informe de - irrigaciÓn y drenaje

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA “INSPECCION TECNICA DE UNA OBRA DE CONDUCCION FACULTAD DE INGENIERIA HIDRAULICA – CANAL SECUNDARIOE.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL SANTA ROSA – LA VICTORIA”.

I. INTRODUCCIÓN

El presente informe tiene como objetivo principal dar a conocer e identificar ciertas fallas o deficiencias constructivas de una obra de conducción hidráulica (un canal). Para ello los autores del informe realizamos la inspección del canal secundario "Santa Rosa – La Victoria”, ubicado en el sector de Cascajal Izquierdo, canal que se encuentra en actual funcionamiento, con una edad aproximada de 8 años el primer tramo cuya longitud es de 2.00km y revestido de piedra emboquillada o labrada, el segundo tramo con una edad no mayor a 3 años, con una longitud de 1.50km y cuyo revestimiento es de concreto.

Ante esto en el informe detallamos todo los aspectos de construcción y de diseño encontrados durante la inspección del canal.

II. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL

Identificar una obra de conducción ya construida y en funcionamiento, realizar una evaluación técnica de ésta, y brindar propuestas de solución a los problemas observados.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Observar de cerca, el funcionamiento de una obra de conducción, para de esta manera, aplicar y complementar los conocimientos teóricos adquiridos en la universidad.

Evaluar los diferentes aspectos de la obra de conducción, realizar comparaciones con las normas y reglamentos vigentes, y en caso de hallar errores, brindar propuestas de solución para ellos.

Vivenciar el quehacer propio de la carrera de Ingeniería Civil.


III. ÁREA DE ESTUDIO

CANAL SECUNDARIO “SANTA ROSA – LA VICTORIA”

UBICACIÓN:

Región : AncashDepartamento : AncashProvincia : SantaDistrito : ChimboteSector : Santa Rosa – La Victoria

DESCRIPCIÓN:

El canal del proyecto especial Chinecas, perteneciente a la comisión de regantes cascajal izquierdo en la TOMA LATERAL N° 2 A, que da inicio al canal “santa rosa – La victoria” que tiene una longitud de 3.5 km la cual está construida de dos tipos de revestimiento, desde la progresiva km 0+00 hasta el km 2+00 revestido con cemento y mampostería que tiene una capacidad de conducción de 0.54 m3/s, con una edad aproximada de 8 años; y desde la progresiva km 2+00 hasta el km 3+500 con un revestimiento de concreto que conduce un caudal de 0.43 m3/s, con una edad no mayor a 3 años. En el cual fluye un caudal que esta destinados a los terrenos de cultivo mediante las tomas laterales previstas a lo largo de su desarrollo para poder abastecer a los cultivos y así poder ayudar a los poblados a tener una mejor cosecha de sus productos.


IV. MARCO TEÓRICO

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 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 más amplia y será más eficiente.

a) Canales de riego por su función.

Los canales de riego por sus diferentes funciones adoptan las siguientes denominaciones:

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.

b) 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.

http://www.monografias.com/trabajos34/planificacion/planificacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costo

http://www.monografias.com/Arte_y_Cultura/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml


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

1. 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.

2. 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.

3. 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:

o Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de 1:500.

o Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de 1:1000 a 1:2000


V. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

1. ANÁLISIS EN ASPECTOS DE DISEÑO

A.- 1er tramo: Canal revestido con cemento y mampostería.

Recolección de Datos :

S = 0.001

Z = 0.5

1

0.5

N = 0.02 (Coef. De rugosidad según Horton para la fórmula de Maning en el manual de Irrigaciones pag. 27).

Para la velocidad :

To = (T1 + T2 + T3) / 3 = (13.3+13.95+13.29) / 3 = 13.51

To = 13.51 seg.

L = 10 m

V = 10 / 13.51 = 0.74 m3/seg

Datos para el Cálculo :

b/y = 2((1+z^0.5) – z) = 1.236 b = 1.236y b = 0.80 m

A = (b + zy)y = 1.736(y^2) A = 0.73 m2

B = b + 2zy B = 1.32 m

P = b + 2y(1+z^2)^0.5 P = 3.472y P = 2.26 m

R = A/P = 0.5y R = 0.33 m

Q = V.A Q = 0.74 x 0.73 Q = 0.54 m3/seg

Y = 0.65 m


Integrantes del grupo recolectando los datos para poder hallar el caudal (Q) del 1er tramo del canal (cemento y mampostería).

