guia practica para el mantenimiento de infraestructuras de

GUIA PRACTICA PARA EL MANTENIMIENTO
DE INFRAESTRUCTURAS DE RIEGO
Guia practica para el
mantenimiento de
infraestructuras de riego
CENTRO PERUANO DE
ESTUDIOS SOCIALES
JUNTA NACIONAL DE USUARIOS DE
LOS DISTRITOS DE RIEGO DEL PERU
Los editores quieren expresar su agradecimiento al Ministerio de Agricultura,
al Instit~itoNacional de Recursos Naturales y a la Direccion General de Aguas y
Suelos, que nos facilitaron la bibliografia para la elaboracion de este documento.
O Centro Peruano de Estudios Sociales (CEPES)
Av. Salaverry 818, Jesus Maria. Telefono: 4336610. Fax: 4331744.
Director General: Ing. Juan Rheineck Piccardo
Director de Desarrollo Rural: Lic. Carlos Monge Salgado
Junta Nacional de Usuarios de los Distritos de Riego del Peru UNUDRP)
Jr. Miro Quesada 327, of. 604, Lima 1. Telefax: 427-1538/427-3391.
Presidente: Sr. Manuel Olaechea Garcia
Gerente Tecnico: Ing. Ramon de la Gala Hidalgo
Colaboradores: Ings. Manuel Castillo Solorzano, Riiben Teran Adriazola,Jose
Rivas Lluncor, Javier Cupe Burga,Jhon Arroyo Salazar, Federico Ugaz
Editado e impreso por Punto y coma editores e impresores eirl/Jr. Eduardo
Caceres l6l,2" piso, Chorrillos. Telefono: 467-0707/4381060 (abonado 42837)
Primera edicion: Lima, octubre de 1997
Fecha de Ingreso : ..No., oe Ingreso :
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Contenido
Presentacion
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Estructuras de riego
Estructuras de almacenamiento
Reservorios o represas
Estructuras de derivacion y captacion
Bocatomas
Partidores
Toma predial
Caidas verticales
Sifones
Tomas con tubos
Rapidas
Tuberias distribuidoras
Estructuras de control
Vertederos
Medidor Parshall
Aforador sin cuello
Estructuras de conduccion y drenaje
Canales
Drenes
Guia de mantenimiento de las principales estructuras de riego
Mantenimiento de bocatomas
Mantenimiento de canales
Mantenimiento del sistema de drenaje
Drenes abiertos
Drenes entubados
Mantenimiento de vias de acceso y/o vigilancia
Mantenimiento de estructuras metalicas y obras de arte
Presentacion
La Junta Nacional de Usuarios de los Distritos de Riego del Peru y el Centro Peruano de Estudios Sociales estan
desarrollando desde el ano 1996 un vasto Programa de Capacitacion-Extension, en virtud del Convenio de
Cooperacion Interinstitucional suscrito el 16 de noviembre de 1996.
Esta Guia practica pam el mantenimiento de infraestructuras de riego es resultado de uno de los temas a los que
mas enfasis hemos dado durante el ciclo de charlas tecnicas realizadas hasta la fecha. Consideramos que por ser
la operacion y mantenimiento de la infraestructura de riego responsabilidad vital de nuestras organizaciones de
usuarios, esta funcion debe tener la orientacion e importancia debida para todos los que anhelamos que la
gestion del agua sea cada dia mas eficiente, permitiendose con ello lograr que la actividad agraria mejore en la
medida que se optime esta gestion.
En esta guia, primer trabajo que se plasma como documento de orientacion, se dan a conocer los principales
tipos de estructuras de riego que actualmente se tienen en el Peru y, complementariamente, se exponen los
principales problemas y recomendaciones para un adecuado mantenimiento de los sistemas de riego, las que
incidiran positivamente en una mejora de la gestion de nuestros usuarios asociados.
Esperamos que este primer esfuerzo sea mas adelante complementado y enriquecido con la experiencia
directa de los hombres del campo, a quienes nos debemos y por quienes trabajamos apostando por el desarrollo
agricola en el Peru.
Estructuras de riego
El uso eficiente del agua de riego esta en relacion directa con la adecuada infraestructura levantada para tal fin;
en ese sentido, para cumplir con este objetivo se requiere de los siguientes tipos de estructuras de riego:
*
Almacenamiento.
