REVESTIMIENTOS DE CANALES PARA RIEGO (H 51)
Introduccin
Uno de los problemas fundamentales de la civilizacin moderna es
el del agua, como consecuencia de la infinidad de usos a que se la
destina. El agua es fundamental para el hombre, quien la utiliza
tanto para bebida, limpieza y eliminacin de desechos, como tambin
para la produccin de energa, transporte y en particular como
elemento bsico de la agricultura.
El consumo de agua se va incrementando en el transcurso del
tiempo en forma sorprendente, no slo por el aumento de la poblacin
mundial, la denominada explosin demogrfica, sino tambin debido al
alza del consumo por habitante. Un ejemplo de lo indicado es que en
los Estados Unidos, pas en el que la poblacin se duplic en el
perodo comprendido entre 1900 y 1950, el consumo de agua se
cuadruplic; es decir que el consumo por habitante se duplic en ese
mismo lapso.
Estos consumos de agua en constante aumento debern ser
contenidos porque la demanda se aproxima cada vez al mximo de las
disponibilidades de las fuentes de aprovisionamiento, las que no
son ilimitadas.
Las normas de economa, o del uso racional del agua, deben
prevalecer tambin en el riego de las tierras de cultivo, a cuyo fin
debe buscarse la forma de mejorar su eficiencia eliminando las
prdidas y el derroche, los que son muy elevados. Entre las prdidas
ms significativas se cuentan las de conduccin n los canales de
tierra, producidas fundamentalmente por infiltracin, las que pueden
llegar en casos extremos hasta el 50 % del total del agua derivada
a los canales, segn mediciones efectuadas sistemticamente.
La reduccin o eliminacin de las prdidas por infiltracin, como
est ampliamente demostrado por la experiencia, puede lograrse
revistiendo los canales con una pelcula de material impermeable,
expediente que, aunque costoso, resulta ms barato que buscar aguas
adicionales, y que es generalmente justificable econmicamente.
Entre los materiales modernos empleados para el revestimiento de
canales se destaca el hormign de cemento portland, cuyo uso en
virtud de sus relevantes caractersticas, es decir, resistencia,
impermeabilidad, facilidad constructiva y su notable durabilidad,
satisface cumplidamente los aspectos funcionales del revestimiento
y tiene una larga vida de servicio, condiciones que le permiten
prestar servicios durante un perodo sustancial de aos.
Por esas condiciones su uso se ha difundido extraordinariamente
en los pases en que el riego de las tierras de cultivo alcanza su
mayor eficiencia y desarrollo. Para ejemplificar bastara sealar que
de acuerdo con los datos estadsticos publicados por el Bureau of
Reclamation de los Estados Unidos de Amrica, el 93,5% de los
revestimientos de canales construidos por esa Reparticin son de
hormign.
Nuestro pas, que posee una ponderable superficie de tierra bajo
riego, tambin experimenta la necesidad de asegurar la mayor
eficiencia del mismo.
El Instituto del Cemento Portland Argentino ha promovido
sistemticamente el uso del hormign y otras aplicaciones del cemento
portland para el revestimiento de canales, y difundido las tcnicas
y criterios ms convenientes para su proyecto, construccin y
conservacin.
En el presente folleto ha reunido y actualizado todo ese
material con objeto de facilitar su consulta por los proyectistas y
los usuarios, alentando la seguridad de que el mismo ser una
contribucin efectiva para nuestra ingeniera de riego, la que
constituye uno de los pilares positivos para el fecundo desarrollo
de vastas regiones de nuestro pas, folleto que hoy presenta a la
consideracin de los estudiosos.
CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE LA NECESIDAD DEL
REVESTIMIENTO
Desde la ms remota antigedad el hombre ha desarrollado sus
actividades en lugares donde ha podido contar con un
aprovisionamiento adecuado de agua, razn por la cual las
poblaciones se fueron concentrando en las mrgenes de ros y lagos.
Con posterioridad, la necesidad de utilizar tierras ubicadas en
regiones ridas o semiridas hizo que se abrieran canales para
hacerles llegar agua suficiente para el desarrollo de los
cultivos.
Una evidencia concrete de la relacin estrecha que existe entre
las necesidades alimenticias de la poblacin y el aprovechamiento de
los recursos hidrulicos la ofrecen China e India, pases que ocupan
el 1 y 2 lugar mundial por su poblacin, y que, justamente, ocupan
tambin esos lugares en superficies beneficiadas por sus redes de
canales de riego, con 36 y 20 millones de hectreas
respectivamente.
En nuestro pas, que posee dos tercios de su territorio
comprendido dentro de las zonas ridas y semiridas, el riego era
conocido y practicado por los diaguitas y los calchaques antes de
la llegada de los conquistadores.
En la actualidad la superficie beneficiada alcanza a 950 000
hectreas que si bien equivalen slo al 3,5% de los 27 millones de
hectreas bajo cultivo tienen una significacin econmica muy
importante.
El aumento de la poblacin y la necesidad de incrementar nuestras
exportaciones hace imprescindible la ampliacin de las zonas
regadas. Ellas traern riqueza y desarrollo a muchas regiones no
aprovechadas suficientemente permitiendo de tal manera compensar el
desequilibrio en la distribucin de la poblacin del pas provocado
por la industrializacin de las grandes ciudades del litoral.
Eficiencia del riego
El agua que se utiliza para el riego, llega a los cultivos
despus de recorrer un conjunto de canalizaciones desde la fuente de
aprovisionamiento. Durante ese recorrido se producen prdidas que
hacen que la cantidad de agua realmente consumida por las plantas
sea muy inferior a la disponible en la iniciacin del sistema de
irrigacin. La relacin entre estas dos cantidades o sea entre la
dotacin neta y la bruta constituye la eficiencia o rendimiento del
riego. Esta eficiencia puede aumentarse reduciendo las prdidas, las
que pueden producirse por conduccin, distribucin, percolacin
profunda, evaporacin o an por los mtodos de riego utilizados.
Prdidas por conduccin en los canales de riego
Entre las prdidas de agua ms severas que se registran en los
sistemas de riego figuran las causadas por la conduccin en canales
carentes de revestimientos (figura 1), las que son producidas
fundamentalmente por infiltracin.
Los principales factores que intervienen para que esas
infiltraciones tengan mayor o menor importancia son los que se
indican a continuacin:
a) Las caractersticas de los suelos que atraviesa el canal,
incluso su permeabilidad.
b) La edad del canal y la cantidad de limo que conduce el
agua.
c) La altura del agua o tirante.
d) El rea mojada.
e) La altura de la napa fretica con relacin al fondo del
canal.
f) La temperatura del agua.
g) La velocidad del agua.Adems de estos factores existen otros
cuya influencia resulta muy difcil de apreciar, tales como la
presencia de malezas (figura 2) que obstruyen el canal disminuyendo
su seccin transversal y reduciendo el caudal. La vegetacin consume
y transpira apreciables cantidades de agua. Por otra parte las
plantas con races profundas aflojan el suelo de las bermas,
mientras que los rboles adyacentes absorben agua por sus races
provocando tambin importantes prdidas.De las mediciones de las
prdidas por infiltracin efectuadas en distintos sistemas de
irrigacin se deduce la importancia de las mismas. En efecto, el
Bureau of Reclamation ha determinado valores del 55%, mientras que
en la India se han medido prdidas del 44%.
A las perdidas mencionadas deben adicionarse las que se producen
en las propias granjas a causa de los mtodos inadecuados y las
prcticas descuidadas en la aplicacin de los riegos. En un estudio
efectuado en el estado de Utah (EEUU) se demostr que la suma de las
prdidas mencionadas llegaba al 755, es decir que de cada 4 litros
de agua derivados de las fuentes, solamente 1 logra completar su
recorrido y ser efectivamente utilizado.
Figura 1 Figura 2
Ventajas que ofrece el revestimiento de los canales (figuras 3,
4 y 5)
Figura 3 Figura 4
Figura 5
El revestimiento de canales, aparte de su funcin fundamental de
eliminar las prdidas por infiltracin, ofrece otras ventajas de
importancia entre las cuales cabe mencionar las siguientes:
Prevencin de la erosin.
Imposibilidad de roturas.
Eliminacin de vegetacin.
Aumento de la capacidad del canal, o reduccin de la seccin
transversal.
Disminucin de los costos de mantenimiento.
Reduccin de los costos de riego.
Proteccin de la salud pblica.
Acortamiento del trazado por las mayores pendientes
admisibles.
Eliminacin del efecto de la salinizacin, tan destructivo e
tierras productivas.
Prevencin de la erosin
La experiencia demuestra que la variacin de las velocidades en
canales sin revestimiento produce sedimentacin de materiales
extraos y desprendimientos en los taludes. Estos fenmenos son ms
notables en zonas de suelos granulares que, por su menor cohesin,
son fcilmente disgregables, lo que provocan modificaciones de la
seccin transversal, e incluso cambios en los perfiles
longitudinales del canal. El proyectista debe tener en cuenta estos
factores al adoptar las pendientes longitudinales, las formas de
las secciones transversales y los radios de las curvas
horizontales. Como consecuencia de estas limitaciones los proyectos
se encarecen, pues a fin de no sobrepasar velocidades lmites del
agua deben reducirse las pendientes longitudinales, con el
consiguiente aumento de las longitudes de las redes, as como tambin
preverse curvas amplias para evitar excavaciones indeseables.
El revestimiento de los canales permite adoptar velocidades de
escurrimiento ms elevadas, y por lo tanto mayores pendientes y
radios de curvas horizontales menores, lo que se traduce en
longitudes y secciones menores as como taludes ms empinados que en
los canales sin revestir.
Imposibilidad de roturas
Como consecuencia de socavaciones provocadas por erosin,
embancamientos por perturbaciones debidas a vegetacin o
sedimentacin de materiales de arrastre, accin de animales cavadores
u otras causas diversas, en los canales no revestidos pueden
producirse roturas cuyas consecuencias pueden llegar a ser
catastrficas, no slo desde el punto de vista econmico, sino de la
seguridad personal de los habitantes de zonas situadas en niveles
ms bajos.
En efecto, la rotura imprevista de una canalizacin puede
provocar la prdida de una cosecha por falta de agua en los
sembrados durante el lapso que dure la reparacin; por otra parte,
una vez producida una abertura en el talud del canal la misma
velocidad del agua provoca el ensanchamiento de esa abertura, con
lo cual pueden formarse verdaderos aluviones que destruyen
cultivos, vas de comunicacin, y hasta poblaciones con el
consiguiente peligro para sus habitantes.
