Determinación de revanchas en canales en función de parámetros de diseño de varios autores

1. REVANCHAS EN CANALES A CIELO ABIERTO EN HORMIGÓN.
Ing. Manuel E. Espinosa
Ing. Roberto M. Alonso
1)GENERALIDADES.
La fijación de las dimensiones de un canal revestido se basa principalmente en la
determinación de parámetros emergentes de la finalidad del conducto, de las condiciones
topográficas de su implementación y de los materiales a emplear en su construcción.
a)Finalidad del conducto:
El parámetro fundamental para el diseño es el caudal de proyecto.
Definido éste como el máximo en condiciones de operación, depende pues de las
características del sistema en que se encuentra incluido y de la especificidad de su empleo.
En una red de riego donde se haya alcanzado un estado de rigidez de las demandas de agua,
el caudal de proyecto está representado por la demanda máxima del sistema aguas abajo del
lugar considerado en cambio, donde a la función riego se le agrega la de desagües tanto de
riego como aluvionales, la incertidumbre respecto a la intensidad de tal derrame hace
necesario adoptar criterios particulares que, conduzcan a la estimación del máximo caudal
que se estaría en condiciones de admitir, con lo cual se limita el incremento del caudal de
proyecto a lo que en cada caso resulte aceptable, según la importancia de los daños
quepudieren ocurrir.
b)Condiciones topográficas:
Definida el área de dominio de un canal, su trazado implica la condición de entrega a nivel
adecuado a cada usuario, de modo que la altimetría resulte en el menor consumo de energía
posible. En las redes de distribución por gravedad, donde no se toma energía externa al
sistema, la sujeción que existe es la de evitar escurrimientos en régimen crítico, para lo cual
se aplica el criterio que el tirante correspondiente al caudal de proyecto difiera con respecto al
tirante crítico en por lo menos el 10%; mediante la aplicación de distinto régimen hidráulico o
bien a la introducción de obras de arte (saltos). Por otra parte, los errores constructivos
originan variaciones de la pendiente de fondo de los canales y ello conlleva incertidumbre en
lo que deben ser las dimensiones de la sección transversal del canal, por lo cual se debe
controlar cuidadosamente la altimetría de los canales durante su construcción.
c)Materiales a emplear en la construcción:
La rugosidad de las superficies en contacto con la sección líquida influyen en la capacidad de
conducción, pues el coeficiente de rugosidad es un parámetro que puede variar en el tiempo.
Esta posibilidad introduce otra fuente de incertidumbre en la fijación de las dimensiones
finales de la sección transversal.
Resultan, pues, tres causas principales de incertidumbre para establecer el diseño final de la
sección de un canal, por lo cual se recurre a la adopción de una capacidad adicional
expresada en términos del tirante (la revancha), que de alguna manera equivale al concepto
de coeficiente de seguridad utilizado en ingeniería estructural. La revancha es el segmento
que, sumada al tirante de cálculo, define la altura total de la sección del canal.
2)RECOPILACIÓN DE ANTECEDENTES.
Reseña sobre criterios adoptados por diferentes autores.
2.1)Criterio del : Anteproyecto Definitivo Red de Riego del Río Atuel.
(Dirección de Hidráulica - Franklin Consult S. A. - Geomine S. A. ).

