeficiente de Manning para canales sin revestir.

• Condiciones Ambientales:- Principalmente se consideran en el diseño de los

canales la temperatura y sus variaciones. Influye en el fraguado del concreto para canales revestidos.

• Hidrología e hidrografía:- Nos permite conocer las laminas de precipitación,

así como su distribución temporal durante el año. Facilita el diseño de cunetas de drenaje en la berma interna.

- Nos proporciona la ubicación de los cauces naturales que cruza el canal y facilita la ubicación o distanciamiento entre aliviaderos laterales en los canales principales.

• Hidrogeología:- Nos ofrecer información de los niveles

freáticos o superficie piezométrica, de tal manera de poder diseñar detalles especiales de drenaje en la caja del canal (lloradores), de suma importancia para canales revestidos con concreto, ya que los efectos de subpresión sobre el revestimiento resulta perjudicial para la estabilidad de los taludes, sobre todo cuando el canal esta vacío.

3.03.- Sección hidráulica del canal.Se debe tener en consideración para canales sin revestir y

revestidos

Rectangular

Trapezoidal

Triangular

Circular

Parabólica

3.03.- Tipos de sección hidráulica del canal.

PARTES DE UN CANAL

D ≥ 4m C

Camino de servicio

b = base menorB = base mayorH = altura del canalZ = talud de la caja de l canalC = berma interna D = berma externa

ELEMENTOS GEOMETRICOSELEMENTOS HIDRAULICOS

y = tirante f = borde libreT = Tirante superficial.

3.03.- Sección hidráulica del canal.

Sección rectangular: Sección trapezoidal:

Sección parabólica:

3.03.- Tipos de sección hidráulica del canal.

3.04.- Pendiente o rasante del canal de riego.

Es la inclinación del fondo del canal a lo largo de su recorrido, puede ser uniforme o variar por tramos.

Esta en función de la topografía del terreno que sigue el eje de trazo y según tipo del canal, sea principal o secundario.

La pendiente máxima admisible para canales sin revestir varía según el tipo de suelo; en el CUADRO Nº 1 se muestran las pendientes máximas recomendadas en función del tipo de suelo en el que se aloja la caja del canal.

Canal principal: Se ubica en las partes altas del área de riego. Se traza a mínima pendiente.

TIPO DE SUELO PENDIENTE DEL CANAL

Suelos sueltos

Suelos francos

Suelos arcillosos

0.0005 – 0.001

0.001 – 0.003

0.003 – 0.005

CUADRO Nº 1

3.04.- Pendiente o rasante del canal de riego.

3.05.- Taludes del canal.

El Talud (z), representa el grado de inclinación de los lados que forman la caja del canal con respecto a la horizontal

3.06.- Elección del talud del canal.

• *Por Limitación Topográfica:• Cuando el eje de trazo que sigue el canal atraviesa

una zona topográficamente accidentada, esta se convierte en una limitante para la selección del talud

• *Por Estabilidad del Suelo:• La elección del talud depende del grado de

estabilidad que ofrece el material en el cual se construirá el canal .

• Mientras más inestable sea el material, menor deberá ser el ángulo de inclinación de los taludes.

3.06.- Elección del talud del canal…………

Algunos valores de “Z” en función al tipo de material en el cual se aloja la caja del Canal.

CUADRO N° 02

MATERIAL CORTE RELLENO

Roca dura o sana. Roca blanda o fisurada. Roca suelta, grava cementada

arcilla y hardpan ordinario. Arcilla con grava, suelo franco. Suelo franco con grava. Arena y grava y arena bien

gravada. Arena fina y limo (no plástico)

1/4-1/5

1/2-1/3

3/4- 4/5

1 ½ -2

1 ½ - 2

3.07.- Rugosidad de la caja del canal.

• La rugosidad que presenta la caja de un canal esta dada por la fuerza de oposición que hacen las paredes del canal al libre flujo del agua.

3.08.- Determinación del coeficiente de rugosidad.

• Factor condicionante es el tipo de material y/o acabado que presenta la caja del canal en el caso que esta sea revestida.

• Es de vital importancia determinar su valor, ya que de ello dependerá el dimensionamiento geométrico del canal.

Se considera en la fórmula de Manning:

Q= AR 2/3 S1/2 n

• A continuación se presentan algunos valores del coeficiente de rugosidad (n).