Si el canal es revestido resulta imposible la produccin de
roturas, y an en el caso en que ocurrieran agrietamientos, la
resistencia a la erosin del material del revestimiento impide el
ensanchamiento de la abertura con lo cual se evita la posibilidad
de consecuencias graves.
Eliminacin de vegetacin
En los canales sin revestimientos, tanto los taludes como el
fondo tienden a cubrirse de vegetacin, especialmente pastos y
hierbas, aunque tambin suelen en algunos casos desarrollarse en las
bermas arbustos y hasta rboles.
La vegetacin afecta al canal, por una parte al restarle agua que
las plantas utilizan para su desarrollo y por otra parte al
contribuir a disminuir la velocidad del agua, con lo cual se reduce
el caudal, y simultneamente, se facilita el depsito de sedimentos,
lo que, a su vez, tiende a disminuir la seccin efectiva del
canal.
El revestimiento impide el crecimiento de la vegetacin anulando
los inconvenientes enumerados.
Aumento de la capacidad del canal
La eliminacin de la erosin permite que el agua circule en los
canales revestidos a mayor velocidad que en los de tierra,
obtenindose, como resultado, mayor caudal para igual seccin (figura
6). Las velocidades lmites para canales de tierra estn comprendidas
entre 0,50 y 1 m/s, dependiendo del tirante de agua y del tipo de
suelo. En canales revestidos, como se ver ms adelante, son
admisibles velocidades muy superiores.
Figura 6Disminucin de los costos de mantenimiento
La conservacin de los canales de riego no revestidos incluye las
tareas de extraccin de vegetacin, cierre de aberturas, reperfilado
transversal y longitudinal, cegado de cuevas y eliminacin de
animales excavadores. Las tareas mencionadas son permanentes y su
abandono, an por cortos perodos, puede provocar inconvenientes
importantes. Estos tems desaparecen casi totalmente en los canales
revestidos. A los efectos de realizar estudios comparativos de
costos entre canales revestidos y sin revestir, deben agregarse a
los costos iniciales de ambos, los respectivos costos de
mantenimiento; esta consideracin adquiere gran importancia si se
tiene en cuenta que en determinadas condiciones, y para algunas
zonas, el costo anual de la conservacin se aproxima al costo
inicial de un revestimiento de hormign.Reduccin de los costos de
riego
La simplificacin en las tareas de distribucin de las aguas,
provenientes de la automatizacin que permiten los canales
revestidos brinda una disminucin sustancial de la incidencia de
mano de obra; el valor de esta reduccin puede llegar al 75% con
respecto a los canales sin revestir; simultneamente, la mencionada
simplificacin ahorra tiempo lo que resulta muy importante cuando se
trata de hacer llegar el agua a las plantaciones en el momento
oportuno.
Proteccin de la salud pblica
El medio ambiente existente en los canales sin revestir es
propicio a la proliferacin de insectos y en especial mosquitos.
Entre las causas que favorecen el desarrollo de mosquitos en loa
canales sin revestir pueden mencionarse las siguientes:
1- Filtraciones que originan zonas pantanosas.
2- Fondos de canales no perfectamente a nivel, lo que causa la
formacin de charcos y crecimiento de pasto durante los perodos en
que el canal no se usa.
3- Los mosquitos dejan sus huevos preferentemente en las
espadaas y otras malezas que crecen en los canales no
revestidos.
En los canales revestidos no se dan las condiciones favorables
para el desarrollo de los mosquitos debido a que la filtracin y
formacin de charcos se reducen y se elimina el crecimiento de
malezas.
Acortamiento del trazado por las mayores pendientes
admisibles
Como consecuencia de la alta resistencia al desgaste que posee
el hormign, pueden adoptarse en los canales revestidos con este
material, velocidades de circulacin del agua muy superiores a las
de los canales sin revestir. Por tal razn en zonas de topografa
accidentada es posible disminuir la longitud de los canales,
aumentando la pendiente longitudinal del trazado y disminuyendo los
radios de las curvas horizontales.
Eliminacin del efecto de la salinizacin de las tierras
En el caso en que un canal no revestido atraviese zonas en las
que el terreno presente estratos con altas concentraciones de
sales, el agua que se infiltre por capilaridad, va aumentando la
salinidad del manto que se utiliza con fines agrcolas. El
revestimiento del canal, al impedir la infiltracin, no permite que
se produzca el fenmeno descrito y por lo tanto las tierras
adyacentes a las canalizaciones no disminuyen su aptitud para el
cultivo.
Condiciones que deben cumplir los revestimientos de canales
En el prrafo anterior se han descrito las ventajas que ofrece el
revestimiento de los canales de riego. Para que esas ventajas se
obtengan realmente es necesario que cumple con determinadas
condiciones, siendo las ms importantes las siguientes:
Impermeabilidad.
Resistencia estructural y a la erosin.
Durabilidad.
Mxima eficiencia hidrulica.
Resistencia a la accin destructiva proveniente del paso de
animales o cada de piedras, etc.
Costo moderado.
Los revestimientos de canales en los que se utiliza el cemento
como ligante, ya sea en forma de hormigones o suelo cemento, que
pueden proyectarse para adaptarlos a distintas necesidades locales,
cumplen satisfactoriamente las exigencias citadas. En efecto,
cuando estos revestimientos se asientan sobre subrasantes
adecuadas, se elaboran con agregados apropiados y se ejerce
adecuado control durante la distribucin, terminacin y curado del
material pueden transportar el agua a velocidades relativamente
altas con mnimo costo de mantenimiento durante una larga vida de
servicio. Se considera que los revestimientos de hormign pueden
soportar las velocidades mximas que puede alcanzar el agua que
corre por canales.
El Bureau of Reclamation de los Estados Unidos, institucin
rectora en dicho pas para el proyecto y supervisin de obras de
canalizacin, estima una vida probable de servicio
de ms de 40 aos para los canales revestidos con hormign. Resulta
interesante destacar que segn las cifras estadsticas de esa misma
institucin, el 93,5% del conjunto de canales de importancia que
tiene a su cargo, han sido revestidos con hormign.
Justificacin econmica del revestimiento de canales
El revestimiento de canales puede ser justificado plenamente por
diversas razones entre las cuales la fundamental es el aumento del
rea regable, que puede llegar a duplicarse con los consiguientes
beneficios, en especial cuando el agua disponible es escasa, o se
ha llegado a duplicarse con los consiguientes beneficios, en
especial cuando el agua disponible es escasa, o se ha llegado al
mximo de aprovechamiento posible de una fuente de abastecimiento.
Otro motivo de justificacin lo constituye la topografa de la zona a
beneficiar, dado que en el caso en que la misma sea accidentada, el
revestimiento permite utilizar altas velocidades en canales de gran
pendiente, sin peligro de socavaciones u erosiones en el lecho y
taludes; por otra parte en regiones excesivamente llanas, en las
que como consecuencia de la poca pendiente resultan velocidades muy
pequeas, el revestimiento disminuye la posibilidad de
embancamientos.
La medida del valor econmico de un revestimiento de canal, como
el cualquier otra estructura est dada en realidad por su costo
anual y no por su costo inicial. Este costo anual surge de la suma
de tres tems: el inters correspondiente al capital invertido en la
construccin, los gastos de conservacin o mantenimiento y la cuota
anual necesaria para amortizar ese capital invertido, o la fraccin
del mismo correspondiente a la parte de obra destruida al trmino de
su vida til.
En el caso en que se estudie la posibilidad del revestimiento de
un canal, debe compararse el coto as determinado con el que resulte
de la suma del gasto de mantenimiento anual del canal sin revestir,
ms la evaluacin del costo de las prdidas de agua en el mismo lapso;
cuando el costo mencionado primeramente resulte inferior al
correspondiente al canal sin revestir, el revestimiento en estudio
estar justificado econmicamente.
Al efectuar el estudio comparativo mencionado debe tenerse en
cuenta que generalmente los canales sin revestir requieren
secciones transversales mucho ms grandes que los canales revestidos
de similar capacidad. En efecto, a fin de evitar las altas
velocidades del agua, los canales no revestidos son construidos ms
anchos, de menor profundidad y con taludes ms tendidos que los
canales revestidos. Cuando se hace necesario revestir un canal de
tales caractersticas, se plantean dos posibles soluciones, una es
la de utilizar el perfil transversal existente, con el consiguiente
aumento innecesario de la superficie a revestir. La otra solucin
consiste en rellenar la seccin existente para llevarla a las
dimensiones que corresponden al canal revestido de capacidad
equivalente. En cada caso debern analizarse ambas variantes y
elegir aqulla que para las condiciones locales resulte ms
conveniente.
El anlisis de costos puede efectuarse desde dos puntos de vista.
El del usuario, que naturalmente debe ajustarse al criterio
expuesto en el prrafo precedente, y el del Estado o la Comunidad,
el que debe tener en cuenta tambin los beneficios intangibles que
pueden ser mucho ms importantes que los directos. Cabe contemplar
entre ellos la promocin del progreso de las regiones ridas o
desrticas. La expansin del riego permite incorporar tierras
improductivas, con el consiguiente afincamiento de poblacin y el
desarrollo de nuevas zonas que a su vez brindan un aumento en la
produccin de alimentos, problema cuya importancia extraordinaria no
escapa a los estadistas de la hora actual.
Un anlisis completo relativo a la justificacin econmica del
revestimiento est fuera de los lmites de este folleto.
Como antecedente ilustrativo se dan a continuacin los resultados
de dos ejemplos estudiados en el trabajo citado. En el primero se
calcula el costo anual de un caudal sea del orden de 35 M3/s. En
base a las hiptesis formuladas se establece que el rea del canal
revestido es de 15,55 m2 y que la misma para el canal sin revestir
asciende a 38,90 m2, es decir, que el revestimiento ha permitido su
reduccin al 40% aproximadamente, lo que se ha obtenido calculando,
que en el caso del canal sin revestir la velocidad crtica (definida
como la que no ocasiona sedimento de erosin), es de 0,95 m/s; y que
en cambio la velocidad para el canal revestido puede ser fijada en
2,25 m/s. La prdida anual por conduccin, por km de canal sin
revestir, se ha calculado en 2 500 000 m3. En cuanto a los costos
anuales el trabajo citado arroja los siguientes valores por km de
canal; la prdida por conduccin y por ao es de $ 630 000; las
economas de conservacin ascienden a $ 40 000 y las correspondientes
a las mejoras generales se elevan a $ 20 000, lo que significa que
la economa total obtenida por la ejecucin del revestimiento es de $
690 000 por km por ao. El costo anual del revestimiento es de $ 625
000 cuando se computan intereses sobre el costo del revestimiento,
cantidad que se reduce a $ 406 000 cuando el costo del
revestimiento no devengue intereses, como en el caso de su atencin
por partidas de presupuesto, u otro tipo de financiacin directa. Es
decir que en ambos casos el revestimiento produce economas, en el
primer caso del orden del 10% y en el segundo del 43%.
