PERDIDAS POR INFILTRACIÓN EN CANALES

PERDIDAS POR INFILTRACIÓN EN CANALES

El flujo de agua en un canal posee un gradiente de energía y de acuerdo al tipo de suelo ó revestimiento se produce pérdidas de agua debido a la infiltración. El caudal en flujo uniforme a lo largo de un canal se determina con la ecuación de Manning:

( 1 )

A : área de la sección transversal al flujo.
n : coeficiente de rugosidad delcanal
R : radio hidráulico
S : pendiente de la línea de energía

En algunos países la ecuación de Manning se presenta como: Q = KS A R 2/3 S 1/2
siendo KS = 1/n, como n es menor a la unidad es más adecuado evaluar la inversa de n resultando KS un valor entero mucho mayor que la unidad y cuya variación es más facial de observar.Fig. 01 Nomenclatura de Canales

Y = Tirante de agua, es la profundidad del flujo al punto más bajo de la sección transversal
b = Ancho de la base del canal o plantilla.
B = Espejo de agua, ancho de la sección en la superficie libre.
θ = Angulo de la inclinación de las paredes del canal (talud)
m= Z, proyección horizontal para la vertical igual a la unidad.
A = Area hidráulica, área de la sección transversal al flujo.
B L = Borde libre
H = altura del canal
Y = A profundidad media o hidráulica.
B
La geometría, rugosidad, pendiente y permeabilidad de un canal influyen en el movimiento del agua, para un canal natural que tiene forma irregular lapendiente longitudinal se toma como una pendiente promedio y las curvas son reemplazadas por una longitud equivalente. Los canales trapezoidales son muy usados en proyectos de irrigación.

Para caudales pequeños, en laboratorios, y cuando se cruza ciudades, se recomienda emplear canales rectangulares cuyas relaciones geométricas son:



Fig. 02 Canal Rectangular

En canales no revestidosse pierde agua por filtración cuya magnitud depende de la permeabilidad del suelo, profundidad del flujo y el caudal. El volumen de agua que se pierde por filtración debe ser mínimo y para esta condición se tendrá una relación entre el ancho del fondo, profundidad del flujo y taludes.

En las secciones para mínima infiltración, la profundidad es menor respecto a la condición de máximaeficiencia, y la base por mínima infiltración será mayor, esto es razonable por cuanto a menor profundidad del flujo existirá menor presión sobre las paredes del canal.

En el cálculo de canales se emplea la ecuación de Manning, para canales en tierra se puede usar el criterio de iniciación de movimiento ó la teoría del régimen, en este artículo veremos algunas consideraciones prácticas para el problemade pérdidas de agua por infiltración.

Para el diseño de canales, el flujo en el canal debe ser subcrítico, sección transversal adecuada según los criterios de máxima eficiencia, de mínima infiltración y a consideraciones económicas evitando excesivo movimiento de tierra. En muchos proyectos de irrigación, de agua potable ó de energía existe una infraestructura de riego, se recomiendaaprovecharla remodelando y mejorando las secciones transversales a fin de que la solución sea funcional y económica.

Al presentar los planos de planta, perfil longitudinal y las secciones transversales, se indica las características geométricas e hidráulicas:


Fig. 03 Canal trapezoidal
Las características Geométricas-Hidráulicas: están dadas por el canal y tipo de flujo:

Km.
0+100
Q(m3/s)
b
(m)
B
(m)
Z
A
(m2 )
Y
(m)
P
(m)
R
(m)
S
n
(m)
V
(m)
H
(m)
e
(m)
C
(m)

















Q = caudal del diseño en m3/s
b = base o fondo del canal.
B = espejo de agua
Z = proyección horizontal para una vertical igual a la unidad.
A = área de la sección transversal total.
Y = profundidad del agua o tirante en m.
P = perímetro...