Los canales de llamada son estructuras para la captación de agua de escorrentía, los cuales se excavan de manera transversal a una ladera natural, con diversas dimensiones para alimentar a un jagüey u olla de agua. Es decir, en obras de captación que carecen de una cuenca aportadora bien definida o suficiente para abastecer las demandas de agua.

1. “SECRETARÍA DE AGRICULTURA,
GANADERÍA,
DESARROLLO RURAL,
PESCA Y ALIMENTACIÓN”
Subsecretaría de Desarrollo Rural
Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural”
DISEÑO HIDRÁULICO
DE UN CANAL
DE LLAMADA

2. 2
DISEÑO HIDRÁULICO DE UN CANAL DE LLAMADA
1. INTRODUCCIÓN
Los canales de llamada son estructuras para la
captación de agua de escorrentía, los cuales se
excavan de manera transversal a una ladera
natural, con diversas dimensiones para alimentar
a un jagüey u olla de agua. Es decir, en obras de
captación que carecen de una cuenca aportadora
bien definida o suficiente para abastecer las
demandas de agua.
Estas estructuras, tienen por objeto conducir los
escurrimientos superficiales de las laderas
naturales a fin de incrementar la capacidad de
almacenamiento de un depósito. Tiene la ventaja
adicional de servir como brecha cortafuego y
disminuir los efectos de la erosión hídrica.
2. OBJETIVO
El presente documento tiene como objetivo fijar
criterios técnicos, que sirvan como guía de
diseño de canales de llamada, así como
establecer los requisitos mínimos de seguridad
que deben cubrirse para su correcto
funcionamiento.
3. HIDROLOGÍA
Con la información de intensidades de lluvia y los
datos topográficos del terreno, se determina la
capacidad del canal para conducir
adecuadamente el gasto máximo de diseño. Éste
canal deberá ser capaz de encauzar la
escorrentía máxima, aportada por ladera
receptora, que pueda ocurrir en un tiempo
determinado (Figura 1).
Figura 1. Diagrama de ubicación del canal de llamada.
El volumen de agua que deberá recibir un canal
de llamada depende de diversos factores:
 La máxima intensidad de lluvia que pueda
ocurrir en un periodo y tiempo
determinados.
 Características de la zona vertiente, tales
como la pendiente, la cubierta vegetal
existente en el área, el suelo y sus
características de textura e infiltración, entre
otras.
 Extensión de la ladera, variable que está
directamente asociada al área aportadora
de escorrentía superficial al canal.
Para la determinación del gasto máximo de
diseño del canal, se recomienda emplear el
método racional.
3.1 CÁLCULO DEL GASTO MÁXIMO POR EL
MÉTODO RACIONAL
Este método asume que el máximo porcentaje
de escurrimiento de una cuenca pequeña ocurre
Zona Estable
Zona
erosionada
Canal de desviación
Quebrada
L
Area de
Impluvio
Zona de evacuación
del canal
L : Distancia mas lejana de el área de impluvio al canal

3. 3
cuando la totalidad de tal cuenca está
contribuyendo al escurrimiento, y que el citado
porcentaje de escurrimiento es igual a un
porcentaje de la intensidad de lluvia promedio;
lo anterior se expresa mediante la siguiente
expresión:
Donde:
= gasto máximo, m3
/s.
C = coeficiente de escurrimiento,
adimensional (Anexo 1).
I = intensidad máxima de lluvia para un período
de retorno dado, mm/h.
= área de la cuenca, ha.
360 = factor de ajuste de unidades.
Es el gasto máximo posible que puede
producirse con una lluvia de intensidad
en una cuenca de área y coeficiente de
escurrimiento C que expresa la fracción
de la lluvia que escurre en forma directa.
Período de retorno (T)
Período de retorno es uno de los parámetros
más significativos a ser tomado en cuenta en el
momento de dimensionar una obra hidráulica
destinada a soportar avenidas.
El período de retorno se define como el intervalo
de recurrencia (T), al lapso promedio en años
entre la ocurrencia de un evento igual o mayor a
una magnitud dada.
Debido a la gran variabilidad que sufren las
precipitaciones de un año a otro, se recomienda
dimensionar éste tipo de obras para un periodo
de retorno de 10 años.
Intensidad máxima de lluvia (I)
Las curvas intensidad-duración-frecuencia (IDF)
son básicas en todo análisis hidrológico para la
estimación de avenidas máximas por métodos
empíricos e hidrológicos (Figura 2). En la
actualidad ya se cuenta con las curvas IDF de
todo el país editadas por la Secretaría de
Comunicaciones y Transportes (SCT), y se
encuentran disponibles en su portal de internet1
.
Figura 2. Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF)
Para poder hacer uso de las curvas IDF es
necesario conocer el tiempo de concentración de
la lluvia. Este tiempo se define como el intervalo
que pasa desde el final de la lluvia neta hasta el
1
http://dgst.sct.gob.mx/fileadmin/Isoyetas/
1
10
100
1000
1 10 100 1000 10000
INTENSIDAD(mm/h)
DURACIÓN DE LA LLUVIA (minutos)
2 T
5 T
10 T
25 T
50 T
100
T
500
T