*
Derivacion y captacion.
*
Control y medicion.
*
Conduccion y drenaje.
Estructuras de almacenamiento
Reservorios o represas
~eservon'o
Son las estructuras que sirven para almacenar el agua
en epoca de avenida ocasionada por las lluvias; asimismo, sirven tambien para almacenar excedentes del recurso con el fin de conservarlo para poder utilizarlo
luego.
En el Peru el manejo y control de este tipo de estructuras ha dado lugar a lasJuntas de Usuarios de Riego Regulado (Chancay-Lambayeque, Jequetepeque,
Chili). El agua almacenada se utiliza de acuerdo con
las necesidades de los cultivos.
Los reservorios o represas pueden ser hechos con
diques de concreto o de tierra, dependiendo de los volumenes de agua a almacenar.
Estructuras de derivacion y captacion
Bocatomas
Son las estructuras que captan las aguas de un rio y las conducen a traves de un canal de derivacion. Las bocatomas
pueden ser:
* Permanentes (de concreto armado), las que se presentan por lo general en rios de gran caudal y/o por
facilidades de mantenimiento.
* Temporales (de material rustico), por lo general en rios de caudales minimos.
Partidores
Son estructuras que sirven para distribuir el agua entre dos o mas canales. Los canales hacia los cuales se deriva el
agua deben estar equipados con compuertas.
Toma predial
Es la estructura que sirve para captar el agua de un canal y derivarla hacia el
fundo. Se recomienda que sea permanente, con compuerta para facilitar el
riego y controlar el caudal de agua que ingresa.
Bocatoma
Toma @dial
r
Son tubos curvados que permiten regar sin cortar la acequia de riego. Estos tubos tienen de 1 a
10 cm de diametro y de 1 a 2 m de largo.
Se usan para el riego en surcos y melgas.
Tomas con tubos
Sifones
Son tubos rectos con aberturas graduables que distribuyen el agua directamente a los surcos. Se recomienda el uso en zonas de escasez de agua.
Caidas verticales
Son estructuras que sirven para disminuir la velocidad del agua y
evitar, asi, su fuerza erosiva. Pueden ser de concreto o de piedra.
Caidas verticab
Tomas con tubos
Rapidas
Son tramos de canal de concreto con pendiente fuerte que sirven para disminuir la velocidad del agua (disipadores),
a partir del final de la rapida. Se emplean cuando los desniveles de terreno son mayores a 2 metros.
Tuberias distribuidoras
Son tubos rectos con aberturas graduables que distribuyen el agua directamente a los surcos. Se recomienda su
uso en zonas de escasez de agua.
Rapidas
Tuberias distribuidoras
Estructuras de control
Vertederos
Son estructuras que sirven para medir el caudal en litros por
segundo. Se instalan en tramos rectos.
Ventajas
*
*
Exactitud en la medicion.
Su construccion es simple y sencilla.
Desventajas
*
*
No funcionan en canales de poca pendiente.
Se arenan constantemente aguas arriba del vertedor.
Medidor Parshall
Es una estructura que sirve para medir el caudal
de agua que pasa por un canal o acequia.
Consta de:
* Entrada.
* Garganta.
* Salida.
Ventajas
*
*
*
Trabaja con caudales grandes y pequenos.
No se produce arenamiento.
Necesita poco mantenimiento.
Desventajas
Medidor Parshall
*
Su instalacion es costosa.
Aforador sin cuello
Es una estructura que sirve para medir el caudal que
pasa por un canal o acequia.
Ventajas
*
*
*
*
*
Trabaja con caudales grandes y pequenos.
No se produce arenamiento.
Necesita poco mantenimiento.
Facil diseno e instalacion.
Costo menor que el anterior.
ENTRADA
+
,
I
I
SALIDA
+
Aforador de cuello
Canal en tierra
Estructuras de conduccion y drenaje
Canales
Canal reuestido
Son estructuras que sirven para conducir el agua y presentan diversa prioridad: principal, secundarios, laterales, etcetera. Pueden ser en tierra o revestidos. Su diseno esta en relacion con el area regable, tipo de cultivo y caudal de captacion. El revestimiento puede ser
con concreto, geosinteticos, mantas asfalticas y otros materiales sinteticos.
