1.0          INTRODUCCION    

Se viene difundiendo a través de la prensa y otros órganos de comunicación masiva, que en los próximos años se acentuará el problema de escasez de agua, como una consecuencia de los problemas de Calentamiento y Enfriamiento global, lo cual afectará primeramente a la masa poblacional que crece en forma alarmante; el sector agropecuario y la industria también se verán afectados, entre otras unidades de consumo.

En el Sector Agrícola, el principal insumo es el agua, para obtenerlo generalmente se tiene que afrontar ciertas dificultades que van desde la gestión hasta la aplicación misma al suelo, en éste último puerto encontramos agricultores con una gran gama de caracteres, de cultura, usos y costumbre, pero generalmente utilizan el agua sin ningún tipo de responsabilidad ambiental y/o social, desconocen de la exigencia hídricas del cultivo, usan agua en exceso, incrementando el empantanamiento y salinización de suelos.             

Frente a esta problemática se suscribió el “Convenio de Cooperación Mutua entre la Administración Técnica del Distrito de Riego Moche – Virú- Chao, Junta de Usuarios del Valle de Virú y el Proyecto Especial CHAVIMOCHIC, para mejorar la distribución del agua y el riego a nivel parcelario en el valle de Virú”, en el marco de lo cual se realizó el presente estudio, cuyo resultado final y global a nivel de parcela fue que la Eficiencia del Sistema de Riego Parcelario es del orden del 45,25 %.

Complementariamente podría manifestarse que en el afán de minimizar el uso de agua de riego, en el año 2006, como un caso muy específico se ejecutó la “Determinación del consumo hídrico del cultivo de alcachofa en el valle Virú”. La aplicación de las recomendaciones del estudio aún no se realizan, al hacerlo se estaría ahorrando aproximadamente un volumen mínimo de 2,500 m3/ha respecto a lo asignado por la ATDRMVCH en de 14,000 m3/ha y de un mínimo de 4,000.m3/ha, respecto a la práctica actual de riego de parte de los usuarios….y

En el año 2005, bajo la misma modalidad de trabajo interinstitucional, se ejecutó el estudio “Determinación de la Eficiencia de la Operación y Distribución del agua de riego en los valles Chao, Virú y Moche”. La aplicación de las recomendaciones del estudio esta significando el valle Virú, un ahorro de agua de 500 lit/seg, volumen que puede ser incrementado con mejoras en los cauces y una mayor supervisión.

Actualmente en las áreas de mejoramiento del valle Virú y Chao y Moche, se viene trabajando en el mejoramiento de riego parcelario, aplicando métodos modernos de riego: distribución por mangas y tubos rectos y reconversión del riego de gravedad a sistema de riego a goteo, se esta avanzando en la medida que el agricultor acepte el cambio y cuente con el recurso económico para los materiales.

2.0          OBJETIVO

Cuantificar el nivel de eficiencia en la aplicación del agua de riego a nivel de parcela en el área de mejoramiento del valle de Virú.

3.0          FINANCIAMIENTO Y SUPERVISIÓN

La ATDR M-V-CH

Retribuyó económicamente la participación de un (01) Ingeniero Agrónomo.

P.E. CHAVIMOCHIC

Retribución económica de (02) Ingeniero especialistas y 04 personal auxiliar, mas apoyo logístico y servicio de laboratorio..

SUPERVISIÓN

Realizada por parte de la ATDRMVCH, la Sub-Adm. Dist. de Riego Virú y por parte del P.E. CHAVIMOCHIC, La División de Medio Ambiente, GDA Y MA.

4.0          PROTOCOLO DE EJECUCIÓN DE LA  ACTIVIDAD

1)     Coordinaciones con los responsables de la asistencia técnicos en las diferentes Comisiones de Regantes del valle Virú, encargados de la programación de la distribución del riego, para conocer la hora y el día de riego de las parcelas, seleccionadas (riego en el día)

2)     Medición de lecturas de mira “L1” y “L2”  en el AFORADOR “E” de entrada a la parcela  y de las lecturas “L1” y “L2” del AFORADOR “S” a la salida dela parcela, tiempos flujo en cada caso, lo cual permite definir las cargas hidráulicas “Ha” y “Hb” en cada uno de los AFORADORES SIN CUELLO, portátiles utilizados.