En el segundo ejemplo las determinaciones se efectan sobre un
canal del tipo denominado hijuela, de 0,5 m3/s de caudal,
arribndose a los siguientes resultados: economas totales obtenidas
por el revestimiento $ 101 070 por km por ao; costo del
revestimiento computando intereses, $ 77 000 y sin cmputo de
intereses $ 35 000, tambin por km /ao. Es decir que las economas
registradas son del 36 y 70%, respectivamente, segn que se
computen, o no, intereses. Debe contarse que lo que cuenta son los
valores relativos, puesto que los absolutos se refieren a los
costos corrientes del ao 1986.
Como puede apreciarse, las economas obtenidas con el canal de
menor caudal son notablemente superiores; dado que ambos ejemplos
han sido calculados bajo las mismas hiptesis, su comparacin
demuestra, como ya se ha dicho anteriormente en el texto de este
folleto, que el revestimiento de los pequeos canales se justifica
econmicamente en forma ms amplia que el correspondiente a los de
grandes dimensiones.
Debe sealarse, por otra parte, que en los ejemplos expuestos se
han tenido en cuenta los costos directos solamente. La justificacin
econmica del revestimiento sera mucho ms amplia si se hubieran
computado tems tales como el valor del agua ahorrada que permite
regar ms tierras con el consiguiente aumento de las reas bajo
cultivo y la promocin del desarrollo zonal, o el uso de la misma
para otras finalidades, la influencia beneficiosa del menor costo
del agua en el abaratamiento de la produccin, y las restantes
ventajas que se han resumido en el texto de este folleto.
Es interesante anotar al respecto que en el mencionado trabajo,
citado en (1), se ha efectuado un estudio para un sistema
idealizado de riego, compuesto de las varias clases de canales, con
sus respectivas longitudes, para condiciones medias de suelos y que
mediante las ecuaciones deducidas se han determinado las prdidas de
agua por conduccin. Se ha establecido as, que las prdidas totales
por tal causa alcanzaran a un 50 %; y exponindose adems, entre sus
conclusiones que: a) Es requisito fundamental reducir las prdidas
de agua por conduccin en los canales mediante un revestimiento
econmico con hormign (suelo cemento), con lo cual, adems, de otras
ventajas, permitira, en condiciones medias, duplicar el rea regada
con la misma provisin de agua; y b) Estos revestimientos se
justifican econmicamente frente al costo de agua perdida.
PROYECTO DE UN REVESTIMIENTO
La traza de un canal depende de muchos factores, tales como la
planimetra de la zona, las caractersticas de la misma, etc, pero
fundamentalmente debe desarrollarse por donde mejor sirva a la
tierra que debe regar y de un modo tal que riegue la mayor
superficie posible.
Ahora bien, esto puede conducir a que se ubiquen canales con
recorridos sinuosos y curvas pronunciadas que dan lugar, a que se
produzcan erosiones considerables en los canales sin revestir, y a
dificultades constructivas en los revestidos, sobre todo cuando se
utilizan mquinas de moldes deslizantes.
Es conveniente que los canales corran adyacentes a los lmites de
las propiedades o caminos existentes con el objeto de eliminar la
posibilidad de que se creen fracciones de tierra de formas
irregulares.
La seccin transversal de canal de uso ms general es la
trapecial, que es eficiente desde el punto de vista hidrulico y
cuyo revestimiento es el ms econmico. Esta seccin ha reemplazado en
la mayora de los pases a la de perfil semicircular que,
aparentemente, es la ms econmica por su menor permetro, pero que
ofrece inconvenientes de carcter constructivo que anulan aquella
ventaja.
La seccin trapecial normalmente utilizada es de solera ancha y
taludes suaves. El ancho de la solera se reduce gradualmente a
medida que disminuye el caudal hacia aguas abajo por la prestacin
del servicio.
Variando las distintas dimensiones del canal, tales como el
ancho de la solera, la pendiente y longitud de los taludes, se
pueden obtener diferentes secciones trapeciales para un mismo
caudal. Generalmente se opta por mantener constante la pendiente de
los taludes y variar solamente el ancho de la solera y la altura
del agua para lograr secciones aptas para diferentes caudales a lo
largo de la red de canalizacin. En general se adoptan taludes cuya
relacin habitual es de 1 1/2 en horizontal a 1 m vertical para
revestimientos de hormign y suelo cemento, los que facilitan el uso
econmico de equipos mecanizados.
Las secciones trapeciales de poca altura y soleras anchas son
las ms adecuadas para bajar los costos de construccin del
revestimiento, porque el revestimiento de la solera cuesta menos
que el de los taludes; adems el costo de las excavaciones y
terraplenes, necesarios para el emplazamiento del canal, aumentan
con su profundidad y altura, respectivamente.
La mayora de las tablas y bacos que se utilizan para el proyecto
de las secciones transversales estn basadas en las tradicionales
frmulas de Razin, de Chezy o de Manning. En muchos casos los
resultados obtenidos con estas distintas frmulas son muy
similares.
La frmula de Manning ampliamente usada en el clculo de canales
tiene la siguiente expresin:
V = k R 2/3 i
en la cual
v = velocidad de escurrimiento del agua en m/s.
R = radio hidrulico en m.
i = pendiente longitudinal.
K = coeficiente de friccin. (los valores de k
generalmente adoptados son: k = 72 para canales revestidos de
hormign y k = 40, sin revestimiento; para shotcrete y suelo cemento
k oscila entre 55 y 65).
A fin de facilitar el clculo de las secciones transversales
pueden utilizarse bacos en que intervienen el caudal, la pendiente
longitudinal, la velocidad y el radio hidrulico. Estos bacos
permiten obtener dos de los valores mencionados cuando se conocen
los otros dos. En la figura 7 se muestra un baco como el descrito,
para el caso del revestimiento de hormign, cuyo coeficiente k es
72. Por medio del mismo puede resolverse, por ejemplo, el caso ms
comn que se presenta en la prctica, es decir, proyectar un canal
para un caudal determinado y una pendiente longitudinal conocida.
El procedimiento consiste en obtener un punto en el grfico cuyas
coordenadas corresponden a los valores que son datos del problema
(caudal y pendiente longitudinal). Por dicho punto pasan dos
rectas, una de cada familia, que corresponden a la velocidad y
radio hidrulico resultantes y que se obtienen por interpolacin
lineal entre los valores de las rectas vecinas al punto. Si la
velocidad encontrada est dentro de los valores mximos y mnimos
admisibles, se procede a elegir la seccin transversal ms
conveniente cuyo radio hidrulico sea el hallado.
Para el caso particular de canales de seccin trapecial y con
taludes de pendiente 1: 1,5(vertical, horizontal) se ha
confeccionado otro baco (figura 8) en el que intervienen los
siguientes elementos:
R: radio hidrulico en metros (eje de las abscisas).
b: ancho del fondo en metros (eje de las ordenadas).
d: profundidad del agua o tirante en metros.
b
r = ----- : haz de rectas.
d
Las relaciones entre las dimensiones mencionadas para las
condiciones fijadas corresponden a la expresin:
r + 3,6
b = ----------- r R
r + 1,5
Desde el punto de vista hidrulico exclusivamente, puede
determinarse para una seccin transversal de superficie (A) y ngulo
fondo y talud (() fijados, el valor del tirante(d) que proporciona
el mximo caudal; ese valor surge de la siguiente expresin:
Figura 7
Figura 8
A sen ( d = ( ---------
2 cos (Una vez obtenido el valor del tirante, puede fijarse el
ancho de fondo(b) en funcin de la superficie de la seccin(A), el
tirante (d) y el ngulo (() de acuerdo con la ecuacin:
b = ( A/d ) (d/ tg ()
La relacin r entre el ancho de fondo (b) y el tirante (d) se
determina en el caso de los canales sin revestir, teniendo en
cuenta que la velocidad del agua debe mantenerse dentro de valores
que no ocasionan erosiones en caso de ser excesivos o sedimentacin
si son muy bajos.
En el caso de los canales revestidos, aparte de las condiciones
hidrulicas se tienen en consideracin otros factores como la
necesidad de normalizar dichos valores para facilitar los mtodos de
clculo y simplificar los equipos de construccin.
Por otra parte se consideran econmicamente los costos relativos
de excavacin y terraplenamiento y la existencia o no de napas
freticas en el terreno de fundacin.
El Bureau of Reclamation ha publicado como gua un grfico en el
que las abscisas corresponden a valores de caudales y las ordenadas
a las dimensiones de fondo y profundidades del agua; las dos curvas
que aparecen en se grfico (figura 9), son representativas de
valores promedios de dichas magnitudes para un gran nmero de
canales revestidos proyectados por esa Institucin.
Cuando las condiciones topogrficas de los canales y acequias lo
exijan, como en el caso en que no se disponga del ancho necesario
requerido por una seccin trapecial normal se proyectan secciones
rectangulares, especialmente para pequeos canales. Debe tenerse en
cuenta que, si los taludes del canal se proyectan formando con el
fondo ngulos cercanos a los 90, su funcin ya no es la de un
revestimiento, sino que actan como muros de sostn de los
terraplenes laterales y debe por lo tanto verificarse su
estabilidad ante el empuje que stos puedan ejercer.
Figura 9
Se desarrolla a continuacin un ejemplo de utilizacin de las
tablas y bacos descriptos: se trata de proyectar un canal de seccin
trapecial revestido en hormign con taludes 1:1,5 para un caudal de
0,4 m3/s y con una pendiente longitudinal del 1 0/00. Entrando en
el baco con estos dos valores en abscisas y ordenadas
respectivamente se obtienen v = 0,87 m/s y R= 0,235 m, se adopta el
valor de r = 1,33. En el baco de radios hidrulicos anchos donde la
vertical correspondiente a r = 1,33 (por interpolacin), se obtiene
b = 55 cm y por lo tanto d = 41 cm (figura 10).
