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03. 01. estudios de ingenieria

estudios de ingenieria

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03. 01. estudios de ingenieria

  1. 1. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” ESTUDIOS BÁSICOS. a.- Topografía Los trabajos topográficos se han desarrollado de manera minuciosa el levantamiento topográfico del emplazamiento de la línea de conducción, redes de distribución debidamente marcado in situ, posteriormente se planteó una poligonal abierta de apoyo para continuar con el planteó de las estacas, se ha ejecutado el levantamiento topográfico de la ubicación de las estructuras existentes y algunos puntos más saltantes, todo trabajo fue ejecutado con estación total. Los planos presentados son: en escala de 1:2000 el plano de planta, perfil longitudinal Horizontal 1:2,000 y Vertical 1:200, el planteamiento Hidráulico de Distribución en 1:1000, obras de arte a escala indicada en los planos. b.- Características geológicas. En el área del presente proyecto se puede observar presencia de rocas ígneas intrusivas, con granitos y granodioritas, estas se encuentran descompuestas por la acción de la meteorización y el intemperismo (lluvias, heladas, vientos, etc.). Por otra parte, en las zonas más bajas se constituyen depósitos colo- aluviales con bastante presencia de piedras. El relieve del terreno es llano, con pendientes mínimas en la zona de cultivo, como promedio. c.- Mecánica de suelos. El presente proyecto por su naturaleza de sistema de riego presurizado no se considera obras de gran magnitud que demande el estudio de suelos, la zona donde se ubica las estructuras de captación presenta una buena consistencia, las obras de arte también son simples, pero para efectos de diseño de las obras de concreto como son Bocatoma, cámaras y desarenador se ha tomado 1Kg./cm2 de capacidad de carga del suelo. d.- Canteras y materiales de Construcción. Dentro del ámbito del proyecto se cuenta con canteras de materiales de agregados, estos materiales serán acopiados y trasladados desde la cantera que se encuentra cerca de la zona de proyecto. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  2. 2. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” PLANTEAMIENTO HIDRAULICO Y DISEÑOS. a.- Planificación física Considerando la escasa disposición económica para el proyecto, se plantea un sistema de riego presurizado, el mismo que a continuación se describe. El proyecto consiste en crear condiciones favorables con una infraestructura hidráulica que permita poner bajo riego 9.30 has en forma sostenida y permanente, para un caudal mínimo de 7.0 lps disponible en los meses de estiaje. Para lograr lo indicado se realizara la construcción de la Bocatoma sobre el Riachuelo Arahuara, luego se plantea construir un canal para derivar las aguas hacia un Desarenador que servirá para derivar el agua hacia el sector del proyecto denominado Sector Cusi Arahuara. Se construirán un desarenador estructura en la cual deberán quedarse los sólidos en suspensión que traslada el flujo, así mismo se construirá la cámara de carga al lado del desarenador para poder garantizar las presiones requeridas en los Hidrantes tal como se muestra en los cálculos y los planos correspondientes. La red de distribución, tiene una longitud de 4,000.00 m., con tubería de diámetros variables resultado de los cálculos hidráulicos. Se detallan en la hoja de cálculos de presurización de la red. El sistema de riego propuesto consistirá en la instalación de 42 Hidrantes tipo, que se dividirán en 2 sectores para su funcionamiento; con un funcionamiento simultáneo de 20 líneas de riego, con 03 posiciones por hidrante con 01 aspersor de giro completo de ¾” (2.80X2.50mm/1-2atm) b.- Dimensionamiento y cálculos Justificatorios. Criterios de diseño Los criterios a considerarse en el diseño son de carácter técnico, económico, social, ambiental. Entre los principales criterios se tiene los siguientes: - Alta eficiencia del sistema hidráulico - Organizacional de los beneficiarios alrededor del sistema de riego. - Componentes simples, versátiles, económicos, fáciles de operar, mantener, reparar, etc. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  3. 3. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” - Riego de 24 horas/día, para optimizar el uso del agua, conservar y mejorar la vocación productiva del suelo. - Alcance máximo de beneficio a la mayoría de familias del área a irrigarse. Los elementos de ayuda a considerarse son: . Reconocimiento de campo . Documentos topográficos . Oferta y demanda hídrica . Habilidad, destreza de manejo de agua de los campesinos . Cantidad de beneficiarios potenciales y reales. . Condiciones físicas, sociales, ambientales reales en el que se llevará a cabo la agricultura con riego. Basándose en los criterios y elementos de ayuda mencionados se ha conceptuado el planteamiento hidráulico, consistente en una red hidráulica para riego por aspersión, por sectores. Para