INFORME HIDRÁULICO EXPEDIENTE TÉCNICO: “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Código SNIP N° 371757 Arequipa 2019 1 ÍNDICE DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 5 2. ANTECEDENTES ....................................................................................................... 5 3. OBJETIVOS ............................................................................................................... 5 4. SITUACIÓN ACTUAL Y PLANEAMIENTO HIDRÁULICO ............................................... 5 4.1. SISTEMA DE CAPTACIÓN.............................................................................................................6 4.2. SISTEMA DE CONDUCCIÓN .........................................................................................................6 4.3. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO ................................................................................................7 4.4. PLANEAMIENTO HIDRÁULICO .....................................................................................................7 5. DISEÑO DE CANALES DE CONDUCCIÓN ................................................................... 7 5.1. TRAZO PRELIMINAR DEL CANAL .................................................................................................8 5.1. DETERMINACIÓN DE RADIOS DE CURVATURA ............................................................................8 5.2. VELOCIDAD EN EL CANAL DE CONDUCCIÓN ................................................................................9 5.3. CALCULO HIDRÁULICO ................................................................................................................9 5.4. BORDE LIBRE DEL CANAL .......................................................................................................... 10 5.5. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING ............................................................................. 10 5.1. CAUDAL HIDRÁULICO DE DISEÑO ............................................................................................. 10 5.2. DISEÑO DE SECCION - CANAL TIPO I ......................................................................................... 11 5.1. DISEÑO DE SECCION - CANAL TIPO III ....................................................................................... 12 6. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SIFÓN ............................................................................ 13 6.1. CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS PARA EL DISEÑO DEL SIFÓN ................................................ 13 6.2. CALCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA ................................................................................. 14 6.3. RESULTADOS DEL PROGRAMA WATERCAD .............................................................................. 15 6.4. SECCIÓN TÍPICA DEL SIFÓN INVERTIDO ..................................................................................... 16 7. DISEÑO HIDRÁULICO DEL DESARENADOR.............................................................. 17 7.1. CAUDAL DE DISEÑO .................................................................................................................. 17 7.2. DIÁMETRO DE PARTÍCULAS A SEDIMENTAR ............................................................................. 17 2 7.3. VELOCIDAD HORIZONTAL DE LA CORRIENTE ............................................................................ 17 7.4. VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN .............................................................................................. 17 7.5. PROFUNDIDAD DEL DESARENADOR ......................................................................................... 18 7.6. LONGITUD DEL DESARENADOR SEGÚN SOKOLOV .................................................................... 18 7.7. ANCHO DEL DESARENADOR ..................................................................................................... 19 7.8. LONGITUD DE TRANSICIÓN ...................................................................................................... 19 7.9. DIMENSIONES FINALES ADOPTADAS ........................................................................................ 20 8. DISEÑO DEL AFORADOR – MEDIDOR TIPO (RBC) ................................................... 20 8.1. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN ...................................................................................................... 20 8.2. DISEÑO DEL AFORADOR ........................................................................................................... 21 8.3. RESULTADOS DEL SOFTWARE WINFLUME ................................................................................ 22 8.4. DIMENSIONES FINALES DEL AFORADOR ................................................................................... 23 9. DISEÑO DEL RESERVORIO ...................................................................................... 24 9.1. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO DEL RESERVORIO ....................................... 24 9.2. CALCULO DEL VOLUMEN DEL RESERVORIO .............................................................................. 24 9.3. DIMENSIONES FINALES DEL RESERVORIO ................................................................................. 26 10. DISEÑO DE LAS CÁMARAS DE CARGA .................................................................... 26 10.1. CÁMARA DE CARGA (INICIO DEL SIFÓN) ............................................................................... 26 10.2. CÁMARA DE CARGA RP (SALIDA DEL SIFON) ......................................................................... 27 11. TOMA LATERAL...................................................................................................... 28 12. DISEÑO DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN................................................................... 28 13. ESTRUCTURAS PARA ATRAVESAR CURSOS DE AGUA NO MUY PROFUNDOS .......... 