B.- 2do tramo: Canal revestido con Concreto.

Recolección de Datos :

S = 0.0013

Z = 0.92

1

0.92

N = 0.015 (Coef. De rugosidad según Horton para la fórmula de Maning en el manual de Irrigaciones pag. 27).


Para la velocidad :

To = (T1 + T2 + T3 + T4 + T5) / 5 =

To = (9.45+10.25+9.9+9.96+9.84) / 5 =

To = 9.88 seg.

L = 10 m

V = 10 / 9.88 = 1.01 m3/seg

Datos para el Cálculo :

b/y = 2((1+z^0.5) – z) = 0.88 b = 0.88y b = 0.43 m

A = (b + zy)y = 1.8(y^2) A = 0.43 m2

B = b + 2zy B = 1.33 m

P = b + 2y(1+z^2)^0.5 P = 3.6y P = 1.76 m

R = A/P = 0.5y R = 0.245 m

Q = V.A Q = 1.01 x 0.43 Q = 0.43 m3/seg:

Y = 0.49 m

Integrantes del grupo recolectando los datos para poder hallar el caudal (Q) del 2do tramo del canal (concreto).


2. ANÁLISIS EN ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

CANAL REVESTIDO DE PIEDRA EMBOQUILLADA Y CANTEADA (2.00km)

Canal de sección trapezoidal con Z=0.5 y B=1.32 ; de piedra canteada, labrada o sin labrar, asentada con mortero de cemento y arena, y sellado con junta de 2’’ (5cm) de material asfáltico. Las tomas laterales serán de tierra con compuertas metálicas.


CANAL REVESTIDO DE CONCRETO (1.5km)

Canal de sección trapezoidal con Z=0.92 y B=1.33 ; de concreto simple (sin armadura), revestido con mezcla y sellado con junta de 2’’ (5cm) de material elastomérico. Las tomas laterales serán de concreto simple con compuertas metálicas.


3. PROBLEMAS EN EL FUNCIONAMIENTO Y PROPUESTAS DE SOLUCIÓN

Descripción del problema:Desalineamiento horizontal de los paños del canal.

Posibles causas:Falta de control en el proceso constructivo.

Consecuencias en el funcionamiento del canal:Como es sabido, el diseño de canales abiertos, para efectos de cálculo, se hace suponiendo un flujo uniforme (velocidad y tirante constantes). Si bien en la realidad el flujo es tridimensional, se busca siempre un alineamiento tan direccional como sea posible y de este modo reducir los continuos cambios de sección causadas por las ondulaciones, producto del desalinea miento horizontal, para evitar aumentar las incertidumbres en el comportamiento del flujo.

Posibles soluciones:Mayor control en el proceso constructivo, como trazos de alineamientos.Mano de obra calificada.


Descripción del problema:Abertura al finalizar la longitud de transición en un cambio de sección.

Posibles causas: Defectuosa colocación de material de relleno en junta

de dilatación, debido a un mal proceso constructivo. Presencia de arcillas expansivas, suelos salinos o

suelos de arenas finas y limos, que son materiales colapsables.

Contracción del concreto asociado a cambios bruscos de temperaturas y estados de humedad.

Presiones causadas por el terreno sobre la pared lateral del canal en contacto con el cerro.

Consecuencias en el funcionamiento del canal:La principal consecuencia sería pérdida de caudal debido a infiltración en el lugar del problema.

Posibles soluciones: Estudios de los suelos en la caja de canal, para evitar

revestir sobre material expansible. Mayor control en el proceso constructivo y calidad de

materiales. Mano de obra calificada.


Descripción del problema:Defectuosa colocación de material de relleno en junta de dilatación.

Posibles causas: Falta de control en proceso constructivo y calidad de

materiales usados. Contracción del concreto asociado a cambios bruscos

de temperaturas y estados de humedad.

Consecuencias en el funcionamiento del canal:Como se observa en la fotografías, casi la totalidad de las juntas se han intentado resanar y se observa que gran parte de estas continúan presentando infiltraciones, lo que nos indica que hay una pérdida importante de caudal debido a este problema.

Posibles soluciones: Mayor control en el proceso constructivo y calidad de

materiales. Mano de obra calificada.


Descripción del problema:


Nivel de tirante del canal de distribución no es el suficiente para descargar por la toma lateral de distribución.