justificar las alternativas planteadas se han desarrollado los cálculos hidráulicos para todos los caso y para las obras de concreto armado, calculo estructural y la seguridad a la estabilidad tomando como parámetro la capacidad de carga del suelo en 1 kg/cm2. los que detallamos a continuación. Planteamiento de infraestructura de captación Esta estructura consta de lo siguiente se inicia en el ingreso del canal principal mediante un portillo metálico el cual deberá ser mejorado, el flujo mediante un canal de concreto de sección cuadrada de una longitud de 45 mt.. Desarenador Ingresara a un Desarenador que será construido de concreto armado, tendrá dos salidas que serán controlados por compuertas metálicas tipo hizaje una tendrá la función de derivar el agua hacia la tubería de la línea de conducción y la otra compuerta que controlara el ingreso del agua hacia el canal de rebose del Desarenador. Para su operatividad en síntesis podemos mencionar que esta estructura controlara el paso de flujo para no perjudicar el sistema existente Tiene una Válvula de Compuerta de Bronce de 4” de diámetro para realizar la evacuación de sólidos y limpieza de la cámara desarenador. Para eliminar el ingreso de aguas excedentes se ha provisto de un vertedero lateral de 0.30 m. por 0.25 m. de altura que entrega al caja de concreto de limpia. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  4. 4. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” Cámara de carga Las dimensiones de la cámara son 2.45 m. de largo por 1.30 m. de ancho por 1.65 de alto, la cámara Húmeda consta de dos compartimientos divididos por una pantalla de concreto que servirá para que no ingresen partículas orgánicas u otro elemento hacia la caseta de válvulas que será controlado por una válvula compuerta, al interior se ha previsto una canastilla de pvc sap de 4”, de igual manera una tubería de limpia y reboce solo de embone en PVC SAP d=2” para facilitar la operación de mantenimiento, para la inspección tiene un ingreso con su respectiva tapa metálica sanitaria. RED DE DISTRIBUCION Se entiende por red de distribución al conjunto de tuberías que constituyen la red principal y las líneas secundarias o ramales laterales. La red principal es aquella tubería que conduce el agua a presión, desde la línea de aducción hasta los ramales laterales, donde se instalan los hidrantes y demás elementos necesarios para el buen funcionamiento del sistema. Atendiendo a su posible movilidad la red de distribución se clasifica en: - Fija: Las tuberías que conducen y distribuyen el agua a los sectores de riego cubren simultáneamente la totalidad de la superficie, provocando que el riego se efectúe abriendo y cerrando válvulas de modo escalonado. La colocación de la red puede ser temporal o permanente. En el primer caso, las tuberías se colocan sobre la superficie del terreno después de la siembra o plantación y se quitan un poco antes de la recolección. En el segundo caso las tuberías se entierran permanentemente. El sistema de distribución fija está indicado cuando la naturaleza del suelo o del cultivo exige riegos muy frecuentes, para abaratar costos de mano de obra y evitar el tránsito sobre el terreno regado. -Portátil: Todas las tuberías tanto la red principal como los laterales, se trasladan a medida que se riega. Este sistema tiene un costo de inversión inferior al fijo, pero requiere mano de obra para el traslado de tuberías. -Semiportátil: La red principal suele ser fija, mientras que los laterales y/ líneas de riego se trasladan de un lugar a otro, esto el caso del proyecto materia del presente estudio. En general, conforme se aumenta el número de elementos fijos de la red de distribución de un sistema de riego, los costos de inversión en instalación se incrementan y los requerimientos de mano de obra disminuyen. Cobertura y disposición de la red de distribución. Se llama riego de cobertura total cuando se dispone de elementos suficientes para regar toda la superficie del predio sin efectuar traslado de los equipos. En caso contrario, se denomina de cobertura parcial, ya que es necesario Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  5. 5. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” transportar todo o parte del equipo de un lugar a otro en cada postura de riego. El riego de cobertura parcial tiene un menor costo de inversión, pero es necesario trasladar las tuberías de un lugar a otro. En suelos mojados, esto ofrece ciertas dificultades, especialmente en suelos arcillosos. En cultivos de baja altura el traslado de tuberías puede hacerlo una persona, pero en aquellos de mayor altura precisan de al menos, dos personas. Con respecto a la disposición de tuberías, la principal o “alimentadora” debe colocarse siempre en dirección de máxima pendiente. De esta manera, la secundaria queda emplazada a lo largo de la curva de nivel o cercana a ella, logrando disminuir al mínimo las diferencias de presión entre el primer y último aspersor de cada línea secundaria o lateral. Los datos básicos que se deben disponer son: Q = caudal de descarga S = desnivel del terreno L = longitud de la tubería. Para el cálculo de los parámetros se utilizará la fórmula de Hazen Willians el mismo que se presenta a continuación: Q = 0,2788xCx D2,63 xS0.54 Donde: Q, caudal en l/s. S, pendiente del tramo (m/m). C, coeficiente de rugosidad ( PVC, C= 150) D, diámetro interior de tubería en (mm) • Se asume con el anterior parámetro un diámetro comercial con el cual se procede a calcular la velocidad mediante la ecuación de continuidad. Q=A*V Entonces: V=4*Q/(pi()*D2 ) • Con la velocidad hallada se procede a calcular la pérdida de carga con la siguiente expresión. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  6. 6. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” HF = (V/(0,355*C*D0,63 )1,852 x L • Con la suma algebraica de la diferencia de cotas y la perdida de carga se procede a calcular la carga en cualquier punto del tramo en estudio. • Carga = C.S.-C.I.-Hf. (m) Donde: C.S., cota superior del tramo (m) C.I. , cota inferior del tramo (m) Hf, pérdida de carga por longitud (m). Cabe mencionar que se utiliza la formula Hazen Williams proporcionada por el fabricante de tuberías ya que en distintos textos se menciona que se deberá utilizar las formulas proporcionadas por los manuales de fabrica para el calculo de diámetros mayores y menores a 2”.(1) (1) Sistemas Hidráulicos de Riego Carlos A. Benítez Castro Los cálculos se presentan en su respectiva hoja (ver anexos). HIDRANTES Son pequeñas estructuras o aditamentos hidráulicos, que a través de sus salidas permite unir las líneas laterales y sub-laterales con la red de aspersores, mediante mangueras de polietileno. Los hidrantes pueden tener 1-2-3 hasta 4 bocadas o salidas, la ubicación de los hidrantes está sujeta al caudal, presión disponible y a la topografía del terreno. Para el proyecto tendrá una salida provista de una válvula de acople rápido de ¾” con tuberías y accesorios de PVC y se ubica dentro de su respectiva caja de seguridad de C°S°, provisto de una tapa metálica. Disposiciones de los Hidrantes Para el Proyecto la disposición de los hidrantes es bilateral colocados en las redes secundarias considerado el funcionamiento de 1 aspersor simultáneos en una línea de riego,. con espaciamiento lateral de 20.00 m., entonces la cobertura longitudinal de una línea de riego desde un hidrante es de 36. m. a cada lado considerando el 60% de traslape entre aspersores, de aquí se concluye que disposición lateral de los hidrantes resulta el doble del espaciamiento lateral, la disposición entre redes secundarios fijos el Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  7. 7. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” funcionamiento de dos líneas de riego en la misma dirección de manera concéntrica resultando un espaciamiento de 72 m. entre redes secundarias. ASPERSORES Para la selección del aspersor, previamente debe tener: la presión de trabajo del aspersor, el diseño agronómico en base a los datos meteorológicos, como también la determinación de parámetros agronómicos mediante análisis de laboratorio (Capacidad de campo, punto de marchites permanente y densidad aparente), se procede a determinar la lamina neta, lamina bruta y la frecuencia de riego, la tasa de aplicación máxima debe ser igual a la tasa de infiltración básica. Con estos parámetros definidos se procede la selección del aspersor mediante la utilización del Programa KASPER que permite determinar el espaciamiento entre aspersores y espaciamiento lateral. Los aspersores son dispositivos que pulverizan el chorro de agua en gotas de diversos tamaños mediante las boquillas. Donde el agua es repartida uniformemente en el terreno debido a la rotación del cuerpo del aspersor, efecto de la reacción al impulso del chorro en el brazo del martillo, el cual vuelve a su posición inicial por la acción de un resorte de tensión (ver grafico). Para mejor ilustración sobre la selección de los aspersores presentamos algunas características básicas. Figura 5. Componentes de un aspersor. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  8. 8. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” Comercialmente existe una diversidad de tipos de aspersores, en cuanto a tamaño y presión de trabajo con las consiguientes diferencias en la intensidad de precipitación, radio de alcance del chorro y distribución de la lluvia. Los fabricantes publican especificaciones de diferentes marcas y tipos de aspersores, que detallan las condiciones de trabajo de los mismos. Ello permite elegir el aspersor más adecuado a la intensidad de precipitación propuesta e intervalo con el que debe cubrirse un área determinada de terreno. Los aspersores se clasifican de acuerdo a la presión de trabajo, como sigue: Baja presión: funcionan con presiones inferiores a 20 metros de columna de agua (mca). Utilizan caudales inferiores a 0,3 l/s, y su radio de mojadura es menor a 9 metros. Producen