I

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA

LA MOLINA

CURSO:

TOPOGRAFIA IITEMA: TRABAJO TOPOGRAFICO PARA EL DISEO DE UN CANAL DISTRITO DE HERBAY ALTO CAETE-LIMA -PERUPROFESOR: ING. JOSE ARAPA.ALUMNO: SALAZAR BAZN JUAN PABLOFACULTAD : INGENIERA AGRCOLA

CICLO : 2011 I

I. IntroduccinEl trazo de un canal se realiza con la finalidad de llevar el recurso hdrico depositado de forma natural a las zonas con deficiencia o escasez de este recurso, de manera que se pueda ganar nuevas tierras de cultivo o en su defecto elevar el rendimiento de los terrenos de cultivo ya existentes.

Para esto es necesario conocer la informacin apropiada y los datos geogrficos y topogrficos como por ejemplo la configuracin topogrfica del terreno, el tipo de suelo sobre el cual ha de descansar el canal; la dimensin del canal basada en la demanda del recurso, entro otros con esta informacin se puede establecer la posible ruta, la misma que debe satisfacer ciertos requisitos tcnicos y econmicos.

REVISION BIBLIOGRAFICA

CANAL

Un canal puede ser un ducto natural o artificial que tiene por finalidad conducir el agua desde un punto de mayor altura a otro de menor altura.

Permite que nuevas tierras de cultivos sean regadas, o en su defecto elevar el rendimiento de las ya existentes.

El punto de partida se denomina punto de captacin y el de llegada es el punto de entrega.

El trazo esta determinado bsicamente por la pendiente que tendr el canal.

TIPOS DE CANALES:

De acuerdo con su origen un canal puede ser natural o artificial.

Los canales naturales incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural en la tierra, los cuales varan en tamao desde pequeos arroyuelos en zonas montaosas, hasta quebradas arroyos, ros pequeos y grandes, y estuarios de mareas.

Las propiedades hidrulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares.

Los canales artificiales son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano: canales de navegacin, canales de centrales hidroelctricas, canales y canaletas de irrigacin, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras, etc.

Las propiedades hidrulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseado o diseadas para cumplir unos requisitos determinados.

TIPOS DE FLUJO EN CANALES

Flujo permanente.- El flujo permanente en un canal es cuando la profundidad del flujo no cambia o puede suponerse constante durante el intervalo de tiempo en consideracin.

El flujo permanente se divide en flujo uniforme y flujo variado.

Flujo uniforme.- se dice que el flujo en canales abiertos es uniforme si la profundidad es la misma en cada seccin del canal.

Flujo variado.- este flujo puede clasificarse adems como rpidamente variado o gradualmente variado.

El flujo es rpidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de lo contrario es gradualmente variado.

Un flujo rpidamente variado tambin se conoce como fenmeno local; algunos ejemplos son el resalto hidrulico y la cada hidrulica.

Flujo no permanente.- el flujo es no permanente si la profundidad cambia con el tiempo. Si el cambio en la condicin del flujo con respecto al tiempo es importante, el flujo debe tratarse como no permanente. En crecientes y oleadas, por ejemplo, que son casos comunes de flujo no permanente, el nivel de flujo cambia de manera instantnea a medida que la sondas pasan, y el elemento tiempo se vuelve de vital importancia para el diseo de estructuras de control.

Este flujo a su vez se divide en: flujo uniforme no permanente y flujo no permanente (es decir flujo variado no permanente).

Flujo uniforme no permanente.- este flujo requerira que la superficie del agua fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del canal. Pero esta es una condicin prcticamente imposible, es por eso que al flujo uniforme se le denomina flujo uniforme permanente.

Flujo variado no permanente.- este flujo es poco frecuente.

ELEMENTOS DE CURVAS HORIZONTALES

En el trazo de la curva el radio se tiene que calcular, en todo caso el radio mnimo es de 10 m. y.

Depende de la velocidad permisible.

Depende de la naturaleza del terreno.

Depende del volumen de conduccin.

Para el dibujo de una curva existe un sistema de plantilla si el trazo es manual y con la longitud de curva, PC y PI se define la longitud de la sub tangente.

Elementos de curva:

Centro de curvatura (C ).

Angulo de curvatura ( )

Cuerda principal ( PC-PT ).

Subtamgente ( ST ).

Externa (E).

Flecha (F)

La longitud de curva no se puede definir si no es un encadenamiento cada 20 mts. Con ngulo en el centro que se llama grado de curvatura y a la cuerda se llama cuerda unitaria e al arco se llama arco unitario.

