TRABAJO PRCTICO SEMESTRAL

IRRIGACIONES TRABAJO PRCTICO SEMESTRAL

CONTENIDOI.ASPECTOS GENERALES31.1.INTRODUCCIN:31.2.JUSTIFICACIN:41.3.OBJETIVOS:41.3.1.Objetivo General:51.3.2.Objetivos Especficos:5II.DESCRIPCIN DEL LUGAR GEOGRFICO52.1.UBICACIN:52.1.1.Ubicacin Geogrfica52.1.2.Ubicacin Poltica:6LMITES:72.2.VIAS DE ACCESO72.3.POBLACIN72.4.GEOGRAFIA72.5.RECURSO SUELO82.5.1.Capacidad de Uso Mayor de la Tierra:82.6.RECURSO HDRICO9III.LEVANTAMIENTO TOOGRAFICO Y TRAZO DEL CANAL DE CONDUCCION103.1.EQUIPOS E INSTRUMENTOS:103.2.RECONOCIMIENTO DEL TERRENO:113.3.LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO123.3.1.Plano Planta:143.3.2.Perfil Longitudinal:143.3.3.Secciones Transversales:143.4.TRAZO DEL EJE DEL CANAL:143.4.1.En Tramo Recto:153.4.2.En Tramo Curvo15IV.CALCULO DE LA DEMANDA DE AGUA164.1.ESTUDIO DE LA OFERTA Y LA DEMANDA174.2.CARACTERISTICAS DEL RO174.3.CEDULA DE CULTIVO:204.4.COEFICIENTE DE CULTIVO Kc:204.5.EVAPOTRANSPIRACION DE REFERENCIA:204.6.PRECIPITACION EFECTIVA:214.7.REQUERIMIENTO DE AGUA (REQ)214.8.REQUERIMIENTO VOLUMTRICO NETO DE AGUA (REQ. VOL. NETO)224.9.EFICIENCIA DE RIEGO DEL PROYECTO (EF. RIEGO)224.10.REQUERIMIENTO VOLUMTRICO BRUTO DEL AGUA (REQ. VOL. BRUTO)224.11.NMERO DE HORAS DE RIEGO (N HORAS RIEGO)224.12.MDULO DE RIEGO (MR)224.13.REA TOTAL DE LA PARCELA (REA TOTAL)224.14.DEMANDA DE AGUA:22V.DISEO DEL CANAL235.1.ELEMENOS DE UN CANAL235.4.TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIAL255.5.PENDIENTES EN CANALES SEGN TIPO DE SUELO265.6.VELOCIDADES MXIMAS Y MNIMA PERMISIBLE265.8.SISTEMA DE MXIMA EFICIENCIA HIDRULICA285.9.DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL DE CONDUCCION:28VI.DISEO DE BOCATOMAS306.1.TIPOS DE BOCATOMAS306.1.1.Toma Directa306.1.2.Toma Mixta o Convencional306.1.3.Toma Mvil306.1.4.Toma Tirolesa o Caucasiana316.2.ANALISIS DE LOS DATOS DE DESCARGA316.2.1.Datos de Caudales316.2.2.Caudal mximo: Por Gumbel316.3.DISEO HIDRAULICO33VII.DISEO DEL DESARENADOR33

DISEO DE UN SISTEMA INTEGRADO DE RIEGO EN EL CENTRO POBLADO DE RAQUINA PUCARAI. ASPECTOS GENERALES

1.1. INTRODUCCIN:La realidad de que atraviesa nuestro medio es la de una gran cantidad de suelo o tierras que estn durante casi todo el ao sin ser utilizadas para las siembras, ya que la mayora de ellas solo son empleadas en siembras al secano y por ende solo se siembra una sola vez al ao. En nuestro medio, la creciente demanda de agua para riego hace que la necesidad de los proyectos hidrulicos cumpla con los requisitos de eficiencia, economa y sostenibilidad en el tiempo. Esto se plasma desde el punto de vista de que ms del 70% de consumo de agua en nuestro pas es para riego, lo cual favorece a que la agricultura sea una componente importante de la economa del pas.Es por eso que se presenta el Trabajo Prctico Semestral, que consiste en el Diseo de un Sistema Integrado de Riego en el Centro Poblado de Raquina - Pucara, que comprende la recoleccin de informacin como es: identificacin de la zona a travs de una inspeccin directa, levantamiento topogrfico, anlisis de datos climticos, hidrolgicos, geolgicos y edafolgicos; adicionando tambin las caractersticas del proyecto, las respectivas cdulas de cultivo y finalmente un anlisis de oferta-demanda para este proyecto de riego.Partiendo de esto, es importante realizar un estudio de las caractersticas de la zona, as como el potencial agrcola que ella tiene, previo al planteamiento del proyecto; esto con el fin de tomar todas las ventajas posibles que el medio nos pueda favorecer en la ejecucin de dicho proyecto.Es as que este informe refleja el estudio previo al planteamiento del proyecto, de manera que se tomaron las caractersticas de la zona a irrigar mediante la inspeccin directa, as como de los productos que pueden producirse en dicha zona, mediante la consulta a los pobladores y otras fuentes indirectas de informacin.1.2. JUSTIFICACIN:El estudio de las variables de un sistema de riego nos permite conocer el requerimiento de agua de riego, para disear las estructuras de obras hidrulicas sin sobredimensionarlas, logrando de esta manera economa en la ejecucin de las obras.La cdula de cultivo es lo primero que se elabora para la proyeccin de un sistema de regado, de ah que, el riego tiene una gran importancia en la produccin agrcola puesto que mediante esta actividad se suministran la humedad necesaria para el desarrollo de los cultivos, adems con ste se consigue refrigerar el suelo y la atmsfera, y se facilita la disolucin de las sales contenidas en el suelos para poder ser tomadas y aprovechadas por la plantas. El riego que consiste en aplicar una determinada cantidad de agua al suelo, es una labor en la que se deben tener en cuenta muchos factores como condiciones ambientales, suelo, cultivo, mtodo de aplicacin, y otros para que ste sea eficiente.1.3. OBJETIVOS:

1.3.1. Objetivo General: Realizar en todo el curso el Diseo de un Sistema Integrado de Riego en el Centro Poblado de Raquina - Pucar

1.3.2. Objetivos Especficos: Realizar el estudio y plantear la dotacin de agua para cuando sea necesario en la agricultura en las 90 has de la Comunidad Campesina de Raquina. Disear el canal de derivacin Calcular la demanda de agua. Disear las estructuras hidrulicas necesarias.

II. DESCRIPCIN DEL LUGAR GEOGRFICO2.1. UBICACIN:2.1.1. Ubicacin Geogrfica

:3,372 m.s.n.m.

