9.Ingenieria Del Proyecto IMPAO

“Construcción Pequeño Sistema de Riego Impao

Distrito de Huanta, provincia Huanta – Ayacucho”

Municipalidad Provincial de Huanta

INGENIERIA DEL PROYECTOINGENIERIA DEL PROYECTO

PARTE 03PARTE 03

INGENIERÍA DEL PROYECTOINGENIERÍA DEL PROYECTO

3.13.1 ELEMENTOS DE DISEÑO DEL PROYECTOELEMENTOS DE DISEÑO DEL PROYECTO

3.1.13.1.1 Criterios Básicos Para el TrazadoCriterios Básicos Para el Trazado

Se efectuaron los trabajos de campo y gabinete en el área de emplazamiento de las obrasSe efectuaron los trabajos de campo y gabinete en el área de emplazamiento de las obras

planteadas para el Proyecto (Reservorio y obras conexas, Sistema de conducción, Cámara deplanteadas para el Proyecto (Reservorio y obras conexas, Sistema de conducción, Cámara de

Carga, Sistema de distribución para el riego parcelario y obras adicionales con fines deCarga, Sistema de distribución para el riego parcelario y obras adicionales con fines de

recreación); con la finalidad de obtener Planos topográficos; que permitan el diseño de las obrasrecreación); con la finalidad de obtener Planos topográficos; que permitan el diseño de las obras

correspondientes.correspondientes.

El criterio del trazado de las líneas de conducción y la selección de una u otra posibilidad es la deEl criterio del trazado de las líneas de conducción y la selección de una u otra posibilidad es la de

conseguir la carga hidráulica suficiente para asegurar el correcto funcionamiento del sistema y suconseguir la carga hidráulica suficiente para asegurar el correcto funcionamiento del sistema y su

proyección para el riego tecnificado, con el menor costo posible, además de evitar en lo posible, elproyección para el riego tecnificado, con el menor costo posible, además de evitar en lo posible, el

atravesar las parcelas de los usuarios y conducir las lineas por los bordes de las parcelas.atravesar las parcelas de los usuarios y conducir las lineas por los bordes de las parcelas.

3.1.23.1.2 Características del ProyectoCaracterísticas del Proyecto

Entre la información necesaria para el diseño de un proyecto de riego esta: la cantidad de aguaEntre la información necesaria para el diseño de un proyecto de riego esta: la cantidad de agua

que debe suministrarse a un cultivo, la forma de aplicación y la duración y frecuencia de los riegos.que debe suministrarse a un cultivo, la forma de aplicación y la duración y frecuencia de los riegos.

En este caso todas las estructuras diseñadas dentro del proyecto responden a la oferta máximaEn este caso todas las estructuras diseñadas dentro del proyecto responden a la oferta máxima

que se brinda y a la cantidad necesaria que requieren los cultivos implementados.que se brinda y a la cantidad necesaria que requieren los cultivos implementados.

Se determinó las cantidades de agua necesarias para todos los usos considerados en el proyecto.Se determinó las cantidades de agua necesarias para todos los usos considerados en el proyecto.

Consideramos condiciones climáticas, tipos de suelo, tipos de cultivo, distribución de cultivosConsideramos condiciones climáticas, tipos de suelo, tipos de cultivo, distribución de cultivos

eficiencia de riego y pérdidas por conducción, distribución y aplicación.eficiencia de riego y pérdidas por conducción, distribución y aplicación.

3.2.03.2.0 CRITERIOS DE DISEÑO DEL RESERVORIOCRITERIOS DE DISEÑO DEL RESERVORIO





Los criterios técnicos para el diseño de las diferentes estructuras tienen en cuenta los aspectos deLos criterios técnicos para el diseño de las diferentes estructuras tienen en cuenta los aspectos de

funcionalidad hidráulica, economía en los recursos a emplear, tanto en materiales como enfuncionalidad hidráulica, economía en los recursos a emplear, tanto en materiales como en

recursos humanos, así como el planteamiento de estructuras simples que se adapten a lasrecursos humanos, así como el planteamiento de estructuras simples que se adapten a las

condiciones de suelo y faciliten las labores de construcción y operación del proyecto, se trata decondiciones de suelo y faciliten las labores de construcción y operación del proyecto, se trata de

mantener un presupuesto dentro de márgenes aceptables; sin descuidar los objetivos delmantener un presupuesto dentro de márgenes aceptables; sin descuidar los objetivos del

planteamiento original según perfil viabilizado. planteamiento original según perfil viabilizado.

Con las consideraciones mencionadas se plantea la construcción de un terraplén perimétrico paraCon las consideraciones mencionadas se plantea la construcción de un terraplén perimétrico para

conformar el reservorio, terraplén diseñado bajo los conceptos básicos de pequeñas presas deconformar el reservorio, terraplén diseñado bajo los conceptos básicos de pequeñas presas de

tierra.tierra.

ALTERNATIVAS PROPUESTAS.ALTERNATIVAS PROPUESTAS.

Considerando la topografía, la geología, geotecnia y la disponibilidad de material de cantera a serConsiderando la topografía, la geología, geotecnia y la disponibilidad de material de cantera a ser

utilizado en el proceso constructivo, se proponen los diseños de las siguientes alternativas:utilizado en el proceso constructivo, se proponen los diseños de las siguientes alternativas:

Alternativa 01Alternativa 01. Terraplén de material homogéneo, constara de un relleno compactado (limo,. Terraplén de material homogéneo, constara de un relleno compactado (limo,

arcilla, arena y grava); en el talud aguas arriba presentara una pantalla impermeabilizante a basearcilla, arena y grava); en el talud aguas arriba presentara una pantalla impermeabilizante a base

de geomembrana de PVC de e=1.5 mm, la misma que estará protegida con geotextil de 200de geomembrana de PVC de e=1.5 mm, la misma que estará protegida con geotextil de 200

grs/m2 en ambas caras y fijado al cuerpo del terraplén por medio de un enrrocado enmallado tipogrs/m2 en ambas caras y fijado al cuerpo del terraplén por medio de un enrrocado enmallado tipo

gavión; la misma que se apoyara sobre una superficie del terraplén relativamente uniformegavión; la misma que se apoyara sobre una superficie del terraplén relativamente uniforme

constituida de arena y grava (tamaño máximo 3”), en el talud aguas abajo será rellenado hasta 2constituida de arena y grava (tamaño máximo 3”), en el talud aguas abajo será rellenado hasta 2

mts como máximo del nivel de cimentación y el talud restante estará protegido con coberturamts como máximo del nivel de cimentación y el talud restante estará protegido con cobertura

vegetal, que permitirá el uso para recreación. vegetal, que permitirá el uso para recreación.