4. 4
final de la escorrentía directa. Representa el
tiempo que tarda en llegar, al aforo, la última
gota de lluvia que cae en el extremo más alejado
de la cuenca y que circula por escorrentía
directa. Por lo tanto, el tiempo de concentración
sería el tiempo de equilibrio o duración necesaria
para que con una intensidad de escorrentía
constante se alcance el caudal máximo.
El tiempo de concentración se calcula mediante
la ecuación:
Donde:
= tiempo de concentración, h
Lc = longitud del cauce principal de la cuenca, m
v = velocidad media del agua en el cauce
principal, m/s
Otra manera de estimar el tiempo de
concentración es mediante la fórmula de Kirpich:
Donde:
= tiempo de concentración, h.
Hc = Desnivel en m, desde la salida hasta el
punto más lejano en m.
Lc = longitud del cauce principal, m.
4. GENERALIDADES
4.1 CONCEPTOS BÁSICOS
Velocidad mínima. El diseño de canales,
recubiertos o no, que conducen agua con
material fino en suspensión, debe considerar que
la velocidad media del flujo, para el caudal
mínimo de operación, sea mayor o igual que la
necesaria para evitar la sedimentación del
material transportado.
Velocidad máxima. La velocidad máxima de
operación en canales, con o sin recubrimiento de
superficie dura, que conducen agua limpia o
material en suspensión debe limitarse para evitar
la socavación o erosión continua del fondo y
paredes por turbulencia, abrasión o
eventualmente cavitación.
Taludes. Se refiere a la inclinación que poseen
las paredes laterales del canal y las cuales se
expresan en forma de proporción. La forma más
usada en canales es la trapecial, con taludes que
dependen del terreno en el cual el canal será
excavado (Cuadro 4).
Borde libre (e). Es 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 cálculo del borde libre, debido a que las
fluctuaciones de la superficie del agua en un
canal, se puede originar por causas
incontrolables. En la práctica, en tanto no se
tengan valores específicos, es recomendable
usar: e=1/3 d para secciones sin revestimiento y
e = 1/6 d para secciones revestidas; donde d es el

5. 5
tirante del canal en metros. Pero siempre
manteniendo un bordo libre mínimo de 10 cm.
Sección hidráulica óptima. La capacidad de
conducción de un canal aumenta con el radio
hidráulico y varía inversamente con el perímetro
mojado. Desde el punto de vista hidráulico, para
un área dada, la sección más eficiente es aquella
que tiene el mínimo perímetro. Sin embargo, la
relación ancho basal/ profundidad quedará
determinada por un estudio técnico-económico.
4.2 TIPOS DE CANALES
4.2.1 Canales revestidos
El revestimiento de un canal satisface uno o
varios de los objetivos que a continuación se
mencionan:
a) Permitir la conducción del agua, a costos
adecuados y velocidades mayores, en áreas
de excavación profunda o difícil corte.
b) Disminuir la filtración y fugas de agua a
través del cuerpo del canal y evitar el
anegamiento u obras de drenaje costosas en
terrenos adyacentes.
c) Reducir y homogeneizar la rugosidad, con
ello las dimensiones de la sección y los
volúmenes de excavación.
d) Asegurar la estabilidad de la sección
hidráulica y proteger los taludes del
intemperismo y de la acción del agua de
lluvia.
e) Evitar el crecimiento de vegetación y reducir
la destrucción de los bordos por el paso de
animales.
f) Reducir los costos anuales de operación y
mantenimiento.
De acuerdo con lo anterior, un buen
revestimiento debe ser impermeable, resistente
a la erosión, de bajo costo de construcción y
mantenimiento, y durable a la acción de agentes
atmosféricos, plantas y animales.
En rigor, hasta los canales revestidos de concreto
pueden ser erosionados por el flujo si se rebasa
su resistencia a la erosión o se producen otros
fenómenos más complejos como son la
cavitación, que puede dislocar e incluso destruir
el revestimiento. Sin embargo, los
revestimientos de concreto amplían el intervalo
de resistencia a la erosión y proporcionan un
mejor desempeño hidráulico.
Tipos de revestimiento
Los revestimientos en un canal se construyen de
varios tipos de material. El llamado de superficie
dura puede ser a base de concreto simple,
reforzado o lanzado a alta presión, de concreto
asfáltico, de mampostería (piedra, ladrillo,
bloques prefabricados, etc). En general, dichos
materiales satisfacen todos los propósitos antes
expuestos y ofrecen gran resistencia a la acción
erosiva del agua. Otros revestimientos son a
base de materiales granulares, como arcilla,
tierra compactada o grava, que ofrecen menor
resistencia a la erosión, pero superpuestos o no,
sobre una membrana impermeable, disminuyen
de modo importante las pérdidas de agua por
infiltración.

6. 6
Velocidad Mínima. En general, para evitar el
depósito de materiales en suspensión se
recomienda diseñar un canal revestido con una
velocidad mínima aceptable del orden de 0.4 a
1.0 m/s.
Velocidades Máximas. En revestimientos no
armados, para evitar que los revestimientos se
levanten por sub-presión, se recomiendan
velocidades menores de 2.5 m/s. Si el
revestimiento cuenta con armadura la velocidad
deberá limitarse en función de la erosión
probable.
4.2.2 Canales no revestidos
El cuerpo de éste tipo de canales y de los ríos se
forma de materiales con partículas de forma,
tamaño y propiedades diferentes, que varían
desde grandes piedras a material coloidal. Según
sea la intensidad del flujo, el material no siempre
es capaz de resistir la fuerza de arrastre
generada por el agua, que crece conforme
aumenta la velocidad. Este aumento de
velocidad, generalmente asociado a un
incremento de pendiente, puede producir
arrastre del material y su posterior depositación
en las zonas donde disminuye la velocidad, lo
que puede favorecer la inundación de terrenos
adyacentes por una disminución de su capacidad
hidráulica de conducción.
Cuando no hay revestimiento y el material que
se excava es erosionable, las dimensiones de la
sección se eligen para evitar la erosión y la
sedimentación apreciable, es decir, se buscará
impedir el arrastre producido por el flujo en
cualquier condición de operación para que el
canal sea funcionalmente estable. Esto significa
que es más importante que el canal mantenga su
sección en equilibrio dentro de los intervalos de
fluctuación del gasto, que cualquier otra
condición de eficiencia hidráulica, económica o
constructiva.
Un canal no se reviste cuando el material del
lecho reporta poca perdida de agua,
generalmente en suelos arcillosos, para los que
pueden ser suficientes, una vez conformada la
sección, la compactación de su plantilla y
taludes.
Velocidad Máxima. Para éste tipo de canales, es
básico determinar la sección con la cual es
posible conducir el gasto de diseño, sin erosión
del lecho, a una velocidad igual a la máxima
permisible. Esta velocidad es incierta ya que los
lechos en uso soportan, sin erosión, velocidades
mayores a los recién construidos.
5. DISEÑO HIDRÁULICO DE UN CANAL
DE LLAMADA
Especificaciones técnicas de diseño del canal
Un canal de desviación o llamada adecuado,
según el terreno, debe conducir el gasto máximo
a una velocidad máxima que no socave la
estructura del canal, procurando que la
velocidad sea mayor que la mínima permitida
para el tipo de material para evitar
sedimentación. Obtenida la escorrentía máxima
y la velocidad máxima permitidas, se determina
el área mínima que deberá poseer la sección
hidráulica, a partir de la cual, el canal podrá