3.08.- Determinación del coeficiente de rugosidad……

Superficie de la caja de canal “n”Muy lisa, vidrio, plástico, cobre. 0.010

Concreto muy liso. 0.012

Madera suave, metal liso. 0.014

Revestimiento de concreto (frotachado).

Canales en tierra, libres de vegetación y en buenas condiciones.

Canales en tierra con alguna vegetación y sección con geometría definida.

Canales en tierra con abundante vegetación.

Canal en tierra con abundante vegetación y sección geométrica irregular, n = 0.35

Canal en tierra con alguna vegetación y sección geométrica regular, n = 0.25

3.09.- Diseño hidráulico del canal de riego.

• El diseño de un canal trata de la determinación de su forma y de sus dimensiones, de establecer la necesidad o no de su revestimiento y en este último caso su tipo, así como verificar las condiciones hidráulicas del flujo.

• La ecuación más utilizada en el diseño, es la

de Manning o Strickler, y su expresión es:

3.09.- Diseño hidráulico del canal de riego….

• Donde:

• Q = caudal de diseño determinado en función a la

demanda de agua del sistema de riego en m3/seg.

• n = Es el valor de la rugosidad de manning.

• S = Es la pendiente o rasante del fondo del canal a lo largo

de su recorrido en (m/m).

• A = Área hidráulica del canal en m2.

• R = Radio hidráulico del canal (A/P) en m.

3.10.- El tirante de agua.• El tirante es la altura del agua en la caja

del canal; su valor tiene gran influencia en la eficiencia de conducción y en el costo de las obras. Guarda una relación directa con la base del canal.

3.10.- El tirante de agua.

3.10.- El tirante de agua……

Es recomendable que el tirante quede en corte o siempre en excavación aunque se puede aceptar que parte de él quede en relleno.

En la determinación de las dimensiones de un canal deberá de verificarse que el tirante normal máximo corresponda al caudal de diseño.

3.11.- Criterios para el cálculo del tirante de agua.

Los criterios para el cálculo del tirante de agua se sustentan en el funcionamiento hidráulico del canal, para lo cual se tiene tres condiciones:

1.- Máxima eficiencia hidráulica (para canales revestidos).

2.- Mínima infiltración (para canales sin revestir).

3.- Máxima eficiencia Hidráulica y mínima infiltración (para canales sin revestir).

3.12.- Sección de máxima eficiencia hidráulica.

• Es aquella que teniendo menor área hidráulica, permite descargar el máximo caudal. Dicho de otro modo, es aquella sección que le corresponde el mínimo perímetro mojado.

• Fundamentalmente se utiliza para canales revestidos pues minimiza el volumen de revestimiento.

• La relación, base / tirante para esta condición de diseño, es la siguiente:

[ ]2/tg2yb

TALUDZ 0 ¼ ½ ¾ 1 1 ½ 2 3

b/y 2.0 1.562 1.236 1.00 0.828 0.61 0.47 0.32

3.12.- Sección de máxima eficiencia hidráulica…….

3.13.- Sección de mínima infiltración.

Se emplea para canales sin revestir.Si un canal esta trazado sobre un terreno bastante

permeable se hace necesario diseñar el canal con una sección que permita obtener la menor perdida posible de agua por filtración.

Para obtener la formula de la sección de mínima infiltración, consideramos un canal con una sección trapezoidal. La infiltración depende de la permeabilidad del material en el cual se aloja la caja del canal.

HORIZONTES DE INFILTRACIÓN

3.13.- Sección de mínima infiltración……..

Sección que permiten obtener la menor perdida posible de agua por filtración.

Relación base-tirante

TALUDZ

0 ¼ ½ ¾ 1 1 ½ 2 3

b/y4.00

2.001.65

3.13.- Sección de mínima infiltración……..

3.14.- Sección de máxima eficiencia hidráulica y mínima infiltración.

• Es la sección por la cual, puede circular el máximo caudal y que las perdidas por infiltración sean mínimas.

• Generalmente aplicada para el diseño de canales sin revestir.

3.15.- Velocidades máxima y mínima permisibles en canales de riego.

La determinación de la velocidad del agua en un canal es fundamental para evitar dos (2) problemas que afectarían el normal funcionamiento del canal y de no tenerse en cuenta, hasta provocarían el colapso del mismo, estos son:

La erosión.La sedimentación.

A continuación, se presentan algunos valores de V.