El ngulo entre la subtangente y la cuerda principal es /2 y por geometra se puede calcular cualquiera de los elementos de la curva.

a.- Longitud de curva:

Se puede calcular:

Longitud de circunferencia: L = 2R

Longitud de curva : LC = R/180

b.- Calculo de la longitud total del eje del canal:

Hay dos formas para calcular el eje del canal:

Calculo de la longitud al aje.

Calculo de la longitud al PI.

Para el primer caso: tramos rectos + tramos de curva.

Calculo de la longitud al PI:

de tramos rectos al PI indicando longitudes de curva.

POLIGONAL DE PIs

ETAPAS DE ESTUDIO EN EL TRAZO DE CANALES:En la topografa de ruta aplicada al trazo de canales, trazo de caminos, de lneas frreas, etc., se llevan a cabo las etapas siguientes:

a) Reconocimiento del terreno

b) Trazo Preliminar

c) Trazo definitivo

a) Reconocimiento del terreno:

Consiste en un estudio rpido de las diferentes lneas posibles, posiciones probables del punto de captacin (obra derivadora) y punto de entrega en el terreno a irrigar, el costo y otras consideraciones, debindose tomar como datos: Elevaciones, distancias, rumbos, los detalles principales que pueden influir en la eleccin de una lnea u otra.Tambin esta etapa se puede realizar en gabinete, mediante el uso de planos topogrficos, catastrales o del uso de fotografas areas.

Lneas probables:

En el estudio de las lneas posibles de trazo se distinguen dos casos:

1 Caso: Cuando la lnea de gradiente parte del punto ms elevado del terreno a irrigar y se lleva hasta encontrar la fuente de agua (ro, laguna o reservorio). Esta interseccin debe ser en el punto mas bajo del cual se pueda derivar el agua.

Cuando la interseccin de la lnea no se da en un lugar adecuado para la captacin se busca un punto aguas arriba de esta interseccin.

2 Caso: Cuando la superficie del terreno es mayor que el rea posible a irrigar. Se dar preferencia a las tierras de buena calidad. El trazo del canal se har dando preferencia a la mayor parte de estas tierras.

b) Trazo preliminar:

Sobre la lnea seleccionada se procede al trazo preliminar a partir del punto de captacin (0+000). El objetivo de este trazo es obtener la topografa necesaria para la localizacin definitiva del canal.

El trazo de la gradiente preliminar se hace con nivel de ingeniero cada 20 metros y a partir de esta se hace una poligonal abierta de apoyo con estaciones de por lo menos 100m De distancia.El levantamiento topogrfico de la faja de terreno adyacente permite generar un plano de curvas de nivel con los detalles ms importantes, seales del trazo preliminar y de extensin para realizar el trazo definitivo.c)Trazo definitivo:

Consiste en la unin de los tramos rectos y curvas, demarcando necesariamente PC, PI, PT, R; as como de la ubicacin de obras de arte, como cadas, rpidas, sifones, tneles, puentes, acueductos, etc.

La elaboracin del perfil longitudinal del canal se realiza en el trazo definitivo para cada 20m. de recorrido.III. Objetivos:

Esta prctica tiene por finalidad la enseanza de mtodos aplicados al trazo y localizacin del eje longitudinal correspondiente a la ruta topogrfica de un canal, tanto en campo como en gabinete.

UBICACIN DE LA PRCTICA

UBICACIN GEOGRFICA:

3 8 43.77S ( Latitud Sur)

76 20 14.50O ( Longitud Oeste)

UBICACIN POLTICA

Provincia: CAETE

Departamento: LIMA

DESCRIPCIN DEL TERRENO

El terreno presenta una pendiente casi uniforme en la parte baja del terreno y fuerte en los alrededores debido a pequeos cerros, en cuanto a las caractersticas del suelo netamente desertico.IV. Equipos y materiales:

Estacin total

Nivel de ingeniero

Miras topogrficas

Winchas

Jalones

Brjula

Estacas

Pintura

Libreta de campo

Calculadora

Computadora

Software de dibujo

V. Procedimiento de campo:

5.1 Reconocimiento:a) Observar la configuracin del terreno desde el punto de captacin hasta el punto de entrega, y viceversa a fin de determinar la posible ruta del canal.

b) Anotar los detalles ms importantes.

5.2 Trazo preliminar:Para este trazo se tiene en cuenta ciertos factores como el rea a irrigar y el caudal a conducir y la eleccin de la pendiente adecuada del canal.

