D-H-I-U2-2.4. Trazado canales.pdf

DISEÑO HIDRÁULICO I
Docente: Ing. Jaime Gutiérrez Padilla, M.Sc.
Email: jhgutierrez@uce.edu.ec
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Unidad II:
Metodología para trazado y construcción de canales

Unidad II: Diseño de canales abiertos para flujo uniforme
2.4 Técnicas de trazado y construcción de canales y conductos cerrados.
Técnicas de trazado y
construcción de canales

2.4 Técnicas de trazado y construcción de canales y conductos cerrados.
Proceso constructivo de canales
Comprende el desarrollo de todas las actividades y trabajos necesarios que hay
que realizar para pasar del diseño a la construcción de un canal
Obras provisionales
Son aquellas obras que se construyen inicialmente para facilitar el desarrollo de
los trabajos de construcción del canal de riego y obras anexas
Estas obras son retiradas luego de concluido los trabajos, por lo que
generalmente son estructuras prefabricadas para facilitar su desmontaje.

2.4. Técnicas de trazado y construcción de canales y conductos cerrados.
Se consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades permisibles, entre otros:
Trazo de canales.- Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la
siguiente información básica:
• Fotografías aéreas, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc.
• Planos topográficos y catastrales.
• Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda conjugarse en el trazo de
canales.
Elementos básicos en el diseño de canales
Una vez obtenido los datos precisos, se procede a trabajar en gabinete dando un trazo preliminar, el cual se
replantea en campo, donde se hacen los ajustes necesarios, obteniéndose finalmente el trazo definitivo.

En el caso de no existir información topográfica básica se procede a levantar el relieve del canal,
procediendo con los siguientes pasos:
Levantamiento del relieve del canal
a) Reconocimiento del terreno.- Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en
la determinación de un eje probable de trazo, determinándose el punto inicial y el punto final.
b) Trazo preliminar.- Se procede a levantar la zona con una brigada topográfica, clavando en el
terreno las estacas de la poligonal preliminar y luego el levantamiento con teodolito,
posteriormente a este levantamiento se nivelará la poligonal y se hará el levantamiento de
secciones transversales, estas secciones se harán de acuerdo a criterio, si es un terreno con una
alta distorsión de relieve, la sección se hace a cada 5 m, si el terreno no muestra muchas
variaciones y es uniforme la sección es máximo a cada 20 m.

Trazo y apertura de la plataforma del canal
La plataforma es como una
carretera de ancho y
pendiente constante por lo
general.
CARACTERÍSTICAS DE LA
PLATAFORMA:

b: Borde interior, permite que los
materiales arrastrados, o pequeños
derrumbes se acumulen en este
sitio (50cm mínimo).
b’: Borde exterior, usado para camino de personas, animales o vehículos pequeños,
(120cm mínimo).
B’: Ancho del canal, depende del diseño previo.
a: ancho de plataforma.
La longitud del canal se determina desde la bocatoma hasta la cámara de carga.

PENDIENTE
La pendiente del canal debe coincidir con la pendiente de la plataforma.
Se expresa generalmente en tanto por ciento.
Por ejemplo una pendiente del 1% indica que:

OTRAS CARACTERÍSTICAS:
Las plataformas pueden estar determinadas por el tipo de suelo, a lo
largo del canal podemos encontrar suelos limosos, arcillosos,
pedregosos, rocosos, entre otros, se pueden encontrar taludes
inestables, en algunas secciones con humedad por lo que se necesita
drenaje.
La plataforma debe estar libre de materia orgánica, de rellenos, y debe
ser siempre estable.

Requerimientos para el trazo de la plataforma
1. Hacer un reconocimiento de la zona.
2. Verificar en el plano las cotas a lo largo de la plataforma, deben
ser coherentes de acuerdo a la pendiente.
3. Contar con equipo e instrumentos necesarios. ( Nivel, trípode,
miras, estacas, picos)
4. Personal: Topógrafo, winchero, Estaquero, Desmontador de
vegetación, personal auxiliar.