3)     Medición de Contenidos de humedad del suelo “w” al tercer día de un riego “n” y luego inmediatamente antes del riego “n+1”, esto es determinar  “w1” y “w2”.

4)     Determinación del consumo hídrico del cultivo en la parcela en evaluación, bien por cambio de humedad o por el método de la Evapotranspiración Potencial y el Kc.

5)     La eficiencia de aplicación estará definida por la relación entre el consumo real del cultivo y el volumen de agua aplicado al suelo para, atender dicho requerimiento.

Las etapas del estudio para la Determinación de la Eficiencia del Sistema de Riego Parcelario, a detalle son las siguientes: 

ETAPA DE CAMPO    

Esta etapa estaba conformada por dos componentes: Ejecución de Aforos y Toma de Muestras de Humedad.

a)            Ejecución de aforos

Realizados mediante dos (2) medidores portátiles construidos a base de aluminio con capacidad para medir hasta 250 l/s. El medidor por su naturaleza de diseño tiene dos puntos de control de la carga de agua, el “Ha” y el “Hb”, ubicados aguas arriba y aguas abajo del estrangulamiento del medidor, respectivamente.

El AFORADOR “E” mide el volumen de agua que se entrega a la parcela y El AFORADOR “S” mide el volumen que sale de la parcela (S) (cuando hay vertientes o desagüe, lo cual por lo general siempre ocurren). En ciertas ocasiones se miden las fugas que se producen en la captación y en otras se estiman en base a la experiencia del personal; si se tratan de volúmenes importantes hay que aforar con el medidor de salida (S) durante un tiempo prudencial para definir aproximadamente de que volumen se trata y luego el medidor es llevado para el aforo de salida de parcela.

El diagrama siguiente permite visualizar la ubicación de los aforadores en campo y los volúmenes que se determinarán en cada punto.

Las lecturas en los aforadores se toman periódicamente y cuando se aprecian variaciones en las señales instaladas en las paredes del cauce, aguas arriba del medidor. Por facilidad de visualización de las lecturas se ha medido desde la superficie del medidor hacia el pelo de agua en las pozas de control de carga hidráulica, las lecturas L1 y L2, y ellas permiten encontrar “Ha” y “Hb”, restando de 0.45 m. que es la altura la cara lateral del medidor.

La verificación del estado de flujo es muy importante y se controla también periódicamente. Para que el flujo sea Libre en cualquier medidor de longitud “L”, debe cumplirse que:

(hb/ha) < St, donde “St” es la Sumergencia transitoria del medidor.

Los medidores utilizados en el estudio están definidos como, de W =0.30 m. por L= 0.90 m y según la grafica Nº 01 le corresponde  St =  0.65.

b)         Evaluación del área de riego

Mientras se esta tomando las lecturas en los aforadores, parte del personal se dedica a realizar la medición del área de riego para conocer cuantas “hectáreas” (A) se esta irrigando en ese momento. La toma de datos se realiza con wincha de topografía o mediante un GPS (el área se encuentra en gabinete). Así mismo se realiza una evaluación del estado fenológico del cultivo y se trata de averiguar con el usuario las frecuencias de riego y otros datos a conocer.

c)         muestreo de suelos

El objetivo es determinar: Textura, Densidad Aparente y Contenido de Humedad 

La evaluación de la Eficiencia de Riego, se realiza entre dos riegos consecutivos. Al tercer (3) día despues del primer riego o riego “n” se toma la primera muestra de suelo, para determinar textura y Contenido de Humedad “w1”. Unos días después y previos al siguiente riego o riego “n+1”, se toma una nueva muestra para determinar el contenido de humedad denominada “w2” y la Densidad Aparente (Dap), utilizamos vasos muestreadores de peso y volumen conocido

ETAPA DE LABORATORIO.