Alternativa 02Alternativa 02. Terraplén de enrrocado, constara de un relleno de piedra grande diámetro mínimo. Terraplén de enrrocado, constara de un relleno de piedra grande diámetro mínimo

10” colocadas al volteo; en el talud aguas arriba será rellenado con grava arcilla y arena hasta10” colocadas al volteo; en el talud aguas arriba será rellenado con grava arcilla y arena hasta

obtener una superficie uniforme que permita la instalación de la pantalla impermeabilizante a baseobtener una superficie uniforme que permita la instalación de la pantalla impermeabilizante a base

de geomembrana de PVC de e=1.5 mm, la misma que estará protegida con geotextil de 200de geomembrana de PVC de e=1.5 mm, la misma que estará protegida con geotextil de 200

grs/m2 en ambas caras y fijado al cuerpo del terraplén por medio de un enrrocado enmallado tipogrs/m2 en ambas caras y fijado al cuerpo del terraplén por medio de un enrrocado enmallado tipo

gavión; la misma que se apoyara sobre una superficie del terraplén relativamente uniforme, en elgavión; la misma que se apoyara sobre una superficie del terraplén relativamente uniforme, en el

talud aguas abajo será rellenado hasta 2 mts como máximo del nivel de cimentación.talud aguas abajo será rellenado hasta 2 mts como máximo del nivel de cimentación.

Alternativa 03.Alternativa 03. Muro de concreto no recomendable para las condiciones de suelo cuyos estudiosMuro de concreto no recomendable para las condiciones de suelo cuyos estudios

se concluyen que la capacidad portante por asentamiento considerado para el diseño es de 0.97se concluyen que la capacidad portante por asentamiento considerado para el diseño es de 0.97

Kg/cm2; su implementación incurriría en sobre costos innecesarios. Kg/cm2; su implementación incurriría en sobre costos innecesarios.





De los estudios de suelos y disponibilidad de material concluimos en diseñar un terraplén deDe los estudios de suelos y disponibilidad de material concluimos en diseñar un terraplén de

material homogéneo como se detalla en la alternativa Nº 1material homogéneo como se detalla en la alternativa Nº 1

3.2.1 3.2.1 CRITERIO DE DISEÑO DEL TERRAPLEN EN PEQUEÑAS PRESAS DE TIERRA.CRITERIO DE DISEÑO DEL TERRAPLEN EN PEQUEÑAS PRESAS DE TIERRA.

Entre otros son las más importantes citamos los siguientes aspectos:Entre otros son las más importantes citamos los siguientes aspectos:

El estado de conservación de los materiales y mecanismos.El estado de conservación de los materiales y mecanismos.

Las presiones intersticiales, que son muy importantes para la seguridad.Las presiones intersticiales, que son muy importantes para la seguridad.

Las eventuales filtraciones a través de la presa o de su cimiento.Las eventuales filtraciones a través de la presa o de su cimiento.

Las deformaciones o corrimientos de la presa y el terreno circundante.Las deformaciones o corrimientos de la presa y el terreno circundante.

Estas observaciones sirven para juzgar el comportamiento de la presa a lo largo del tiempo, asíEstas observaciones sirven para juzgar el comportamiento de la presa a lo largo del tiempo, así

como para contrastar si las hipótesis del proyecto son correctas y la estructura se adapta a locomo para contrastar si las hipótesis del proyecto son correctas y la estructura se adapta a lo

supuesto de los cálculos.supuesto de los cálculos.

Las observaciones suelen tener dos periodos de atención mas señaladas: los primeros añosLas observaciones suelen tener dos periodos de atención mas señaladas: los primeros años

después de construida la presa (particularmente el primer llenado del embalse), y cuando la obradespués de construida la presa (particularmente el primer llenado del embalse), y cuando la obra

ha envejecido. El periodo intermedio exige, por supuesto, atención y vigilancia, pero de una formaha envejecido. El periodo intermedio exige, por supuesto, atención y vigilancia, pero de una forma

más rutinaria.más rutinaria.

A.-A.- FUERZAS ACTUANTES PARA EL DISEÑOFUERZAS ACTUANTES PARA EL DISEÑO

PESO PROPIOPESO PROPIO

Es la primera fuerza obligada en toda estructura. En una presa actúa como fuerza pasiva,Es la primera fuerza obligada en toda estructura. En una presa actúa como fuerza pasiva,

fundamental y permanente que colabora en la estabilidad. El peso depende de la forma yfundamental y permanente que colabora en la estabilidad. El peso depende de la forma y

dimensiones de la presa y del peso especifico de los materiales. La forma y dimensiones sedimensiones de la presa y del peso especifico de los materiales. La forma y dimensiones se

definen en el proyecto, pero la profundidad de la cimentación puede variar al hacer la obra, y condefinen en el proyecto, pero la profundidad de la cimentación puede variar al hacer la obra, y con

ella el peso propio. En cuanto al otro componente (peso específico) hay que distinguir si se trataella el peso propio. En cuanto al otro componente (peso específico) hay que distinguir si se trata

de hormigón o de materiales sueltos.de hormigón o de materiales sueltos.

EMPUJE HIDROSTATICOEMPUJE HIDROSTATICO





Es la fuerza que actúa fundamentalmente en una presa. En una sección transversal a ella tieneEs la fuerza que actúa fundamentalmente en una presa. En una sección transversal a ella tiene

dos componentes, horizontal (H) y vertical (V), siendo la primera la mas importante en presas dedos componentes, horizontal (H) y vertical (V), siendo la primera la mas importante en presas de

hormigón, y la segunda en las de materiales sueltos en general.hormigón, y la segunda en las de materiales sueltos en general.

El empuje del agua esta siempre bien definido por condiciones geométricas muy simples, que seEl empuje del agua esta siempre bien definido por condiciones geométricas muy simples, que se

exponen a continuación:exponen a continuación:

La presión del agua sobre una superficie es normal a ella, y su efecto equivale al peso deLa presión del agua sobre una superficie es normal a ella, y su efecto equivale al peso de

la columna liquida de sección unidad que gravita sobre cada punto. La fuerza actuante sobre unala columna liquida de sección unidad que gravita sobre cada punto. La fuerza actuante sobre una

superficie dS, siendo “y” la profundidad bajo el nivel de agua, si α es el ángulo que forma lasuperficie dS, siendo “y” la profundidad bajo el nivel de agua, si α es el ángulo que forma la

superficie con la vertical, esa fuerza elemental tiene dos componentes:superficie con la vertical, esa fuerza elemental tiene dos componentes:

dSydS

dSx

y

y

Integrando esas componentes en todo el paramento aguas arriba (supuesto curvo para mayorIntegrando esas componentes en todo el paramento aguas arriba (supuesto curvo para mayor

generalidad) en una rebanada transversal a la coronación de ancho, se obtienen las dosgeneralidad) en una rebanada transversal a la coronación de ancho, se obtienen las dos

componentes H (horizontal) y V (vertical) del empuje total sobre la presa.componentes H (horizontal) y V (vertical) del empuje total sobre la presa.