Drenes
Estructuras que sirven para eliminar los excesos de agua y mantener los suelos agricolas en buenas condiciones
Pueden ser:
* Drenes abiertos.
* Drenes entubados.
Por su prioridad:
* Recolector principal.
* Recolector secundario.
.
,%en entubado
--
Dren abierto
-
Guia de mantenimiento de las principales estructuras de riego --
La experiencia de campo de los usuarios de agua nos permite enfocar la siguiente guia de mantenimiento hacia
las estructuras que mas incidencia tienen en una apropiada gestion del recurso agua con fines agricolas.
Las estructuras que deben tener un adecuado y especial programa de mantenimiento son:
*
Represas o reservorios.
* Bocatomas.
* Canales de conduccion.
* Drenes.
* Obras de arte y metalicas.
* Vias de comunicacion y/o acceso.
Los principales problemas que deterioran las estructuras y reducen la eficiencia de riego son:
Sedimentacion y/o colmatacion.
Filtraciones por agrietamientos.
Deterioro de juntas de dilatacion (canales revestidos
con concreto) .
Erosiones y socavamientos.
Crecimiento de malezas.
Rotura de bordes.
Otras roturas.
Obstrucciones.
Desestabilizacion de taludes.
Acumulacion de materiales de limpia.
Corrosion de estructuras metalicas.
Lubricacion inadecuada de guias de compuertas.
Corrosion de
estntctiiras
metalicas
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Desestabilizacion
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Erosiones y
sransnrno
Agrietamiento
Roturas de
bordes
Sedimentacion
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'Deterioro
de juntas
Principab problemas que deterioran las estructuras de riego
Los programas
de mantenimiento deben realizarse por lo general en la epoca de menor demanda de agua
(en otras palabras, al finalizar la campana agricola grande).
Durante la campana agricola se deben realizar inspecciones periodicas y efectuarse las reparaciones necesarias previa planificacion, para que los cortes de agua no perjudiquen demasiado a los usuarios.
~
~
Mantenimiento d e bocatomas
El mantenimiento de bocatomas y riberas de los rios debe
realizarse con maquinaria pesada que supere los 120 HP (tractores de oruga, cargadores frontales).
Los trabajos consisten fundamentalmente en reforzar y
reparar las estructuras existentes; los disenos que se emplean
estan orientados a controlar y reducir la erosion hidrica que
se produce sobre todo en los sectores criticos en las epocas
de avenidas del rio.
Estos trabajos garantizan una adecuada captacion de las
aguas del rio hacia los canales de derivacion, asi como la proteccion de los terrenos de cultivo.
Los trabajos de mantenimiento deben realizarse indefectiblemente en las epocas de estiaje de los rios; esto permitira
asegurar trabajos adecuados en los tiempos permisibles en todo
sentido(acarre0 de materiales, facilidad de maquinaria para
ingreso al rio, menor consumo de combustible).
I
Trabajos de mantenimiento de bocatoma.
Mantenimiento d e canales
El objetivo principal de esta accion de mantenimiento es garantizar la capacidad de conduccion de agua de acuerdo con
el diseno de caudal de la estructura.
E n canales revestidos
Los canales de riego revestidos requieren de labores de mantenimiento tales como:
* Extraccion y/o descolmatado de sedimentos que se presentan despues de cada campana agricola (descolmatacion,
Mantenimiento de juntas de dilatacion de canales revestidos.
Canales revestidos: resane de grietas.
raspado de panos, eliminacion de malezas). El crecimiento de malezas dentro de canales revestidos de concreto
indica que existen agrietamientos y que el sistema empieza a colapsar (hundimientos, roturas, socavamientos) si no
se le da la importancia y accion correctiva del caso en forma oportuna.
* Resane de grietas en las losas de concreto. Los agrietamientos o erosiones se reparan empleando morteros de cemento-arena, picando y limpiando previamente los agrietamiento~y aplicando una lechada de agua-cemento sobre
el concreto viejo antes de colocar el mortero. Si se producen fracturas de consideracion o asentamientos del canal,
es necesario reemplazar algunos panos del revestimiento,
compactando antes el terreno donde este se apoyara.