29 13.1. CANOAS ................................................................................................................................ 29 13.2. ACUEDUCTO ......................................................................................................................... 31 CONCLUSIONES ............................................................................................................... 32 3 ÍNDICE DE CUADROS Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro 5.1: Radio de curvatura en tuberías HDPE. ......................................................... 8 5.2: Borde libre de canal abierto. ..................................................................... 10 5.3: Coeficiente de rugosidad de Manning ............................................................. 10 6.1: Características de tubería lisa HDPE. ......................................................... 14 6.2: Características de los nodos en sifón. ........................................................ 15 6.3: Características de los tramos en sifón. ...................................................... 16 7.1: Velocidad de sedimentación en función del diámetro de partículas. ....... 18 8.1: Dimensiones del aforador.......................................................................... 23 9.1: Datos iniciales para el diseño del reservorio. ............................................ 25 9.2: Cálculos hidráulicos del reservorio. ........................................................... 25 11.1: Ubicación de las tomas laterales. ............................................................ 28 12.1: Ubicación de las cámaras de inspección. ................................................. 28 13.1: Ubicación de las canoas. .......................................................................... 30 ÍNDICE DE FIGURAS Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 4.1: Sistema de captación. .................................................................................... 6 4.2: Sistema de conducción.. ................................................................................ 6 4.3: Sistema de almacenamiento. ........................................................................ 7 5.1: Canal en mal estado existente....................................................................... 8 5.2: Flujo en conductos......................................................................................... 9 5.3: Diseño Sección tipo I.................................................................................... 11 5.4: Sección tipo I. ............................................................................................... 11 5.5: Diseño Sección tipo III.................................................................................. 12 5.6: Sección tipo III. ............................................................................................. 12 6.1: Esquema del sifón propuesto. ..................................................................... 15 6.2: Sección típica del sifón propuesto. .............................................................. 16 7.1: Verificación del desarenador en HCANALES................................................ 19 7.2: Desarenador proyectado (vista en planta y perfil). ..................................... 20 8.1: Verificación del aforador RBC en el programa WINFLUME. ........................ 22 8.2: Caudal vs altura de limnimetro. .................................................................. 22 8.3: Dimensiones finales del aforador RBC. ....................................................... 23 9.1: Vista en planta del reservorio...................................................................... 26 9.2: Vista en perfil del reservorio. ...................................................................... 26 10.1: Camara de carga. ....................................................................................... 27 10.2: Camara de carga RP. .................................................................................. 27 12.1: Vista en perfil de la cámara de inspección. ............................................... 29 12.2: Vista en planta de cámara de inspección. ................................................. 29 13.1: Vista en perfil de canoa. ............................................................................ 30 13.2: Vista en planta de canoa. .......................................................................... 30 13.3: Vista en perfil de acueducto.. .................................................................... 31 4 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 1. INTRODUCCIÓN El área en estudio es la localidad de Lancaroya, ubicada en el Distrito de Pampamarca, provincia de la Unión, departamento de Arequipa. La localidad de Lancaroya cuenta con un área agrícola total de 155.49 Has aprox., este distrito se caracteriza por la calidad de sus suelos para el desarrollo de la actividad agrícola, es así que surge la necesidad del mejoramiento de la infraestructura que permita optimizar la deficiente producción agrícola de la zona ocasionada por el insuficiente recurso hídrico actual que se pierde por la carencia de un reservorio en buenas condiciones que almacene el agua de que circula por las noches. Resulta, por ello es importante, que se planteen soluciones que se orienten a aumentar las eficiencias de aplicación de riego, a través de sistemas de riego adecuado, para usar eficientemente el recurso agua y lograr el aumento de la productividad y producción agrícola. Motivo por el cual sus autoridades locales han visto necesario intervenir en la solución del problema existente a través del presente estudio denominado: “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO CANAL LANCAROYA ANEXO DE LANCAROYA, DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION-REGIÓN AREQUIPA”, el cual permitirá mejorar el nivel socioeconómico de su población. 2. ANTECEDENTES El presente Expediente Técnico cuenta con dos Estudios de Pre-Inversión, a nivel de Perfil y de Factibilidad, ambos fueron elaborados siguiendo las normas del Sistema Nacional de Inversión Pública y declarado Viable con Código SNIP N° 371757, y aprobado por la OPI del Gobierno Regional de Arequipa. 