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Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental 
DISEÑO Y CRITERIOS DE 
PLANIFICACIÓN DE CANALES 
CURSO : OBRAS HIDRAULICAS 
DOCENTE : ING. ZEGARRA VASQUEZ, OSCAR
DISEÑO DE CANALES
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Los canales como elementos de transporte del agua, 
son conducciones artificiales en las que el agua 
circula sin presión, es decir en contacto continuo con la 
atmósfera. El estudio hidráulico de estas conducciones 
se caracteriza porque el movimiento del agua se 
realiza por su propio peso, es decir, sin ningún gasto 
energético y aprovechando la fuerza de la gravedad. 
En un proyecto de irrigación, lo que compete al diseño 
de canales y obras de arte no es la más importante; 
pues es el caudal el factor clave en el diseño y el más 
significativo en un Proyecto de Riego, se obtiene en 
base a la interrelación de ciertos factores como son: tipo 
de suelo, cultivo, condiciones climáticas, métodos de 
riego.
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS: 
Los canales de riego dentro de una planificación, comúnmente tienen 
forma rectangular o trapezoidal, adoptando por su función diferentes 
denominaciones, así tenemos por ejemplo:
Donde: 
b = Base del canal o ancho de solera. 
d = Tirante de agua. 
f = Borde libre. 
m1 = Talud interior del canal. 
m2 = Talud de corte. 
m3 = Talud exterior del terraplén del canal. 
C1 y C2 = Anchos de bermas o caminos de servicio o 
vigilancia. 
H = f + d = Altura total del canal. 
T = Ancho superficial de agua en el canal. 
- Gasto en m3/seg (Q) 
- Gasto unitario en m3/seg/ml (q) 
- Velocidad media en m/seg (v) 
- Velocidad puntual en m/seg (w) 
- Coeficiente de rugosidad (n) 
- Pendiente hidráulica (s)
SECCIONES TÍPICAS EN CANALES DE RIEGO 
La sección típica de un canal tanto de riego como de drenaje deberá 
entenderse como una sección, en la cual se muestre además de las 
características geométricas de la caja del canal, las características 
geométricas de su camino de vigilancia. 
Las secciones tienen las siguientes características: 
 Cuando el canal se encuentra en 
relleno, primeramente se construirá 
una plataforma compactada hasta 
una altura limitada por el bordo del 
canal revestido, menos el espesor 
del revestimiento 
 Cuando el canal este construido 
en corte, primeramente se 
prepara una plataforma de 
excavación con un ancho que 
facilite la excavación y el 
revestimiento mecanizados de la 
caja del canal. 
 Los ejes de la caja del canal y del 
camino de vigilancia deben ser 
paralelos solo en casos 
excepcionales de excavación y 
relleno el paralelismo se distorsiona. 
 Los taludes de relleno y 
excavación deben tener una 
inclinación de 1.5:1
FORMAS DE LA SECCION TRANSVERSAL 
Sección trapecial 
Sección rectangular 
Sección circular 
Las más conocidas en la práctica son:
CANAL TRAPECIAL CANAL RETANGULAR 
CANAL TAYMI CANAL TÚCUME 
Es la más común, 
adaptándose esta forma 
sobre todo por razones de 
estabilidad de taludes del 
canal y facilidades 
CONSTRUCTIVAS 
En este caso 풎ퟏ = ퟎ , 
esta sección se adapta 
sobre todo en zonas de 
suelos estables y se 
quiere ahorrar cortes 
excesivos.
CANAL CIRCULAR 
Es la sección hidráulica más 
eficiente, generalmente son 
tubos prefabricados o cilindros 
de gasolina que son usados 
como canales. Son baratos y se 
ahorra excavación.
CLASIFICACION DE CANALES 
POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCION: 
Los canales de riego dentro de una planificación, comúnmente tienen forma 
rectangular o trapezoidal, adoptando por su función diferentes denominaciones, así 
tenemos por ejemplo: 
Canal principal o de conducción 
Canal de 2° orden o sub canales 
Canales de 3er orden o laterales 
Canales de 4to orden o sub laterales 
Canales de 5to orden o regaderas
Representación gráfica de la jerarquía de los canales
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
En el diseño de la rasante de un canal se debe tener en cuenta las 
siguientes consideraciones generales: 
 La pendiente de la rasante de fondo debe ser en lo posible igual a la 
pendiente natural promedio del terreno, para optimizar el 
movimiento de tierras. 
 Para definir la rasante de fondo se prueba con el caudal 
especificado y diferentes cajas hidráulicas. 
 Al diseñar la rasante del canal deberá diseñarse casi 
simultáneamente la rasante de su camino de vigilancia. 
 Necesariamente deberán conjugarse los siguientes parámetros: 
Caudal, pendiente, tipo de suelo, talud, plantilla del canal y 
velocidad máxima permisible.
Donde: 
T = Ancho superior del canal 
b = Plantilla 
z = Valor horizontal de la inclinación del talud 
C = Berma del camino, puede ser: 0,5; 0,75; 1,00 m., según el canal sea de 
tercer, segundo o primer orden respectivamente. 
V = Ancho del camino de vigilancia, puede ser: 3; 4 y 6 m., según el canal 
sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. 
H = Altura de caja o profundidad de rasante del canal. En algunos casos el 
camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes, según las necesidades 
del canal, igualmente la capa de rodadura de 0,10 m. a veces no será 
necesaria, dependiendo de la intensidad del tráfico.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Un sistema de riego debe cumplir en forma 
óptima con las siguientes condiciones: 
- Costos mínimos para operación y mantenimiento. 
- Operación sencilla y control fácil para usarlos y los responsables para 
la operación. 
- Pérdidas mínimas de agua por operación. 
- Pérdidas mínimas de agua por infiltración. 
- Impedir el robo de agua. 
- Seguridad contra desbordes. 
- Flexibilidad para adaptarse a las diferentes exigencias de caudales y 
métodos de riego para los diferentes cultivos. 
- Finalmente, tratándose de satisfacer las condiciones señaladas en los 
puntos anteriores, con el diseño final del sistema de riego deberá 
lograrse: 
 Longitudes mínimas de canales. 
 Secciones mínimas de los canales. 
 Costos mínimos de construcción.
PERFILES LONGITUDINALES EN 
CANALES DE RIEGO 
Una vez obtenido el perfil longitudinal del eje del canal, se procede a 
dibujarlo en gabinete a escalas 1:1000 ó 1:2000 para el sentido horizontal y 
1:100 ó 1:200 para el sentido vertical, los parámetros que suelen 
presentarse en el diseño de canales del perfil longitudinal de un canal de 
riego, son los siguientes: 
Kilometraje 
Cota de Terreno 
Tipo y Número de Obras de Arte 
Rasante de Canal 
Pendiente de fondo de canal 
Cota de nivel de agua de canal 
Dimensiones del Canal 
Sección Transversal o Típica 
Área irrigada por el Canal de 
Riego 
Caudal de Diseño 
Tirante 
Ancho total de Plataforma 
Curvatura de Trazo 
Tubo de Drenaje 
Pozo de Control
POZOS DE 
CONTROL 
De Control 
Simple 
Sirve para controlar y limpiar el 
tubo entrante y saliente en tramo 
del tubo con una longitud máxima 
200 m aguas arriba y agua abajo, 
en caso de que el dren entubado 
esté formando una curva 
horizontal mayor de 20° también 
se colocara un pozo de este tipo. 
De Control con 
Desarenador 
Cuando el dren entubado cambie de 
pendiente mayor a menor, existe el 
peligro de sedimentación en el tramo 
menor. Para evitarlo se colocara en 
este punto de cambio un pozo de 
control con desarenador, este 
desarenador consiste en un fondo de 
0.50 m por debajo de la entrada y 
salida de los tubos. 
De control con 
Caída 
En el caso que se 
deba salvar un 
desnivel entre el tubo 
de entrada y salida; se 
debe prever un pozo 
de control con caída, 
donde el tubo de 
entrada tiene un nivel 
más alto que el de 
salida
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Deberá tenerse siempre presente, que el diseño de un sistema de riego 
implica también el diseño de un sistema de drenaje, pues la experiencia ha 
demostrado que de no ser así y al poner bajo riego áreas nuevas sin ningún 
problema de drenaje con niveles freáticos profundos, al cabo de algunos 
años este problema presenta mayores dificultades y por lo tanto resulta más 
costoso que si se hubiera previsto inicialmente. 
En general un sistema de drenaje debe cumplir principalmente las siguientes 
condiciones: 
 Ser colector para el sistema de 
drenaje a nivel de parcela, del 
agua procedente del riego que se 
percola a cierta profundidad 
(afluencias continuas). 
 Ser desagüe para las demasías del 
sistemas de riego principal que 
puede presentarse de las siguientes 
maneras: regulación inexactas en la 
obras de distribución y captación, 
operación deficiente del sistema, 
perdidas por regulación hasta que se 
estabilice el sistema y perdidas por 
limpieza (todas son afluencias 
accidentales). 
 Ser conductor para la excavación 
de aguas foráneas (afluencias 
accidentales). 
 Ser desagüe ara las afluencias 
superficiales como consecuencia 
de las precipitaciones (afluencias 
accidentales).
FUNCIÓN Y DENOMINACIÓN DE LOS 
DIFERENTES CANALES DE DRENAJE 
Un sistema de drenaje agrícola es aquel que recibe exceso de agua 
directamente de las parcelas y la conducen al sistema de drenaje 
principalmente que evacua el agua fuera del área. El sistema de drenaje 
principal debe proporcionar una salida libre y segura para los drenes de las 
parcelas, las cuales pueden ser zanjas abiertas, tubos enterrados o la 
combinación de ambos 
En un sistema de drenaje principal los drenes por su función pueden 
adoptar la siguiente denominación: 
Zanjas de Desagüe 
Los Subcolectores 
Los Colectores 
Colectores Principales
SECCIONES TÍPICAS EN CANALES DE DRENAJE 
 Cada canal lleva a su costado un camino de vigilancia que normalmente 
debe tener una altura sobre el terreno de por lo menos 0.30m. 
 Solamente en el caso de que se presente profundidades excepcionales, 
la distancia entre los ejes del camino y del canal será determinada en 
función de su profundidad. En los demás casos esta distancia deberá ser 
constante de manera que exista un paralelismo entre dichos ejes. 
 Los materiales de excavación no usados para relleno se deben depositar 
en los bancos de escombros según se indica en el plano 3.4. estos serán 
dimensionados en dependencia del volumen sobrante de excavación y 
de la nivelación de los bordos y diques de los canales existentes. Las 
dimensiones mínimas de los bancos de escombros se recomienda a 
continuación: 
CANAL DE 
DRENAJE 
ANCHO DE CORONA DEL BANCO 
ALTURA DEL 
BANCO 
Mínimo(m) Preferible(m) Mínimo(m) 
Subcolector 0.50 2.50 0.50 
Colector 0.50 4.00 0.50 
Colector Principal 0.50 4.00 0.50
PERFILES LONGITUDINALES EN CANALES DE DRENAJE 
Kilometraje 
Cota de terreno 
Tipo y numero de obra de arte 
Rasante del canal 
Pendiente del fondo 
Dimensión del canal 
Caudal máximo 
Velocidad y tirante máximo 
Área drenada 
Tipo y numero de obra de arte 
Cota del tubo 
Pendiente del tubo 
Diámetro del tubo 
Caudal de diseño 
Sección típica 
Ancho total de la plataforma 
Curvatura del trazo 
Tipo de suelo. 
Los parámetros que 
suelen presentarse en 
el perfil longitudinal de 
un dren: 
NOTA: 
La información 
varía para drenes 
abiertos como para 
drenes entubados.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
FUNCIÓN Y DENOMINACIÓN DE CAMINOS 
Caminos secundarios (V3) 
Estos caminos de vigilancia a la vez sirven de acceso a las parcelas de 
riego y generalmente tienen poco tráfico, normalmente se proyecta al lado 
de sublaterales, subcolectores y zanjas de desagüe. 
Caminos secundarios(V2) 
Estos caminos de vigilancia a la vez son caminos colectivos de tráfico de 
las parcelas, que generalmente tienen un tráfico zonal de poca importancia, 
estos caminos se proyectan al lado de laterales y colectores. 
Caminos Principales (V1) 
Generalmente son diseñados como caminos de intercomunicación con la 
función de integrar la infraestructura vial de la zona del proyecto con los 
pueblos cercanos, los caminos de este tipo se encuentran casi siempre a 
un lado de subcanales y con menor frecuencia al costado de colectores 
principales.
CURVAS DE CANALES CON CAMINO 
Cuando un camino va paralelo a un canal la base del diseño de la curva es el radio mayor ya sea del 
camino o del canal. 
Cuando el radio del canal es mayor, el camino va paralelo al canal teniendo el mismo centro de 
curvatura, este caso se presenta en los canales de drenaje. 
Cuando el radio del camino es mayor, el canal que va al lado, se acomoda a la curvatura del 
camino combinando tramos curvos con rectos, con el fin de no tener mucha longitud del canal en 
curva, este caso se presenta en los canales de riego. 
La base para el diseño de las curvas son los ejes tanto de camino como del canal, teniendo como 
origen el mismo centro de curvatura de radio dominante. 
El tramo de curva en camino tendrá como peralte una pendiente no menor a 5% hacia el canal de riego o 
de drenaje.
CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE 
Sublaterales 3T = 5m Subcolector 5T = 25m 
Lateral 3T = 8m Colector = 5T = 50m 
Subcanal 4T = 20m Colector principal 5T = 
50m 
En cuanto a los radios 
mínimos y tratándose 
de canales de riego y 
drenaje se 
recomiendan los 
siguientes valores en 
función de “T”, siendo 
“T” en ancho superior 
del espejo de agua. 
Valores de radios 
mínimos para caminos 
se recomienda los 
siguientes: 
- Radio mínimo = 20m 
- α < 30°, no se necesita sobre ancho. α= 
ángulo de deflexión. 
- Para un radio de 20m y α > 30° se necesita 
un sobre ancho con las siguientes 
características: 
- Sobre ancho al inicio de la curva 0.40m 
- Sobre ancho en el centro de la curva 0.40m 
- Longitud de la transición del sobre ancho 
4.0m 
- Radio mínimo = 100m para cualquier ángulo, 
no se necesita sobre ancho.
CAMINOS DE VIGILANCIA Y COMUNICACIÓN 
Se tienen en cuenta los 
Siguientes criterios: 
Tipo de sobrecarga 
Para el diseño de alcantarillas y puentes se deberá tener en cuenta los 
siguientes valores: 
H15 – S12 para caminos secundarios V2 y V3 
H20 – S16 para caminos principales V1 
Afirmado 
El tipo de afirmado incluso la procedencia de los materiales se debe 
describir en forma detallada. Teniendo en cuenta la importancia de los 
diferentes caminos, estos serán construidos según las especificaciones y 
con los espesores siguientes:
CAMINOS SECUNDARIOS V2 y V3: Una capa de base de 20 cm de material de 
excavación con cantidades limitadas de material fino, sobre la cual va una capa 
de desgaste o capa de rodadura de 10cm de material arena – grava proveniente 
de canteras, o alternativamente, aunque de menor calidad, una mezcla de 
material arenoso seleccionado con suelo salitroso. La capa de desgaste está en 
dependencia a la intensidad del tráfico. 
CAMINOS PRINCIPALES V1: Una capa de base de 20cm de material arena – 
grava provenientes de canteras, sobre esta va una capa de desgaste de 10 cm 
de arena salitrosa (25 a 30 %) y grava (65 a 75 %) proveniente de canteras con 
cantidad de sales determina sin agua destilada y relacionada al peso del suelo 
seco de 1 al 3%. 
Velocidades de diseño 
Las velocidades recomendables para el diseño de los caminos son de 
30 km/h para caminos secundarios (V2 y V3) y 60 km/h para caminos principales 
V1.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Para el diseño de la curva de un canal se necesita: 
Datos: 
Δ = á풏품풖풍풐 풅풆 풅풆풇풍풆풙풊ó풏 풆풏 풆풍 푷푰. 
푷푰 = 푷풖풏풕풐 풅풆 푰풏풇풍풆풙풊ó풏 
푹 = 푹풂풅풊풐 풎í풏풊풎풐 풔풆풍풆풄풄풊풐풏풂풅풐 
Valores por Calcular 
푺푻 = 푺풖풃풕풂풏품풆풏풕풆, 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풅풆풍 푷푪풂 풍풂 푷푰, 
풊품풖풂풍 풂 풍풂 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풅풆풍 푷푰, 풊품풖풂풍 풂 풍풂 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풅풆풍 푷풊 풂풍 푷푻 
푷푪 = 푷풓풊풏풄풊풑풊풐 풅풆 푪풖풓풗풂 
푷푻 = 푷풓풊풏풄풊풑풊풐 풅풆 푻풂풏품풆풏풕풆 
푬 = 푬풙풕풆풓풏풂, 풅풊풔풕풂풏풄풊풂풅풆풍 푷푰 풂 풍풂 풄풖풓풗풂 풎풆풅풊풅풂 풆풏 풍풂 풃풊풔풆풄풕풓풊풛. 
푭 = 푭풍풆풄풉풂, 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풑풆풓풑풆풏풅풊풄풖풂풍풓 풅풆풔풅풆 
풆풍 풑풖풏풕풐 풎풆풅풊풐 풅풆 풍풂 풄풖풓풗풂 풂 풍풂 풄풖풆풓풅풂 풍풂풓품풂 
푪 = 푪풖풆풓풅풂 풍풂풓품풂 풒풖풆 풔풖풃풕풊풆풏풅풆 풍풂 풄풖풓풗풂 풅풆풔풅풆 푷푪 풉풂풔풕풂 푷푻. 
푷푺푪 = 푷풖풏풕풐 풔풐풃풓풆 풍풂 푪풖풓풗풂 
푷푺푻 = 푷풖풏풕풐 풔풐풃풓풆 풍풂 푻풂풏품풆풏풕풆
El diseño de la curva de un canal consiste en determinar básicamente la 
longitud de curva (Lc), la Subtangente (St), la Progresiva del Principio de 
Curva (Pc), la Progresiva del Principio de Tangente (Pt), al External (E), la 
Flecha (F) y la Cuerda Larga (C); pues los valores del radio (R), el valor del 
ángulo de deflexión (Δ) y la progresiva del punto de inflexión (PI) casi 
siempre son datos conocidos 
Elementos de una Curva en Canales 
Las fórmulas a emplear son: 
 푺푻 = 푹 × 풕풂풏 
Δ 
ퟐ 
 푷푪 = 푷푰 − 푺푻 
 푷푻 = 푷푪 + 푳푪 
ퟐ×흅×푹×Δ 
 푳풄 = 
ퟑퟔퟎ° 
 푬 = 푺푻 × 풕풂풏 
Δ 
ퟒ 
 푭 = 푬 × 풄풐풔 
Δ 
ퟐ 
 푪 = ퟐ × 푹 × 풔풆풏 
Δ 
ퟐ
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por 
una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio 
mínimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mínimo no 
significa ningún ahorro de energía, es decir la curva no será 
hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle 
una mayor longitud o mayor desarrollo. 
Tabla 1: Radio Mínimo en Canales Abiertos Para Q>10 
m3/s. 
CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MÍNIMO 
Hasta 10 m3/seg. 3*ancho de la base 
De 10 a 14 m3/seg. 4*ancho de la base 
De 14 a 17 m3/seg. 5*ancho de la base 
De 17 a 20 m3/seg. 6*ancho de la base 
De 20 m3/seg. A mayor 7*ancho de la base 
Los radios 
mínimos deben ser 
redondeados hasta 
el próximo metro 
superior. 
Tabla 2: Radio Mínimo en Canales Abiertos en función del Espejo de 
Agua (T) 
CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE 
Hasta 10 
Colector 
4T 
5T 
m3/seg. 
principal 
De 10 a 14 
m3/seg. 
3T Colector 5T 
De 14 a 17 
m3/seg. 
3T Sub-Colector 5T 
Siendo T el 
ancho superior 
del espejo de 
agua.
Tabla 3: Radio Mínimo en Canales Abiertos Para Q<20 
m3/s. 
CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MÍNIMO 
20 m3/seg. 100 m. 
15 m3/seg. 80 m. 
10 m3/seg. 60 m. 
5 m3/seg. 20 m. 
1 m3/seg. 10 m. 
0.5 m3/seg. 10 m. 
En base a estas tablas el diseñador puede seleccionar el radio 
mínimo que más se ajuste a su criterio.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
De todas las secciones la más eficiente es la parabólica, sin embargo 
por razones constructivas suele adoptarse la trapezoidal y la sección 
trapezoidal más eficiente es aquella donde el ángulo "휽" que forma el 
talud con la horizontal es 60°, además para cualquier sección de 
máxima eficiencia debe cumplirse: 
푅 = 
푌 
2 
Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica, si para la 
misma área y pendiente conduce el mayor gasto, esta condición está 
referida a un perímetro húmedo mínimo o menor área de fricción, la 
fórmula que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es: 
푏 
푌 
= 2 × tan 
휃 
2 
Siendo “b” la plantilla del canal. 
Donde: 
R= Radio Hidráulico (m). 
Y= Tirante del canal (m).
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua 
por infiltración en los canales de tierra, esta condición depende del tipo 
de suelo y del tirante del canal, la fórmula que da esta condición es: 
푏 
푌 
= 4 × tan 
휃 
2 
El promedio de ambas queda expresado por la siguiente igualdad: 
푏 
푌 
= 3 × tan 
휃 
2
Tabla 4: Relación Plantilla (b) VS. Tirante Para Máxima 
Eficiencia Mínima Infiltración y el Promedio de Ambas 
TALUD ANGULO 
MÁXIMA 
EFICIENCIA 
MÁXIMA 
INFILTRACIÓN 
PROMEDIO 
VERTICAL 90° 2.000 4.000 3.000 
1/4 : 1 75° 58" 1.562 3.123 2.343 
1/2 : 1 63° 26" 1.236 2.472 1.854 
4/7 : 1 60° 16" 1.161 2.321 1.741 
3/4 :1 53° 08" 1.000 2.000 1.500 
1 : 1 45° 00" 0.828 1.657 1.243 
1 1/4 : 1 38° 40" 0.702 1.403 1.053 
1 1/2 : 1 33° 41" 0.605 1.211 0.908 
2 : 1 26° 34" 0.472 0.944 0.708 
3 : 1 18° 26" 0.325 0.649 0.487 
Es necesario remarcar, que no siempre se puede diseñar de acuerdo a 
las condiciones de máxima eficiencia y mínima infiltración, en la práctica 
se impone una serie de circunstancias o características locales que lo 
impiden, especialmente cuando se diseña canales en zonas de topografía 
accidentada como es el caso de la Serranía Peruana.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
 Este parámetro resulta ser de gran importancia para la evaluación económica 
de los canales que se van a ejecutar o de los que ya están ejecutados, el 
cálculo se efectúa en base a un examen de las propiedades hidráulicas del 
suelo donde intervienen muchas variables, razón por la cual aún no se han 
establecido ninguna regla general para el cálculo de este valor. 
 Se considera de gran importancia antes de dar inicio a las obras, el estudio 
del perfil estratigráfico del suelo donde se construirá el canal, para esto se 
hacen perforaciones a lo largo del eje hasta una profundidad que va más allá 
del fondo del canal en un metro como mínimo, las perforaciones pueden 
hacerse como el “Auger Hole” o Barreno tipo holandés, uno cada 100 ó 200 
metros, dependiendo de la longitud del canal. 
 Con la información obtenida en campo, se elabora el perfil estratigráfico o 
textural
MÉTODO DE CAMPO: 
EQUIPO NECESARIO 
 ퟎퟏ 퐭퐮퐛퐨 퐝퐞 ∅ = ퟐ" 퐲 퐥퐨퐧퐠퐢퐭퐮퐝 ퟏ, ퟎퟎ 퐦퐞퐭퐫퐨퐬. 
 ퟎퟏ 퐦퐞퐭퐫퐨 퐨 퐰퐢퐧퐜퐡퐚. 
 ퟎퟏ 퐫퐞퐜퐢퐩퐢퐞퐧퐭퐞 퐩퐞퐪퐮퐞ñ퐨 퐩퐚퐫퐚 퐚퐠퐮퐚. 
 ퟎퟏ 퐫퐞퐜퐢퐩퐢퐞퐧퐭퐞 퐜퐨퐧 퐜퐚퐩퐚퐜퐢퐝퐚퐝 퐝퐞 ퟐퟎ 퐥퐢퐭퐫퐨퐬. 
 ퟎퟏ 퐫퐞퐥퐨퐣 퐨 퐜퐫퐨퐧ó퐦퐞퐭퐫퐨. 
PROCEDIMIENTO 
1. Se excava una calicata 
de 1,0 x 1,0 cuyo 
fondo coincida con el 
fondo del canal a 
construir.
2. Se excava un hueco de 30 cm 
en el fondo de la calicata, se 
retiran las piedras y otros 
agentes extraños, para colocar 
el tubo en posición vertical 
dentro del hueco. 
3. Se compacta el hueco 
alrededor del tubo 
apisonando el relleno muy 
bien en capas de 10 cm.
4. Se llena el tubo con agua y 
se deja 2 horas, tiempo que 
se estima suficiente para 
que el suelo alrededor del 
extremo inferior del tubo se 
sature. 
5. Transcurridas las dos horas, se 
vuelve a llenar el tubo y al cabo de 
una hora se mide el descenso, la 
operación se repite cada hora y el 
ensayo termina cuando el 
descenso se hace constante.
6. Por requerir un ensayo, 
aproximadamente un día 
entero (supuesto suelos 
cohesivos) se recomienda 
de efectuarlo al mismo 
tiempo en 2 a 4 sitios. 
7. Cuando se presentan descensos 
fuertes (mayores de 5 cm/hora) 
reducir los intervalos a ½ y ¼ de 
hora.
Cálculo de la Permeabilidad 
El factor de permeabilidad, se calcula según la ecuación: 
퐾 = 
푄 
5.5 × 푅 × 퐻 × 푇 
Donde: 
푄 = 푐푚3 푑푒 푎푔푢푎 푝푢푒푠푡푎 푒푛 푐푎푑푎 푖푛푡푒푟푣푎푙표 푑푒 푑푒푠푐푒푛푠표 푐표푛푠푡푎푛푡푒. 
푅 = 푅푎푑푖표 푖푛푡푒푟푖표푟 푑푒푙 푡푢푏표 푒푛 푐푚. 
퐻 = 퐴푙푡푢푟푎 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푡푢푏표 (100푐푚) 
푇 = 퐼푛푡푒푟푣푎푙표 푑푒 표푏푠푒푟푣푎푐푖ó푛 푒푛 푠푒푔푢푛푑표푠. 
Cálculo de la Magnitud de la Infiltración 
Según Darcy, ésta se calcula mediante la ecuación: 
푞 = 퐾 × 퐼 × 퐴 
Donde: 
푞 = 푉표푙푢푚푒푛 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 
푐푚3 
푠푒푔 
. 
퐾 = 퐹푎푐푡표푟 푑푒 푝푒푟푚푒푎푏푖푙푖푑푎푑 푒푛 
푐푚 
푠푒푔 
. 
퐼 = 퐺푟푎푑푖푒푛푡푒 퐻푖푑푟á푢푙푖푐표 표 푐푎푟푔푎 ℎ푖푑푟á푢푙푖푐푎, 푞푢푒 푒푛 푒푠푡푒 푐푎푠표 푝표푟 푡푟푎푡푎푟푠푒 
푑푒 푢푛 푓푙푢푗표 푣푒푟푡푖푐푎푙, 푒푙 푣푎푙표푟 푠푒 푎푐푒푟푐푎 푎 푢푛표, 푠푖푒푚푝푟푒 푞푢푒 푒푙 푒푠푝푒푠표푟 푑푒 푙푎 
푐푎푝푎 푖푚푝푒푟푚푒푎푏푙푒 푑푒푙 푠푢푏푠푢푒푙표 푠푒푎 푚ú푙푡푖푝푙표 푑푒푙 푒푠푝푒푠표푟 푑푒 푙푎 푙á푚푖푛푎 푑푒 
푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙. 
퐴 = á푟푒푎 푐표푛푠푖푑푒푟푎푑푎 푒푛 푐푚2, 푠푒 푡표푚푎 1 푚2푐표푚표 á푟푒푎 푢푛푖푡푎푟푖푎 푦 푝푎푟푎 
푛푢푒푠푡푟표 푐푎푠표 푡푒푛푒푚표푠:
Valores de Permeabilidad de Varios 
Suelos 
TIPO DE MATERIAL K (cm/seg) 
Grava limpia 10 
Arena Limpia Mezclada con grava 10-1 - 10-3 muy permeable 
Arenas frías mezcladas con limo 10-3 - 10-5 poco permeable 
Depósito de arcilla en estratos 10-5- 10-7 casi permeable 
Arcilla Homogéneas 10-7- 10-9 impermeables 
Los suelos con permeabilidad de ퟏퟎ−ퟒ a 
ퟏퟎ−ퟔ , son generalmente para canales 
pequeños y aquellos con permeabilidad 
menor a ퟏퟎ−ퟔ son propios para canales 
de cualquier longitud y magnitud.
MÉTODO INDIRECTO DE FÓRMULAS EMPÍRICAS 
DARVIS Y WILSON 
Para estimar la pérdida en canales revestidos sugieren la siguiente 
ecuación: 
Donde: 
푞 = 0.45 × 퐶 × 
푃 × 퐿 
4 × 106 + 3650 푣 
× 퐻1 
3 
푞 = 푝é푟푑푖푑푎푠 푑푒 푖푛푓푙푢푒푛푐푖푎 푒푛 푚3 푝표푟 푙표푛푔푖푡푢푑 푑푒 푐푎푛푎푙 푝표푟 푑í푎. 
퐿 = 푙표푛푔푖푡푢푑 푑푒푙 푐푎푛푎푙 푚 . 
푃 = 푝푒푟í푚푒푡푟표 푚표푗푎푑표 푚 . 
퐻 = 퐴푙푡푢푟푎 푑푒 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 푚 . 
푣 = 푉푒푙표푐푖푑푎푑 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 
푚 
푠푒푔 
. 
퐶 = 퐶표푛푠푡푎푛푡푒 푞푢푒 푑푒푝푒푛푑푒 푑푒푙 푡푖푝표 푑푒 푟푒푣푒푠푡푖푚푖푒푛푡표.
TIPO DE REVESTIMIENTO Y 
ESPESOR 
EL BUREAU OF RECLAMATION 
VALOR DE C 
Hormigón 10 cm 1 
Arcilla en masa 15cm 4 
Asfalto Ligero 5 
Arcilla 7.6 cm 8 
Mortero de cemento y asfalto 10 
Propone la siguiente ecuación llamada de Moritz 
푞 = 0.2 × 퐶 × 
푄 
푉 
Esta fue aprobada en 8 distintos sistemas de canalización. 
Donde: 
푞 = 푝é푟푑푖푑푎푠 푝표푟 푖푛푓푖푙푡푟푎푐푖ó푛 푒푛 푝푖푒푠 3 푠푒푔 푚푖푙푙푎 푑푒 푐푎푛푎푙. 
푄 = 퐶푎푢푑푎푙 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 푝푖푒푠3 푠푒푔 . 
푣 = 푉푒푙표푐푖푑푎푑 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 
푝푖푒푠 
푠푒푔 
. 
퐶 = 퐶표푛푠푡푎푛푡푒 푞푢푒 푑푒푝푒푛푑푒 푑푒푙 푡푖푝표 푑푒 푠푢푒푙표.
TIPO DE SUELO VALORES DE C 
Grava cementada y capa dura con franco arenoso 0.34 
Arcilloso y franco arcilloso 0.41 
Franco Arenoso 0.66 
Cenizas volcánicas 0.68 
Arena cenizas volcánicas o arcilla 1.20 
Arenoso con roca 1.68 
Arenoso con grava 2.20
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
La rugosidad depende del cauce y talud, dado a las paredes laterales del 
mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y 
obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra 
se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado 
uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido 
difícilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en la 
práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de rugosidad. 
En conclusión, no siempre estará claro y no es un tema sencillo seleccionar 
el valor definitivo de rugosidad, ni tampoco definir qué correcciones, se 
deben introducir al valor inicialmente tomado, únicamente queda efectuar un 
mantenimiento normal de manera que se pueda mantener el valor “n”. 
Influencia del Mantenimiento 
sobre la Rugosidad
Tabla 6: Influencia de la Rugosidad en 
la Velocidad y Tirante del Flujo de Agua 
n V (m/s) Y (m) A (m2) 
0.025 0.54 0.82 1.84 
0.033 0.43 0.94 2.25 
0.050 0.32 1.18 3.25 
Para: 
- b=1.0 
- Z=1.5 
- S=0.0005 
- Q=1.0 m3/seg 
Tratándose de canales no revestidos, Cowan propuso la siguiente fórmula 
para estimar el valor de rugosidad. 
푁 = (푁0 + 푁1 + 푁2 + 푁3 + 푁4)푁5 
La cual puede ser usada en canales con un radio hidráulico menor de 4.5 m, 
los valores de N se pueden obtener de la Tabla 7.
Tabla 7: Condiciones del Canal 
y Valores Correspondientes de 
“N” CONDICIONES DEL CANAL VALORES 
MATERIAL EMPLEADO 
Tierra 
N0 
0.020 
Corte en Roca 0.025 
Grava fina 0.024 
Grava gruesa 0.028 
GRADO DE 
IRREGULARIDAD 
Liso 
N1 
0.000 
Menor 0.005 
Moderado 0.010 
Severo 0.020 
VARIACIONES DE LA 
SECCIÓN TRANSVERSAL 
DEL CANAL 
Gradual 
N2 
0.000 
Variaciones ocasionales 0.005 
Variaciones frecuentes 0.01 0.015 
EFECTO RELATIVO DE 
LAS OBSTRUCCIONES 
Despreciable 
N3 
0.000 
Menor 0.010 0.015 
Apreciable 0.02 0.030 
Severo 0.04 0.060 
VEGETACIÓN 
Bajo 
N4 
0.005 0.010 
Medio 0.01 0.015 
Alto 0.025 0.050 
Muy Alto 0.05 0.100 
GRADO DE SINUOSIDAD 
Menor 
N5 
1.000 
Apreciable 1.150 
Severo 1.300
Tabla 8: VALORES DE n DADOS POR HORTON PARA SER 
EMPLEADOS EN LAS FORMULAS DE KUTTER Y MANNING 
SUPERFICIE CONDICIONES DE LAS PAREDES 
PERFECTAS BUENAS MEDIANAMENTE 
BUENAS 
MALAS 
Tubería fierro forjado negro comercial. .012 .013 .014 .015 
Tubería fierro forjado galvanizado comercial .013 .014 .015 .017 
Tubería de latón o de vidrio. .009 .010 .011 .013 
Tubería acero remachado en espiral. .013 .015 .017 
Tubería de barro vitrificado. .010 .013 .015 .017 
Tubos comunes de barro para drenaje .011 .012 .014 .017 
Tabique vidriado. .011 .012 .013 .015 
Tabique con mortero de cemento; albañales de 
.012 .013 .015 .017 
tabique. 
Superficies de cemento pulido. .010 .011 .012 .013 
Superficies aplanadas con mortero de cemento. .011 .012 .013 .015 
Tuberías de concreto. .012 .013 .015 .016 
Tuberías de duela. .010 .011 .012 .013 
ACUEDUCTOS DE TABLON: 
Labrado .010 .012 .013 .014 
Sin labrar .011 .013 .014 .015 
Con astillas .012 .015 .016 
Canales revestidos con concreto. .012 .014 .016 .018 
Superficie de mampostería con cemento. .017 .020 .025 .030 
Superficie de mampostería ceca. .025 .030 .033 .035 
Acueductos semicirculares metálicos, lisos. .011 .012 .013 .015 
Acueductos semicirculares metálicos 
corrugados. 
.0225 .025 .0275 .030
CANALES Y ZANJAS: 
En tierra, alineados y uniformes. .017 .020 .0225 .025 
En roca, lisos y uniformes. .025 .030 .033 .035 
En roca, con salientes y sinuosos. .035 .040 .045 
Sinuosos y de escurrimiento lento. .0225 .025 .0275 .030 
Dragados en tierra. .025 .0275 .030 .033 
Con lecho pedregoso y bordes de tierra 
.025 .030 .035 .040 
enhierbados. 
Plantilla de tierra, taludes asperos. .028 .030 .033 .035 
CORRIENTES NATURALES: 
1) Limpios, bordos rectos, llenos, sin 
hendeduras ni churcos profundos. 
.025 .0275 .030 .033 
2) Igual al (1) pero con algo de hierba y 
piedra. 
.030 .033 .035 .040 
3) Sinuoso, algunos charcos y escollos, 
limpio. 
.033 .035 .040 .045 
4) Igual al (3), de poco tirante, con 
pendiente y sección menos eficiente. 
.040 .045 .050 .055 
5) Igual al (3), algo de hierba y piedras. .035 .040 .045 .050 
6) Igual al (4), secciones pedregosas. .045 .050 .055 .060 
7) Ríos perezosos, cauce enhierbado o con 
charcos profundos. 
.050 .060 .070 .080 
8) Playas muy enhierbadas. .075 .100 .125 .150
Tabla 9: Valores de Rugosidad “n” de 
Maning 
n Superficie 
0.01 Muy lisa, vidrio, plástico, cobre 
0.011 Concreto muy liso 
0.013 Madera suave, metal, concreto 
0.017 Canales de tierra en buenas condiciones 
0.02 Canales naturales de tierra, libres de vegetación 
0.025 Canales naturales con alguna vegetación y piedras 
esparcidas en el fondo 
0.035 Canales naturales con abundante vegetación 
0.04 Arroyos de montaña con muchas piedras
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Tabla 10: Taludes 
Apropiados para Distintos 
Tipos de Material 
MATERIAL TALUD HORIZONTAL: 
VERTICAL 
Roca Prácticamente vertical 
Suelos de Turba y Detritos 0.25:1 
Arcilla Compacta o Tierra con 
recubrimiento de concreto 
0.5: hasta 1:1 
Tierra con recubrimiento de piedra o tierra 
en grandes canales 
1:1 
Arcilla firme o tierra en canales 
pequeños 
1.5:1 
Tierra arenosa suelta 2:1 
Greda arenosa o arcilla porosa 3:1 
Tabla 11: Pendientes Laterales 
en Canales Según Tipo de 
Suelo 
MATERIAL CANALES POCO 
PROFUNDOS 
CANALES 
PROFUNDOS 
Roca en buenas 
condiciones 
vertical 1/4 : 1 
Arcillas compactadas 
o conglomerados 
0.5:1 1:1 
Limos Arcillosos 1:1 1.5:1 
Limos Arenosos 1.5:1 2:1 
Arenas Sueltas 2:1 3:1 
Concreto 1:1 1.5:1
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La velocidad mínima permisible: 
Es aquella velocidad mínima que no permite sedimentación, su valor es muy 
incierto y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin 
limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece al 
crecimiento de las plantas; cuando se trata de canales en tierra, da el valor 
0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no produce sedimentación y 
además impide el crecimiento de la vegetación en el canal. 
La velocidad máxima permisible: 
Es algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia 
local o el juicio Ingenieril. A continuación se dan varias tablas que son de 
mucha ayuda en el diseño de canales.
TABLA 12: MAXIMA VELOCIDAD PERMITIDA SEGÚN FORTIER Y SCOBEY EN CANALES NO 
RECUBIERTOS DE VEGETACION 
MATERIAL DE LA CAJA DEL 
CANAL 
¨n¨ 
MANNING 
VELOCIDAD(m/s) 
AGUA 
LIMPIA 
AGUA CON 
PARTICULAS 
COLOIDALES 
AGUA 
TRANSPORTAND 
O ARENA, GRAVA 
O FRAG. 
Arena fina coloidal 0.020 1.450 0.750 0.450 
Franco arenoso, no coloidal 0.020 0.530 0.750 0.600 
Franco limoso no coloidal 0.020 0.600 0.900 0.600 
Limos aluviales, no coloidales 0.020 0.600 1.050 0.600 
Franco consistente normal 0.020 0.750 1.050 0.680 
Ceniza volcánica 0.020 0.750 1.050 0.600 
Arcilla consistente muy coloidal 0.025 1.130 1.500 0.900 
Limo aluvial, coloidal 0.025 1.130 1.500 0.900 
Pizarra y capas duras 0.025 1.800 1.800 1.500 
Grava fina 0.020 0.750 1.500 1.130 
Suelo franco clasificado no 
0.030 1.130 1.500 0.900 
coloidal 
Suelo franco clasificado coloidal 0.030 1.200 1.650 1.500 
Grava gruesa no coloidal 0.025 1.200 1.800 1.950 
Gravas y guijarros 0.035 1.800 1.800 1.500
TABLA 13: VELOCIDADES PERMISIBLES EN SUELOS NO 
COHESIVOS (m/s) 
MATERIAL DIAMETRO MEDIO 
DE LAS 
PARTICULAS EN 
mm 
PROFUNDIDAD MEDIA DE LA CORRIENTE EN METROS 
0.40 1.00 2.00 3.00 5.00 más de 10 
Polvo y limo 0.005-0.05 0.15-0.2 0.2-0.3 0.25-0.40 0.30-0.45 0.40-0.55 0.45-0.65 
Arena fina 0.05-0.25 0.20-0.35 0.3-0.45 0.40-0.55 0.45-0.60 0.55-0.70 0.65-0.80 
arena media 0.25-1.00 0.35-0.50 0.45-0.60 0.55-0.70 0.60-0.75 0.70-0.85 0.80-0.95 
Arena gruesa 1.00-2.5 0.50-0.65 0.60-0.75 0.70-0.80 0.75-0.90 0.80-1.00 0.95-1.20 
Gravilla fina 2.5-5.00 0.65-0.80 0.75-0.85 0.80-1.00 0.90-1.10 1.00-1.20 1.20-1.50 
Gravilla media 5.00-10.00 0.80-0.90 0.85-1.05 1.00-1.15 1.10-1.30 1.20-1.45 1.50-1.75 
Gravilla gruesa 10.00-15.00 0.90-1.10 1.05-1.20 1.15-1.35 1.30-1.50 1.45-1.65 1.75-2.00 
Grava fina 15.00-25.00 1.10-1.25 1.20-1.45 1.35-1.65 1.50-1.85 1.65-2.00 2.00-2.30 
Grava media 25.00-40.00 1.25-1.50 1.45-1.85 1.65-2.10 1.85-2.30 2.00-2.45 2.30-2.70 
Grava gruesa 40.00-75.00 1.50-2.00 1.85-2.40 2.10-2.75 2.30-3.10 2.45-3.30 2.70-3.60 
Guijarro fino 75.00-100 2.00-2.45 2.40-2.80 2.75-3.20 3.10-3.50 3.30-3.80 3.60-4.20 
Guijarro medio 100.0-150.0 2.45-3.00 2.80-3.35 3.20-3.75 3.50-4.10 3.80-4.40 4.20-4.50 
guijarro grueso 150.0-200.0 3.00-3.50 3.35-3.80 3.75-4.30 4.10-4.65 4.40-5.00 4.50-5.40 
Canto rodado 
fino 
200.0-300.0 3.50-3.85 3.80-4.35 4.30-4.70 4.65-4.90 5.00-5.50 5.40-5.90 
Canto rodado 
medio 