El procedimiento es como sigue:

Una vez determinada la pendiente de trabajo se inicia el trazo de una ruta preliminar del canal, partiendo de la estaca inicial (0+000), con nivel de ingeniero, aunque tambin esta labor se puede realizar con teodolito o eclmetro o como en nuestro caso con estacin total.

Desde la primera estacin (0+000) y de acuerdo a la pendiente establecida se determina la posicin de la segunda estaca (0+020), como ejemploem muestro caso se escogi la pendiente (s=0.0025) significa que por cada 100 m la cota del terreno debera bajar o subir un 2.5 m. eso a la vez quiere decir que por cada 20 m se estar generando una diferencia de cota de 5 cm. Con fin de agilizar el trabajo se opto por hacer una toma a una distancia larga mltiplo de 20 m, establecer otra estacin y parte de la brigada siga con el trabajo

en nuestro caso el trabajo se realizo con estacin total en primer trazo y el segundo con nivel de ingeniero

Procedimiento con estacin total Estacionar el equipo en un lugar donde tengamos mayor visualizacin del trazo a realizar

Tomar el punto de toma de agua como el punto 0+000 para desde all recorrer un punto 0+020 metros identificado por el mismo equipo y una vez conseguido dicho tramo buscar el desnievel que para nuestro caso fue 5cm colocando una estaca en el lugar (punto de eje del trazo preliminar). Se repite este procedimiento hasta terminar con la colocacin de todas las estacas y de esta forma se determina con ello el trazo preliminar.Procedimiento con nivel de ingeniero Una vez determinada la pendiente de trabajo se inicia el trazo de una ruta preliminar del canal, partiendo de la estaca inicial (0+000), con nivel de ingeniero, aunque tambin esta labor se puede realizar con teodolito o eclmetro.

Desde la primera estacin (0+000) y de acuerdo a la pendiente establecida se determina la posicin de la segunda estaca (0+020) Una vez colocada la segunda estaca, se traslada el nivel de ingeniero sobre esta y se procede en la misma forma que la anterior para la tercera estaca (0+040).Nivelacin:

En este caso se establece una red de BNs, ubicados sobre objetos fijos existentes en el terreno, siguiendo una direccin aproximadamente paralela y muy prxima al trazo preliminar, es decir, a una distancia de unos 40m., a fin de asegurar la permanencia de los BNs durante todo el trabajo y no ser movidos durante la construccin del canal.

Se correr una nivelacin geomtrica de precisin (mtodo de nivelacin diferencial), con aproximacin de 2-1 mm (Km)1/2. Estos puntos sern de mucha utilidad al realizar, tanto la taquimetra de la faja como para el replanteo y los controles de nivel durante la ejecucin de la obra, puesto que cada uno de ellos tiene ya una cota calculada.Levantamiento de la poligonal abierta y relleno topogrfico.

Se levanta una poligonal abierta de apoyo debiendo ser orientada con respecto al NM, mediante el uso de una brjula.

El objeto de la poligonal de apoyo es el levantamiento de la faja de terreno con determinacin de la posicin y las direcciones de las estacas del trazo preliminar. El relleno topogrfico de la faja de terreno tiene un ancho que varia aproximadamente de 10 a 20m. tanto a la derecha como a la izquierda de la lnea de trazo preliminar.TRABAJO TOPOGRFICO DE GABINETE.

Comprende las siguientes etapas:

Primera etapa:

a) Procesamiento y chequeo de los datos de campo depuracin de puntos b) Eleccin de la escala, para este caso ser 1/ 1000c) Trazo de la poligonal de apoyo planimetrca, la cual debe tener un carcter preliminar en el dibujo.

d) Elaboracin del plano a curvas de nivel de la faja de terreno levantada; debiendo figurar el trazo preliminar, la poligonal de BN y otros detalles importantes.

Segunda etapa:

a) Verificacin del trazo preliminar cada 20m.

b) Ubicacin de obras hidrulicas, para nuestro caso no utilizamos ninguna.

c) Trazo de la poligonal de intersecciones o Pis, procurando el mejor trazo, no apartndose demasiado del trazo preliminar y a la vez que las tangentes y alineamientos rectos sean los ms largos posibles y con el menor numero de curvas; es decir, lneas que unan puntos alineados del trazo preliminar o en su defecto sean lneas promedio.

Debe cuidarse adems que el trazo resulte en corte en lo posible (no en relleno), y que el movimiento de tierras no sea excesivo (usar como gua las curvas de nivel).

d) Clculo y trazo de las curvas horizontales, que viene a ser la sustitucin de los puntos angulares por curvas circulares que se integran al desarrollo del trazo definitivo.

e) Ubicacin de las obras de arte si fueran necesarias.

