Obras de Riego Para Zonas Montañozas-Bottega-Hoogendam

Obras de riego para zonas montaosas

Programa Nacional de Riego

....

..... igor Joro'' >Man SUPERVISOR

PLAN 1142111:1-1 INKA

2 Obras de rieszo para zonas montaosas

2004 Quedan reservados los derechos de propiedad por PRONAR bajo Depsito Legal 2-1-988-04 Edicin N 1

Este libro es una publicacin del Subcomponente de Investigacin Aplicada del Programa Nacional de Riego (PRONAR)

PRONAR Av. Litoral E-0984 esq. Benjamn Blanco. Casilla 1503 Telef.: 591 4 4114007 4256281 E-mail: [email protected]

Comit editorial: Ing. Carlos Castrillo, Ine. Humberto Gandarillas, Ing. Luis Salazar

Auspicios: Banco Interamericano de Desarrollo BID Cooperacin Tcnica Alemana GTZ

Se autoriza la reproduccin total o parcial del libro previa autorizacin del PRONAR

Impresores : Impresiones Poligraf Telf. 4251468

Julio 2004 Cochabamba - Bolivia

iii

Prefacio

Desde algunos aos ya, el componente de Investigacin Aplicada del Programa Nacional de Riego (PRONAR) trabaja en una lnea de investigacin sobre el diseo y la construccin de obras de riego. Como resultado de esta lnea, ya se publicaron documentos sobre

'Sedimentos y diseo de obras de almacenamiento", "Criterios de diseo y construccin de galeras filtrantes", "Criterios de diseo y construccin de tomas directas","Criterios de diseo y construccin de tomas tirolesas" y "Criterios de diseo y construccin de tomas tipo presas derivadoras".

En la misma lnea, el PRONAR propuso hacer una investigacin sobre las obras que se encuentran dentro de la zona de riego, con el objetivo de analizar sus criterios de diseo y construccin y plasmarlos en una gua prctica para orientar el trabajo de los profesionales en el tema. Como enfoque de la investigacin se defini que sta debe considerar las obras no slo desde el punto de vista hidrulico-constructivo en s, sino inmersas en la compleja realidad de los sistemas.detiego, su gestiny su contexto productivo. El anlisis de su diseo y construccin, por ende, combina los conocimientos 'antiguos' sobre hidrulica y materiales, con las ideas recientes sobre la funcin de las obras dentro del contexto econmico-productivo y social-organizativo del funcionamiento del sistema de riego. Esta investigacin debera generar el puente entre las investigaciones sobre el funcionamiento socio-organizativo de los sistemas de riego, con el diseo y la construccin de las obras fsicas, para que los conocimientos de gestin adquiridos en los ltimos aos se traduzca en diseos concretos de obras.

El libro presenta criterios para el diseo y la construccin de obras de riego adaptadas a las condiciones particulares de las zonas montaosas de Bolivia. Estas condiciones particulares conciernen, por una parte, su topografa, hidrologa y geomorfologa, y por otra, la autogestin por parte de los regantes y su estilo de produccin agrcola bajo riego.

Los profesionales involucrados en la realizacin de los proyectos de riego deben asegurar que las obras que ellos disean y construyen sean compatibles con las caractersticas de este entorno, para as generar condiciones favorables para el uso productivo y sostenible del agua. Con los criterios presentados intentamos proporcionar herramientas para dar solucin a la compleja interrelacin entre las obras de riego y su contexto natural y socio-organizativo. Esperamos que estos criterios sirvan a los diseadores de riego en su tarea de definir el tipo de obras con sus detalles hidrulicos y constructivos.

iv

Los criterios y recomendaciones sistematizados en este trabajo provienen de una combinacin de fuentes de informacin: experiencias propias en el diseo y en la construccin de obras de riego, visitas de campo a sistemas ejecutados, entrevistas con expertos en temas diversos del riego y documentos sobre el diseo y construccin de las obras. Al trabajar con estas distintas fuentes de informacin nos dimos cuenta que existen coincidencias pero tambin discrepancias respecto de los criterios a aplicar. En este libro, presentamos los que a nuestro juicio son los ms adecuados para las obras en las zonas montaosas de Bolivia.

Subrayamos que es la primera versin de este libro. Estamos seguros que recomendaciones de otros colegas y nuevas experiencias nos obligarn a introducir modificaciones posteriores. Es nuestro afn que en prximas versiones, se vayan afinando los criterios propuestos.

Muchas personas nos ayudaron en el largo camino de recoleccin y sistematizacin de datos. Queremos agradecer en especial a los siguientes profesionales: a Femando Iriarte, Willy Daza y Augusto Medinaceli por su acompaamiento en los sistemas de riego de Sacabamba, Las Pampas y Lequepalca; a Esteban Antezana, Alberto Cavero, Carlos Flores, Humberto Gandarillas, Delia Garca, Luis Gonzlez, Pedro Gutirrez, Zulema Gutirrez, Jos Manuel Lpez, Yonson Masas, Domingo Saldas y Daniel Vega por su apoyo en temas especficos del trabajo; a Carlos Montao y Augusto Prudencio por compartir su extensa experiencia de diseo en las mltiples reuniones sostenidas; a Herman Depeweg por su revisin crtica de los captulos y sus invalorables consejos hidrulicos; a Oscar Bustamante por sus comentarios sobre las compuertas "cero-cien"; a Fernando de la Fuente y Rafael Prado por las ilustraciones; a Sergio Mora por la revisin y aprobacin del documento final; a Angel Rejas por prestarnos algunas fotos; a CES por permitirnos usar algunos de sus planos de obras, a Lily Beccar por la revisin del texto, y a todos los dems profesionales, amigos ingenieros y regantes, con los que anduvimos por los canales de riego. Queda sin decir que los errores que hubieran quedado en el texto aun despus de las repetidas revisiones, son responsabilidad exclusiva de los autores.

Agradecemos al Componente de Investigacin Aplicada del PRONAR y sus instituciones auspiciadoras el Banco Interamericano para el desarrollo (BID) y la Cooperacin tcnica alemana (GTZ), por habernos dado la oportunidad de efectuar este estudio.