Figura 10
Las dimensiones indicadas corresponden a condiciones normales de
funcionamiento del canal, pero como debe preverse la posibilidad de
incrementos importantes de caudal con motivo de deshielos o lluvias
excepcionales, es necesario aumentar la altura de la seccin
transversal con respecto a la calculada. Esta altura suplementaria
o borde libre no debe ser en ningn caso inferior a 15 cm para
caudales de hasta 1,5 m3/s; este valor se aumentar a 30 cm cuando
el caudal alcance los 8 m3/s y a 60 cm para 70 m3/s.
Caractersticas geomtricas e hidrulicas de canales revestidos con
hormign, de diferentes anchos de fondo. Seccin transversal de forma
trapecial con taludes de pendiente 1,5 : 1(horizontal : vertical).
Espesor del hormign: 5 cm.
Ancho
de fondo
(h)Profundidad
del agua
(d)Pendiente
Longitudinal (i)Velocidad del agua
(v)Caudal
(Q)Desarrollo transversal
(1)Volumen de h por m lineal
mm0/00m/sm3/smm3/m
0,500,4010,840,372,680,134
1,000,7511,292,044,440,222
1,501,1011,665,756,380,319
(1) Se ha considerado que los bordes superiores de los taludes
estn ubicados a 15 cm 20 cm por encima del nivel del agua, para
anchos de fondo de hasta 1,20 m o ms respectivamente; adems estos
bordes se prolongan horizontalmente hacia el exterior del canal
manteniendo el espesor del revestimiento y en una longitud de 10
cm.
La velocidad del agua en los canales sin revestir debe estar
comprendida entre aqulla que no cause erosin en su permetro mojado
y la que cause sedimentacin. La velocidad mxima est generalmente
comprendida entre 0,75 y 1,00 m/s, dependiendo de las dimensiones
del canal y de las caractersticas del material en contacto con el
agua.
En canales revestidos con hormign de cemento portland se han
usado satisfactoriamente velocidades de hasta 4,50 m por segundo.
Cuando dicha velocidad excede de 2,5 m/s se tratar de terminar la
superficie en forma lo ms lisa posible, con el objeto de evitar
irregularidades y obstrucciones que puedan ocasionar turbulencias
y, en consecuencia la elevacin del pelo de agua de manera tal que
pueda sobrepasar el borde superior del revestimiento. En el caso
que se proyecten velocidades mayores se tratar tambin de aumentar
el valor normal del borde libre.
TIPOS DE REVESTIMIENTO CON USO DE CEMENTO PORTLAND
Se han desarrollado, y se emplean con excelentes resultados,
diversos tipos de revestimiento de canales, con uso de cemento
portland. Varan en el costo inicial, procedimientos constructivos y
material usado en combinacin con el cemento. Los tipos usuales son
los siguientes:
Hormign, simple o armado, moldeado in situ
Consiste en una sucesin de losas de pequeo espesor, hormigonadas
en el lugar sobre una subrasante previamente preparada para
asegurar la constancia de ese espesor. Su ejecucin puede efectuarse
por mtodos manuales (con o sin moldes) o mediante equipos
mecanizados tales como los de moldes deslizantes.
Mortero proyectado ( shotcrete o gunita)
En este sistema se aplica mortero de cemento a presin mediante
un equipo de inyeccin sobre la superficie de la subrasante, sin uso
de moldes.
Hormign premoldeado, o sea unidades de hormign fabricadas en
planta central
Estas unidades pueden ser pequeas losetas aptas para su
manipuleo y colocacin manual, o losas de grandes dimensiones que se
mueven y colocan en posicin mediante equipos especiales. Se emplean
tambin con xito en grandes canales losas prefabricadas flexibles de
hormign pretensado (figura 11).
Figura 11
Suelo cemento compactado o plstico
El primer tipo corresponde a la mezcla de suelo cemento
compactado mecnicamente a humedad ptima para obtener mxima
densidad; el segundo, suelo cemento plstico, contiene agua en
cantidad mayor que el anterior, y suficiente para dar a la mezcla
la consistencia de un mortero plstico, que facilite su colocacin y
terminacin sin compactacin mecnica.
Todos estos tipos de revestimientos poseen ventajas que los
recomiendan para ser usados en canales de irrigacin. Su larga vida,
bajo costo de mantenimiento, resistencia al desgaste y al deterioro
y fcil ejecucin constituyen los factores ms importantes que
destacan su conveniencia para el revestimiento econmico de
canales.
La eleccin del tipo ms conveniente depende de varios factores,
entre los que cabe mencionar el tamao del canal y su importancia,
los materiales disponibles, las condiciones climticas imperantes,
la velocidad del agua, su planimetra,etc. El recubrimiento elegido
ser el que cumple la premisa de mnimo costo anual y se justificar
siempre que los beneficios anuales que represente excedan dicho
costo anual.
Al proceder a la seleccin del tipo de revestimiento, el
proyectista debe prever: 1) las necesidades del servicio con una
capacidad que incluya los picos de caudal; 2) los elementos
necesarios que permitan una entrega satisfactoria de agua a las
tierras adyacenyes;3) la suficiente seguridad a las propiedades
adyacentes cercanas ms bajas que el canal, por el problema que
surge de las prdidas en los canales sin revestir, y 4) el
mantenimiento del suministro de agua.
Como fcilmente se puede deducir, con revestimientos a base de
cemento portland se cumple ampliamente con las premisas
anotadas.
REVESTIMIENTO DE HORMIGON MOLDEADO IN SITU
Ventajas
Este sistema se caracteriza por su costo de construccin
relativamente moderado, su rapidez constructiva, su conservacin
mnima y su gran durabilidad.
Se lo usa universalmente para el revestimiento de grandes
canales, los que requieren fundamentalmente que su funcionamiento
sea continuo, es decir, que no se interrumpa, ni por conservacin
rutinaria ni por reparaciones a fondo o reconstruccin.
Proyecto del revestimiento
Una vez que se han definido la planialtimetra del canal y la
forma y dimensiones de su seccin transversal, se procede al estudio
estructural del revestimiento, a cuyo efecto deben considerarse los
siguientes factores: a) caractersticas de la subrasante, b) espesor
de las losas, c) utilizacin o no de armadura distribuida y d) tipo
y distribucin de juntas.
Los criterios para el proyecto del revestimiento,
particularmente en lo que se refiere al correspondiente a las
juntas, se basan en la similitud que este tipo de obras guarda con
las losas de pavimentos.
En base a estas consideraciones, y a la experiencia ganada en
las numerosas obras en servicio, que confirman esa hiptesis, el
criterio que predomina actualmente es el de restringir el
movimiento de las losas, eliminando por completo, o reduciendo al
mnimo, las juntas de dilatacin y, complementariamente, controlar
efectivamente el agrietamiento colocando las juntas de contraccin
con la separacin entre ellas que la prctica indica para obtener esa
finalidad. Este mtodo de diseo hace innecesaria, tambin, la
colocacin de armadura para controlar el agrietamiento.
En esta forma el movimiento de las losas y, por lo tanto, la
abertura de las juntas, se reducen notoriamente, lo que constituye
una positiva contribucin para asegurar la estanqueidad del canal.
La conservacin de estas juntas de contraccin es, por otra parte,
mucho ms sencilla y menos urgente que la correspondiente a las de
dilatacin, que deben mantenerse en perfectas condiciones para
evitar las prdidas de agua, cuya infiltracin a travs de las mismas
puede comprometer, adems, la integridad de las losas, puesto que,
particularmente con subrasantes arenosas, el agua infiltrada
arrastra el duelo de las mismas, dejando en voladizo, con el
consiguiente riesgo de rotura, los extremos de las losas.
En la seccin correspondiente se darn las razones que demuestran
que la supresin de la juntas de dilatacin y la armadura no
comprometen el comportamiento estructural del revestimiento.
a) Subrasante
Prcticamente todos los suelos son aptos para su empleo como
subrasante para revestimientos de hormign, ya sea directamente en
su estado natural, o corrigindolos segn aconseje la tcnica. En el
primer caso estn comprendidos los suelos que permiten una filtracin
considerable de agua. En efecto, los suelos permeables
adecuadamente compactados, permiten obtener subrasantes con
capacidad portante uniforme y estable, que no comprometen la
integridad del revestimiento que se apoya en ellas. En cambio los
suelos ms impermeables son susceptibles de experimentar cambios
volumtricos importantes por lo cual conviene corregirlos
granulomtricamente. Otras soluciones consisten en reemplazarlos por
suelos no expansivos, o provocar su expansin antes de colocar el
revestimiento, mediante el procedimiento de compactacin a una
humedad por encima de la ptima de compactacin determinada por el
ensayo de humedad densidad. En este caso debe adoptarse la
precaucin de mantener dicha humedad hasta la ejecucin del
revestimiento.
Cuando se prevea la posibilidad de que el suelo arcilloso
impermeable de la subrasante impida el correcto escurrimiento del
agua que pueda almacenarse debajo de las losas, debern ejecutarse
subdrenajes a todo lo largo de la zona en que la subrasante posea
esas caractersticas; esos subdrenajes se proyectarn de manera de
alejar el agua del canal hacia zonas ms bajas o terrenos
permeables. Una solucin semejante es aconsejable en el caso en que
el nivel de la napa fretica sea lo suficientemente elevado como
para provocar sub presin en la solera o taludes a canal vaco. A fin
de asegurar la circulacin del agua hacia el drenaje es
recomendable, cuando la sub rasante est compuesta de suelos finos,
cubrir el permetro del canal, debajo del revestimiento, con una
capa de material granular de una granulometra tal que impida la
infiltracin de esos suelos finos dentro de la misma.
Cuando el canal atraviesa zonas rocosas, debe preverse una sobre
excavacin en todo el permetro, de manera tal que el espacio libre
entre el fondo del revestimiento y la roca firme, pueda rellenarse
con un material de caractersticas semejantes al de la sub rasante
en las zonas adyacentes.
En zonas de topografa accidentada suele ocurrir que el canal se
desarrolle en terrapln; en se caso la construccin y compactacin del
terrapln debe efectuarse por capas cuyos espesores dependern de las
caractersticas del equipo de compactacin utilizado. La densidad
mnima de cada capa debe ser del 95% de la que arroje el ensayo
humedad densidad normal A.A.S.H.O para el material utilizado.
El ancho de coronamiento de los terraplenes vara con el tamao,
la ubicacin del canal y otros factores, pero generalmente se
adoptan 0,60 a 1,20 m para canales con un caudal mximo de hasta 3
m3/s y de 1,20 a 1,80 m para canales mayores; la pendiente exterior
de estos terraplenes, salvo casos especiales, se especifica
1:1:
b) Espesor
Dado que revestimiento es, por definicin, una capa delgada con
la que se resguarda una superficie, se parte de la presuncin de que
esta ltima, desde el punto de vista estructural, est en condiciones
de soportar adecuadamente las cargas producidas por el peso propio
del agua que circula por el canal.