2. Para régimen subcrítico se adopta la expresión
r = 0,30 + 0,0033.(Qp-10) en que r = revancha en metros
Qp = caudal en m3/s.
Formula válida para caudales comprendidos entre 10 y 100 m3/s; la revancha mínima se
establece en 0,30m, mientras que la máxima es de 0,60m.
La fórmula se aplica para tirantes iguales o menores a 2,00m.
Para régimen supercrítico, se aplica la formula :
r = 0,61 + 0.037.v.t(1/3)
en que r = revancha en metros
v = velocidad media en el canal en m3/s
t = tirante en metros
2.2)Criterio de: Hidráulica de los Canales Abiertos
(Ven Te Chow )
Recomienda que estimaciones preliminares de la revancha bajo condiciones ordinarias sea
hecha de acuerdo con la siguiente fórmula :
F = ( C . y)(1/2)
F = es la altura en pies
y = es la profundidad máxima del agua en pies
C = es un coeficiente variable desde 1,50 para una capacidad del canal de 20 pie cúbico/seg.
( 0,566m3/s), hasta 2,50 para una capacidad del canal de 3.000 pie cúbico/segundo (
84,950m3/s) o más.
Esta aproximación está basada sobre la práctica promedio de Bureau of Reclamation.
2.3)Criterio de: Handbook of Applied Hydraulics
( Davis - Sorensen ).
El límite inferior de la revancha para canales pequeños es de 1 pie; el valor de cuatro pies es
un límite superior corriente para canales que tengan capacidad entre 2.000 a 3.000
pies cúbicos /segundo (56,634 a 84,950m3/s). Entre estos límites la revancha puede
ser calculada como 1 pie + 25% del tirante.
En la fig. 8 (capítulo 7-12) de los autores Davis - Sorensen, están los criterios de diseño para
los diferentes materiales que constituyen el cajero del canal. Estas curvas también se
encuentran en el libro Design of Small Canal Structures, (Bureau of Reclamation).
2.4)Criterios del: Proyecto de Presas Pequeñas
(Bureau of Reclamation).
En los canales que conducen a velocidad supercrítica, la rugosidad de la superficie, las
ondas, burbujas y salpicaduras, son función de la velocidad y de la energía de la
corriente.
La energía por metro de ancho es g.hv y expresada en función de v y d es v3
. d/2g ; por
consiguiente la velocidad, el calculo y la energía, pueden también ponerse en función
de d(1/3)
.
Una expresión empírica, basadas en estas relaciones y que da un valor razonable de la
revancha necesaria es:
r = 0,61 + 0,037.v.t(1/3)
donde
r = revancha en metros
v = velocidad media en metros por segundo
t = tirante en metros.
Formula que coincide con el criterio expuesto en el punto 2.1).
3)PROPUESTA DE DIRECTRICES.
3.1)Se propone para el régimen subcrítico las siguientes revanchas:
Caudales (m3/s) Fr Revancha (m) Observaciones
Q < 0,50 Fr < 0,50 0,15
Q < 0,50 0,50 < Fr < 0,90 0,20

3. 0,50 < Q < 1,00 Fr < 0,50 0,20
0,50 < Q < 10,00 <0,20 0,20 para tirantes no mayores de
2,00m
0,50 < Q < 10,00 0,20 < Fr < 0,50 r =0,20+0,0111.(Q-1) “ “ “ “ “ “
0,50 < Q < 10,00 Fr > 0,50 0,30 “ “ “ “ “ “
10,00 < Q < 100,00 Fr > 0,50 r =0,30+0,0033.(Q-10) “ “ “ “ “ “
3.2)Se propone para el régimen supercrítico las siguientes revanchas:
Caudales (m3/s) Revancha (m) Observaciones
<0,500 r = 0,25+0,037.v.t(1/3)
v=velocidad (m/s) ; t= tirante
(m)
0,500=Q=1,000 r = 0,30+0,037.v.t(1/3)
v=velocidad (m/s) ; t= tirante
(m)
1,000<Q=5,000 r = 0,50+0,037.v.t(1/3)
v=velocidad (m/s) ; t= tirante
(m)
>5,000 r = 0,60+0,037.v.t(1/3)
v=velocidad (m/s) ; t= tirante
(m)
4)MISCELÁNEA.
Las variables a tener en cuenta para el diseño de la revancha serán las siguientes:
4.1)Acumulación de arena o sedimentos.
4.2)Crecimiento de maleza, lamas u otra vegetación.
La consideración de los puntos anteriores hace que la sección hidráulica del canal sea menor
por lo tanto diminuye la capacidad de conducción.
4.3)Fuerza centrifuga en las curvas.
En este caso se tendrá que proyectar la altura, de los muros del canal, en la curva según el
peralte de las aguas.
4.4)Error de medición en el caudal entrante al canal.
4.5)Ingreso de aguas aluvionales.
4.6)Problema de la ondas producidas en régimen supercrítico.
4.7)Problema de la onda solitaria.
El tramo de canal que esté afectado por los puntos 4.4) , 4.5), 4.6) y 4.7) tendrá que recibir un
tratamiento especial en su estudio.
4.8)Elección del coeficiente de rugosidad que es variable en la vida útil del canal.
CONCLUSIÓN:
El ingeniero tendrá que adoptar un valor para la revancha del canal, debido a que el
mismo no podrá ser igual en todos los casos, ya que el fenómeno no se presenta
siempre en forma permanente.
Los criterios arriba sugeridos son para aplicar al diseño de canales en régimen
permanente.
El ingeniero cuando se enfrente con problemas particulares deberá adoptar el valor de
la revancha luego de considerar la incidencia de los fenómenos que afecten el
funcionamiento del canal estudiado.
Nomenclatura seguida: Hidráulica de los Canales Abiertos , Ven Te Chow , 5a. impresión,
Septiembre de 1990.
Este trabajo ha sido realizado en el ámbito de la Dirección de Ingeniería del Departamento
General de Irrigación.
Mendoza , diciembre 1995.