5. Determinación de la cota
inicial: Elegir cerca a la
bocatoma un lugar apropiado
con suficiente visibilidad para
colocar la estación.
6. Trazo de plataforma se realiza
con un conjunto de estacas,
en línea recta se las coloca a
20m y en curva cada 10m.
Requerimientos para el trazo de la plataforma

APERTURA DE LA PLATAFORMA
Se debe obtener una franja de terreno de ancho y pendiente uniforme, teniendo
como referencia el borde exterior de la plataforma, o sea la línea imaginaria
que une las estacas colocadas en el trazo de la plataforma.
Se realiza el corte en la ladera en donde se utiliza el equipo necesario
dependiendo del tipo de suelo que sea.

APERTURA DE LA
PLATAFORMA

TRAZO Y CONSTRUCCIÓN DE CANALES
• Canal es un conducto abierto, en el cual el agua circula por acción de
la gravedad, sin ninguna presión, la superficie libre de agua esta en
contacto con la atmosfera.
• Todo canal reúne dos características la cuales son Características
Geométricas y las Características Hidráulicas.

TRAZO Y REPLANTEO DEL CANAL DE SECCION TRAPEZOIDAL
• El trazo de canales es una actividad que se realiza después que se ha
construido la plataforma, de acuerdo con las especificaciones técnicas.

PROCEDIMIENTO
• Verificar las características geométricas especificadas en el
proyecto.
• Trazar el eje del canal en recta o curva.
• Trazar la base inferior y superior del canal, teniendo en cuenta si va
a ser o no revestido.
• Replantear las medidas trazadas con las especificaciones.

PROCEDIMIENTO

TRAZO DEL EJE DEL CANAL
• El eje es una línea imaginaria que pasa por el centro de las bases y
paralelo a los bordes de éstas.
• El trazo del eje comprende: en tramo recto y en curva

TRAZO
DEL EJE
DEL
CANAL

EXCAVACION DE LA CAJA DEL CANAL
• Consiste en que la excavación sea la necesaria y se obtenga la sección
trapezoidal requerida. La excavación se empezará por la parte central, no
saliendo del ancho de la base inferior, hasta la profundidad especificada. Luego
excavamos los taludes no saliendo del ancho de la base superior.

EXCAVACION DE
LA SECCIÓN O
CAJA DEL CANAL

EXCAVACION DE LA CAJA DEL CANAL

c) Trazo definitivo.- Con los datos de (b) se procede al trazo definitivo, teniendo en cuenta la escala del
plano, la cual depende básicamente de la topografía de la zona y de la precisión que se desea:
• Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de 1:500.
• Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de 1:1000 a 1:2000.
d) Radios mínimos en canales.- 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.

Radio mínimo en canales abiertos para Q < 20 m3/s
Capacidad del canal Radio mínimo
20 m3/s 100 m
15 m3/s 80 m
10 m3/s 60 m
5 m3/s 20 m
1 m3/s 10 m
0,5 m3/s 5 m
Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 “Consideraciones Generales
sobre Canales Trapezoidales” Lima 1978.
Sobre la base de estas tablas se puede seleccionar el radio mínimo que más se ajuste a nuestro criterio.

e) Elementos de una Curva • A = Arco, es la longitud de curva medida en cuerdas de 20 m.
• C = Cuerda larga, es la cuerda que sub – tiende la curva desde
PC hasta PT.
• ß = Angulo de deflexión, formado en el PI.
• E = Externa, es la distancia de PI a la curva medida en la
bisectriz.
• F = Flecha, es la longitud de la perpendicular bajada del punto
medio de la curva a la cuerda larga.
• G = Grado, es el ángulo central.
• LC = Longitud de curva que une PC con PT.
• PC = Principio de una curva.
• PI = Punto de inflexión.
• PT = Punto de tangente.
• PSC = Punto sobre curva.
• PST = Punto sobre tangente.
• R = Radio de la curva.
• ST = Sub tangente, distancia del PC al PI.

f) Rasante de un canal.- Una vez definido el trazo del canal, se proceden a dibujar el perfil
longitudinal de dicho trazo, las escalas más usuales son de 1:1000 o 1:2000 para el sentido
horizontal y 1:100 o 1:200 para el sentido vertical, normalmente la relación entre la escala
horizontal y vertical es de 1 a 10.
Para el diseño de la rasante se debe tener en cuenta:
• La rasante se debe efectuar sobre la base del perfil longitudinal del trazo, no se debe trabajar
sobre un borrador de él hecho a lápiz y nunca sobre el original.
• Tener en cuenta los puntos de captación cuando se trate de un canal de riego y los puntos de
confluencia si es un dren.
• La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio
del terreno, cuando esta no es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan caídas o saltos
de agua.