Se determinó los contenidos de humedad y Densidad Aparente, raramente para conocer la textura; se utilizó una estufa y una balanza de precisión, vasos muestreadores de peso (Wv) y volumen (Vv) conocidos a precisión. Los pasos seguidos fueron:

a)         Contenido de Humedad (w)

1.-        Se pesa la muestra húmeda generalmente inalterada) con todo vaso…………….(Wt)

2.-        Se pesan los impropios: tapa del vaso y cintas adhesivas …………………………… (Wi).

3.-        Colocación de la muestra  en la estufa por 24 hrs. A 108 º C.

4.-        Finalmente, se pesa nuevamente el vaso conteniendo el suelo seco …………….(Wss).         

                w = (Wt – (Wi + Wss)) / (Wss – Wv)                                                   Decimal

b)         Densidad Aparente (Dap)

   Dap  =   (Wss – Wv) /  Vv                                                                     grs / cm3

ETAPA DE GABINETE

a)         Programación semanal

• Elaboración de programas de trabajo semanal, recopilando información de las programaciones de riego ejecutadas semanalmente mediante la aplicación del Programa de Distribución del Agua de Riego IDIS (generalmente se trabajaba en las Comisiones de Regantes Santa Elena o Huancaco). En otras ocasiones se coordinaba con los Ingenieros responsables de la Asistencia Técnica en dicho programa o con los Sectoristas de Riego de las Comisiones de Regantes, para ubicar las parcelas seleccionadas para las evaluaciones de aplicación del agua de riego.

• Se tenía que conocer la hora de inicio y la hora que culminaba el riego, debido a la jornada de trabajo del personal asignado al estudio, como de la dificultad de realizar los trabajos en horas de la noche. Igualmente se coordinaba con el usuario para la obtención de los contenidos de humedad w1  y  w2.
• Con los roles de riego de la semana siguiente a las mediciones del riego “n”, se obtenía la información de cierra del circuito de una prueba. En esta Etapa se obtiene la frecuencia “F” de riego (tiempo existente entre un riego y otro) y entre las fechas de muestreo de  w1  y  w2, se  determina el periodo de Evaluación “P”

 b)         procesamiento de la información

 Cargas hidráulicas en los aforadores.        

Ha        =         0.45 -  L1        (m)

Hb       =          0.45 –  L2        (m)

L1 y L2  (m) lecturas desde la superficie del medidor (de altura 0.45 m). hasta el pelo de agua en cada poza de control del medidor Ha y Hb, respectivamente

Caudales        

El Medidor de caudales es un tipo “Aforador Sin Cuello”, diseñado por el Departamento de Ingeniería Agrícola e Irrigaciones de la Universidad del Estado de UTA.

FLUJO LIBRE:

Se tiene que cumplir la relación (Hb/Ha) menor de 0.65, el caudal esta dado por:

Q = C* (Ha) n         (m3/ seg)         

Siendo  “C” el Coeficiente de Flujo Libre determinado por:

C= K * (W) 1.025     

“W “ es el ancho de la garganta y en nuestro caso es W   =   0.30 m,  y “K” el coeficiente de la longitud del aforador, a Flujo libre.

“n” y “K” se determina del grafico adjunto para un medidor de L  = 0.90 m de longitud.

“n”     =    1.85    y         “K”    =   3.90

C  =  3.9 * (0.30) 1.025      =  1.13530851

Por lo tanto:

                 Q  =  1.13530851 (Ha) 1.85                       (m3/seg) 

PARA EL CASO DEL MEDIDOR UTILIZADO EN EL ESTUDIO:  0. 30  *   0. 90

K  =  3.9

PARA EL CASO DEL MEDIDOR UTILIZADO EN EL ESTUDIO:  0. 30  *   0. 90

n  =  1.85

FLUJO SUMERGIDO

    Q  =   Cs * (Ha – Hb) n  / (cologaritmo S) ns                                          (m3/seg) 