• La velocidad máxima permisible, generalmente se estima empleando la experiencia el juicio del ingeniero, diseñador. El valor de la velocidad depende del tipo de revestimiento que tenga la caja del canal; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.

3.15.- Velocidades máxima y mínima permisibles en canales de riego……….

. Canales sin revestir, las velocidades: 0.63 – 0.96 m/seg.

. Canales revestidos, el valor de las velocidades pueden ser:

Fuente: Krochin Sviatoslav. ”Diseño Hidráulico”, Ed. MIR, Moscú, 1978

3.16.- Diseño de la sección hidráulica de un canal de riego.

• Esta basado en la determinación de las medidas geométricas e hidráulicas del canal.

• Las medidas geométricas trabajables para el diseño serán medidas constructivas.

• Los tipos de secciones hidráulicas más utilizadas son la rectangular y trapezoidal, que son secciones que deben tener las condiciones de máxima eficiencia hidráulica y mínima infiltración cuando son secciones sin revestir o sección de máxima eficiencia hidráulica para canales revestidos.

3.17.- Desarrollo de problemas aplicados.

• Realizar el diseño de la sección hidráulica de un canal de riego, tipo trapezoidal sin revestir, teniendo en consideración los siguientes parámetros:

Caudal = Q = 4.80 m3/sPendiente = s = 0.0006Rugosidad = n =0.025Talud = z = 1.5

SOLUCION:

Por ser un canal sin revestir la sección se deberá diseñar para la condición de máxima eficiencia hidráulica y mínima infiltración.

Es decir, aplicando la siguiente relación:

b/y=3*tg(θ/2) Para z=1.5 b/y=0.9083 b=0.9083y

Para un canal trapezoidal, conocemos las siguientes relaciones:

z12ybPm

b=0.9083y

Reemplazamos en las ecuaciones anteriores los valores de los parámetros conocidos y tenemos que:

0245.06578.04083.2025.01

5335.0

5139.4

4083.2

Con el valor de “y” determinamos el valor de “b”.Sabemos que:

Entonces: b=1.381 mSe toman mediadas constructivas con respecto

a “b”.b = 1.40 mSe realiza un nuevo cálculo de “y” conociendo

el valor de “b = 1.40 m”.Aplicamos la relación: b/y = 0.9083Entonces:y = 1.40/0.9083 = 1.541my = 1.541 m

b=0.9083y

Luego, se calculan los demás parámetros hidráulicos:

• A h= by + zy2 = (1.40)(1.541) +(1.5)(1.541)2 = 5.719 m2

• Pm = 6.273 m• Rh = A/P = 5.719 m2/6.273m = 0.912 m• T = b + 2zy = 1.40m + 2(1.50)(1.541) = 6.023

m.• V = Q/A = (4.80m3/seg)/(5.719m2) = 0.839m/seg. (Valor de V apropiado para canal sin revestir). Calculamos el bordo libre:• Fb = 1/3(1.541m) = 0.514 m.

Calculamos el valor preliminar de “H”.

• H = y + Fb = 1.541m + 0.514m = 2.055m Asumimos una medida constructiva de H.• H = 2.10 m Recalculamos el valor de Fb• Fb = H –y = 2.10 – 1.541 = 0.559m.• Fb = 0.559m. Luego, se calculan los demás parámetros

geométricos:• B = b + 2zH = 1.40m + 2(1.50)(2.10) = 7.70

Resumen de elementos geométricos e hidráulicos del canal.

(m3/s)

(.--.)

4.80 0.025

0.0006

1.40 7.70 2.10 0.559

Ejemplo de presentación final.IRRIGACION PONAZA ALTERNATIVA 01 - SISTEMA POR GRAVEDADSEPTIEMBRE 2010

Cuadro Nº 2.1.1 - 1

CAUDAL Q (m³/s)

SOLERAb (m)

TALUD(Z)

RUG.(n)

PENDIENTES (m/m)

TIRANTE y (m)

ESPEJOT (m)

PERIMETROP (m)

AREA H.A (m²)

RADIO HR (m)

VELOCIDADv (m/s)

Nº FROUDE

ENERGIA E.E (m-kg/Kg)

ALTURA(m)

BORDE LIBRE (m)

CANAL PRINCIPAL

Canal Aprox. 2.850 1.15 1.00 0.017 0.00050 1.2325 3.6150 4.6360 2.9364 0.6162 0.9706 0.34 1.2805 1.65 0.4200+000 16+880 2.600 1.00 1.00 0.017 0.00050 1.2293 3.4586 4.4770 2.7405 0.6146 0.9487 0.34 1.2752 1.65 0.42

