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Semana 12
Semana 12
Semana 12
FACULTAD DE INGENIERÍA
PARA RIEGO
IRRIGACIONES Y DRENAJE
Mstro. Henry G. Pautrat Egoavil
d.hpautrat@upla.edu.pe
HUANCAYO - 2022
UNIDAD III OBRAS HIDRAULICAS
PARA RIEGO
TEMA: ACUEDUCTOS,
AFORADORES,
ALCANTARILLAS Y CANOAS
Objetivos:
Identificar las necesidades de cada
proyecto de irrigación, y plantear las
obras de arte mas adecuadas según
cada requerimiento especifico de
cada proyecto.
Que Importancia
tienen los
Acueductos?
❖ Funciones
❖ Tipos
❖ Consideraciones
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ACUEDUCTO
Irrigaciones y Drenaje 4
EL ACUEDUCTO EN LA HISTORIA
Los romanos construyeron los acueductos más importantes en tamaño, así como
en mayor cantidad. Eran de ladrillo o piedra con dimensiones aproximadas de 0.90
m, y 1.80 m. de profundidad, algunos eran subterráneos y tenían respiraderos cada
73 metros aproximadamente., se utilizaban revestimientos y se cubrían con lajas de
piedra para evitar que el agua se ensuciara
Irrigaciones y Drenaje 5
Irrigaciones y Drenaje 6
Cuando debían vencer un fuerte desnivel,
se recurría a la construcción de
complicados sistemas de arquerías que
sostienen el canal y lo mantienen al nivel
adecuado
Irrigaciones y Drenaje 7
Irrigaciones y Drenaje 8
HOY EN DÍA
• La utilización del concreto armado se
combina con un buen diseño.
• Ahora los acueductos ya no solo se
usan para abastecer de agua a
poblaciones, permite diversidad de
aplicaciones incluso el transporte. Acueducto
Así mediante los canales navegables del Pont du
se conectan distintos lugares, ya sea Sart, Bélgica
para usos privados, turísticos o
comerciales.
Acueducto
Langdeel,
Holanda
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Un acueducto no se hace o no es factible cuando la rasante proyectada del canal resulte
más baja que el nivel de agua del rio por cruzar.
Este se utilizará cuando la diferencia de niveles entre la rasante del canal y la rasante de la
quebrada o río, permita un espacio libre, suficiente para lograr el paso del agua. En dado
caso se utilizará un sifón invertido si el nivel de la superficie libre del agua es mayor que la
rasante del obstáculo.
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• El agua desciende naturalmente por el
canal y no remonta nunca las pendientes.
• Para atravesar los valles se construye un
puente (llamado puente de acueducto)
• La pendiente de la canalización debe ser
lo mas regular posible a pesar de los
obstáculos.
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PARTES TIPICAS
Sirven para pasar en forma gradual de la sección del canal a la del acueducto o
Las transiciones viceversa según sea tradición de entrada o de salida
es el elemento sobre el cual fluye el agua y puede ser construido con diversos
El conducto materiales, las secciones trasversales más usadas son las secciones
rectangular y semicircular.
Irrigaciones y Drenaje 12
El acueducto subterráneo, se
utilizaba mayoritariamente para usos
agrícolas, debido a que presentaba
muchas filtraciones, esto hacía que
el agua se llenase de impurezas.
Irrigaciones y Drenaje 13
El acueducto semienterrado, el
más utilizado, es también el
menos costoso y el que menor
mantenimiento necesitaba.
Irrigaciones y Drenaje 14
El acueducto descubierto es el
más conocido actualmente.
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ACUEDUCTO DE MADERA
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ACUEDUCTO METALICO
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EL PASE AEREO
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PASE AÉREO DE ACERO
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TIPOS DE PASES AÉREOS DE ACERO
Los pases aéreos se clasifican según su finalidad, material principal y/o según el tipo
de sistema estructural; en el presente ítem se desarrolla la clasificación de acuerdo
al tipo de sistema estructural, dentro de los cuales tenemos:
❖ Reticulados
❖ Tipo viga
❖ Tipo Pórtico
❖ Tipo Arco
❖ Colgantes
❖ Atirantados
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PASE AÉREO DE ACERO TIPO RETICULADO:
El pase aéreo reticulado está conformado por una estructura base formada por dos
planos reticulados ubicados paralelamente, vigas longitudinales y transversales las
cuales soportan las cargas de servicio; arrostramiento lateral en los reticulados y en el
área de apoyos; presenta portales para resistir esfuerzos transversales y horizontales
(vientos y sismos).