Los esfuerzos a que est sometido el revestimiento de hormign,
son en realidad complejos y no existe un mtodo racional para
calcularlos; por tal razn la adopcin del espesor se efecta en base
a la experiencia existente sobre comportamiento de revestimiento en
servicio.
La experiencia, basada en el comportamiento de los canales
revestidos con hormign moldeado in situ, indica que debe existir
una relacin entre el caudal a transportar y el espesor del
revestimiento. Estos valores figuran en el siguiente cuadro:
Caudal(m3/s)Espesor(cm)
Hasta 55
5 a 156
15 a 407,5
40 a 609
60 a 1009
Ms de 10010
Los valores indicados se refieren a condiciones medias, por lo
tanto deben considerarse slo como una gua, puesto que las
circunstancias particulares, tanto del terreno como del clima de la
zona en donde debe llevarse a cabo un determinado proyecto de
irrigacin, pueden aconsejar modificacin dentro de lmites
relativamente amplios.
c) Armadura distribuida
La necesidad o no de la colocacin de armadura distribuida en los
revestimientos de canales de hormign ha sido motivo de controversia
en el pasado. En la actualidad existe ya un criterio formado en el
sentido de que dicha armadura no es necesaria, si se adopta una
adecuada distribucin de juntas para aliviar las tensiones
provocadas por los cambios de temperatura y humedad. La eliminacin
de la armadura permite, por otra parte, obtener soluciones de menor
costo.
Las cuantas de armadura que habitualmente se utilizan no son
suficientes, por otra parte, para evitar la rotura del hormign en
el caso de que ste se encontrase sometido a esfuerzos de traccin o
flexin originados en deficiencias de la sub rasante.
En el caso en que se desee incrementar la resistencia
estructural de la losa de hormign, resulta ms econmico aumentar su
espesor, de manera de mantener las tensiones a que se encuentre
sometida, por debajo del valor de su mdulo de rotura por flexin, en
lugar de colocar la armadura necesaria para absorber los esfuerzos
de traccin por flexin que el hormign ya fisurado no admite. Por
otra parte, teniendo en cuenta cul es la funcin especfica del
revestimiento, no se justifica el encarecimiento del proyecto ante
la posibilidad remota de la falla de la sub rasante en lugares
aislados.
La funcin de la armadura distribuida, como se ha dicho, es le de
mantener unidos los bordes de las fisuras que se formen
eventualmente cuando la distancia entre juntas transversales es
superior a la indicada para controlar el agrietamiento causado por
los cambios de volumen, debidos a cadas de temperatura o prdidas de
humedad. El clculo de la cuanta de armadura se efecta en base a los
esfuerzos de traccin, que se producen cuando las losas se contraen,
como consecuencia de la friccin entre la losa y la sub rasante que,
tienden a impedir el acortamiento de aqulla. Dichos esfuerzos, que
alcanzan su valor mximo(F) en la seccin central, se oponen al
corrimiento de la losa, y se obtienen mediante la expresin:
f x L x P
F = -------------
2
en la que los smbolos indicados tienen el significado que se
menciona a continuacin:
f = coeficiente de friccin entre subrasante y fondo de losa.
L = longitud de losa entre juntas de contraccin (m).
P = peso del revestimiento por unidad de superficie (kg/m2)
Como la fuerza F debe ser absorbida por la armadura, deber
cumplirse que F(kg/m) = ( (kg/cm2) x A(cm2/m) donde ( es la tensin
admisible a la traccin del acero de la armadura distribuida y A es
la seccin total de las barras por unidad de ancho de la losa. De
estas expresiones surge la que permite obtener la seccin de
armadura, que es la siguiente:
f x L(m) x P(kg/m2)
A(cm2/m) = -------------------------
2 x ((kg/cm2)
El valor del coeficiente de friccin f vara, segn las
caractersticas de la superficie de la sub rasante, entre 0,5 y 3,
adoptndose para los casos ms comunes valores comprendidos entre 1,5
y 2. Para calcular la armadura transversal, bastar reemplazar en la
expresin indicada la longitud L de la losa entre juntas
longitudinales o entre una de ellas y el borde del
revestimiento.
A fin de asegurar la impermeabilidad del canal, la distancia
entre juntas debe ser igual o menor que 4,5 m.
d ) Juntas
Las juntas son soluciones de continuidad en las losas que
cumplen funciones segn su ubicacin y de acuerdo con las
circunstancias que obliguen a su colocacin. Se agrupan en 4 tipos
que son los siguientes: I) de contraccin, II) de expansin, III)
longitudinales y IV) de construccin.
El tipo I, que corresponde a las juntas de contraccin
transversales cumple la finalidad de controlar los esfuerzos de
traccin a que es sometido el revestimiento, como consecuencia de
los acortamientos provocados por la disminucin de temperatura en el
perodo posterior al fraguado del hormign o posteriormente, en
condiciones de temperatura y humedad inferiores a las imperantes
durante la construccin.
Habitualmente, si el hormigonado es continuo, se materializan
estas juntas provocando, mediante el corte parcial de la losa, un
plano de debilitamiento transversal en la parte superior de la
misma; o por diferencias de temperatura y/o humedad entre ambas
caras de la losa, se produzcan en coincidencias con la ranura,
donde el espesor de la losa es menor. De esta manera se logra
asegurar la estanqueidad del canal, ya que el sellado de la junta
puede efectuarse en forma efectiva.
Se recomienda la adopcin de una distancia entre juntas de
contraccin que oscile entre 3,00 y 4,50 m correspondiendo la menor
separacin a los revestimientos ms delgados; esta separacin en el
caso de espesores muy pequeos se ha disminuido hasta 2,50 m. Las
profundidades de las ranuras abiertas en el hormign plstico, son
del orden de 1/3 del espesor y su ancho oscila entre 6 y 12 mm,
correspondiendo los ms altos valores para los espesores mayores.
Los bordes de las juntas debern redondearse con un radio de 1
cm.
La junta tipo II, de expansin, tambin transversal, cumple la
finalidad de absorber los aumentos de longitud que se producen en
las losas cuando la temperatura o la humedad de las mismas
sobrepasan a las existentes durante la ejecucin. En una losa
impedida de aumentar la longitud por ambos extremos y que se
encuentra sometida a una temperatura mayor en 40 C a la intemperie
durante su ejecucin, se produce un esfuerzo de compresin del orden
de los 100 kg/cm2, que es menor que el 50% de la resistencia a l
compresin de los hormigones utilizados normalmente en canales. Por
lo tanto, salvo casos excepcionales, no se justifica la colocacin
de este tipo de junta exclusivamente para disminuir los esfuerzos
de compresin en el hormign. En cambio, s deben colocarse en
coincidencia con intersecciones con obras fijas como puentes, o en
curvas pronunciadas.
Las juntas longitudinales tienen por objeto aliviar las
tensiones de alabeo, que se producen en las losas, originadas por
diferencia de temperatura o humedad entre las caras de las mismas,
especialmente en canales de gran desarrollo transversal. Adems
evitan la formacin de grietas longitudinales por contraccin del
hormign. Estas juntas, cuyo procedimiento constructivo es semejante
al de las de contraccin, tipo I, se disponen paralelas al eje
longitudinal del canal y separadas 2,40 a 4,50 m entre s, segn sean
las dimensiones del revestimiento.
Cuando se utiliza armadura distribuida, las barras transversales
pueden aprovecharse para controlar el agrietamiento longitudinal,
siempre que su cantidad sea suficiente para absorber los esfuerzos
provocados por la contraccin, considerando para el clculo todo el
permetro del canal. En ese caso se pueden eliminar las juntas
longitudinales o disminuir al mnimo su nmero.
Las juntas de contraccin, que cumplen la funcin que indica su
nombre, pueden ser transversales o longitudinales; en el primer
caso reemplazan a las de contraccin o de expansin en aquellos
lugares donde debe interrumpirse, por razones constructivas, el
proceso de hormigonado, si ste es continuo. Cuando se adopta el
hormigonado por paos alternados todas las juntas transversales son
de construccin.
Las juntas de construccin longitudinales se utilizan cuando los
revestimientos se construyen por fajas, ejecutando primero la
solera y luego los taludes o viceversa. En esos casos la junta de
construccin se forma en la interseccin del plano del talud con el
de la solera y acta como una junta longitudinal.
Otra forma constructiva, que se emplea en determinadas
condiciones, consiste en ejecutar el revestimiento de los taludes
por paos alternados. En estos casos el hormgonado se efecta en
sentido transversal al eje longitudinal del canal, en un ancho
coincidente con la distancia entre juntas de contraccin.
e) Sellado de las juntas
A fin de asegurar la estanqueidad de los revestimientos las
juntas deben ser obturadas con materiales que se adapten a los
cambios en las dimensiones de las mismas sin desprenderse de los
bordes, que resistan a la abrasin, al envejecimiento y a las
alternativas de temperatura y humedad.
El Bureau of Reclamation en base a la experiencia recogida del
comportamiento en las obras que supervisa, especifica para el
sellado de las juntas un compuesto prefabricado que consiste en la
mezcla homognea de asfalto, caucho sinttico, filler inerte y
solventes adecuados. La consistencia de este producto debe ser tal
que a una temperatura de 21 C puede ser fcilmente aplicado por
extrusin con una bomba de calafateo.
La junta debe ser de espesor uniforme y rellenarse completamente
con el material de sellado, el que debe quedar sobreelevado con
respecto al hormign para compensar contracciones posteriores.
Construccin
a) Preparacin de la subrasante
La superficie de apoyo del revestimiento debe ofrecer al mismo
un soporte uniforme para evitar roturas provocadas por
asentamientos o desplazamientos que el hormign no soporte.
Los procedimientos destinados a lograr que la subrasante cumpla
estas condiciones son distintos segn que el canal deba ser excavado
en suelo firme o que los taludes se logren total o parcialmente por
terraplenamiento.
Cuando las secciones son en desmonte, la compactacin de la
subrasante no es necesaria si la densidad del suelo esd adecuada y
el perfilado se realiza poco tiempo antes de la ejecucin del
revestimiento. En el segundo caso, el material destinado a la
formacin de los apoyos de los taludes, e incluso en ciertos casos
tambin el de la solera, se distribuye y compacta por capas
utilizando las tcnicas y equipos que son habituales en obras viales
(Fig. 12). Los terraplenes construidos en esta forma deben tener un
perfil transversal aproximado, en exceso con respecto al necesario;
de esta manera el perfil definitivo se obtiene en una segunda
operacin que se efecta poco antes del hormigonado y que permite
asegurar la constancia de la seccin transversal dentro de las
tolerancias especificadas.