Tercera etapa:

a) Elaboracin del perfil longitudinal del canal y la planilla de clculos. Para esto tener en cuenta que la escala horizontal debe ser la misma del plano y la vertical debe guardar la proporcin H/V 1:10

b) Elaboracin de las secciones transversales. Adems del dibujo de los perfiles transversales del canal se debe dibujar las secciones del canal previamente diseadas cada 20m., a fin de calcular los volmenes de corte y relleno para el movimiento de tierras.c) Diseo hidrulico de la seccin transversal del canal con la ayuda del programa H canales.d) DISEO DE UN CANAL DE SECCION TRAPEZOIDAL:

e) f) DATOS DEL TERRENO:

g) TIPO DE SUELO

:Arenoso

h) TALUDCANAL

:1i) INCLINACION DE PAREDES

:45

j) MATERIAL DE RECUBRIMIENTO

:Concreto bien acabado

k) COEFICIENTE DE MANNING

:0.014

l) CAUDAL

:2 m3/s

m) PENDIENTE

:0.0025

Digitalizacin automtica digital

Se utilizara Autodesk Land Desktop el cual racionaliza la productividad en todas y cada una de las fases de un proyecto y facilita una ubicacin central en la que los datos sean accesibles para todos los integrantes del equipo de trabajo, adems de proporcionar herramientas para todos los procesos de diseo.

Con el Autocad land se explora las opciones de diseos de carretera con poli lneas, evale mltiples dseos de superficies y relacinelos con el terreno existente, convierta poli lneas en alineaciones definidas de carretera y extraiga informacin de superficies a lo largo de segmentos rectos o arco. Con este sistema, las lneas se crean segn orientacin, azimut, ngulo, longitud y otros criterios; y las curvas se generan mediante diversos mtodos grficos y geomtricos. El trazado de clotoides, sinusoidales, cosinu-soidales y espirales cuadrticas es otra de las posibilidades que ofrece en este sentido. Para representar carreteras, canales y lneas de ferrocarril, se pueden definir alineaciones en plano y luego editarlas grficamente o con un editor de tablas. El programa genera automticamente puntos en la geometra del trazado, realizando etiquetado automtico de estaciones.

Los tamaos de parcela se calculan con mtodos estndar. Si se desea generar informes con datos diversos: reas, permetros, etc, este nuevo desarrollo de Autodesk se lo permite, con la posibilidad incluida de etiquetar parcelas automticamente. El explorador de modelos de terreno crea y gestiona superficies, a partir de cualquier combinacin de datos de proyecto: datos de puntos, grupos de puntos, curvas, objetos AutoCAD, lneas de ruptura, archivos de puntos ASCII, etc. La visualizacin de las superficies se realiza sin cargar TIN aadidos al dibujo y para la edicin de superficies se puede utilizar una amplia gama de comandos.

Se utilizan mtodos de clculo compuestos, de malla o por secciones y se crean informes de movimientos de tierra y secciones transversales del trazado, generando curvas de nivel en las zonas de desmonte y terrapln. El usuario puede generar automticamente curvas con estilos, capas e intervalos personalizados y controlar el aspecto de diversos grupos de curvas mediante un gran nmero de herramientas, recortando, alargando y editando objetos de contorno.

Por ltimo, otra de las caractersticas de Autodesk Land Desktop es su poder para actualizar automticamente lneas de base de seccin, trazar secciones de superficies diversas y utilizar cartografa temtica para crear mapas de pendientes e hipsomtricos. Las superficies 3D se visualizan mediante TIN y mallas 3D y permite definir lneas de flujo de agua en superficies y calcular cuencas y sub cuencas de dranaje.RESULTADOS PUNTO NORTE ESTE COTA 1 8546190.488355328.63193.519