H

V

a

bc

o

Cimentación

Terreno Natural

En todo caso es muy importante hacer notar que el empuje hidrostático debe comportarse siempreEn todo caso es muy importante hacer notar que el empuje hidrostático debe comportarse siempre

hasta el punto mas bajo de la cimentación, y no hasta la superficie del terreno, porque el aguahasta el punto mas bajo de la cimentación, y no hasta la superficie del terreno, porque el agua

penetra por el contacto entre la presa y la roca con toda su presión. El no tener en cuenta estapenetra por el contacto entre la presa y la roca con toda su presión. El no tener en cuenta esta

norma conduciría a una grave inseguridad, pues el empuje es una fuerza de gran magnitud, la cualnorma conduciría a una grave inseguridad, pues el empuje es una fuerza de gran magnitud, la cual

crece con el cuadrado de la altura, por lo que esos metros de profundidad bajo el terreno tienencrece con el cuadrado de la altura, por lo que esos metros de profundidad bajo el terreno tienen

una notable influencia.una notable influencia.

En resumen, el empuje es una fuerza fundamental y muy importante, sobre todo en suEn resumen, el empuje es una fuerza fundamental y muy importante, sobre todo en su

componente horizontal, que es desestabilizadora. La vertical inferior (cuando existe) también lo es,componente horizontal, que es desestabilizadora. La vertical inferior (cuando existe) también lo es,

pues empuja hacia arriba. En cambio la vertical superior es favorable y estabilizadora. Por eso laspues empuja hacia arriba. En cambio la vertical superior es favorable y estabilizadora. Por eso las

presas aligeradas están obligadas a tener un talud inclinado aguas arriba, para que el peso delpresas aligeradas están obligadas a tener un talud inclinado aguas arriba, para que el peso del

agua sobre el compense el que se quita.agua sobre el compense el que se quita.

FILTRACIONFILTRACION

Al estar la presa en inmediato contacto con el agua del embalse, esta se filtra a través de susAl estar la presa en inmediato contacto con el agua del embalse, esta se filtra a través de sus

huecos, grietas y poros, y como consecuencia se producen los siguientes efectos:huecos, grietas y poros, y como consecuencia se producen los siguientes efectos:

a)a) Una pérdida de agua por filtración.Una pérdida de agua por filtración.

b)b) Posible arrastre de material fino por el agua filtrada.Posible arrastre de material fino por el agua filtrada.

c)c) Presiones hidrostáticas en el interior de la presa que se añaden al sistema tensional debidoPresiones hidrostáticas en el interior de la presa que se añaden al sistema tensional debido

a las fuerzas exteriores.a las fuerzas exteriores.





Estos efectos son más marcados en las presas de materiales sueltos, pero también se dan en lasEstos efectos son más marcados en las presas de materiales sueltos, pero también se dan en las

de concreto, aunque con otras modalidades. El primero seria solo económico si no llevara consigode concreto, aunque con otras modalidades. El primero seria solo económico si no llevara consigo

el segundo, que es el fundamental importancia en las presas de materiales sueltos, por el peligroel segundo, que es el fundamental importancia en las presas de materiales sueltos, por el peligro

de desintegración interna progresiva. de desintegración interna progresiva.

SISMOSSISMOS

Las acciones analizadas hasta ahora actúan sobre todas las presas de forma continua, variable oLas acciones analizadas hasta ahora actúan sobre todas las presas de forma continua, variable o

con cierta periocidad, aunque en ocasiones no causen efecto apreciable. Un efecto sísmicocon cierta periocidad, aunque en ocasiones no causen efecto apreciable. Un efecto sísmico

produce dos efectos en la presa:produce dos efectos en la presa:

La oscilación del terreno de apoyo se transmite a la base y estribos de la presa y produceLa oscilación del terreno de apoyo se transmite a la base y estribos de la presa y produce

en ella unas tensiones suplementarias.en ella unas tensiones suplementarias.

Los desplazamientos de la presa por este motivo, actúan sobre el agua del embalse lo que,Los desplazamientos de la presa por este motivo, actúan sobre el agua del embalse lo que,

por reacción, da lugar a un empuje suplementario sobre el talud aguas arriba.por reacción, da lugar a un empuje suplementario sobre el talud aguas arriba.

A parte de estos efectos, el sismo podría provocar directamente una onda en el mismo embalse,A parte de estos efectos, el sismo podría provocar directamente una onda en el mismo embalse,

con el consiguiente impacto sobre la presa e, incluso, el eventual desbordamiento sobre ella. con el consiguiente impacto sobre la presa e, incluso, el eventual desbordamiento sobre ella.

Otro efecto posible, aunque remoto, es que el sismo provoque un deslizamiento de estratos en lasOtro efecto posible, aunque remoto, es que el sismo provoque un deslizamiento de estratos en las

laderas del embalse, lo que podría dar lugar también a una ola peligrosa.laderas del embalse, lo que podría dar lugar también a una ola peligrosa.

B.-B.- BORDE LIBRE O RESGUARDOBORDE LIBRE O RESGUARDO

El borde libre protege al reservorio para evitar que el agua pase por encima de ella. Causas queEl borde libre protege al reservorio para evitar que el agua pase por encima de ella. Causas que

obliguen a disponer de un borde libre:obliguen a disponer de un borde libre:

Contrarrestar asentamientos por encima de los previstos.Contrarrestar asentamientos por encima de los previstos.

Seguridad en caso de avenidas más grandes que las previstas.Seguridad en caso de avenidas más grandes que las previstas.

Evitar sobrepaso por olas o fallas por mal funcionamiento de vertedero de demasías.Evitar sobrepaso por olas o fallas por mal funcionamiento de vertedero de demasías.

La acción del oleaje.La acción del oleaje.

METODOLOGIA DE CALCULO:METODOLOGIA DE CALCULO:

CALCULO DE LA ALTURA DE LA OLA POR VIENTO: Formula Empírica de Stevenson.CALCULO DE LA ALTURA DE LA OLA POR VIENTO: Formula Empírica de Stevenson.

HHoo:: Altura de la ola según Stevenson.Altura de la ola según Stevenson.





F:F: Longitud Máxima del Espejo de Agua – Fetch = 0.131 KmLongitud Máxima del Espejo de Agua – Fetch = 0.131 Km

Se concluye que para el proyecto se asumirá un borde libre de 0.75 mts.Se concluye que para el proyecto se asumirá un borde libre de 0.75 mts.

C.-C.- ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

MÉTODOS DE EQUILIBRO LÍMITEMÉTODOS DE EQUILIBRO LÍMITE

El método de equilibrio límite en el análisis de estabilidad de taludes se basa en la resistencia alEl método de equilibrio límite en el análisis de estabilidad de taludes se basa en la resistencia al

deslizamiento de un talud, tomando en cuenta ciertas hipótesis en relación al mecanismo de falla,deslizamiento de un talud, tomando en cuenta ciertas hipótesis en relación al mecanismo de falla,

condiciones de equilibrio, nivel freático, resistencia cortante, etc.condiciones de equilibrio, nivel freático, resistencia cortante, etc.