2.1.2. Ubicacin Poltica:La Comunidad Campesina de Raquina, se ubica en la parte sur del valle del Mantaro, a 12 Km. al sur de la ciudad de Huancayo. Su clima es tpico de la sierra quechua, suni y puna, variando su temperatura ambiental entre los 9 C y 18 C. La topografa de su superficie se superpone en cuatro pisos altitudinales (quechua, suni, puna y cordillera).Latitud Oeste:75" 07" 51"Longitud Sur:12" 09" 30"Altitud: 3260 msnm

Comunidad Campesina:RaquinaDistrito :PucarProvincia:HuancayoRegin:JunnLMITES:Norte:Distrito de SapallangaSur :Distrito de Pazos (Prov. Tayacaja Regin Huancavelica)Este:Anexo de Acocra (Dist. de Pazos- Regin Huancavelica)Oeste:Distrito de Huacrapuquio y el Distrito de Cullhuas

2.2. VIAS DE ACCESOLa infraestructura vial en la zona de influencia del proyecto, est dada por carreteras Central hacia el Sur de Huancayo, pasando los Distritos de Sapallanga y Pucar, al sur este de Pucar, la va esta Asfaltada hasta la Comunidad Campesina de Raquina2.3. POBLACINDe acuerdo al ltimo Censo de Poblacin realizado el 2007 en el Per (INEI - Censos Nacionales 2007: XI de Poblacin y VI de Vivienda), la poblacin total del distrito de Pucar est conformada por 5,655 habitantes, que representa el 1.68% de la poblacin total de la provincia de Huancayo.2.4. GEOGRAFIALa topografa de la superficie del distrito de Raquina se superpone en cuatro pisos altitudinales (quechua, suni, puna y cordillera), variando su altitud de los 3,260 hasta los 3,355 m.s.n.m.El ecosistema o sistema ecolgico de Raquina est constituido por las zonas geogrficas y climatolgicas particulares junto con la totalidad de organismos vivos, tanto animales como vegetales, que habitan en este mbito fsico y que comprende cuatro pisos altitudinales: Quechua, Suni, Puna y Cordillera. Piso ecolgico Quechua se ubica entre los 2,200 a 3,500 msnm, Pucar (capital) se ubica este piso ecolgico, inicindose en la parte baja del Valle, la temperatura media anual fluctan entre 2C como mnimo y 17 a 18C como mximo; el volumen de precipitacin pluvial de noviembre a abril, vara entre los 1,000 y 4,000 mm3 por m2 con una precipitacin pluvial promedio de 700 mm3. Entre los meses de mayo a octubre, se producen heladas especialmente en los meses de junio y julio.El distrito de Pucar se caracteriza por su topografa accidentada, con declives de sus terrenos que vara entre los 15 y 30; siendo de gravedad el aspecto de la circulacin del agua (especialmente en periodos lluviosos), producindose fenmenos geomorfolgicos como la erosin, ejemplo en la subida al poblado de Hatun Suclla, en ciertos tramos ya no existen tierras de cultivo solamente afloramientos rocosos. Zona en que las tierras de cultivo son mayormente de secano con periodos de descansos dedicados al pastoreo.La parte baja de este piso ecolgico se caracteriza por ser la ms privilegiada ya que cuenta con las mejores tierra aptas para el cultivo intensivo y adems se beneficia de las aguas provenientes de las partes altas como de la laguna de Yaulicocha, siendo los principales cultivos orientados al mercado como las hortalizas, papa, maz y otros. La mayora de los poblados se ubican en esta zona como: Asca, Pucar, Raquina, Pucapuquio, Talhuish, y las partes bajas de Hatun Suclla y Pachachaca.2.5. RECURSO SUELODe acuerdo a los estudios efectuados sobre las caractersticas de los suelos en la regin de Junn y de acuerdo a su composicin y caractersticas fsico- qumicos, se clasifican segn la aptitud que ofrecen para determinadas usos, esta clasificacin se denomina Capacidad de uso mayor del suelo".2.5.1. Capacidad de Uso Mayor de la Tierra: Se establecen cinco categoras de acuerdo a la cobertura vegetal que en ella se produce:a. Tierras aptas para cultivo en limpioEn ella se constituyen tierras que presentan las condiciones ms favorables para la implantacin de cultivos anuales y/o de corto periodo vegetativo como las hortalizas y pastos cultivados, estas tierras mayormente se ubican en ambas mrgenes del ro Pucar, ubicadas en la parte baja, cuya produccin generalmente es de papa, maz, habas, arveja, hortalizas y pastos cultivados. Ubicadas mayormente en las partes bajas de Pucapuquio, Raquina, Asca, Pucar, y Pachachaca.b. Tierras aptas para pastosSon tierras que no renen las condiciones para cultivo en limpio, siendo su mayor aptitud para pastos nativos o cultivados. Se ubican en las franjas altas del piso ecolgico Suni y en la Puna, mayormente son pastos comunales que los usufructan los comuneros sin planificacin alguna, corriendo el riesgo de su deterioro por un sobrepastoreo. En Pucar las comunidades que mayormente poseen este tipo de suelo son todos los poblados y/o anexos a excepcin de Asca.c. Tierras aptas para la produccin forestalSon tierras aptas para la produccin forestal y que en la actualidad se mantienen como "Pequeos Bosques" principalmente de eucaliptos y de arbustos nativos de quinuales, alisos, amaancay, chao, chicchicancha, juhucha, tashrta, colle y otros. Mayormente se encuentran en los parajes de Pufuspuluyo, Ututuyo, Acashr lumi y Cuncayo de Pucar y los poblados de: Asca Raquina, Pucapuquio, Talhuish, Pachachaca, Suclla, Patal y, Marcavalle.d. Tierras para cultivo permanenteSon tierras cuyas condiciones no son adecuadas para la remocin continua de tierra, es apta para cultivos permanentes como arbustos o arbreas (frutales o forestales) as como forrajes, este tipo de tierras se hallan en las parte media y baja de los poblados de Pucapuquio, Talhuihs, Raquina, Pucar y Asca.e. Tierras de proteccinSon tierras que por sus caractersticas no son aptas para !a explotacin agropecuaria y con limitaciones para la explotacin forestal. En Pucar estn formadas por quebradas y laderas pronunciadas (cerros) y por pequeos espacios de bosques (Pucapuquio y Talhuish) en donde existe fauna silvestre.