3. OBJETIVOS Diseñar las diferentes estructuras hidráulicas que permitirán llevar el agua desde los puntos de captación hacia el reservorio proyectado, a fin garantizar el riego del área agrícola. - Diseñar las diferentes secciones de canal. Diseñar el desarenador, cámara de carga. Diseñar el reservorio rectangular de concreto. Diseñar la cámara de carga RP y salida. Diseñar el sifón tubería y acueductos. Diseñar el aforador RBC. Diseñar la toma lateral, canoas. Diseñar cámaras de inspección. 4. SITUACIÓN ACTUAL Y PLANEAMIENTO HIDRÁULICO Las estructuras de conducción, están conformadas por canales de concreto y tierra en mal estado que generan pérdidas por infiltración, además se cuenta con un reservorio que actualmente no viene siendo utilizado por generar grandes pérdidas de infiltración, razón por la cual se plantea mejorar los canales y proyectar un nuevo reservorio de concreto armado. 5 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 4.1. SISTEMA DE CAPTACIÓN La fuente de agua se obtiene de la Quebrada Manantial Yarqui y Manantial Umatinco. cuyas coordenadas son Este: 71935.00 / Norte: 8318718.00 y Este: 719453.00 / Norte: 8318737.00 respectivamente. De acuerdo a la disponibilidad hídrica dictaminada por el ANA, el caudal máximo que se puede obtener de los manantiales Yarqui y Umantico es 113.50 l/s. Figura 4.1: Sistema de captación. 4.2. SISTEMA DE CONDUCCIÓN Actualmente el canal lancaroya, presenta deficiencias de infiltración debido a la antigüedad del canal y la poca pendiente existente, que no permite regar las áreas bajo riego. Figura 4.2: Sistema de conducción.. 6 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 4.3. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO En la actualidad existe un reservorio de concreto armado construido por la Municipalidad Distrital de Pampamarca, el cual no se encuentra en funcionamiento, debido a que presenta filtraciones, es por esto que los beneficiarios del proyecto indicaron que no lo utilizan y requieren que se construya el reservorio en la parte más alta, para así poder regar sus áreas agrícolas. Figura 4.3: Sistema de almacenamiento. 4.4. PLANEAMIENTO HIDRÁULICO El Planteamiento Hidráulico del Proyecto consiste en mejorar el sistema de riego actual 155.49 ha con un sistema de riego adecuado. Para lo cual fue necesario el diseño de un canal con un caudal de 113 l/s, y el de un reservorio de concreto armado. Además de las siguientes estructuras hidráulicas; desarenador, cámara de carga, cámara de carga RP y salida, sifón tubería, acueductos, aforador RBC, toma lateral, canoas y cámaras de inspección. 5. DISEÑO DE CANALES DE CONDUCCIÓN El canal Lancaroya, está compuesto por tres tipos de secciones: SECCIÓN TIPO I: Permite la captación del agua de los manantiales, se trata de un canal de concreto rectangular. SECCIÓN TIPO II: Se trata de un sifón que transporta el agua a través de una tubería de 315 mm HDPE. SECCIÓN TIPO III: El canal transporta agua a través de una tubería de 400 mm de HDPE estructurada SN-2. Adicional a esto, se cuenta con un sistema de salida del reservorio proyectado: 7 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 5.1. TRAZO PRELIMINAR DEL CANAL Consiste en determinar el mejor recorrido del canal, de acuerdo a criterios técnicos y económicos. Se tiene conocimiento que se seguirá el mismo trazo del canal existente, pero que se encuentra en mal estado. Este canal de una longitud de 3 + 307.91 km permitirá transportar el flujo desde el punto de captación hacia el reservorio proyectado. Figura 5.1: Canal en mal estado existente. 5.1. DETERMINACIÓN DE RADIOS DE CURVATURA La tubería HDPE es flexible por lo que puede curvarse y absorber cargas de impacto en un amplio rango de temperaturas. Se puede enrollar, aplastar, doblar y ser curvado, así como también hacer elevaciones y cambios direccionales. Esto permite que sean instaladas sin problemas en terrenos con obstáculos facilitando el trabajo de instalación y evitando la necesidad de accesorios, ya que pueden colocarse en forma serpenteada, respetando ciertas tolerancias de radio. El radio de curvatura de la tubería depende de su relación dimensional (SDR), del módulo de elasticidad del material y de su tensión admisible, que, a su vez, varían en función del tiempo de aplicación de la carga y de la temperatura. En la siguiente tabla se listan los valores sugeridos para los radios máximos de curvatura del HDPE. En el presente proyecto se cuenta con 2 tuberías HDPE, el primero con 315 mm y el segundo con 400 mm de diámetro; es decir tenemos un SDR de 26, por lo tanto, el radio máximo de curvatura corresponde a 9.45 m y 12 m respectivamente. Cuadro 5.1: Radio de curvatura en tuberías HDPE. 8 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 5.2. VELOCIDAD EN EL CANAL DE CONDUCCIÓN Las velocidades en un canal pueden fluctuar entre un valor máximo que no produzca erosión en el canal y un mínimo que no produzca sedimentación. En el presente proyecto se tienen un canal tanto de concreto y de tubería de HPDE. Si hablamos del canal de concreto, la velocidad mínima tal que no permita la sedimentación de acuerdo al “Manual de Hidrología, hidráulica y drenaje” es de 0.25 m/s; en el caso de tuberías de acuerdo al “Reglamente Nacional de Edificaciones”, la velocidad mínima será de 0.60 m/s. Las velocidades máximas para el canal de concreto y la tubería de HPDE, son de 3.00 m/s y 6.00 m/s respectivamente. Estos valores fuero obtenidos de la bibliografía anteriormente mencionada y son recomendados a fin de evitar la erosión. Se tienen los siguientes rangos de velocidad, a fin de evitar la sedimentación y erosión. Canal de concreto: 0.25 m/s < V < 3.00 m/s Velocidad mínima < V <Velocidad máxima Canal de tubería HDPE: 0.60 m/s < V < 6.00 m/s Velocidad mínima < V <Velocidad máxima 5.3. CALCULO HIDRÁULICO El cálculo hidráulico se realiza con la fórmula de Manning, por ser la más apropiada, dicha fórmula se muestra a continuación: 1 Q AR 2 / 3 S 1 / 2 n . Dónde: Q = Caudal (m3/s). n = Coeficiente de rugosidad de Manning, depende del material de revestimiento. A = Área mojada (m2). P = Perímetro mojado. Rh = Radio hidráulico = Área mojada / Perímetro mojado S = Pendiente hidráulica. Figura 5.2: Flujo en conductos. 