Donde  S es el indicador de sumersión del medidor  =  (Ha/Hb)     y,

   Cs  =   Ks  *  (W) 1.025    =   Ks  *  (0.30) 1.025 

Ks  y  “ns”  se determinan del grafico adjunto y son iguales a :

Ks  =  2.15       y       ns    =     1.46

   Cs  =  2.15 * (0.30) 1.025     =      0.6258752

Además:

Cologaritmo  S   =     (-1) Logaritmo S   =  (-1) * Log de S, en base 10

Haciendo un arreglo para facilitar los cálculos en excel, usando el termino “U”:   

  U  =  (-1)  *  (log ((hb/ha);10))

Por lo tanto:

   Q  =    0.6258752   * (Ha – Hb) 1.85  / U 1.46          (m3/seg)

3)         Calculo de  Volúmenes de agua.       

            Vi  =  Q * T   

GRAFICA Nº 04: COEFICIENTE DE FLUJO “ns”   VS   LONGITUD “L”

PARA EL CASO DEL MEDIDOR UTILIZADO EN EL ESTUDIO: 0.30  *   0.90

ns  =  1.46

 GRAFICA Nº 05: COEFICIENTE DE LONGITUD “Ks”   VS   LONGITUD “L”

PARA EL CASO DEL MEDIDOR UTILIZADO EN EL ESTUDIO: 0. 30  *   0. 90

Ks  =  2.15

El volumen parcial “Vi” queda determinado por:

Vi  =  0.5 * 60 * (Qi + Qi+1) * (Ti+1  -  Ti)                                                                      m3

El volumen total medido en cada aforo queda determinado por:

V  =   ∑ Vi                     m3

c)         Cálculo de eficiencias

Se conoce el Tiempo de Riego (Tr), el Periodo de Receso del agua de cola o desagüe (Ts), se midió periódicamente el Caudal de entrega de agua a la parcela (Qe), el Caudal que se perdió en la operación de la toma de derivación a la parcela (Qop) y el Caudal del Salida de la parcela (Qs) de darse el caso. Además de han determinado los contenidos de humedad  después del riego “n” (ω1) y el Contenido de humedad inmediatamente antes del riego “n+1” (ω2), esto es en un periodo de Observación “P” y finalmente se ha Determinado a partir de los roles de riego cual es la frecuencia de riego “F”. Con toda esta información se inicia el cálculo de las eficiencias, mediante el protocolo siguiente:

1)         Los “Qe” parciales * los “Tr” parciales = Volúmenes parciales (Vie) de agua entregada para el Riego. El Volumen total esta dado por “Ve”.

           Ve  =  ∑ (Vie)           m3

            Teóricamente en una alta eficiencia de Distribución a nivel del sistema principal, el “Ve” debería ser igual el Volumen de Agua Adquirido “Vad”. El “Ve” total es     igual a la sumatoria de los volúmenes parciales entregados y aforados.

2)         El “Qop” por el “Tr” nos proporciona el Volumen de agua perdido en la Operación           “Vop”, el total esta dado por:

            Vop  =  ∑ (Viop)                             m3

3)         El “Qs” por el “Ts” nos proporciona el Volumen de Agua que es evacuado del       predio como excedente “Vs” (m3), el toral esta dado por:

            Vs =  ∑ (Vis)                       (m3)

4)         El Volumen Usado en el Riego “Vr” queda determinado por:

            Vr  =  Ve   -    Vop                          (m3)

5)         El Volumen Aplicado en el Riego “Vap” queda determinado por la relación:

            Vap  =  Vr   -    Vs    =           Ve – (Vop + Vs)          (m3).

6)         La frecuencia de riego (F): tiempo transcurrido entre los riegos consecutivos “n” y             “n+1”

            F  =  T(n+1)  -  T(n)           (días, horas y minutos)

7)         El periodo de riego (P): tiempo transcurrido entre el primer y segundo muestreo de             humedad.