Figura 12En los grandes canales, el perfilado final se ejecuta
generalmente con mquinas que avanzan montadas sobre orugas o ruedas
metlicas sobre rieles tendidos a lo largo del coronamiento de los
taludes; estas mquinas estn provistas de dispositivos de corte
continuo que van depositando el suelo excavado sobre cintas
transportadoras que lo retiran hacia las zonas laterales(Fig. 13 y
14).
Los equipos ms modernos se guan automticamente en base a
sensores en contacto con alambres tensos del tipo cuerda de piano
que previamente son colocados en lnea y nivel.
Figura 13 Figura 14
Cuando se prevn capas de materiales granulares interpuestas
entre el fondo de las losas de hormign y la superficie de la
subrasante, o esta superficie necesita ser recompactada, la
densificacin se efecta con rodillos pata de cabra o neumticos que
actan en sentido transversal al eje longitudinal del canal
ascendiendo y descendiendo a lo largo de la mxima pendiente del
talud.
En los canales de seccin transversal reducida la excavacin y el
acondicionamiento de la subrasante se ejecutan con una sola mquina.
Esta puede estar constituida por arados que en varias pasadas
permiten obtener el perfil necesario y dejar preparadas las
superficies expuestas para el revestimiento (Fig. 15). Tambin es
habitual en pequeos canales y acequias el trabajo a mano, en los
lugares donde la mano de obra es barata.
Figura 15
b) Hormign
El proyecto adecuado de las mezclas de hormign es fundamental y
deber efectuarse primordialmente para satisfacer las condiciones de
durabilidad y resistencia, pero teniendo bien presente que en el
revestimiento de canales se usan losas muy delgadas que, en muchos
casos, estn sometidas a severas condiciones climticas, a las que se
suman, a veces, las acciones perniciosas del agua y de los suelos
agresivos.
La dosificacin se determinar por la relacin agua cemento. Las
relaciones agua cemento por peso, ms convenientes para los
revestimientos de canales son: 0,53 para climas severos,
variaciones amplias de temperaturas, con largos perodos de heladas
o ciclos frecuentes de congelacin y deshielo y 0,58 para climas
templados, lluviosos o secos, con nieves o heladas poco frecuentes.
La relacin agua cemento se fijar en 0,50 cuando el hormign est
expuesto al ataque de suelos o aguas agresivas. Como dato prctico
se indica que para condiciones media la cantidad de cemento a usar
ser de 300 kg por metro cbico de hormign.
Debe tenderse a la obtencin de un hormign de una consistencia
tal que resulte lo suficientemente plstico para permitir su
adecuada densificacin, y al mismo tiempo lo bastante consistente
como para no desplazarse cuando se lo coloca en taludes.
La adopcin de un determinado asentamiento depende del sistema de
trabajo y de la presencia o no de armadura distribuida. En efecto,
cuando se utilizan equipos livianos y en especial para armadura
distribuida, conviene adoptar un asentamiento en el cono de Abrams
comprendido entre 5 y 6 cm, mientras que para quipos pesados, del
tipo de moldes deslizantes, que se describirn ms adelante, ese
valor se reduce a 5 cm o menos.
La incorporacin intencional de aire mejora la trabajabilidad del
hormign, su terminado y su durabilidad; por tal razn su empleo se
justifica plenamente en zonas de climas severos y en presencia de
suelos o aguas agresivas. Con los contenidos de aire recomendables,
que oscilan entre el 3 y el 6% del volumen de la mezcla, se
consiguen las mejoras mencionadas sin desmedro apreciable de la
resistencia a la compresin del hormign.
El tamao mximo del agregado no debe ser, en general, mayor que
la mitad del espesor del revestimiento, aunque en especificaciones
recientes esa relacin se ha reducido a un 30%(19 mm para un espesor
de 6,5 cm).
c) Mezclado
Los procedimientos destinados a producir el hormign de los
revestimientos son semejantes a los que se usan en las obras de
pavimentacin de caminos y calles, pudindose adoptar uno u otro de
los tres sistemas bsicos siguientes:1) dosificacin y mezcla total
del hormign en planta central con transporte en camiones volcadores
con o sin agitacin, 2) dosificacin en planta central y mezcla en
trnsito con moto hormigoneras y 3) dosificacin en planta central,
transporte de pastones secos sin mezclar en camiones volcadores
provistos de compartimientos y mezcla en el lugar de colocacin en
hormigoneras ambulantes denominadas pavimentadoras.
En obras de pequea magnitud suelen depositarse los materiales
formando acopios a lo largo del canal. Estos acopios se ubican de
manera que el hormign pueda ser transportado en carretillas,
carritos o baldes hasta el lugar de colocacin. En estos casos la
mezcla se efecta en pequeas hormigoneras de volteo, que se van
desplazando de acopio en acopio, a medida que avanza el
hormigonado.
d) Colocacin
El revestimiento de hormign puede ser ejecutado, de acuerdo con
las posibilidades de los equipos disponibles y las caractersticas
del canal, en una o dos etapas. En el primer caso el equipo de
pavimentacin avanza continuamente a lo largo del eje longitudinal
del canal, depositando simultneamente el hormign sobre la
subrasante, tanto en la solera como en ambos taludes. El segundo
procedimiento consiste en ejecutar los taludes y la solera
independientemente; cuando se usa este procedimiento, generalmente
se hormigona la solera avanzando en sentido longitudinal, mientras
que los taludes se revisten por paos alternados trabajando en
sentido transversal.
Figura 18
En canales de gran longitud la construccin en una sola etapa
ofrece evidente ventajas en cuanto a rapidez y economa y por tal
razn se lo adopta con preferencia.
El equipo utilizado, denominado de moldes deslizantes , consta
de un entramado, que en su parte superior lleva la plataforma de
trabajo apoyada en ambos extremos sobre rieles dispuestos a lo
largo de las bermas del canal; suspendido del entramado se
encuentra el molde deslizante propiamente dicho, que est
constituido por una chapa de acero de 1,20 a 1,80 m de ancho,
curvada hacia arriba en el borde de ataque, que se extiende a todo
lo nacho del canal desde el coronamiento de un talud al otro
pasando por la solera y que tiene la forma exacta de la superficie
terminada del revestimiento, al que conforma y alisa (Fig. 16).
Figura 16 Figura 19
El hormign que llega a la plataforma de trabajo es enviado hacia
el molde deslizante mediante la chapa distribuidora que est unida
al frente de ataque de aqul y se prolonga hacia arriba con fuerte
inclinacin hasta unirse con la plataforma de trabajo. En otros
modelos el hormign es distribuido mediante tubos verticales que
comunican la plataforma de trabajo con compartimientos que a su vez
alimentan la plancha enrasadora (fig.17).
Figura 17
Figura 20
Para la ejecucin de revestimientos de hormign sin armaren
pequeos canales, con permetros de menos de 7,50 m, se utilizan
mquinas de moldes deslizantes ms simples, que en lugar de apoyarse
sobre rieles, lo hacen directamente sobre la subrasante. Poseen una
seccin delantera que se desliza apoyada sobre la subrasante
previamente preparada, mientras la posterior, conformada con el
perfil del revestimiento terminado, acta como regla enrasadora y
alisadora del hormign. Entre ambas secciones, el molde posee una
batea dividida en compartimientos destinados a recibir y distribuir
uniformemente el hormign sobre la subrasante. Este equipo est
extraordinariamente difundido en EEUU, por su sencillez y la
rapidez de construccin.
Figura 21
Los canales de tamao mediano o pequeo y acequias se revisten,
con frecuencia, en forma manual, empleando moldes transversales
cuya separacin puede hacerse coincidir con la correspondiente de
las juntas, o con la longitud de la regla enrasadora; se considera
que una longitud de 3 m es la adecuada para la regla, que es
operada por dos hombres. El hormigonado puede efectuarse en una
sola operacin comenzando por la solera y ascendiendo por los
taludes, para lo cual la regla se opera colocndola paralela al eje
del canal.
Figura 22
Otra forma constructiva consiste en pavimentar en primer lugar
la solera colocando guas longitudinales y haciendo actuar la regla
en sentido transversal al eje del canal; una vez que este hormign
ha endurecido lo suficiente se procede a revestir los taludes por
paos alternados como en el procedimiento descrito anteriormente
(Fig. 24).e) Terminacin superficial
El hormign debe ser compactado y terminado de forma tal que no
presente oquedades ni en su masa ni en sus caras. Esta es una
condicin fundamental para asegurar la durabilidad, especialmente si
se trata de aguas agresivas; adems su superficie debe ofrecer una
textura cerrada y lisa.
Figura 23
f) Curado
Un curado adecuado es necesario para obtener mxima resistencia a
la compresin y durabilidad del hormign. Adems, impide el secado
rpido de la superficie, reduciendo de tal manera la posibilidad de
produccin de fisuramiento plstico. De entre los varios mtodos y
materiales que han sido utilizados con xito, el ms generalizado es
el del recubrimiento con membranas aplicadas en formas lquidas
mediante pulverizacin (Fig. 27).
Este procedimiento ofrece ventajas frente a los sistemas
tradicionales, especialmente por las dificultades y consecuente
mayor costo que presenta la proteccin de las superficies inclinadas
de los taludes.
A fin de asegurar un buen comportamiento de los productos
utilizados para efectuar el curado por pulverizacin, se exige que
los mismos cumplan las siguientes condiciones:
Mxima impermeabilidad.
Buena adherencia al hormign.
Buen poder cubriente.
Secado rpido.
No deben atacar al hormign.
Su coloracin debe ser clara.
Inalterables durante el perodo de curado.
Tambin pueden utilizarse para el curado, lminas de polietileno,
arpilleras hmedas, paja e incluso en las soleras tierra hmeda e
inundacin mediante endicamientos transversales.
g) Colocacin de la armadura
Cuando se especifica el armado de las losas, se colocan mallas
soldadas que proveen las secciones de acero necesarias tanto en el
sentido longitudinal como el transversal. Por las razones ya
expuestas las armaduras se interrumpen en coincidencia con las
juntas y deben mantenerse lo ms cercanas posibles al plano medio
del revestimiento. A fin de asegurar que la armadura se mantenga en
la posicin adecuada se colocan bloques de hormign apoyados en la
subrasante, que actan como separadores.