9 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 5.4. BORDE LIBRE DEL CANAL Canal abierto Para los canales abiertos, se recomienda los siguientes valores en función del caudal: Cuadro 5.2: Borde libre de canal abierto. Caudal m3/s Revestido (cm) Sin revestir (cm) 0.05 7.5 10.0 0.05 – 0.25 10.00 20.0 0.25 – 0.50 20.0 40.0 0.50 – 1.00 25.0 50.0 > 1.00 30.0 60.0 Para el caso del canal que transporta 113 l/s (0.113 m3/s), y al ser este revestido, le corresponde un borde libre de 10 cm. Canal de tubería Se debe asegurar un borde libre que permita la adecuada ventilación de la tubería, por razón de la peligrosidad de los gases que en ella se forman, dicho borde libre suele ser asumido aproximadamente como el 25% del diámetro de la tubería. (Lopez, 2000). En el presente proyecto se cuenta con 2 tuberías HDPE, el primero con 315 mm y el segundo con 400 mm de diámetro; por lo tanto, el borde libre mínimo corresponde a 8 cm y 10 cm respectivamente. 5.5. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING Para el diseño hidráulico se considerarán los siguientes coeficientes de rugosidad de Manning: Cuadro 5.3: Coeficiente de rugosidad de Manning n Material 0.010 PVC 0.015 Concreto 5.1. CAUDAL HIDRÁULICO DE DISEÑO El caudal hidráulico de diseño es de 113 l/s. 10 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 5.2. DISEÑO DE SECCION - CANAL TIPO I Figura 5.3: Diseño Sección tipo I. Se verifica que el tirante normal es 29 cm y el borde libre es 10 cm, por lo tanto, la altura mínima del canal es 39 cm. La velocidad es 0.78 m/s, valor que se encuentra dentro del rango de 0.25 m/s < V < 3.00 m/s. A continuación se muestra la sección típica del canal. Figura 5.4: Sección tipo I. 11 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 5.1. DISEÑO DE SECCION - CANAL TIPO III Figura 5.5: Diseño Sección tipo III. Se verifica que el tirante normal es 26 cm y el borde libre es el 25% del diámetro de la tubería (10 cm) por lo tanto cumple con el valor mínimo del borde libre. La velocidad es 1.30 m/s, valor que se encuentra dentro del rango de 0.60 m/s < V < 6.00 m/s A continuación, se muestra la sección típica del canal. Figura 5.6: Sección tipo III. 12 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 6. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SIFÓN 6.1. CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS PARA EL DISEÑO DEL SIFÓN Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión, se utilizan para conducir el agua en el cruce de un canal con una depresión topográfica o quebrada, también para pasar por debajo de un camino, una vía de ferrocarril, un dren o incluso otro canal. Transiciones de entrada y salida Como en la mayoría de los casos, la sección del canal es diferente a la adoptada en el conducto o barril, es necesario construir una transición de entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda. En el diseño de una transición de entrada y salida es generalmente aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un poco más abajo de la superficie normal del agua. Esta práctica hace mínima la posible reducción de la capacidad del sifón causada por la introducción del aire. Rejilla de entrada y Salida La rejilla de entrada se acostumbra hacerla con varillas de 3/8" de diámetro o varillas cuadradas de 0.95 x 0.95 cm2. (3/8" x 3/8") colocados a cada 10 cm, y soldadas a un marco de 2.54 x 1.27cm2 (1" x 1/2"). Su objeto de la rejilla de entrada es el impedir o disminuir la entrada al conducto de basuras y objetos extraños que impidan el funcionamiento correcto del conducto y la rejilla de salida para evitar el ingreso de objetos extraños o personas. Tuberías de presión: Son tuberías que transportan agua bajo presión. Para que los costos de mantenimiento sean bajos hay que colocar soportes y los anclajes de la tubería en pendientes estables y encontrar buenos cimientos. No deber haber peligro de erosión por desprendimiento de laderas, pero si acceso seguro para hacer mantenimiento y reparación. Velocidades en el conducto Las velocidades de diseño en sifones grandes son de 2.5 - 3.5 m/s, mientras que en sifones pequeños es de 1.6 m/s. Un sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor que 500 veces el diámetro. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SIFÓN Con la información topográfica de las curvas de nivel y el perfil del terreno en el sitio de la obra, se traza el sifón y se procede a diseñar la forma y dimensiones de Ia sección del conducto más económica y conveniente, esto se obtiene después de hacer varios tanteos, tomando en cuenta las pérdidas de carga que han de presentarse. Las dimensiones de la sección transversal del conducto dependen del caudal que debe pasar y de la velocidad. En sifones grandes se considera una velocidad conveniente de agua en el barril de 2.5 - 3.5 m/s que evita el depósito de azolves en el fondo del conducto y que no es tan grande que pueda producir la erosión del material de los barriles. Cuando por las condiciones del problema, no sea posible dar el desnivel que por estas limitaciones resulten, se pueden reducir las pérdidas, disminuyendo prudentemente la velocidad del agua, teniendo en cuenta que con esto se aumenta el peligro de azolvamiento del sifón, por lo que habrá necesidad de mejorar las facilidades para limpiar el interior del barril. 13 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 6.2. CALCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA Para el cálculo del diámetro de la tubería, se tomó en cuenta la siguiente ecuación: A = Q/V Tenemos como dato: Caudal: 0.1135 m3/s Velocidad: 1.43 m/s Por lo tanto, el área de la tubería resulta en 0.079 m2. Lo cual nos da un diámetro de tubería de Di: 318 mm Este diámetro se buscará en el siguiente cuadro: Cuadro 6.1: Características de tubería lisa HDPE. La tubería elegida posee un diámetro de 315 mm, con un SDR 26 (HDPE). 