16+880 - 18+155 Sifon18+155 - 27+910 1.700 0.90 1.00 0.017 0.00040 1.0892 3.0784 3.9807 2.1666 0.5446 0.7846 0.30 1.1206 1.40 0.31

Sifon28+010 - 38+500 0.850 0.70 1.00 0.017 0.00050 0.7935 2.2870 2.9444 1.1851 0.3967 0.7172 0.32 0.8197 1.10 0.31

DISEÑO A TIRANTE NORMAL

Ejemplo de sección típica final

3.18.- Empleo del programa Hcanales en el diseño de secciones hidráulicas.

EJEMPLO DE APLICACIÓNRealizar el diseño hidráulico de un canal principal de sección trapezoidal revestida con concreto simple frotachado, para un

caudal de 3.50 m3/seg, una pendiente de 0.001 y talud z = 1.

Hacemos el análisis correspondiente:

Como es canal revestido, se diseñará bajo la condición de MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA.

Luego ingresamos al programa Hcanales y abrimos la ventana para esa condición y tenemos que.

Ventana abierta de Hcanales.

Ingresamos los datos al programa Hcanales:

Luego, ingresamos a la opción EJECUTAR y obtenemos los resultados que siguientes:

Luego, adoptamos medidas constructivas de “b = 1.00 m” y reingresamos al programa Hcanales, en la opción canal trapezoidal y tenemos lo siguiente:

Resumen:

• Con los valores obtenidos, calculamos el valor de Fb, luego el valor de H completando todos los elementos geométricos e hidráulicos del canal principal, al igual que en el ejemplo anterior.

Comprende el desarrollo de todas las actividades y trabajos necesarios que hay que realizar para pasar del diseño a la construcción del canal de riego

3.19.- Proceso constructivo de canales de riego.

3.20.- Obras Provisionales.

Son aquellas obras que se construyen inicialmente para facilitar el desarrollo de los trabajos de construcción del canal de riego y obras conexas.

Estas obras, generalmente son retiradas luego de concluidos los trabajos, por lo que generalmente son estructuras prefabricadas para facilitar su desmontaje.

• Pertenecen al presente grupo las siguientes obras:

a).- Campamentos.

Se construyen cuando el sistema de riego se ubica fuera de los centros poblacionales y deben estar conformados por viviendas, instalaciones de servicios básicos (agua, desagüe, energía eléctrica, etc.) obras de recreación (cancha de fulbito, salas de video, lavandería, etc.).

3.20.- Obras Provisionales…………

• También se incluye en estas obras los talleres de maestranza para el pool de maquinarias, almacenes para combustibles y lubricantes, materiales de construcción, repuestos de vehículos y maquinarias, casetas para generación de energía eléctrica y otros centros de servicios dentro del área del campamento.

Campamento de obra

Comedor de obra en servicio

b).- Cartel de obra. Es un dispositivo, que debe instalarse en

toda obra pública. En el se anuncia el nombre de la obra, la Entidad Ejecutora, el costo de la obra, el plazo de ejecución, el nombre de la Empresa constructora, la Supervisión Las dimensiones son: 3.60 m de ancho por 2.40 m de alto.

3.21.- Trabajos preliminares.

Son los trabajos iniciales que se tienen que realizar, antes de la ejecución de los trabajos principales, entre ellos tenemos:

• Movilización de maquinaria y equipo.• Construcción y/o mejoramiento de vías de acceso.• Topográfía y georeferencia del eje del canal.• Desbroce y limpieza de la franja del canal.

a. Movilización de maquinaria y equipo pesado. Estos trabajos consisten en el desplazamiento

de maquinaria y equipo pesado, generalmente desde la zona urbana hacia el lugar donde se construirán las obras.

La movilización puede ser transportada o auto transportada. En el primer caso, mediante el empleo de vehículos especiales y en el segundo caso por sus propios medios.

a. Maquinaria y equipo transportado.- Tractores sobre orugas- Compresoras, etc.- Excavadoras.- Cargadores frontales.- Compactadores de tierra : Rodillos

liso y pata de cabra.

Movilización de maquinaria y equipo pesado.

Movilización de maquinaria y equipo.

3.21.- Trabajos preliminares……

b. Maquinaria y equipo auto transportado.