300.0-400.0 --- 4.35-4.75 4.70-4.95 4.90-5.30 5.50-5.60 5.90-6.00 
Canto rodado 
grueso 
400.0-500.0 --- -- 4.95-5.35 5.30-5.50 5.60-6.00 6.00-6.20
TABLA 14: VELOCIDADES PERMISIBLES EN SUELOS COHESIVOS (m/s) 
MATERIAL 
PORCENTAJES 
DEL CONTENIDO 
DE PARTICULAS 
PROFUNDIDADES MEDIAS DE LA CORRIENTE EN METROS 
0.005 
(mm) 
0.005- 
0.05 
(mm) 
Suelos poco 
compactos, peso 
volumétrico seco 
hasta 1.66 T/m3 
Suelos 
medianamente 
compactos, peso 
volumétrico seco 
1.2-1.66 T/m3 
Suelos 
compactos Peso 
volumétrico seco 
1.66-2.04 T/m3 
Suelos muy 
compactos. 
Peso 
volumétrico 
seco 2.04-2.14 
T/m3 
0.4 1.0 2.0 3.0 0.4 1.0 2.0 3.0 0.4 
1. 
0 
2. 
0 
3.0 0.4 
1. 
0 
2. 
0 
3. 
0 
Arcilla, tierras 30-50 70-50 0.35 0.4 
0.4 
5 
0.5 0.7 
0.8 
5 
0.95 1.1 1 
1. 
2 
1. 
4 
1.5 1.4 
1. 
7 
1. 
9 
2. 
1 
Fuertemente 
arcillosas 
20-30 80-70 
Ligeramente 
arcillosas 
10-20 90-80 0.35 0.4 
0.4 
5 
0.5 
0.6 
5 
0.8 0.9 1 
0.9 
5 
1. 
2 
1. 
4 
1.5 1.4 
1. 
7 
1. 
9 
2. 
1 
Suelos de aluvion 
Arcillas margosas 0.6 0.7 0.8 0.85 0.8 1 
1. 
2 
1.3 1.1 
1. 
3 
1. 
5 
1. 
7 
Tierras arenosas 5-10 20-40 SEGÚN TABLA 13 
RESISTEN 
CIA 
PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS 
Kg/cm2 0.5 1 3 5 10 
50 9.6 10.6 12.3 13 14.1 
75 11.2 12.4 14.3 15.2 16.4 
100 12.7 16.0 16.0 17.0 18.3 
150 14.0 18.0 18.0 19.1 20.6 
200 15.6 20.0 20.0 21.2 22.9 
Tabla 15: VELOCIDADES 
MAXIMAS DE HORMIGON EN 
FUNCION DE SU 
RESISTENCIA
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
No existe ninguna regla fija que se puede aceptar universalmente para el cálculo 
del borde libre, debido a que la fluctuación de la superficie del agua en un canal, 
se puede originar por causas incontrolables. Las figuras a y b; y las tablas 16 y 17 
son una guía para su cálculo; algunos autores lo estiman igual al 30% del tirante 
normal como máximo y 5% como mínimo. 
Fig. (a). Altura del Terraplén y Borde libre sobre la Superficie del Agua
Fig. (b). Bordes Libres 
permitidos en canales 
revestidos
TABLA 16: BORDE LIBRE EN FUNCION 
DEL CAUDAL 
GASTO (m3/s) REVESTIDO(cm) SIN REVESTIR(cm) 
≤ 0.05 7.50 10.00 
0.05-0.25 10.00 20.00 
0.25-0.50 20.00 40.00 
0.50-1.00 25.00 50.00 
˃ 1.00 30.00 60.00 
TABLA 17: BORDE LIBRE EN FUNCION 
DE LA PLANTILLA DEL CANAL 
ANCHO DE LA PLANTILLA (m) BORDE LIBRE (m) 
Hasta 0.8 0.4 
0.8-1.5 0.5 
1.5-3.0 0.6 
3.0-20.0 1.0
Debido al alto costo de los canales revestidos 
estos suelen diseñarse a máxima eficiencia 
siendo el máximo declive de los taludes de 
1:1,5 cuando solo trata de canales grandes y 
1:1 para el caso de canales pequeños.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Tratándose de canales revestidos de concreto, es indispensable 
que el terreno donde se construirá revestimiento deba tener 
firmeza, ya que de esta manera se reduce la posibilidad de dietas o 
roturas por asentamiento de subsuelo. Se debe tener conocimiento 
del terreno de fundación a lo largo del eje del canal y en toda su 
longitud. 
Cuando se trata de un revestimiento de concreto sobre arcillas 
expansivas existen tantas maneras de evitar los daños probables. 
El peor problema para los diseñadores, es decidir cuándo y en qué 
medida son necesarias las medidas preventivas contra los suelos 
expansivos, cuando el peligro es obvio no hay problema, es en los 
casos que están en la incertidumbre de un hinchamiento potencial 
allí está el reto. Pues todos los métodos de preocupación 
aumentan el costo, la decisión de no tomar precauciones tomarlas 
al mínimo o del todo es el aspecto más difícil en este complejo 
asunto.
Finalmente debemos decir que el índice de plasticidad (I.P) es el primer 
indicador de suelos expansivos y cuando está relacionado con el porcentaje de 
arcilla en la muestra también es un indicador del grado del problema. Elvin F. 
Henry, hizo un inventario de 151 pruebas resultantes de muchos lugares en los 
Estados Unidos y Hawái; y aunque las pruebas del I.P son un estimado nos 
indican lo siguiente: 
INDICE DE 
PLASTICIDAD (I.P) 
GRADO DEL 
PROBLEMA 
0-14 No critico 
14- 25 Marginal 
25-40 Critico 
Más de 40 Altamente Critico 
Las pruebas del (I.P) son una herramienta 
económica muy usada para indicar el 
problema expansivo de los suelos.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
Cuando se construyen los canales revestidos en terrenos donde el 
nivel freático alcance una altura superior al fondo del cauce del canal, 
la presión hidrostática externa contra el revestimiento puede 
levantarlo o agrietarlo, principalmente cuando el canal este vacío o el 
nivel de agua dentro del sea menor al nivel freático, estos se ubican 
tanto en el fondo como en los taludes. 
Los DRENES o “LLORADORES” sirven para aliviar la presión 
hidrostática de agua subterránea o nivel freático que se acumula 
detrás del revestimiento del canal, evitando que lo levante o agriete, 
principalmente cuando el canal está vació o leve poco caudal. 
Estos DRENES son huecos de  = 1” – 2” que se perforan en el fondo 
y taludes del canal revestido, descargando directamente al canal. 
La distancia vertical entre filas de lloradores debe ser  ó - 1.50 m y 
la separación entre llorador y llorador de una misma fila es  10 m. 
Según KRAATZ: El distanciamiento de estos drenes pueden ser de 3 
a 6 mts.
Sistema de drenaje 
para proteger un 
revestimiento de 
ladrillo en suelo de 
poca permeabilidad
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
No existe una regla en general que fije el espesor de los revestimientos de 
concreto; sin embargo se puede usar un espesor de 5 cm. A 7.5 cm. Para 
canales pequeños y medianos y de 7.5 a 10 cm. Para canales medianos y 
grandes siempre que los canales sean sin armadura. Y también tiene 
dependencia de los siguientes factores: 
PROPIEDADES DEL SUELO 
TOPOGRAFÍA 
NIVEL DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS 
EL APROVECHAMIENTO DE LA TIERRA Y USOS SISTEMAS DE RIEGO 
EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO 
ESTANQUEIDAD 
DURACIÓN 
DISPONIBILIDAD DE MATERIALES DE CONSTRUCCION 
DISPONIBILIDAD DE MANO DE OBRA Y MAQUINARIA 
COSTO Y ASPECTOS FINANCIEROS
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
JUNTAS 
JUNTAS DE 
CONSTRUCCIÓN 
Son aquellas que se colocan debido a la interrupción de los 
trabajos, es común hacerlas coincidir con los otros tipos de 
juntas. 
JUNTAS DE 
CONSTRUCCIÓN 
TRANSVERSALES 
Se instalan para prevenir el agrietamiento transversal 
debido a la disminución de volumen del concreto por 
cambios de temperatura y pérdida de humedad al curarse; 
la separación entre ellas no debe exceder los 5 m. 
JUNTAS DE 
CONTRACCIÓN 
LONGITUDINALES 
Sirven para prevenir el agrietamiento longitudinal en 
canales, cuyo perímetro de revestimiento es igual o mayor 
a 9 m. Y se espacian entre sí de 2,5 a 4,5 m 
JUNTAS DE 
DILATACIÓN O 
EXPANSIÓN Se instalan cuando el canal entra en contacto con 
estructuras fijas. 
El autor recomienda para este tipo de juntas y tratándose 
revestimientos sin armadura, los siguientes 
espaciamientos: 
Espesor (CM) Separación entre juntas 
(m) 
5 a 7,5 2,5 a 3,5 
7,5 a 10,0 3,5 a 4,0
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
La Sociedad Americana de Ingenieros agrícolas citada por kraatz, 
recomienda las dimensiones de la tabla 18, según la Figura. 
TABLA 18: DIMENSIONES DE LA SECCIONES 
TRAPEZOIDALES NORMALIZADAS 
SECC. z a b c e. min e. máx. R 
A1 1.1 14,07 12,00 4,00 15,00 30,00 9,0 
A2 1:1 26,07 24,00 4,00 15,00 30,00 18,00 
B2 1,5:1 25,51 24,00 6,00 24,00 48,00 18,00 
B3 1,5:1 37,51 36,00 6,00 27,00 54,00 18,00 
B5 1,5:1 49,51 48,00 6,00 33,00 66,00 18,00 
B6 1,5:1 61,51 60,00 6,00 36,00 72,00 18,00 
1,5:1 73,51 72,00 6,00 42,00 84,00 18,00
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es: 
푄 = 
1 
푛 
퐴푅2 3푆1 2 
Donde: 
Q = Caudal (m3/s) 
n = Rugosidad 
A = Área (m2) 
R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo 
Tabla 19: Relaciones 
Geométricas 
De Las Secciones Transversales 
Más Frecuentes
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
CASO A: 
Algunos canales presentan rugosidades 
distintas en los diferentes tramos del 
perímetro húmedo, en este caso aplicamos 
la fórmula de Manning con la hipótesis de 
que la velocidad será única en todos los 
elementos del área, es decir si 
푉1 = 푉2 = 푉3 … . 푉푛
Se tiene: 
n = 
푃1 푛1 
1.5 + 푃2 푛2 
1.5 + ⋯ 푃푛 푛푛 
1.5 2 
Dónde: 
푛 =Valor de rugosidad único para todo el perímetro 
푃1 =Perímetro en la sección del área 퐴1 
푛1 =Rugosidad en la sección del área 퐴1 
푃2 =Perímetro húmedo en la sección del área 퐴2 
푛2 =Rugosidad en la sección de área 퐴2 
푃 =Perímetro húmedo total 
3 
푃 2 
3
CASO B: 
Cuando la forma de la sección transversal del canal no permite por lógica 
suponer que la velocidad sea única en todos los elementos del área, la 
rugosidad se estima mediante la fórmula: 
푛 = 
퐴5 
3 
푃 4 
3 
× 
1 
퐴1 
5 
3 
푛1 푃1 
2 
3 
+ 
퐴2 
5 
3 
푛2 푃2 
2 
3 
+ 
퐴푛 
5 
3 
푛푛 푃 2 
3 
En los dos casos cuando se ha obtenido el valor de n, este se introduce en la 
fórmula de Manning para el cálculo en la sección total.
EJERCICIOS
EJERCICIO 1: 
Calcular el tirante critico en un canal rectangular, con una 
plantilla de fondo b= 3m, por donde fluye un caudal Q= 6 
m3/s. 
3 m 
Yc
EJERCICIO 2: 
En un canal de sección trapezoidal con una plantilla b = 3 m 
y taludes con inclinación z= 1.5 circula un gasto Q = 9 m3/s. 
se pide calcular: 
El tirante critico 
Yc 
La velocidad critica 
La energía especifica mínima 
El numero de Froude. Yc 
3 m 
Z=1.5
EJERCICIO 3 
Se tiene un canal trapecial revestido en tierra en 
regulares condiciones de conservación. El ancho en la 
base es de 4 m. El talud de 45°. La longitud de canal 
entre los puntos A y B es de 1 000 m. La cota del punto 
A es 836,5 m y la cota del punto B es 835,8 (ambas 
cotas están medidas en la superficie libre). El gasto es 
de 8 m3/s. Calcular el tirante normal.
EJERCICIO 4 
Hallar el tirante crítico para un canal de 10 m3/s en un canal 
trapecial cuyo ancho en la base es de 0,50 m. El talud es 3. 
Yc 
0.5 m 
Z=3
EJERCICIO 5: 
La sección obtenida topográficamente en el canal que 
se muestra en la figura se tiene: n1 = 0.035 y n2 = 
0.050. Calcular el caudal que fluye por dicha sección si 
al pendiente es de 1 °/ 00 
2.10 
Z=1.5 
Z=0.75 0.6 
4.5 
3.5 2.25 2.8 3.15 
Z=1.5 
A1 
A2
EJERCICIO 6: 
Un canal tiene un caudal de 10 m3/ s, una pendiente de 
0.001 se se le quiere revestir de concreto con taludes 
1:1, determinar el tirante y la plantilla para condición 
de máxima eficiencia hidráulica 
Y n 
Z=1 
b
GENERALIDADES 
PROYECTO DE IRRIGACION 
Y/O 
MEJORAMIENTO DE RIEGO 
Planificación del trazo y diseño 
CANALES DE 
CONDUCCION 
CANALES DE 
DISTRIBUCIÓN 
OBRAS 
CONEXAS 
CONSIDERACIONES 
PREVIAS
CANALES DE RIEGO 
Según funcionalidad 
CANAL DE PRIMER ORDEN 
CANAL DE SEGUNDO ORDEN 
CANAL DE TERCER ORDEN
CANAL DE PRIMER ORDEN 
 Llamado también canal Principal: Madre o de 
derivación 
 Es trazado con pendiente mínima 
EJEMPLOS: 
CANAL TAYMI – PROYECTO TINAJONES CANAL MADRE – PROYECTO CHAVIMOCHIC
CANAL DE SEGUNDO ORDEN 
 Llamados también Laterales 
 Salen del Canal Madre y el caudal que ingresa a ellos, es 
repartido hacia los sub-laterales 
 El área de riego que sirve un lateral se conoce como 
UNIDAD DE RIEGO 
EJEMPLOS: 
CANAL MOCHUMÍ CANAL TÚCUME
CANAL DE TERCER ORDEN 
 Llamados también Sub Laterales 
 Nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es 
repartido hacia los propietarios individuales a través de las 
tomas de granja 
 El área de riego que sirve de un sub-lateral se conoce como 
UNIDAD DE ROTACIÓN
CONSIDERACION PRELIMINARES 
Es necesario recopilar la 
siguiente información básica: 
Se efectuará un análisis de los antecedentes o historia del proyecto 
Elementos; topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, 
hidráulicos, ambientales, agrológicos, entre otros. 
Fotografías aéreas, imágenes satelitales, para localizar los 
poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc. 
Planos topográficos y catastrales. 
Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda 
conjugarse en el trazo de canales.
CONSIDERACION PRELIMINARES 
Es necesario que se conozcan 
algunos detalles 
1 
• Volumen de agua que se ha de conducir 
2 
• Probable longitud del canal 
3. 
• Limitaciones económicas para la construcción del canal 
4 
• Probables formas de captación de la fuente 
5 
• Tipo de canal
CONSIDERACION PRELIMINARES 
Fuentes de información 
disponibles en el Perú 
El Archivo Técnico de las Unidades Agrarias 
Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA) 
Servicio Nacional de Hidrología y Meteorología e Hidrología (SENAMHI) 
Oficina Nacional de Planificación 
Instituto Geográfico Militar (IGM) 
Proyecto Nacional Manejo de Cuencas Hidrográficas (PRONAMACH) 
Direcciones Generales del Ministerio de Agricultura 
Proyectos Hidráulicos Especiales
Se recorre la zona, 
anotándose todos 
los detalles que 
influyen en la 
determinación de 
un eje probable 
de trazo se trata de localizar la 
RECONOCIMIENTO DEL 
TERRENO 
posible posición de la 
ruta que ha de seguir el 
canal, determinándose 
el punto inicial y final del 
canal, debiendo 
anotarse las 
características más 
sobresalientes del 
terreno 
Luego de este 
reconocimiento se 
podrá contar con 
algunas decisiones, 
tales como si se ha de 
trabajar a pendiente 
fija o a pendiente 
variable; longitud de 
tramos en laderas o 
en suelo llano. 
Eclímetro, brújula, 
altímetro, wincha, 
jalones, etc.
Clavar en el 
terreno las estacas 
de la poligonal 
preliminar o de 
apoyo, fijando un 
punto de partida 
(entrega o de 
captación) 
Debe 
monumentarse el 
BM principal y los 
BN (Bancos de 
Nivel) c/Km. 
Posteriormente 
se NIVELARÁ la 
poligonal referido 
al BM principal. 
Se hará el 
levantamiento de 
la poligonal 
abierta con 
Teodolito 
orientado al NM.
ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO 
Poligonal de apoyo
ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO 
Poligonal Abierta:
1. ESCALAS DE REPRESENTACION: 
Especificaciones Técnicas del Proyecto 
Representatividad del terreno 
2. PLANO A CURVAS DE NIVEL 
Las curvas de nivel deben guardar una 
equidistancia de 50 cm (a veces 1m). 
3. TRAZO PRELIMINAR:
4. SEÑALIZACIÓN DE OBRAS HIDRÁULICAS: 
5. POLIGONAL ABIERTA:
Se realiza en el gabinete con los datos obtenidos, sirve para efectuar la localización 
definitiva del canal, con algunas modificaciones por motivos locales. 
El método más usado EL DE DEFLEXIONES. 
El trazo definitivo (Poligonal de PI) no debe alejarse del trazo preliminar, se buscara 
siempre la mayor longitud de los tramos rectos (tangentes) disminuyendo el Nº de 
P.I., los ángulos deben ser los mas obtusos posibles, con el propósito de evitar el 
desarrollo excesivo del canal, y posteriormente mucho corte o relleno. 
En zonas de laderas debe tenerse mucho cuidado; tendiendo solamente a tener 
cortes. 
Sobre este trazo se calculan los datos necesarios para el replanteo.
CURVAS HORIZONTALES EN EL TRAZO DE CANALES 
Circular simple: 
Circular inversa: 
Circular compuesta:
ELEMENTOS DE UNA CURVA
TRAZO DE CURVAS CALCULADAS: 
 Determinando PC y PT se levantan las perpendiculares y en la intersección de 
ambas se encuentra el centro de curva, luego con radio entre el centro de curvatura 
y el PC se traza la curva. 
 El trazo definitivo consiste en la unión de los tramos rectos y curvos demarcando 
necesariamente PC, PI, PT, R y Ɵ (Ver esquema).
PERFIL LONGITUDINAL 
Se construyen 2 ejes perpendiculares: el horizontal designado a 
distancias longitudinales y el vertical a distancias verticales o Alturas. 
 Se debe elegir una escala horizontal y una vertical. 
Recomendación: H/V: 1/10, 1/20, es decir: 
Esc. Horiz. 1: 1000, ó 1: 2000 
Esc. Vertc. 1: 100, ó 1: 200 
Siguiendo el trazo definitivo se deben conseguir 2 datos (cada 20 o 50 m). 
distancia recorrida y su respectiva cota. 
RASANTE 
 Consiste en unir el punto inicial del perfil trazado con el punto final en valor 
de COTAS, considerando las pendientes empleadas en diferentes tramos 
o si fue una pendiente uniforme. 
 Para el trazo de rasante de fondo (plantilla) considerar las cotas de 
plantillas y luego trazar de la manera anterior.
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado
SECCIONES TRANSVERSALES 
 El proyectar con acierto la sección transversal de un canal es una 
situación delicada, a la cual el ingeniero debe dedicar la máxima 
atención. 
 Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje vertical 
las alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas, (por 
medio de distancias). en donde se tendrá como punto de intersección 
de los ejes, la ubicación de un material en el terreno especifico en el 
plano.
I. GENERALIDADES II. SU USO 
III. VENTAJAS 
Y 
DESVENTAJAS
IV.FUNCIONAMIENTO 
HIDRAULICO 
 