7. 7
cumplir con las características de diseño
señaladas.
Máxima Velocidad del agua
La máxima velocidad del agua, depende de la
naturaleza del material, en el cual se construye el
canal (Cuadro 1).
Cuadro 1. Velocidades máximas permitidas en canales.
Material Velocidad media (m/s)
Suelo Arenoso muy suelto 0.30 - 0.45
Arena gruesa o suelo arenoso suelto 0.45 - 0.60
Suelo arenoso promedio 0.60 - 0.75
Suelo franco arenoso 0.75 - 0.83
Suelo franco de aluvión o ceniza
volcánica 0.83 - 0.9
Suelo franco pesado o franco arcilloso 0.90- 1.2
Suelo arcilloso 1.20 - 1.50
Conglomerado, cascajo cementado,
pizarra blanda, hard pan, roca
sedimentaria blanda
1.80 - 2.40
Roca dura o Mampostería 3.00 - 4.50
Concreto 4.50 – 6.00
Mínima velocidad permisible
La velocidad a la que no se produce
sedimentación, depende del material
transportado por el agua, tal como se muestra
en el Cuadro 2.
Cuadro 2 Velocidades (m/s) mínimas en cauces para
evitar la sedimentación
Material En el fondo Media
Arcilla 0.08 0.11
Arcilla fina (2 mm) 0.16 0.23
Arena gruesa (5 mm) 0.21 0.3
Gravilla (8 mm) 0.32 0.46
Grava (25 mm) 0.65 0.93
Área mínima de diseño
El diseño de un canal de llamada, requiere de
una serie de iteraciones, a partir de una sección
transversal del canal, la cual, como mínimo,
debiera tener una superficie igual o mayor a la
calculada según la Ecuación:
Donde:
Vmax: Máxima velocidad permitida, m/s.
Qmax: Escorrentía crítica o gasto máximo de
diseño, m3
/s.
5.1 DISEÑO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de gasto
máximo, máxima velocidad permitida y área
mínima, se deberá realizar una serie de
iteraciones, de sucesivas secciones transversales,
a fin de encontrar aquella sección que sea capaz
de trasladar de manera segura el caudal para el
cual se diseña.
Se debe considerar, para una misma sección
transversal, aquélla capaz de trasladar un mayor
caudal, es decir, la que posea el mayor radio
hidráulico (proporción entre el área transversal
Ac y el perímetro mojado).
Para este fin se propone la metodología que se
describe a continuación:

8. 8
a) Selección de área, para la primera iteración,
se recomienda utilizar un área igual o
superior al área mínima de diseño.
b) Determinación de parámetros de la sección
transversal base y taludes, según las
condiciones del terreno.
c) Cálculo de los parámetros de tirante del
canal (d), ancho superior ( , taludes
( ), longitud de taludes inferior y
superior (Lsup y Linf) y radio hidráulico (r)
(Figura 3).
d) Asignación de la pendiente del canal (según
las condiciones del terreno) y determinación
de un coeficiente de rugosidad n (Cuadro 5).
e) Cálculo del caudal y velocidad de transporte
del canal.
Figura 3 Sección transversal de un canal.
f) Si el canal no satisface las especificaciones
técnicas, se procede a un nuevo diseño,
según las opciones:
g) Modificación de la pendiente y luego se
realiza nuevamente la prueba de control.
h) Modificación de la sección transversal (se
recomienda un aumento de un orden del 5-
10% respecto a la última iteración),
volviendo a la secuencia a partir del punto b
de esta sección.
Aprobadas las condicionantes técnicas, el perfil
de canal podrá ser implementado en terreno.
Cálculo de los componentes de la sección
transversal
Los datos de entrada para el diseño del canal,
son los siguientes:
Ac = Área de sección transversal del canal
(Superior al área mínima).
b = base del canal.
Zinf = Talud inferior.
Zsup = Talud superior.
Área (Ac): Área de diseño; se recomienda utilizar
como primera iteración el área mínima de diseño
(Amín) o una levemente superior, y aumentar en
cada iteración entre un 5 – 10 %, hasta encontrar
el diseño adecuado.
Base (b): Valor predefinido, normalmente igual
a 0.2 m.
Para el valor de la base del canal, pueden
considerarse los anchos de las cucharas de las
retroexcavadoras comerciales (VOLVO, NEW
HOLLAND, CATERPILLAR, etc.) ya que es muy
común emplearlas al abrir un canal de llamada
(Ver Cuadro 3)
b:base
d:Tirantedelcanal
TaludsuperiorZ:1
Perimetro mojado
TaludinferiorZ:1
Longitudinferior:Linf
Longitudsuperior:Lsup
S.L.A=Superficie libre del agua
Area transversal
del canal
e=Libre bordo

