Variación de la máxima eficiencia hidráulica en los diseños de canales de irrigación rectangulares y trapezoidales de baja pendiente

Abstract

La presente investigación desarrolla los criterios de diseño hidráulico de canales de irrigación de formas rectangulares y trapezoidales y como estos varían sus dimensiones de en función de la máxima eficiencia hidráulica. Este trabajo incluye una introducción al entorno de los canales de irrigación, las problemáticas asociadas, los objetivos que se buscan y el desarrollo propiamente de la investigación.

Para este trabajo se seleccionó el proyecto de irrigación del canal de Chucupe ubicado en la provincia de Chiclayo, departamento de Lambayeque. El tramo elegido del proyecto se encuentra entra la progresiva 0+000 km a la 1+095 km, cuya sección es trapezoidal y se encuentra revestido de concreto. Este canal fue evaluado por criterios hidráulicos tales como: velocidad, borde libre, número de Froude, ancho de solera y pendiente; criterios que influyen en la máxima eficiencia hidráulica (MEH).

Se analizaron diez valores de pendientes para las secciones trapezoidales (existente) y rectangulares (propuesta), cuyos valores se encuentran 0.10 %o y 30 %o. Los resultados de los criterios hidráulicos señalados se obtuvieron con el empleo del programa H-Canales. Aplicando el criterio de MEH en las 10 pendientes propuestas, la sección trapezoidal de un canal es más eficiente hidráulicamente que un canal de sección rectangular.

Los resultados indicaron que seis propuestas de cambio de pendiente del canal trapezoidal son viables para realizar un rediseño del canal original. Por otro lado, ninguna alternativa de cambio de pendiente en un canal rectangular cumple con los criterios hidráulicos propuestos en este trabajo.

The present research develops the hydraulic design criteria for rectangular and trapezoidal irrigation channels and how their dimensions vary based on maximum hydraulic efficiency. This work includes an introduction to the irrigation channel environment, associated issues, the objectives pursued, and the actual research development.

For this study, the Chucupe irrigation canal project located in the Chiclayo province, Lambayeque department, was selected. The chosen section of the project spans from kilometer 0+000 to kilometer 1+095 and has a trapezoidal cross-section lined with concrete. This canal was assessed based on hydraulic criteria such as velocity, freeboard, Froude number, bottom width, and slope; criteria that influence maximum hydraulic efficiency (MHE).

Ten slope values were analyzed for both trapezoidal (existing) and rectangular (proposed) sections, with values ranging from 0.10 ‰ to 30 ‰. The results of the mentioned hydraulic criteria were obtained using the H-Canals program. Applying the MHE criterion to the 10 proposed slopes, the trapezoidal section of a canal is hydraulically more efficient than a rectangular section.

The results indicated that six proposed changes in slope of the trapezoidal channel are feasible for a redesign of the original channel. On the other hand, no alternative slope change in a rectangular channel meets the hydraulic criteria proposed in this work.