• Para definir la rasante del fondo se prueba con diferentes cajas hidráulicas, chequeando
siempre si la velocidad obtenida es soportada por el tipo de material donde se construirá el
canal.
• El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mínimo la siguiente
información:
o Kilometraje
o Cota de terreno
o Cota de rasante
o Pendiente
o Indicación de las deflexiones del trazo con los elementos de curva
o Ubicación de las obras de arte
o Sección o secciones hidráulicas del canal, indicando su kilometraje
o Tipo de suelo

• Sección típica de un canal
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

Ancho de corona ( C )

• El ancho de corona , de los bordos de los canales en su parte
superior, depende esencialmente del servicio que estos habrán de
prestar.
• En canales grandes se hacen suficientemente anchos, 6.50 m
como mínimo, para permitir el tránsito de vehículos y
equipos de conservación, a fin de facilitar los trabajos de
inspección y distribución de agua.

• En canales mas pequeños, el ancho superior de la corona puede diseñarse
aproximadamente igual al tirante del canal. En función del caudal, se puede
considerar un ancho de corona de 0.60 m. para caudales menores de
0.50 m3 / s y 1.00 m para caudales mayores.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE CANALES SEGÚN LAS NORMAS
Radios mínimos en canales
• 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.

• Las siguientes tablas indican radios mínimos según las normas del ILRI:
Capacidad del canal Radio mínimo
Hasta 10 m3/s 3 * ancho de la base
De 10 a 14 m3/s 4 * ancho de la base
De 20 m3/s a mayor 7 * ancho de la base
Los radios mínimos deben ser redondeados hasta el
próximo metro superior.
Radio mínimo en canales abiertos para Q > 10 m3/s
Fuente: “International Institute For Land Reclamation And Improvement” ILRI, Principios y Aplicaciones
del Drenaje, Tomo IV, Wageningen The Netherlands 1978.

Radio mínimo en canales abiertos en función del espejo de agua
CANALES DE RIEGO CANALES DE DRENAJE
Tipo Radio Tipo Radio
Sub – canal 4T Colector principal 5T
Lateral 3T Colector 5T
Sub – lateral 3T Sub – colector 5T
Siendo T el ancho superior del espejo de agua
Fuente: Salzgitter Consult GMBH “Planificación de Canales, Zona Piloto Ferreñafe” Tomo II/ 1-
Proyecto Tinajones – Chiclayo 1984.

https://www.youtube.com/watch?v=AGfvBB-CWpA
Revisar el siguiente video para trazar un
canal en Autocad

Construcción de canales

Trabajos preliminares
Son los trabajos iniciales que se tienen que realizar, antes de la ejecución de los
trabajos principales entre ellos se tiene:
• Movilización de maquinaria y equipo
• Construcción y/o mejoramiento de las vías de acceso
• Topografía y Georeferencia del eje del canal
• Desfroce y limpieza de la franja del canal

Movilización de maquinaria y equipo
Maquinaria y equipo auto transportado:
• Camiones volquete
• Camiones cisterna
• Compactadores de tierra: Rodillo liso y pata de cabra
• Camiones de mantenimiento de maquinaria y equipo pesado
Maquinaria y equipo transportados:
• Tractores,
• Comprensoras,
• Excavadoras,
• Cargadores frontales, entre otros

Excavación el canal

Formas de
secciones
transversales

Verificación de
dimensiones de
un canal

Tipos de Revestimiento
Existe una gran diversidad de materiales que se usan para revestir un canal, distinguiéndose tres
grandes grupos de revestimientos:
- Duros, con materiales como hormigón, asfalto, albañilería o mampostería de piedra o ladrillo,
losetas de hormigón, suelo-cemento o plástico.

Revestimiento del canal
 Revestimiento: Después de obtener la mezcla deseada del concreto de
f’c = 175 kg/cm2, se procede a pañetear los taludes, compactando con la
regla.
 Luego se procede a espolvorear cemento con arena fina y plancha de
empastar para darle un acabado pulido e impermeable.
 Terminando los taludes se procede de la misma manera con el piso del canal.

 Extracción de las cerchas: Generalmente se extrae después de
24 horas y para que sea mas fácil su extracción, antes de hacer
el revestimiento deberán llevar una capa de petróleo o de
aceite quemado que ayudara también a su limpieza y
conservación. Debemos evitar que al extraer las cerchas, los
bordes extremos revestidos se deterioren.