TÚNELES A 
GRAVEDAD 
TÚNELES A 
PRESIÓN
FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICA 
DE TÚNELES 
 
TÚNEL TRASANDINO 
PROYECTO OLMOS 
TÚNEL LLAUCANO ( II 
ETAPA PROYECTO 
TINAJONES )
V. CONSTRUCCIONES 
TÉCNICAS 
 
• El trazo de un túnel debe 
seguir la distancia más corta. 
• Evitar las zonas de roca 
meteorizada, descompuesta 
o agrietada. 
• Tiempo de construcción. 
• Costo del transporte de los 
materiales escavados
V. SECCIÓN 
HIDRÁULICA 
 
FORMAS 
• Geología. 
• Mecánica de 
suelos y rocas. 
• Procedimiento 
constructivo.
 
DIMENSIONES 
MÍNIMAS 
Además de satisfacer 
condiciones hidráulicas 
y estructurales, los 
túneles deben tener 
dimensiones mínimas 
que permitan colocar la 
instalaciones (tubo de 
ventilación, tuberías de 
agua, etc.). 
• 1.80 m x 1.80 m 
(Equipos de 
perforación 
pequeños) 
• 2.44 m x 2.44 m 
(Maquinas 
Excavadoras)
VELOCIDADES RUGOSIDADES 
 
TÚNELES A FLUJO 
LIBRE 
Caudales constantes: 
푉 = 1.5 − 2.5 푚/푠 
Caudal variable: 
푉 = 2.5 − 4.5 푚/푠 
TÚNELES A PRESIÓN 
Velocidad: 
V = 2.5 − 4.5 m/s 
El coeficiente de 
rugosidad 
푛 = 0.013 − 0.017
VI. CARACTERÍSTICAS 
GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS 
DE TÚNELES EN EL PERÚ. 
 
PROYECTO COLCA - HUAMBOS (PROYECTO MAJES) 
Características 
Hidráulicas 
Q (m3/s) 34.00 
V (m/s) 3.24 
A (m2) 10.50 
d (m) 3.06 
D (m) 4.20 
S (%0) 1.50 
n 0.014 
e(m) 0.20 
L (km) 88.00
PROYECTO INTERCUENCAS (PROYECTO 
CHAVIMOCHIC) 
 
Características 
Hidráulicas 
Q (m3/s) 78.00 
V (m/s) 3.76 
A (m2) 20.75 
d (m) 4.36 
D (m) 5.32 
S (%0) 1.45 
n 0.014 
e(m) 0.40 
L (km) 10.05
TÚNEL TRASANDINO (PROYECTO OLMOS) 
 
Características 
Hidráulicas 
Q (m3/s) 90.80 
V (m/s) 4.97 
A (m2) 18.27 
d (m) 4.80 
D (m) 4.80 
S (%0) 1.23-2.2 
n 0.014 
e(m) 0.20 – 0.50 
L (km) 19.20
TÚNEL LLAUCANO (PROYECTO TINAJONES II) 
 
Características 
Hidráulicas 
Q (m3/s) 20.00 
V (m/s) 2.85 
A (m2) 6.69 
d (m) 2.45 
D (m) 3.40 
S (%0) 2.25 
n 0.017 
e(m) 0.25 
L (km) 16.08
VII. TÚNELES IMPORTANTES EN EL 
MUNDO. 
 