En las juntas de dilatacion, previa labor de limpieza de la misma, se debe restituir el material original deteriorado con materiales flexibles (brea, asfalto, resinas, etcetera).
Aguas abajo del revestimiento o de las estructuras se producen generalmente erosiones o caidas en el canal
no revestido, cuyos tramos deben ser protegidos mediante enrocados en el piso o en los taludes, en una longitud
que permita amortiguar la velocidad de salida de las aguas.
E n canales no reuestidos
Las principales actividades de mantenimiento en este tipo de estructuras son:
* Descolmatacion de la base del canal, llegando a las medidas originales de diseno.
* Deshierbo o desbroce de los bordes; eliminacion de vegetacion.
* Reforzamiento de bordes y relleno de roturas con material adecuado. Para estos trabajos se puede utilizar
maquinaria bulldozer tipo D-4 a D-6, o se los puede hacer manualmente, dependiendo del tamano y volumenes
(caudal) que conducen los canales.
* Cajeo o rectificacion de taludes.
* Extendido de material de limpia, para evitar alturas exageradas. Cuando no existiera sitio para el extendido,
es necesario el uso de volquetes para trasladar el material a otros lugares donde no obstaculice las labores ni el
transito.
Cuando recien se construye un canal (revestido o de tierra), pueden presentarse problemas como filtraciones, roturas, etcetera. Para observar estas imperfecciones, al principio es necesario poner relativamente pequenos caudales e ir represando el agua por tramos; luego, en forma progresiva, se ira llenando el canal en toda su
longitud.
Si hay filtraciones y estas no son excesivas, pueden corregirse regulando el caudal (altura del agua) dando
tiempo para el asentamiento del bordo y drenando los excesos de agua. Al echar el agua hay que evitar los
cambios repentinos y violentos, ya que estos producen erosion.
En canales revestidos tambien se presentan problemas de filtraciones y asentarnientos; por eso la puesta en
operacion debe ser gradual, y se deben supervisar las estructuras (caidas, tomas, alcantarillas, compuertas, etcetera).
Tambien se aumenta la resistencia a la filtracion cuando se extiende, antes, una capa impermeable de arcilla
sobre el fondo y taludes del canal.
Cuando los bordos se rompen se colocaran piedras sueltas y macizas (zampeado) para afirmar la base del
suelo.
Se puede permitir el desarrollo de alguna vegetacion en los bordos, pero con especies que impidan el crecimiento de malas hierbas. Se recomienda hacerlo sobre todo en tramos criticos (propensos a la erosion), con el
fin de darles una mayor consistencia.
Descolmatacion manual.
Reforzamiento de bordos.
Mantenimiento del sistema d e drenaje
La principal funcion del drenaje es evitar la elevacion del nivel freatico, pues ella conduce a la salinizacion de las
tierras y las vuelve improductivas (menos kilogramos por hectarea)
Las principales labores de mantenimiento en los sistemas de drenaje son:
*
*
*
*
Extraccion de sedimentos y/o colmatado.
Desbroce o eliminacion de vegetacion.
Reparacion de taludes.
Desarenamiento de salidas al mar.
Drenes abiertos
Las actividades de limpieza de sedimentos (descolmatado) se deben efectuar cuando el material acumulado en
la seccion haya alcanzado una altura mayor a 0,30 m. Ello se determinara por diferencias de altura. Esta accion
debe realizarse por lo menos dos veces al ano.
La frecuencia de la eliminacion de la vegetacion depende del ciclo vegetativo de la planta y de las condiciones
climaticas de la zona. Esta accion se realiza manualmente o con utilizacion de maquinaria pesada (retroexcavadoras,
palas mecanicas). La vegetacion del fondo de los drenes aumenta el tirante de agua y pone en peligro las estructuras -como alcantarillas y salidas de drenes subterraneos-, por lo que debe realizarse dos veces al ano, procurando extraerla de raiz.
La vegetacion de los taludes debe controlarse en forma sistematica con cortes periodicos; ello permitira, en
suelos arenosos, controlar la erosion y disminuir la resistencia al flujo de agua.
En las salidas al mar deben realizarse acciones de desarenamiento cuando los drenes esten por debajo del
nivel maximo de fluctuacion del mar.