Revestimiento del
canal

Curado del canal
 Curado del canal revestido: El concreto fresco para endurecerse y llegar a la
resistencia deseada debe perder humedad lentamente, esto se consigue
haciendo el curado que consiste en llenar totalmente de agua los cajones
revestidos durante 10 días como máximo.
 Esto es fácil de hacer colocando champas en los extremos y permitir que se
retenga el agua en los cajones revestidos hasta que se queden llenos. Aguas
arriba se hará provisionalmente un rebose para eliminar el agua excedente.

Saturación del
canal

Otros tipos de
revestimiento
- De suelo, que
puede ser suelto
o compacto,
grueso o delgado
o también
mezclas de suelo
y bentonita.

De membrana enterrada, que puede ser a base de bentonita, o
plástica, o bien asfalto esparcido in situ o prefabricado.
Los revestimientos más comunes corresponden a los del primer
grupo, en especial el hormigón.
Otros tipos de
revestimiento

Compuertas
hidráulicas instaladas
en el canal

El canal Parshall o también llamado medidor Parshall, es una estructura
hidráulica que permite medir la cantidad de agua que pasa por una sección de
un canal determinado, es un medidor de régimen crítico, siendo idealizado por
Ralph L. Parshall (1915-1921), ingeniero del servicio de irrigación del
Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.
Canaleta Parshall
Los medidores Parshall son identificados nominalmente por el ancho de su
garganta, por ejemplo: un medidor de 9 pulg mide 0,23 m.

Canaleta Parshall
Partes del medidor
Consta de cuatro partes principales:
•Transición de entrada
•Sección convergente
•Garganta
•Sección divergente
Dimensiones del medidor:
Los medidores menos empleados son los de 1 pulg
(2,54 cm) de ancho de garganta y el mayor
construido hasta hoy mide 50 pies (15,24 m) y tiene
una capacidad para 85.000 l/s.

Usos del medidor Parshall:
• Medición de caudales para la irrigación
• Para regular la descarga de agua distribuida a propiedades agrícolas
• Tratamiento para la inyección de sustancias químicas, aprovechando el resalto hidráulico.
• La medición del caudal para abastecimiento de agua

Donde:
•Q: Caudal
•Ha: Altura de Agua
•n y C: Constantes,
el valor de n varía desde
1.522 a 1.60.
Ecuación para el cálculo del caudal
Descarga libre está dada por:
Q=C*(Ha)n

Descarga sumergida está dada por:
𝑸 = 𝑪 ∗ 𝑯𝒂
𝒏 − 𝑪𝒄
Donde:
• Para medidores de W = 0.5 pies.
𝑪𝒄 =
𝟎. 𝟎𝟕𝟐 ∗ 𝑯𝒂
𝟐.𝟐𝟐
𝑯𝒂 + 𝟏𝟎
𝟏𝟎
− 𝑺
𝟏.𝟒𝟒
−
𝑯𝒂 − 𝟎. 𝟏𝟖𝟒
𝟖. 𝟏𝟕

𝒏 − 𝑪𝒄
Para medidores en los cuales W está comprendido entre uno y ocho pies y el grado de sumersión
como se dijo antes entre 0.70 y 0.95

𝒏 − 𝑪𝒄
Para medidores en los cuales W está comprendido entre 10 y 50 pies

Descarga sumergida está dada por: 𝑸 = 𝑪 ∗ 𝑯𝒂
𝒏 − 𝑪𝒄
Para unidades métricas en donde W y Ha, están expresados en metros y Q en
metros cúbicos por segundo se tiene:

Pérdida de carga en el medidor Parshall
La pérdida de carga que tiene lugar en un medidor Parshall es función de su
tamaño W, del gasto Q y del grado de sumersión S con que trabaja la estructura.
Para medidores cuyo tamaño está comprendido entre 10 y 50 pies, Parshall sí da
a conocer la fórmula para calcular la pérdida de carga p y en unidades inglesas es:
La ecuación en unidades métricas en el sistema internacional es:

Diseño de la canaleta Parshall

2.4. Técnicas de trazado y construcción de
canales y conductos cerrados.
Diseño de la
canaleta Parshall

Continúa

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