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PASE AÉREO DE ACERO TIPO ARCO:
Se caracteriza por transmitir las cargas a través de su forma de arco, donde
los esfuerzos primarios son esfuerzos de compresión; los pases aéreos de
acero tipo arco puede constituirse de acero con alma llena o estructura
reticulada.
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PASE AÉREO DE ACERO TIPO ATIRANTADO:
El pase aéreo tipo atirantado está constituido de una armadura, que soporta la
tubería suspendida por cables inclinados que se fijan a las torres. La forma que
puede presentar la torre es variable, como arpa, abanico y de haz.
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PASE AÉREO DE ACERO TIPO COLGANTE:
El pase aéreo tipo colgante está constituido básicamente de una estructura de
cables curvos, que soportan la carga transmitida por las péndolas (elemento
vertical que une la armadura con el cable curvo) sosteniendo a la tubería y/o
armadura. Este tipo de pases aéreos pueden presentar una armadura inferior,
superior o sin armadura.
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PASE AÉREO DE CONCRETO TIPO VIGA:
El pase aéreo de concreto de tipo viga es el más simple en su estructuración,
compuesto por vigas que soportan las cargas que se soporta el pase aéreo.
Tiene una limitación con la distancia entre apoyos o luz libre, solo se utiliza
para luces de poca longitud.
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MATERIALES
❖ CABLES DE ACERO
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❖ PENDOLAS
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❖ TUBERIA HDPE
➢ ISO4427:2008.
➢ ASTM F-714:2012.
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PROCESO CONSTRUCTIVO DE UN PASE AÉREO
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DISEÑO HIDRAULICO
Irrigaciones y Drenaje 30
CRITERIOS ESTRUCTURALES PARA ACUEDUCTOS
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Los datos necesarios que se tiene determinar o estimar en base de las
perforaciones son:
La textura
- El peso específico del material
seco.
- El peso específico del material
bajo agua
- El angulo de fricción interna.
- La capacidad portante del
suelo.
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En base a los datos de perforación se puede calcular o estimar la capacidad de
carga del terreno, y calcular la presión lateral en las paredes.
Irrigaciones y Drenaje 33
Que Importancia
tienen los
Aforadores?
❖ Funciones
❖ Tipos
❖ Consideraciones
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INTRODUCCION:
EI diseño e instalación de un aforador es algo generalmente deseable para medir y
regular el caudal de agua de los canales de riego y para medir el gasto de los cauces
no navegables, drenajes, vertidos libres, etc. La mayoría de las obras de medición o
de regulación de caudales constan de un tramo convergente.
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TIPOS DE AFORADORES
Irrigaciones y Drenaje 36 36
AFORADOR PARSHALL
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1. Es un elemento primario de flujo con una
amplia gama de aplicaciones para medir el
flujo en canales abiertos. Usado para medir
el flujo en ríos, canales de irrigación y/o de
desagüe, salidas de alcantarillas, aguas
residuales, vertidos de fabricas, etc.
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LA ENTRADA: Formada por dos paredes verticales
simétricas y convergentes y de una plantilla horizontal.