                        P    =   T (ω2)  -   T (ω1)      (días, horas y minutos)

            En este tiempo se produce el consumo hídrico del cultivo traducido en Cambio de             Humedad (∆ω):

            ∆ω  =  (ω1 – ω2)

8)         Se determinó en campo el área irrigada “A” (ha), la Densidad Aparente       “Dap” gr/cm 3 y Profundidad radicular “H” (cm) para el periodo fonológico del cultivo.

9)         El Consumo Hídrico del Cultivo o USO CONSUNTIVO “Ucd”, para un estado      fenológico del cultivo esta dado por: 

                        (Vuc) = 100 * (∆ω * Dap * H)*(F/P)*A              m3

10)       Cuando los resultados de “∆ω” son controvertidos o muy dudosos el “Vuc”, se      determina mediante la relación siguiente:

            (Vuc)   =  10* Etc*A = 10*Eto*Kc*A*F           m3

            Donde “Eto” es la Evapotranspiración potencial (mm) promedio en el periodo “P” y “Kc” el Coeficiente del Cultivo (La Eto lo proporciona la estación meteorológica del PECH en el Campamento San José, determinados con el Método de Penman Modificado).

11)       Generalmente “Vap” es mayor (Vuc),  (Vap > Vuc), y ocasionalmente (Vap <        Vuc). De darse el primer caso, significa que parte del volumen aplicado se pierde       por infiltración profunda (Vi); de darse el segundo caso, significa que el agua    aplicada no es suficiente para atender el requerimiento del cultivo en consecuencia   en un riego deficitario y “Vi” sale negativo. 

            Vi =  :  Vap  -  Vuc                     (m3)

12)       Con la finalidad de identificar en que momento del riego se produce mayor pérdida de agua y además en cierta manera  deslindar responsabilidades, en el presente           estudio se esta considerando las siguientes Eficiencias:

 I-                   Eficiencia en la Entrega: 

                         Ee   =  (Ve*100 / Vad)                     (%)

 II-                Eficiencia de Operación: 

                     Eop  =  (1  -  (Vop / Ve) * 100          (%)

             III       Eficiencia de Distribución Dentro de la Parcela     

                         Ed       =  (1 -  (Vs / Vr)) * 100            (%)

             IV-      Eficiciencia de Aplicación    

                         Eap      =   Vuc * 100 / Vap             (%)

             V-        Eficiencia del Sistema de Riego Parcelario:                       

                         Esp = (1 – ((Vop + Vi + Vs) / (Ve))*100     (%)

   La Eficiencia de Aplicación esta determinada para un estado fenológico determinado del cultivo.

La información de campo se adjunta en el Anexo Adjunto, el resumen de las mediciones de campo se da en el Cuadro Nº 02. El Cuadro Nº 03 muestra el resumen de las Eficiencias según el orden de ejecución y el Cuadro Nº 04 proporciona las Eficiencias por cultivos y periodos vegetativos.

5.0       CONCLUSIONES

Se lograron 25 pruebas válidas, de las cuales después de los cálculos correspondientes se tienen siguientes resultados:

5.1       Eficiencia de Entrega de Agua a la Parcela

• (14/25) casos indican que el agua entregada a la parcela es menor que el volumen adquirido por el usuario. En promedio se tiene un 76.95 %.
•  (10/25) casos indican que la entrega de agua es mayor al adquirido, estando en promedio en 114.74 %.
• (1/25) de los casos mencionados la entrega del agua fue en 100 %,  esto es el 4 %.

5.2       Eficiencia de operación

            En la captación del agua para la parcela generalmente se producen algunas pérdidas, debido al mal estado de las compuertas, si es que existen, pues mayormente son rústicas. Al respecto  se tiene:

• (7/21) casos han mostrado una eficiencia de operación al 100 %.

 En promedio se tiene una Eficiencia  del  95,60 %.

5.3       Eficiencia de Distribución

            Esta definida por las pérdidas que ocurre por escorrentía superficial, es decir, agua            que sale de la parcela y que se atribuye a un inadecuado diseño de parcela (longitud y pendiente) o por la utilización de un excesivo volumen unitario de riego (caudal por surco). Se ha encontrado una Eficiencia de Distribución en Parcela de:

• (2/25) casos han mostrado una Eficiencia de Operación del 100 %.
•  En promedio se tiene una eficiencia de Distribución del 81,42 %

 5.4       Eficiencia de Aplicación

             Definida en los puntos 10) y 11).

