PROYECTO DE DISEÑO DE CONDUCCIÓN DE AGUA PARA

PROPÓSITOS DE RIEGO DE ZONAS AGRÍCOLAS.

Patricio Palacios Benavides, Estudiante 6to semestre EPN,

Julio 2015, Quito Ecuador

OBJETIVOS

Concluir en la referencia técnica de construcción más viable que tenga como parámetros principales la eficiencia y la economía, siendo tomadas en cuenta varias opciones de conducción, como es la utilización de un canal y una tubería a presión, denominada sifón.

Determinar la opción que será utilizada para la ejecución física en obra. Los rubros principales analizados son los que determinarán el costo necesario de inversión de la obra.

PROBLEMÁTICA

La problemática de la conducción del líquido vital para los diferentes propósitos de riego que satisfagan los diferentes requerimientos de láminas de riego calculadas para diferentes zonas en todo el año, ha conllevado al análisis de un diseño óptimo el cual permita un balance entre economía y eficiencia, dirigiendo así al proyectista al estudio de varias alternativas que representen el máximo beneficio entre las características antes mencionadas.

PROBLEMÁTICA

Se procederá a la revisión de los datos de diseño y con los mismos, realizar un análisis de costo por diferentes rubros, como los son el de excavación de tierras, rellenos, materiales y además caracterización de las tuberías utilizadas para el diseño óptimo de transporte del caudal necesario.

DATOS

DATOS

Q (m3/seg)1,5

n 0,016

Espesor de paredes

(m)

0,1

m 0,6

I °/ °° 1

Costo de excavación / m3 ($)

Costo de Revestimiento /

m3 ($)

Costo de Desalojo / m3 ($)

4 150 3

CAPACIDAD DEL CANAL RADIO MÍNIMOHasta 10 m3/s 3 * ancho de la base

De 10 a 14 m3/s 4 * ancho de la base

De 14 a 17 m3/s 5 * ancho de la base

De 17 a 20 m3/s 6 * ancho de la base

De 20 m3/s a mayor 7 * ancho de la base

Los radios mínimos deben ser redondeados hasta el próximo metro superior

Radio mínimo en canales abiertos

Fuente: “International Institute For Land Reclamation And Improvement” ILRI, Principios y Aplicaciones del Drenaje, Tomo

IV, Wageningen The Netherlands 1978.

DATOS

MATERIAL TALUD (horizontal : vertical)Roca Prácticamente verticalSuelos de turba y detritos 0.25 : 1Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concreto 0.5 : 1 hasta 1:1Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales

1:1

Arcilla firma o tierra en canales pequeños 1.5 : 1Tierra arenosa suelta 2:1Greda arenosa o arcilla porosa 3:1

Taludes apropiados para distintos tipos de material

Fuente: Aguirre Pe, Julián, “Hidráulica de canales”, Centro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT,

Merida, Venezuela, 1974

METODOLOGÍA Para la realización del canal que funciona únicamente por la acción

de la gravedad para el transporte del caudal requerido, es necesario un estudio de la sección óptima requerida, la cual es la sección del canal trapezoidal que brinda el máximo balance entre economía y beneficio, esta queda determinada por la tabla de cálculos mostrada en la sección de anexos, donde se determina las características físicas del canal a utilizar en el proyecto requerido, se puede observar el siguiente grafico referencial.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5$ 0.00

$ 20,000.00

$ 40,000.00

$ 60,000.00

$ 80,000.00

$ 100,000.00

$ 120,000.00

$ 140,000.00

SECCIÓN ÓPTIMA

Base (m)

Cost

o T

ota

l (

$)

METODOLOGÍA

Opción 1

METODOLOGÍA

Una vez obtenido los datos referenciales, se procede a realizar trabajo de gabinete dando un trazo preliminar, donde se hacen los ajustes necesarios para la correcta armonía entre trazado y topografía, evitando zonas de alta intervención de maquinaria para propósitos de cortes y rellenos de material granular de la zona previamente identificada, obteniéndose finalmente el trazo definitivo.