9. 9
Cuadro 3 Ancho de cuchara de las retroexcavadoras
comerciales
Ancho (m) Ancho (")
0.31 12
0.46 17
0.61 24
0.91 35
Talud inferior y superior: Es importante en la
determinación de los taludes del canal, que éstos
sean adecuados para cada tipo de suelo o
revestimiento, de modo que el canal no se
erosione (Zinf. – Zsup.), teniendo cuidado de
manera especial en obras de conservación
desarrolladas en suelos de texturas livianas
(arenosas), las cuales deben tener taludes
mayores.
Los taludes recomendados para la sección
trapecial de un canal se muestran en el Cuadro 4.
Cuadro 4. Taludes recomendados para la sección trapecial
de un canal para diferentes tipos de suelo.
Material Talud (Z)
Roca completamente sana Vertical
Roca ligeramente alterada 0.25:1
Mampostería 0.40:1
Tepetate duro, roca alterada 1.00:1
Concreto 1:1 o 1.25:1
Tierra algo arcillosa, tepetate blando, arenisca
blanda, etc.
1.5:1
Material poco estable, arena tierra arenosa, etc. 2.0:1
Con la siguiente fórmula se hace la
determinación de la altura de la sección
transversal de un canal (d).
√ ( )
( )
(5)
Una vez calculada la altura se procede al cálculo
de las siguientes componentes de la sección
transversal del canal:
Cálculo del ancho superior de la sección
transversal del canal (As):
( ) ( )
Cálculo de longitud de Talud inferior ( infL ):
√ ( )
Cálculo de longitud de taludes superiores ( supL ):
√ ( )
Cálculo del radio hidráulico (r) para una sección
trapezoidal:
( )
Opcionalmente, para comprobar si los cálculos
de los parámetros de la sección transversal
fueron correctos, se recomienda calcular el área
de la sección transversal con la ecuación 10, que
debiera ser igual al área de diseño Ac.

10. 10
Cálculo de área de la sección transversal
Donde:
Ac = área de la sección del canal, m2
.
b = plantilla del canal, m.
As = Ancho superior del canal m.
d = tirante del canal, m.
5.2 CAPACIDADES DEL CANAL DISEÑADO
Una vez diseñada la sección transversal del canal,
es asignada una pendiente para el canal, y se
determina el coeficiente de rugosidad del canal
que corresponde a las condiciones de terreno
(Cuadro 5).
Cuadro 5. Valores de n para fórmulas de Manning
(Arteaga, 2002).
Material Mínimo Normal Máximo
Roca (con salientes y sinuosas) 0.035 0.04 0.05
Tepetate (liso y uniforme) 0.025 0.035 0.04
Tierra (alineado y uniforme) 0.017 0.02 0.025
Tierra (construido con draga) 0.025 0.028 0.033
Mampostería seca 0.025 0.03 0.033
Mampostería con cemento 0.017 0.02 0.025
Concreto 0.013 0.017 0.02
Asbesto cemento 0.09 0.01 0.011
Polietileno o PVC 0.007 0.008 0.009
Fierro fundido 0.011 0.014 0.016
Acero remachado en espiral 0.013 0.015 0.017
Con estos valores se calcula la velocidad y el
caudal que transportará el canal por medio de
las ecuaciones de Manning descritas a
continuación:
Donde:
Vc = Velocidad media del agua en el canal, m/s.
Qc = Caudal del canal, m3
/s.
n = coeficiente de rugosidad de Manning,
adimensional.
r = radio hidráulico (área transversal del canal,
m2
; Ecuación 9).
s = pendiente del canal, adimensional
Ac = Área del canal, m2
(Amín = 3).
5.3 PRUEBA DE CONTROL DE
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL
CANAL.
Obtenidos los valores del caudal y velocidad se
verifica si el diseño del canal se encuentra
realizado en concordancia con las
especificaciones técnicas. De no ser así, se
deberá realizar un nuevo diseño (modificando la
pendiente y/o la sección transversal), que deberá
someterse nuevamente a verificación, y así
sucesivamente hasta encontrar el diseño
adecuado.

11. 11
Cálculo de la velocidad de una canal según
Manning:
Condicionantes Técnicas
De esta forma el diseño de un canal deberá
cumplir con las siguientes especificaciones:
 Área del canal, sea mayor o igual que el área
mínima (A mín = Qmáx/Vmáx en donde Qmáx =
gasto máximo; y Vmáx: Velocidad máxima
permitida):
Gasto máximo (Qmáx), sea menor que el caudal
Qc determinado para el canal diseñado:
 La velocidad del flujo del canal (Vc), sea
menor o igual que la velocidad máxima
permitida y mayor o igual que la velocidad
mínima permitida según las características
del canal diseñado:
5.4 EJEMPLO DE DISEÑO
En base a lo que se describió, en los apartados
anteriores, se procede a hacer los cálculos para
el diseño de un canal y se presentan como
ejemplo los resultados con datos obtenidos de
un levantamiento topográfico, teniendo la
longitud total del cauce (Lc) del cual se desviará
el agua y el desnivel del terreno (Hc).
Además, es necesario contar con la superficie
(ha) de todo el terreno cuyas aguas vayan a
verter sobre el canal; dicho dato se puede
obtener a través de la delimitación del área y de
un modelo digital de elevación.
1) Cálculo del gasto de diseño o gasto crítico.
Se calcula la intensidad de precipitación,
ayudándose de la fórmula para obtener el
tiempo de concentración de Kirpich y las curvas
IDF de la Secretaria de Comunicaciones y
Transportes.
Cálculo de intensidad de precipitación (mm/h)
Tc: Tiempo de concentración (min) 5.31
T: Periodo de retorno (años) 10
I: Intensidad (mm/h) 91.71
Se obtiene el Coeficiente de escurrimiento del
área de aporte al canal y se calcula el gasto
máximo con el método racional.
Acu : Área de aporte al canal (Ha) 20
Ce: Coeficiente de escurrimiento 0.0948
Qd: Gasto de diseño o crítico (m3
/s) 0.48
2) Diseño hidráulico y dimensionamiento
del canal.
Para este ejemplo se tiene un suelo franco
arcilloso y la velocidad máxima permitida para