Cochabamba, julio de 2004

Alfonso Bottega - Paul Hoogendam

y

ndice

1 Obras de riego en zonas montaosas 1

1.1 Introduccin

1 1.2 Las distintas obras de riego

2 1.3 Caractersticas de la zona montaosa boliviana

2 1.3.1 Fisiografa

2 1.3.2 Topografa

4 1.3.3 Geologa

5 1.3.4 Precipitacin e hidrologa

5 1.3.5 Ingeniera de riesgo en zonas montaosas

6 1.3.6 Produccin agrcola y objetivos de riego

6 1.3.7 Gestin de riego

7 1.3.8 Condiciones institucionales en Bolivia

11

2 Proceso de diseo y construccin 13

2.1 Diseo conceptual del sistema y de las obras

13 2.2 Diseo final de las obras

14 2.3 Caractersticas del proceso de diseo

14 2.4 Construccin de las obras

15

3 Criterios generales de diseo y construccin 17

3.1 Criterios generales de diseo y construccin

17 3.1.1 Sostenibilidad y durabilidad

17 3.1.2 Funcionalidad y flexibilidad

18 3.1.3 Manejabilidad y transparencia

18 3.1.4 Mantenibilidad

19 3.1.5 Seguridad

19 3.1.6 Eficiencia de costos

20 3.2 Implicancias de los criterios generales para las obras de riego

20

vi

25 4 Red de riego

25 4.1 Diseo de la red de conductos

5 Canales 33 5 33

5.1 Descripcin y ubicacin

5.2 Criterios para el diseo de los tramos de canal 39 5

5.3 Diseo hidrulico 40

5.3.1 La Frmula de Manning para el clculo de secciones 40

5.3.2 Procedimiento de clculo hidrulico de secciones

5.3.3 Ejemplo de clculo 5.4 Aspectos constructivos

41

47

47

5 O

5.4.1 Construccin de canales en ladera 47

5.4. 7 Revestimiento 48

5.4.3 Construccin de canales de hormign 50

5.4.4 Juntas de contraccin 51

5.4.5 Juntas de dilatacin 52

5.4.6 Otros usos del agua 52

5.5 Situaciones que conviene evitar 53

6 Tuberas 55

6.1 Descripcin y ubicacin 55

6.7 Componentes de una obra de conduccin entubada 57

6.3 Criterios de diseo en el contexto andino 73


6.4.1 Ejemplo de clculo 80

6.5 Aspectos Constructivos 83

6.5.1 Cama de asiento y relleno superior 83 1

6.5.2 Pruebas de presin hidrosttica 83

',

6.6 Golpe de ariete 84 '.)

7 Acueductos

7.1 Objeto, caractersticas y ubicacin 7.2 Diseo hidrulico

7.2.1 Ejemplo de clculo 7.3 Elementos estructurales

87

87 88 93 95

,

5 5

115 '5

_O

Vil

7.3.1 Estribos 95

7.3.2 Pila 95

7.3.3 Caja area 96

7.4 Aspectos constructivos 99

7.4.1 Interfase canal acueducto 99


8 Sifones invertidos 103


8.2 Criterios relacionados con gestin de riego y sostenibilidad

106 8.3 Diseo hidrulico 108


8.4 Aspectos constructivos y estructurales

120 8.5 Situaciones que conviene evitar

122

123 9.1 Descripcin y ubicacin




9.3.1 Aireacin debajo de la lmina vertiente

130 9.3.2 Robustez en la construccin

130 9.4 Situaciones que conviene evitar

131

10 Rpidas 133 10.1 Descripcin y ubicacin

133 10.2 Diseo hidrulico

137 10.2.1 Ejemplo de clculo

139 10.3 Aspectos constructivos 141 10.4 Situaciones que conviene evitar

143

11 Rpidas escalonadas 145


11.2 Consideraciones sobre el riesgo asociado a las rpidas escalonadas


9 Cadas

11.3.1 Clculo de la pendiente mxima

11.3.2 Clculo del ancho mnimo

11.3.3 Clculo de la altura de los escalones

11.3.4 Clculo del caudal mximo

150

151 151

152 152

11.4 Aspectos constructivos

12 Repartidores 153 j


12.2 Repartidores en el contexto de la distribucin de agua 160

12.2.1 Repartidores de comprobada eficacia en el riego campesino 160

12.1 . 2 La seleccin de repartidores 161

12.3 Criterios de diseo con relacin a la gestin de riego y sostenibilidad


164 164 0

12.4.1 Repartidores en canales de tierra 164

12.4.2 Construccin de compuertas 165


1 13 Estanques

169

13.1 Descripcin y ubicacin 169 1

13.2 Diseo hidrulico 172 1


13.3.1 Muros: materiales, taludes, estabilidad 174

13.3.2 Previsiones contra la erosin 175

13.3.3 Ancho de coronamiento 175

13.3.4 Revestimiento con hormign 175

13.3.5 Juntas en estanques revestidos con hormign 176 1

13.3.6 Revestimiento con lminas plsticas 177

13.3.7 Estanques no revestidos 177

13.3.8 Seguridad 178

13.3.9 Evacuacin de sedimentos 178

14 Medidores de caudal 179


14.1.1 Principio de medicin de caudales 180

14.2 La seleccin de los medidores de caudal 185 1)

415

Investigacin aplicada - PRONAR ix

14.2.1 Consideraciones en la seleccin de los medidores

185 14.2.2 Medidores sugeridos en sistemas de riego campesino

186

14.3 Diseo hidrulico

190


190

15 Desarenadores 193

15.1 Descripcin y ubicacin

193




16 Vertederos laterales 205




16.3 Situaciones que conviene evitar

210

17 Pasos de quebradas

.... 213

17.1 Pasos Superiores

213 17.1.1 Objeto, descripcin y ubicacin

213 17.1.2 Diseo Hidrulico

214 17.1.3 Aspectos Constructivos

216 17.1.4 Situacin que conviene evitar

217

17.2 Alcantarillas 218

17.2.1 Descripcin y ubicacin 218

17.2.2 Diseo Hidrulico 220

17.2.3 Aspectos Constructivos 221

17.2.4 Situacin que conviene evitar 222

17.3 Estabilizacin de torrentes 222

Anexo A: La funcin SOLVER en la solucin de problemas hidrulicos 225

A.1 Clculo del tirante normal de un canal 225

La iteracin automtica 226

A.2 Clculo del coeficiente de friccin para tuberas 227

x Obras de rkt

,i, para zonas niontiiii:<

Anexo B: Muros de sostenimiento 229

B.1 Funcin y descripcin 229

B.2 Tipos de muros de sostenimiento 230

B.2.1 Muros de gravedad 230

B.2.2 Muros mnsula o voladizo 230

B.2.3 Muros criba 231

B.2.4 El terreno contenido y su presin contra el muro 231

Anexo C: Simbologa 241

Bibliografia 245

Libros y artculos en revistas 245

Publicaciones en internet y folletos 248

LISTA DE TABLAS

Tabla 1.1: Ejemplos de relacin entre el tipo de riego y caractersticas de las obras de riego 7 Tabla 3.1: Implicancias de los criterios de diseo y construccin para las obras de riego 21

Tabla 5.1: Elementos geomtricos de las secciones ms comunes

Tabla 5.2: Valores de rugosidad para distintos materiales y condiciones de canal 38

Tabla 5.3: Valores recomendados para z y b/y para canales en tierra

Tabla 5.4: Valores recomendados para z y b/y para canales revestidos 42

Tabla 5.5: Velocidades mximas en canales de distinto material 45

Tabla 6.1: Dimensiones recomendadas de cmaras de inspeccin (Norma Boliviana 688) 58 Tabla 6.2: Especificaciones de politubos disponibles en Bolivia 64

Tabla 6.3: Esfuerzos admisibles en distintos tipos de terreno 72

Tabla 6.4: Coeficientes de friccin de distintos tipos de terreno de anclaje 73 Tabla 6.5: Rugosidad absoluta para diferentes materiales de tubo 76

Tabla 6.6: Coeficientes de prdida de distintos accesorios 77

Tabla 6.7: Viscosidad de agua a distintas temperaturas 79

Tabla 6.8: Relacin de mdulos de elasticidad del agua y del material de la tubera 85

Tabla 7.1: Coeficientes Ks (prdida de salida) para distintas transiciones 91 Tabla 7.2: Coeficientes Ke (prdida de entrada) para distintas transiciones 92 Tabla 8.1: Dimensiones de secciones tpicas 111

xi

Tabla 8.2: Coeficientes de prdida de carga para distintas formas de entrada 113

Tabla 8.3: Coeficientes de prdida de carga por accesorios 113

Tabla 8.4: Viscosidad cinemtica del agua a distintas temperaturas 114

Tabla 8.5: Rugosidad absoluta del material interior de la tubera 115

Tabla 10.1: Coeficientes de correccin del n de Manning 136

Tabla 10.2: Clculo de bordo libre y altura total de la pared

141 Tabla 10.3: Recomendaciones sobre materiales y espesores en rpidas

142 Tabla 12.1: Seleccin de repartidores segn esquemas de distribucin

160 Tabla 12.2: Propagacin de fluctuaciones en distintas condiciones de flexibilidad hidrulica

163 Tabla 14.1: Detalles caractersticas de algunos medidores comunes

182 Tabla 15.1: Clasificacin de partculas

198 Tabla 15.2: Valores del coeficiente de decantacin a

199 Tabla 15.3: Velocidad de sedimentacin segn dimetro de partculas

200 Tabla 15.4: Coeficientes de seguridad K

201 Tabla 17.1: Caudales de paso para tubos de distinto dimetro

220 Tabla B.1: Peso especfico y ngulo de friccin interna para distintos materiales

234 Tabla B.2: Clculo de longitudes de los componentes de un muro de sostenimiento

235 Tabla B.3: Pesos, distancias y momentos de cada segmento

236 Tabla B.4: Coeficiente de friccin para distintos tipos de relleno

238

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1: Las siete provincias fisiogrficas de Bolivia

3 Figura 1.2: Zona de riego en ladera

4 Figura 2.1: Diseo participativo en el campo

15 Figura 2.2: Efectos de mala construccin

16 Figura 4.1: Red de riego con 'laterales de canto' (izq.) y ` laterales

espina de pez' (den) 27

Figura 4.2: Ejemplo de un esquema hidrulico 28

Figura 4.3: Desarrollo ptimo de las pendientes en redes de riego 30

Figura 4.4: Excesiva erosin en la transicin de canal revestido a canal de tierra 31

Figura 5.1: Distintas secciones de canal: trapecial, rectangular, circular e irregular 34

Figura 5.2: Canales de seccin rectangular, en ladera (izq.) y profundo (der.) 35

Figura 5.3: Elementos de la seccin de un canal 36

Figura 5.4: Donde hay peligro de deslizamiento, se protege el canal con losas 40

xii

Figura 5.5: Las piedras revelan los problemas de rebalse por sobreelevacin en la curva 46

Figura 5.6: Ubicacin de canales en ladera 48

Figura 5.7: Cada de la pared por falta de adherencia con la solera 50

Figura 5.8: Secuencia en la construccin de paredes y solera en un solo vaciado 51

Figura 5.9: Cinta waterstop entre canal y acueducto 52

Figura 5.10: Nios bandose en desarenador (izq.), lavandera al lado de un canal (der.) 53

Figura 6.1: Tramo de canal entubado sobre terreno inestable 55

Figura 6.2: Toma parcelaria tipo sifn con tuberas de polietileno 56

Figura 6.3: Cruce de quebrada de tubera de PVC apoyada sobre pilas 56

Figura 6.4: Cmara de inspeccin en un cambio de direccin 58

Figura 6.5: Modificacin de la lnea piezomtrica con cmaras de quiebre de presin 59

Figura 6.6: Cmara de quiebre de presin con chorro sumergido y vertedero 60

Figura 6.7: Esquema y detalle de cmara abrevadero 60

Figura 6.8: Rejilla en cmara de entrada 61 Figura 6.9: Tubos de PVC liso (izq.) y nervurado (der.) 63

Figura 6.10: Tubera de polietileno o Politubo 63

Figura 6.11: Tubos de hormign simple y hormign armado 65

Figura 6.12: Vlvula mariposa con bridas 67

Figura 6.13: Vlvula de retencin de disco (a) y de bola (b) 67

Figura 6.14: Colocacin de tubos con junta campana - espiga 68 Figura 6.15: Componentes de la junta con brida 69 Figura 6.16: Junta acerrojada 69 Figura 6.17: Junta mecnica de perno y gancho 69

Figura 6.18: Detalles de una junta Gibault 70

Figura 6.19: Otros accesorios de tubera 71

Figura 6.20: Esfuerzo en codo vertical inferior 72

Figura 6.21: Dado de anclaje para codo vertical superior 73 Figura 6.22: Clculo iterativo del dimetro utilizando la planilla EXCEL 81

Figura 6.23: Clculo iterativo de la velocidad de flujo utilizando la planilla EXCEL 81 Figura 6.24: Clculo iterativo del factor de friccin utilizando la planilla EXCEL 82

Figura 6.25: Cama de asiento para la instalacin de tubera 83

Figura 7.1: Componentes hidrulicos y estructurales de un acueducto 87

Figura 7.2: Acueducto de HA con pilas intermedias 88

Figura 7.3: Secciones de un acueducto para el clculo hidrulico 89

Figura 7.4: Perfil de un acueducto con aumento y prolongacin de pendiente 92

"Y

Figura 7.5: Componente de una pila 96 Figura 7.6: Seccin transversal de una caja area con detalle de armaduras