Cuadro 01: N de Productores Agropecuarios por Condicin Jurdica y ExtensinCONDICION JURIDICAN DEPRODUCTORESEXTENSION

Hectreas%

Persona Natural1,2042,563.8725.50

Sociedad de Hecho725.700.25

Grupo Campesino26.270.06

Grupo de Agricultores sin tierra612.940.12

Comunidades campesinas107,444.8674.02

Otras33.220.03

TOTAL1,23210,056.86100

Fuente: INEI - CENAGRO 94Como podemos ver en el cuadro siguiente, del total de agricultores que son 1,232 y que conforman unidades agropecuarias, de ellas 1,134 manejan o explotan extensiones no mayor de 5 has, siendo el promedio de 1.5 a 2 has que representa a 4.5 a 6 yugadas por unidad agropecuaria o familia campesina, cuyos terrenos o parcelas se hallan en diversos pisos ecolgicos con producciones diversificadas que les permite subsistir, siendo clasificados como pequeos agricultores.Cuadro 02: Superficie Agrcola bajo Riego y en SecanoCANTIDAD DE HASBAJO RIEGOEN SECANOTOTAL(Has)

Has%Has%

Menos de 0.514.490.6151.432.2065.92

De 0.5 a 4.9221.749.341,272.5053.601,494.24

De 5 a 9.950.282.20351.1414.80401.42

De 10 a 19.94.700.20224.649.40229.34

De 20 a 49.90.000.0021.620.9021.62

De 50 a ms3.550.14156.926.60160.47

TOTAL294.7612.502,078.2587.502,373.01

Fuente: INEI - CENAGRO 94

2.6. RECURSO HDRICOLos principales recurso hdricos de Pucar a nivel distrital vienen a ser la laguna Yaulicocha y el ro Pucar, siendo aprovechados en actividades productivas pisccolas (piscigranjas), la agricultura ( riego) y ecoturismo.El ro Pucar as como los riachuelos existentes en la zona no son aprovechados debidamente por el deficiente uso de la infraestructura de riego y manejo.En el siguiente cuadro se presenta los principales recursos hdricos de la Comunidad Campesina de Raquina.Cuadro 03: Principales recursos hdricos del distrito de RaquinaPOBLADORECURSOS HIDRICOSNOMBRE

RaquinaRoRiachueloPuquialesRaquinaJuhuchaHuno PuquioPacchaAntopuquio

Fuente: Taller de Auto diagnstico participativo. Mayo 2,003

III. LEVANTAMIENTO TOOGRAFICO Y TRAZO DEL CANAL DE CONDUCCION3.1. EQUIPOS E INSTRUMENTOS:Los instrumentos utilizados para el levantamiento del presente trabajo fueron los siguientes:

GPS

Teodolito Electrnico

Trpode

Miras

Nivel de Ingeniero

Wincha de 50m

3.2. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO:Llegada al lugar de trabajo:

Reconocimiento de terreno:

Vista del recurso a utilizarse:

3.3. LEVANTAMIENTO TOPOGRFICOConsiste en la confeccin del plano, tanto en su proyeccin como en sus curvas de nivel que darn una idea de su movimiento y rea real; que en nuestro caso es la representacin en planimetra y altimetra del rea en donde ser ejecutado el diseo y la posterior construccin de un canal.El levantamiento topogrfico fue realizado en la Comunidad Campesina de Raquina entre las orillas del rio y a laderas del cerro.Dicho levantamiento se realiz en un periodo de 01 da Marcando el punto de estacionamiento:

Tomando criterios para tomar puntos:

Tomando los puntos ms importantes:

Se tiene que presentar:3.3.1. Plano Planta:

3.3.2. Perfil Longitudinal:Una de las aplicaciones ms usuales e importantes de la nivelacin geomtrica, es la obtencin de perfiles del terreno, a lo largo de una obra de ingeniera o en una direccin dada. Las obras hidrulicas como canales y acueductos, las vas de comunicacin y transporte, ya sean caminos, carreteras y/o calles, avenidas, e incluso vas frreas, estn formadas por una serie de trazos rectos y otra serie de trazos en curvas generalmente circulares acedadas a los trazos rectos. Generalmente la seccin transversal de las obras mencionadas, tiene un eje de simetra, o bien, un eje de referencia que no vara de tipo a lo largo del trazado. A su vez, se llamaeje longitudinaldel trazado, a la lnea formada por la proyeccin horizontal de la sucesin de todos los ejes de simetra o referencia de la seccin transversal, entendiendo que cualquier trazo de camino, va frrea, canal o acueducto, es recto cuando su eje longitudinal lo es. Ahora bien si consideramos el eje longitudinal de un trazado como una directriz y adems consideramos una recta vertical que se traslada apoyndose en esa directriz, por lo tanto, elperfil longitudinales la interseccin del terreno con un cilindro vertical que contenga al eje longitudinal del trazado.

3.3.3. Secciones Transversales:Hay que considerara a los perfiles transversales, que son la interseccin del terreno, con un plano vertical normal al eje longitudinal del terreno, o sea los perfiles transversales son perpendiculares al perfil longitudinal; por lo general estos perfiles transversales se toman frente a cada una de las estacas que indican el trazado y se levantan a escala mayor que los longitudinales, ya que el objetivo principal de estos perfiles es obtener frente a cada estaca la forma ms exacta posible de la seccin transversal de la obra y especial importancia en el estudio de caminos y canales. Los perfiles se sealan primero con jalones y despus con miras o cinta mtrica, y con un nivel se hace su levantamiento.

3.4. TRAZO DEL EJE DEL CANAL:El eje es una lnea imaginaria que pasa por el centro de las bases. El trazo del eje, comprende dos etapas en tramo recto y en curva.3.4.1. En Tramo Recto:- Estacar ms o menos cada 5m a lo largo de la plataforma y a una distancia x=B/2+b del pie del talud de la plataforma.- Tensar un cordel sobre las cabezas de las estacas extremas, o tratando que a la derecha e izquierda del cordel queden el mismo nmero de estacas, luego marcar con yeso, cal o ceniza, de modo que intercepte en cada cambio de direccin (puntos de interseccin = PI)

3.4.2. En Tramo CurvoEl trazo consiste en determinar las curvas del canal. El criterio es obtener una curva suave y simtrica, de tal forma que el movimiento del agua sea uniforma como en el tramo recto.

Pasos:1 Tomar una distancia L, desde el PI, hacia la derecha e izquierda, determinando los puntos A y B

2 Determinamos los puntos c, d, e; tensando un cordel de a hacia b. luego tomamos la distancia: m perpendicular de PI al cordel. Luego los puntos c, d, e, se ubican a (ver figura):

Luego con un cordel y con 5 persona, ubicndolas en dichos punto, unimos loso puntos: a, b, c, d, e; obteniendo una curva suave y simtrica.Se puede obviar las 5 personas colocando estacas en dichos puntos.

IV. CALCULO DE LA DEMANDA DE AGUA

4.1. ESTUDIO DE LA OFERTA Y LA DEMANDALa gestin de los recursos hdricos para satisfacer las necesidades de agua de la sociedad tiene dos fases inseparables: la gestin de la oferta y la gestin de la demanda de agua.La gestin de la oferta de agua se refiere esencialmente a las acciones dirigidas tanto a aumentar y regular la disponibilidad del recurso (en cantidad oportuna y calidad necesaria) a travs de obras de ingeniera, as como tambin a la operacin adecuada de las obras existentes y el control y conservacin de la calidad del agua.La gestin de la demanda de agua se refiere a las acciones dirigidas a distribuir el agua oportunamente (en cantidad y calidad apropiadas) y reducir o reprogramar los consumos de agua, as como conservar la calidad del recurso. En tal sentido, el manejo de la demanda de agua tiene como protagonista al usuario final del recurso. En lo que concierne al uso agrcola, el principal objetivo de los distritos de riego es lograr que los agricultores incrementen la eficiencia de riego de manera de asegurar sus futuras necesidades y el suministro para otros usos.Un adecuado manejo de la demanda agua puede conducir a la satisfaccin de las necesidades de agua insatisfechas con los recursos disponibles y a la reduccin o postergacin de los costos relativos a la obtencin y manejo de las nuevas fuentes de agua para atender dichas demandas. Sin embargo, este proceso generalmente es lento.

