Ingeniería Hidráulica: Diseño y Tipologías de Secciones de Canales Revestidos (Circular, Rectangular y Parabólica)

Tipos de Secciones y Revestimiento de Canales

Revestimiento de Canales

El revestimiento se implementa para minimizar la pérdida de agua. Las pérdidas son variables y dependen directamente de la naturaleza del terreno:

• Terreno Arcilloso (Más favorable): Las pérdidas oscilan entre 75 y 100 L/m² por día.
• Gravas o Zahorras (Más desfavorable): Las pérdidas pueden alcanzar hasta 2 m³/m² por día.

Tipos de Revestimiento Comunes

El revestimiento más habitual es el de hormigón en masa (HM-20, según la instrucción), el cual no lleva armadura ni requiere una resistencia especialmente alta. También se utilizan láminas plásticas (de PE o PVC), sobre todo para reparaciones. En los grandes canales navegables, el revestimiento suele ser asfáltico.

Canales sin Revestir

Un canal no se reviste cuando se dispone de un gran volumen de agua y esta no posee un valor añadido significativo.

Parámetros de Diseño Hidráulico Típicos

• Régimen: Número de Froude (F) menor que 0,5 (régimen subcrítico).
• Velocidad: Está entre 1 y 2 m/s.
• Pendiente: 25 cm/km.

2. Sección Circular

Figura 6.13: Deslizamiento en los taludes.

Ventajas de la Sección Circular

• Optimización Hidráulica: Para la misma área, se obtiene un perímetro mojado más pequeño. Esto resulta en un radio hidráulico mayor, lo que permite transportar un mayor caudal o tener menos pérdidas para el mismo caudal. Su construcción es más económica.
• Ahorro Estructural: La sección circular resiste mucho mejor las cargas externas, lo que permite reducir el espesor del hormigón (típicamente 10-12 cm), abaratando la sección.

Limitaciones de la Sección Circular

• Excavación Restringida: No es fácilmente excavable en todos los tipos de terreno. Es viable en suelos cohesivos y rocas blandas, pero no se recomienda en suelos con cohesión baja o rocas duras.
• Maquinaria Específica: Se requiere una máquina especializada para su construcción. Se trata de un pórtico con brazos a ambos lados que vierten hormigón simultáneamente en media parte de la sección cada uno, dando forma al canal (perfilado y hormigonado). El ingeniero Manuel Barragán (Confederación del Guadiana) patentó esta máquina, la cual debe ser amortizada en proyectos de gran alcance.

Figura 6.14: Sección tipo de un canal circular.

Figura 6.15: Pórtico de Manuel Barragán.

Separación de Juntas

La separación de las juntas está ligada al espesor del revestimiento (h):

• Juntas Transversales: 3 metros.
• Juntas Longitudinales: h/5 o h/6.

3. Sección Rectangular

Usos Específicos

La sección rectangular solo se proyecta en sitios especiales debido a su mayor coste constructivo. Sus usos incluyen:

• Terrenos Escarpados: Sitios con pendiente escarpada, pocos accesos y difíciles de alcanzar. (Figura 6.17: Uso habitual del canal rectangular.)
• Transiciones: En las transiciones a obras especiales como sifones, acueductos y compuertas. (Figura 6.18: Canal rectangular en transiciones.)
• Canales Enterrados: En sitios que se desean cubrir, utilizando losas prefabricadas y relleno de tierras. (Figura 6.19: Canal enterrado.)

Características Constructivas

La sección rectangular es de hormigón armado (mínimo HA-25). Su espesor es mayor (35-50 cm) porque la sección debe ser autoportante. Es más cara que otras secciones, por lo que su uso se restringe a los sitios mencionados.

Para abaratar costes y optimizar el caudal, es habitual aumentar o ajustar la pendiente del canal.

Juntas en Canales Armados

En canales de hormigón armado, solo se requieren juntas transversales, separadas cada 7 u 8 metros.

4. Sección Parabólica

Las secciones parabólicas son raras en los grandes canales, pero son más habituales en las acequias prefabricadas.

Un ejemplo de su aplicación en ingeniería es el gran canal Genil-Cabra (40 m³/s), que utiliza esta sección porque atraviesa zonas de arcillas expansivas. La geometría parabólica resiste mejor el empuje generado por este tipo de suelos.

Figura 6.20: Esquema de la sección parabólica.