TÚNEL BELLEDONE (ARC – ISERE, FRANCIA) 
• Longitud: 18.20 km 
• Diámetro: 5.80 m 
• Temperatura máxima: 
35°C 
• Cobertura: 2.0 km
EUROTÚNEL (FRANCIA – INGLATERRA) 
 
• Une Francia y Gran 
Bretaña, bajo el canal 
de la mancha. 
• Situado bajo 240 m 
sobre el nivel del 
mar en su punto más 
profundo. 
• Túnel ferroviario de 
50 km por cada túnel 
gemelo. 
• Diámetro: 7.60 m 
• Costo: 15 Billones de 
Dólares.
TÚNEL SIMPLON (ITALIA - SUIZA) 
 
• Une el 
trafico 
ferroviario 
entre Italia 
y Suiza. 
• Longitud: 
20 km
VII. EXCAVACIONES 
 
La construcción de 
túneles requiere de 
conocimiento y 
experiencias adicionales 
a las excavaciones en 
GENERALIDADES 
superficie 
El empleo de equipos y 
maquinarias es muy 
variable y depende de la 
geología y geotecnia del 
terreno, longitud y 
sección del túnel. 
En túneles cortos (1 – 1.5 
km), resulta económico 
usar una sola pendiente. 
En túneles largos, mayor 
de 12 km, se ejecuta por 
dos frentes y en 
contrapendiente.
METODOS DE EXCAVACION DE TUNELES 
 
PERFORACION 
Y 
VOLADURA 
EXCAVACION 
A SECCCION 
COMPLETA 
CON TBM
METODOS DE EXCAVACION DE TUNELES 
 
EXCAVACIÓN 
EN 
PORTALES
TIPOS DE ROCAS A EXCAVAR 
 
Denominación 
Americana 
TIPO I O ROCA 
DURA 
RQD =75 – 100% 
TIPO II O ROCA 
FRACTURADA 
RQD =50 – 75% 
TIPO III O ROCA 
TRITURADA 
RQD =25 – 50% 
TIPO IV O ROCA 
DESCOMPUESTA 
RQD < 25 %
CICLO DE LA EXCAVACIÓN 
 
MARCACIÓN 
DEL FRENTE 
PERFORACIÓN 
CARGA DE 
DISPARO 
VENTILACIÓN DESATE LIMPIEZA
CICLO DE TRABAJOS EN TÚNELES 

VIII. SOSTENIMIENTOS 
 
SOSTENIMIENTO 
ACTIVO DE ROCA 
SOSTENIMIENTO 
PASIVO DE ROCA
VIII. REVESTIMIENTOS 
 
El espesor de 
revestimiento esta 
relacionado con el 
diámetro escavado y 
se recomienda los 
siguientes: 
• Roca sana: 
e = 0.15 - 0.20 m. 
Roca fracturada: 
e = 0.20 - 0.30 m. 
Roca triturada: 
e = 0.30 - 0.40 m. 
Roca descompuesta: 
e = 0.40 - 0.50 m
VIII. REVESTIMIENTOS 
 
• Encofrado 
• Preparación y 
vaceado de 
concreto. 
• Perforaciones e 
inyecciones
02 trazo y-diseño-de-canales clase untrm martes 14 oct 2014 editado