Existen varios métodos para el análisis de estabilidad de taludes; los métodos utilizados en elExisten varios métodos para el análisis de estabilidad de taludes; los métodos utilizados en el

estudio para el diseño de la presa, son: Bishop, Janbu y Spencer. El método de equilibrio límiteestudio para el diseño de la presa, son: Bishop, Janbu y Spencer. El método de equilibrio límite

supone que en el caso de una superficie de falla las fuerzas actuantes y resistentes son iguales asupone que en el caso de una superficie de falla las fuerzas actuantes y resistentes son iguales a

lo largo de la superficie de falla, esta condición equivale a un factor de seguridad de 1.0. Loslo largo de la superficie de falla, esta condición equivale a un factor de seguridad de 1.0. Los

parámetros de resistencia cortante de los materiales utilizados en el análisis de estabilidad se hanparámetros de resistencia cortante de los materiales utilizados en el análisis de estabilidad se han

calculado mediante ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas en la exploración de campo.calculado mediante ensayos de laboratorio de las muestras obtenidas en la exploración de campo.

METODMETODOO

AÑOAÑO SUPERFICIESUPERFICIE DE FALLADE FALLA EQUILIBRIOEQUILIBRIO CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

BISHOPBISHOP 19541954 CIRCULARCIRCULAR DEDE MOMENTOSMOMENTOS

Asume que todas las fuerzas de corte entre dovelas son Asume que todas las fuerzas de corte entre dovelas son nulas. Reduce el número de incógnitas. La solución es nulas. Reduce el número de incógnitas. La solución es indeterminada debido a que no se establecen condiciones indeterminada debido a que no se establecen condiciones de equilibrio para una dovela. El cálculo se lleva a cabo de equilibrio para una dovela. El cálculo se lleva a cabo buscando el equilibrio de momentos respecto al centro delbuscando el equilibrio de momentos respecto al centro del arco circular.arco circular.

JANBUJANBU 19681968 CUALQUIERCUALQUIER FORMAFORMA DE FUERZASDE FUERZAS

Al igual que Bishop asume que no hay fuerza de corte Al igual que Bishop asume que no hay fuerza de corte entre dovelas. Este método utiliza un factor de corrección entre dovelas. Este método utiliza un factor de corrección para tener en cuenta este posible error. Los factores de para tener en cuenta este posible error. Los factores de seguridad son relativamente Bajos.seguridad son relativamente Bajos.

SPENCERSPENCER 19671967 CUALQUIERCUALQUIER FORMAFORMA

MOMENTO YMOMENTO Y FUERZASFUERZAS

Asume que la inclinación de las fuerzas laterales son Asume que la inclinación de las fuerzas laterales son iguales para cada rebanada. Rigurosamente satisface el iguales para cada rebanada. Rigurosamente satisface el





equilibrio estático asumiendo que la fuerza resultante equilibrio estático asumiendo que la fuerza resultante entre rebanadas elementales tienen una inclinación entre rebanadas elementales tienen una inclinación

NORMA ALEMANA DIN Nº 4084 NORMA ALEMANA DIN Nº 4084

Existen normas internacionales a las cuales deben ceñirse los trabajos de diseño deExisten normas internacionales a las cuales deben ceñirse los trabajos de diseño de presas, así como los procesos constructivos, para lo cual nuestro diseño lo basaremospresas, así como los procesos constructivos, para lo cual nuestro diseño lo basaremos de acuerdo al siguiente cuadro referencial:de acuerdo al siguiente cuadro referencial:

CUADRO 01: FACTORES DE SEGURIDAD MINIMOSCUADRO 01: FACTORES DE SEGURIDAD MINIMOS

Condición de diseñoCondición de diseñoFactor de SeguridadFactor de Seguridad

Talud aguasTalud aguas arribaarriba

Talud aguasTalud aguas abajoabajo

1. Al final de la construcción1. Al final de la construcción 1.31.3 1.31.32. A largo plazo y con presa 2. A largo plazo y con presa llenallena -- 1.51.53. A desembalse rápido3. A desembalse rápido 1.51.5 --4. Con sismo ( 1 y 2)4. Con sismo ( 1 y 2) 1.01.0 1.01.0

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES TERRAPLEN - RESERVORIO (PRESAS HOMOGENEA)

DATOS DE LABORATORIO: = 21.8 ° Angulo de fricción interna

C = 0.12 Kg/Cm2 Coesión del suelo 1.87 tn/m3 Peso especifico del suelo de cantera - rrellno

1.00 tn/m3 Peso especifico del agua





ANALISIS DE ESTABILIDAD DEL TERRAPLEN - RESERVORIO VACIO CON SISMO

CARGAS VERTICALESPeso propio de TerraplenAncho superior 2.00 mAncho inferior 18.00 mAltura 4.00 mArea transversal 40.00 m2Peso especifico del relleno 1.87 tn/m3Peso 74.80 tn

Peso propio del relleno - espaldonArea promedio 4.80 m2Peso especifico del relleno 1.87 tn/m3Peso 8.98 tn

CARGAS HORIZONTALESFuerzas inerciales (Sismo)RELLENO DE TERRAPLENPeso 74.80 tnCoeficiente sísmico 0.20Fuerza horizontal 14.96 tn

CALCULO DE FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA EL DESLIZAMIENTO RESERVORIO VACIO.

(PRESA LLENA SIN SISMO)

H

PLctgUVK Pd

.).(

Fuerzas Veticales 83.77 tnFuerzas Horizontales 14.96 tnAngulo de fricción Interna 21.80 º

Kd = 2.35

ANALISIS DE ESTABILIDAD TERRAPLEN - RESERVORIO LLENO CON SISMO

CARGAS VERTICALESPeso propio de TerraplenAncho superior 2.00 mAncho inferior 18.00 mAltura 4.00 mArea transversal 40.00 m2Peso especifico del relleno 1.87 tn/m3





Peso 74.80 tn

Peso propio del relleno - espaldonArea promedio 4.80 m2Peso especifico del relleno 1.87 tn/m3Peso 8.98 tn

Peso del aguaAncho superior 0.00 mAncho inferior 8.00 mAltura de agua 4.00 mArea Transversal 16.00 m2Peso específico del agua 1.00 tn/m3Peso (a1) 16.00 tn

Presión de aguaAltura de la presa 4.00 mPeso específico del agua 1.00 tn/m3Angulo de inclinación -Talud 26.56 ºPresión del agua perpend. Al T 4.00 tn/m2Presión vertical del agua 3.56 tn/m2Longitud del espejo sobre T. 8.00 mPeso (Pa2) 28.48 tn