97 Figura 7.7: Acueducto de mampostera

98 Figura 7.8: Vista general y detalle de un acueducto metlico

98 Figura 7.9: Detalles de la conexin entre canal revestido y acueducto

99 Figura 7.10: Acueducto con transiciones en pendiente

100 Figura 7.11: Erosin del terreno de fundacin de un estribo por rebalse en la curva

101 Figura 7.12: Acueducto con insuficiente espacio inferior

101 Figura 8.1: Corte esquemtico de un sifn invertido

104 Figura 8.2: Perspectiva de los componentes de un sifn invertido

104 Figura 8.3: Vista en elevacin y corte transversal de una pared de soporte

105 Figura 8.4: Rejilla inclinada que reduce paso del agua por debajo del material flotante

107 Figura 8.5: Vertedero de excedencias antes de la entrada de un sifn invertido

108 Figura 8.6: Alineamiento horizontal y vertical de un sifn invertido segn la topografa

109 Figura 8.7: Diferencia de niveles en un sifn invertido

109 Figura 8.8: Distintas formas de seccin de tubera para sifones invertidos

110 Figura 8.9: Esquema de entrada de sifn invertido (en corte y en planta)

112 Figura 8.10: Esquema de salida de un sifn invertido (en corte y en planta)

116 Figura 8.11: Clculo iterativo del factor de friccin utilizando la planilla EXCEL.

119 Figura 8.12: Parte inferior de un sifn protegido con hormign en el cruce de un ro

121 Figura 8.13: Tubera de PVC expuesta, con notables marcas de degradacin

122 Figura 9.1: Serie de cadas inclinadas

123 Figura 9.2: Esquema de una cada vertical

124 Figura 9.3: Dimensiones de una cada segn el criterio de Fernndez Pelez

127 Figura 9.4: Cada con colchn ensanchado

130 Figura 9.5: Vista en corte de estructura de cada vertical robusta y correctamente anclada

131 Figura 9.6: Lloraderos en pared vertical de cada

131 Figura 9.7: Cada vertical desalineada respecto del canal de entrada

132 Figura 10.1: Conduccin hacia la zona de riego por medio de una serie de rpidas

133 Figura 10.2: Rpida al inicio de canal lateral; su entrada (izq.) y vista desde abajo (der.)

134 Figura 10.3: Componentes de una rpida

134 Figura 10.4: Esquema del flujo en una rpida

137 Figura 10.5: Planilla de clculo de los tirantes para el ejemplo desarrollado

140 Figura 10.6: Rpida en roca construida por excavacin simple

142 Figura 10.7: Curva al inicio de una rpida (izq.) y curva angulosa en otra (der.)

143

xiv

Figura 11.1: Rpida escalonada en operacin

145

Figura 11.2: Una rpida lisa y una rpida escalonada, operando con el mismo caudal 146

Figura 11.3: Presentacin esquemtica de flujo saltante (izq.) y flujo rasante (der.) 147 Figura 11.4: Esquema y foto de aireacin en una rpida escalonada a flujo rasante 148 Figura 11.5: Grfica para el diseo preliminar de rpida escalonada con rgimen rasante 149

Figura 11.6: Alineamiento vertical de rpida menos y ms empinada que el terreno 152

Figura 12.1: Repartidor rstico (arriba) y repartidores mejorados (abajo) 153 Figura 12.2: Componentes de un repartidor 154

Figura 12.3: Compuertas transversales 155

Figura 12.4: Compuerta transversal baja: abierta (izq.) y cerrada rebalsando (der.) 156 Figura 12.5: Toma directa de tubo, a la derecha con medidor de caudal 157

Figura 12.6: Instalacin de compuertas con buenas condiciones de flujo para el reparto 158 Finura 12.7: Repartidor en ye 158

Figura 12.8: Distribuidor proporcional con separador delgado y compuertas 159

Figura 12.9: Dibujo constructivo de una compuerta de bastn 165 Figura 12.10: Repartidor funcionando en rgimen supercrtico 166

Figura 12.11: Compuertas inoperables por mala calidad de construccin y uso inadecuado 166

Figura 12.12: Poza hundida colmatada, tapando la toma de la derecha 167

Figura 12.13: Repartidor con problemas de erosin en la transicin de hormign a tierra 167

Figura 13.1: Componentes de una estructura de acumulacin 170

Figura 13.2: Estanque con canal de entrada y sedimentador 171

Figura 13.3: Estanque revestido con hormign 176

Figura 13.4: Estanque no revestido 178

Figura 13.5: Proteccin de estanque con postes de madera y alambre de pas 178

Figura 14.1: Medidor de caudal con contraccin de paredes 181 11

Figura 14.2: Medidor de contraccin de fondo con pozo remansador 185

Figura 14.3: Medidor de contraccin de paredes y cada vertical 187 1) Figura 14.4: Medidor tipo RBC 188

)

Figura 14.5: Toma directa con medidor triangular 189

Figura 14.6: Pantalla de WINFLUME para disear medidor de contraccin de pared 190

Figura 14.7: Encofrado para construccin de medidor de contraccin de paredes 191 11) Figura 15.1: Componentes de un desarenador 194

Figura 15.2: Posicin de la compuerta de fondo 195

Figura 15.3: Desarenador con vertedero que descarga hacia el cauce natural 196

Figura 15.4: Desarenador de seccin trapecial con vertedero de excedencias ............................................ 197 .4)

o

XV

Figura 15.5: Desarenador; vista en planta y en cortes longitudinal y transversal

198 Figura 15.6: Desarenador inoperable por falta de limpieza

203 Figura 16.1: Vertedero lateral en perspectiva y en corte

205 Figura 16.2: Vertedero - sifn

206 Figura 16.3: Vertedero de excedencias con compuerta de emergencia en obra de toma

207 Figura 16.4: Vertedero lateral en rgimen subcrtico

208 Figura 16.5: Canal llevando agua hasta el borde (izq.)con rebalses ents curvas (der.)

211 Figura 16.6: Vertedero tapado por usuarios para aumentar el caudal en el canal

211 Figura 17.1: Paso superior en perspectiva, en planta y en corte transversal (con armadura)

213 Figura 17.2: Paso superior rstico 214 Figura 17.3: Paso superior (visto desde aguas abajo) con disipador y encauce de salida

216 Figura 17.4: Paso superior con paredes de gaviones

217 Figura 17.5: Paso superior con cauce de ingreso y de egreso parcialmente obstruidos

217 Figura 17.6: Dao aguas abajo de un paso superior

218 Figura 17.7: Alcantarilla en corte longitudinal, planta y corte transversal

218 Figura 17.8: Alcantarilla de tubo 219 Figura 17.9: Alcantarilla combinada con vertedero de excedencias

219 Figura 17.10: Esquema de colocacin de tubo debajo de un canal

221 Figura 17.11: Alcantarilla azolvada 222 Figura 17.12: Estabilizacin de un torrente con presas escalonadas

223 Figura 17.13: Presa de gaviones con disipador de energa para la correccin de torrentes

224 Figura A.1: Hoja de clculo para clculo del tirante normal en un canal

226 Figura A.2: Pantalla de la herramienta SOLVER para determinar el tirante normal

226 Figura B.1: Nomenclatura de los componentes de un muro de sostenimiento

229 Figura B.2: Distintos tipos de muro de gravedad

230 Figura B.3: Muro mnsula 230 Figura B.4: Esquema de las presiones en un muro de sostenimiento

232 Figura B.5: Esquema de presiones en suelo parcialmente saturado y con sobrecarga

233 Figura B.6: Caractersticas geomtricas de un muro de sostenimiento

234 Figura B.7: Segmentos para el clculo de pesos, distancias y momentos

236

Investigacin aplicada - PRONAR 1

1 Obras de riego en zonas montaosas

1.1 Introduccin Para el buen y duradero funcionamiento de un sistema de riego, sus obras hidrulicas deben estar adaptadas a las condiciones de su entorno y uso. En las zonas montaosas esto implica que las obras deben acomodarse a la topografa ondulada y quebrada, las condiciones climticas variantes (fro-calor, seco-hmedo), la estacionalidad de los caudales, la fuerza destructiva del agua en las laderas y el arrastre de materiales slidos. En cuanto a lo productivo, las zonas montaosas se caracterizan por pocas marcadas de produccin, un acentuado minifundio y condiciones desde relativa hasta extrema pobreza de la poblacin rural. En cuanto a la gestin social, los sistemas en zona montaosa son autogestionados por el grupo de usuarios sin interferencia ni subsidio de otra institucin.

Son estas condiciones generales de las zonas montaosas que forman el marco en el que tienen que desempearse las obras de riego. Es sabido ya que si no se adaptan a las condiciones locales, las obras no perduran o son causa continua de conflictos y problemas. Entonces, una de las tareas principales del diseador es la de generar compatibilidad entre las obras de riego y su entorno, adecundolas al entorno fsico e hidrolgico y a los requerimientos y capacidades de los usuarios. Slo si se garantiza que las obras duren y que los usuarios puedan usarlas y mantenerlas, stas conformarn un sistema sostenible.

Para compatibilizar las obras con su entorno, los diseadores deben recoger toda la informacin posible sobre los factores que influirn en su futuro funcionamiento. Despus, se inicia la elaboracin de propuestas para las obras, para luego escoger las alternativas ms adecuadas y proceder con el clculo de sus detalles. Una de las herramientas que ayuda a concretizar las propuestas tcnicas es la sistematizacin de las experiencias de diseo y construccin de obras ya ejecutadas. En esta Gua las lecciones de esa experiencia se tradujeron en criterios para el diseo y la construccin de las obras de riego. Por naturaleza siguen siendo criterios generales, que requieren de. .adecuaciones .para que las obras se adapten a las condiciones especficas de cada localidad.

Cabe mencionar que la elaboracin de las propuestas de diseo y construccin no es responsabilidad slo del diseador, sino requiere de un proceso de diseo de concertacin colectiva (con participacin de los usuarios) y de carcter iterativo que va de 'lneas gruesas' hacia un detalle mayor. Para tal proceso se precisa un equipo de diseo con una amplia capacidad de anlisis y sntesis de los factores inmersos en el riego, con experiencia en el asesoramiento a grupos de regantes en su anlisis de propuestas y con la capacidad tcnica para convertir los conceptos generales para el mejoramiento del riego en propuestas tcnicas adecuadas.

2 Obras de riego para zonas montaosas

1.2 Las distintas obras de riego Las obras descritas en esta Gua, se dividen en las siguientes categoras:

Obras de conduccin: canales y tuberas.

Obras de conduccin especiales: acueductos, sifones invertidos, cadas y rpidas.

Obras de distribucin, medicin y regulacin: repartidores, aforadores y estanques.

Obras de proteccin: desarenadores, vertederos de excedencia, pasos de quebrada y muros de

contencin.

La mayora de los sistemas de riego no cuenta con todas las obras mencionadas. En los sistemas rsticos slo suele haber canales y repartidores de tierra y alguna vez, un tramo revestido o entubado. En algunos sistemas se encuentran, adems, acueductos rsticos construidos de tuberas, hojalata o turriles partidos en dos. En los sistemas mejorados, normalmente hay una mayor variedad de obras, justamente porque el mejoramiento de los sistemas apunta a introducir obras especiales que resuelven los problemas tcnicos que inhiben un mejor aprovechamiento del agua en la agricultura. Las obras ms comunes son canales y tuberas, acueductos, cadas, rpidas, repartidores, desarenadores, vertederos y pasos quebrada. En casos especficos tambin se incluyen sifones invertidos, aforadores y estanques de regulacin.

1.3 Caractersticas de la zona montaosa boliviana Para lograr que las obras de riego funcionen de forma sostenible y autogestionada, es necesario que se las disee y construya en concordancia con las condiciones de su entorno. En la zona montaosa de Bolivia las principales condiciones por tomarse en cuenta son, por una parte, las particularidades del entorno natural (fisiografa, topografa, geologa, precipitaciones e hidrologa), y por otra, las peculiaridades del entorno sociocultural y de produccin agrcola.