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  • 1. Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental DISEÑO Y CRITERIOS DE PLANIFICACIÓN DE CANALES CURSO : OBRAS HIDRAULICAS DOCENTE : ING. ZEGARRA VASQUEZ, OSCAR
  • 4. Los canales como elementos de transporte del agua, son conducciones artificiales en las que el agua circula sin presión, es decir en contacto continuo con la atmósfera. El estudio hidráulico de estas conducciones se caracteriza porque el movimiento del agua se realiza por su propio peso, es decir, sin ningún gasto energético y aprovechando la fuerza de la gravedad. En un proyecto de irrigación, lo que compete al diseño de canales y obras de arte no es la más importante; pues es el caudal el factor clave en el diseño y el más significativo en un Proyecto de Riego, se obtiene en base a la interrelación de ciertos factores como son: tipo de suelo, cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego.
  • 5. ELEMENTOS GEOMÉTRICOS: Los canales de riego dentro de una planificación, comúnmente tienen forma rectangular o trapezoidal, adoptando por su función diferentes denominaciones, así tenemos por ejemplo:
  • 6. Donde: b = Base del canal o ancho de solera. d = Tirante de agua. f = Borde libre. m1 = Talud interior del canal. m2 = Talud de corte. m3 = Talud exterior del terraplén del canal. C1 y C2 = Anchos de bermas o caminos de servicio o vigilancia. H = f + d = Altura total del canal. T = Ancho superficial de agua en el canal. - Gasto en m3/seg (Q) - Gasto unitario en m3/seg/ml (q) - Velocidad media en m/seg (v) - Velocidad puntual en m/seg (w) - Coeficiente de rugosidad (n) - Pendiente hidráulica (s)
  • 7. SECCIONES TÍPICAS EN CANALES DE RIEGO La sección típica de un canal tanto de riego como de drenaje deberá entenderse como una sección, en la cual se muestre además de las características geométricas de la caja del canal, las características geométricas de su camino de vigilancia. Las secciones tienen las siguientes características:  Cuando el canal se encuentra en relleno, primeramente se construirá una plataforma compactada hasta una altura limitada por el bordo del canal revestido, menos el espesor del revestimiento  Cuando el canal este construido en corte, primeramente se prepara una plataforma de excavación con un ancho que facilite la excavación y el revestimiento mecanizados de la caja del canal.  Los ejes de la caja del canal y del camino de vigilancia deben ser paralelos solo en casos excepcionales de excavación y relleno el paralelismo se distorsiona.  Los taludes de relleno y excavación deben tener una inclinación de 1.5:1
  • 8. FORMAS DE LA SECCION TRANSVERSAL Sección trapecial Sección rectangular Sección circular Las más conocidas en la práctica son:
  • 9. CANAL TRAPECIAL CANAL RETANGULAR CANAL TAYMI CANAL TÚCUME Es la más común, adaptándose esta forma sobre todo por razones de estabilidad de taludes del canal y facilidades CONSTRUCTIVAS En este caso 풎ퟏ = ퟎ , esta sección se adapta sobre todo en zonas de suelos estables y se quiere ahorrar cortes excesivos.
  • 10. CANAL CIRCULAR Es la sección hidráulica más eficiente, generalmente son tubos prefabricados o cilindros de gasolina que son usados como canales. Son baratos y se ahorra excavación.
  • 11. CLASIFICACION DE CANALES POR SU CAPACIDAD DE CONDUCCION: Los canales de riego dentro de una planificación, comúnmente tienen forma rectangular o trapezoidal, adoptando por su función diferentes denominaciones, así tenemos por ejemplo: Canal principal o de conducción Canal de 2° orden o sub canales Canales de 3er orden o laterales Canales de 4to orden o sub laterales Canales de 5to orden o regaderas
  • 12. Representación gráfica de la jerarquía de los canales
  • 14. En el diseño de la rasante de un canal se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones generales:  La pendiente de la rasante de fondo debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, para optimizar el movimiento de tierras.  Para definir la rasante de fondo se prueba con el caudal especificado y diferentes cajas hidráulicas.  Al diseñar la rasante del canal deberá diseñarse casi simultáneamente la rasante de su camino de vigilancia.  Necesariamente deberán conjugarse los siguientes parámetros: Caudal, pendiente, tipo de suelo, talud, plantilla del canal y velocidad máxima permisible.
  • 15. Donde: T = Ancho superior del canal b = Plantilla z = Valor horizontal de la inclinación del talud C = Berma del camino, puede ser: 0,5; 0,75; 1,00 m., según el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. V = Ancho del camino de vigilancia, puede ser: 3; 4 y 6 m., según el canal sea de tercer, segundo o primer orden respectivamente. H = Altura de caja o profundidad de rasante del canal. En algunos casos el camino de vigilancia puede ir en ambos márgenes, según las necesidades del canal, igualmente la capa de rodadura de 0,10 m. a veces no será necesaria, dependiendo de la intensidad del tráfico.
  • 17. Un sistema de riego debe cumplir en forma óptima con las siguientes condiciones: - Costos mínimos para operación y mantenimiento. - Operación sencilla y control fácil para usarlos y los responsables para la operación. - Pérdidas mínimas de agua por operación. - Pérdidas mínimas de agua por infiltración. - Impedir el robo de agua. - Seguridad contra desbordes. - Flexibilidad para adaptarse a las diferentes exigencias de caudales y métodos de riego para los diferentes cultivos. - Finalmente, tratándose de satisfacer las condiciones señaladas en los puntos anteriores, con el diseño final del sistema de riego deberá lograrse:  Longitudes mínimas de canales.  Secciones mínimas de los canales.  Costos mínimos de construcción.
  • 18. PERFILES LONGITUDINALES EN CANALES DE RIEGO Una vez obtenido el perfil longitudinal del eje del canal, se procede a dibujarlo en gabinete a escalas 1:1000 ó 1:2000 para el sentido horizontal y 1:100 ó 1:200 para el sentido vertical, los parámetros que suelen presentarse en el diseño de canales del perfil longitudinal de un canal de riego, son los siguientes: Kilometraje Cota de Terreno Tipo y Número de Obras de Arte Rasante de Canal Pendiente de fondo de canal Cota de nivel de agua de canal Dimensiones del Canal Sección Transversal o Típica Área irrigada por el Canal de Riego Caudal de Diseño Tirante Ancho total de Plataforma Curvatura de Trazo Tubo de Drenaje Pozo de Control
  • 19. POZOS DE CONTROL De Control Simple Sirve para controlar y limpiar el tubo entrante y saliente en tramo del tubo con una longitud máxima 200 m aguas arriba y agua abajo, en caso de que el dren entubado esté formando una curva horizontal mayor de 20° también se colocara un pozo de este tipo. De Control con Desarenador Cuando el dren entubado cambie de pendiente mayor a menor, existe el peligro de sedimentación en el tramo menor. Para evitarlo se colocara en este punto de cambio un pozo de control con desarenador, este desarenador consiste en un fondo de 0.50 m por debajo de la entrada y salida de los tubos. De control con Caída En el caso que se deba salvar un desnivel entre el tubo de entrada y salida; se debe prever un pozo de control con caída, donde el tubo de entrada tiene un nivel más alto que el de salida
  • 21. Deberá tenerse siempre presente, que el diseño de un sistema de riego implica también el diseño de un sistema de drenaje, pues la experiencia ha demostrado que de no ser así y al poner bajo riego áreas nuevas sin ningún problema de drenaje con niveles freáticos profundos, al cabo de algunos años este problema presenta mayores dificultades y por lo tanto resulta más costoso que si se hubiera previsto inicialmente. En general un sistema de drenaje debe cumplir principalmente las siguientes condiciones:  Ser colector para el sistema de drenaje a nivel de parcela, del agua procedente del riego que se percola a cierta profundidad (afluencias continuas).  Ser desagüe para las demasías del sistemas de riego principal que puede presentarse de las siguientes maneras: regulación inexactas en la obras de distribución y captación, operación deficiente del sistema, perdidas por regulación hasta que se estabilice el sistema y perdidas por limpieza (todas son afluencias accidentales).  Ser conductor para la excavación de aguas foráneas (afluencias accidentales).  Ser desagüe ara las afluencias superficiales como consecuencia de las precipitaciones (afluencias accidentales).
  • 22. FUNCIÓN Y DENOMINACIÓN DE LOS DIFERENTES CANALES DE DRENAJE Un sistema de drenaje agrícola es aquel que recibe exceso de agua directamente de las parcelas y la conducen al sistema de drenaje principalmente que evacua el agua fuera del área. El sistema de drenaje principal debe proporcionar una salida libre y segura para los drenes de las parcelas, las cuales pueden ser zanjas abiertas, tubos enterrados o la combinación de ambos En un sistema de drenaje principal los drenes por su función pueden adoptar la siguiente denominación: Zanjas de Desagüe Los Subcolectores Los Colectores Colectores Principales
  • 23. SECCIONES TÍPICAS EN CANALES DE DRENAJE  Cada canal lleva a su costado un camino de vigilancia que normalmente debe tener una altura sobre el terreno de por lo menos 0.30m.  Solamente en el caso de que se presente profundidades excepcionales, la distancia entre los ejes del camino y del canal será determinada en función de su profundidad. En los demás casos esta distancia deberá ser constante de manera que exista un paralelismo entre dichos ejes.  Los materiales de excavación no usados para relleno se deben depositar en los bancos de escombros según se indica en el plano 3.4. estos serán dimensionados en dependencia del volumen sobrante de excavación y de la nivelación de los bordos y diques de los canales existentes. Las dimensiones mínimas de los bancos de escombros se recomienda a continuación: CANAL DE DRENAJE ANCHO DE CORONA DEL BANCO ALTURA DEL BANCO Mínimo(m) Preferible(m) Mínimo(m) Subcolector 0.50 2.50 0.50 Colector 0.50 4.00 0.50 Colector Principal 0.50 4.00 0.50
  • 24. PERFILES LONGITUDINALES EN CANALES DE DRENAJE Kilometraje Cota de terreno Tipo y numero de obra de arte Rasante del canal Pendiente del fondo Dimensión del canal Caudal máximo Velocidad y tirante máximo Área drenada Tipo y numero de obra de arte Cota del tubo Pendiente del tubo Diámetro del tubo Caudal de diseño Sección típica Ancho total de la plataforma Curvatura del trazo Tipo de suelo. Los parámetros que suelen presentarse en el perfil longitudinal de un dren: NOTA: La información varía para drenes abiertos como para drenes entubados.
  • 26. FUNCIÓN Y DENOMINACIÓN DE CAMINOS Caminos secundarios (V3) Estos caminos de vigilancia a la vez sirven de acceso a las parcelas de riego y generalmente tienen poco tráfico, normalmente se proyecta al lado de sublaterales, subcolectores y zanjas de desagüe. Caminos secundarios(V2) Estos caminos de vigilancia a la vez son caminos colectivos de tráfico de las parcelas, que generalmente tienen un tráfico zonal de poca importancia, estos caminos se proyectan al lado de laterales y colectores. Caminos Principales (V1) Generalmente son diseñados como caminos de intercomunicación con la función de integrar la infraestructura vial de la zona del proyecto con los pueblos cercanos, los caminos de este tipo se encuentran casi siempre a un lado de subcanales y con menor frecuencia al costado de colectores principales.
  • 27. CURVAS DE CANALES CON CAMINO Cuando un camino va paralelo a un canal la base del diseño de la curva es el radio mayor ya sea del camino o del canal. Cuando el radio del canal es mayor, el camino va paralelo al canal teniendo el mismo centro de curvatura, este caso se presenta en los canales de drenaje. Cuando el radio del camino es mayor, el canal que va al lado, se acomoda a la curvatura del camino combinando tramos curvos con rectos, con el fin de no tener mucha longitud del canal en curva, este caso se presenta en los canales de riego. La base para el diseño de las curvas son los ejes tanto de camino como del canal, teniendo como origen el mismo centro de curvatura de radio dominante. El tramo de curva en camino tendrá como peralte una pendiente no menor a 5% hacia el canal de riego o de drenaje.
  • 28. CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE Sublaterales 3T = 5m Subcolector 5T = 25m Lateral 3T = 8m Colector = 5T = 50m Subcanal 4T = 20m Colector principal 5T = 50m En cuanto a los radios mínimos y tratándose de canales de riego y drenaje se recomiendan los siguientes valores en función de “T”, siendo “T” en ancho superior del espejo de agua. Valores de radios mínimos para caminos se recomienda los siguientes: - Radio mínimo = 20m - α < 30°, no se necesita sobre ancho. α= ángulo de deflexión. - Para un radio de 20m y α > 30° se necesita un sobre ancho con las siguientes características: - Sobre ancho al inicio de la curva 0.40m - Sobre ancho en el centro de la curva 0.40m - Longitud de la transición del sobre ancho 4.0m - Radio mínimo = 100m para cualquier ángulo, no se necesita sobre ancho.
  • 29. CAMINOS DE VIGILANCIA Y COMUNICACIÓN Se tienen en cuenta los Siguientes criterios: Tipo de sobrecarga Para el diseño de alcantarillas y puentes se deberá tener en cuenta los siguientes valores: H15 – S12 para caminos secundarios V2 y V3 H20 – S16 para caminos principales V1 Afirmado El tipo de afirmado incluso la procedencia de los materiales se debe describir en forma detallada. Teniendo en cuenta la importancia de los diferentes caminos, estos serán construidos según las especificaciones y con los espesores siguientes:
  • 30. CAMINOS SECUNDARIOS V2 y V3: Una capa de base de 20 cm de material de excavación con cantidades limitadas de material fino, sobre la cual va una capa de desgaste o capa de rodadura de 10cm de material arena – grava proveniente de canteras, o alternativamente, aunque de menor calidad, una mezcla de material arenoso seleccionado con suelo salitroso. La capa de desgaste está en dependencia a la intensidad del tráfico. CAMINOS PRINCIPALES V1: Una capa de base de 20cm de material arena – grava provenientes de canteras, sobre esta va una capa de desgaste de 10 cm de arena salitrosa (25 a 30 %) y grava (65 a 75 %) proveniente de canteras con cantidad de sales determina sin agua destilada y relacionada al peso del suelo seco de 1 al 3%. Velocidades de diseño Las velocidades recomendables para el diseño de los caminos son de 30 km/h para caminos secundarios (V2 y V3) y 60 km/h para caminos principales V1.
  • 32. Para el diseño de la curva de un canal se necesita: Datos: Δ = á풏품풖풍풐 풅풆 풅풆풇풍풆풙풊ó풏 풆풏 풆풍 푷푰. 푷푰 = 푷풖풏풕풐 풅풆 푰풏풇풍풆풙풊ó풏 푹 = 푹풂풅풊풐 풎í풏풊풎풐 풔풆풍풆풄풄풊풐풏풂풅풐 Valores por Calcular 푺푻 = 푺풖풃풕풂풏품풆풏풕풆, 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풅풆풍 푷푪풂 풍풂 푷푰, 풊품풖풂풍 풂 풍풂 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풅풆풍 푷푰, 풊품풖풂풍 풂 풍풂 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풅풆풍 푷풊 풂풍 푷푻 푷푪 = 푷풓풊풏풄풊풑풊풐 풅풆 푪풖풓풗풂 푷푻 = 푷풓풊풏풄풊풑풊풐 풅풆 푻풂풏품풆풏풕풆 푬 = 푬풙풕풆풓풏풂, 풅풊풔풕풂풏풄풊풂풅풆풍 푷푰 풂 풍풂 풄풖풓풗풂 풎풆풅풊풅풂 풆풏 풍풂 풃풊풔풆풄풕풓풊풛. 푭 = 푭풍풆풄풉풂, 풅풊풔풕풂풏풄풊풂 풑풆풓풑풆풏풅풊풄풖풂풍풓 풅풆풔풅풆 풆풍 풑풖풏풕풐 풎풆풅풊풐 풅풆 풍풂 풄풖풓풗풂 풂 풍풂 풄풖풆풓풅풂 풍풂풓품풂 푪 = 푪풖풆풓풅풂 풍풂풓품풂 풒풖풆 풔풖풃풕풊풆풏풅풆 풍풂 풄풖풓풗풂 풅풆풔풅풆 푷푪 풉풂풔풕풂 푷푻. 푷푺푪 = 푷풖풏풕풐 풔풐풃풓풆 풍풂 푪풖풓풗풂 푷푺푻 = 푷풖풏풕풐 풔풐풃풓풆 풍풂 푻풂풏품풆풏풕풆
  • 33. El diseño de la curva de un canal consiste en determinar básicamente la longitud de curva (Lc), la Subtangente (St), la Progresiva del Principio de Curva (Pc), la Progresiva del Principio de Tangente (Pt), al External (E), la Flecha (F) y la Cuerda Larga (C); pues los valores del radio (R), el valor del ángulo de deflexión (Δ) y la progresiva del punto de inflexión (PI) casi siempre son datos conocidos Elementos de una Curva en Canales Las fórmulas a emplear son:  푺푻 = 푹 × 풕풂풏 Δ ퟐ  푷푪 = 푷푰 − 푺푻  푷푻 = 푷푪 + 푳푪 ퟐ×흅×푹×Δ  푳풄 = ퟑퟔퟎ°  푬 = 푺푻 × 풕풂풏 Δ ퟒ  푭 = 푬 × 풄풐풔 Δ ퟐ  푪 = ퟐ × 푹 × 풔풆풏 Δ ퟐ
  • 35. En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mínimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mínimo no significa ningún ahorro de energía, es decir la curva no será hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo. Tabla 1: Radio Mínimo en Canales Abiertos Para Q>10 m3/s. CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MÍNIMO Hasta 10 m3/seg. 3*ancho de la base De 10 a 14 m3/seg. 4*ancho de la base De 14 a 17 m3/seg. 5*ancho de la base De 17 a 20 m3/seg. 6*ancho de la base De 20 m3/seg. A mayor 7*ancho de la base Los radios mínimos deben ser redondeados hasta el próximo metro superior. Tabla 2: Radio Mínimo en Canales Abiertos en función del Espejo de Agua (T) CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE Hasta 10 Colector 4T 5T m3/seg. principal De 10 a 14 m3/seg. 3T Colector 5T De 14 a 17 m3/seg. 3T Sub-Colector 5T Siendo T el ancho superior del espejo de agua.
  • 36. Tabla 3: Radio Mínimo en Canales Abiertos Para Q<20 m3/s. CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MÍNIMO 20 m3/seg. 100 m. 15 m3/seg. 80 m. 10 m3/seg. 60 m. 5 m3/seg. 20 m. 1 m3/seg. 10 m. 0.5 m3/seg. 10 m. En base a estas tablas el diseñador puede seleccionar el radio mínimo que más se ajuste a su criterio.