Irrigaciones y Drenaje 39 39
Permite medir tanto caudales
pequeños como grandes
permitiendo además la
construcción del aforador
usando una gran variedad de
materiales
Irrigaciones y Drenaje 40 40
FORMA:
En la figura, se observa en
Ha Hb
planta y corte
longitudinal
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FUNCIONAMIENTO
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Genera un flujo
crítico
estrechando el
ancho y
levantando la
base
Dicha relación
Este efecto
matemática PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO obliga al
viene dada por: agua a
Q=C*(Ha)^n elevarse
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FUNCIONAMIENTO:
Irrigaciones y Drenaje 44 44
FUNCIONAMIENTO:
2. Descarga sumergida
Cuando el caudal aguas debajo de la estructura obstaculiza la descarga por la
garganta, se tiene escurrimiento sumergido, y en este caso la carga
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FUNCIONAMIENTO:
SUMERGENCIA:
Irrigaciones y Drenaje 46 46
CONSTRUCCION:
Irrigaciones y Drenaje 47 47
1. Velocidad de la llegada de la
corriente
2.Caracteristicas del flujo del canal y
necesidades operacionales
3. Erosión y seguridad
4. Tramo recto mínimo antes del
medidor
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DIMENSIONES Y MEDICIONES:
Medidas estándares de los Parshall son los que se recogen en la siguiente tabla:
Irrigaciones y Drenaje 49 49
Irrigaciones y Drenaje 50 50
PRUEBAS DE PRECISION Y CALIBRACION
1. Verificación de funcionamiento
Establecido el ancho
de garganta
Irrigaciones y Drenaje 51 51
PRUEBAS DE PRECISION Y CALIBRACION
2. Verificación de la escala
Verificación de
la escala en
aforadores
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS:
Irrigaciones y Drenaje 53 53
AFORADOR DE CRESTA ANCHA
Esta basada en la elevación del fondo del canal para conseguir que las
líneas o filetes del agua sean paralelas (flujo laminar) y así poder
relacionar la altura del agua en el canal con el caudal.
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TRAMOS DE UN AFORADOR DE CRESTA ANCHA
TRAMO
CONVERGENTE • Régimen sub crítico
TRAMO • Velocidad
CONTRAIDO supercrítica
Irrigaciones y Drenaje 55 55
Irrigaciones y Drenaje 56 56
AFORADOR DE CRESTA ESTACIONARIA
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AFORADOR DE CRESTA MOVIL
Es aforador de cresta
movible es una
combinación de la medida
de flujo y la estructura de
regulación del nivel de
agua.
El flujo es determinado
midiendo la altura de la
cresta requerida para
mantener un nivel de
agua rio arriba constante .
Irrigaciones y Drenaje 58 58
AFORADOR H
Irrigaciones y Drenaje 59 59
Los aforadores H sirven
para medir los caudales
con exactitud y
continuidad a partir de
parcelas de escorrentía
o de pequeñas cuencas
experimentales.
AFORADORES
EN H
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SEGÚN EL TIPO DE AFORADOR H:
Irrigaciones y Drenaje 61 61
Aforador HS Aforador H Aforador HL
(Aforador Pequeño) (Aforador Mediano) (Aforador Grande)
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VENTAJAS
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AFORADOR WHASHINTONG STATE COLLEGUE
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Puede instalarse en unos pocos minutos.
Tipo de material:
✓ fibra de vidrio
✓ láminas finas de metal
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DIMENSIONES
En milímetros (conversión métrica de los detalles extraídos de USDA-SCS, 1965)
Irrigaciones y Drenaje 66 66
Existen muchas versiones de mayor tamaño y variaciones del principio del
aforador de Washington.
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AFORADOR RBC
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Constituye una estructura portátil para la medición de caudales basada
en el funcionamiento de provocar un flujo de régimen crítico.
Irrigaciones y Drenaje 69 69
CONDICIONES PAR SU
USO
AFORDORES RBC
Es utilizado en cursos de El aforador debe estar
agua o canales pequeños nivelado en sección
(canales de riego, canales de transversal y longitudinal.
entrada y salida, capas
arables, arroyos y similares)
Aguas abajo del aforador no
deben existir compuertas u
otras estructuras
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VENTAJAS DESVENTAJAS
- Instrumento sencillo, - Caudal máximo 50 l/s
fiable y fácil de utilizar.
- Si el aforador se
- Los resultados de la desnivela tendremos
medición son fáciles de datos incorrectos
leer - No usar si existe
- Ligero y de tamaño compuertas o
compacto estructuras aguas arriba
- Cinco medidas menor a los 5m.
estándar para cualquier
tipo de estudio.
Irrigaciones y Drenaje 71 71
PARTES DE UN
AFORADOR RBC
Irrigaciones y Drenaje 72 72
Materiales y equipos necesarios para su instalación
Irrigaciones y Drenaje 73 73
PROCEDIMIENTO DE AFORO CON RBC
✓ Paso 1.
