Hay diversos factores a considerar en el diseo de un canal de riego, por ejemplo: El requerimiento de agua del predio fija el caudal y el perfil de la superficie del agua. Los taludes son limitados por el material excavado La estabilidad de la seccin del canal y la capacidad de transporte de sedimentos restringen la velocidad de flujo, y El diseo final debe ajustarse para tener en cuenta la economa y forma de construccin.

En canales no erodables el calculo de las dimensiones de los canales se realiza con las formulas de flujo uniforme. Las dimensiones finales se deciden con base a la practicabilidad, reglas o normas empricas de mejor seccin hidrulica y economa. La velocidad de diseo del flujo puede ser una mxima que no produzca erosin pero tambin mnima permisible que no produzca sedimentacin. Una velocidad media entre 0.6 y 1.0 metros por segundo previene sedimentacin y crecimiento de vegetacin.La formula de Manning es la mas comnmente usada en el diseo de canales erodables,Q = (1/n )A R2/3S1/2(4.5)A R2/3= n Q S-1/2 (4.6)El lado derecho de la ecuacin (4.6) contiene los valores de n, Q y S los cuales son generalmente conocidos, pero el lado izquierdo depende nicamente de la geometra de la seccin del canal que debe ser determinada y es llamado factor de seccin. Asumiendo que la pendiente lateral (talud) puede seleccionarse, el factor de seccin tiene todava dos incgnitas, la profundidad o tirante normal y el ancho de la base del canal. As que la solucin es esencialmente un proceso de ensayo y error.Hay dos opciones para simplificar este proceso, el primero es asumir un ancho del fondo del canal o la profundidad normal de acuerdo a la experiencia; y la segunda, es desarrollar una relacin entre el ancho del fondo y la profundidad, utilizando el concepto de mejor seccin hidrulica lo cual se explica a continuacin. Segn la ecuacin de Manning, para una seccin dada el caudal es mximo cuando el radio hidrulico es mximo, o lo que es lo mismo cuando el permetro mojado es mnimo para un rea dada. Para un canal trapezoidal:rea de la seccin transversal, A = y ( b + z y ) Permetro mojado, p = b + 2 y (1 + z2)Donde, b, es el ancho del fondo, y, es la profundidad del flujo y, z, el talud (horizontal: 1 vertical).Para minimizar p,

(4.7)la cual define una relacin entre el ancho del fondo y la profundidad de flujo para la mejor eficiencia hidrulica. En la realidad es difcil construir canales basados en la mejor eficiencia hidrulica. Para demostrarlo, calculemos el talud (z) para la mejor eficiencia hidrulica para este canal, sustituyendo los valores de b en (4.7) en las ecuaciones generales para A y p, tenemos:

Diferenciando respecto a z e igualando a cero, se obtiene.Un valor de talud de 0.577 (horizontal) : 1 (vertical) es muy pendiente e indeseable por consideraciones practicas. Ntese que la mejor seccin hidrulica para un canal trapezoidal es la mitad de un hexgono regular. Tambin para canales rectangulares la ecuacin (4.7) se reduce a.

En resumen, la determinacin de las dimensiones de la seccin de un canal no erodable incluye los siguientes pasos:-Del conocimiento del dominio del canal y requerimientos de agua de los cultivos, estime el caudal Q. -Estimar un coeficiente de rugosidad n (tabla 4.1) y la pendiente del canal.-Asumir un adecuado ancho de la base y talud (con base al suelo o material y forma de construccin y resolver para la profundidad del flujo (y). Ajuste las dimensiones por consideraciones practicas.-Compruebe y revise la velocidad mnima permisible.-Seleccione y adicione un apropiado borde libre a la profundidad de flujo.

La seccin ms econmica, asumiendo que esta corresponde a una seccin de mnima rea para un caudal dado es el semicrculo. La mas econmica seccin trapezoidal es la mitad de un hexgono regular con talud 1 (vertical) :(Horizontal), no obstante, por razones practicas este talud es muy pendiente y raramente aplicado. Una gua para taludes mximos de materiales comunes es presentada en la tabla 4.2.Tabla 4.2. Taludes recomendados para canales trapezoidales .MaterialTalud Mximo (H:V)

Arcilla blanda arenosa, o porosa3 : 1

Arcillo arenoso, o franco limoso2 : 1

Arcilla fina, franco arcilloso1.5 :1

Revestimiento de concreto sobre arcilla1 : 1

Los taludes menores que el mximo podran escogerse por consideraciones practicas, como el uso de maquinaria en su construccin o mantenimiento. El U. S. Bureau of Reclamation recomienda un talud nico de 1.5 : 1 para sus diseos de canales.

El borde libre es la altura de la banca del canal sobre el nivel del agua, y es escogido para prevenir desbordamientos debido a olas y fluctuaciones de nivel del agua no esperadas. El borde libre es primeramente funcin del tamao del canal, variaciones del nivel del agua, accin del viento formando olas y de la acumulacin de sedimentos. Bajo condiciones normales, el borde libre flucta entre 0.15 metros en canales pequeos a mas de 1.0 metro en grandes canales. El Bureau of Reclamation de Estados Unidos de Norteamrica recomienda un estimativo inicial del borde libre con la siguiente formula,

donde K es un coeficiente que flucta entre 0.8 y 1.4 para capacidades entre 0.5 m3/s a 0.85 m3/s. El Central Board of Irrigation and Power, dela India sugiere para sus canales la siguiente tabla 4.3 para el borde libre.Tabla 4.3. Valores sugeridos del borde libre en canalesCaudal (m3/s)< 1.51.5 a 85> 85

Borde libre (m)0.500.750.90

Disear un canal que transportar un caudal de 10 m3/s. El canal ser excavado en roca con martillo de percusin. La topografa del rea es tal que la pendiente del fondo de 1 en 4000 es la mas aconsejable.Dado: Q = 10 m3/s Material de excavacin: roca So= 0,00025Determinar: b = ? ; profundidad total (y + F)Solucin: Para el tipo de material n = 0,030 y el talud estimado es de 1: 4 . La sustitucin de estos valores en la ecuacin de Manning da:A R2/3= n Q / S1/2 = (0.030 x 10) / (0.00025)1/2= 18.97Puesto que el canal es casi rectangular, seleccionamos una relacin b / y = 2 b = 2 y , entonces, A = (b + y) = 2.25 y2; p = 2 y + 170.5y = 4.06 y; R = 2.25 y2/ 4.06 y = 0.55 y, de aqu, A R2/3= (2.25 y2) (0.55 y )2/3 ; 1.518 y2.67= 18.97.Resolviendo esta ultima ecuacin para y nos da: y = 2.57 metros. De aqu, b = 5.14 metros. Para una fcil construccin puede establecerse un ancho de base b = 5.0 metros. Ahora el valor correspondiente a y para el cual A R2/3= 18.97 es determinado por ensayo y error un mtodo iterativo, obteniendo un valor de 2.64 metros.Borde libre = (0.8 x 2.64)1/2= 1.45 metrosComparando este valor con el de la tabla 4.3 parece mas apropiado un valor de 0.75 metros.Profundidad total = 2.64 + 0.75 = 3.39 3.40 metros.El rea para un y = 2.64 m es de 14.94 m2, as que la velocidad del flujo = 10 / 14.94 = 0.67 m/s. Esta velocidad est dentro del rango de la lmite permisible; en definitiva las dimensiones pedidas sern, par el ancho del fondo, 5.0 metros y una profundidad total de 3.4 metros.