1.3.1 Fisiografa Fisiogrficamente, Bolivia se divide en dos unidades mayores: el bloque andino y las planicies bajas. Estas dos unidades se subdividen en siete provincias fisiogrficas (Montes de Oca, 1997):

A-1 Cordillera Occidental o volcnica

A-2 Cordillera Central Oriental B Altiplano

C Subandino

D Llanuras

E Escudo brasileo

F Serranas chiquitanas

:4)

1

1

1

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a.4,)

1

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1

1

Investigacin aplicada - PRONAR Obras de riego en zonas montaosas 3

Figura 1.1: Las siete provincias fisiogrficas de Bolivia

Dentro del bloque andino, la Cordillera Occidental se desarrolla a lo largo de la frontera occidental del pas y est formada principalmente por volcanes cuyas cumbres, en algunos sectores, sobrepasan los 6.000 m de altura con nieves eternas. Este complejo es uno de los reguladores climticos ms importantes de pas, al impedir el paso de los vientos del ocano Pacfico hacia el Altiplano. Por sus condiciones climticas es una zona inepta para la produccin agrcola.

El Altiplano es una meseta endorreica, ubicada entre la Cordillera Occidental y la Cordillera Central - Oriental. Tiene una altura promedio de 3.700 msnm y una temperatura media anual de 10 C. Cuenta con extensas planicies y pocas montaas de altura mediana. Sus principales fuentes de agua son vertientes y pequeos riachuelos.


La Cordillera Central Oriental es una cadena montaosa que tambin controla el clima general de la zona al impedir el paso del aire hmedo desde los llanos hacia el oeste, generando de esta manera, climas secos y ridos. Los ros pertenecientes a las cuencas del Amazonas y del Plata al norte y al sud, respectivamente, forman una red de drenaje compleja. La regin, en general, tiene una morfologa escarpada y en ella se encuentran los valles andinos donde la temperatura media anual es de 18 C. La geomorfologa de la zona es inestable y susceptible a una rpida degradacin al ser removida la vegetacin. La mayora de los sistemas de riego de Bolivia, se encuentran en la cordillera Central - Oriental y por ello esa zona constituye el entorno principal en el que se ambienta esta Gua.

1.3.2 Topografa La constante fisiogrfica en el bloque andino es su topografa accidentada, que dificulta y encarece todo tipo de actividad de produccin agrcola y desarrollo rural. Construir un sistema de riego significa dificultosas excavaciones contra taludes, a veces inestables y otras veces rocosos, grandes longitudes de canales bordeando laderas, obras de conduccin adicionales para cruzar quebradas y/o salvar depresiones topogrficas, obras de proteccin contra los torrentes montaosos y contra la gran cantidad de material slido que arrastran las fuentes de agua. Adems, a consecuencia de la topografa, las zonas de riego suelen estar dispersas, ubicadas en empinadas laderas y pequeos valles donde cultivar la tierra muchas veces exige trabajos previos de terracera.

Figura 1.2: Zona de riego en ladera

La topografa montaosa determina el tamao del sistema de riego en general y de sus componentes estructurales en particular. Los sistemas en zona montaosa son pequeos con relacin a los de zona plana, lo que tambin provoca restricciones en su viabilidad econmica.


1.3.3 Geologa El terreno sobre el cual se apoyan las estructuras en un sistema de montaa, puede ser suelo volcnico, roca sedimentaria, suelo glaciar o terreno aluvial, cada uno con sus propias condiciones de capacidad portante y estabilidad. En el bloque andino, adicionalmente, son comunes las zonas de geologa en formacin, con morfologa inestable en el tiempo debido a la gran erodabilidad de los suelos.

Las condiciones geolgicas influyen en la seleccin.del emplazamiento y el tipo de obra por construirse. As, la seleccin entre un acueducto o sifn invertido para cruzar una depresin puede depender de condiciones de fundacin suficientes para soportar las pilas. En otros casos, las condiciones geolgicas determinan el tipo de soporte que se precisa construir para garantizar la durabilidad de la obra.

1.3.4 Precipitacin e hidrologa

En las zonas montaosas existe una amplia variedad de microclimas, porque las montaas obstruyen o permiten el paso de aire hmedo hacia las cuencas. En el caso de los Andes, ese aire hmedo trata de llegar ascendiendo desde el ocano Pacfico o desde la llanura amaznica y es notable la diferencia de niveles de precipitacin que puede presentarse entre dos cuencas vecinas.

En Bolivia, las precipitaciones en la zona montaosa se concentran en un perodo corto, desde diciembre a marzo, con lluvias de duracin corta pero intensidad alta. De 60 a 80 % de las precipitaciones ocurren durante estos 4 meses. El rgimen de lluvias del verano obedece al descenso de la zona de convergencia intertropical, mientras que el perodo seco invernal (entre mayo y agosto) depende de la dislocacin de la zona de convergencia intertropical hacia el norte que ocasiona un movimiento de aire seco y estable. Dos pocas de transicin separan estos dos perodos, uno en abril y otro de septiembre a octubre.

La distribucin e intensidad de las lluvias tiene efecto en la premisa ms bsica para el diseo de riego: la disponibilidad de agua. El agua puede ser abundante en zonas de deshielo o en zonas de elevada precipitacin, en contraste a zonas donde escasea todo el ao. Ciertas zonas slo pueden captar el agua que les traen las intempestivas crecientes durante la poca de lluvias, mientras que el resto del ao el ro est seco o el agua circula bajo su lecho, obligando a construir captaciones subterrneas y semi-subterrneas como las galeras filtrantes. En general, el caudal disponible es estacional y por tanto altamente variable; las obras de riego deben adecuarse a estas fluctuaciones permitiendo la conduccin de un caudal base limitado, pero con la posibilidad de llevar caudales mayores despus de lluvia fuertes.

Uno de los problemas con los que tropieza el proyectista al encarar el diseo de un sistema de riego en zona montaosa es la falta de informacin hidrolgica -histrica. La existencia de microclimas en, estas zonas conspira contra la interpolacin o la extrapolacin de datos conocidos en otras regiones. La experiencia juega aqu un papel importante, porque permite asumir datos sobre la base de conocimiento de situaciones en sitios similares. Los habitantes son adems una fuente valiosa de datos hidrolgicos. Ante la incertidumbre planteada, es recomendable encarar el diseo con un grado de seguridad dando particular importancia a las estructuras vitales para la continuidad del funcionamiento del sistema. Hay que aceptar que tal perspectiva puede llevar a un cierto sobredimensionamiento de algunas obras, pero es mejor que lamentar destrozos a causa de una menor precaucin.


La ocurrencia de precipitaciones intensas sobre cuencas con pendientes pronunciadas, generalmente desencadena procesos destructivos en los suelos altamente erodables de la zona, lo que se traduce en torrentes que arrastran una elevada cantidad de material slido: arcillas en suspensin, limo, arena, grava y hasta pedrones, que amenazan la integridad de las obras que intervienen en la captacin, conduccin y distribucin del agua para riego. En este mbito, las obras de toma deben ser firmes y robustas, considerndose, adems, que los cursos de agua no siempre estn definidos ni estables sino en formacin, alterando su curso o alterando los contornos del mismo. if,

1.3.5 Ingeniera de riesgo en zonas montaosas Para tomar decisiones sobre las obras de riego en zonas que presentan condiciones naturales adversas e

`:i

inestables, se recomienda aplicar las ideas bsicas de la ingeniera de riesgo. El riesgo en esta rama se 1

describe como la probabilidad de ocurrencia de un fenmeno que provocara un cierto grado de dao. En 1

cuanto a los proyectos de riego, las mismas obras pueden provocar riesgos a su entorno (por ejemplo a 1 causa de rebalses de agua o por construccin en taludes inestables) y a la vez son sujetas a los riesgos existentes en su entorno (como deslizamientos, socavacin o la fuerza destructiva de avenidas). 1

1 Al considerar los riesgos inherentes a la construccin o el uso de las obras y los riesgos que stas sufren de su entorno, la ingeniera de riesgo en zonas montaosas obliga a pensar ms all de las meras obras necesarias para la conduccin y distribucin del agua. Debe incluirse el anlisis de los riesgos de eventuales efectos negativos a causa de las estructuras construidas y la proyeccin de obras de proteccin necesarias para que sean duraderas. Estas facetas adicionales influyen en el anlisis econmico de la "1

rentabilidad de los proyectos. ,

Para tomar decisiones sobre la solidez fsica y sostenibilidad socioeconmica de un proyecto en una zona /

montaosa debe hacerse, entonces, un anlisis completo de las posibles consecuencias negativas y las 1

medidas complementarias, tomando en cuenta las siguientes consideraciones: , ,

1) El potencial de deslizamientos de talud inducidos por las obras de riego. -1 2) El potencial de prdidas de inversin debidas a los deslizamientos inducidos por las obras de riego. 1 3) El potencial de prdidas de inversin debidas a deslizamientos naturales y erosin. i 4) El costo por hectrea sin deslizamientos ni control de erosin. 1

5) El costo por hectrea con deslizamientos y control de erosin, incluyendo actividades de manejo de la cuenca en las reas de influencia de las obras.

6) La relacin entre los beneficios del riego y los beneficios del uso alternativo de la tierra.

1.3.6 Produccin agrcola y objetivos de riego En la zona montaosa, tres factores naturales tienen influencia decisiva en la produccin agrcola: la altura, la temperatura y la disponibilidad de agua. A grandes rasgos, la altura define el posible tipo de cultivos, mientras que la temperatura y la disponibilidad de agua determinan el periodo de crecimiento. En general, todas las regiones de los Andes bolivianos cuentan con un periodo lluvioso, que se aprovecha para la siembra grande o de ao. Cultivar en los dems periodos del ao depende de la disponibilidad de agua de riego. En las zonas de altura, an con riego, los perodos de siembra inician recin despus de la

rr

ri


poca de heladas y granizadas, por lo que la gestin agrcola suele empezar recin en agosto. En las zonas de menor altura, las restricciones climticas son menores.

Segn la disponibilidad de agua en la fuente, el periodo del ao y la demanda de agua de los cultivos, los agricultores persiguen distintos objetivos con el riego. Estos objetivos influyen en las caractersticas de las obras de riego. En la Tabla 1.1 se dan algunos ejemplos de esta interrelacin (Gerbrandy y Hoogendam, 1998).