12. 12
ese tipo de suelo de acuerdo al Cuadro 1, es de
0.9 m/s, con lo que da:
Se propone un área mayor al área mínima de
diseño, a partir de la cual se hará el diseño.
Se propone la base (b) , la altura (d), el talud
superior e inferior de acuerdo a los taludes
recomendados en el Cuadro 4 para un suelo con
arcilla, con el fin de obtener el ancho superior
del canal ( ) ángulo del talud y longitud de los
taludes superior e inferior ( y )
respectivamente:
Longitud Canal de
Desviación (m)
Base (m) Altura (m)
Ancho Superior
(m)
100.00 0.20 0.58 1.94
Talud superior (aguas arriba) Talud Inferior (aguas abajo)
1:Z
Angulo
(grados)
Longitud
(m)
1:Z
Angulo
(grados)
Longitud
(m)
1.50 56.31 1.05 1.50 56.31 1.05
Posteriormente se calcula:
Área Sección Transversal (m2
) 0.62
Volumen conducido en todo lo largo del canal (m³) 62.00
Radio Hidráulico (m) 0.27
Volumen de excavación (m³) 62.00
Se deduce la pendiente con la siguiente fórmula:
[ ]
n (canal propuesto; valor según tabla) 0.0225
Pendiente del canal (decimal) 0.002
3) Resultados y condiciones de funcionamiento del canal de llamada.
REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
CARACTERISTICA DE
CANAL DISEÑADO
CONTROL COMPROBACIÓN DE CONDICIONANTES TÉCNICAS
Área Mínima (m²) (Q/V)
0.54
A : Área de
diseño
0.62 ACEPTADO
Área Mínima
<
A : Área de
DiseñoQ (esc. crítica) : (vel. Max. Permitida) 0.54
Q (m³/s)(esc. crítica)
0.48
Q : Caudal de
diseño
0.52 ACEPTADO
Escorrentía Crítica
<
Q : Caudal de
diseñoCaudal mínimo del canal (Mínima)
Máxima Velocidad permitida (m/s) 0.90 V : Velocidad
estimada
0.83 ACEPTADO
Máx vel permitida > V : Velocidad
estimadaMínima velocidad permitida (m/s) 0.23 Mín vel permitida <
Área mínima de diseño (m2
) 0.54
Área propuesta (m2
) 0.62

13. 13
6. TRAZO
En virtud que los canales de llamada se trazan
transversalmente a la pendiente dominante de la
ladera, la cimentación del terraplén debe
banquearse como se muestra en la Figura 4.
La distancia AB varía de 4 a 5 veces el tirante
para suelos de grava de primera clase con
arcilla suficiente para asegurar cohesión, y de
8 a 10 veces para suelos más ligeros o arcillosos.
En cualquier caso, el terraplén debe ser
suficientemente grande para prevenir fugas
excesivas y tubificación, o bien, tener un corazón
impermeable o un revestimiento.
En el cálculo del libre bordo del canal debe
preverse el asentamiento que va a sufrir el
terraplén.
Sobre las laderas, el trazo del canal debe seguir
en lo posible las curvas de nivel del terreno, con
pendientes longitudinales que varíen entre 0.001
y 0.002. De este modo, las curvas horizontales,
para cambiar la dirección del canal, afectan las
cantidades de corte y relleno. Por otra parte, los
contornos resultantes de las curvas de nivel, en
terrenos accidentados, pueden ser demasiado
irregulares para ser seguidos por un canal de
tamaño apreciable. En éste último caso, la
profundidad del corte debe variar, pero
buscando la compensación entre los tramos de
corte en exceso con los de relleno en déficit. Esto
implica que debe analizarse la curva masa para
mantener las distancias de acarreo en márgenes
económicamente viables.
Figura 4. Corte y relleno en ladera.
Es necesario considerar las condiciones
geológicas del terreno, ya que influyen en forma
decisiva sobre la ubicación del canal y la
determinación de sus secciones transversales.
Por ellos se deben explorarse las formaciones
geológicas, disposiciones de los estratos, fallas,
calidad de la roca (grado de fisuramiento,
permeabilidad, resistencia, tendencia al
intemperismo, etc.) en cortes y rellenos,
tomando en cuenta su profundidad o altura, la
cimentación de los muros del canal y del relleno,
así como la extensión y calidad del
revestimiento.
7. METODOLOGÍA PARA EL TRAZO DE
UN CANAL CON CIVIL CAD
Cuando se trata de trazar un canal de llamada es
necesario recolectar la información que pueda
conjugarse para su buen trazo:
a) Fotografías aéreas para localizar el área
de estudio.
b) Planos topográficos y catastrales.
c) Estudios geológicos, suelos y vegetación.
Una vez obtenida la información cartográfica
necesaria, en escala 1:50,000 o menor, se
procede en gabinete a identificar un trazo