4.2. CARACTERISTICAS DEL ROEl ro presenta una pendiente suave, lo cual indica que la captacin no ser muy esforzada por la velocidad del agua.El lecho del ro tiene un ancho aproximadamente de 10m.Los sedimentos que prevalecen en esta parte del ro son piedras medianas y en menor porcentaje gravas, arena gruesa.Debido a la pendiente que es pequea; por lo que se debe considerar para los efectos de diseo.

Vista de la Comunidad Campesina y el Ro Raquina

Vista de la zona donde ser la Bocatoma

Vista de la zona beneficiara

Vista de las reas de cultivo

4.3. CEDULA DE CULTIVO:

4.4. COEFICIENTE DE CULTIVO Kc:

4.5. EVAPOTRANSPIRACION DE REFERENCIA:Estacin de Referencia

METODO DE PENMMAN MODIFICADO POR LA FAO

4.6. PRECIPITACION EFECTIVA:

4.7. REQUERIMIENTO DE AGUA (REQ)Es la lmina adicional de agua que se debe aplicar a un cultivo para que supla sus necesidades. Est expresada como la diferencia entre el uso consuntivo y la precipitacin efectiva. Se expresa en mm.

4.8. REQUERIMIENTO VOLUMTRICO NETO DE AGUA (REQ. VOL. NETO)Es el volumen de agua que requiere una hectrea de cultivo. Se expresa en m3/ha/mes.

4.9. EFICIENCIA DE RIEGO DEL PROYECTO (EF. RIEGO)Este factor indica cuan eficientemente se est aprovechando el agua. Los valores varan entre las diferentes modalidades de riego. No tiene unidades.

En proyectos de riego menor, mayormente el sistema de riego es por gravedad donde la eficiencia promedio es de 0.30.4.10. REQUERIMIENTO VOLUMTRICO BRUTO DEL AGUA (REQ. VOL. BRUTO)

4.11. NMERO DE HORAS DE RIEGO (N HORAS RIEGO)Es el tiempo de riego efectivo en el que se podr utilizar el sistema. Se expresa en horas. Usaremos 12 horas de riego4.12. MDULO DE RIEGO (MR)Es el caudal continuo de agua que requiere una hectrea de cultivo. Se expresa en lt/s.

4.13. REA TOTAL DE LA PARCELA (REA TOTAL)Es la cantidad de terreno a irrigar con el proyecto. Se tiene 90has.4.14. DEMANDA DE AGUA:

V. DISEO DEL CANALLos canales en general pueden agruparse en no erosionables y erosionables. Son canales no erosionables los canales revestidos y los canales sin revestir excavados en lecho rocoso. Todos los dems canales sin revestir son erosionables y se les llama tambin canales de tierra.Los canales se revisten con el doble propsito de prevenir la erosin y minimizar las prdidas de agua por filtracin.

5.1. ELEMENOS DE UN CANALY : Profundidad de flujo.H : Profundidad total del canal.D : Profundidad de la seccin. Se verifica d = y cos ; d = y en los canales de pequea Pendiente. Cota de la S.L. = cota del fondo + yb : Ancho del fondo.Z : Talud: T : Ancho superficial = b+2 zyA : rea mojada = by + zy2P : Permetro mojado R : Radio Hydraulic D : Profundidad hidrulica F : Freeboard o margen libre (H-y)C : Ancho de la banqueta

El freeboard es la distancia vertical medida entre la superficie libre del agua y el borde del canal. Las banquetas se construyen para facilitar las labores de operacin y mantenimiento de los canales.

5.2. FORMULA DE CHEZY

Dnde:V = Velocidad media del canal, en m/seg.C = Coeficiente de Chezy que depende de las caractersticas del escurrimiento y de La naturaleza de las paredes.R = Radio hidrulico, en m.S = Pendiente de la lnea de energa, para el flujo uniforme, es tambin la pendiente de la superficie libre de agua y la pendiente de fondo del canal, en m/m.5.3. FORMULA DE MANNINGEs la formula cuyo uso se halla ms extendido a casi todas las partes del mundo. Proviene de considerar en la frmula de Chezy un coeficiente C igual a:

Luego:Dnde:v = Velocidad media, en m/segR = Radio hidrulico, en mS = pendiente de canal en m/mn = coeficiente de rugosidadCon la ecuacin de continuidad de

Valores de rugosidad n de Manning

Relaciones geomtricas de las secciones transversales ms frecuentes.

5.4. TALUDES APROPIADOS PARA DISTINTOS TIPOS DE MATERIALCARACTERISTICAS DE LOS SUELOSCANALES POCO PROFUNDOSCANALES PROFUNDOS

Roca en buenas condicionesVertical0,25:1

Arcillas compactadas o conglomeradas0,5:11,0:1

Limos arcillosos1,0:11,5:1

Limos arenosos1,5:12,0:1

Arenas sueltas2,0:13,0:1

5.5. PENDIENTES EN CANALES SEGN TIPO DE SUELOTIPOS DE SUELOPENDIENTE

Suelos sueltos0,5 1,0

Suelos francos1,5 2,5

Suelos arcillosos3,0 4,5

5.6. VELOCIDADES MXIMAS Y MNIMA PERMISIBLELa velocidad mnima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentacin, 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 sedimentacin y adems impide el crecimiento de plantas en el canal. La velocidad mxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos. Para velocidades mximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; adems un canal profundo conducir el agua a mayores velocidades sin erosin, que otros menos profundos.Velocidades mximas en hormign en funcin de su resistencia.

5.7. BORDE LIBREEs 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.Borde libre en funcin del caudal

Borde libre en funcin de la plantilla del canal

5.8. SISTEMA DE MXIMA EFICIENCIA HIDRULICAUno de los factores que interviene en el costo de construccin de un canal es el volumen porExcavar, este a su vez depende de la seccin transversal.Mediante ecuaciones se puede plantear y resolver el problema de encontrar la menor excavacin para conducir un gasto dado, conocida la pendiente. La forma que conviene dar a una seccin de magnitud dada, para que escurra el mayor gasto posible: es lo que se ha llamado seccin de mxima eficiencia hidrulica.