Tabla 1.1: Ejemplos de relacin entre el tipo de riego y caractersticas de las- obras de riego

Objetivo de riego

Disponibilidad de agua

Caractersticas de gestin ,

Caractersticas de las obras

Asegurar el desarrollo de los cultivos durante veranillos

poca de lluvia; alta disponibilidad

Riego libre por la relacin favorable entre oferta y demanda de agua, riego simultaneo a muchos usuarios.

Dimensiones mximas de canales, repartidores flexibles.

Preparar la tierra.

Por lo general en poca de mediana disponibilidad

Distribucin segn turnos definidos, tiempos de riego ms largos que en riego al cultivo. Donde existe, complemento con agua de embalses.

Dimensiones de canal segn caudales determinados.

Ampliar el ciclo agrcola o para un segundo o tercer cultivo

Por lo general en poca de escasez de agua.

Distribucin segn turnos definidos, en sistemas de flujo base 'monoflujo', en sistemas de embalses tambin 'distribucin proporcional'.

Dimensiones de canales de acuerdo con caudales determinados, repartidores fijos ('cero-cien' D proporcional).

Contrarrestar riesgos climatolgicos

poca de escasez Flujo continuo. Requiere infraestructura especfica: distribucin proporcional, camellones.

Mejorar la calidad de tierra (lameo)

poca de lluvia, alta disponibilidad

Caudales enormes, riego libre, reparto de agua a todos a la vez.

Dimensiones de canales muy grandes, repartidores flexibles.

Es comn que en un sistema de riego, a lo largo del ao, se combinen dos o ms objetivos de riego, por lo que tambin deben combinarse las caractersticas de su infraestructura. Lo ltimo no siempre es fcil de realizar. Sin embargo, no puede cometerse el error de ,exelttiveruel-diseo uno de los tipos de riego, porque obliga a que los usuarios introduzcan adecuaciones posteriores que a menudo significan la rotura de las obras recin construidas.

1.3.7 Gestin de riego La gestin de riego es el trmino general para el conjunto de actividades colectivas que son necesarias para que funcione el sistema de riego y mantenga su funcionamiento en el tiempo. En vista de que en Bolivia todos los sistemas de riego son autogestionados, los propios usuarios son responsables de todas estas actividades. Cualquier proyecto de riego debe fortalecer la capacidad de autogestin de los usuarios,

") 8 Obras de riego para zonas montaosas

as que es de suma importancia que los requerimientos de operacin y mantenimiento de la infraestructura nueva o mejorada estn al alcance del grupo de regantes.

Derechos de agua La base para la autogestin de los sistemas de riego est en la definicin y distribucin de los derechos de agua, que establecen: 1) quines cuentan con el derecho de uso del agua y uso de la infraestructura hidrulica, 2) cules son las condiciones y criterios para obtener estos derechos, 3) cmo y cundo cada uno de los usuarios est permitido de usar el agua y la infraestructura, 4) cules son las obligaciones que deben cumplirse para mantener su derecho, y 5) en qu medida participa cada usuario en la toma de decisiones colectivas sobre la gestin de su sistema (Beccar et al, 2002). La definicin de estos aspectos es esencial para que cada quin tenga claridad en cuanto a lo que recibir y a lo que a cambio debe contribuir, y es una condicin bsica para una accin colectiva exitosa. Si no existe claridad sobre estos temas, tampoco estar claro quines pueden usar el agua y en qu proporcin, ni menos cules son sus responsabilidades u obligaciones en el mantenimiento de la infraestructura, en las actividades de distribucin de agua y en la organizacin de usuarios. El contenido especfico de estos derechos vara entre los diferentes sistemas de riego, dependiendo de las circunstancias particulares de cada zona (condiciones fsicas, agro-ecolgicas, socioculturales). Por ser la base del funcionamiento de los sistemas, los derechos de agua tambin determinan las lneas gruesas' del diseo de la infraestructura. Principalmente determinan las zonas por regarse (que es la suma de las parcelas de los que tienen derechos de agua) y as la ubicacin de los canales principales y secundarios. Indirectamente tambin influyen en las dimensiones de los canales y otras obras de riego (cunta agua debe pasar a cada sector), aunque estas dependen tambin de las modalidades de distribucin de agua.

Modalidades de distribucin Para convertir los derechos de agua en un reparto de caudales, el grupo de beneficiarios define su modalidad de distribucin de agua, entendida como la forma concreta del reparto del agua hacia cada uno de los regantes. A grandes rasgos, se conocen tres modalidades principales: i) el riego libre, sin reglas definidas, ii) el reparto continuo, en el cual cada usuario o sector recibe una porcin del caudal durante todo el tiempo de riego y iii) el reparto por turnos, en el cual cada usuario o sector recibe su agua de forma discontinua, en turnos. La modalidad de distribucin depende en principio de la relativa disponibilidad de agua para los usuarios; a mayor escasez, existe mayor necesidad de aplicar reglas fijas para el reparto. Despus influyen factores como tipo de cultivo, facilidad de su aplicacin, necesidad de control, tiempo por invertirse y otros.

En muchos sistemas de riego de la zona andina, las modalidades de distribucin de agua varan segn el periodo del ao con el fin de dar respuesta a las cambiantes condiciones de escasez de agua en el tiempo. Sobre todo en los sistemas de toma directa con fluctuaciones en su caudal de entrada, se aplican distintas modalidades de distribucin a lo largo del ao. Directamente despus de la poca de lluvia se aplica el riego libre, en el que cada uno puede tomar el agua que precisa. Cuando escasea el agua en la fuente y aumenta el nmero de conflictos sobre su uso, se cambia a un sistema de turnos. El diseo de los canales, obras de arte y repartidores, debe posibilitar la aplicacin de estas dos modalidades. A cambio, en los


sistemas con agua regulada o de caudal ms o menos constante, casi siempre se aplica nicamente la modalidad de turnos y en lo general con turnos bien definidos.

En los sistemas de turno lo ms comn es que el caudal entero llegue a un solo usuario, regando todos los usuarios uno tras otro. Esta modalidad se conoce bajo el nombre de `monoflujo' porque en todo momento se mantiene un solo caudal. El trmino de 'multiflujo' se aplica a los sistemas que funcionan con reparto de caudales simultneos a distintos sectores. Cuando el caudal es mayor y difcil de manejar por un slo usuario, puede darse una combinacin de las dos: 'multiflujo entre sectores con monoflujo dentro de cada uno' o `monoflujo hacia los sectores con turnos a su interior'.

La seleccin de una modalidad de distribucin tiene consecuencias importantes para el diseo de la infraestructura, principalmente en cuanto a la dimensin de sus canales y la seleccin del tipo de repartidores. As, en los sistemas que funcionan con `monoflujo', la dimensin de los canales debe mantenerse igual hasta el punto ms lejano del sistema, en vista de que el caudal entero tiene que llegar hasta la ltima parcela. En estos sistemas, los puntos de reparto funcionan de forma `cero-cien', desvindose el caudal entero a uno de los canales de salida. En tales casos apenas se diferencian los canales principales de los secundarios y no hace falta instalar aforadores de caudal.

Por otra parte, en sistemas de reparto continuo, las dimensiones de los canales se ajustan a la porcin del caudal que recibe cada sector del sistema, por lo que los canales secundarios son de una dimensin menor que los principales. En tales sistemas pueden aplicarse repartidores proporcionales, sin compuerta alguna, o en caso que la proporcionalidad vare a lo largo del ao, debe optarse por repartidores con compuertas. En estas situaciones, es recomendable instalar aforadores de caudal en los principales puntos de distribucin con el fin de verificar la correcta distribucin del agua.

Un tema de mucha preocupacin en la distribucin es el robo de agua. Si el robo perjudique a los dems usuarios, se requiere de mecanismos de control y sanciones para disminuirlo. El diseo de las obras de riego debe favorecer el control sencillo y transparente, permitiendo que todos los usuarios participen en vigilar el cumplimiento de sus reglas.

Mantenimiento Otro aspecto de la gestin de riego es el mantenimiento de la infraestructura. Por un lado se refiere a las actividades fsicas de manutencin de la calidad y funcionalidad de las obras, lo que abarca la limpieza, la pintura, el engrasado y la reparacin o reposicin de partes gastadas. Por otro lado, el mantenimiento es una actividad social en la que los usuarios confirman, reproducen y/o modifican los derechos de agua entre ellos y as su respectivo acceso al agua.

En vista de que todos los sistemas de riego bolivianos son autogestionados, los usuarios son los encargados de efectuar los trabajos de mantenimiento y aportar los recursos necesarios (sea en efectivo, materiales o en mano de obra). En la mayora de los sistemas existen `usos y costumbres' en cuanto a la limpieza y el mantenimiento de las obras. Suele haber una o dos limpiezas anuales y de acuerdo al caso, la reconstruccin de la obra de captacin o tramos de canal despus de la poca de lluvia. Para las actividades de emergencia se buscan soluciones `ad hoc'.


Los 'usos y costumbres' conocidos, normalmente no son suficientes para el mantenimiento adecuado de una infraestructura mejorada, que en la mayora de los casos requiere actividades ms regulares, por ejemplo engrasar compuertas, pintar elementos metlicos, limpiar desarenadores, aforadores y rejillas. Los regantes necesitan recibir capacitacin sobre las tareas de mantenimiento y sobre la necesidad de lograr

su cumplimiento. En el diseo y la construccin de las obras de riego, hay que lograr que las exigencias en cuanto al mantenimiento de las obras estn al alcance de los usuarios. Obras complejas que requieren cuidados especiales o que tienen componentes frgiles cuyos repuestos son caros o no se encuentran en el mercado, no sirven en el contexto del riego andino / campesino.

Como uno de sus pasos iterativos en el diseo, proyectista y futuros usuarios deben revisar todos los requerimientos de mantenimiento relacionados con las obras mejoradas, especificando el tipo de conocimiento y el volumen de tiempo y dinero requeridos, y controlar si los usuarios del sistema tienen la capacidad de cumplirlos. Para evitar que los usuarios tengan problemas posteriores, es costumbre construir obras sencillas y robustas, que sufran poco desgaste y por tanto no requieran de inversiones adicionales importantes. El usar materiales locales o disponibles en los mercados cercanos, aumenta la posibilidad de un mantenimiento adecuado. De igual manera, las obras no deben requerir controles o limpiezas muy regulares para evitar una sobrecarga de tareas para sus operadores.