Limpiar la solera del canal y regularizar las paredes
del mismo aguas arriba del aforador. En caso de ser
necesario.
✓ Paso 2.
Limpiar el lugar del canal donde se colocara el
aforador con pico de pato o azadón o lampa, luego
colocar el aforador en la sección del canal hasta que
la base del aforador quede al mismo nivel de la solera
canal, ello evitara que se genere turbulencias el cual
no permitirá una lectura adecuada del caudal en la
regla limnimétrica.
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✓ Paso 3.
Nivelar el aforador
Para ello se debe colocar primero el nivel en
forma longitudinal en cada lado y
posteriormente en forma transversal, en caso de
requerir acomodar golpear en los puntos
indicados en las siguientes vistas.
✓ Paso 4.
Impermeabilizar cuidadosamente con plástico o
materiales de la zona como Champa (tierra con
hierbas), los laterales entre el aforador y las
paredes del canal a fin de evitar las filtraciones.
Irrigaciones y Drenaje 75 75
TOMA DE DATOS.
Una vez instalado el aforador :
▪ Hay que inspeccionar después de 15 a 30 minutos el flujo que
presenta en el aforador no exista turbulencia y filtraciones por
los laterales. Si ello está bien continuar en caso contrario evaluar
el origen de la turbulencia ya que el flujo debe ser estable.
▪ Verificar visualmente que el nivel aguas abajo del aforador no
sobrepase el 50% del nivel aguas arriba en caso contrario buscar
un mejor lugar.
▪ Tomar los datos del caudal según la lectura de la regla
limnimétrica y el tiempo correspondiente a cada lectura
realizada.
▪ Una vez instalado el aforador RBC, simplemente observar la
regla graduada del RBC y determinar el caudal que ingresa.
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VOLUMEN DE AGUA APLICADA A LA PARCELA
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VENTAJAS DEL AFORADOR
APLICACIONES
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ESCALA LIMNIMÉTRICA
Las escalas limnimétricas son escalas graduadas, las
cuales deberán estar situadas de tal manera que sea
posible leer el nivel del agua en el canal y que el
observador pueda limpiar con facilidad su
superficie.
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LIMNIGRAFO
Es un registrador de nivel con
flotador diseñado para el
registro continuo del nivel de
láminas de agua, superficial o
subterránea.
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LOS LIMNÍGRAFOS, O
REGISTRADORES
AUTOMÁTICOS DEL NIVEL
DEL AGUA
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Medidor de caudal o Aforador Escala limnimétrica
Q=1.55 m3/s
H1=0.48 m
Irrigaciones y Drenaje 83 83
Flujo súper-crítico en el tramo
contraído
Irrigaciones y Drenaje 84 84
Que Importancia
tienen las
Alcantarillas?
❖ Funciones
❖ Tipos
❖ Consideraciones
Irrigaciones y Drenaje 85 85
Las Alcantarillas
Son conductos que pueden ser de
sección circulares o de marco
(cuadradas o rectangulares), que sirven
para conducir agua de un canal o un
dren, por debajo de un camino u otro
canal.
Utilizadas también en cruces con
carreteras, pueden fluir llenas o
parcialmente llenas dependiendo de
ciertos factores tales como: diámetro,
longitud, rugosidad y principalmente los
niveles de agua, tanto a la entrada como
a la salida.
Estas estructuras se deben diseñar con
una capacidad suficiente para eliminar la
máxima avenida de la cuenca
hidrográfica aguas arriba de la
ubicación de la alcantarilla.
Irrigaciones y Drenaje 86 86
➢Son obras de Arte de drenaje
transversal.
➢Tienen por finalidad permitir que el
agua pueda pasar de un lado a otro
de la carretera, vía o inclusive otro
canal.
➢Deben resistir el peso del relleno, así
como, las cargas derivadas del
tráfico.
➢Las alcantarillas pueden tener forma
circular, rectangular o elíptica.
➢Estarán ubicadas en todas las
quebradas, en intersecciones con
vias y en todas las partes bajas de la
carretera.
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PARTES DE UNA ALCANTARILLA
Irrigaciones y Drenaje 88 88
Irrigaciones y Drenaje 89 89
PARTES DE UNA ALCANTARILLA
a la tubería de la alcantarilla.