Sub. PresiónAltura de la presa 4.00 mAltura de agua estancada 1.50 mPeso específico del agua 1.00 tn/m3Presión en el nivel minimo 1.50 tn/m2Presión al fondo 4.00 tn/m2Longitud del espejo sobre T. 8.00 mSub presión (Sp1) 22.00 tn

CARGAS HORIZONTALESFuerzas inerciales (Sismo)RELLENO DE TERRAPLENPeso 74.80 tnCoeficiente sísmico 0.20Fuerza horizontal 14.96 tn

Presión hidrostáticaAltura total 4.00 mPeso específico del agua 1.00 tn/m3Presión en el nivel minimo 1.50 tn/m2Presión al fondo 4.00 tn/m2Fuerza hidrostática 13.75 tn





CALCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA EL DESLIZAMIENTO SIN SISMO(PRESA LLENA SIN SISMO)

H

PLctgUVK Pd

.).(

FUERZAS VERTICALESPeso propio de terraplen 74.80 tnPeso propio de relleno 8.98 tnPeso del agua 16.00 tnPresión hidrostática 24.48 tn

124.26 tn

SUB PRESIÓNSub presión 22.00 tn

FUERZAS HORIZONTALESPresión hidrostática 13.75 tn

Kd = 3.12

CALCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA EL DESLIZAMIENTO CON SISMO

(PRESA LLENA SIN SISMO)

H

PLctgUVK Pd

.).(

FUERZAS VERTICALESPeso propio de terraplen 74.80 tnPeso propio de relleno 8.98 tnPeso del agua 16.00 tnPresión hidrostática 24.48 tn

total 124.26 tn

SUB PRESIÓNSub presión 22.00 tn

FUERZAS HORIZONTALESPresión hidrostática 13.75 tnFuerzas inerciales 14.96 tn

total 28.71 tn





Kd = 1.50

3.2.23.2.2 DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTRUCTURAS PLANTEADASDESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTRUCTURAS PLANTEADAS

a.- El Reservorio a.- El Reservorio

Se delimitado el terreno disponible de la lagunilla Impao y se ha propuesto el diseño de un muro deSe delimitado el terreno disponible de la lagunilla Impao y se ha propuesto el diseño de un muro de

gravedad tipo terraplén gravedad tipo terraplén de material homogéneo, constara de un relleno compactado (limo, arcilla,de material homogéneo, constara de un relleno compactado (limo, arcilla,

arena y grava); en el talud aguas arriba presentara una pantalla impermeabilizante a base dearena y grava); en el talud aguas arriba presentara una pantalla impermeabilizante a base de

geomembrana de PVC de e=1.5 mm, la misma que estará protegida con geotextil de 200 grs/m2geomembrana de PVC de e=1.5 mm, la misma que estará protegida con geotextil de 200 grs/m2

en ambas caras y fijado al cuerpo del terraplén por medio de un enrrocado enmallado tipo gavión;en ambas caras y fijado al cuerpo del terraplén por medio de un enrrocado enmallado tipo gavión;

la misma que se apoyara sobre una superficie del terraplén relativamente uniforme constituida dela misma que se apoyara sobre una superficie del terraplén relativamente uniforme constituida de

limo, arena y grava (tamaño máximo 3”), en el talud aguas abajo será rellenado hasta 2 mts comolimo, arena y grava (tamaño máximo 3”), en el talud aguas abajo será rellenado hasta 2 mts como

máximo del nivel de cimentación y el talud restante estará protegido con cobertura vegetal, asímáximo del nivel de cimentación y el talud restante estará protegido con cobertura vegetal, así

mismo constituye parte del cuerpo de presa el sistema de drenaje según diseño que recomiendamismo constituye parte del cuerpo de presa el sistema de drenaje según diseño que recomienda

el Bereau of Reclamation, compuesto por un sistema de filtro de arena grava y roca que protegen ael Bereau of Reclamation, compuesto por un sistema de filtro de arena grava y roca que protegen a

una tubería de PVC con orificios, como se muestra en la siguinte figura:una tubería de PVC con orificios, como se muestra en la siguinte figura:

b.- Red de Drenajes b.- Red de Drenajes

El reservorio contará con una red de drenajes a base de tubería PVC ranurada para prevenir laEl reservorio contará con una red de drenajes a base de tubería PVC ranurada para prevenir la

tubificación producto de la supresión. Ver detalles en los planos.tubificación producto de la supresión. Ver detalles en los planos.

c. Toma de fondo de salida y limpia: c. Toma de fondo de salida y limpia:

Es una estructura de concreto armado ubicada en el interior del reservorio, contiene una tubería deEs una estructura de concreto armado ubicada en el interior del reservorio, contiene una tubería de

PVC - UF de 315 mm de diámetro según la norma ISO 4422, con fines de descarga y limpia; asíPVC - UF de 315 mm de diámetro según la norma ISO 4422, con fines de descarga y limpia; así

mismo una canastilla de filtro protegido por una caja de concreto armado, con tapa tipo reja. Lamismo una canastilla de filtro protegido por una caja de concreto armado, con tapa tipo reja. La

descarga será controlado por un sistema de válvulas tipo compuerta en la parte externa deldescarga será controlado por un sistema de válvulas tipo compuerta en la parte externa del

reservorio. reservorio.





d. Caja de válvulas y Limpia.d. Caja de válvulas y Limpia.

Esta conformado por una estructura de concreto armado y cumple la función de proteger alEsta conformado por una estructura de concreto armado y cumple la función de proteger al

sistema de válvulas de operación y limpia de 250 mm y 200 mm respectivamente; las válvulassistema de válvulas de operación y limpia de 250 mm y 200 mm respectivamente; las válvulas

serán de hierro dúctil tipo Luxces de empalme directo a la tubería PVC, evitando el uso deserán de hierro dúctil tipo Luxces de empalme directo a la tubería PVC, evitando el uso de

accesorios.accesorios.

e. Aliviadero de demasías del reservorioe. Aliviadero de demasías del reservorio

Es una estructura de concreto armado fc=210 kg/cm2. Tendrá un ancho de 2.50 m y un desnivelEs una estructura de concreto armado fc=210 kg/cm2. Tendrá un ancho de 2.50 m y un desnivel

de 0.75 mts con relación a la corona del reservorio, que viene a ser el bordo libre; cumplirá lade 0.75 mts con relación a la corona del reservorio, que viene a ser el bordo libre; cumplirá la

función de evacuar 515 lps de una posible carga máxima estima según el análisis hidrológico. Asífunción de evacuar 515 lps de una posible carga máxima estima según el análisis hidrológico. Así

mismo forma parte de ésta estructura el canal de alivio de 1.20 x 0.35 y poza de disipación demismo forma parte de ésta estructura el canal de alivio de 1.20 x 0.35 y poza de disipación de

disipación de energía. disipación de energía.

h. Baranda de protección o pasamanoh. Baranda de protección o pasamano

Estructura de fierro galvanizado que evitará los posibles accidentes por servicios de inspección y/oEstructura de fierro galvanizado que evitará los posibles accidentes por servicios de inspección y/o

recreación.recreación.