Cuando no se pueda evitar completamente un descenso de la
armadura, como ocurre con ciertas mquinas de moldes deslizantes, se
prev una colocacin ms alta para compensar ese desplazamiento. En
algunos casos la malla se mantiene en posicin mediante una
plataforma suspendida por los costados, que avanza debajo de l
armadura a medida que se va distribuyendo el hormign.
h) Tolerancias
A fin de disminuir los costos de construccin se tiende hacia la
utilizacin de equipos de gran rendimiento mediante los cuales
prcticamente se eliminan las tareas manuales especializadas. Para
estimular la utilizacin de estos equipos el Bureau of Reclamation
ha ampliado las tolerancias en lo referente a desviaciones con
respecto a las alineaciones previstas en los planos de proyectos;
as, por ejemplo, desde el punto de vista planimtrico se permiten
variaciones de hasta 5 cm en rectas y hasta 10 cm en curvas.
Figura 24
En los perfiles longitudinales se aceptan desniveles de hasta
2,5 cm, mientras que se tolera variacin del 10% en el espesor
siempre que el promedio de un da de trabajo tenga el espesor
fijado.
Mortero Proyectado (Shotcrete)
Se denomina mortero proyectado (shotcrete o gunitado) al mortero
de cemento aplicado por medio de presin neumtica sin uso de moldes.
La aplicacin neumtica del mortero se realiza por medio de equipos
especiales que difieren en pequeos detalles, segn sea el
fabricante.
Este tipo de revestimiento es bien conocido desde hace ya mucho
tiempo en EEUU donde se lo ha utilizado en grandes y pequeos
canales, con espesores variables entre 2,5 y 6 cm, los que an se
encuentran en buen estado.
El mortero proyectado se utiliza para revestir canales nuevos y
tambin se ha generalizado su empleo para reacondicionar viejos
revestimientos de canales y acequias.
Figura 25
Este sistema requiere un equipo pequeo y sencillo, por lo que
resulta muy conveniente para ser utilizado en pequeos canales de
riego y acequias, obras stas que se caracterizan por la gran
variedad de formas y dimensiones de sus secciones, as como tambin
por lo pronunciado de sus curvas. Facilita la ejecucin del
revestimiento en zonas adyacentes a estructuras existentes, en
contraposicin con el hormign colocado con mquina de moldes
deslizantes que, debido a limitaciones de equipo, deja un espacio
al costado de la estructura que debe ser terminado a mano.
Figura 26
Otra ventaja de este mtodo consiste en que pude colocarse sobre
superficies irregulares, como en el caso de los cortes en roca
donde resulta prcticamente imposible obtener un perfilado uniforme;
esta consideracin permite afirmar que este sistema puede conducir a
un ahorro en la preparacin de la subrasante.
La velocidad de colocacin del mortero proyectado es muy lenta
comparativamente al hormigonado con moldes deslizantes. Este mayor
costo de construccin debe acumularse al correspondiente a la mayor
cantidad de cemento que requiere el mortero proyectado en relacin
al hormign colocado con moldes. Tambin contribuye a su
encarecimiento la dificultad de obtener uniformidad de espesores,
an cuando este problema se obvia, parcialmente, colocndolo en dos o
ms capas de 1,5 a 2 cm de espesor cada una.
a) Subrasante
Es de suma importancia lograr una subrasante estable. El
perfilado final de la seccin del canal depende de las
caractersticas del suelo. Es innecesario afinarlo demasiado cuando
se trata de cortes hechos en suelos rocosos, en cambio, con
subrasantes de tierra se obtienen mayores resultados cuando se
preparan de la misma manera que para colocar un revestimiento
premoldeado, o sea con un perfilado final ejecutado con suma
prolijidad.
Si la subrasante no se perfila hasta lograr una superficie
razonablemente lisa, es muy difcil controlar el espesor del
revestimiento y generalmente se obtienen en las partes
sobreelevadas zonas de muy reducidos espesores que forman planos
dbiles.
La subrasante debe ser humedecida previamente a la colocacin del
mortero, de manera tal de evitar la absorcin del agua de la mezcla
proyectada, pero sin que se observe agua libre sobre ella.
b) Espesor
Los espesores ms utilizados y que han dado resultados
satisfactorios estn comprendidos entre 2,5 cm y 6,5 cm. Los
espesores menores se han comportado bien en climas templados y
cuando el revestimiento no est expuesto a la subpresin o acciones
de congelacin de la subrasante.
Para climas ms rigurosos deben usarse los espesores mayores.
Estos espesores pueden lograrse ejecutndolo de una sola vez o en
capas sucesivas de 15 mm a 20 mm de espesor cada una. En esta ltima
forma resulta ms fcil conseguir los espesores especificados. Cuanto
mayor sea el intervalo entre aplicaciones sucesivas, siempre que el
material colocado en primer trmino se mantenga, tanto mayor ser el
espesor que pueda alcanzar sin segregacin. El uso de mallas
metlicas colocadas en el centro del espesor, permite alcanzarlo con
mayor facilidad.
c)Juntas y uso de armadura
Figura 27
Las juntas, necesarias para permitir la contraccin del
revestimiento de mortero proyectado, deben ubicarse adecuadamente
con el objeto de eliminar la posibilidad de grietas; el criterio a
seguir es similar al que correspondera si el revestimiento fuera de
hormign. En consecuencia valen para este caso las mismas
consideraciones explicadas al hablar de las juntas en
revestimientos de hormign ejecutados en sitio. Slo restara agregar
que la ranura es algo ms profunda que en el hormign, por lo menos
un tercio a un medio del espesor especificado.
Conviene destacar que, por tratarse de revestimientos delgados,
cuando se realiza la obra en pocas con temperatura muy por debajo
de la normal deben aliviarse las tensiones de compresin debidas a
la expansin colocando juntas de dilatacin, las que en condiciones
normales son innecesarias.
El mortero es tan resistente como el hormign y tericamente capaz
de soportar altos esfuerzos de compresin; sin embargo, existe la
posibilidad de que por irregularidades de la subrasante, en ciertas
secciones el espesor sea menor que el especificado. Si, adems, esas
secciones son hormigonadas en pocas de bajas temperaturas, al
dilatarse por la elevacin de la temperatura se originan en ellas
concentraciones de tensiones que acarrearan la rotura del
revestimiento, si no se colocaran juntas de expansin.
Figura 28
Cuando se adopta una distancia entre juntas de contraccin
superior a la establecida para el caso de hormign simple, debe
armarse el revestimiento proyectado, armadura que se calcula de la
misma manera que para el caso de los revestimientos de hormign
ejecutados en sitio, y que debe interrumpirse en las juntas de
contraccin.
La armadura estar formada por una malla de barras separadas
entre 5 y 10 cm en ambas direcciones, colocada en la mitad del
espesor, y a no menos de 2 cm de la superficie expuesta.
a) Materiales
La mezcla usual est compuesta por una parte de cemento, 4 a 4,5
partes de arena en peso y la cantidad necesaria de agua para
poderla trabajar correctamente sin que resulte excesivamente
fluida.
El agregado fino o arena debe cumplir con las especificaciones
correspondientes a los agregados finos para hormigones, y debe
estar constituido por partculas duras ya que si ni lo fueran se
desmenuzaran al pasar por la manguera y boquilla de descarga; este
incremento de la finura de la arena trae como consecuencia la
necesidad de una mayor cantidad de agua para mantener la
plasticidad de la mezcla y, por lo tanto, una disminucin de la
resistencia y una mayor posibilidad de fisuracin al endurecer el
mortero. La arena debe contener entre un 3 y un 5% de humedad para
que el equipo funcione eficientemente. La arena muy seca genera
cargas elctricas y dificulta la obtencin de una mezcla
uniforme.
Como granulometra aconsejable de la arena puede indicarse la
siguiente:
Tamiz IRAM% que pasa
9,5 mm100
2,4 mm75- 95
1,2 mm65 35
590 (m50 45
297 (m20 35
149 (m0 5
En el mortero proyectado no se usa agregado grueso, por lo tanto
la mezcla requiere una mayor cantidad de cemento que el hormign
moldeado in situ.
Figura 29
La incorporacin intencional de aire para incrementar su
durabilidad y trabajabilidad no ha sido an aplicada a las mezclas
de mortero proyectado. Algunas experiencias indican que es posible
agregar aditivos especiales que incorporen aire a la mezcla.
La cantidad de agua se regula dentro de ciertos lmites por medio
de un robinete ubicado en la pistola. La consistencia correcta se
determina para que cumpla condiciones de aplicacin. Se requiere una
relacin agua cemento reducida en las condiciones ordinarias. Una
mezcla demasiado hmeda o demasiado seca no se adhiere
correctamente. Las condiciones atmosfricas afectan la cantidad de
agua a utilizar.
La mezcla del cemento y la arena debe efectuarse antes de ser
colocada en la mquina; este mezclado debe realizarse de manera tal
de obtener una unin ntima de ambos materiales ya que durante la
aplicacin no hay accin alguna de mezclado. Se prefiere generalmente
efectuar la mezcla mecnica para lograr uniformidad y se aconseja
tamizarla a travs de un tamiz IRAM 9,5 mm inmediatamente antes de
colocarla en la mquina, con el objeto de eliminar los terrones que
pueden ocasionar l obturacin de la mquina o la boquilla.e)
Equipo
El equipo, que es muy simple, vara segn los diferentes
fabricantes. Consiste esencialmente en un compresor de aire, una
cmara de presin y mangueras para la mezcla, el agua y el aire. La
cmara puede ser simple o doble. En el primer caso el trabajo ser
intermitente; en cambio, la doble permite operar en forma continua
pasando la mezcla
de cemento y arena desde la cmara superior a la inferior
mientras se est proyectando el pastn anterior. El movimiento del
material se produce por aire a presin. La mezcla espesada de la
cmara fluye por una manguera hasta la boquilla de descarga. En esta
boquilla se introduce el agua por medio de una segunda manguera,
formndose la mezcla hmeda de mortero en el momento de salir al
exterior bajo presin. Se requiere una presin mnima de aire de 3
kg/cm2 para longitudes de manguera de menos de 30 m, la que debe
incrementarse en 0,35 kg/cm2 por cada 15 m de longitud que excedan
los 30 m. La presin del agua necesaria debe ser 1 kg/cm2 mayor que
la presin del aire.
El mortero proyectado se aplica con la boquilla mencionada
colocada aproximadamente a un metro de distancia, medida sobre la
perpendicular a la superficie a revestir (Fig. 30). La correcta
aplicacin en el espesor adecuado y el ajuste de la mezcla debe
asegurarse con personal experimentado; de esta manera el
procedimiento resulta ser ventajoso econmicamente.