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TIPOS DE ALCANTARILLAS
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MAMPOSTERÍA
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CONCRETO
Son piezas de concreto centrifugado de alta resistencia, de forma cilíndrica con juntas
elásticas en forma de campana, esto permite la embocadura de las piezas de forma que no
sufran fisuras en las uniones, generando una mayor impermeabilidad.
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CONCRETO
TUBOS VIBRADOS
Son piezas cilíndricas fabricadas de concreto simple y concreto armado, con
funcionalidades en drenajes pluviales y alcantarilla. Estos también son conocidos como
tubos de junta rígida, ya que son de tipo machihembrado
.
Irrigaciones y Drenaje 96 96
CONCRETO
Irrigaciones y Drenaje 97 97
METALICO (TMC)
Irrigaciones y Drenaje 98 98
METALICO (TMC)
CIRCULARES
Son conformadas con dos secciones de lámina corrugada y rolada (media caña), cada una
de las secciones se encuentra, en uno de sus bordes longitudinales, provisto de resaques.
La unión se lleva a cabo anidando o encajando entre las secciones, para mantener unidas
las secciones se utilizan ganchos especiales o atornillando dependiendo del fabricante.
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METALICO (TMC)
ABOVEDADA
Este tipo de alcantarillas están diseñadas para eliminar el problema de terraplenes bajos y
para condiciones en las que se requiera una descarga libre y rápida de caudales.
ALCANTARILLAS SECCIONALES
❖ Son conformadas a base de láminas corrugadas, perforadas y roladas, atornilladas entre
sí, contornillos de alta resistencia, en juntas transversales y longitudinales.
❖ Fabricada con lamina de acero negro. Diámetros de 152 cm a 793cm .
❖ El tubo de acero corrugado está formado de secciones traslapadas entre si hasta
conseguir el diámetro deseado.
❖ Estas son unidas por medio de tornillos de alta resistencia, proporcionando con esto una
sujeción previa a la definitiva del terraplén, que le da una resistencia estructural
❖ Alcantarillas de un tubo.
❖ Alcantarillas de 2 tubos.
❖ Alcantarillas de 3 ojos.
Si se cumple que:
Si se cumple que:
Si se cumple que:
➢ El caudal de diseño.
➢ La altura de agua permisible a la
entrada.
➢ La altura de agua a la salida.
➢ La pendiente con que se colocará el
conducto.
➢ La longitud.
➢ El tipo de entrada.
➢ Longitud y tipos de transiciones.
➢ La velocidad del flujo permisible a la
salida.
CONSIDERACIONES HIDRAULICAS
2. La elección del diámetro de la alcantarilla, se hace en función del caudal de tal forma
que no sobrepase la velocidad admisible,(ver la Tabla siguiente).
8. Collares que incrementan la longitud del movimiento del agua a través del exterior del
tubo.
➢En el cruce de canales con camino, las alcantarillas no deben diseñarse en flujo
supercritico.
➢Normalmente las alcantarillas trabajan con nivel de agua libre, llegando a mojar toda su
sección en periodos con caudales máximos.
PROCESO CONSTRUCTIVO
ALCANTARILLA DE CONCRETO
PREFABRICADO CIRCULAR
PROCESO CONSTRUCTIVO
PROCESO CONSTRUCTIVO
Desencofrado De La Estructura:
La remoción de la falsa estructura
deberá realizarse en un tiempo de 14
días.
Curado De La Estructura:
En general, los tratamientos de curado
se deberán mantener por un período no
menor de catorce (14) días después de
terminada la colocación de la mezcla de
concreto; en algunas estructuras no
masivas, este período podrá ser
disminuido, pero en ningún caso será
menor de siete (7) días.
❖ Tipos
Que Importancia ❖ Consideraciones
tienen las canoas?
Irrigaciones y Drenaje 134 13
LAS CANOAS
Son estructuras que sirven para que el agua de las quebradas en tiempo de lluvias
pasen por encima de un canal sin malograrlo; generalmente son de concreto armado.
La estructura en la entrada como en la salida debe tener un buen empedrado en el
piso, a fin de evitar socavamiento.
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