            1):       (Vuc) = 100 * (∆ω * Dap * H)*(F/P)*A     m3                          ó

            2):       (Vuc)   =  10* Etc*A = 10*Eto*Kc*A*F    m3

            Los resultados obtenidos son variados:

• La eficiencia de aplicación esta variando desde el 23.74 %  hasta el 100%.
•  (4/25) casos superan el 100%.

 Esto significa que en dichas parcelas el riego fue insuficiente, el agua pasó por el surco pero no estuvo el tiempo suficiente para la infiltración de la lámina de riego. Esto se debe a que pasa mucho caudal por surco y en consecuencia el tiempo de avance es mayor al necesario y el agua pasa sin profundizar lo suficiente.

• En promedio (20/25) evaluaciones deducen un promedio de Eficiencia de Aplicación del 62.27 %, evaluadas en parcelas con riego tradicional a gravedad no mejorado.

•  En promedio (5/25) corresponden a parcelas con riego por gravedad mejorado (mangas y tubos rectos) y su Eficiencia de Aplicación promedio es 73.4 %.

 5.5       Eficiencia total del Sistema de Riego Parcelario

            Definido por la Diferencia entre el volumen entregado – perdidas (operación +      distribución + Infiltración profunda).

            No considerando las cinco parcelas en las que el riego es “Deficitario”, las 20    parcelas restantes proporcionan en promedio, una Eficiencia del Sistema de Riego Parcelario de 45,25 %.

Generalidades.-

1. Canales de riego por su función.-

Los canales de riego por sus diferentes funciones adoptan las siguientes denominaciones:

• Canal de primer orden.- Llamado también canal madre o de derivación y se le traza siempre con pendiente mínima, normalmente es usado por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos.
• Canal de segundo orden.- Llamados también laterales, son aquellos que 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.
• Canal de tercer orden.- Llamados también sub – laterales y nacen de los canales laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las propiedades individuales a través de las tomas del solar, el área de riego que sirve un sub – lateral se conoce como unidad de rotación.

De lo anterior de deduce que varias unidades de rotación constituyen una unidad de riego, y varias unidades de riego constituyen un sistema de riego, este sistema adopta el nombre o codificación del canal madre o de primer orden.

1. Elementos básicos en el diseño de canales.-

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.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
• 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 el autor o la fuente:

Tabla DC01. 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.

Tabla DC02. Radio mínimo en canales abiertos en función del espejo de agua

Fuente: Salzgitter Consult GMBH “Planificación de Canales, Zona Piloto Ferreñafe” Tomo II/ 1- Proyecto Tinajones – Chiclayo 1984.

Tabla DC03. Radio mínimo en canales abiertos para Q < 20 m3/s

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.

• Elementos de una curva.-

• 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, el dibujo del perfil es recomendable hacerlo sobre papel milimetrado transparente color verde por ser más práctico que el cánson y además el color verde permite que se noten las líneas milimétricas en las copias ozalid.

Para el diseño de la rasante se debe tener en cuenta:

• La rasante se debe efectuar sobre la base de una copia ozalid 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.
• Kilometraje
• Cota de terreno
• Cota de rasante
• Pendiente
• Indicación de las deflexiones del trazo con los elementos de curva
• Ubicación de las obras de arte
• Sección o secciones hidráulicas del canal, indicando su kilometraje
• Tipo de suelo

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Sección típica de un canal

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 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 trafico.

Determinación de Máxima Eficiencia Hidráulica.

Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendiente conduce el mayor caudal, ésta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, la ecuación que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es:

1. siendo el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z)

   Determinación de Mínima Infiltración.

   Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por infiltración en canales de tierra, esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal, la ecuación que determina la mínima infiltración es:

   La siguiente tabla presenta estas condiciones, además del promedio el cual se recomienda.