14. 14
preliminar, el que se replantea en campo y se le
hacen los ajustes necesarios para identificar el
trazo definitivo.
En el caso de no existir información topográfica
básica se procede a levantar el relieve por donde
pasará el canal, procediendo con los siguientes
pasos:
d) Reconocimiento del terreno
Se recorre la zona anotando todos los detalles
que influyen en la determinación de un eje
probable de trazo, estableciendo el punto inicial
y punto final.
e) 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 equipo topográfico. 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, máximo cada 20 m.
f) Trazo definitivo
Con los datos del trazo preliminar 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.
La metodología que se explica a continuación, es
para datos obtenidos de un levantamiento
topográfico de parcelamiento con coordenadas
(x,y,z), además de auxiliarse con los softwares
AutoCad y CivilCad, para obtener volúmenes con
una sección de canal tipo trapezoidal.
Es importante destacar que habrá algunos pasos
que no se detallarán, ya que se exponen en el
Instructivo de “Topografía para Obras COUSSA”.
Primero se debe definir la pendiente de diseño,
las características geométricas y las propiedades
hidráulicas del canal.
Importar puntos
Con el CivilCad se establece estilo y tamaño de
letra para proceder a importar las coordenadas
del levantamiento; en seguida se identifican los
puntos correspondientes a las parcelas y se unen
éstos con polilíneas para obtener los polígonos
del parcelamiento (Figura 5).
Figura 5. Unión de puntos.
Triangulación
Esto hace posible poder dibujar los puntos de
proyecto con coordenadas XYZ y producir la
triangulación y curvas de nivel de proyecto
(Figura 6).

15. 15
Figura 6. Triangulación.
Curvas de nivel
Obtener las curvas de nivel a cada 20 m,
anotando las elevaciones en las curvas (Figura 7).
Figura 7. Curvas de nivel.
Ubicación del canal
Trazar con una polilínea por dónde va a estar la
ubicación del canal; es importante tomar en
cuenta la pendiente del terreno en base a las
curvas de nivel (Figura 8).
Figura 8. Ubicación del canal.
Cadenamiento
Para obtener la longitud del canal es necesario
cadenar, por lo que hay que marcar estaciones
en el eje de proyecto, ya sea a intervalos
regulares, puntos seleccionados o por distancia a
la estación inicial (Figura 9).
Perfil del canal
Generar el perfil del terreno especificando escala
horizontal y vertical (Figura 10).
Figura 9. Cadenamiento del canal.
TRAZO DE
CANAL
CADENAMIENTO

16. 16
Figura 10. Perfil del canal.
Pendiente del perfil
Anotar pendiente en segmentos de perfil en
forma automática o manual, usando las
siguientes instrucciones: CivilCad, Altimetría,
Perfiles, Anotar, Pendiente (Figura 11).
Seleccionar el perfil, indicar Manual (M), elegir
primer punto (estación 0+000) y segundo punto
que corresponde a la longitud total del canal
(Figura 12).
Generar perfil de proyecto con la pendiente que
se calcula, es decir, por cada kilómetro que se
avanza debe de bajar cierto desnivel y así hasta
obtener el total que se debe bajar en la longitud
total del canal (Figura 13).
Figura 11. Secuencia para generar pendiente del perfil.
Figura 12. Pendiente del perfil.
Figura 13. Desnivel para generar perfil de proyecto.
Ubicar la polilínea con el desnivel en el perfil
generado. Dicha polilínea será llamada perfil del
DATOS DE ESTACIÓN ESCALA
PERFIL DEL TERRENO
PERFIL DEL
TERRENOPENDIENTE
ESCALA
DATOS DE ESTACIÓN
PUNTO 1
DESNIVEL
PUNTO 2

17. 17
proyecto, que no se debe de colocar en el
misma elevación donde inicia el perfil del terreno
(km 0+000). Hay que tomar en cuenta los datos
de libre bordo y tirante del canal, (por ejemplo bl
o l.s.l.a =0.30m y d=0.80m), para el ejemplo
práctico, y obtener cortes y rellenos; una tercera
parte irá enterrada (1.10/3=0.37m), y se
generará una polilínea vertical (0.37m), tal como
se muestra en la Figura 14.
Figura 14. Ubicación del perfil del proyecto con respecto
al perfil de terreno.
Al verificar el perfil del terreno, respecto al de
proyecto, nos indica mayor volumen de relleno
que de excavación, por lo que se recomienda, en
el perfil del proyecto, caídas hidráulicas, según lo
requiera la topografía (Figura 15).
Figura 15. Volumen de relleno excesivo en la ubicación
del perfil del proyecto con respecto al de terreno.
Una vez identificadas las caídas, dibujar con
polilínea el nuevo perfil del proyecto (Figura 16).
Convertir la polyline que se dibujó con caídas a
perfil de proyecto.
El perfil de proyecto define la elevación de las
rasantes o subrasantes de proyecto. El programa
calcula la elevación inicial y final de rasantes del
perfil si ya están definidas o condicionadas, en
caso contrario utiliza como referencia la
elevación inicial y final del perfil de terreno; se
llevan a cabo las siguientes instrucciones:
CivilCad, Altimetría, Perfiles, Proyecto, Convertir
(Figura 17).
Seleccionar perfil del proyecto y perfil de
terreno.
Copiar únicamente perfil de terreno del
proyecto, en otro apartado, para generar la
retícula y obtener los datos necesarios para
generar el volumen de cortes y rellenos.
Retícula
Civil Cad, Altimetría, Perfiles, Retícula (Figura 18).
Al activar la secuencia de retícula, muestra la
caja de diálogo, donde se selecciona: Terreno y
proyecto, aceptar (Figura 19).
PERFIL DEL TERRENOPERFIL DEL PROYECTO
PERFIL DEL TERRENOPERFIL DEL PROYECTO

19. 17
Figura 16. Perfil del proyecto con caídas.
Figura 17. Secuencia para convertir perfil con caídas a
perfil del proyecto.
Figura 18. Secuencia para generar retícula en perfil.
Figura 19. Caja de diálogo para retícula en perfiles.
Seleccionar perfil del terreno y del proyecto
(Figura 20).
COPIA PERFIL DEL
PROYECTO
PERFIL DEL TERRENO
PERFIL DEL PROYECTO CON
CAÍDA
PERFIL DEL PROYECTO

20. 18
Figura 20. Selección de perfiles para generar retícula.
El programa de CivilCad genera el perfil con
retícula en el que muestra terraplén, corte,
subrasante y terreno (Figura 21).
Figura 21. Perfil con retícula, terraplén, corte, subrasante
y terreno.
Secciones
Para generar las secciones, se debe tener puntos
suficientes por donde pasa el trazo del canal, por
lo que es recomendable unir e insertar puntos,
para generar todas las secciones. Para dicha
unión usamos: CivilCad, Puntos, Terreno, Unir
(Figura 22).
Figura 22. Secuencia para unir puntos.
El CivilCad pide que si considerar elevación: Si (S)
e indicar el punto inicial (Figura 23).
Figura 23. Unión de puntos considerando elevación.