En todo caso, debe reconocerse que los responsables del mantenimiento son agricultores, quienes en general carecen de conocimiento de la lgica hidrulica de las obras y los aspectos tcnicos de su construccin. Esto puede resolverse solo parcialmente mediante cursillos de capacitacin durante el acompaamiento a la ejecucin de las obras. Su falta de formacin tcnica hace que en la mayora de los casos no tengan la capacidad para hacer un anlisis crtico del estado de las obras y las necesidades de reparacin. Se aconseja que en cualquier sistema de mayor envergadura y que cuente con obras de riesgo mayor (presas, acueductos grandes), una instancia competente comparta responsabilidades de revisin tcnica y mantenimiento con la organizacin de los usuarios.

La falta de conocimientos tcnicos tambin puede causar el uso inadecuado de la infraestructura. As, es habitual que los regantes obstruyan los vertederos de excedencias en canales o reservorios, con la idea de aumentar su disponibilidad de agua. Si bien puede ganarse agua con esta medida, no en pocos casos es a costa de rebalses descontrolados, que ponen en riesgo la subsistencia de la infraestructura. De igual manera, lo normal es que las organizaciones de riego no vigilen bien la estabilidad de las obras: no controlen la erosin alrededor de los pilares y estribos de un acueducto, no midan la distancia libre entre acueducto y lecho de quebrada y no controlen los procesos de erosin y deslizamiento.

La generalmente limitada capacidad tcnica y tendencia a un manejo poco cuidadoso, subraya la necesidad de que los proyectistas prevean obras sencillas y firmes, que difcilmente puedan manipularse en un sentido adverso a la sostenibilidad del sistema. el diseo de las obras, adems, debe facilitar el control social de la distribucin del agua.

Organizacin de usuarios Todo sistema de riego cuenta con una organizacin de sus usuarios, que puede ser formal o informal, especfica para el riego o ser parte integral de una organizacin existente. En las zonas montaosas de


Bolivia, lo ms comn es que cada sistema tenga su organizacin especfica. En sistemas pequeos, por lo menos hay un cargo especfico para el riego dentro de la organizacin comunitaria.

La organizacin de riego es la que se encarga de todas las actividades relacionadas con el funcionamiento del sistema: establece los derechos de agua, define las modalidades de su distribucin, decide sobre las fechas y turnos de entrega, define los aportes de los usuarios, estipula las fechas de faenas de limpieza, nombra a representantes en los cargos de la organizacin, etc.

Es comn que los cargos en la organizacin de riego sean cumplidos por voluntarios, quienes por eleccin propia o por turno asumen las tareas de manejo del sistema. Pocas organizaciones de riego contratan personal para efectuar una parte de sus actividades. En general, las organizaciones de riego tienen la suficiente capacidad para cumplir con las tareas operativas ordinarias (distribucin de agua, vigilancia, limpieza, etc.) y con las tareas organizativas (llevar a cabo reuniones, definir faenas, recaudar aportes, etc.). Suele faltar la capacidad tcnica para introducir modificaciones en la gestin de riego o en la infraestructura, por lo que su funcionamiento es relativamente esttico. Solo cuando se ejecuta un proyecto de mejoramiento se genera un gran dinamismo en todos sus componentes.

1.3.8 Condiciones institucionales en Bolivia El entorno institucional tiene una influencia indirecta en el diseo y la construccin de las obras de riego mediante los criterios que adopta para la elegibilidad de los proyectos de riego y microriego. Estos criterios definen la subvencin mxima por familia y por hectrea incremental del sistema. Los lmites de subvencin restringen los tipos y la envergadura de las obras por construirse en un proyecto y tambin influyen en su diseo y construccin. Para el diseador, el lmite de inversin le obliga a buscar un equilibrio entre el conjunto de obras por ejecutarse y su impacto en la disponibilidad y eficiencia de uso de agua.

Otra condicionante institucional est en el tipo de diseos que suelen hacerse en Bolivia, y cuya repeticin es una seal de su institucionalizacin. En los proyectos de riego se nota que los diseadores suelen copiar sus propios diseos o los de sus colegas. En consecuencia, hay un nmero reducido de obras que se repiten en la mayora de los proyectos. Por una parte, esta repeticin puede demostrar la utilidad de los diseos adoptados Por otra, puede manifestar un cierto estancamiento en la bsqueda de soluciones creativas para los problemas encontrados en nuestro entorno.


2 Proceso de diseo y construccin

2.1 Diseo conceptual del sistema y de las obras El diseo de un sistema de riego consiste en el desarrollo de las obras hidrulicas de forma simultnea con la definicin de los derechos de agua, las modalidades de distribucin de agua y el fortalecimiento de la organizacin de los usuarios (Beccar et al, 2002). Adems, implica verificar de manera continua si los usuarios son capaces de manejar, operar y mantener las obras propuestas.

El proceso de diseo inicia con su diseo conceptual, que describe las principales caractersticas del sistema y su funcionamiento. El punto de partida para el diseo conceptual es la informacin sobre la fuente de agua, los beneficiarios del sistema, las parcelas por regarse, los usos que se le quiere dar al agua en la produccin agrcola y las caractersticas generales del terreno. Sobre la base de estos datos, el diseador y los usuarios desarrollan primeras ideas sobre los derechos de agua de cada uno de los usuarios, las unidades por regarse, los periodos de riego y las modalidades y caudales de'distribucin del agua.

En los sistemas existentes, muchos de estos elementos ya estn definidos. Se sabe por ejemplo quines son los usuarios, dnde estn sus reas de riego y cmo distribuyen su agua. Adems, Tambin se conocen los problemas en el funcionamiento del sistema. En tales casos, el diseador encargado del mejoramiento recoge estos elementos y discute con ellos cules requieren ajustes y qu ajustes son adecuados. En los sistemas nuevos, el diseo conceptual inicia de cero y requiere mayor atencin en definir sus aspectos elementales.

Basndose en el diseo conceptual del sistema, se hace un inventario de las obras de riego necesarias para poner en prctica la conduccin, distribucin y regulacin de agua previstas. En primera instancia aun de forma general, tomando en cuenta las condiciones del terreno y los limites territoriales de las comunidades involucradas. En un croquis, se dibujan los sectores por regarse, se definen los canales principales y secundarios y se plantean los principales puntos de reparto. Tambin se inventaran los drenes naturales y su ubicacin en relacin con los sectores de riego y los canales. En el mismo croquis, se anotan los caudales previstos para las distintas etapas del ao, as configurndose el primer esquema hidrulico del sistema. Al definir los tramos tentativos de los canales, los diseadores determinan si se necesitan obras especiales a causa de las caractersticas del terreno (acueductos, sifones, pasos quebrada, alcantarillas) y buscan posibilidades para reducir la complejidad de los trazos y reducir los gastos. Los primeros croquis de los canales y el inventario de las obras de arte, suelen dar suficiente informacin para juzgar si el diseo conceptual inicial es factible o requiere ajustes (cambio de lmites de sectores

14 Obras de riego para zonas montaosas " 41

regables, de modalidad de distribucin, de dimensiones u otros). En caso necesario, se revisan los D supuestos y se modifica el diseo preliminar de las obras.

Es buena prctica que los diseadores presenten distintas alternativas de las obras y su emplazamiento para ser discutidas con los usuarios En coordinacin con ellos, se definen los criterios para la eleccin de la alternativa ms adecuada. 1

2.2 Diseo final de las obras Una vez definido el diseo conceptual del sistema y de las obras, se procede al diseo detallado de todas las obras de riego. Para ello, se plantean las obras preliminares en campo y se verifica las posibilidades de su construccin. En sitio, se investiga cmo pueden conseguirse los tramos de menor complejidad, con el menor nmero de obstculos y que requieren el menor nmero de obras de arte. "1,1

Despus de ubicar las obras principales se procede a definir los detalles de su diseo incluyendo sus clculos hidrulicos. Recin en esta etapa se eligen las obras de conduccin especficas, como acueductos 1 o sifones invertidos y cadas y/o rpidas. A la vez, se inventaran eventuales riesgos en la conduccin del agua o en el cruce de quebradas y se disean las obras de proteccin (desarenadores, vertederos de excedencias, muros de contencin y pasos de quebrada) y las necesidades de poder aforar los caudales en puntos determinados.

En el diseo final de las obras deben conjugarse los criterios de diseo de esta Gua, para dirigir las decisiones respecto a temas como pendientes, materiales, dimensiones, profundidades y bordo libre. Sin 1 embargo, hay que considerar que al enlazar los criterios se pueden generar soluciones contradictorias, por ' 1.4) lo que en cada caso debe considerarse la importancia de cada criterio por aplicar.

1

2.3 Caractersticas del proceso de diseo A causa de la variedad de temas por definirse en el diseo y en vista de que las decisiones sobre cada elemento tienen consecuencias para los dems, el proceso de diseo debe ser: Un proceso colectivo de concertacin. En el proceso de diseo participan distintos actores con distinto

rol y responsabilidad en su desarrollo. De una parte, participan profesionales tcnicos, que tienen la 1 responsabilidad de producir un diseo que se adecua a los deseos y capacidades de los regantes y que se enmarca en las condiciones naturales existentes en la zona. De otra, participan los regantes quienes dan informacin sobre sus prcticas y capacidades de gestin y evalan las propuestas de los 1 profesionales tcnicos. Organizar una efectiva coordinacin entre estas partes, exige de ambas insistencia, paciencia y grandes 1 esfuerzos de entendimiento mutuo (Beccar et al, 2002).

Figura 2.1: Diseo participativo en el campo "111111n

Investigacin aplicada - PRONAR Procls,o.4e.diselez- Itlettygn 15 %mg". Igor ca

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Un proceso iterativo. En un proceso iterativo, despus de tomar decisiones preliminares sobre un componente, se estudian sus consecuencias para los dems componentes, incluyendo los que ya fueron definidos, hasta generar compatibilidad entre todos. Se distingue claramente de un proceso lineal en que no se reabren fases ya concluidas.

Un proceso que va de 'lneas gruesas' hacia mayor detalle. En las distintas fases del proceso iterativo las decisiones se vuelven cada vez ms concretas y de mayor detalle. Despus de un diseo conceptual de todo el sistema, se pasa a las fases del diseo detallado de la gestin y el diseo hidrulico y constructivo de las obras.