- Camiones volquete.- Camiones cisterna.- Camiones cama baja.- Camiones de mantenimiento de

maquinaria y equipo pesado.

b.- Construcción y/o mejoramiento de vías de acceso a obra.

Comprende la construcción de caminos para tener acceso al lugar donde se construirán las obras.

Se desplazará la maquinaria, equipos y vehículos con la finalidad de facilitar el transporte de personal y los materiales para la construcción de las obras.

Las vías deberán tener una capa de afirmado de material granular no menor de 0.20 m de espesor.

.3.21.- Trabajos preliminares.

c. Topografía y geo referencia del eje del canal.

Proceso mediante el cual con el empleo de equipo topográfico, se traslada de los planos al terreno, el eje del canal de riego.

Se deberán instalar puntos de geo referencia, monumentación de hitos, estacas de corte y rellenos, taludes.

El eje del canal deberá replantearse cuantas veces sea necesario.

Se deberá delimitar el ancho de franja a cada lado del eje del canal.

c. Replanteo topográfico del eje del canal.

d. Desbroce y limpieza de la franja del canal.

Se realiza una vez replanteado el eje del canal y definido el ancho de la franja.

. Consiste en la eliminación mecanizada de los arboles y raíces, así como la limpieza de la franja del canal, de tal manera de facilitar el movimiento de tierras.

• Se incluye la materia orgánica, escombros, material incompetente, la remoción de edificaciones cimientos, muros y cualquier obstáculo que interfiera con las obras.

d. Desbroce y limpieza de la franja del canal

- Consiste en realizar con maquinaria y equipo pesado todos los trabajos necesarios para la construcción de la plataforma en la cual se alojará la caja del canal.

- Comprende trabajos de corte masivo de terreno.

- Comprende trabajos de rellenos debidamente compactados, en zonas donde el canal cruzará depresiones.

3.22.- Movimiento de tierras y explanaciones.

Movimiento masivo en corte de terreno

Movimiento masivo en corte de terreno(Construcción de plataforma)

Según la topografía del terreno

Movimiento masivo en corte de terreno

Rellenos masivos de tierra compactada

Canal sin revestimiento

Canal con revestimiento Canal con revestimiento

Canal sin revestimiento

3.23.- Excavación de la caja del canal.

• Luego de haber sido construida la plataforma del canal y de haberse replanteado el eje, se procede a la excavación de la caja del canal, de acuerdo a la sección indicada en los planos de diseño.

• La excavación puede ser:

• a).- Excavación a mano.

• b).- Excavación a máquina.

Excavación a mano.

Excavación a máquina

Excavación y perfilado a máquina

Caja de canal excavada

3.24.- Revestimiento de la caja del canal.

• Una vez realizada la excavación de la caja del canal, esta pueda quedar sin revestir, es decir en tierra, o puede ser revestida, con la finalidad de impermeabilizarla y minimizar las perdidas de agua por infiltración.

La caja del canal puede ser revestida con diferentes materiales. Los mas utilizados

son:- Concreto.- Mampostería de piedra.- Geomembranas.- Ladrillo.- Suelo – Cemento.- Asfalto.- Etc.

3.24.1.- Tipos de revestimiento.

Revestimiento con concreto.

El revestimiento con concreto de la caja del canal, puede realizarse de dos formas:

a.- Revestimiento a mano (para cajas de menor tamaño).

b.- Revestimiento a máquina( para cajas hidráulicas de mayor tamaño).

Revestimiento con concreto a mano.

Encofrado de paños y preparación de superficie.

Revestimiento por paños y frotachado del Cº

Construcción alternada de paños.

Caja de canal revestida con Cº

Caja de canal completamente revestida con Cº. Se aprecia las juntas de

construcción

Revestimiento con concreto a máquina.

Máquinas especiales revistiendo la caja del canal.

Revestimiento con concreto.

Caja de canal revestida a máquina

Revestimiento con mampostería de piedra.

Caja de canal en proceso de revestimiento.

Revestimiento con mampostería de piedra.

Caja de canal revestida con mampostería de piedra

Revestimiento con geo membranas.

Caja de canal revestida con geo membrana.

Revestimiento con geo membranas.

Caja de canal lateral revestida con geo membrana.

3.25.- Excavación para obras de arte.

• Consiste en las excavaciones que hay que realizar en el terreno para la construcción de obras de arte a lo largo del canal de riego.