21. 19
Mostrar el siguiente punto, y así sucesivamente;
ello va generando una serie de polilíneas sobre
las cuales se insertarán los puntos, usando:
CivilCad, Puntos, Terreno, Insertar (Figuras 24, 25
y 26).
Al momento de ir insertando los puntos se
pueden enumerar.
En este caso no se enumerarán los puntos por lo
que se marca No (N).
Se introducen los puntos encima de las polilíneas
generadas en el paso anterior (Figura 27).
Para verificar que se haya generado el punto, se
le da zoom y para conocer las coordenadas del
punto generado, se le da click en properties y se
despliega un cuadro que indica la posición del
punto (Figura 28).
Figura 24. Secuencia para insertar puntos.
Figura 25. Inserción de puntos.
Figura 26. Serie de polilíneas con puntos insertados.
Figura 27. Inserción de puntos del eje de la planta del
perfil sobre la intersección de las polilíneas generadas.

22. 20
Figura 28. Coordenadas de punto insertado.
Una vez que se tienen los suficientes datos, se
procede a generar las secciones transversales,
seleccionando el eje del proyecto, creando todas
las secciones e indicando los datos
correspondientes en la caja de diálogo (Figura
29).
Figura 29. Sección transversal generada.
Cortes y rellenos
Para obtener cortes y rellenos, es necesario
dibujar la sección tipo con sus características
geométricas (Figura 30).
Figura 30. Características geométricas del canal para
obtener volumetría.
Verificar en la sección la elevación del terreno
natural con respecto a la elevación del perfil en
la subrasante. Por ejemplo en el km 0+000, si se
tiene una elevación en la sección de 1765.12
menos la que nos marca el perfil de 1764.93 es
igual a 0.19.
Entonces en la sección 0+000 hacer un offset
(desfase) de 0.19 y ubicar la sección tipo.
Figura 31. Offset con respecto a la elevación del terreno
natural con el perfil de la subrasante.
SECCIÓN TIPO DEL
CANAL
SECCIÓN DEL
TERRENO
OFFSET
DE 0.19

23. 21
Eliminar el desfase generado, ya que solo sirve
para guiarse y colocar la sección tipo del canal.
Convertir la sección tipo de canal a sección de
proyecto, a través de: CivilCad, Secciones,
Proyecto, Convertir (Figura 32).
Seleccionar sección de proyecto y de terreno
(Figura 33).
La sección se convierte a proyecto. Lo que sigue
es anotar (CivilCad, Secciones, Anotar) datos en
secciones de proyecto en forma manual o
automática (Figura 34).
Figura 32. Secuencia para convertir sección tipo a
proyecto.
Figura 33. Selección de sección de proyecto y de terreno.
Figura 34. Secuencia para anotar datos en secciones.
Al activar esta rutina, aparece la siguiente caja
de diálogo, en la que se indicarán los datos

24. 22
que se requieran y que aparezcan en cada una
de las secciones (Figura 35).
Figura 35 Caja de diálogo para anotar datos en secciones.
Los datos que pueden anotarse manual o
automáticamente son: pendiente, talud, offset,
rasante, elevación de terreno natural y área.
Se puede especificar un rango de valores para
considerar la pendiente como talud, indicando
la relación horizontal/vertical. Los prefijos que
se anteponen a los datos anotados pueden
modificarse en la caja de diálogo
correspondiente.
Seleccionar la sección del canal y sección de
terreno; en seguida aparecerá la sección con los
datos seleccionados en la caja de diálogo de
secciones (Figura 36).
Figura 36. Sección con volumetría.
El procedimiento para obtener área de terraplén
y área de corte, se hace para cada una de las
secciones.
En una hoja de EXCEL, se suman las áreas de
cada sección y se obtiene el volumen total de
terraplén y corte, como se muestra en el
siguiente ejemplo:
Estación
Área de
terraplén
A1+A2 d/2 Volumen
Volumen
acumulado
0+000 1.61 10 0
0+020 2.04 3.65 10 36.5 36.5
0+040 2.62 4.66 10 46.6 83.1
Estación
Área de
corte
A1+A2 d/2 Volumen
Volumen
acumulado
0+000 0.21 10 0
0+020 0.05 0.26 10 2.6 2.6
0+040 0.00 0.05 10 0.5 3.1

25. 23
8. BIBLIOGRAFÍA
ArqCOM. 2011. Ayuda de usuario para CivilCad y
AutoCad.
Arteaga, T. R. E. 2002. Hidráulica elemental.
Departamento de Irrigación, UACh, México.
DGOP. 2002. Manual de carreteras, Instrucciones
y criterios de diseño, Volumen 3. Dirección
General de Obras Públicas, Dirección de Vialidad,
Ministerio de obras públicas, Chile.
Sotelo, A. G. 2002. Hidráulica de canales. UNAM.
México.
9. ANEXO 1.
ELABORARON:
Dr. Mario R. Martínez Menes
Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso
Ing. Ma. Clara Elena Mendoza González
Ing. Rodiberto Salas Martínez
Ing. Hilario Ramírez Cruz
Para comentarios u observaciones al presente
documento contactar a la
Unidad Técnica Especializada (UTE) COUSSA
www.coussa.mx
Dr. Mario R. Martínez Menes
mmario@colpos.mx
Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso
demetrio@colpos.mx
Teléfono: (01) 595 95 5 49 92
Colegio de Postgraduados, Campus
Montecillo, México.