Cuando se tenga estaciones de bombeo para drenaje de salida al mar, el mantenimiento consistira en:
*
*
*
*
Supervision diaria.
Lubricacion periodica e inspeccion mecanica.
Ajuste mecanico.
El personal de operacion y mantenimiento debe ser especializado y con experiencia practica.
I
La limpieza de sedimentos se hara cuando el material alcance cierta altura.
Dren mantenido garantiza la seguridad del sistema.
Drenes entubados (figura a)
Este mantenimiento puede hacerse mecanicamente.
Para asegurar el mejor funcionamiento de los sistemas
de drenaje subterraneo es necesario un adecuado y periodico mantenimiento. Los principales problemas que
se presentan en los drenes entubados son:
* Acumulacion de lodo o tierra que ingresa en el sistema de drenaje durante la instalacion o a traves de
las junturas, cuando no se usa material filtroprotector o se usa en forma inadecuada.
* Obstruccion del sistema por ingreso de raices de arboles frutales, lo que disminuye la capacidad del
dren. Este problema puede derivar en la destruccion
de los tubos, pues las raices que han crecido en su
interior han adquirido un gran volumen.
* Sellados de lasjunturas o del material filtroprotector
usado por la acumulacion de tierra y sedimentos que
aumentan la resistencia de entrada del agua al sistema de drenaje, con la consiguiente elevacion del
nivel freatico.
La limpieza de los tubos puede ser ejecutada, segun
la causa de la obstruccion, anualmente o de acuerdo
con la capacidad de funcionamiento. Es mas importante en los primeros anos despues de su instalacion. La
limpieza se efectua introduciendo varillas o tubos
semirrigidos (de PVC para agua a presion) en los tubos, o mangueras (figura b), y bombeando agua para
arrastrar los sedimentos hacia la salida del dren, o mediante espirales de acero para extraer las raices del interior de los tubos (figura c).
Mantenimiento de vias de acceso y/o vigilancia
Los caminos deben estar en condiciones que permitan el transito normal de vehiculos y de la maquinaria de mantenimiento. Los trabajos consistiran en la limpieza, nivelacion y relleno en todos los tramos necesarios; si se requiere, en algunos
tramos se debera efectuar labores de compactacion.
Se debe evitar que los bancos de escombros eleven continuamente el camino, para lo cual es preciso efectuar trabajos de nivelacion de los mismos.
Esta actividad es necesaria para mantener el material de
sedimento o excavacion de los drenes esparcido uniformemente sobre el camino de mantenimiento, o sobre los terrenos agricolas aledanos. Esta fase se debe ejecutar una vez que
el material se encuentre en condiciones fisicas de facil movimiento.
Como parte de los bordos y bermas de los canales y drenes
constituyen tambien caminos necesarios para la operacion
del distrito, la conservacion de estos es parte de la conservacion de los caminos de vigilancia o servicio.
Mantenimiento de estructuras metalicas y obras de arte
Desde su puesta en servicio, estas obras deben ser mantenidas eficientemente para evitar danos cuya reparacion
o su construccion resultan costosas. Una mala politica de mantenimiento acorta la vida util de la obra y anula el
objetivo de la misma.
Principales acciones de mantenimiento:
Estructuras metalicas
*
*
Revision y/o cambio de sellos de hermeticidad.
Cambios de pernos corroidos.
*
*
*
Engrase periodico de cables de izaje y en las bocinas
de los pivotes
Lubricacion periodica de diversos mecanismos
Pintado de compuertas (rasqueteo, uso de pinturas
epoxicas-anticorrosivas marinas).
Estructuras de concreto
*
Resane de fisuras.
Todo concreto antiguo que deba removerse debe picarse y humedecerse con agua limpia, removiendo todo
el material suelto para luego aplicar el material nuevo.
Cuando el deterioro es excesivo es recomendable el cambio completo.
En general, las partes metalicas y de madera de las
estructuras en los canales, tales como compuertas, tubos,
valvulas, etcetera, deben pintarse y lubricarse para prolongar su duracion.
*
I
I
Reparar
Engrase de
izaje
-
Pintar
-
Lubricacion
periodica
Resanar
fisuras
Estructura
en buen
estado.