METODOLOGÍA

Opción 2

Parámetros como pendientes y tipo de suelo son mantenidos para la realización de la siguiente obra hidráulica, ya que se trata del mismo terreno y la misma ubicación; los demás datos como caracterizaciones físicas del canal y la vía de acceso se mantienen como en el caso anterior, ya que se transportará el mismo caudal de diseño antes mostrado.

METODOLOGÍA

Opción 2

METODOLOGÍA

Opción 3

La última opción de diseño se basa en el cálculo de un sifón, que funcionará la misma distancia de recorrido que los canales antes expuestos, el caudal que se llevará será el mismo que se vio, pero con las configuraciones que un sifón requiere para trabajar correctamente cuando se presenten depresiones y sección continua donde se lo necesite. El análisis mostrará el espesor de tubería requerido para que la integridad física e hidráulica de la obra se mantenga y el funcionamiento no se vea alterado

RESULTADOS Cuadros de resumen de inversión y obra, para canal trapezoidal con

alternativa de optimización con el uso de recursos de corte y relleno en la misma zona, para propósitos de ahorro y cubrir una mayor parte del proyecto con recursos de la misma localidad

RESULTADOS

Opción 1

Volumen de Corte

(m3)

Volumen de Relleno

(m3)

Volumen de

Desalojo (m3)

Volumen necesario de relleno

(m3)

Volumen neto de desalojo

(m3)

Revestimiento Canal

Total (m3) 1204947,68 768414,27 547179,46 110646,05 436533,41  

Inversión ($)$

4.819.790,72

$ 3.073.657,0

8   

$ 1.309.600,23

$ 1.365.379,18

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA$

10.568.427,21

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA por kilómetro $ 528.421,36

RESULTADOS

Opción 2

Volumen de Corte

(m3)

Volumen de

Relleno (m3)

Volumen de

Desalojo (m3)

Volumen necesario de relleno

(m3)

Volumen neto de desalojo

(m3)

Revestimiento Canal

Total (m3)

1790720,46 0 1790720,46 0 1790720,46  

Inversión ($)

$ 7.162.881,8

4$ 0,00    

$ 5.372.161,3

8

$ 1.365.379,18

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA $ 13.900.422,40

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA por kilómetro $ 695.021,12

RESULTADOS

Opción 3

Volumen de Corte (m3)

Volumen de Relleno (m3)

Volumen de Desalojo

(m3)

Costo tubería ($)

Total (m3) 297773,5 11641,85 286131,6521  

Inversión ($) $ 1.191.094,00 $ 46.567,39 $ 858.394,96$

9.942.337,05

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA$

12.038.393,39

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA por kilómetro

$ 601.919,67

RESUMEN TOTAL

El diseño de consideración de corte y relleno presenta un costo total de:

El diseño de consideración de corte presenta un costo total de:

El diseño de consideración un sifón presenta un costo total de:

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA$

10.568.427,21

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA$

13.900.422,40

TOTAL DE INVERSIÓNDE OBRA$

12.038.393,39

CONCLUSIONES

Se tiene que la opción más económica es la primera, ya que se presentan reutilización de material, lo que resulta beneficioso.

La alternativa de presentar solo corte en el proyecto, no representa mayor economía por la alta cantidad de volumen de desalojo.

Finalmente la alternativa del sifón, presenta altos precios debido a la topografía del lugar, en donde existen zonas que es necesario colocar altos espesores de tubería, incrementando así el precio final estimado de obra.

RENDERIZACIÓN DE CANALES

SIFON #7

11+840.00 11+880.00 11+920.00 11+960.00 12+000.00 12+040.002300.00

2400.00

2500.00

2600.00

2700.00

2800.00

2900.00

3000.00

PIZOMETRICATERRENO

SIFON #11

15+840.00 15+900.00 15+960.00 16+020.00 16+080.002400.00

2500.00

2600.00

2700.00

2800.00

2900.00

3000.00

3100.00

3200.00

PIZOMETRICATERRENO