26. 25
De acuerdo a la norma oficial Mexicana NOM-011-CNA-2000 conservación del recurso agua, el
coeficiente de escurrimiento se determina a partir de los siguientes procedimientos:
 Transferencia de información hidrométrica y climatológica de cuencas vecinas,
hidrológicamente homogéneas.
 En la cuenca vecina se determinan los coeficientes de escurrimientos anuales (Ce), mediante
la relación de volumen escurrido anualmente (Ve), entre el volumen de precipitación anual
(Vp) correspondiente.
 Con los valores del volumen de precipitación anual y el coeficiente de escurrimiento anual,
obtenidos en la cuenca vecina, se establece una correlación gráfica o su ecuación matemática.
 Con apoyo de la ecuación matemática o en la gráfica -y al utilizar los valores del volumen de
precipitación anual de la cuenca en estudio- se estiman los correspondientes coeficientes
anuales de escurrimiento.
 En función del tipo y uso de suelo y del volumen de precipitación anual, de la cuenca en
estudio.
 A falta de información específica, con apoyo a los servicios del Instituto Nacional de
Estadística, Geografía e Informática (INEGI) y de visitas de campo, se clasifican los suelos de la
cuenca en estudio, en tres diferentes tipos: A (suelos permeables); B (suelos medianamente
permeables); y C (suelos casi impermeables), que se especifican en el Cuadro 1. Y al tomar en
cuenta el uso actual del suelo, se obtiene el valor del parámetro K.

27. 26
Cuadro 6. Valores de K, en función del tipo y uso de suelo.
TIPO DE SUELO CARACTERÍSTICAS
A Suelos permeables, tales como arenas profundas y loess poco compactos
B
Suelos medianamente permeables, tales como arenas de mediana
profundidad: loess algo mas compactados que los correspondientes a los
suelos A; terrenos migajosos
C
Suelos casi permeables, tales como arenas o loess muy delgados sobre
una capa impermeable, o bien arcillas
USO DEL SUELO
TIPO DE SUELO
A B C
Barbecho, áreas incultas y desnudas
Cultivos:
En hilera
Legumbres o rotación de praderas
Granos pequeños
Pastizales:
% del suelo cubierto o pastoreo
Más del 75% poco
Del 50 al 75% regular
Menos del 50% excesivo
Bosque:
Cubierto más del 75%
Cubierto del 50 al 75%
Cubierto del 25 al 50%
Cubierto menos del 25%
Zonas urbanas
Caminos
Praderas permanentes
0.26
0.24
0.24
0.24
0.14
0.20
0.24
0.07
0.12
0.17
0.22
0.26
0.27
0.18
0.28
0.27
0.27
0.27
0.20
0.24
0.28
0.16
0.22
0.26
0.28
0.29
0.30
0.24
0.30
0.30
0.30
0.30
0.28
0.30
0.30
0.24
0.26
0.28
0.30
0.32
0.33
0.30
 Si en la cuenca de estudio existen diferentes tipos y usos de suelo, el valor de K se calcula
como la resultante de subdividir la cuenca en zonas homogéneas y obtener el promedio
ponderado de todas ellas.
 Una vez obtenido el valor de K, el coeficiente de escurrimiento anual (Ce), se calcula mediante
las formulas siguientes:
K: PARÁMETRO QUE DEPENDE DEL TIPO Y USO DEL SUELO COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO MEDIO ANUAL (Ce)
Si K resulta menor o igual a 0.15
Si K es mayor que 0.15
P = precipitación anual, en mm.
El rango donde las fórmulas se consideran validas es para valores de precipitación anual entre 350 y
2150 mm.

28. 27
La transpiración está incluida en el coeficiente de escurrimiento.
 En aquellos casos en que se cuente con estudios hidrológicos y se conozcan los coeficientes de
escurrimiento, éstos se podrán usar para el cálculo del escurrimiento.
 Información requerida:
 Procedimiento de cálculo y metodología para determinar la precipitación media anual en la
cuenca.
 Procedimiento de estimación y consideraciones para determinar el coeficiente de
escurrimiento.
 Relación de las estaciones climatológicas utilizadas para determinar los escurrimientos,
indicando sus coordenadas geográficas, así como las entidades federativas a las que
pertenecen, poblaciones próximas importantes y cualquier otra información de utilidad que
permita hacer más claro el cálculo del volumen anual de escurrimiento natural.
En el caso de que en la cuenca en estudio no cuente con suficiente información hidrométrica ni
pluviométrica, o ambas sean escasas, el volumen medio anual de escurrimiento natural se determina
indirectamente transfiriendo la información de otras cuencas vecinas de la región, mismas que se
consideran homogéneas y que cuentan con suficiente información hidrométrica o pluviométrica; para
ello se requiere la siguiente información:
 Nombre y área la de cuenca hidrológica o subcuenta en estudio.
 Ubicación de la cuenca hidrológica en cartas hidrográficas, indicando su localización con
respecto a la región o subregión hidrológica y entidades federativas a las que pertenece.
 Nombre de las estaciones hidrométricas y su ubicación sobre el cauce principal.
 Volúmenes de extracción de la cuenca hidrológica en estudio y sus diversos usos.
 Notas aclaratorias necesarias.
 Información pluviométrica e hidrométrica de por lo menos 20 años de registro.
 Descripción del método aplicado, así como la justificación de su empleo en esa cuenca,
subcuenca o punto específico.
 Relación de las variables significativas de la cuenca, empleadas en el coeficiente de
escurrimiento.
 Resultados de las pruebas de homogeneidad hidrológica, climatológica, y fisiográfica de las
cuencas vecinas y/o registros empleados en la trasferencia de información.