un riego uniforme aún en el caso de viento de cierta consideración. Son utilizados en jardinería, hortalizas, riego de frutales por debajo de la copa de los árboles y riego de protección de heladas. Media presión: funcionan con presiones comprendidas entre 17.5 y 50 mca. Los caudales utilizados con estos aspersores varían entre 0,15 y 1,5 l/s. y su radio de mojadura fluctúa entre 20 y 30 metros. Producen un riego uniforme y son utilizados en una gran variedad de suelos y cultivos. Alta presión: funcionan con presiones superiores a 45 mca. y arrojan un caudal superior a 1,5 l/s con radios de mojadura entre 30 y 75 metros. Dentro de esta categoría se sitúan los cañones de riego, los cuales tienen un elevado costo, tanto en el de la inversión inicial, como en su funcionamiento. La distribución del agua es muy afectada por el viento y producen gotas muy grandes que perjudican con su impacto a determinados suelos y cultivos. Se usan para cubrir grandes extensiones, generalmente praderas, donde no producen daños al cultivo. El patrón de humedecimiento de los aspersores varía con la distancia. La máxima cantidad de agua cae cerca del aspersor y disminuye en la medida que se aleja de éste. Por tal motivo, las áreas de mojadura de los aspersores deben traslaparse en un porcentaje para aplicar una lámina de agua uniforme. Esto se relaciona también con las condiciones de viento de la zona, ya que éste modifica la distribución del agua (ver gráfico). Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  9. 9. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” Las características más relevantes de los aspersores son: - El caudal de un aspersor va a estar determinado por el diámetro de las boquillas y con la presión de funcionamiento. Por ejemplo: un aspersor diseñado para entregar un caudal de 1.200 l/h a una presión de 2 kg/cm2 , botará menos caudal cuando la presión disminuye y más cuando la presión aumenta. - El alcance de un aspersor que determina el radio de mojadura, depende del ángulo de inclinación de la boquilla y de la presión de funcionamiento. El valor máximo del radio de mojadura se obtiene con un ángulo de inclinación de 45º, el cual debe ser seleccionado si el viento no es importante. Sin embargo, bajo condiciones de viento, deben seleccionarse aspersores de bajo ángulo, siendo los más recomendados aquellos aspersores con ángulos de ataque entre 25 y 27º. - Pulverización. Este parámetro depende del diámetro de la boquilla y de la presión de funcionamiento. Para un determinado diámetro de boquilla, el tamaño de las gotas es mayor cuando la presión de funcionamiento es menor. Para una determinada presión de funcionamiento, el tamaño de las gotas es mayor al aumentar el diámetro de la boquilla. - Pluviometría o precipitación: expresa la intensidad del riego por aspersión y se mide por la altura de la lámina de agua recibida en el terreno en un tiempo determinado. Normalmente se expresa en mm/h. Como criterio Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  10. 10. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” de diseño, la pluviometría de un aspersor debería ser igual o ligeramente inferior a la velocidad de infiltración básica del suelo para evitar escurrimiento. La pluviometría media de un aspersor sobre su área mojada, puede expresarse mediante la siguiente ecuación: pp = Pluviometría individual de un aspersor (mm/h). Q = Caudal del aspersor (l/seg). R = Radio de alcance del aspersor (m). Un aspersor individual no arroja la precipitación de modo uniforme, por lo que se debe considerar un marco de aspersores y considerar un traslape entre los aspersores. Por ello, la pluviometría de los aspersores en bloque, puede calcularse con la siguiente fórmula: P = Pluviometría expresada en mm/h. Q = Caudal del aspersor (l/seg). S = Superficie de riego (m2 ). La superficie de riego de un aspersor es un rectángulo cuyos lados son; la mitad de la distancia entre dos aspersores contiguos y la mitad entre dos líneas de aspersores. PRESIÓN DE TRABAJO DEL ASPERSOR. La presión de trabajo de los aspersores debe ser la adecuada y corresponde a la señalada en las especificaciones dadas por el fabricante. Si la presión de trabajo es baja, entonces el tamaño de la gota de agua es mayor, alterando la distribución de agua en el suelo. Por el contrario, si la presión de trabajo es mayor a la indicada por el fabricante, la gota se hace muy pequeña, perdiendo el radio óptimo de mojadura. Cuando el aspersor trabaja a la presión de diseño, se produce un patrón de humedecimiento normal y una buena uniformidad de aplicación, si se ha dispuesto una adecuada separación entre aspersores. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel (7) S Q *600.3P = (6) R Q *3.600pp 2 π =