   

   Tabla DC04. Relación plantilla vs. tirante para, máxima eficiencia, mínima infiltración y el promedio de ambas.

   Talud	Angulo	Máxima Eficiencia	Mínima Infiltración	Promedio
   Vertical	90°00´	2.0000	4.0000	3.0000
   1 / 4 : 1	75°58´	1.5616	3.1231	2.3423
   1 / 2 : 1	63°26´	1.2361	2.4721	1.8541
   4 / 7 : 1	60°15´	1.1606	2.3213	1.7410
   3 / 4 : 1	53°08´	1.0000	2.0000	1.5000
   1:1	45°00´	0.8284	1.6569	1.2426
   1 ¼ : 1	38°40´	0.7016	1.4031	1.0523
   1 ½ : 1	33°41´	0.6056	1.2111	0.9083
   2 : 1	26°34´	0.4721	0.9443	0.7082
   3 : 1	18°26´	0.3246	0.6491	0.4868

   De todas las secciones trapezoidales, la más eficiente es aquella donde el ángulo a que forma el talud con la horizontal es 60°, además para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: R = y/2

   donde: R = Radio hidráulico

   y = Tirante del canal

   No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación.

2. Sección Hidráulica Optima
3. Diseño de secciones hidráulicas.-

Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.

La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:

donde:

Q = Caudal (m3/s)

n = Rugosidad

A = Area (m2)

R = Radio hidráulico = Area de la sección húmeda / Perímetro húmedo

En la tabla DC06, se muestran las secciones más utilizadas.

• Criterios de diseño.- Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventajas, únicamente se asegurarán que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución técnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos.

1. Tabla DC05. Valores de rugosidad “n” de Manning
   

   n	Superficie
   0.010	Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.
   0.011	Concreto muy liso.
   0.013	Madera suave, metal, concreto frotachado.
   0.017	Canales de tierra en buenas condiciones.
   0.020	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.
   0.040	Arroyos de montaña con muchas piedras.

   Tabla DC06. Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.

   

2. Rugosidad.- Esta depende del cauce y el 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 al práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de la rugosidad. La siguiente tabla nos da valores de “n” estimados, estos valores pueden ser refutados con investigaciones y manuales, sin embargo no dejan de ser una referencia para el diseño:

Tabla DC07. Taludes apropiados para distintos tipos de material

Fuente: Aguirre Pe, Julián, “Hidráulica de canales”, Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Merida, Venezuela, 1974

Tabla DC08. Pendientes laterales en canales según tipo de suelo

Fuente: Aguirre Pe, Julián, “Hidráulica de canales”, Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Merida, Venezuela, 1974

1. Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales, a continuación se presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material:La velocidad máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.

Tabla DC09. Máxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetación

Fuente: Krochin Sviatoslav. “Diseño Hidráulico”, Ed. MIR, Moscú, 1978

Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.

Tabla DC10. Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.

Fuente: Krochin Sviatoslav. “Diseño Hidráulico”, Ed. MIR, Moscú, 1978

Esta tabla DC10, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/seg. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante.

1. Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal.
2. Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables.

La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde libre con la siguiente formula:

donde: Borde libre: en pies.

C = 1.5 para caudales menores a 20 pies3 / seg., y hasta 2.5 para caudales del orden de los 3000 pies3/seg.

Y = Tirante del canal en pies

La secretaría de Recursos Hidráulicos de México, recomienda los siguientes valores en función del caudal:

Tabla DC11. Borde libre en función del caudal

Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 “Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales” Lima 1978

Máximo Villón Béjar, sugiere valores en función de la plantilla del canal:

Tabla DC12. Borde libre en función de la plantilla del canal

Fuente: Villón Béjar, Máximo; “Hidráulica de canales”, Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981

Harvey Condori Luque

Ingeniero Agrícola

Especialista en Manejo de Recursos Naturales

LE HAGO ALGUNAS PREGUNTAS.