3.33.3 DISEÑO HIDRÁULICO DE TUBERIAS A PRESIÓNDISEÑO HIDRÁULICO DE TUBERIAS A PRESIÓN

3.3.13.3.1 IntroducciónIntroducción

Con la finalidad de que el sistema de conducción, cumpla los estándares mínimos para unaCon la finalidad de que el sistema de conducción, cumpla los estándares mínimos para una

adecuada operación, es necesario efectuar un diseño hidráulico, adecuado que permita laadecuada operación, es necesario efectuar un diseño hidráulico, adecuado que permita la

optimización en la aplicación de las tecnologías de riego presurizado.optimización en la aplicación de las tecnologías de riego presurizado.

Un criterio necesario en todo diseño de tuberias a presión para fines de riego, es que se tenga queUn criterio necesario en todo diseño de tuberias a presión para fines de riego, es que se tenga que

adecuar a la topografía de la zona, en caso de lineas nuevas, y de mantener en lo posible unaadecuar a la topografía de la zona, en caso de lineas nuevas, y de mantener en lo posible una

adecuada carga hidráulica para el funcionamiento de los equipos de riego.adecuada carga hidráulica para el funcionamiento de los equipos de riego.

3.3.2 Objetivos3.3.2 Objetivos





-- Seleccionar el diámetro y clase de tubería, conociendo el caudal que va a conducir y laSeleccionar el diámetro y clase de tubería, conociendo el caudal que va a conducir y la

diferencia de alturas, para determinar la carga hidráulica que actuará en la tubería.diferencia de alturas, para determinar la carga hidráulica que actuará en la tubería.

-- Determinar las presiones con que se contará en distintos puntos de la línea de conducción.Determinar las presiones con que se contará en distintos puntos de la línea de conducción.

-- Ubicar las válvulas de control para la instalación del riego tecnificado.Ubicar las válvulas de control para la instalación del riego tecnificado.

3.3.33.3.3 MetodologíaMetodología

El primer paso consiste en realizar la planeación general del proyecto y definir las mejores rutas deEl primer paso consiste en realizar la planeación general del proyecto y definir las mejores rutas de

trazo de las lineas de presión, teniendo en cuenta tecnicamente la ubicación de las valvulas detrazo de las lineas de presión, teniendo en cuenta tecnicamente la ubicación de las valvulas de

control.control.

Los criterios considerados, para el diseño de las lineas de tuberias son:Los criterios considerados, para el diseño de las lineas de tuberias son:

-- Permitir el transporte de agua a velocidades admisibles a través de la tubería.Permitir el transporte de agua a velocidades admisibles a través de la tubería.

-- Proporcionar la dimensión mínima que debe tener la tubería para que el flujo a través de estaProporcionar la dimensión mínima que debe tener la tubería para que el flujo a través de esta

circule sin mayores problemas.circule sin mayores problemas.

-- Determinar correctamente la ubicación de las válvulas de control, asegurando una cargaDeterminar correctamente la ubicación de las válvulas de control, asegurando una carga

hidráulica admisible para el funcionamiento de los equipos de riego.hidráulica admisible para el funcionamiento de los equipos de riego.

-- Asegurar la integridad de las tuberías, colocando cámaras disipadoras de energíaAsegurar la integridad de las tuberías, colocando cámaras disipadoras de energía

convenientemente donde corresponda.convenientemente donde corresponda.

3.3.4 3.3.4 Desarrollo de la Metodología de DiseñoDesarrollo de la Metodología de Diseño

Los datos y características generales de las tuberias, a ser considerados son:Los datos y características generales de las tuberias, a ser considerados son:

-- Caudal de diseño: según área de influencia de cada línea (lps.)Caudal de diseño: según área de influencia de cada línea (lps.)

-- Carga Dinámica Máx. Admisible: de acuerdo al diámetro de la tubería, hasta 65m de columnaCarga Dinámica Máx. Admisible: de acuerdo al diámetro de la tubería, hasta 65m de columna

de agua.de agua.

-- Trazo: sinuoso.Trazo: sinuoso.

Selección del diametro de la tuberiaSelección del diametro de la tuberia

Teniendo en cuenta que la perdida de carga hidráulica esta en función del diametro y del caudal (elTeniendo en cuenta que la perdida de carga hidráulica esta en función del diametro y del caudal (el

cual será constante), debemos tener en cuidado al selleccionar un diametro determinado. cual será constante), debemos tener en cuidado al selleccionar un diametro determinado.

En el diseño de canales se considera como fórmula fundamental la fórmula de Hazen-Williams:En el diseño de canales se considera como fórmula fundamental la fórmula de Hazen-Williams:





(Q / (Q / 0,2785* 0,2785* CC * * S S0,540,54)) 1/2,63 1/2,63 = = DD

Donde: Donde:

Q = Caudal ó flujo volumétrico en [lt/s]. Q = Caudal ó flujo volumétrico en [lt/s].

C = Coeficiente que depende de la C = Coeficiente que depende de la rugosidadrugosidad del del tubotubo. .

140 para tubos de PVC140 para tubos de PVC

D = Diámetro interior en [m]. (Nota: Di/4 = Radio hidráulico de una tubería trabajando a sección llena)D = Diámetro interior en [m]. (Nota: Di/4 = Radio hidráulico de una tubería trabajando a sección llena)

S = [[Pendiente - Pérdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m]. S = [[Pendiente - Pérdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m].

3.3.53.3.5 Cálculos de Diseño de la Línea de ConducciónCálculos de Diseño de la Línea de Conducción

http://es.wikipedia.org/wiki/Rugosidad_(hidr%C3%A1ulica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo





FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGAFÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA





3.3.6 Calculo de Carga Hidráulica3.3.6 Calculo de Carga Hidráulica

Carga hidráulica Carga hidráulica La carga hidráulica es una energía por unidad de peso y se encuentra definida por la expresión:La carga hidráulica es una energía por unidad de peso y se encuentra definida por la expresión:

Carga hidráulica = h = z + p / gg + v2 / (2 * g) Carga hidráulica = h = z + p / gg + v2 / (2 * g) A continuación se analizará el teorema de Benouilli en dos puntos cualesquiera de un conducto deA continuación se analizará el teorema de Benouilli en dos puntos cualesquiera de un conducto de agua, como el que se refleja en la figura para ver que ocurre con el valor de la carga hidráulica en elagua, como el que se refleja en la figura para ver que ocurre con el valor de la carga hidráulica en el desplazamiento del agua:desplazamiento del agua:

Aplicando el teorema de Bernoulli a los puntos A y B de la corriente de agua en régimen permanenteAplicando el teorema de Bernoulli a los puntos A y B de la corriente de agua en régimen permanente

se tiene: se tiene:

za + pa / g + vaza + pa / g + va

2 / (2 * g) = zb + pb / g + vb2 / (2 * g) = zb + pb / g + vb

2 / (2 * g) = constante2 / (2 * g) = constante

Como se puede apreciar la suma de los tres factores que aparecen es constante, aunqueComo se puede apreciar la suma de los tres factores que aparecen es constante, aunque

puede variar de un punto a otro. Este valor constante, es la diferencia de alturas entre unpuede variar de un punto a otro. Este valor constante, es la diferencia de alturas entre un

plano superior de energía, denominado plano de carga, y el plano horizontal inferior tomadoplano superior de energía, denominado plano de carga, y el plano horizontal inferior tomado

como plano de comparación. Esta cantidad constante, que se mide en metros, suele llamarsecomo plano de comparación. Esta cantidad constante, que se mide en metros, suele llamarse





algunas veces suma de Bernouilli o simplemente Bernouilli, y se representa por HB oalgunas veces suma de Bernouilli o simplemente Bernouilli, y se representa por HB o

simplemente H. simplemente H.

El plano de carga o carga hidráulica aquí definido es el nivel de energía más alto de laEl plano de carga o carga hidráulica aquí definido es el nivel de energía más alto de la

conducción, el cual se encuentra siempre en el origen, debido a las pérdidas de carga que sufre elconducción, el cual se encuentra siempre en el origen, debido a las pérdidas de carga que sufre el

agua en su desplazamiento.agua en su desplazamiento.

Por otro lado, si bien la suma de los tres factores se conserva constante, cada uno de ellos puedePor otro lado, si bien la suma de los tres factores se conserva constante, cada uno de ellos puede

variar de un punto a otro. Esta propiedad es debida, como se sabe, al principio universal devariar de un punto a otro. Esta propiedad es debida, como se sabe, al principio universal de

la conservación de la energía. La única energía aquí considerada es la energía mecánica, porquela conservación de la energía. La única energía aquí considerada es la energía mecánica, porque

los otros tipos de energía o no merece la pena considerarlos por su escasa importancia, o selos otros tipos de energía o no merece la pena considerarlos por su escasa importancia, o se

conservan constantes en toda posición o estado. conservan constantes en toda posición o estado.

Así, en una conducción horizontal donde zA = zB, cuando aumente la presión, disminuirá laAsí, en una conducción horizontal donde zA = zB, cuando aumente la presión, disminuirá la

velocidad, que a su vez obliga a que la sección aumente, debido al régimen permanente.velocidad, que a su vez obliga a que la sección aumente, debido al régimen permanente.

Hasta el momento todo el estudio se ha realizado agua es un líquido perfecto o lo que es loHasta el momento todo el estudio se ha realizado agua es un líquido perfecto o lo que es lo

mismo en su desplazamiento no sufre pérdidas de energía o carga (concepto que se define másmismo en su desplazamiento no sufre pérdidas de energía o carga (concepto que se define más

adelante), pero el agua es un líquido viscoso, por lo que las distintas velocidades de lasadelante), pero el agua es un líquido viscoso, por lo que las distintas velocidades de las

venas líquidas (entre sí) junto con las presiones existentes, provocan fuerzas de frotamientovenas líquidas (entre sí) junto con las presiones existentes, provocan fuerzas de frotamiento

debidas precisamente a la viscosidad propia del agua. A su vez, la presión contra las paredes deldebidas precisamente a la viscosidad propia del agua. A su vez, la presión contra las paredes del

elemento conductor, junto con la velocidad del agua respecto de tales paredes, hacen aparecerelemento conductor, junto con la velocidad del agua respecto de tales paredes, hacen aparecer

componentes de rozamiento (fuerzas), siempre de sentido contrario al desplazamiento del agua y elcomponentes de rozamiento (fuerzas), siempre de sentido contrario al desplazamiento del agua y el

propio movimiento, con su turbulencia, provoca choques entre las moléculas, lo que también espropio movimiento, con su turbulencia, provoca choques entre las moléculas, lo que también es

causa de pérdida de energía. causa de pérdida de energía.

Con todas estas consideraciones la ecuación energética real que resulta es:Con todas estas consideraciones la ecuación energética real que resulta es:





Esta energía cedida o perdida hasta el estado n, se conoce como pérdida de carga y se representaEsta energía cedida o perdida hasta el estado n, se conoce como pérdida de carga y se representa

por h y la expresión final de Bernouilli se transforma en la ecuación de Bernouilli generalizada:por h y la expresión final de Bernouilli se transforma en la ecuación de Bernouilli generalizada:

Con esta generalización de la ecuación de Bernouilli se puede concluir que el plano de carga oCon esta generalización de la ecuación de Bernouilli se puede concluir que el plano de carga o

carga hidráulica aquí definido es el nivel de energía más alto de la conducción, el cual se encuentracarga hidráulica aquí definido es el nivel de energía más alto de la conducción, el cual se encuentra

siempre en el origen, debido a las pérdidas de carga que sufre el agua en su desplazamiento. siempre en el origen, debido a las pérdidas de carga que sufre el agua en su desplazamiento.

A continuación se definirán los distintos tipos de pérdida de carga hidráulica que se emplean enA continuación se definirán los distintos tipos de pérdida de carga hidráulica que se emplean en

hidráulica: hidráulica:

•• Pérdidas de carga debidas al rozamiento ordinario a lo largo de la conducción Pérdidas de carga debidas al rozamiento ordinario a lo largo de la conducción

•• Pérdidas de carga producidas en las singularidades Pérdidas de carga producidas en las singularidades

La suma de todas las pérdidas de carga que se producen, ya sea por rozamiento ordinario oLa suma de todas las pérdidas de carga que se producen, ya sea por rozamiento ordinario o

por singularidades es la pérdida de carga total y se mide en metros.por singularidades es la pérdida de carga total y se mide en metros.

Línea piezométrica Línea piezométrica

Es una línea ideal representativa de la altura o nivel de presión existente en cada punto de laEs una línea ideal representativa de la altura o nivel de presión existente en cada punto de la

conducción. Cuando la conducción es abierta (canal), la línea piezométrica es el propio nivel libre oconducción. Cuando la conducción es abierta (canal), la línea piezométrica es el propio nivel libre o

el eje hidráulico. Cuando la conducción es cerrada (tubería a presión), la línea piezométricael eje hidráulico. Cuando la conducción es cerrada (tubería a presión), la línea piezométrica

representa el nivel libre (ficticio o no presente) necesario para, con su carga, producir la presiónrepresenta el nivel libre (ficticio o no presente) necesario para, con su carga, producir la presión

existente en cada punto de la corriente. Se obtienen añadiendo en cada punto del eje de la tubería oexistente en cada punto de la corriente. Se obtienen añadiendo en cada punto del eje de la tubería o

eje hidráulico, una altura vertical equivalente al sumando p/g correspondiente al punto considerado. eje hidráulico, una altura vertical equivalente al sumando p/g correspondiente al punto considerado.