Posibles causas: Errores en la toma de niveles. Diseño inadecuado de la toma lateral.

Consecuencias en el funcionamiento del canal:El uso del agua no se hace de un modo adecuado, los regantes se ven obligados a levantar el tirante de agua poniendo piedras trasversalmente el canal; esta práctica lo hace vulnerable a ser dañado y cambia en comportamiento del flujo a lo largo del mismo.

Posibles soluciones: Llevar un control cuidadoso de los niveles. Tomar en cuenta todos los criterios de diseño de las

estructuras hidráulicas a construir, llevando un control exhaustivo en el proceso constructivo de las mismas.


Descripción del problema:Aumento de tirante imprevisto causado por colocación de piedras aguas abajo del canal, para permitir que el flujo salga por una toma lateral.

Posibles causas: Errores en la toma de niveles. Diseño inadecuado de la toma lateral.

Consecuencias en el funcionamiento del canal:Aumento de tirante imprevisto y por ende disminución del borde libre; riesgo a que en algún momento se produzca desbordamientos por manipulación no controlada del flujo.

Posibles soluciones: Llevar un control cuidadoso de los niveles. Tomar en cuenta todos los criterios de diseño de las

estructuras hidráulicas a construir, llevando un control exhaustivo en el proceso constructivo de las mismas.


Descripción del problema:El canal no cuenta con un ancho o faja marginal en ciertos tramos y en otros no se da el mantenimiento necesario al mismo.

Posibles causas: Altos costos para remover volúmenes grandes de

terreno. Falta de control en la construcción de canal e

incumplimiento de lo estipulado en los plano. Falta de mantenimiento de fajas marginales, ya que nos

encontramos en un suelo inestable y propenso a ser removido por acciones eólicas.

Asentamientos humanos que invaden la faja marginal.

Consecuencias en el funcionamiento del canal:


El ANA no dice: “la faja marginal corresponde al ancho establecido en los planos constructivos del proyecto, específicamente al ancho de los caminos de operación y mantenimiento del canal…”, también nos establece: “Se prohíbe el desarrollo de asentamientos humanos, agricultura intensiva o permanente u otra actividad que afecte a la faja marginal”. Entonces al no contar con esta faja estamos exponiendo al canal a múltiples daños como sedimentación, obstrucción del flujo y posibles reboses y daños en el mismo; tomando en cuenta sobretodo que a lo largo del canal hay muchos asentamientos humados invadiendo la faja marginal y además estamos hablando de suelos arenosos inestables muy vulnerable a ser removidos por el viento.

Posibles soluciones: Llevar un control para cumplimiento de lo establecido en

los planos. Hacer cumplir lo que nos indica el ANA, respecto a

normas y prohibiciones referentes a fajas marginales. Darle mantenimiento a los canales.


Descripción del problema:Extracción de agua del y construcción de pozo adyacente al canal sin autorización.

Posibles causas: No se hace cumplir lo que estipula el ANA. Falta de fiscalización por parte de las autoridades competentes.

Consecuencias en el funcionamiento del canal: El agua del pozo adyacente al canal, construido sin ningún tipo de

control, genera infiltraciones que pueden llevar a la inestabiliazación del mismo; por otra parte el agua del pozo genera presiones a la pared exterior del canal que puede debilitarlo e incluso hacerlo colapsar, ya que no está diseñado para funcionar en estas condiciones.

La extracción del agua para llenar este pozo, genera disminución en el caudal.

Posibles soluciones: Hacer cumplir lo que nos indica el ANA, respecto a normas y

prohibiciones referentes a fajas marginales. Mayor fiscalización por parte de la autoridad competente.


Descripción del problema:Crecimiento de vegetación en las paredes laterales del canal.

Posibles causas: Falta de mantenimiento, sobretodo tomando en cuenta

que es el tramo del canal con revestimiento de piedra emboquillada, la cual es más vulnerable al crecimiento de vegetación

Consecuencias en el funcionamiento del canal: Aumento del valor de “n” (coeficiente de rugosidad de

Manning) y por ende disminución en el caudal de conducción, que el caudal y el coeficiente de rugosidad son inversamente proporcionales.

Posibles soluciones: Darle mayor mantenimiento al canal.


Descripción del problema:Construcción de vías de acceso para cruzar en canal sin autorización.

Posibles causas: Asentamiento humano en zonas no autorizadas. Falta de construcción de vías de acceso autorizadas.