  • 38. De todas las secciones la más eficiente es la parabólica, sin embargo por razones constructivas suele adoptarse la trapezoidal y la sección trapezoidal más eficiente es aquella donde el ángulo "휽" que forma el talud con la horizontal es 60°, además para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: 푅 = 푌 2 Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica, si para la misma área y pendiente conduce el mayor gasto, esta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo o menor área de fricción, la fórmula que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es: 푏 푌 = 2 × tan 휃 2 Siendo “b” la plantilla del canal. Donde: R= Radio Hidráulico (m). Y= Tirante del canal (m).
  • 40. Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por infiltración en los canales de tierra, esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal, la fórmula que da esta condición es: 푏 푌 = 4 × tan 휃 2 El promedio de ambas queda expresado por la siguiente igualdad: 푏 푌 = 3 × tan 휃 2
  • 41. Tabla 4: Relación Plantilla (b) VS. Tirante Para Máxima Eficiencia Mínima Infiltración y el Promedio de Ambas TALUD ANGULO MÁXIMA EFICIENCIA MÁXIMA INFILTRACIÓN PROMEDIO VERTICAL 90° 2.000 4.000 3.000 1/4 : 1 75° 58" 1.562 3.123 2.343 1/2 : 1 63° 26" 1.236 2.472 1.854 4/7 : 1 60° 16" 1.161 2.321 1.741 3/4 :1 53° 08" 1.000 2.000 1.500 1 : 1 45° 00" 0.828 1.657 1.243 1 1/4 : 1 38° 40" 0.702 1.403 1.053 1 1/2 : 1 33° 41" 0.605 1.211 0.908 2 : 1 26° 34" 0.472 0.944 0.708 3 : 1 18° 26" 0.325 0.649 0.487 Es necesario remarcar, que no siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones de máxima eficiencia y mínima infiltración, en la práctica se impone una serie de circunstancias o características locales que lo impiden, especialmente cuando se diseña canales en zonas de topografía accidentada como es el caso de la Serranía Peruana.
  • 43.  Este parámetro resulta ser de gran importancia para la evaluación económica de los canales que se van a ejecutar o de los que ya están ejecutados, el cálculo se efectúa en base a un examen de las propiedades hidráulicas del suelo donde intervienen muchas variables, razón por la cual aún no se han establecido ninguna regla general para el cálculo de este valor.  Se considera de gran importancia antes de dar inicio a las obras, el estudio del perfil estratigráfico del suelo donde se construirá el canal, para esto se hacen perforaciones a lo largo del eje hasta una profundidad que va más allá del fondo del canal en un metro como mínimo, las perforaciones pueden hacerse como el “Auger Hole” o Barreno tipo holandés, uno cada 100 ó 200 metros, dependiendo de la longitud del canal.  Con la información obtenida en campo, se elabora el perfil estratigráfico o textural
  • 44. MÉTODO DE CAMPO: EQUIPO NECESARIO  ퟎퟏ 퐭퐮퐛퐨 퐝퐞 ∅ = ퟐ" 퐲 퐥퐨퐧퐠퐢퐭퐮퐝 ퟏ, ퟎퟎ 퐦퐞퐭퐫퐨퐬.  ퟎퟏ 퐦퐞퐭퐫퐨 퐨 퐰퐢퐧퐜퐡퐚.  ퟎퟏ 퐫퐞퐜퐢퐩퐢퐞퐧퐭퐞 퐩퐞퐪퐮퐞ñ퐨 퐩퐚퐫퐚 퐚퐠퐮퐚.  ퟎퟏ 퐫퐞퐜퐢퐩퐢퐞퐧퐭퐞 퐜퐨퐧 퐜퐚퐩퐚퐜퐢퐝퐚퐝 퐝퐞 ퟐퟎ 퐥퐢퐭퐫퐨퐬.  ퟎퟏ 퐫퐞퐥퐨퐣 퐨 퐜퐫퐨퐧ó퐦퐞퐭퐫퐨. PROCEDIMIENTO 1. Se excava una calicata de 1,0 x 1,0 cuyo fondo coincida con el fondo del canal a construir.
  • 45. 2. Se excava un hueco de 30 cm en el fondo de la calicata, se retiran las piedras y otros agentes extraños, para colocar el tubo en posición vertical dentro del hueco. 3. Se compacta el hueco alrededor del tubo apisonando el relleno muy bien en capas de 10 cm.
  • 46. 4. Se llena el tubo con agua y se deja 2 horas, tiempo que se estima suficiente para que el suelo alrededor del extremo inferior del tubo se sature. 5. Transcurridas las dos horas, se vuelve a llenar el tubo y al cabo de una hora se mide el descenso, la operación se repite cada hora y el ensayo termina cuando el descenso se hace constante.
  • 47. 6. Por requerir un ensayo, aproximadamente un día entero (supuesto suelos cohesivos) se recomienda de efectuarlo al mismo tiempo en 2 a 4 sitios. 7. Cuando se presentan descensos fuertes (mayores de 5 cm/hora) reducir los intervalos a ½ y ¼ de hora.
  • 48. Cálculo de la Permeabilidad El factor de permeabilidad, se calcula según la ecuación: 퐾 = 푄 5.5 × 푅 × 퐻 × 푇 Donde: 푄 = 푐푚3 푑푒 푎푔푢푎 푝푢푒푠푡푎 푒푛 푐푎푑푎 푖푛푡푒푟푣푎푙표 푑푒 푑푒푠푐푒푛푠표 푐표푛푠푡푎푛푡푒. 푅 = 푅푎푑푖표 푖푛푡푒푟푖표푟 푑푒푙 푡푢푏표 푒푛 푐푚. 퐻 = 퐴푙푡푢푟푎 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푡푢푏표 (100푐푚) 푇 = 퐼푛푡푒푟푣푎푙표 푑푒 표푏푠푒푟푣푎푐푖ó푛 푒푛 푠푒푔푢푛푑표푠. Cálculo de la Magnitud de la Infiltración Según Darcy, ésta se calcula mediante la ecuación: 푞 = 퐾 × 퐼 × 퐴 Donde: 푞 = 푉표푙푢푚푒푛 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푐푚3 푠푒푔 . 퐾 = 퐹푎푐푡표푟 푑푒 푝푒푟푚푒푎푏푖푙푖푑푎푑 푒푛 푐푚 푠푒푔 . 퐼 = 퐺푟푎푑푖푒푛푡푒 퐻푖푑푟á푢푙푖푐표 표 푐푎푟푔푎 ℎ푖푑푟á푢푙푖푐푎, 푞푢푒 푒푛 푒푠푡푒 푐푎푠표 푝표푟 푡푟푎푡푎푟푠푒 푑푒 푢푛 푓푙푢푗표 푣푒푟푡푖푐푎푙, 푒푙 푣푎푙표푟 푠푒 푎푐푒푟푐푎 푎 푢푛표, 푠푖푒푚푝푟푒 푞푢푒 푒푙 푒푠푝푒푠표푟 푑푒 푙푎 푐푎푝푎 푖푚푝푒푟푚푒푎푏푙푒 푑푒푙 푠푢푏푠푢푒푙표 푠푒푎 푚ú푙푡푖푝푙표 푑푒푙 푒푠푝푒푠표푟 푑푒 푙푎 푙á푚푖푛푎 푑푒 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙. 퐴 = á푟푒푎 푐표푛푠푖푑푒푟푎푑푎 푒푛 푐푚2, 푠푒 푡표푚푎 1 푚2푐표푚표 á푟푒푎 푢푛푖푡푎푟푖푎 푦 푝푎푟푎 푛푢푒푠푡푟표 푐푎푠표 푡푒푛푒푚표푠:
  • 49. Valores de Permeabilidad de Varios Suelos TIPO DE MATERIAL K (cm/seg) Grava limpia 10 Arena Limpia Mezclada con grava 10-1 - 10-3 muy permeable Arenas frías mezcladas con limo 10-3 - 10-5 poco permeable Depósito de arcilla en estratos 10-5- 10-7 casi permeable Arcilla Homogéneas 10-7- 10-9 impermeables Los suelos con permeabilidad de ퟏퟎ−ퟒ a ퟏퟎ−ퟔ , son generalmente para canales pequeños y aquellos con permeabilidad menor a ퟏퟎ−ퟔ son propios para canales de cualquier longitud y magnitud.
  • 50. MÉTODO INDIRECTO DE FÓRMULAS EMPÍRICAS DARVIS Y WILSON Para estimar la pérdida en canales revestidos sugieren la siguiente ecuación: Donde: 푞 = 0.45 × 퐶 × 푃 × 퐿 4 × 106 + 3650 푣 × 퐻1 3 푞 = 푝é푟푑푖푑푎푠 푑푒 푖푛푓푙푢푒푛푐푖푎 푒푛 푚3 푝표푟 푙표푛푔푖푡푢푑 푑푒 푐푎푛푎푙 푝표푟 푑í푎. 퐿 = 푙표푛푔푖푡푢푑 푑푒푙 푐푎푛푎푙 푚 . 푃 = 푝푒푟í푚푒푡푟표 푚표푗푎푑표 푚 . 퐻 = 퐴푙푡푢푟푎 푑푒 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 푚 . 푣 = 푉푒푙표푐푖푑푎푑 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 푚 푠푒푔 . 퐶 = 퐶표푛푠푡푎푛푡푒 푞푢푒 푑푒푝푒푛푑푒 푑푒푙 푡푖푝표 푑푒 푟푒푣푒푠푡푖푚푖푒푛푡표.
  • 51. TIPO DE REVESTIMIENTO Y ESPESOR EL BUREAU OF RECLAMATION VALOR DE C Hormigón 10 cm 1 Arcilla en masa 15cm 4 Asfalto Ligero 5 Arcilla 7.6 cm 8 Mortero de cemento y asfalto 10 Propone la siguiente ecuación llamada de Moritz 푞 = 0.2 × 퐶 × 푄 푉 Esta fue aprobada en 8 distintos sistemas de canalización. Donde: 푞 = 푝é푟푑푖푑푎푠 푝표푟 푖푛푓푖푙푡푟푎푐푖ó푛 푒푛 푝푖푒푠 3 푠푒푔 푚푖푙푙푎 푑푒 푐푎푛푎푙. 푄 = 퐶푎푢푑푎푙 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 푝푖푒푠3 푠푒푔 . 푣 = 푉푒푙표푐푖푑푎푑 푑푒푙 푎푔푢푎 푒푛 푒푙 푐푎푛푎푙 푝푖푒푠 푠푒푔 . 퐶 = 퐶표푛푠푡푎푛푡푒 푞푢푒 푑푒푝푒푛푑푒 푑푒푙 푡푖푝표 푑푒 푠푢푒푙표.
  • 52. TIPO DE SUELO VALORES DE C Grava cementada y capa dura con franco arenoso 0.34 Arcilloso y franco arcilloso 0.41 Franco Arenoso 0.66 Cenizas volcánicas 0.68 Arena cenizas volcánicas o arcilla 1.20 Arenoso con roca 1.68 Arenoso con grava 2.20
  • 54. La rugosidad depende del cauce y talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en la práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de rugosidad. En conclusión, no siempre estará claro y no es un tema sencillo seleccionar el valor definitivo de rugosidad, ni tampoco definir qué correcciones, se deben introducir al valor inicialmente tomado, únicamente queda efectuar un mantenimiento normal de manera que se pueda mantener el valor “n”. Influencia del Mantenimiento sobre la Rugosidad
  • 55. Tabla 6: Influencia de la Rugosidad en la Velocidad y Tirante del Flujo de Agua n V (m/s) Y (m) A (m2) 0.025 0.54 0.82 1.84 0.033 0.43 0.94 2.25 0.050 0.32 1.18 3.25 Para: - b=1.0 - Z=1.5 - S=0.0005 - Q=1.0 m3/seg Tratándose de canales no revestidos, Cowan propuso la siguiente fórmula para estimar el valor de rugosidad. 푁 = (푁0 + 푁1 + 푁2 + 푁3 + 푁4)푁5 La cual puede ser usada en canales con un radio hidráulico menor de 4.5 m, los valores de N se pueden obtener de la Tabla 7.
  • 56. Tabla 7: Condiciones del Canal y Valores Correspondientes de “N” CONDICIONES DEL CANAL VALORES MATERIAL EMPLEADO Tierra N0 0.020 Corte en Roca 0.025 Grava fina 0.024 Grava gruesa 0.028 GRADO DE IRREGULARIDAD Liso N1 0.000 Menor 0.005 Moderado 0.010 Severo 0.020 VARIACIONES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DEL CANAL Gradual N2 0.000 Variaciones ocasionales 0.005 Variaciones frecuentes 0.01 0.015 EFECTO RELATIVO DE LAS OBSTRUCCIONES Despreciable N3 0.000 Menor 0.010 0.015 Apreciable 0.02 0.030 Severo 0.04 0.060 VEGETACIÓN Bajo N4 0.005 0.010 Medio 0.01 0.015 Alto 0.025 0.050 Muy Alto 0.05 0.100 GRADO DE SINUOSIDAD Menor N5 1.000 Apreciable 1.150 Severo 1.300
  • 57. Tabla 8: VALORES DE n DADOS POR HORTON PARA SER EMPLEADOS EN LAS FORMULAS DE KUTTER Y MANNING SUPERFICIE CONDICIONES DE LAS PAREDES PERFECTAS BUENAS MEDIANAMENTE BUENAS MALAS Tubería fierro forjado negro comercial. .012 .013 .014 .015 Tubería fierro forjado galvanizado comercial .013 .014 .015 .017 Tubería de latón o de vidrio. .009 .010 .011 .013 Tubería acero remachado en espiral. .013 .015 .017 Tubería de barro vitrificado. .010 .013 .015 .017 Tubos comunes de barro para drenaje .011 .012 .014 .017 Tabique vidriado. .011 .012 .013 .015 Tabique con mortero de cemento; albañales de .012 .013 .015 .017 tabique. Superficies de cemento pulido. .010 .011 .012 .013 Superficies aplanadas con mortero de cemento. .011 .012 .013 .015 Tuberías de concreto. .012 .013 .015 .016 Tuberías de duela. .010 .011 .012 .013 ACUEDUCTOS DE TABLON: Labrado .010 .012 .013 .014 Sin labrar .011 .013 .014 .015 Con astillas .012 .015 .016 Canales revestidos con concreto. .012 .014 .016 .018 Superficie de mampostería con cemento. .017 .020 .025 .030 Superficie de mampostería ceca. .025 .030 .033 .035 Acueductos semicirculares metálicos, lisos. .011 .012 .013 .015 Acueductos semicirculares metálicos corrugados. .0225 .025 .0275 .030
  • 58. CANALES Y ZANJAS: En tierra, alineados y uniformes. .017 .020 .0225 .025 En roca, lisos y uniformes. .025 .030 .033 .035 En roca, con salientes y sinuosos. .035 .040 .045 Sinuosos y de escurrimiento lento. .0225 .025 .0275 .030 Dragados en tierra. .025 .0275 .030 .033 Con lecho pedregoso y bordes de tierra .025 .030 .035 .040 enhierbados. Plantilla de tierra, taludes asperos. .028 .030 .033 .035 CORRIENTES NATURALES: 1) Limpios, bordos rectos, llenos, sin hendeduras ni churcos profundos. .025 .0275 .030 .033 2) Igual al (1) pero con algo de hierba y piedra. .030 .033 .035 .040 3) Sinuoso, algunos charcos y escollos, limpio. .033 .035 .040 .045 4) Igual al (3), de poco tirante, con pendiente y sección menos eficiente. .040 .045 .050 .055 5) Igual al (3), algo de hierba y piedras. .035 .040 .045 .050 6) Igual al (4), secciones pedregosas. .045 .050 .055 .060 7) Ríos perezosos, cauce enhierbado o con charcos profundos. .050 .060 .070 .080 8) Playas muy enhierbadas. .075 .100 .125 .150
  • 59. Tabla 9: Valores de Rugosidad “n” de Maning n Superficie 0.01 Muy lisa, vidrio, plástico, cobre 0.011 Concreto muy liso 0.013 Madera suave, metal, concreto 0.017 Canales de tierra en buenas condiciones 0.02 Canales naturales de tierra, libres de vegetación 0.025 Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo 0.035 Canales naturales con abundante vegetación 0.04 Arroyos de montaña con muchas piedras
  • 61. Tabla 10: Taludes Apropiados para Distintos Tipos de Material MATERIAL TALUD HORIZONTAL: VERTICAL Roca Prácticamente vertical Suelos de Turba y Detritos 0.25:1 Arcilla Compacta o Tierra con recubrimiento de concreto 0.5: hasta 1:1 Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales 1:1 Arcilla firme o tierra en canales pequeños 1.5:1 Tierra arenosa suelta 2:1 Greda arenosa o arcilla porosa 3:1 Tabla 11: Pendientes Laterales en Canales Según Tipo de Suelo MATERIAL CANALES POCO PROFUNDOS CANALES PROFUNDOS Roca en buenas condiciones vertical 1/4 : 1 Arcillas compactadas o conglomerados 0.5:1 1:1 Limos Arcillosos 1:1 1.5:1 Limos Arenosos 1.5:1 2:1 Arenas Sueltas 2:1 3:1 Concreto 1:1 1.5:1
  • 63. La velocidad mínima permisible: Es aquella velocidad mínima que no permite sedimentación, su valor es muy incierto y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece al crecimiento de las plantas; cuando se trata de canales en tierra, da el valor 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no produce sedimentación y además impide el crecimiento de la vegetación en el canal. La velocidad máxima permisible: Es algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio Ingenieril. A continuación se dan varias tablas que son de mucha ayuda en el diseño de canales.
  • 64. TABLA 12: MAXIMA VELOCIDAD PERMITIDA SEGÚN FORTIER Y SCOBEY EN CANALES NO RECUBIERTOS DE VEGETACION MATERIAL DE LA CAJA DEL CANAL ¨n¨ MANNING VELOCIDAD(m/s) AGUA LIMPIA AGUA CON PARTICULAS COLOIDALES AGUA TRANSPORTAND O ARENA, GRAVA O FRAG. Arena fina coloidal 0.020 1.450 0.750 0.450 Franco arenoso, no coloidal 0.020 0.530 0.750 0.600 Franco limoso no coloidal 0.020 0.600 0.900 0.600 Limos aluviales, no coloidales 0.020 0.600 1.050 0.600 Franco consistente normal 0.020 0.750 1.050 0.680 Ceniza volcánica 0.020 0.750 1.050 0.600 Arcilla consistente muy coloidal 0.025 1.130 1.500 0.900 Limo aluvial, coloidal 0.025 1.130 1.500 0.900 Pizarra y capas duras 0.025 1.800 1.800 1.500 Grava fina 0.020 0.750 1.500 1.130 Suelo franco clasificado no 0.030 1.130 1.500 0.900 coloidal Suelo franco clasificado coloidal 0.030 1.200 1.650 1.500 Grava gruesa no coloidal 0.025 1.200 1.800 1.950 Gravas y guijarros 0.035 1.800 1.800 1.500
  • 65. TABLA 13: VELOCIDADES PERMISIBLES EN SUELOS NO COHESIVOS (m/s) MATERIAL DIAMETRO MEDIO DE LAS PARTICULAS EN mm PROFUNDIDAD MEDIA DE LA CORRIENTE EN METROS 0.40 1.00 2.00 3.00 5.00 más de 10 Polvo y limo 0.005-0.05 0.15-0.2 0.2-0.3 0.25-0.40 0.30-0.45 0.40-0.55 0.45-0.65 Arena fina 0.05-0.25 0.20-0.35 0.3-0.45 0.40-0.55 0.45-0.60 0.55-0.70 0.65-0.80 arena media 0.25-1.00 0.35-0.50 0.45-0.60 0.55-0.70 0.60-0.75 0.70-0.85 0.80-0.95 Arena gruesa 1.00-2.5 0.50-0.65 0.60-0.75 0.70-0.80 0.75-0.90 0.80-1.00 0.95-1.20 Gravilla fina 2.5-5.00 0.65-0.80 0.75-0.85 0.80-1.00 0.90-1.10 1.00-1.20 1.20-1.50 Gravilla media 5.00-10.00 0.80-0.90 0.85-1.05 1.00-1.15 1.10-1.30 1.20-1.45 1.50-1.75 Gravilla gruesa 10.00-15.00 0.90-1.10 1.05-1.20 1.15-1.35 1.30-1.50 1.45-1.65 1.75-2.00 Grava fina 15.00-25.00 1.10-1.25 1.20-1.45 1.35-1.65 1.50-1.85 1.65-2.00 2.00-2.30 Grava media 25.00-40.00 1.25-1.50 1.45-1.85 1.65-2.10 1.85-2.30 2.00-2.45 2.30-2.70 Grava gruesa 40.00-75.00 1.50-2.00 1.85-2.40 2.10-2.75 2.30-3.10 2.45-3.30 2.70-3.60 Guijarro fino 75.00-100 2.00-2.45 2.40-2.80 2.75-3.20 3.10-3.50 3.30-3.80 3.60-4.20 Guijarro medio 100.0-150.0 2.45-3.00 2.80-3.35 3.20-3.75 3.50-4.10 3.80-4.40 4.20-4.50 guijarro grueso 150.0-200.0 3.00-3.50 3.35-3.80 3.75-4.30 4.10-4.65 4.40-5.00 4.50-5.40 Canto rodado fino 200.0-300.0 3.50-3.85 3.80-4.35 4.30-4.70 4.65-4.90 5.00-5.50 5.40-5.90 Canto rodado medio 300.0-400.0 --- 4.35-4.75 4.70-4.95 4.90-5.30 5.50-5.60 5.90-6.00 Canto rodado grueso 400.0-500.0 --- -- 4.95-5.35 5.30-5.50 5.60-6.00 6.00-6.20
  • 66. TABLA 14: VELOCIDADES PERMISIBLES EN SUELOS COHESIVOS (m/s) MATERIAL PORCENTAJES DEL CONTENIDO DE PARTICULAS PROFUNDIDADES MEDIAS DE LA CORRIENTE EN METROS 0.005 (mm) 0.005- 0.05 (mm) Suelos poco compactos, peso volumétrico seco hasta 1.66 T/m3 Suelos medianamente compactos, peso volumétrico seco 1.2-1.66 T/m3 Suelos compactos Peso volumétrico seco 1.66-2.04 T/m3 Suelos muy compactos. Peso volumétrico seco 2.04-2.14 T/m3 0.4 1.0 2.0 3.0 0.4 1.0 2.0 3.0 0.4 1. 0 2. 0 3.0 0.4 1. 0 2. 0 3. 0 Arcilla, tierras 30-50 70-50 0.35 0.4 0.4 5 0.5 0.7 0.8 5 0.95 1.1 1 1. 2 1. 4 1.5 1.4 1. 7 1. 9 2. 1 Fuertemente arcillosas 20-30 80-70 Ligeramente arcillosas 10-20 90-80 0.35 0.4 0.4 5 0.5 0.6 5 0.8 0.9 1 0.9 5 1. 2 1. 4 1.5 1.4 1. 7 1. 9 2. 1 Suelos de aluvion Arcillas margosas 0.6 0.7 0.8 0.85 0.8 1 1. 2 1.3 1.1 1. 3 1. 5 1. 7 Tierras arenosas 5-10 20-40 SEGÚN TABLA 13 RESISTEN CIA PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS Kg/cm2 0.5 1 3 5 10 50 9.6 10.6 12.3 13 14.1 75 11.2 12.4 14.3 15.2 16.4 100 12.7 16.0 16.0 17.0 18.3 150 14.0 18.0 18.0 19.1 20.6 200 15.6 20.0 20.0 21.2 22.9 Tabla 15: VELOCIDADES MAXIMAS DE HORMIGON EN FUNCION DE SU RESISTENCIA
  • 68. No existe ninguna regla fija que se puede aceptar universalmente para el cálculo del borde libre, debido a que la fluctuación de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables. Las figuras a y b; y las tablas 16 y 17 son una guía para su cálculo; algunos autores lo estiman igual al 30% del tirante normal como máximo y 5% como mínimo. Fig. (a). Altura del Terraplén y Borde libre sobre la Superficie del Agua
  • 69. Fig. (b). Bordes Libres permitidos en canales revestidos
  • 70. TABLA 16: BORDE LIBRE EN FUNCION DEL CAUDAL GASTO (m3/s) REVESTIDO(cm) SIN REVESTIR(cm) ≤ 0.05 7.50 10.00 0.05-0.25 10.00 20.00 0.25-0.50 20.00 40.00 0.50-1.00 25.00 50.00 ˃ 1.00 30.00 60.00 TABLA 17: BORDE LIBRE EN FUNCION DE LA PLANTILLA DEL CANAL ANCHO DE LA PLANTILLA (m) BORDE LIBRE (m) Hasta 0.8 0.4 0.8-1.5 0.5 1.5-3.0 0.6 3.0-20.0 1.0
  • 71. Debido al alto costo de los canales revestidos estos suelen diseñarse a máxima eficiencia siendo el máximo declive de los taludes de 1:1,5 cuando solo trata de canales grandes y 1:1 para el caso de canales pequeños.