14 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Calculo de las propiedades hidráulicas Área de la tubería: 0.086 m2 Velocidad en la tubería: 1.71 m/s Perímetro mojado: 1.037 m Radio hidráulico: 0.083 m Coeficiente de rugosidad (n): 0.01 (Tubería HDPE) 6.3. RESULTADOS DEL PROGRAMA WATERCAD A fin de calcular las perdidas hidráulicas (entrada, salida, rejilla, carga, fricción, cambio de dirección, codos), determinar la presión hidráulica, se hace uso del programa WATERCAD. A continuación, se muestra el esquema realizado. Figura 6.1: Esquema del sifón propuesto. En el programa watercad se introdujeron valores como el caudal, diámetro de la tubería elegida, cotas a fin de obtener la presión entre otros valores que se muestran a continuación. Valores resultantes para los nodos. Cuadro 6.2: Características de los nodos en sifón. Nodo NO-1 NO-2 NO-3 NO-4 NO-5 NO-6 NO-7 NO-8 NO-9 Cota Gradiente Presion (m) hidraulico (m) (m H2O) 2569.93 2582.94 12.99 2547.42 2582.30 34.81 2545.21 2582.10 36.82 2544.83 2581.70 36.79 2545.35 2581.30 35.88 2544.00 2581.10 37.03 2555.40 2580.49 25.04 2555.35 2580.09 24.69 2558.10 2579.73 21.58 15 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Valores resultantes para los tramos. Cuadro 6.3: Características de los tramos en sifón. TRAMO TRAMO-1 TRAMO-2 TRAMO-3 TRAMO-4 TRAMO-5 TRAMO-6 TRAMO-7 TRAMO-8 TRAMO-9 Longitud Diametro (m) (mm) 30.61 290.8 64.08 290.8 20.12 290.8 40.00 290.8 40.00 290.8 20.05 290.8 61.07 290.8 40.00 290.8 36.30 290.8 Material PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC Caudal Velocidad Perdidas (l/s) (m/s) (m) 113.5 1.71 0.31 113.5 1.71 0.64 113.5 1.71 0.2 113.5 1.71 0.4 113.5 1.71 0.4 113.5 1.71 0.2 113.5 1.71 0.61 113.5 1.71 0.4 113.5 1.71 0.36 De esta forma se demuestra que, a partir del perfil del terreno y el perfil del canal, se efectuó el dimensionamiento del sifón, el cual cumple con los requisitos hidráulicos necesarios. 6.4. SECCIÓN TÍPICA DEL SIFÓN INVERTIDO A continuación, se muestra la sección típica del sifón. Figura 6.2: Sección típica del sifón propuesto. 16 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 7. DISEÑO HIDRÁULICO DEL DESARENADOR La cantidad de sedimentos en suspensión que lleva el agua puede ocasionar erosión en las paredes de los canales o la deposición de las partículas más finas provocando la reducción de la caja del canal y la consiguiente disminución de su capacidad. Son obras hidráulicas que sirven para separar (decantar) y remover(evacuar) después, el material sólido que lleva el agua de un canal. Estructura que permite eliminar ciertas partículas que se encuentran en suspensión en la masa fluida. Se proyecta construir un desarenador al inicio de la entrega del sifón que servirán para separar (decantar) y remover (evacuar) después, el material sólido que lleva el agua del canal. DISEÑO HIDRÁULICO DE DESARENADOR DISEÑO HIDRÁULICO DE DESARENADOR INGENIERÍA DEL PROYECTO 7.1. CAUDAL DE DISEÑO INGENIERÍA DEL PROYECTO 1. Caudal de diseño. 1. Caudal de diseño. Q=113.5 l/s 7.2. DIÁMETRO DE PARTÍCULAS AQSEDIMENTAR d = 0.125 m3/s Qd = 0.125 m3/s El de desarenador 2. Diámetro las partículasproyectado, a sedimentar.se ha diseñado para decantar partículas mayores a 2. Diámetro de las partículas a sedimentar. 0.80 mm. = 0.50 mm d= 0.50 d =d0.35 mm mm 3. Velocidad Velocidad horizontalde delalaHORIZONTAL corriente. 7.3. VELOCIDAD DE LA CORRIENTE 3. horizontal corriente. Se estimar puede estimar conexpresión: la siguiente expresión: Se puede puede estimarcon con siguiente expresión: Se lalasiguiente v va a d d Constante en en función funcióndel deldiámetro: diámetro: Constante Constante en función del diámetro: aa 5151 4444 3636 d (mm) d (mm) < 0.10 < 0.10 - 1.0 0.10.1 - 1.0 > 1> 1 a = 44 a a= 44 = 44 Entonces la velocidad horizontal de la corriente es: Entonces, Entonces, lala velocidad velocidadhorizontal horizontaldedelalacorriente corrientees:es: v = 0.20 m/s (velocidad adecuada) v v = 31.11 cm/s = 31.11 cm/s v = 0.31 m/s 7.4. VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN v = 0.31 m/s Velocidad adecuada Velocidad adecuada La velocidad de sedimentación para diferentes diámetros de partículas puede ser estimada conforme a la siguiente tabla, según Arkhangelski. 17 4. Velocidad de sedimentación. “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” La velocidad de sedimentación para diferentes diámetros de partículas puede ser estimada conforme a la siguiente tabla, según Arkhangelski: Cuadro 7.1: Velocidad de sedimentación en función del diámetro de partículas. d (mm) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.70 0.80 1.00 2.00 3.00 5.00 w (cm/s) 0.178 0.692 1.560 2.160 2.700 3.240 3.780 4.320 4.860 5.400 5.940 6.480 7.320 8.070 9.440 15.390 19.250 24.900 la de velocidad de sedimentación Entonces,Entonces la velocidad sedimentación estimada es: estimada es: w = 0.0378 m/s w = 5.400 cm/s w = 0.054 7.5. PROFUNDIDAD DEL DESARENADOR m/s Se adopta una profundidad del desarenador de 0.53 m. 5. Profundidad del Desarenador. Se adopta una profundidad del Desarenador de: h = 0.53 m 7.6. LONGITUD DESARENADOR SEGÚN SOKOLOV fecto del flujo turbulento sobre la velocidadDEL de sedimentación: h = 1.15demsedimentación: 6.2. Considerando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad L vh w w' L vh w w' Método para del empuje dinámico w´ mación del empuje ascensional dinámico w': la estimación Métodos para la estimación del empuje ascensional dinámicoascensional w': zaroff: v 2.3h m/s Según Eghiazaroff: Según Levin: v v 0.132 ww' ' 5.7 2.3h h w' = 0.037 m/s w' = 0.038 m/s SegúnSokolov: Levin: Según Según Sokolov: 0.132 v w' 0.152 h w w' 0.152 w w' = 0.038 m/s w´ww =' '=0.00574 0.008 m/sm/s w' = 0.008 m/s Finalmente, la longitud mínima del Desarenador es: del desarenador. considerando un factor de Finalmente, la longitud mínima d mínima del Desarenador es:seguridad de 1.5 es 5.00 m. zaroff: m ud del Desarenador de: Según Eghiazaroff: Según Levin: L = 21.40 m L = 22.78 m Se adopta una longitud del Desarenador de: Según Levin: Según Sokolov: L = 5.00 m L = 22.78 m L = 7.81 m = 6.00 m L18 Según Sokolov: L = 7.81 m “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 7.7. ANCHO DEL DESARENADOR De acuerdo a la ecuación de continuidad, el ancho del desarenador es: Q=vhB B = 1.10 m. 8. Longitud de la7.8. Transición. LONGITUD DE TRANSICIÓN Lt T1 T2 2 tan( 22.5 ) Espejo de agua delEspejo Desarenador: de agua en el desarenador: T1 = 1.10 m Espejo de agua en el canal: Espejo de agua en el canal: T1 = 1.20 m T2 = 0.50 m. Longitud de transición calculada es: TL2 t ==0.50 1.41mm. La longitud de la transición calculada es: Lt = 0.84 m Se adopta una longitud de la Transición de: Lt = 1.00 m 9. Altura sobre el vertedero. Figura 7.1: Verificación del desarenador en HCANALES. El caudal captado para las dimensiones propuestas es suficiente. 