Consecuencias en el funcionamiento del canal: Como se observa en las fotografías los restos vegetales

y demás residuos caen directamente sobre en canal, lo que puede llegar a obstruir el paso del flujo, disminuir el caudal, producir a la larga algún desborde y necesitar de un mantenimiento continuo.

Posibles soluciones: Darle mayor mantenimiento al canal. Construcción de vías de acceso autorizadas. Fiscalización por parte de la autoridad competente.


Descripción del problema:Extracción de agua sin autorización.

Posibles causas: Invasión de zonas no autorizadas para asentamientos

humanos y cultivos.

Consecuencias en el funcionamiento del canal: Disminución en el caudal. Posibles infiltraciones causadas por pozos construidos

sin autorización, lo que puede llegar a dañar el revestimiento del canal, ya que está funcionando en condiciones para las cuales no fue diseñado.

Posibles soluciones: Fiscalización por parte de la autoridad competente.

VI. CONCLUSIONES


El canal Santa Rosa – La Victoria, en el tramo evaluado, presenta diferentes problemas de funcionamiento, tanto en los aspectos de diseño como en los aspectos constructivos.

La informalidad, que va creciendo día a día en nuestro país, afecta también a las obras de conducción, generando como consecuencia un incorrecto e incompleto funcionamiento de éstas. Originando a su vez, este mal funcionamiento, un déficit en el abastecimiento de agua, ya sea para uso consuntivo o para uso no consuntivo. Lo cual puede derivar en pérdidas económicas graves.

Las normas y reglamentos vigentes son muy importantes, para obtener mejores resultados, tanto en el proceso constructivo como en el cuidado y mantenimiento de las obras de conducción.

Los usuarios de las obras de conducción no están totalmente capacitados para velar, ellos mismos, por el correcto funcionamiento de éstos. Siendo necesaria la presencia de las Autoridades correspondientes.

La realización de este trabajo fue de gran valor, ya que nos permitió, entre otras cosas, observar muy de cerca una obra de conducción en funcionamiento, y así aplicar, complementar y potenciar los conocimientos teóricos obtenidos durante la enseñanza universitaria. Asemejándose esto, a lo que será el quehacer propio de nuestra carrera, como Ingenieros Civiles.

VII. RECOMENDACIONES


Generar conciencia en las personas que trabajan con las obras de conducción, para que ellos también sean parte importante del cuidado y mantenimiento de éstas.

Las Autoridades pertinentes deben: fiscalizar las obras de conducción durante el proceso constructivo, verificar su correcto funcionamiento antes de la entrega de la obra, y realizar el mantenimiento correspondiente después de que ésta es puesta en funcionamiento.

Se recomienda aplicar y respetar las normas y reglamentos vigentes, ya que de esta manera se obtendrán mejores resultados tanto en el proceso constructivo como en el cuidado y mantenimiento de las obras de conducción.

Esta clase de trabajos que involucran el desenvolvimiento de nosotros, los alumnos, en campo y en presencia de una obra en funcionamiento, tienen un gran valor, y deberían darse en mayor número. Siendo recomendable contar con la presencia del docente responsable, para que éste pueda responder a las inquietudes e interrogantes del alumnado.


VIII. BIBLIOGRAFÍA Arturo Rosell C., “IRRIGACIÓN”, LIMA – PERÚ, 1998. Rojas Rubio H., “MANUAL DEL CURSO DE IRRIGACION Y DRENAJE”,

NUEVO CHIMBOTE – PERU, 2010. Ven Te Chow, “HIDRÁULICA DE CANALES ABIERTOS”, Mc Graw Hill –

1998. Villón Bejar M., “ HIDRÁULICA DE CANALES”, LIMA – PERU, 2007. Villón Bejar M., “MANUAL PRACTICO PARA EL DISEÑO DE

CANALES”, LIMA – PERU, 2002. Rocha Felices A., “TRANSPORTE DE SEDIMENTOS APLICADO AL

DISEÑO DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS”, LIMA – PERU, 1990. Villón Bejar M., “DISEÑO DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS”, LIMA –

PERU, 1993. ANA, “MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS

PARA LA FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS MULTISECTORIALES Y DE AFIANZAMIENTO HIDRICO”, LIMA – PERU, 2010.

IX. ANEXOS

1. PANEL FOTOGRÁFICO2. VIDEO


PANEL

FOTOGRÁFI

CO

informe de - irrigaciÓn y drenaje

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