  • 73. Tratándose de canales revestidos de concreto, es indispensable que el terreno donde se construirá revestimiento deba tener firmeza, ya que de esta manera se reduce la posibilidad de dietas o roturas por asentamiento de subsuelo. Se debe tener conocimiento del terreno de fundación a lo largo del eje del canal y en toda su longitud. Cuando se trata de un revestimiento de concreto sobre arcillas expansivas existen tantas maneras de evitar los daños probables. El peor problema para los diseñadores, es decidir cuándo y en qué medida son necesarias las medidas preventivas contra los suelos expansivos, cuando el peligro es obvio no hay problema, es en los casos que están en la incertidumbre de un hinchamiento potencial allí está el reto. Pues todos los métodos de preocupación aumentan el costo, la decisión de no tomar precauciones tomarlas al mínimo o del todo es el aspecto más difícil en este complejo asunto.
  • 74. Finalmente debemos decir que el índice de plasticidad (I.P) es el primer indicador de suelos expansivos y cuando está relacionado con el porcentaje de arcilla en la muestra también es un indicador del grado del problema. Elvin F. Henry, hizo un inventario de 151 pruebas resultantes de muchos lugares en los Estados Unidos y Hawái; y aunque las pruebas del I.P son un estimado nos indican lo siguiente: INDICE DE PLASTICIDAD (I.P) GRADO DEL PROBLEMA 0-14 No critico 14- 25 Marginal 25-40 Critico Más de 40 Altamente Critico Las pruebas del (I.P) son una herramienta económica muy usada para indicar el problema expansivo de los suelos.
  • 76. Cuando se construyen los canales revestidos en terrenos donde el nivel freático alcance una altura superior al fondo del cauce del canal, la presión hidrostática externa contra el revestimiento puede levantarlo o agrietarlo, principalmente cuando el canal este vacío o el nivel de agua dentro del sea menor al nivel freático, estos se ubican tanto en el fondo como en los taludes. Los DRENES o “LLORADORES” sirven para aliviar la presión hidrostática de agua subterránea o nivel freático que se acumula detrás del revestimiento del canal, evitando que lo levante o agriete, principalmente cuando el canal está vació o leve poco caudal. Estos DRENES son huecos de  = 1” – 2” que se perforan en el fondo y taludes del canal revestido, descargando directamente al canal. La distancia vertical entre filas de lloradores debe ser  ó - 1.50 m y la separación entre llorador y llorador de una misma fila es  10 m. Según KRAATZ: El distanciamiento de estos drenes pueden ser de 3 a 6 mts.
  • 77. Sistema de drenaje para proteger un revestimiento de ladrillo en suelo de poca permeabilidad
  • 79. No existe una regla en general que fije el espesor de los revestimientos de concreto; sin embargo se puede usar un espesor de 5 cm. A 7.5 cm. Para canales pequeños y medianos y de 7.5 a 10 cm. Para canales medianos y grandes siempre que los canales sean sin armadura. Y también tiene dependencia de los siguientes factores: PROPIEDADES DEL SUELO TOPOGRAFÍA NIVEL DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS EL APROVECHAMIENTO DE LA TIERRA Y USOS SISTEMAS DE RIEGO EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO ESTANQUEIDAD DURACIÓN DISPONIBILIDAD DE MATERIALES DE CONSTRUCCION DISPONIBILIDAD DE MANO DE OBRA Y MAQUINARIA COSTO Y ASPECTOS FINANCIEROS
  • 81. JUNTAS JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN Son aquellas que se colocan debido a la interrupción de los trabajos, es común hacerlas coincidir con los otros tipos de juntas. JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN TRANSVERSALES Se instalan para prevenir el agrietamiento transversal debido a la disminución de volumen del concreto por cambios de temperatura y pérdida de humedad al curarse; la separación entre ellas no debe exceder los 5 m. JUNTAS DE CONTRACCIÓN LONGITUDINALES Sirven para prevenir el agrietamiento longitudinal en canales, cuyo perímetro de revestimiento es igual o mayor a 9 m. Y se espacian entre sí de 2,5 a 4,5 m JUNTAS DE DILATACIÓN O EXPANSIÓN Se instalan cuando el canal entra en contacto con estructuras fijas. El autor recomienda para este tipo de juntas y tratándose revestimientos sin armadura, los siguientes espaciamientos: Espesor (CM) Separación entre juntas (m) 5 a 7,5 2,5 a 3,5 7,5 a 10,0 3,5 a 4,0
  • 83. La Sociedad Americana de Ingenieros agrícolas citada por kraatz, recomienda las dimensiones de la tabla 18, según la Figura. TABLA 18: DIMENSIONES DE LA SECCIONES TRAPEZOIDALES NORMALIZADAS SECC. z a b c e. min e. máx. R A1 1.1 14,07 12,00 4,00 15,00 30,00 9,0 A2 1:1 26,07 24,00 4,00 15,00 30,00 18,00 B2 1,5:1 25,51 24,00 6,00 24,00 48,00 18,00 B3 1,5:1 37,51 36,00 6,00 27,00 54,00 18,00 B5 1,5:1 49,51 48,00 6,00 33,00 66,00 18,00 B6 1,5:1 61,51 60,00 6,00 36,00 72,00 18,00 1,5:1 73,51 72,00 6,00 42,00 84,00 18,00
  • 86. La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es: 푄 = 1 푛 퐴푅2 3푆1 2 Donde: Q = Caudal (m3/s) n = Rugosidad A = Área (m2) R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo Tabla 19: Relaciones Geométricas De Las Secciones Transversales Más Frecuentes
  • 88. CASO A: Algunos canales presentan rugosidades distintas en los diferentes tramos del perímetro húmedo, en este caso aplicamos la fórmula de Manning con la hipótesis de que la velocidad será única en todos los elementos del área, es decir si 푉1 = 푉2 = 푉3 … . 푉푛
  • 89. Se tiene: n = 푃1 푛1 1.5 + 푃2 푛2 1.5 + ⋯ 푃푛 푛푛 1.5 2 Dónde: 푛 =Valor de rugosidad único para todo el perímetro 푃1 =Perímetro en la sección del área 퐴1 푛1 =Rugosidad en la sección del área 퐴1 푃2 =Perímetro húmedo en la sección del área 퐴2 푛2 =Rugosidad en la sección de área 퐴2 푃 =Perímetro húmedo total 3 푃 2 3
  • 90. CASO B: Cuando la forma de la sección transversal del canal no permite por lógica suponer que la velocidad sea única en todos los elementos del área, la rugosidad se estima mediante la fórmula: 푛 = 퐴5 3 푃 4 3 × 1 퐴1 5 3 푛1 푃1 2 3 + 퐴2 5 3 푛2 푃2 2 3 + 퐴푛 5 3 푛푛 푃 2 3 En los dos casos cuando se ha obtenido el valor de n, este se introduce en la fórmula de Manning para el cálculo en la sección total.
  • 92. EJERCICIO 1: Calcular el tirante critico en un canal rectangular, con una plantilla de fondo b= 3m, por donde fluye un caudal Q= 6 m3/s. 3 m Yc
  • 93. EJERCICIO 2: En un canal de sección trapezoidal con una plantilla b = 3 m y taludes con inclinación z= 1.5 circula un gasto Q = 9 m3/s. se pide calcular: El tirante critico Yc La velocidad critica La energía especifica mínima El numero de Froude. Yc 3 m Z=1.5
  • 94. EJERCICIO 3 Se tiene un canal trapecial revestido en tierra en regulares condiciones de conservación. El ancho en la base es de 4 m. El talud de 45°. La longitud de canal entre los puntos A y B es de 1 000 m. La cota del punto A es 836,5 m y la cota del punto B es 835,8 (ambas cotas están medidas en la superficie libre). El gasto es de 8 m3/s. Calcular el tirante normal.
  • 95. EJERCICIO 4 Hallar el tirante crítico para un canal de 10 m3/s en un canal trapecial cuyo ancho en la base es de 0,50 m. El talud es 3. Yc 0.5 m Z=3
  • 96. EJERCICIO 5: La sección obtenida topográficamente en el canal que se muestra en la figura se tiene: n1 = 0.035 y n2 = 0.050. Calcular el caudal que fluye por dicha sección si al pendiente es de 1 °/ 00 2.10 Z=1.5 Z=0.75 0.6 4.5 3.5 2.25 2.8 3.15 Z=1.5 A1 A2
  • 97. EJERCICIO 6: Un canal tiene un caudal de 10 m3/ s, una pendiente de 0.001 se se le quiere revestir de concreto con taludes 1:1, determinar el tirante y la plantilla para condición de máxima eficiencia hidráulica Y n Z=1 b
  • 98. GENERALIDADES PROYECTO DE IRRIGACION Y/O MEJORAMIENTO DE RIEGO Planificación del trazo y diseño CANALES DE CONDUCCION CANALES DE DISTRIBUCIÓN OBRAS CONEXAS CONSIDERACIONES PREVIAS
  • 99. CANALES DE RIEGO Según funcionalidad CANAL DE PRIMER ORDEN CANAL DE SEGUNDO ORDEN CANAL DE TERCER ORDEN
  • 100. CANAL DE PRIMER ORDEN  Llamado también canal Principal: Madre o de derivación  Es trazado con pendiente mínima EJEMPLOS: CANAL TAYMI – PROYECTO TINAJONES CANAL MADRE – PROYECTO CHAVIMOCHIC
  • 101. CANAL DE SEGUNDO ORDEN  Llamados también Laterales  Salen del Canal Madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los sub-laterales  El área de riego que sirve un lateral se conoce como UNIDAD DE RIEGO EJEMPLOS: CANAL MOCHUMÍ CANAL TÚCUME
  • 102. CANAL DE TERCER ORDEN  Llamados también Sub Laterales  Nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia los propietarios individuales a través de las tomas de granja  El área de riego que sirve de un sub-lateral se conoce como UNIDAD DE ROTACIÓN
  • 103. CONSIDERACION PRELIMINARES Es necesario recopilar la siguiente información básica: Se efectuará un análisis de los antecedentes o historia del proyecto Elementos; topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, hidráulicos, ambientales, agrológicos, entre otros. Fotografías aéreas, imágenes satelitales, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc. Planos topográficos y catastrales. Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda conjugarse en el trazo de canales.
  • 104. CONSIDERACION PRELIMINARES Es necesario que se conozcan algunos detalles 1 • Volumen de agua que se ha de conducir 2 • Probable longitud del canal 3. • Limitaciones económicas para la construcción del canal 4 • Probables formas de captación de la fuente 5 • Tipo de canal
  • 105. CONSIDERACION PRELIMINARES Fuentes de información disponibles en el Perú El Archivo Técnico de las Unidades Agrarias Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA) Servicio Nacional de Hidrología y Meteorología e Hidrología (SENAMHI) Oficina Nacional de Planificación Instituto Geográfico Militar (IGM) Proyecto Nacional Manejo de Cuencas Hidrográficas (PRONAMACH) Direcciones Generales del Ministerio de Agricultura Proyectos Hidráulicos Especiales
  • 106. Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un eje probable de trazo se trata de localizar la RECONOCIMIENTO DEL TERRENO posible posición de la ruta que ha de seguir el canal, determinándose el punto inicial y final del canal, debiendo anotarse las características más sobresalientes del terreno Luego de este reconocimiento se podrá contar con algunas decisiones, tales como si se ha de trabajar a pendiente fija o a pendiente variable; longitud de tramos en laderas o en suelo llano. Eclímetro, brújula, altímetro, wincha, jalones, etc.
  • 107. Clavar en el terreno las estacas de la poligonal preliminar o de apoyo, fijando un punto de partida (entrega o de captación) Debe monumentarse el BM principal y los BN (Bancos de Nivel) c/Km. Posteriormente se NIVELARÁ la poligonal referido al BM principal. Se hará el levantamiento de la poligonal abierta con Teodolito orientado al NM.
  • 108. ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO Poligonal de apoyo
  • 109. ESQUEMAS REFERENCIALES PARA EL TRABAJO DE CAMPO Poligonal Abierta:
  • 110. 1. ESCALAS DE REPRESENTACION: Especificaciones Técnicas del Proyecto Representatividad del terreno 2. PLANO A CURVAS DE NIVEL Las curvas de nivel deben guardar una equidistancia de 50 cm (a veces 1m). 3. TRAZO PRELIMINAR:
  • 111. 4. SEÑALIZACIÓN DE OBRAS HIDRÁULICAS: 5. POLIGONAL ABIERTA:
  • 112. Se realiza en el gabinete con los datos obtenidos, sirve para efectuar la localización definitiva del canal, con algunas modificaciones por motivos locales. El método más usado EL DE DEFLEXIONES. El trazo definitivo (Poligonal de PI) no debe alejarse del trazo preliminar, se buscara siempre la mayor longitud de los tramos rectos (tangentes) disminuyendo el Nº de P.I., los ángulos deben ser los mas obtusos posibles, con el propósito de evitar el desarrollo excesivo del canal, y posteriormente mucho corte o relleno. En zonas de laderas debe tenerse mucho cuidado; tendiendo solamente a tener cortes. Sobre este trazo se calculan los datos necesarios para el replanteo.
  • 113. CURVAS HORIZONTALES EN EL TRAZO DE CANALES Circular simple: Circular inversa: Circular compuesta:
  • 115. TRAZO DE CURVAS CALCULADAS:  Determinando PC y PT se levantan las perpendiculares y en la intersección de ambas se encuentra el centro de curva, luego con radio entre el centro de curvatura y el PC se traza la curva.  El trazo definitivo consiste en la unión de los tramos rectos y curvos demarcando necesariamente PC, PI, PT, R y Ɵ (Ver esquema).
  • 116. PERFIL LONGITUDINAL Se construyen 2 ejes perpendiculares: el horizontal designado a distancias longitudinales y el vertical a distancias verticales o Alturas.  Se debe elegir una escala horizontal y una vertical. Recomendación: H/V: 1/10, 1/20, es decir: Esc. Horiz. 1: 1000, ó 1: 2000 Esc. Vertc. 1: 100, ó 1: 200 Siguiendo el trazo definitivo se deben conseguir 2 datos (cada 20 o 50 m). distancia recorrida y su respectiva cota. RASANTE  Consiste en unir el punto inicial del perfil trazado con el punto final en valor de COTAS, considerando las pendientes empleadas en diferentes tramos o si fue una pendiente uniforme.  Para el trazo de rasante de fondo (plantilla) considerar las cotas de plantillas y luego trazar de la manera anterior.
  • 118. SECCIONES TRANSVERSALES  El proyectar con acierto la sección transversal de un canal es una situación delicada, a la cual el ingeniero debe dedicar la máxima atención.  Las secciones transversales consisten en dibujar sobre un eje vertical las alturas y sobre otro horizontal la ubicación de la esas alturas, (por medio de distancias). en donde se tendrá como punto de intersección de los ejes, la ubicación de un material en el terreno especifico en el plano.
  • 119. I. GENERALIDADES II. SU USO III. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
  • 120. IV.FUNCIONAMIENTO HIDRAULICO  TÚNELES A GRAVEDAD TÚNELES A PRESIÓN
  • 121. FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICA DE TÚNELES  TÚNEL TRASANDINO PROYECTO OLMOS TÚNEL LLAUCANO ( II ETAPA PROYECTO TINAJONES )
  • 122. V. CONSTRUCCIONES TÉCNICAS  • El trazo de un túnel debe seguir la distancia más corta. • Evitar las zonas de roca meteorizada, descompuesta o agrietada. • Tiempo de construcción. • Costo del transporte de los materiales escavados
  • 123. V. SECCIÓN HIDRÁULICA  FORMAS • Geología. • Mecánica de suelos y rocas. • Procedimiento constructivo.
  • 124.  DIMENSIONES MÍNIMAS Además de satisfacer condiciones hidráulicas y estructurales, los túneles deben tener dimensiones mínimas que permitan colocar la instalaciones (tubo de ventilación, tuberías de agua, etc.). • 1.80 m x 1.80 m (Equipos de perforación pequeños) • 2.44 m x 2.44 m (Maquinas Excavadoras)
  • 125. VELOCIDADES RUGOSIDADES  TÚNELES A FLUJO LIBRE Caudales constantes: 푉 = 1.5 − 2.5 푚/푠 Caudal variable: 푉 = 2.5 − 4.5 푚/푠 TÚNELES A PRESIÓN Velocidad: V = 2.5 − 4.5 m/s El coeficiente de rugosidad 푛 = 0.013 − 0.017
  • 126. VI. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE TÚNELES EN EL PERÚ.  PROYECTO COLCA - HUAMBOS (PROYECTO MAJES) Características Hidráulicas Q (m3/s) 34.00 V (m/s) 3.24 A (m2) 10.50 d (m) 3.06 D (m) 4.20 S (%0) 1.50 n 0.014 e(m) 0.20 L (km) 88.00
  • 127. PROYECTO INTERCUENCAS (PROYECTO CHAVIMOCHIC)  Características Hidráulicas Q (m3/s) 78.00 V (m/s) 3.76 A (m2) 20.75 d (m) 4.36 D (m) 5.32 S (%0) 1.45 n 0.014 e(m) 0.40 L (km) 10.05
  • 128. TÚNEL TRASANDINO (PROYECTO OLMOS)  Características Hidráulicas Q (m3/s) 90.80 V (m/s) 4.97 A (m2) 18.27 d (m) 4.80 D (m) 4.80 S (%0) 1.23-2.2 n 0.014 e(m) 0.20 – 0.50 L (km) 19.20
  • 129. TÚNEL LLAUCANO (PROYECTO TINAJONES II)  Características Hidráulicas Q (m3/s) 20.00 V (m/s) 2.85 A (m2) 6.69 d (m) 2.45 D (m) 3.40 S (%0) 2.25 n 0.017 e(m) 0.25 L (km) 16.08
  • 130. VII. TÚNELES IMPORTANTES EN EL MUNDO.  TÚNEL BELLEDONE (ARC – ISERE, FRANCIA) • Longitud: 18.20 km • Diámetro: 5.80 m • Temperatura máxima: 35°C • Cobertura: 2.0 km
  • 131. EUROTÚNEL (FRANCIA – INGLATERRA)  • Une Francia y Gran Bretaña, bajo el canal de la mancha. • Situado bajo 240 m sobre el nivel del mar en su punto más profundo. • Túnel ferroviario de 50 km por cada túnel gemelo. • Diámetro: 7.60 m • Costo: 15 Billones de Dólares.
  • 132. TÚNEL SIMPLON (ITALIA - SUIZA)  • Une el trafico ferroviario entre Italia y Suiza. • Longitud: 20 km
  • 133. VII. EXCAVACIONES  La construcción de túneles requiere de conocimiento y experiencias adicionales a las excavaciones en GENERALIDADES superficie El empleo de equipos y maquinarias es muy variable y depende de la geología y geotecnia del terreno, longitud y sección del túnel. En túneles cortos (1 – 1.5 km), resulta económico usar una sola pendiente. En túneles largos, mayor de 12 km, se ejecuta por dos frentes y en contrapendiente.
  • 134. METODOS DE EXCAVACION DE TUNELES  PERFORACION Y VOLADURA EXCAVACION A SECCCION COMPLETA CON TBM
  • 135. METODOS DE EXCAVACION DE TUNELES  EXCAVACIÓN EN PORTALES
  • 136. TIPOS DE ROCAS A EXCAVAR  Denominación Americana TIPO I O ROCA DURA RQD =75 – 100% TIPO II O ROCA FRACTURADA RQD =50 – 75% TIPO III O ROCA TRITURADA RQD =25 – 50% TIPO IV O ROCA DESCOMPUESTA RQD < 25 %
  • 137. CICLO DE LA EXCAVACIÓN  MARCACIÓN DEL FRENTE PERFORACIÓN CARGA DE DISPARO VENTILACIÓN DESATE LIMPIEZA
  • 138. CICLO DE TRABAJOS EN TÚNELES 
  • 139. VIII. SOSTENIMIENTOS  SOSTENIMIENTO ACTIVO DE ROCA SOSTENIMIENTO PASIVO DE ROCA
  • 140. VIII. REVESTIMIENTOS  El espesor de revestimiento esta relacionado con el diámetro escavado y se recomienda los siguientes: • Roca sana: e = 0.15 - 0.20 m. Roca fracturada: e = 0.20 - 0.30 m. Roca triturada: e = 0.30 - 0.40 m. Roca descompuesta: e = 0.40 - 0.50 m
  • 141. VIII. REVESTIMIENTOS  • Encofrado • Preparación y vaceado de concreto. • Perforaciones e inyecciones