18/04/2008

El mundo del trabajo cambia tan radical y rápidamente que la mayoría de nosotros debemos esforzarnos para entender su nuevo significado: lo que era antes racional y predecible, ahora es confuso e ilógico.

Ninguna empresa puede hoy por hoy garantizarnos estabilidad a largo plazo. Trabajar duro y demostrar su lealtad a la compañía fueron en algún tiempo las claves para las promociones, la conservación del trabajo y un retiro seguro. Hoy no son garantía de seguridad laboral.

Lo que ha sido tradicionalmente una situación de empleador-empleado se está transformando en una relación comercial de igualdad, una relación de “vendedor-cliente”. Usted, como proveedor de servicios, debe demostrar continuamente su valor al empleador o cliente así como su constante y significativa contribución al valor del negocio.

El hecho de que pensemos que esta realidad es justa o injusta, correcta o incorrecta, no cambia la realidad del mundo del trabajo. Y aunque la negación, el dolor y la rabia son reacciones normales entre aquellos que han sido arrastrados en el caudal de cambios, si usted no reconoce esta realidad y no trata de entender las nuevas reglas laborales, probablemente requerirá de mucho más tiempo para alcanzar sus metas.

En la misma forma en que las organizaciones de hoy deben reinventarse a sí mismas para adaptarse a los rápidos cambios en forma exitosa, usted también debe transformarse a sí mismo si desea lograr una carrera saludable y próspera. La pregunta no es “¿Debo cambiar?”, sino es: “¿Estoy cambiando a la velocidad de los cambios en el mercado global, y lo estoy haciendo más rápido y más eficientemente que mis competidores ?”. Si usted decidiera no cambiar, debe prepararse porque esta decisión tendrá un impacto significativo tanto en el tiempo que va a tardar en reenganchar su carrera como en el número de oportunidades que podrá perder en el camino.

Aquí algunas preguntas para saber si está por el camino adecuado. Llegue a sus propias conclusiones:

1. ¿Me mantengo bien informado y he analizado las tendencias emergentes en mi sector y entiendo lo que significan en términos de la estrategia de mi carrera?

2. ¿He evaluado a fondo mis fortalezas y debilidades, virtudes y defectos profesionales y he implementado un programa de mejoramiento y refuerzo de mis destrezas de carrera?

3. ¿He desarrollado una red de contactos de negocios fuera de mi compañía que me da información valiosa, valora mi imagen y me puede ayudar en mi carrera?

4. ¿He desarrollado destrezas de participación y liderazgo de equipos de trabajo?

5. ¿Estoy bien familiarizado con las computadoras y sus programas claves?

6. ¿Entiendo la metodología utilizada para mejorar la calidad y reducir los costos?

7. ¿Mis destrezas de comunicación oral y escrita son, al menos, adecuadas en español y ojala también en inglés?

8. ¿He pulido mis destrezas de presentación?

9. ¿He mejorado mis competencias en administración de proyectos?

10. ¿He mejorado mis habilidades como mentor e instructor de mis subordinados?

11. ¿He desarrollado mis habilidades de liderazgo para competir en el cambiante mundo de los negocios de hoy?

12. ¿He desarrollado un entendimiento de cómo manejar el cambio y liderar en tiempos de incertidumbre?

13. ¿He desarrollado destrezas de negociación y de capacidad para influir en otros?

14. ¿He aprendido formas de medir el valor de mi contribución en la organización?

15. ¿He desarrollado destrezas en el manejo de recursos escasos para alcanzar las metas organizacionales?

16. ¿He aceptado el hecho que el mercado será altamente competitivo, turbulento e impredecible y he desarrollado una estrategia viable para vivir con esa realidad y seguir desarrollando mi plan de carrera personal?

No se desanime si no contestó positivamente todas estas preguntas. El secreto del éxito, está en la habilidad de reconocer las brechas entre lo que uno tiene y no tiene, sabe o no sabe y tomar la acción inmediata para cerrarlas. Si usted no ha estado desarrollándose a la velocidad que debería estar haciéndolo, este es el momento de comenzar su plan de desarrollo personal.