5.9. DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL DE CONDUCCION:

VI. DISEO DE BOCATOMAS

6.1. TIPOS DE BOCATOMAS6.1.1. Toma DirectaSe trata de una toma que capta directamente mediante un canal lateral, que por lo general es un brazo fijo del ro que permite discurrir un caudal mayor que el que se va a captar. Su mayor ventaja es que no se necesita construir un barraje o azud que por lo general constituye una de las partes de mayor costo.Sin embargo; tiene desventaja de ser obstruida fcilmente en poca de crecidas, adems permite el ingreso de sedimentos hacia el canal de derivacin.6.1.2. Toma Mixta o ConvencionalSe trata de una toma que realiza la captacin mediante el cierre del ro con una estructura llamada azud o presa de derivacin, el cual puede ser fija o mvil dependiendo del tipo del material usado. Ser fija cuando se utiliza un elemento rgido, por lo general concreto, y ser mvil cuando se utilizan compuertas de acero o madera.La captacin en ese tipo de bocatomas se realiza por medio de una ventana que puede funcionar como orificio o vertedero dependiendo del tirante en el ro.6.1.3. Toma MvilSe llama as aquella toma que para crear la carga hidrulica se vale de un barraje mvil.Son tomas que por la variacin de niveles en forma muy marcada entre la poca de estiaje y avenida, necesitan disponer de un barraje relativamente bajo, pero que para poder captar el caudal deseado necesitan de compuertas que le den la cota a nivel de agua adecuado.A los barrajes con compuertas que permiten el paso del caudal de avenida a travs de ellos se les conoce como barraje mvil. Su principal ventaja es que permite el paso de los materiales de arrastre por encima de la cresta del barraje vertedero o azud.6.1.4. Toma Tirolesa o CaucasianaSon tomas cuyas estructuras de captacin se encuentran dentro de la seccin del azud, en un espacio dejado en l, protegido por una rejilla que impide el ingreso de materiales gruesos. Estas tomas no son recomendables en ros donde el arrastre de sedimentos es intenso, y que podran causar rpida obstruccin de las rejillas.Conviene comentar que la gran mayora de ros del Per son muy jvenes y arrastran gran cantidad de sedimentos en pocas de crecidas, por lo que la construccin de estas tomas deben ser donde las condiciones lo favorezcan.Para concluir el tipo de bocatoma ms recomendable para realizar la captacin de un caudal determinado previamente, depende de la altura del vertedero, de las condiciones6.2. ANALISIS DE LOS DATOS DE DESCARGA6.2.1. Datos de Caudales

6.2.2. Caudal mximo: Por Gumbel

6.3. DISEO HIDRAULICOSe disear una bocatoma mixta: con barraje fijo y barraje mvil

VII. DISEO DEL DESARENADOR7.1. TIPOS DE DESARENADORESEl desarenador es la estructura que ayuda a potabilizar el agua de consumo humano, mediante la eliminacin de partculas en suspensin mayores de cierto dimetro, y tambin, para el mejor aprovechamiento de las aguas en las hidroelctricas y en los proyectos de riego, evitando daos en las estructuras.La eliminacin de los materiales acarreados en un flujo comprende dos tareas que deben realizar los desarenadores: La decantacin de los materiales en suspensin. La evacuacin de los materiales depositados.

7.2. TIPOS DE DESARENADORESLos desarenadores generalmente se clasifican en:7.2.1. En funcin de su operacin:Desarenadores de lavado continuo: Es aquel en que la sedimentacin y evacuacin son dos operaciones simultneas.Desarenadores de lavado discontinuo: (intermitente), que almacena y luego expulsa los sedimentos en movimientos separados.7.2.2. En funcin de la velocidad de escurrimiento:De baja velocidad: v < 1 m/s (0.20 0.60 m/s)De alta velocidad: v > 1 m/s (1 a 1.5 m/s).7.2.3. Por la disposicin de los desarenadores.En serie: Formado por dos o ms depsitos construidos uno continuacin de otro.En paralelo: Formado por dos o ms depsitos construidos paralelamente y diseados para una fraccin del caudal derivado.7.3. ELEMENTOSPara cumplir su funcin, el desarenador se compone de los siguientes elementos:TRANSICIN DE ENTRADA:Es la estructura que une el canal con el desarenador.CAMARA DE SEDIMENTACIN:Es la estructura en la cual las partculas slidas caen al fondo, debido a la disminucin de la velocidad producida por el aumento de la seccin transversal.Segn Dubuat, las velocidades lmites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son: Para arcillas : 0.081 m/seg. Para arena fina : 0.160 m/seg. Para arena gruesa : 0.216 m/seg.De acuerdo con lo anterior, la seccin transversal de un desarenador, se disea para velocidades que varan entre 0.1 m/seg a 0.40 m/seg, con una profundidad media de 1.5 m a 4.00 m.La seccin transversal puede ser rectangular o trapezoidal; por facilidad constructiva se escoge el rectangular.Con el objeto de facilitar el lavado, concentrando las partculas hacia el centro, conviene que el fondo tenga una cada hacia el centro. La pendiente transversal usualmente escogida es de 1:5 a 1: 8.VERTEDERO:Al final de la cmara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian, es por esto que la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre.COMPUERTA DE LAVADO:Sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Para facilitar el movimiento de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte del 2 al 6%. El incremento de la profundidad obtenida por efecto de esta gradiente no se incluye en el tirante de clculo, si no que el volumen adicional obtenido se lo toma como depsito para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos.Hay que asegurarse que la cota de fondo de las compuertas de lavado est por encima de la cota del ro al cual se conducen las aguas del lavado y que la gradiente sea suficiente para arrastrar las arenas.Se considera que para que el lavado pueda efectuarse en forma rpida y eficaz esta velocidad debe ser de 3 a 5 m/seg.CANAL DIRECTO:Sirve para dar servicio mientras se est lavando el desarenador. En el caso de ser el desarenador de dos o ms cmaras, el canal directo ya no es necesario, pues una de las cmaras trabaja por el caudal total mientras la otra se lava.7.4. DISEO HIDRAULICO

VIII. DISEO DEL SIFON INVERTIDO

Cuando un canal debe cruzar una depresin ya sea una quebrada, un ro, un dren o un camino, etc. Se proyecta un sifn invertido que puede ser de seccin circular, rectangular o cuadrado que trabajara a tubo lleno.