2 8546159.113355363.183198.35

3 8546163.726355343.79198.29

4 8546168.944355324.529198.234

5 8546180.517355308.277198.17

7 8546195.571355293.933198.057

8 8546171.706355286.098197.99

9 8546151.742355288.92197.934

10 8546132.567355284.103197.874

11 8546116.136355272.489197.812

12 8546109.426355265.246197.758

13 8546099.61355262.556197.694

14 8546081.625355254.493197.635

15 8546069.838355238.182197.563

16 8546068.521355218.238197.507

17 8546073.543355198.804197.44

18 8546079.165355179.59197.385

19 8546080.302355160.673197.328

20 8546075.382355141.456197.268

21 8546069.708355122.722197.216

22 8546065.149355103.596197.144

23 8546059.27355084.515197.088

24 8546052.723355065.486197.013

25 8546050.592355045.403196.953

26 8546049.95355025.33196.897

27 8546058.363355007.176196.84

28 8546076.525354999.027196.776

29 8546096.191354996.68196.719

30 8546116.406354992.553196.656

63 8546066.114355103.179197.144

64 8546123.353354998.748192.308

65 8546109.08354985.861199.195

66 8546094.234354987.674200.226

67 8546099.267355012.483191.549

68 8546084.973355018.124191.861

69 8546072.441354992.902200.424

70 8546044.255354992.968201.362

71 8546076.891355025.628192.176

72 8546071.18355035.663192.622

73 8546032.953355016.389201.504

74 8546033.147355042.116202.397

75 8546067.415355048.212193.138

76 8546066.956355062.179193.337

77 8546037.207355068.726201.734

78 8546044.692355088.372200.659

79 8546070.236355081.528194.248

80 8546048.585355109.127200.065

81 8546078.91355099.014193.914

82 8546086.942355117.383193.806

83 8546055.501355125.96199.816

84 8546092.408355135.236194.128

85 8546061.951355145.469200.259

86 8546098.854355156.893193.923

87 8546063.755355164.078200.475

88 8546100.212355178.545194.025

89 8546063.727355180.185199.827

90 8546092.919355203.521194.744

91 8546057.876355194.86199.789

92 8546085.635355221.179195.427

93 8546053.074355215.663199.163

94 8546084.281355236.533196.158

95 8546054.134355240.04198.545

96 8546091.589355245.762196.07

97 8546070.992355263.58199.115

98 8546104.474355250.759195.264

99 8546093.237355275.451200.551

100 8546114.438355254.211194.758

101 8546102.924355278.744201.235

102 8546124.518355257.101194.083

103 8546108.322355285.868201.064

104 8546140.916355267.384194.147

105 8546125.696355297.393200.534

106 8546151.465355270.842193.921

107 8546151.64355303.02201.876

108 8546167.394355270.156192.924

109 8546174.865355297.572200.956

110 8546189.255355295.369198.836

111 8546194.693355275.298193.762

112 8546183.695355293.749199.966

113 8546209.243355294.514195.168

114 8546171.649355298.093201.229

115 8546191.642355321.559193.79

116 8546182.363355332.438194.281

117 8546157.465355319.309201.444

118 8546174.19355347.005194.861

119 8546153.155355341.497201.746

120 8546167.695355374.764195.825

121 8546151.216355352.849200.493

122 8546106.535354975.915196.59

123 8546088.083354983.252196.536

124 8546068.338354986.396196.493

125 8546050.164354982.006196.448

126 8546033.119354971.428196.388

127 8546020.557354955.986196.327

128 8546007.859354940.757196.286

129 8546013.314354930.923192.57

130 8546013.711354965.071199.449

131 8546028.231354945.873193.411

132 8546026.473354977.936198.951

133 8546023.707354981.803199.911

134 8546043.874354959.464193.128

136 8546056.512354969.372193.482

137 8546068.541354997.858200.894

138 8546069.177354972.965193.361

139 8546086.638354992.753200.278

140 8546089.537354975.189194.064

141 8546105.571354966.215192.53

142 8546107.214354989.144199.683

144 8546001.963354951.886200.02OBSERVACIONES La hora en la que llegamos dificulto el trabajo si nos hubiramos quedado ms tiempo hubiramos conseguido un trazo de mayor longitudCONCLUSIONES La pendiente de trazo del canal fue de 0.25 %

En diseo hidrulico va implica una estructura de concreto con un tirante de 0.75 m y con una base de 0.5

La relacin corte relleno obtenida es de 1.3002

En trabajo demanda un talud de 45 grados para cada lado del canal

RECOMENDACIONES:

Se debe tener en cuenta hacer las mediciones lo mas exactas posibles para asi evitar errores que afecten el desarrollo del canal Distribuir bien el trabajo entre los que componen la brigada para evitar cruces de trabajo y acelerar el proceso

Se debe verificar que el teodolito este bien estacionada para evitar grandes errores

Tener en cuenta la relacin de corte rellano mayor a 1.3 de volumen Verificar que los equipos lleguen completos a gabinete para evitar grandes prdidas.BIBLIOGRAFIA:

MANUAL DE TOPOGRAFA II DE DIAZ RIMARACHIN WIKIPEDIA.COM.ES MONOGRAFIAS.COM Manual topografa II, ing. Das Rimarachi

Manual de prctica topografia II, ing. Jose Arapa.