Figura 30
El equipo necesario es de gran sencillez y est limitado a una
unidad para pequeos trabajos. Se aumentar el nmero de unidades a
medida que la obra sea de mayor envergadura.f) Terminacin y
curado
La terminacin de este tipo de revestimiento puede estar
constituida por un fratasado de la superficie aunque este trabajo
slo se justifica cuando signifique un aumento de la capacidad
hidrulica del canal. De no ser as, es suficiente la textura
natural.
Para el curado del mortero proyectado valen las mismas
consideraciones efectuadas para los revestimientos de hormign in
situ y se destaca la importancia que aqul tiene, en esta ltima
etapa del proceso constructivo para obtener un revestimiento de
calidad satisfactoria
Figura 31
.
Revestimientos prefabricados con hormign
Ventajas
La utilizacin de placas o losetas de hormign constituye otra
solucin para el revestimiento de canales y acequias prefabricadas
mecnicamente. La elaboracin mecnica de esos elementos en plantas
industriales adecuadas, e las cuales pueden adoptarse todas las
precauciones necesarias, permite obtener productos de gran
homogeneidad, tanto en sus dimensiones como en su resistencia a la
compresin, a la abrasin y a las influencias climticas.
La prefabricacin ofrece, adems, la ventaja de que la elaboracin
no es perturbada por condiciones climticas desfavorables; por lo
tanto pueden aprovecharse pocas lluviosas o muy fras para producir
y acopiar los distintos elementos, los que se colocarn
posteriormente aprovechando los perodos de clima apropiado.
En aquellas regiones en que por las caractersticas particulares
de las explotaciones agropecuarias se producen grandes oscilaciones
en las demandas de mano de obra(economas del tipo zafra), pueden
escalonarse los procesos de fabricacin de los elementos
premoldeados y de colocacin de los mismos, de manera de aprovechar
al mximo al personal disponible, en los perodos de demanda escasa o
nula.
De acuerdo con las caractersticas de los canales a revestir, la
importancia de las obras y las posibilidades de los equipos, los
elementos prefabricados pueden ser de pequeas dimensiones como para
permitir su transporte y colocacin manual. O de grandes
dimensiones. En este ltimo caso las piezas se desplazan mediante la
utilizacin de dispositivos mecnicos adecuados.
A continuacin se mencionan algunas otras ventajas de los
revestimientos premoldeados:
Mayor resistencia para iguales espesores. Esto surge como
consecuencia de la mayor calidad de los hormigones que pueden
obtenerse.
No requieren en obra del uso de moldes y equipos especiales, con
la consiguiente simplificacin y aceleracin del proceso de
construccin, que se reduce a la colocacin de los elementos
prefabricados.
No requieren mano de obra especializada: la colocacin es muy
sencilla y puede ser efectuada por el mismo personal que
habitualmente efecta tareas agropecuarias.
Posibilidad de adaptar el canal a distintas condiciones locales
mediante diferentes tratamientos de juntas: llenando las juntas con
material plstico se consigue mantener la estanqueidad del canal
aunque se produzcan desplazamientos relativos entre losetas como
consecuencia de asentamientos de la subrasante. En el caso en que
no sea de temer la posibilidad mencionada, pueden llenarse las
juntas con mortero de cemento portland; en estas condiciones se
obtiene monolitismo en paos ms grandes (4m x 4 m o ms).
Revestimientos constituidos por pequeas losetas premoldeadas
Se describen a continuacin las caractersticas de dos
procedimientos constructivos, basados en la utilizacin de elementos
premoldeados livianos, aptos para ser transportadas y colocadas
manualmente. Estos procedimientos son respectivamente los
desarrollados por el Bureau of Reclamation y la Portland Cement
Association.
La diferencia entre ambos estriba principalmente en las
dimensiones de las losetas, puesto que mientras el proyecto del
Bureau of Reclamation incluye losetas cuadradas de unos 60 cm de
lado y 5 a 6 cm de espesor, las desarrolladas por la Portland
Cement Association son de planta rectangular, de 20 x 60 cm y 5 cm
de espesor. Tanto unas como otras losetas, estn dotadas de bordes
del tipo de espiga y ranura en sus cuatro costados, a fin de
uniformar posibles desplazamientos y adems mejorar la estanqueidad
del revestimiento.
La preparacin de las subrasante se efecta con un equipo similar
al de los revestimientos moldeados en el lugar, o incluso a mano,
por el mismo personal que luego coloca las losetas. El perfilado de
la superficie de apoyo de las losetas debe ser cuidadoso a fin de
conseguir un apoyo total de las piezas y evitar que se
desnivelen.
En los sectores curvos es necesario compensar las aberturas de
las juntas o utilizar piezas de distintos tamaos. En el caso de
curvas muy pronunciadas puede resultar ms conveniente el
hormigonado en sitio o el hormign proyectado (shotcrete). ( Fig. 32
y 33 )
Figura 32
Figura 33
Revestimientos de suelo cemento El suelo cemento es un material
constituido por una mezcla ntima de suelo, cemento y agua, que
ofrece grandes posibilidades para ser usado como revestimiento de
canales, sobre todo en zonas donde existen suelos adecuados para
ser estabilizados con cemento. Su costo reducido, la facilidad de
ejecucin, el empleo en general del suelo del lugar (aproximadamente
un 90% de material local) hacen prctico y econmico este tipo de
revestimiento.
Figura 34
Existen dos formas distintas de suelo cemento: suelo cemento
compactado y suelo cemento plstico.
Suelo cemento compactado es una mezcla ntima de suelo, cemento y
agua compactada con humedad ptima antes de la hidratacin del
cemento.
El suelo cemento plstico, en cambio, es una mezcla ntima de
suelo, cemento y agua en cantidad suficiente para producir una
mezcla de trabajabilidad similar a la de un mortero plstico. Es
decir que la diferencia primordial entre ambos tipos de suelo
cemento es la consistencia de la mezcla.
Todos los suelos pueden ser estabilizados con cemento, pero los
que dan lugar a mezclas econmicas son los que contienen como mximo
un 50% de limo y arcilla, ya que si posen ms de esta cantidad
existirn dificultades de pulverizacin para lograr un correcto
endurecimiento y una durabilidad adecuada.
Ensayos
Los procedimientos de ensayo para determinar el contenido de
cemento y otras caractersticas de las mezclas estn perfectamente
experimentadas y normalizadas de manera que se puede predecir con
seguridad el comportamiento del suelo cemento a emplear.
La cantidad de cemento que endurece adecuadamente el suelo se
determina por medio de los ensayos de durabilidad por mojado secado
y congelamiento deshielo que se practican sobre probetas preparadas
con dicho suelo y distintos porcentajes de cemento.
Las prdidas obtenidas en estos ensayos, despus de los 12 ciclos
establecidos en las normas y referidas al peso seco inicial de las
probetas deben ser menores que las establecidas para los distintos
tipos de suelos y que se dan a continuacin:
Grupo de sueloPrdida admisible (%)
A-1-a, A-1-b, A-3, A-2-4, A-2-514
A-2-6, A-2-7-A-4. A-510
A-6, A-7-5, A-7-67
La cantidad de cemento as elegida se incrementa arbitrariamente
en dos unidades porcentuales con el objetivo de asegurar una
adecuada resistencia a la erosin provocada por la circulacin del
agua; cuando se trata de suelos con ms del 50% de limo y arcilla se
recomienda incrementar en cuatro unidades porcentuales el contenido
de cemento obtenido de los ensayos.
En el caso del suelo cemento plstico, se determina la humedad
por medio de pastones de ensayo con diferentes contenidos de agua,
hasta que se alcanza la plasticidad deseada para la mezcla y se
establece el contenido apropiado de cemento en base a los mismos
ensayos de durabilidad efectuados sobre probetas elaboradas con la
mezcla de la consistencia deseada y diferentes porcentajes de
cemento. Las prdidas admisibles fijadas en el cuadro que antecede
valen tambin para el suelo cemento plstico.
Con el objeto de obtener un revestimiento cuya superficie sea
resistente a la erosin provocada por las aguas se recomienda
incrementar dichos porcentajes en dos porcentuales.
Procedimientos constructivos
a) Suelo cemento compactado
Los procedimientos constructivos para la ejecucin de un
revestimiento de suelo cemento compactado en canales con taludes de
muy poca pendiente, son similares a los empleados por la tcnica
vial. Cuando se trata de pendientes ms fuertes tambin se puede
utilizar equipo vial, pero con procedimientos constructivos
especiales, como es el movimiento del equipo hacia arriba y hacia
abajo por el talud.
Antes de iniciar la construccin del revestimiento se deben
extraer las malezas, races y materia orgnica, para luego proceder a
la compactacin de la subrasante. Es necesario remover y reemplazar
con material apto, toda zona que se presente floja bajo la accin
del equipo de compactacin.
La subrasante terminada se debe conservar adecuadamente hasta la
ejecucin del revestimiento.
El suelo a utilizar en la mezcla de suelo cemento debe
pulverizarse de manera tal que cumpla con la siguiente
granulometra, excluidas la piedra o grava retenidas en estos
tamices.
Pasa tamiz IRAM 25 mm: 100%
Pasa tamiz IRAM 4,8 mm: no menos del 80%.
Pasa tamiz IRAM 2 mm: no menos del 60%.
Para la mezcla del suelo as pulverizado con el cemento se usan
mezcladoras rotativas de una o varias pasadas, mquinas mbulo
operantes o plantas centrales. Tambin pueden utilizarse arados de
discos, cultivadoras y otras mquinas agrcolas para los mismos
fines.
Cuando se utilizan mezcladoras rotativas, mquinas mbulo
operantes o maquinaria agrcola la distribucin del cemento, en la
cantidad especificada depender de la forma en que est preparado el
suelo. Si ste est distribuido uniformemente sobre todo el ancho del
canal el cemento se distribuye formando una capa de espesor
uniforme. Si en cambio el suelo se ha preparado en forma de
caballete, el cemento se extender a lo largo del mismo.
Cuando se usan plantas centrales para el mezclado, el cemento se
incorpora directamente en la mezcladora.
El equipo utilizado para la compactacin del suelo cemento est
constituido por rodillos pata de cabra, rodillos neumticos y
aplanadoras, dependiendo la forma de su empleo del tipo de suelo y
de la condiciones de la obra.
Una vez alcanzado el grado de compactacin especificado, el suelo
cemento se efecta fuera del canal. Una vez distribuido el cemento
sobre el suelo, se inicia el