19 el caudal (Q) y el ancho ( B ) del desarenador ; luego usando la ecuación de continuidad Q = V*B*H, se tiene H = 0.53 m “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Luego, el ancho del desarenador resulta B= 1.10 m La velocidad de decantación para el diámetro de la partícula definida 7.9. DIMENSIONES FINALES según el dato experimental de ADOPTADAS Arkhangeiski es W = 3.780cm/s la ecuación de Stokes y tomandoRectangular la expresión de Sokolov para FormaSegún del canal de ingreso Anchoeldel canal denormal ingreso = 0.50 componente de turbulencia u=1.52 W,m resulta la ecuación Ancho del desarenador = 1.10 m para la longitud del desarenador (L) m Alturasiguiente del desarenador = 0.40 Longitud del desarenador = 6.00 m L = 1.18 * C * h * V /=W1.41 = m 5.00 m Longitud de la transición RESULTADOS PLANTA 5.00 m 1.41 m 1.41 m ß 0.50 m 1.10 m Q=113.50 l/s PERFIL 0.15 m 0.25 m 0.53 m 0.12 m (para sedimentos) 0.40 m Autor: W. Ríos E. Figura 7.2: Desarenador proyectado (vista en planta y perfil). 8. DISEÑO DEL AFORADOR – MEDIDOR TIPO (RBC) 8.1. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN El aforador de garganta larga es una estructura rígida que forma una contracción dentro de un canal por medio de la cual se dan las condiciones hidráulicas para que se presente un flujo con régimen crítico dentro de él. Los aforadores de garganta larga, constan de un tramo convergente (Contracción del canal), en donde el flujo se acelera cambiando de régimen sub critico a súper crítico, posteriormente cuentan con un a tramo recto o garganta en donde se presenta un flujo critico que está completamente desarrollado, y finalmente tienen un tramo divergente, en el que la velocidad del flujo disminuye rápidamente hasta formar un salto hidráulico y alcanzar nuevamente un régimen sub crítico. De esta manera dentro de la estructura se presenta una señal de control (Sección con flujo o régimen critico) que sirve de punto de partida para la medición del caudal circulante. Aguas arriba, de este tipo de estructuras, se tiene un flujo prácticamente uniforme cuya superficie libre, para un caudal constante, ¿se mantiene estable; de esta manera es factible medir la altura de la superficie del agua con un buen nivel de exactitud. Aguas abajo del medidor hay un canal de salida, también conocido canal de cola, cuyos niveles asociados al rango de caudales para el que se diseña, son fundamentales para determinar las dimensiones del mismo. 20 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” En la actualidad existe un gran número de diseños de aforadores de garganta larga, entre los más comunes se encuentran los siguientes. - Aforadores trapezoidales con sección divergente, contracciones laterales en la garganta y sección convergente. Aforadores con resalto sin contracciones laterales conocidos también como vertederos de garganta larga. Aforador rectangular con sección convergente, si contracciones laterales en garganta y sin sección divergente con rampa de salida. Aforadores rectangulares con sección convergente, contracciones laterales en la garganta y sección divergente sin rampa de salida para canales de tierra. Aforadores triangulares con sección convergente y sección divergente. Aforadores rectangulares con sección convergente, contracciones en la garganta sin sección divergente ni rampa de salida para canales revestidos. 8.2. DISEÑO DEL AFORADOR Los cálculos del diseño necesarios para clasificar según el tamaño propiamente y localizar los aforadores son reiterativos; como resultado, varias generaciones de los códigos de computación ayudaron en el diseño de aforadores de garganta larga en los años recientes, principalmente por el Agricultural Research Service (ARS) Water Conservation Laboratory in Phoenix, Arizona, USA. La mayoría de estos programas operaron y fueron escritos en el modo de LENGUAJE FORTRAN. Una versión del programa interactivo usando un banco de datos se publicó a través del International Institute for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands, con la publicación en 1993 por Clemmens, Bos, y Replogle, bajo el titulo: FLUME: Design and Calibration of Long­Throated Measuring Flumes: Versión 3.0. El programa de WinFlume es la última versión de este software de diseño de aforadores, vuelto a escribir para operar en Windows. El nuevo programa hace el uso de la misma teoría hidráulica usada en el programa con LENGUAJE FORTRAN anterior y otras versiones posteriores, pero tiene una interfase mejorada para el usuario, una nueva rutina de optimización y análisis de diseño, y varias características adicionales que no se editaron en los programas anteriores. El WinFlume es un programa que sirve para 2 objetivos básicos: - - La calibración de la estructura de medida del flujo existente y el criterio para el análisis del aforador de garganta larga. WinFlume puede generar las tablas con la relación Q vs. h1, ecuaciones de curva Q vs. h1 para el uso de las tablas de datos generadas por el programa. WinFlume, también puede comparar los caudales (Q) medidos en campo con los datos del h1 de la valuación teórica en una estructura. WinFlume puede usarse como una herramienta de revisión de diseño para identificar las deficiencias del diseño en las estructuras existentes. El diseño de nuevas estructuras­ WinFlume puede usarse para diseñar nuevos de medidores de flujo en un canal existente. Los diseños pueden ser desarrollados por el usuario y pueden analizarse usando WinFlume para asegurar el apropiado funcionamiento. El módulo del diseño de WinFlume puede usarse para desarrollar diseños que tienen pérdidas de carga requeridas de carga con sus características y otros requisitos adicionales. 21 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Figura 8.1: Verificación del aforador RBC en el programa WINFLUME. 8.3. RESULTADOS DEL SOFTWARE WINFLUME Grafico del caudal vs altura de limnimetro Figura 8.2: Caudal vs altura de limnimetro. 