• Según la magnitud de la obra de arte, la excavación puede ser:

• Excavación manual (para obras de menor tamaño).

• Excavación a máquina (para obras de mayor tamaño).

Excavación manual.

Encofrado para obras de arte.

Acero para obras de arte.

Solado e instalación de acero para obras de arte.

Obra de arte: Conducto cubierto en un canal de riego

Obra de arte: AlcantarillaRelleno compactado de espaldones

Obra de arte: Alcantarilla superior concluida sobre canal de riego

3.25.- Excavación para obras de arte. Obra de arte: Alcantarilla superior en

servicio.

3.27.- Instalación de compuertas y accesorios en un canal de riego.

• Consiste en la ejecución de trabajos para la instalación de compuertas o estructuras metálicas en aliviaderos, desarenadores y tomas laterales construidas a lo largo del canal de riego.

• Generalmente las compuertas se construyen de acero cuyo espesor mínimo es de 4mm y 8mm. El acero usado debe ser tratado para resistir la corrosión. La altura debe sobrepasar 0.20m el nivel del umbral de la ventana.

• Su diseño debe ser muy cuidadoso.

Diseño de compuerta metálica para toma lateral.

Instalación de compuerta metálica en toma lateral.

Instalación de compuerta metálica instalada en toma lateral.

GRACIAS

Asignación de trabajo encargado Nº 2.

Tema: “Diseño hidráulico y proceso constructivo de

canales de Riego”.

Marco teórico y problemas de aplicación al diseño de canales.

(Según syllabus del curso)

Curso:

IRRIGACION

CAPITULO IV: DISEÑO HIDRAULICO DE OBRAS DE ARTE DE RIEGO

INTRODUCCION

• Las obras de arte, denominadas también, estructuras disipadoras de energía a lo largo de un canal, constituyen estructuras importantes en un sistema de riego, debido a que garantizan el buen funcionamiento hidráulico del mismo.

• Estudiaremos las siguientes obras de arte: Transiciones, aliviaderos laterales, sifones invertidos, acueductos, caídas verticales, caídas inclinadas y las rápidas, por ser las mas comunes e importantes.

Diseño hidráulico de transiciones. Desarrollo de problemas aplicados.

Diseño hidráulico de aliviaderos laterales. Criterios de diseño. Desarrollo de problemas aplicados.

Semana Nº. 11.

Diseño hidráulico de sifones. Generalidades. Criterios de diseño. Desarrollo de problemas aplicados.

Diseño hidráulico de acueductos. Generalidades. Criterios de diseño. Desarrollo de problemas aplicados.

Semana Nº. 12.

Saltos de agua, caídas y rápidas. El Aforador Parshall.

Uso y ventajas. Funcionamiento hidráulico. Criterios para la elección del tamaño más adecuado del Parshall.

Asignación de Trabajo encargado Nº.5

Diseño hidráulico de transiciones.

• La transición es una estructura hidráulica que sirve para unir dos tramos de diferente sección de un canal, acueducto, etc., eliminando la brusquedad del cambio de sección, a efecto de reducir al mínimo las pérdidas de carga y obtener así la mayor eficiencia hidráulica.

• La transición en un canal es una estructura diseñada para cambiar la forma o el área de la sección transversal del flujo.

• Las transiciones se emplean en las entradas y salidas de acueductos,

sifones invertidos y canalizaciones cerradas, así como en aquellos puntos donde la forma de la sección transversal del canal cambia repentinamente.

• Cuando se cambia de una sección a otra, se tienen pérdidas de carga, si ese cambio se hace bruscamente las pérdidas son muy grandes.

• La variación del perfil trae como consecuencia la variación de las velocidades para el agua y por lo tanto la forma de las paredes, del fondo o ambos.

irrigación cap. i, cap. ii y cap. iii

Documents

pdua cap iii

problemas propuestos cap iii

filgueira cap iii

maqueta cap i a iii ok maqueta cap i a iii ok

cap iii tecnologia del asfalto

schellenberg cap iii

cap iii - mc401 alumnos

cap iii petrologia

cap iii sustrato

cap iii mankiw

cap iii y cap iv kat

trabajo sociología cap iii

3 contenido (cap i, cap ii, cap iii)

cap iii roca madre

cap iii ultimo

acueductos - cap. iii

presentación de powerpoint - durman...accesorios cabezal de...

cap iii fluidos en mov

massaro cap iii-v

cap. iii erosion hidrica.docx