2.4 Construccin de las obras En el proceso de construccin de las obras, se convierten las obras diseadas en obras reales. Es normal que en el proceso de construccin se adecuen detalles del diseo de las obras. Si el proceso de diseo fue bien llevado y sus resultados concertados entre proyectistas .y usuarios, las_adecuaciones slo conciernen cambios de detalle, como ajustes de pendiente de una rpida o cambio de posicin de una compuerta. Si el diseo no fuera concertado, las adecuaciones en el momento de la construccin suelen ser mayores por ser el momento en el que los beneficiarios ven cmo y dnde se van a construir las obras. Hay proyectos donde se tuvo que cambiar hasta los emplazamientos de los canales y las dems obras, porque no se concert el derecho de paso. Por razones de eficiencia de trabajo y rentabilidad econmica, tales cambios hay que evitar a todo costo. Es mejor invertir ms tiempo y dinero en la concertacin de un diseo, que volver a repetir todo en el momento de la construccin.

16 Obras de riew para zonas montaosas

En la construccin de los proyectos de riego participan los beneficiarios y empresas constructoras. Es importante definir una buena divisin de trabajo entre ellos, haciendo el uso ms efectivo y eficiente de las capacidades de cada uno. En la divisin de trabajo debe mantenerse cierta independencia entre las actividades de ambos, para evitar que el retraso de uno afecte en el cumplimiento del otro. Es sabido que en todos los proyectos, tanto las empresas constructoras como los beneficiarios demoran en el cumplimiento de sus tareas. La suma de sus demoras genera el retraso excesivo, tan usual en la fase de construccin.

Para que resulten obras de buena calidad, es imprescindible que la construccin de las obras cuente con especificaciones detalladas y vaya acompaada de una supervisin continua y minuciosa por parte de ingenieros responsables y experimentados. Est comprobado que la mayora de los defectos en las obras son consecuencia de una deficiente construccin y no tanto de malos diseos. Existen mltiples ejemplos de soleras y paredes descascarndose a consecuencia de mezclas pobres o fraguado inadecuado del hormign (Figura 2.2). Tales problemas no se resuelven con mejores diseos, sino con un control estricto y reglas de responsabilidad para los constructores y supervisores.

Durante la prueba hidrulica se efecta un primer ensayo de la calidad de las obras. Es buena prctica involucrar a los futuros usuarios en el control de calidad de sus obras para asegurar su conformidad con los resultados de la construccin. Hay que aprovechar que los usuarios suelen tener buena idea sobre las posibles fallas en las obras, por su presencia en los trabajos y su profundo conocimiento del entorno local.

Figura 2.2: Efectos de mala construccin

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3 Criterios generales de diseo y construccin

Para que un sistema de riego sea operativo sus obras hidrulicas deben ser funcionales, de buena calidad y compatibles con el entorno natural, productivo y social, tal como est descrito en los captulos anteriores. La revisin de experiencias de obras exitosas y defectuosas pone en evidencia que existe una serie de criterios que debe necesariamente cumplirse para garantizar la conveniencia, operatividad y solidez de las obras.

Los criterios para el diseo y la construccin de las obras de riego se dividen en dos categoras: 1. Criterios generales de diseo y construccin, que prescriben las caractersticas generales de todas

las obras para que estas sean funcionales dentro de los sistemas de riego de montaa. Estos criterios generales se describen en este captulo.

2. Criterios especficos para cada obra, que son las aplicaciones de los criterios generales para cada obra determinada. Los criterios especficos se describen en los dems captulos de la Gua.

3.1 Criterios generales de diseo y construccin El diseo y la construccin de las obras de riego en los sistemas autogestionados en zonas montaosas deben basarse en los siguientes criterios generales: Sostenibilidad y durabilidad. Funcionalidad y flexibilidad. n Manejabilidad y transparencia. n Mantenibilidad. Seguridad. Eficiencia de costos.

3.1.1 Sostenibilidad y durabilidad La sostenibilidad se define como la capacidad de los usuarios de asegurar que la infraestructura siga cumpliendo sus funciones en el tiempo. La sostenibilidad tiene una relacin estrecha con la durabilidad de las obras, pero no es exactamente lo mismo. La durabilidad acenta la permanencia de la obra en el tiempo. En la mayora de los casos, sta es una de las condiciones para la sostenibilidad, porque al contar con obras duraderas, se evita la necesidad de reponerlas. En general, entonces, debe aspirarse a

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la durabilidad de las obras, lo que significa que deben ser resistentes y sufrir en lo mnimo de erosin o 7) desgaste. Adems, su diseo debe basarse en la presuncin que inevitablemente sufrirn algn grado de :!') abuso de parte de los usuarios (quienes normalmente no son cuidadosos, ni puntuales en actividades de mantenimiento o reposicin). Se sabe que justamente en las zonas montaosas es difcil garantizar que todas las obras perduren por un periodo largo, a causa de la inestabilidad del entorno donde se las construye. Hay que tomar en cuenta que en condiciones de inestabilidad del terreno, a veces deben buscarse obras que en vez de ser duraderas, sean fciles de reponer y cuyo reemplazo est dentro de las capacidades tcnicas y econmicas de los usuarios. As, el sistema ser sostenible, aunque no todas las obras sean duraderas.

En la bsqueda de diseos para la sostenibilidad, deben aplicarse los instrumentos de anlisis de la ingeniera de riesgo para minimizar los riesgos que corren las obras y los riesgos que stas causan. La aplicacin de la ingeniera de riesgos tiene como objetivos: i) determinar el emplazamiento ptimo de canales y otras obras, basado en un anlisis de riesgo y posibles prdidas, ii) mitigar las posibles inestabilidades y riesgos generados por la construccin de las obras y iii) disear sistemas de riego que causen una mnima degradacin ambiental. La aplicacin de los anlisis de riesgo puede resultar en proponer medidas de proteccin de las obras de riego, que encarecen el proyecto, pero aumentan su sostenibilidad.

3.1.2 Funcionalidad y flexibilidad La funcionalidad se define como la capacidad de las obras de conducir el agua en la forma deseada y de regular esas obras de forma tal que implementen las reglas de distribucin acordadas. Para que las obras sean funcionales deben contar con un diseo y dimensiones para conducir los caudales extremos (mucha y poca agua) y permitir su efectiva distribucin hacia los sectores del rea de influencia.

Aparte de su funcionalidad autntica, debe considerarse los otros usos que se dan a las obras construidas. Las paredes de los canales se emplean como sendas, los desarenadores y estanques como piscinas, los colchones de disipacin se vuelven lavanderas y los acueductos tambin sirven como puentes peatonales. El diseador debe disear sus obras de forma tal que por una parte estos 'usos inapropiados' no afecten su funcionalidad original, ni pongan en riesgo su durabilidad. y por otra, no se comprometa la seguridad de las personas y los animales.

La flexibilidad en el diseo se refiere a la capacidad de asimilar cambios en las condiciones y reglas de uso de la infraestructura. Las obras deben disearse de forma tal que permitan una cierta flexibilidad en su operacin bajo cambiantes circunstancias de disponibilidad de agua (poca de mayor y menor disponibilidad de agua) y variaciones en las modalidades de distribucin, cdulas de cultivos y sus requerimientos de agua. Para el diseo deben estimarse las cambiantes circunstancias que puedan darse en el desarrollo futuro del sistema (por ejemplo la extensin del rea de riego, la incorporacin de otros cultivos, la redistribucin de derechos de agua).

3.1.3 Manejabilidad y transparencia La manejabilidad se refiere a la capacidad de los usuarios de operar las obras de forma que stas cumplan su funcin. La transparencia aade a este criterio la posibilidad que todos los usuarios puedan controlar

Investigacin aplicada - PRONAR Criterios generales de diseo y construccin 19

el cumplimiento del manejo acordado. Una mayor transparencia en las obras permite a todos revisar la correcta aplicacin de las reglas de distribucin y evita fricciones o conflictos sobre el reparto del agua.

El criterio de manejabilidad se aplica principalmente a las obras de distribucin de agua. por su parte. El criterio de transparencia es tambin importante en las obras de captacin y conduccin. Para asegurar la manejabilidad y la transparencia de las obras, stas deben ser sencillos, fciles de entender e inequvocas en la apreciacin de su funcionamiento. Por lo dems, la manejabilidad gana importancia slo en las pocas obras que requieren un manejo especfico, .como, por,ejemplo las cmaras de purga de un sifn invertido.

3.1.4 Mantenibilidad La mantenibilidad se define como la capacidad de los usuarios de conservar las obras en un estado adecuado para el cumplimiento de su funcin y asegurar su durabilidad. Los trabajos de mantenimiento comprenden la limpieza y el mantenimiento rutinario, el mantenimiento preventivo y el mantenimiento correctivo o de emergencia.

La mantenibilidad de la obra no es slo una caracterstica intrnseca de la obra, sino depende tambin de la capacidad de los usuarios para movilizar los recursos necesarios para las tareas requeridas: mano de obra, materiales locales, dinero para materiales o servicios ajenos y conocimiento y habilidades necesarios para efectuar las reparaciones. Al disear las obras, proyectista y regantes deben analizar sus futuros requerimientos de mantenimiento y averiguar si los regantes son capaces de movilizar los recursos suficientes para mantener las obras.

Por otra parte, en el diseo debe asegurarse que todas las obras que requieren limpieza y mantenimiento sean accesibles y cuenten con el espacio suficiente como para efectuar las operaciones requeridas. Asimismo, debe pensarse en el espacio necesario para depositar los materiales de la limpieza, sin que estas vuelvan a obstruir las obras.

3.1.5 Seguridad Para generar un sistema seguro, exento de todo peligro o riesgo, el proyectista debe disear las obras de forma tal que se asegure el buen funcionamiento del sistema, y en caso de fallo de una obra o persona no se produzcan accidentes. La seguridad toma especial relevancia en el contexto montaoso en vista de la inestabilidad de los terrenos y los altos riesgos de erosin en las laderas empinadas a causa de rebalses de agua.

Las medidas de seguridad en el diseo cubren una gama amplia: entre ellas, ubicar obras de control del flujo, reforzar las estructuras, construir obras de proteccin (por ejemplo muros de contencin), entubar canales en zonas inestables y ejecutar medidas de proteccin para evitar accidentes personales (por ejemplo escaleras en los estanques). Para evitar problemas de rebalses, es necesario contemplar en el diseo 'rutas seguras de desage' que garanticen que no ocurran daos aun cuando se opere el sistema de forma inadecuada.

20 Obras de 1,cao para zonas montaosas

3.1.6 Eficiencia de costos De entrada, se acepta que las obras de riego en la zona andina son caras y requieren altas inversiones por hectrea a causa del difcil acceso, los altos costos de transporte de materiales y gente, las condiciones climticas que impiden avances continuos y la inestabilidad de los sitios de construccin. A estas se aade la necesidad de construir obras firmes, duraderas y seguras.