8.1. CRITERIOS DE DISEO. Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura, pendiente del tubo, ngulos de doblados y sumergencia de la entrada y salida. En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes se requiere un mnimo de 1.20 m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales de riego sin revestir es suficiente 0.80 m. Si el sifn cruza un canal revestido se considera suficiente una cobertura de 0.60 m. La pendiente de los tubos doblados no debe ser mayor de 2:1 y la pendiente mnima del tubo horizontal debe ser de 5/1000. Se recomienda transicin de concreto a la entrada y a la salida cuando el sifn cruce caminos principales en tuberas de mayor o igual a 36 y para velocidades en el tubo mayores a 1 m/seg. Con la finalidad de evitar desbordes aguas arriba del sifn debido a la ocurrencia fortuita de caudales mayores al de diseo; se recomienda aumentar en 50% o 0.30 m como mximo al bode libre del canal en una longitud mnima de 15 m a partir de la estructura. Con la finalidad de determinar el dimetro del tubo en sifones relativamente cortos con transiciones de tierra, tanto a la entrada como a la salida, se puede adoptar una velocidad de 1 m/seg, en sifones con transiciones con concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/seg y entre 3 m/seg a 2.5 m/seg en sifones largos con transiciones de concreto con o sin control en la entrada. Las prdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tiempo cubierta partida se pueden calcular rpidamente con los valores de 0.40 hv y 0.65 hv respectivamente. A fin de evitar remansos aguas arriba las prdidas totales computadas se incrementan en 10%. En el diseo de la transicin de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura del sifn, este ligeramente debajo de la superficie normal de agua. Esta profundidad de sumergencia es conocida como sello de agua y en el diseo se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifn o 1.1 hv como mnimo o tambin 3. En la salida la sumergencia no debe exceder al valor de Hte/6. En los sifones relativamente largos se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenaje del tubo para su inspeccin y mantenimiento. En sifones largos bajo ciertas condiciones la entrada puede no sellarse, ya sea que el sifn opere a flujo parcial o lleno, con n coeficiente de friccin menor que el asumido en el diseo, por esta razn se recomienda usar n = 0.008 cuando se calculan las prdidas de energa. Con la finalidad de evitar la cavitacin a veces se ubica ventanas de aireacin en lugares donde el aire puede acumularse. Con respecto a las prdidas de carga totales, se recomienda la condicin de que estas sean iguales o menores a 0.30 m. Cuando el sifn cruza debajo de una quebrada es necesario conocer el gasto mximo de la creciente. Se recomienda los anchos de corona de la Tabla No 6.1 en el cruce de los sifones o alcantarillas segn sea el camino.

8.2. ELEMENTOS DE UN SIFON.

Los sifones invertidos constan de las siguientes partes:a. Desarenador.Consiste en una o varias compuertas deslizantes colocadas en una de las partes laterales, que descargan a un canal con pendiente superior a la del propio canal. Sirven a la vez para desalojar el agua del sifn, cuando por reparaciones en ste sean cerradas las compuertas o agujas de emergencia, se recomienda hacerlos de las dimensiones convenientes para que pase el caudal por desalojar y unirlos al canal colector de la obra de excedencias. Conviene localizarlo antes de la transicin de entrada.b. Desage de excedencias.Es una estructura que evita que el nivel del agua suba ms de lo tolerable en el canal de llegada, evacuando el caudal que no puede pasar por el sifn. Generalmente consiste en un vertedor lateral construido en una de las paredes del canal.Para el caudal normal, la cresta del vertedor estar al nivel de la superficie libre del agua.c. Compuerta de emergencia y rejilla de entrada.Por facilidad de construccin se localizan a la entrada del conducto, o sea al finalizar la transicin de entrada. La compuerta de emergencia consiste en una o varias compuertas deslizantes o agujas de madera que corren sobre ranuras hechas en las paredes laterales o en viguetas de hierro y que en un momento determinado puedan cerrar la entrada al conducto para poder hacer limpieza o separaciones al mismo.La rejilla de entrada se acostumbra hacerla con varillas de 3/8 de dimetro o varillas cuadradas de 0.95x0.95 (3/8x3/8) colocados a cada 10 cm y soldadas a una marco de 2.54x1.27 (1x1/2).Su objeto es el impedir o disminuir la entrada al conducto de basuras u objetos extraos que impidan el funcionamiento correcto del conducto. La rejilla permite tambin proteger a las personas que por una u otra estn usando el canal.d. Transicin de entrada.Como en la mayora de los casos, la seccin del canal es diferente a la adoptada en el conducto o carril, es necesario construir una transicin de entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda.En el diseo de una transicin de entrada y salida es generalmente aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifn un poco ms abajo de la superficie normal del agua. Esta prctica hace mnima la posible reduccin de la capacidad del sifn causada por la introduccin del aire.La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifn se recomienda que este comprendida entre un mnimo de 1.1hv y un mximo de 1.5 hv. Donde hv carga de velocidad.e. Conducto o barril.Forma la parte ms importante y necesaria de los sifones. Se recomienda profundizar el conducto, dejando un colchn como mnimo de 1 m en las laderas y de 1.5 m en el cruce del cauce para evitar probables fracturas que pudieran presentarse debido a cagas excesivas como el paso de camiones y tractores.

f. Registros para limpieza y vlvulas de purga.Se coloca en la parte ms baja del barril, permite evacuar el agua que queda almacenada en el conducto cuando se deja de usar el sifn, con fines de limpieza o reparacin, y consistir en vlvulas de compuerta deslizante, de las dimensiones que se estime conveniente de acuerdo al caudal a desalojar. Se pueden usar para desalojar lodos. Algunas veces estas vlvulas no se pueden colocar en la parte ms baja del sifn por tratarse del fondo del cauce del ro por salvar, habiendo necesidad cuando se presenta el caso, de alguna bomba que succione al agua

IX. DISEO DE UNA ALCANTARILLA

Las alcantarillas son estructuras de cruce, que sirven para conducir agua de un canal o un dren, por debajo de un camino u otro canal (Fig. No 6.12). Generalmente, la alcantarilla disminuye la seccin transversal del cauce de la corriente, ocasionando un represamiento del agua a su entrada y un aumento de su velocidad dentro del conducto y a la salida.El xito del diseo hidrulico radica, por consiguiente, en proveer una estructura con capacidad de descargar, econmicamente una cierta cantidad de agua dentro de los lmites establecidos de elevacin del nivel de las aguas y de velocidad. Cuando la altura y la descarga han sido determinadas, la finalidad del diseo es proporcionar la alcantarilla ms econmica, la cual ser la que con menor seccin transversal satisfaga los requerimientos de diseo.9.1. CONSIDERACIONES HIDRAULICAS.El escurrimiento a travs de una alcantarilla generalmente queda regulado por los siguientes factores: Pendiente del lecho de la corriente aguas arriba y aguas abajo del lugar. Pendiente del fondo de la alcantarilla Altura de ahogamiento permitido en la entrada. Tipo de entrada. Rugosidad de las paredes de la alcantarilla. Altura del remanso de salida.Todos los factores se combinan para determinaran las caractersticas del flujo a travs de la alcantarilla.9.2. DISEO HIDRAULICO.

X. DISEO DE UNA RPIDALas rpidas son estructuras que sirven para enlazar dos tramos de un canal donde existe un desnivel considerable en una longitud relativamente corta.

Finalidad: Se disean para generar prdidas hidrulicas importantes en los flujos de alta velocidad. El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de rgimen supercrtico a subcritico.

10.1 CONSIDERACIONES DE DISEO

1 Coeficiente de rugosidad de ManningEn el clculo de las caractersticas de flujo en una estructura de este tipo son usados valores conservadores del coeficiente de rugosidad de Manning n.Cuando se calcula la altura de muros en una rpida de concreto, se asume valores de n = 0.014 y en el clculo de niveles de energa valores de n = 0.010.