22 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Ecuación del caudal en función de la altura del limnimetro 8.4. DIMENSIONES FINALES DEL AFORADOR A continuación, se detalla las características y dimensiones del aforador calculado para el proyecto. Cuadro 8.1: Dimensiones del aforador. Forma Caudal máximo Ancho de la cresta Altura del aforador Distancia a la mira Longitud de rampa Altura de cresta entrada Longitud de cresta Talud Rectangular 113 l/s 0.50 0.50 0.65 0.30 0.10 0.65 0.00 Figura 8.3: Dimensiones finales del aforador RBC. 23 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 9. DISEÑO DEL RESERVORIO 9.1. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO DEL RESERVORIO Se construirá un reservorio rectangular de concreto que servirá para el almacenamiento de agua, el reservorio permitirá el abastecimiento de la demanda de los cultivos. Las características se detallan a continuación: - Datos para el diseño del reservorio; caudal de ingreso 113l/s. tiempo de llenado 12hr. Tiempo de vaciado 12h.altura de agua de 2.60m Aforador tipo RBC que será instalado al ingreso después del desarenador para el control de caudales. Capacidad de almacenamiento 5200m3. Reservorio de concreto armado de f´c 210Kg/cm2 con espesor de 0.25m. en muros, con dimensiones de 50x40m. Losa de amortiguamiento al ingreso, caja de rebose conexión de tubería. Tubería de limpieza con su respectiva caja de válvulas. Tubería de salida de PVC de 315mm. y caja de válvula. Las juntas del reservorio serán sellados con juntas de wáter stop de 8”, el cual es algo inherente y necesario en este tipo de estructuras RESERVORIO NOCTURNO Los reservorios nocturnos son estanques que sirven para almacenar agua durante la noche, con el objeto de permitir el riego solo durante el día, en mejores condiciones de visibilidad y horario, para así obtener mejor eficiencia de aplicación y facilitar la organización del riego. En este caso el caudal del lateral hasta el reservorio será el mismo del diseño inicial y luego del reservorio puede variar de acuerdo a las horas de almacenamiento de este. Cuando el reservorio se ubica en el 50% del área de riego y almacena 12 horas, el caudal será el mismo antes y después del reservorio, es decir el caudal inicial. RESERVORIO DE CONCRETO ARMADO 3 Normalmente resultan adecuados para volúmenes pequeños (debajo de 2.000 m ) y se acomodan en terrenos planos o de fuertes pendientes. Con mampostería de 0.2m de espesor, para el piso y los lados, con juntas de 2 dilatación en paños de 20 m aproximadamente. Una alternativa para ahorrar concreto, sobre todo en zonas en que el transporte de hormigón y piedras es dificultoso, es el uso de concreto armado y reservorios circulares con taludes verticales. En estos casos el espesor del muro, varía de 10 a 15cms. 9.2. CALCULO DEL VOLUMEN DEL RESERVORIO V = Volumen de dotación (m3) Q = Caudal (m3/s), para el presente proyecto toma el valor de 113.5 l/s T = Tiempo de riego (seg), para el presente proyecto será de 12 horas (42 3000 s) 24 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Sabemos que el volumen del reservorio proyectado es de 5026.5 m3. El reservorio se diseñó, considerando un largo de 50.00 m y un ancho de 40.00 m, frente a lo cual se propuso una altura de agua de 2.60 m. Estos datos se plantean a fin de obtener un caudal de salida de 100 l/s, valor determinado según demanda del diseño agronómico e hidráulico. A continuación, se presenta los datos necesarios para el diseño del reservorio. Cuadro 9.1: Datos iniciales para el diseño del reservorio. Cota Fondo de Reservorio (m) 2546.28msnm Largo del Fondo (L) 50.00 m Ancho del Fondo (A) 40.00 m Altura de agua( m ) 2.60 m Altura Muerta de Agua (m) 0.10 m Borde Libre (bl) 0.20 m Caudal de entrada (Qe) 113.5 l/s Caudal de salida (Qs) 100 l/s A continuación, se presenta el dimensionamiento y los cálculos hidráulicos del reservorio. Cuadro 9.2: Cálculos hidráulicos del reservorio. Volumen neto de diseño 5200 m3 Área del Espejo de agua ( m2 ) 2000.00 m2 Volumen Muerto de Agua 200.00 m3 Volumen Neto calculado 5000 m3 Volumen Total (con borde libre) 5600 m3 Tiempo de embalse (en horas) 12.73 h Tiempo de Riego (en Horas) 12.00 h Diámetro de tubería Salida (Ø mm) 250mm Area Bajo Riego 155.49Has 25 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 9.3. DIMENSIONES FINALES DEL RESERVORIO Figura 9.1: Vista en planta del reservorio. Figura 9.2: Vista en perfil del reservorio. 10. DISEÑO DE LAS CÁMARAS DE CARGA 10.1. CÁMARA DE CARGA (INICIO DEL SIFÓN) La cámara de carga es un depósito situado al final del canal, justo antes de la entrada de la tubería de fuerza. Está diseñada para actuar como una reserva de agua para mantener la presión de caída en la tubería forzada y requiere una entrada continua de agua del canal para mantener su nivel máximo. Normalmente, se instala una gran rejilla coladera que cubre la zona de entrada de agua a la tubería forzada para impedir la entrada de detritus en la misma. Es esencial una limpieza frecuente de la rejilla coladera de la cámara de carga, ya que un caudal reducido de agua debido a una rejilla obstruida puede conducir a presiones reducidas en la tubería de presión. La cámara de carga actúa como un último desarenador y su diseño debe contar con una válvula de purga en la compuerta de salida, para poder sacar y eliminar todos los sedimentos de la base de la misma. 26 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” La mayoría de ellas cuenta también con un vertedero para desviar el exceso de agua. En algunos diseños de cámara de carga, se ha instalado una válvula de purga de aire en el punto en que la tubería forzada se une con la cámara de presión. El propósito de esta válvula es eliminar el aire de la tubería forzada durante su puesta en funcionamiento y como precaución contra la formación de un posible vacío si, por alguna razón, la entrada de la tubería forzada se bloquea. Por lo tanto, las dimensiones calculadas para la camara de carga son: Profundidad (Hcc): Ancho (B): Longitud (L): 1.51 m 2.45 m 2.45 m Figura 10.1: Camara de carga. 