Sin embargo, en el diseo deben manejarse parmetros de costos que eviten la construccin de obras excesivamente caras. En Bolivia, para tal efecto se definieron montos mximos de inversin pblica por hectrea y por familia. Dentro del margen de los montos mximos, el proyectista debe elaborar diseos alternativos que cumplan con los criterios localmente priorizados. La conveniencia de las alternativas se :!) analiza tratando de conseguir la mayor evasin de riesgos que amenazan la sostenibilidad de las obras y 1 la agricultura regada, y de conseguir tambin la mayor eficiencia de costos, entendida como la generacin 1 de un mayor volumen de agua nueva o ahorrada con un monto de inversin determinado.

En el anlisis de los costos de los proyectos se diferencian i) los costos iniciales de inversin, ii) los costos de mantenimiento y iii) los costos de rehabilitacin o reposicin. En vista que la inversin inicial suele contar con una subvencin de parte del estado o agencias de cooperacin, son los dos ltimos costos los ,:'5 que deben interesar ms al proyectista a la hora de buscar un diseo econmicamente eficiente.

3.2 Implicancias de los criterios generales para las obras de riego El proyectista debe procurar que su diseo se ajuste en lo posible a todos los criterios mencionados. Aqu , se presenta el problema que el conjunto de criterios puede resultar en conclusiones contradictorias, sobre todo con relacin al costo: lo que es ms durable y ms flexible suele tener un precio ms alto. En caso de introducirse modificaciones para reducir los costos. hay que analizar en qu grado stas comprometen el cumplimiento de los dems criterios. Como resultado final debe contarse con un diseo que cumpla de forma satisfactoria con cada uno de ellos.

Cabe aclarar que no existen medidas absolutas para analizar el cumplimiento de los criterios propuestos, 4.5 porque se refieren a un equilibrio entre las obras y su entorno local. Estos equilibrios son relativos y

dependen del contexto. Obras que son sostenibles en un cierto entorno, no necesariamente lo son en otro. De igual manera, obras que son manejables para los usuarios de un sistema, no necesariamente lo son para otros, por lo que la aplicacin de los criterios requiere de anlisis contextualizados de las caractersticas del entorno fisiogrfico y de las capacidades y habilidades de los usuarios. O Obviando las especificidades locales y de manera ilustrativa, a continuacin se presenta una lista de las implicancias generales de la aplicacin de los criterios definidos para el diseo hidrulico, el diseo constructivo y el proceso de construccin.


Tabla 3.1: Implicancias de los criterios de diseo y construccin para las obras de riego

Sostenibilidad y durabilidad Diseo hidrulico En lo posible adecuar el diseo hidrulico a los limites geogrficos y conceptos de distribucin

existentes, porque stos han superado la prueba del tiempo.

Generar condiciones de flujo no-erosivas y no-depositivas. Asegurar la disipacin de energa en sitios seguros y controlados.

Evitar el ingreso de materiales slidos. En,tuberas, evitar ingreso .de material que puede tapar el conducto.

Donde sea necesario, proteger las obras de riego (por ejemplo en cruce de quebradas). Asegurar el drenaje transversal de canales y construcciones mayores en ladera.

Diseo constructivo y proceso de construccin

Disear obras robustas y resistentes.

Sobredimensionar las partes de las obras que son susceptibles a ser afectadas por erosin o desgaste.

Controlar y asegurar la estabilidad de las obras (acueductos, reservorios). Introducir obras de proteccin (considerar aspectos de ingeniera de riesgo). Construir en terreno firme, sobre todo en laderas y cerca de quebradas por cruzarse. Evitar perturbar los taludes y construir en terreno compactado en ladera.

Asegurar supervisin para controlar cumplimiento estricto de las especificaciones tcnicas para la construccin.

Contratar mano de obra experimentada para aprovechar al mximo la resistencia y durabilidad de los materiales.

Introducir mecanismos de control de calidad por parte de los usuarios, por ser ellos que sufren de los posibles defectos.

En lo posible, reducir el uso de materiales importados a la zona, sobre todo en sistemas lejanos de mercados.

Funcionalidad y flexibilidad

Diseo hidrulico Dimensionar las obras basndose en los eventos extremos, como caudales en poca de lluvia (veranillos) versus caudales de poca seca. Evitar que las obras restrinjan los cambios en las reglas de distribucin / prcticas de conduccin.

Disear con vista al uso mltiple del agua: riego, uso domstico, lavado, abrevaderos, molinos de agua.

Prever diseo para el futuro: por ejemplo posible extensin del rea de riego o aumento de caudales.

Verificar con los usuarios sobre la funcionalidad de las obras diseadas.


Prever los usos alternativos de las estructuras: por ejemplo bordo de canal como senda, acueducto como puente.

Donde sea requerido, construir con posibilidades para la fcil ampliacin de las obras.

Disear con el supuesto que las obras sufrirn cierto abuso por parte de los usuarios, prever que esto no afecte la funcionalidad de las obras.

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Manejabilidad y transparencia Diseo hidrulico Disear obras cuyo funcionamiento hidrulico slo requiera manipulaciones sencillas y con

poco esfuerzo fsico.

Disear obras cuyo funcionamiento es fcil de entender.

Estandarizar el diseo de las obras a lo largo del sistema (por ejemplo tipos y dimensiones de compuertas y aforadores). Evitar el diseo de estructuras que trasladan la responsabilidad de su operacin y mantenimiento a instituciones externas .


Disear para la operacin sencilla de las obras: usar mecanismos de operacin fciles.

Disear con el supuesto que las obras sufrirn cierto abuso por parte de los usuarios, prever que esto no afecte la manejabilidad.

Mantenibilidad

Diseo hidrulico Disear con miras a reducir los requerimientos de limpieza y mantenimiento: generar condiciones de flujo que eviten el depsito de slidos y no afecten la solidez de las obras. Concentrar los depsitos de materiales slidos en puntos determinados con fcil acceso y buenas condiciones para la limpieza.

Donde no hay problemas de extrema escasez de agua, incorporar artefactos de limpieza hidrulica (como compuerta de fondo en desarenador).


Dimensionar las obras para el fcil ingreso de personas y con espacio para maniobrar.

Dimensionar las obras de acuerdo con los tamaos de herramientas que se usan en la limpieza.

En lo posible, usar materiales locales que son fciles de reponer.

Usar el proceso de construccin para ensear a los usuarios las prcticas de buena construccin y control de calidad.

Transferir la tecnologa y los conocimientos necesarios para el mantenimiento y la reparacin de las obras.

Seguridad

Diseo hidrulico Disear siempre una 'ruta segura' para flujos de agua excedentes como efecto de manejo inadecuado de obras.

Introducir medidas para controlar y desviar caudales excedentes antes de que ocasionen dao. Asegurar enlaces seguros con la red de drenaje natural, especialmente en puntos de rebalses controlados.

Tomar mrgenes amplios para las dimensiones de las medidas de seguridad (bordo libre). Disear los canales y obras para la situacin de uso a cinco aos de construir (mayor rugosidad, desgaste de solera).


Asegurar que las obras aguanten los previsibles usos no-intencionados.

Aplicar anlisis de ingeniera de riesgo para definir emplazamientos ptimos. Construir protecciones alrededor de las obras que representan posible peligro (estanques, acueductos, tubera colgante)

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Eficiencia de costos

Diseo hidrulico Comparar diseos alternativos con relacin a su aumento de disponibilidad de agua.

Comparar diseos alternativos con relacin a la seguridad de conduccin (anlisis de riesgos), dar preferencia a diseos de mayor seguridad.


Considerar eficiencia de costos con relacin a materiales de construccin y procesos constructivos (por ejemplo: materiales.locales versus materiales.importados, construccin en sitio versus uso de elementos prefabricados). Asegurar que los costos de operacin-y mantenimiento sean mnimos, con relacin a los costos de inversin inicial.


4 Red de riego

Los sistemas de riego cuentan con una red de canales (o conductos cerrados), que inicia con un canal principal desde la fuente, y que luego se ramifica para llevar el agua a las parcelas. Los canales de una red hidrulica se clasifican de distintas formas: Segn la jerarqua en el sistema: en canales primarios, secundarios y terciarios o en canales principales

y laterales. Segn la funcin: en canales de conduccin, distribucin, canales parcelarios o regaderos y canales de

drenaje. Al aplicar estas clasificaciones a los sistemas de riego de montaa, a menudo se observan incongruencias por falta de una jerarqua clara entre los conductos o porque existen canales con doble funcin. Se recomienda aplicar la clasificacin segn su utilidad adoptando cierta flexibilidad en su denominacin.

4.1 Diseo de la red de conductos En el diseo de la red de conductos pueden distinguirse dos etapas: I) El diseo de la red. 2) El diseo hidrulico de cada tramo de canal. En la primera etapa, se definen los rasgos generales de los canales y la relacin entre los tramos constituyentes. Este es el tema del presente Captulo. En la segunda etapa se definen los detalles especficos de cada tramo, sobre la base de su rol en el sistema y su ubicacin especfica en el terreno. Este tema se describe en el Captulo 5. En la mayora de los textos sobre riego e hidrulica slo se toma en cuenta la segunda etapa, enfocando principalmente los criterioslidrulicos del diseo por tramo.

Para el diseo de la red de canales, se siguen los siguientes pasos:

Paso 1) Definir las zonas por regarse: rea de influencia En una gran mayora, los sistemas de riego en Bolivia distribuyen su agua slo al grupo de socios con derecho de usufructo de la misma. El rea de influencia de estos sistemas es la suma de las parcelas que los socios cultivan debajo de la fuente de agua o del canal principal. La meta de los socios es que la mayor superficie posible de sus terrenos tenga acceso al agua.


Por este mismo hecho, en la mayora de los proyectos de riego la definicin del rea por regarse no es tanto un tema tcnico, sino una derivacin de quines cuentan con el usufructo del agua y dnde tienen sus parcelas. Solo ocasionalmente, el rea se define sobre la base de un anlisis de aptitud de suelos. En consecuencia, los estudios de suelos no deberan enfocar anlisis generales de aptitud de suelos, sino dar mayor nfasis en el anlisis de riesgos de degradacin en las parcelas asignadas por los socios del agua (amenazas de erosin y/o 1 salinizacin); esto para eventualmente excluir algunas parcelas del rea de influencia.

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Obras de Riego Para Zonas Montañozas-Bottega-Hoogendam