2 TransicionesLas transiciones en una rpida abierta, deben ser diseadas para prevenir la formacin de ondas. Un cambio brusco de seccin, sea convergente o divergente, puede producir ondas que podran causar perturbaciones, puesto que ellas viajan a travs del trazo inclinado y el disipador de energa. Para evitar la formacin de ondas, la cotangente del ngulo de deflexin de la superficie de agua en el plano de planta desarrollado de cada lado de una transicin no debera ser menor que 3.3775 veces el nmero de Froude (F). Esta restriccin sobre ngulos de deflexin se aplicara para cada cambio de seccin hecha en la entrada, en el tramo inclinado o en la poza disipadora. Si esta restriccin no controla el ngulo de deflexin, el mximo ngulo de deflexin de la superficie de agua en la transicin de entrada puede ser aproximadamente 30o. El ngulo de la superficie de agua con el eje en la transicin de salida puede ser aproximadamente 25o como mximo. El mximo ngulo de deflexin es calculado como sigue:

Donde:d = Tirante de agua normal al piso de la rpida; usando d = rea de la seccin/ ancho superior de la seccin.g = Aceleracin de la gravedad (9.81 m/seg2, o sea 32.2 pies/seg2)K = Un factor de aceleracin, determinado:- Con el piso de la transicin en un plano K = 0- Con el piso de la transicin en una curva circular:

- Con el piso de la transicin en una curva parablica:

El Bereau of Reclamation limita el valor de K hasta un mximo de 0.5, para asegurar una presion positiva sobre el piso.

Puede ser usado el promedio de los valores de F en el inicio y final de la transicin.En (3) y (4):hv = carga de velocidad en el origen de la trayectoria (a)LT = Longitud de la trayectoria (m)R = radio de curvatura del piso (m)V = velocidad en el punto que est siendo considerado (m/seg)L = ngulo de la gradiente del piso en el final de la trayectoria Lq = ngulo de la gradiente del piso en el final de la trayectoria LLT = ngulo de la gradiente del piso en el punto que est siendo considerado

El ngulo acampanado y los anchos para varios puntos a lo largo de la transicion pueden ser calculados y trazados. Una cuerda que se aproxime a la curva teorica puede ser dibujada para determinar el acampamiento a ser usado. Limitando el ngulo de acampamiento en una transicion de entrada, se minimiza la posibilidad de separacion y el inicio de flujo pulsante en aquella parte de la estructura.Las transiciones de entrada asimetricas y cambios de alineamientos inmediatamente aguas arriba de la estructura, deben evitarse porque pueden producir ondas cruzadas o flujo transversal que continuara en el tramo inclinado.

3 Tramo inclinadoLa seccion usual para una rapida abierta es rectangular, pero las caracteristicas de flujo de otras formas de seccion, pero las caracteristicas de flujo de otras formas de seccion, deben ser consideradas donde la supresion de ondas es una importante parte del diseno. La economia y facilidad de construccion son siempre consideradas en la eleccion de una seccion. Cuando es necesario incrementar la resistencia del tramo inclinado al deslizamiento, se usan unas para mantener la estructura dentro de la cimentacion.Para rapidas menores de 9 m (30 pies) de longitud, la friccion en la rapida puede ser despreciable. La ecuacion de Bernoulli es usada par a calcular las variables de flujo al final del tramo inclinado.

La ecuacin:d1 + hv + z = d2 +hv2 +hf (5)

Es resuelta por tanteo. La distancia z es el cambio en la elevacin del piso. Para tramos inclinados de longitud mayor de 9m (pies), se incluyen las prdidas por friccin ser:d1 + hv1 + z = d2 +hv2 +hf (6)

En las ecuaciones (5) y (6):d1 = Tirante en el extremo aguas arriba del tramo (m)hv1= Carga de velocidad en el extremo aguas arriba del tramo (m)d2 = Tirante en el extremo aguas abajo del tramo (m)hv2= Carga de velocidad en el extremo aguas abajo del tramo (m)L = Cantidad hv es la perdida por friccion en el tramo y es igual a la pendiente de friccion promedio Sa en el tramo, multiplicado por la longitud del tramo L. El coeficiente n de Manning es asumido en 0.010. La pendiente de friccion Sf en un punto del tramo inclinado es calculado como:

Donde:R = Radio hidrulico del tramo inclinado (m).Usando la ecuacin (5) o la (6), se asume Sa y se calculan y comparan los niveles de energa. Deben hacerse tanteos adicionales hasta balancear los dos niveles de energa.

Otra forma de la ecuacin en que la friccin es considerada es:

Donde:Ss = Pendiente de friccion promedioSf = Pendiente de fondo del tramo inclinado

Usando la ecuacion (7), se usa un procedimiento, en el cual se asumen pequeos cambios de energia y se calcule el correspondiente cambio en longitud. Este procedimiento es repetido hasta que el total de los incrementos de longitud sea igual a la longitud del tramo que esta siendo considerado. Mientras menor sea el incremento de longitud, mayor sera la precision.La altura de los muros en el tramo inclinado de seccion abierta seria igual al maximo tirante calculado en la seccion, mas un borde libre, o a 0.4 veces el tirante critico en el tramo inclinado; mas el borde libre cualquiera que sea mayor.El borde libre minimo recomendado para tramos inclinados de rapidas en canales abiertos (con una capacidad < 2.8 m3/seg. o sea < 100 pies3/seg.) es 0.30m (12 pulg.). El tirante y el borde libre son medidos perpendicularmente al borde del tramo inclinado.En velocidades mayores que 9 m/seg. (30 pies/seg), el agua puede incrementar su volumen, debido al aire incorporado que esta siendo conducido. El borde libre recomendado para los muros resultara de suficiente altura para contener este volumen adicional.

4 TrayectoriaCuando el disipador de energia es una poza, un corto tramo pronunciado debe conectar la trayectoria con la poza disipadora. La pendiente de este tramo seria entre 1.5:1 y 3:1, con una pendiente de 2:1 preferentemente. Pendientes mas suaves pueden ser usadas en casos especiales, pero no deben usar pendientes ms suaves que 6:1. Se requiere de una curva vertical entre el tramo inclinado y el tramo con pendiente pronunciada. Una curva parabolica resultaria en un valor de K constante en la longitud de la curva y es generalmente usado. Una trayectoria parabolica puede ser determinada de la siguiente ecuacion:

Donde:X = Distancia horizontal desde el origen hacia un punto sobre la trayectoria (m)Y = Distancia vertical desde el origen hacia el punto X en la trayectoria (m)LT= Longitud horizontal desde el origen hacia el fin de la trayectoria (m)L q =Angulo de inclinacin del tramo inclinado al final de la trayectoria0 q =Angulo de inclinacin del tramo inclinado al comienzo de la trayectoria

Puede seleccionarse una longitud de trayectoria (LT) que resulta en un valor K = 0.5 o menos, cuando es sustituida dentro de la ecuacin (4). La longitud LT es usada entonces en el calculo de Y, usando la ecuacion (8).La trayectoria deberia terminar en la interseccion de los lados del tramo inclinado con los muros de la poza disipadora aguas arriba de este punto. Una curva de gran longitud de radio, ligeramente mas suave que la trayectoria calculada, podria usarse. Si es posible la trayectoria debe coincidir con cualquiera que sea la transicion requerida.Las variables de flujo en la trayectoria y en el tramo corto de pendiente pronunciada son calculados de la misma manera como fueron calculados en el tramo inclinado. Se asume una elevacion para el piso de la poza disipadora y se calcula el gradiente de energia en la union del tramo inclinado y el piso de la poza. Las variables de flujo en este punto son usados como las variables aguas arriba del salto hidraulico en el diseno de la poza disipadora.