10.2. CÁMARA DE CARGA RP (SALIDA DEL SIFON) Se instalará a la salida del sifón en la progresiva 0+356.20 Km. Figura 10.2: Camara de carga RP. 27 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 11. TOMA LATERAL Las tomas laterales constituyen obras de regulación de agua procedente de un canal principal (orden superior), la regulación exacta del caudal a derivar es a través de tomas dobles, para caudales pequeños se usan compuertas de una sola compuerta. CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS Las tomas se instalan perpendicular al canal alimentador con fines de facilidad en la etapa constructiva, generalmente se utilizan compuertas de dimensiones igual al diámetro de la tubería. Se Construirá 02 tomas laterales en la siguiente progresivas Cuadro 11.1: Ubicación de las tomas laterales. 12. DISEÑO DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN Las cámaras de inspección son elementos concreto armado diseñadas con orificios y añadiduras específicas para realizar empalmes con tuberías de aguas servidas, ya sean estas de PVC, cerámica o concreto. Se utilizan para facilitar la inspección de las instalaciones sanitarias en casos de bloqueos del flujo regular de evacuación del agua y en todos los nudos de intersección de tuberías. Éstas también son utilizadas en intersecciones, codos de alcantarillados, drenajes pluviales y otros; además pueden ser utilizadas como paso de acuerdo a un proyecto con el que se cuente, se pueden diseñar varios modelos. Se construirán 09 cámaras de inspección a lo largo de sistema de conducción. Cuadro 12.1: Ubicación de las cámaras de inspección. 28 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Figura 12.1: Vista en perfil de la cámara de inspección. Figura 12.2: Vista en planta de cámara de inspección. 13. ESTRUCTURAS PARA ATRAVESAR CURSOS DE AGUA NO MUY PROFUNDOS 13.1. CANOAS GENERALIDADES Vienen a ser la misma obra de arte, son generalmente proyectadas en el cruce de canales o cruce de canales con quebradas y pueden ser aéreos o enterrados cuando el cruce es por encima o por debajo de la quebrada p del otro canal, su diseño hidráulico se asemeja al de una alcantarilla que fluye a pelo libre. A veces se proyecta con una tapa en la parte superior y en este caso sirve también como pasarela o losa peatonal. El puente canal o acueducto, es una estructura utilizada para conducir el agua de un canal, logrando atravesar una depresión. La depresión puede ser otro canal, un camino, una vía de ferrocarril o un dren. - - - La energía de la canoa debe ser en lo posible igual a la energía del canal, para la cual se trata de dar velocidad en la canoa igual a la del canal, despreciándose las pérdidas de carga en este caso, normalmente suele dársele a las transiciones, ángulos de La pendiente en la sección de la canoa, debe ajustarse lo más posible a la pendiente del canal a fin de evitar cambios en la rasante de fondo del mismo. Normalmente se aconseja diseñar considerando un tirante en la canoa igual al del canal, si el caso lo permite. La condición de flujo en la canoa debe ser suscritico 29 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” Se construirán 03 Canoas de inspección a lo largo de sistema de conducción. Cuadro 13.1: Ubicación de las canoas. Figura 13.1: Vista en perfil de canoa. Figura 13.2: Vista en planta de canoa. 30 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” 13.2. ACUEDUCTO El acueducto es un conducto, que fluye como canal encima de un puente diseñado, para resistir la carga de agua y su propio peso para atravesar una vía de transporte o para cruzar una depresión o curso de agua no muy profundo. Dependerá de la topografía, las soluciones estructurales que puedan darse al puente, se diseñan de concreto armado con vigas de varios tramos, puentes colgantes, de concreto ciclópeo, tubos metálicos, etc. El puente canal debe dejar un espacio suficiente para permitir que discurran las máximas avenidas en el cauce que cruza, igualmente si el puente tiene varios pilares, producirá remansamientos y socavaciones que conviene tenerlas en cuenta. Los apoyos del puente deben calcularse teniendo en todas las cargas y asegurar que soporten todos los esfuerzos de la superestructura. Los apoyos extremos se llaman estribos y los intermedios pilares, en algunos casos se diseñan secciones rectangulares con altura 1.5 veces del ancho y cada cierto tramo se unen las vigas laterales con vigas riostras. El diseño hidráulico del acueducto en el presente proyecto, se consideró construir un puente canal conformado por una armadura de tubos metálicos. Se construirá 18 ml de acueducto Figura 13.3: Vista en perfil de acueducto.. 31 “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE AGUA PARA RIEGO DEL CANAL LANCAROYA. DISTRITO DE PAMPAMARCA, PROVINCIA LA UNION REGION DE AREQUIPA” CONCLUSIONES - Se realizó el diseño hidráulico del canal Lancaroya, a fin de garantizar el transporte del agua desde los manantiales hacia el reservorio, y de esta forma irrigar las áreas de cultivo. - Frente a la situación actual del canal Lancaroya, que se encuentra en muy mal estado, se vio necesario plantear la construcción de un canal de tubería HDPE y un sifón. - Se realizó el diseño del canal rectangular de 50 cm X 50 cm; así como del canal de tubería de 400 mm HDPE, los cuales cumplen con todos los requisitos hidráulicos (velocidad de sedimentación y erosión). - Se realizó el diseño hidráulico del sifón de tubería 315 mm, de longitud 343.76 m; cuya velocidad resultante evita la sedimentación y erosión. - Se realizó el diseño del desarenador, a fin de separar y remover el material solido que lleva el agua del canal, cuyo largo y ancho son 5.00 m y 1.10 m respectivamente. - Se realizó el diseño del aforador RBC, verificándose sus dimensiones mediante el programa WINFLUME, - El reservorio propuesto, se diseñó para un caudal de salida de 100 l/s, caudal necesario para irrigar las áreas de cultivo. Las dimensiones propuestas son de 50.00 m X 40.00 m y una altura de 2.60 m. - A fin de atravesar las quebradas presentes en la zona, se planteó la construcción de canoas y acueductos. - Se realizó los diseños hidráulicos de las diferentes estructuras hidráulicas como son: cámara de carga, cámara de carga RP, toma lateral, cámaras de inspección. 32