  11. 11. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” Disposición de los aspersores. La elección de la disposición espacial (marco) de los aspersores se realiza teniendo en cuenta fundamentalmente: la curva de precipitación de los aspersores, tipo de instalación (fija o móvil) y condiciones de viento. Desde el punto de vista de la uniformidad de riego, las disposiciones en triángulo y cuadrado, debido a la simetría que las caracteriza, son más favorables que el marco rectangular. Si se considera la superficie que cubre cada aspersor como elemento de juicio comparativo entre las tres disposiciones, se concluye que la disposición en triángulo es más favorable que la disposición en cuadrado y ésta a su vez, más que la rectangular. Por último, el número de aspersores por hectárea que se requiere utilizando una disposición en triángulo es menor a una disposición cuadrada y éste menor que en rectángulo. Sin embargo, aún cuando lo expuesto hasta el momento indique como disposición más ventajosa la triangular, las dificultades de manejo que supone la colocación de los aspersores hace que dicha disposición se limita a instalaciones fijas en que no se requiere traslado de tubos. Determinación del espaciamiento entre laterales y aspersores. (12) 100 a al V Q SS • = Donde Sl es el espaciamiento entre laterales; Sa es el espaciamiento entre aspersores, Q es el caudal de descarga del aspersor y Va es la velocidad de aplicación (cm/hr). Selección y disposición de los aspersores. La condición más importante de satisfacer con la selección y disposición de los aspersores, es el logro de una buena distribución del agua (alto coeficiente de uniformidad) y una buena eficiencia de aplicación. Dichos aspectos están determinados por la infiltración básica, el efecto de la pendiente del terreno y la velocidad del viento. Tomando en cuenta estos factores, la selección del aspersor se realiza en función de su presión de trabajo y del espaciamiento, utilizando para ello los catálogos de comportamiento de diferentes modelos de aspersores de distintos fabricantes. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  12. 12. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” (13) 600.3 A G I a• = I = Intensidad de precipitación (mm/h). Ga = Gasto del aspersor (l/s). A = Area de mejoramiento de cada aspersor, dada por su espaciamiento. Sobre el lateral (Sa) y entre lateral (Sl). Cálculo del número de aspersores mínimo. Una vez seleccionado el aspersor y definida la intensidad de precipitación, se procede a calcular el número mínimo de aspersores que deberían funcionar simultáneamente. (14) s m A A NA = Am = Área mínima a regar en m2 . As = Area que cubre cada aspersor en m2 . (15)* Fc FR A A T m = AT = Superficie total de riego en m2 . Fc = Factor de corrección que considera el número de días a la semana se utiliza el equipo de riego (Ej. 7/6 corresponde a riego 6 días de la semana) Disposición, longitud de laterales y número de aspersores por lateral. En general, los laterales son colocados paralelos a las curvas de nivel del terreno, a fin de evitar diferencias de presión provocado por cambios de elevación del terreno, dejando la tubería principal en el sentido de la mayor pendiente. Por otra parte, cuando los vientos son fuertes, se recomienda colocar los laterales porta aspersores de manera de formar un ángulo de entre 45° a 90° con la dirección dominante del viento, logrando con esto una mejor distribución del agua. Como solución a esto, es posible instalar aspersores de mayor descarga en el primer lateral para enfrentar al viento como una cortina. Una vez definida la longitud del lateral, de acuerdo a la geometría del predio, se procede a estimar el número de aspersores por lateral, lo cual puede obtenerse de la siguiente relación: ( ) (16)1+ +− = a l S yxL NA Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  13. 13. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” NAl = Número de aspersores en el lateral. L = Longitud del lateral. x = distancia entre la tubería principal y el primer aspersor. y = distancia entre el último aspersor al final del campo. Sa = Espaciamiento de los aspersores sobre el lateral. Cuando x e y, son iguales a 0.5Sa, el número de aspersores sobre el lateral se determina como: (17) a l S L NA = Caudal real requerido. El caudal total requerido por un sistema de riego por aspersión (Qt) se calcula multiplicando el caudal de cada aspersor (Ga) por el número de aspersores por lateral (NAl) y por el número de laterales necesarios para regar la superficie mínima de riego diario. DISEÑO DE RIEGO POR ASPERSION El diseño de riego por aspersión incluye uno agronómico y uno hidráulico. El diseño agronómico corresponde a la determinación de: - Evapotranspiración. - Lámina de reposición. - Velocidad de infiltración básica. - Frecuencia de riego y superficie mínima de riego diario. Selección del modelo de aspersor y disposición de los mismos en el campo. - Número de laterales necesarios para cumplir el programa de riego. - Determinación de caudales requeridos. El diseño hidráulico corresponde al cálculo de los diámetros de tuberías requeridos para que el sistema funcione, cumpliendo ciertos requisitos mínimos establecidos y a la selección del equipo de bombeo, si este fuera necesario. Diseño Agronómico. Lámina de agua a reponer. La lámina de reposición (H) corresponde a la cantidad de agua necesaria para suplir el déficit de humedad del suelo, producto de la extracción de agua por parte del cultivo. Para cuantificar la lámina de reposición se utiliza la siguiente relación: Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  14. 14. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” ( ) (7)Pr 100 CrofDa PMPCC H •• − = Donde, H = Lámina de agua de reposición (cm) CC = Capacidad de campo (%) PMP = Punto marchites permanente (%) Da = Densidad aparente (g/cm3 ) Prof. = Profundidad (cm) Cr = Criterio o umbral de riego (50%) La capacidad de campo (CC) es la cantidad máxima de agua que un suelo retiene una vez que ha finalizado el drenaje interno. Coincide con el máximo de agua capilar, que es agua retenida por fuerzas de tensión superficial. Si el contenido de humedad disminuye progresivamente, las plantas encontrarán cada vez mayores dificultades para absorber agua del suelo, llegando al punto en que se inician los fenómenos de marchites. Cuando este estado es irreversible, se dice que el suelo se encuentra en un estado o punto de marchites permanente (PMP). Los datos de CC, PMP y Da se obtienen muestreando directamente el suelo por estratos y enviando las muestras a un laboratorio especializados en física de suelos (INIA, Universidades). A pesar de que el agua aprovechable se encuentra disponible para ser usada por el cultivo, no toda es igualmente aprovechable. A medida que el suelo se seca, el cultivo debe utilizar más energía para extraerla. Se considera entonces que sólo una fracción de esta agua es fácilmente aprovechable y a esto se le denomina criterio o umbral de riego. Esto corresponde a un porcentaje del agua aprovechable que, puede ser el 50% en cultivos normales o menor en cultivos sensibles al déficit hídrico. Frecuencia de riego para cada mes. (8) ETc H FR = Donde FR es la frecuencia de riego en días y ETc es la evapotranspiración del cultivo en cm/día. La evapotranspiración mensual histórica puede obtenerse de registros agro meteorológicos cercanos de evaporación de bandeja (EB). La información diaria se obtiene dividiendo esta última por el número de días del mes. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  15. 15. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” La transformación de EB a ETc se desarrolla según lo siguiente: (10) (9) KcEToETc KbEBETo •= •= Donde: ETo es la evapotranspiración del cultivo de referencia. Kb es el coeficiente de bandeja (0.8). Kc es el coeficiente de cultivo que varia a lo largo de la temporada (tablas). La frecuencia de riego máxima (de diseño) debería calcularse usando un promedio de ETc de los tres meses de máxima demanda. Cálculo del caudal del sistema. Se determina a partir de la frecuencia de riego (FR), su eficiencia de aplicación (0,75) y las horas diarias de funcionamiento u operación del equipo: (11) 75,0 100 HRFR HA Q •• •• = Q = caudal en m3 /hr A = Area total a regar en m2 . HR = Horas de riego disponibles en un día (hr) Velocidad de infiltración básica. La velocidad de infiltración básica, corresponde al valor instantánea de velocidad de infiltración, cuando su variación en el tiempo, entre dos períodos de mediciones, no supera un 10% de su valor. La velocidad de infiltración puede ser medida en terreno o bien puede estimarse a partir de tablas, para distintas condiciones de textura de suelo (Cuadro 4). Velocidad de infiltración básica de suelo de diferentes texturas. Textura Velocidad de infiltración básica (mm/h) Arcilla 1 - 5 Franco-arcillosa 6 - 8 Franco 7 - 10 Franco-arenosa 8 - 12 Arenosa 10 - 25 Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  16. 16. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” Como criterio general, es recomendable que la velocidad de aplicación no sea superior a la velocidad de infiltración básica. c.- Meta Física. La meta para el presente proyecto resumido en lo siguiente: CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL PROYECTO EN LINEA DE CONDUCCION Longitud de Tubería 2150 m. Construcción de Canal de Concreto 45 m. Bocatoma 01 und. Medidor RBC 01 und. Desarenador 01 und. Cámaras de Carga 03 und. EN RED DE DISTRIBUCION Longitud de Tubería 4000 m. Cámaras Rompe presiones 03 und. Válvulas de Control 20 und. Válvulas de Purga 12 und. Cajas Hidrante 42 und. Líneas de Riego Móvil 20 und. d.- Descripción de las Obras en Red de Distribucion Se entiende por red de distribución al conjunto de tuberías que constituyen la red principal y las líneas secundarias o ramales laterales. La red principal es aquella tubería que conduce el agua a presión, desde la línea de aducción hasta los ramales laterales, donde se instalan los Hidrantes y demás elementos necesarios para el buen funcionamiento del sistema. Atendiendo a su posible movilidad la red de distribución se clasifica en: - Fija: Las tuberías que conducen y distribuyen el agua a los sectores de riego cubren simultáneamente la totalidad de la superficie, provocando que el riego se efectúe abriendo y cerrando válvulas de modo escalonado. La colocación de la red puede ser temporal o permanente. En el primer caso, las tuberías se colocan sobre la superficie del terreno después de la siembra o plantación y se quitan un poco antes de la recolección. En el segundo caso las tuberías se entierran permanentemente. El sistema de distribución fija está indicado Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  17. 17. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” cuando la naturaleza del suelo o del cultivo exige riegos muy frecuentes, para abaratar costos de mano de obra y evitar el tránsito sobre el terreno regado. -Portátil: Todas las tuberías tanto la red principal como los laterales, se trasladan a medida que se riega. Este sistema tiene un costo de inversión inferior al fijo, pero requiere mano de obra para el traslado de tuberías. -Semiportátil: La red principal suele ser fija, mientras que los laterales y/ líneas de riego se trasladan de un lugar a otro, esto el caso del proyecto materia del presente estudio. En general, conforme se aumenta el número de elementos fijos de la red de distribución de un sistema de riego, los costos de inversión en instalación se incrementan y los requerimientos de mano de obra disminuyen. Cobertura y disposición de la red de distribución. Se llama riego de cobertura total cuando se dispone de elementos suficientes para regar toda la superficie del predio sin efectuar traslado de los equipos. En caso contrario, se denomina de cobertura parcial, ya que es necesario transportar todo o parte del equipo de un lugar a otro en cada postura de riego. El riego de cobertura parcial tiene un menor costo de inversión, pero es necesario trasladar las tuberías de un lugar a otro. En suelos mojados, esto ofrece ciertas dificultades, especialmente en suelos arcillosos. En cultivos de baja altura el traslado de tuberías puede hacerlo una persona, pero en aquellos de mayor altura precisan de al menos, dos personas. Con respecto a la disposición de tuberías, la principal o “alimentadora” debe colocarse siempre en dirección de máxima pendiente. De esta manera, la secundaria queda emplazada a lo largo de la curva de nivel o cercana a ella, logrando disminuir al mínimo las diferencias de presión entre el primer y último aspersor de cada línea secundaria o lateral. Los datos básicos que se deben disponer son: Q = caudal de descarga S = desnivel del terreno L = longitud de la tubería. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  18. 18. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” Hidrantes Permite la entrega de agua a presión hacia el equipo móvil de riego, se controlará para el inicio de riego y cambio de posición mediante una válvula de acople rápido de PE con conexión a Ø ¾” el cual se conecta a un niple de ¾” x 12” por medio de una unión simple roscada, este conjunto se adosa por medio de una reducción a una TEE que está conectada a la red de distribución. Además el hidrante va alojada en una caja de concreto simple de 0.40 x 0.40 m., provista de una tapa metálica de 0.40 x 0.40 m., tal como se muestra en el plano respectivo. Para el proyecto se ha planteado ejecutar un total de 70 Hidrantes de riego. Válvula de purga La función de estas válvulas es evacuar los sedimentos ingresados al sistema presurizado, antes de la operación de los aspersores, los sedimentos del sistema son evacuados hacia el cauce de la quebrada existente en la zona. Se construirán al final de los ramales de aducción y final de las líneas de distribución. Estas válvulas estarán alojadas en el interior de una caja de concreto simple de dimensiones 0.45 x 0.40 m., la misma que esta provista de una tapa metálica de FG de 0.40 x 0.40 m. El proyecto contempla la instalación de 12 válvulas de purga Ø =2” y 1” La distribución de los mismos puede observarse con mayor detalle en el plano. Válvula de Control La función de estas válvulas es permitir un mejor control de operación en los hidrantes que se tienen en el sistema, para ello dichas válvulas se ubican inmediatamente después de la bifurcación de la línea de aducción y distribución. Estas válvulas estarán alojadas en el interior de una caja de concreto simple de dimensiones 0.40 x 0.40 m., la misma que esta provista de una tapa metálica de F.G. de 0.40 x 0.40 m. El proyecto contempla la instalación de 20 válvulas de control. Línea móvil de riego El conjunto de elementos móviles que sirven para aplicar el riego por aspersión dentro del terreno agrícola. • Tubería de polietileno, diámetro de 25 mm con acoples entre tee y codos. • Aspersores Ø=3/4” de circulo completo, conexión macho Ø ¾”.(24 unidades) Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  19. 19. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” • Elevadores de aluminio, diámetro de ¾”x1.00m con bushing de ¾”a 1” y unión rosca de ¾”. • Llave tipo bayoneta de Ø ¾”. • Tee y codo de Polipropileno Ø 25mm x ¾”rosca hembra • Trípode metálico Características del Aspesor  Aspersor Ø=3/4”  Boquilla: 2.80x2.50 mm  Presión de trabajo: 1-2 atm.  Diámetro de humedecimiento : 26 a 29 m Se recomienda regar en las horas con vientos moderados o vientos nulos. 4.9.3 Metrados, Costos y Presupuestos. a.- Metrado. Es la medida de su magnitud expresada en M3. , M2. , Kg, y unidades de todos las actividades planteadas para la ejecución del Proyecto, formulado en una hoja de cálculo, de manera minucioso con dimensiones que reflejan lo plasmado en los planos, con detalles específicos, la mano de obra aporte comunal representa lo equivalente al peón, la mano especializada será asumida por la entidad financiara. b.- Costos Unitarios. Se han realizado sobre la base de los rendimientos registrados en la sierra Peruana, particularmente del Cusco para cada partida específica. Los materiales equipo y herramientas necesarios son considerados vigentes a Enero del 2012. Previa una cotización realizada en la ciudad del Cusco, tipo de cambio $2.71 al mes de Enero del 2,012. c.- Presupuesto de Obra El presupuesto base está elaborado en base a los costos unitarios, el mismo que está elaborado en base a costos de materiales puesto en obra, mano de obra calificada y no calificada basada en costos vigentes del mercado, rendimientos reales acorde al medio rural donde se realizará las obras. El costo directo total asciende a S/ 308,165.78 nuevos soles, monto del cual deberá ser reducido el 50% de la mano de obra no calificada realizado por los beneficiarios en un monto de S/ 57,154.41 nuevos soles. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  20. 20. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” El monto de financiamiento será para la compra de materiales extra locales y locales (hormigón, piedras), pago de mano de obra calificada. En términos globales en bienes y servicios. El aporte de los beneficiarios es la valorización en mano de obra no calificada (peones), los mismos que serán aportados en turnos de trabajo por grupos y por faenas generales. La estructura presupuestaria está conformada por los componentes siguientes: Materiales, mano de obra, equipos, herramientas. Es decir, en bienes y servicios. Se ha cuantificado los materiales, equipo herramientas, mano de obra calificada y no calificada por cada uno de los componentes de la infraestructura hidráulica, así como su respectivo costo en forma específica. d.- Cronograma Valorizado de ejecución de obra. El tiempo de ejecución física del proyecto será de 4 meses calendario. La ejecución debe hacerse manteniendo cierto orden secuencial partiendo desde las Estructuras de Captación seguido del canal de concreto, desarenador Cámara de carga, línea de conducción, redes de distribución, Válvulas de purga y de control, Hidrantes, y módulos de riego por aspersión. Este orden nos permite ejecutar sin romper la interrelación de necesidades, por ejemplo para la construcción de las obras en las estructuras se requiere tener agua en los lugares donde fueron planteados, también verificar en campo las cotas, ubicaciones de los componentes específicos infraestructuras, etc. Lo anterior descrito no descarta la ejecución en forma paralela de algunos componentes de la infraestructura, previa verificación de cotas, emplazamientos, etc. El Cronograma considerado es para condiciones normales de ejecución del proyecto. El Cronograma valorizado es mensual indicando la programación de inversiones en porcentaje de las actividades desagregadas por tiempo a ejecutarse. e.- Relación General de Materiales e Insumos En este acápite se presenta la relación de materiales totales del proyecto con su respectivo costo, y el presupuesto total de materiales se ha calculado considerando el metrado y los costos unitarios. Esto permite conocer cuánto de material e insumo se utilizará en forma global, para todo el proyecto; además permitirá el control al momento de Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel
  21. 21. Municipalidad Distrital de Huaro Proyecto: “Construcción del Sistema de Riego Por Aspersión en el Sector Cusi de la Comunidad Campesina de Arahuara” ejecución de obra, tanto para la compra, flujo en almacén de obra, distribución por cada componente de obra. El importe por concepto de materiales asciende a S/ 66,515.37 nuevos soles. f.- Mano de obra calificada y aporte de los beneficiarios. La Municipalidad Distrital de Huaro, aportará mano de obra calificada, tales como Topógrafo, operario, oficial. Así mismo los beneficiarios de la C.C. de Arahuara aportarán mano de obra no calificada. Maquinaria equipo y herramientas. En la ejecución del proyecto no se empleará maquinarias; sólo se empleará herramientas simples como palas, picos, carretillas. Equipo topográfico básico de ingeniería, pruebas de control, balde de prueba y otros. Consultor de Obras – C 9315 Ing. Marisol Giovana Arestegui Inquel

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