5 Poza disipadoraEn una poza disipadora el agua fluye desde el tramo corto de creciente pronunciada a una velocidad mayor que la velocidad critica. El cambio abrupto en la pendiente, donde la pendiente suave del piso de la poza disipadora se une con el tramo corto de pendiente pronunciada, fuerza al agua hacia un salto hidraulico y la energia es disipada en la turbulencia resultante. La poza disipadora es dimensionada para contener el salto. Para que una poza disipadora opere adecuadamente, el numero de Froude deberia estar entre 4.5 < F < 15, donde el agua ingresa a la poza disipadora. Estudios especiales o pruebas de modelos se requieren para estructuras con numero de Froude fuera de este rango. Si el nmero de Froude es menor que aproximadamente 4.5 no ocurriria un salto hidrulico estable. Si el numero de Froude es mayor que 10, una poza disipadora no seria la mejor alternativa para disipar energia. Las pozas disipadoras requieren de un tirante de aguas abajo para asegurar que el salto ocurra donde la turbulencia pueda ser contenida.

Las pozas disipadoras usualmente tienen una seccion transversal rectangular, muros paralelos y un piso a nivel. Las siguientes ecuaciones se aplican a este tipo de poza, para determinar el ancho de la poza y el tirante despues del salto.A veces son usadas pozas con muros divergentes, que requieren atencin especial. Para caudales hasta 2.8 m3/seg (100 pies3/seg), la ecuacin:

Donde:b = Ancho de la poza (m)Q = Caudal (m3/seg)

Una poza disipadora y una transicion de salida construidas para las dimensiones recomendadas talvez no contengan completamente la salpicadura causada por la turbulencia pero la estructura debe contener suficiente la turbulencia para prevenir dalos por erosion despues de la estructura.

6 Formacin de OndasLas ondas en una rapida son objetables, porque ellas pueden sobrepasar los muros de la rapida y causar ondas en el disipador de energia. Una poza disipadora no seria un disipador de energia efectivo con este tipo de flujo porque no puede formarse un salto hidraulico estable.Un flujo no estable y pulsatil puede producirse en rapidas largas con una fuerte pendiente.Estas ondas generalmente se forman en rapidas, que son mas largas que aproximadamente 60 m (200 pies) y tienen una pendiente de fondo mas suave que 20. La maxima altura de onda que puede esperarse es dos veces el tirante normal para la pendiente, y la capacidad maxima del flujo momentaneo inestable y pulsatil es dos veces la capacidad normal. Flujo transversal u ondas cruzadas pueden tambien desarrollarse en una rapida. Estas ondas son causadas por:1. Transiciones abruptas de una seccion del canal a otra.2. Estructuras asimetricas.3. Curvas o angulos en el alineamiento de la rapida.

La probabilidad de que estas ondas sean generadas en la estructura puede ser reducida, siguiendo las recomendaciones concernientes a angulos de deflexion y simetria hechas en las secciones pertenecientes a las transiciones, y evitando los cambios en direccion en la estructura.

Algunas secciones de la rapida son mas probables a sufrir ondas que otras secciones. Secciones poco profundas y anchas particularmente susceptibles a flujo transversal, mientras que secciones profundas y angostas resisten tanto el flujo transversal como el flujo inestable y pulsatil. Las secciones de rapida que teoricamente pueden prevenir la formacion de ondas han sido desarrolladas de forma triangular que previene tanto las ondas cruzadas como el flujo inestable.

10.2 PROCEDIMIENTO DE DISEO

1 Seleccionar y disenar el tipo de entrada a ser usada.2 Determinar la gradiente de energia en el inicio de la seccion de la rapida.3 Calcular las variables de flujo en la seccion de la rapida.4 Disear la trayectoria y la parte pronunciada de la seccion de la rapida.5 Asumir una elevacion para el piso de la poza disipadora y calcular las caractersticas de flujo aguas arriba del salto hidrulico. Determinar da y el gradiente de energa despus del salto hidrulico.6 Determinar el gradiente de energa en el canal despus de la estructura y comparar con el gradiente de energa despus del salto hidrulico.7 Puede ser necesario asumir una nueva elevacin del fondo de la poza y recalcular los valores antes mencionados varias veces, antes de que se obtenga una coincidencia de niveles de energa.8 Revisar por operacin adecuada con capacidades parciales.9 Determinar la longitud de la poza y la altura de muros de la poza.10 Disear los bloques de la rpida y del piso, y el umbral Terminal o transicin de salida como se requiera.11 Verificar la posibilidad de la produccin de ondas en la estructura.12 Proporcionar proteccin en el canal despus, si es requerido.

10.3 CONSIDERACIONES HIDRULICASSe requiere conocer las propiedades hidrulicas y elevaciones de la rasante y de las secciones del canal aguas arriba y aguas debajo de la rpida, asi como un perfil del tramo en la localizacin de la estructura.Generalmente se debe mantener una pendiente mayor que la necesaria para mantener el rgimen crtico, por lo que el tipo de flujo que se establece es el flujo supercritico.El canal de caida puede tener de acuerdo a la configuracion del terreno una o varias pendientes y es generalmente de seccion rectangular o trapezoidal.La trayectoria debe disenarse de modo que la corriente de agua permanezca en contacto con el fondo del canal y no se produzcan vacios. Si la trayectoria se calcula con el valor de la aceleracin de la gravedad como componente vertical, no habr presin del agua sobre el fondo y el espacio ocupado por el aire aumentara, limitndose as la capacidad de conduccin del canal, por lo que se acostumbra usar como componente vertical un valor inferior a la aceleracin de la gravedad o incrementar el valor de la velocidad para que la lmina de agua se adhiera al fondo del canal.

La poza de disipacin debe ubicarse en el extremo inferior de la trayectoria con el objetivo de absorber parte de la energa cintica generada en la rpida, mediante la produccin del resalto hidrulico y contener este resalto dentro de la poza.Con el fin de proteger el canal sobre todo si es en tierra, se puede revestir con mampostera la zona de proteccin.