La línea piezométrica se define como:La línea piezométrica se define como:

En conducciones que funciona por gravedad la presión es igual a la atmosférica y esta esEn conducciones que funciona por gravedad la presión es igual a la atmosférica y esta es

cero en la lámina de agua, por tanto:cero en la lámina de agua, por tanto:





En conducciones forzadas, es decir, no funcionan por gravedad la presión es distinta de laEn conducciones forzadas, es decir, no funcionan por gravedad la presión es distinta de la

atmosférica y por tanto la línea piezométrica es:atmosférica y por tanto la línea piezométrica es:

Línea de energía Línea de energía

Es una línea ideal que representa el nivel de energía real, es decir, el plano de carga particular queEs una línea ideal que representa el nivel de energía real, es decir, el plano de carga particular que

existe en cada punto. Se obtiene restando del plano de carga inicial, el valor de las pérdidas deexiste en cada punto. Se obtiene restando del plano de carga inicial, el valor de las pérdidas de

carga habidas por toda causa entre el origen y el punto considerado. carga habidas por toda causa entre el origen y el punto considerado.

Entre la línea piezométrica y la línea de energía, queda, en cualquier punto, una Entre la línea piezométrica y la línea de energía, queda, en cualquier punto, una

distancia o altura vertical correspondiente a la velocidad con que fluye el punto líquidodistancia o altura vertical correspondiente a la velocidad con que fluye el punto líquido

considerado: es el sumando V2 / (2 * g) de la suma de Bernouilli. considerado: es el sumando V2 / (2 * g) de la suma de Bernouilli.

Es de notar que en toda corriente en régimen permanente, en tanto no cambien las característicasEs de notar que en toda corriente en régimen permanente, en tanto no cambien las características

geométricas de la conducción, es decir, se conserva constante la sección, las líneas piezométricasgeométricas de la conducción, es decir, se conserva constante la sección, las líneas piezométricas

y de energía son paralelas, porque las separa en todo momento la altura representativa dey de energía son paralelas, porque las separa en todo momento la altura representativa de

una velocidad constante.una velocidad constante.

Cuando existe una singularidad en la cual la sección permanezca constante (curva, codo, llave),Cuando existe una singularidad en la cual la sección permanezca constante (curva, codo, llave),

ambas líneas bajan bruscamente una altura igual, que equivale a la pérdida de carga prácticamenteambas líneas bajan bruscamente una altura igual, que equivale a la pérdida de carga prácticamente

instantánea debida a la singularidad. Cuando la singularidad consiste en una disminución deinstantánea debida a la singularidad. Cuando la singularidad consiste en una disminución de

sección, la línea piezométrica baja mucho más que la de energía. sección, la línea piezométrica baja mucho más que la de energía.

Ello es debido a que esta última sólo ha bajado la altura correspondiente a la pérdida porEllo es debido a que esta última sólo ha bajado la altura correspondiente a la pérdida por

singularidad; en cambio la línea piezométrica ha tenido que bajar esta misma altura más la necesariasingularidad; en cambio la línea piezométrica ha tenido que bajar esta misma altura más la necesaria

para incrementar la velocidad. para incrementar la velocidad.

Llamando hB a la pérdida de carga singular y v1 y v2 a las velocidades pequeña y grande, anterior yLlamando hB a la pérdida de carga singular y v1 y v2 a las velocidades pequeña y grande, anterior y

posterior, se tiene:posterior, se tiene:





Si la singularidad consiste en un ensanchamiento, al pasar el agua de una velocidad grande a otraSi la singularidad consiste en un ensanchamiento, al pasar el agua de una velocidad grande a otra

lenta, la presión sufre un aumento, en cambio, la línea de energía, que aumenta nuncalenta, la presión sufre un aumento, en cambio, la línea de energía, que aumenta nunca

puede subir por sus propios recursos, habrá bajado de lo equivalente a la pérdida singular.puede subir por sus propios recursos, habrá bajado de lo equivalente a la pérdida singular.

El eje hidráulico de una conducción cerrada da las alturas geométricas o cotas z de cada puntoEl eje hidráulico de una conducción cerrada da las alturas geométricas o cotas z de cada punto

representativo de la conducción. El eje hidráulico de una corriente abierta (canal), es de muyrepresentativo de la conducción. El eje hidráulico de una corriente abierta (canal), es de muy

distinta naturaleza porque equivale a la línea piezométrica (nivel libre). distinta naturaleza porque equivale a la línea piezométrica (nivel libre).

La coincidencia entre la línea piezométrica y la línea de energía sólo se produce en condicionesLa coincidencia entre la línea piezométrica y la línea de energía sólo se produce en condiciones

hidrostáticas y además es el mismo en todos sus puntos.hidrostáticas y además es el mismo en todos sus puntos.

3.43.4 DISEÑO DE DESARENADOR VERTEDERODISEÑO DE DESARENADOR VERTEDERO

AntecedentesAntecedentes

Es una estructura de importancia complementaria al reservorio, Teniendo comoEs una estructura de importancia complementaria al reservorio, Teniendo como

antecedente que en época de avenidas los lugareños acostumbran desfogar los cursos deantecedente que en época de avenidas los lugareños acostumbran desfogar los cursos de

agua a éste lugar; se propone el siguiente diseño.agua a éste lugar; se propone el siguiente diseño.

DiseñoDiseño

DatosDatos

Qd. = 0.20 m3/seg. Caudal eventual máximo de diseñoQd. = 0.20 m3/seg. Caudal eventual máximo de diseño

d = 0.5 mm Diámetro de la partículad = 0.5 mm Diámetro de la partícula





En los proyectos de riego generalmente es suficiente eliminar partículas mayores de 0.5En los proyectos de riego generalmente es suficiente eliminar partículas mayores de 0.5

mm, y algunas veces es conveniente trasportar materiales finos con diámetros menoresmm, y algunas veces es conveniente trasportar materiales finos con diámetros menores

con la finalidad de mejorar los suelos del proyecto.con la finalidad de mejorar los suelos del proyecto.

Velocidad de sedimentaciónVelocidad de sedimentación

Según la siguiente tabla presentada por Arhangelski obtenemos la velocidad deSegún la siguiente tabla presentada por Arhangelski obtenemos la velocidad de

sedimentación.sedimentación.

Diámetro (mm)Diámetro (mm) 0.350.35 0.40.4 0.450.45 0.50.5 0.550.55 0.600.60 0.70.7 0.80.8VelocidadVelocidad cm./seg.cm./seg.

3.753.7500

4.324.32 4.864.86 5.405.40 5.945.94 6.486.48 7.327.32 8.078.07

Para un diámetro de 0.5 mm tenemos Vs = 5.40 cm/seg. = 0.0540 m/seg.Para un diámetro de 0.5 mm tenemos Vs = 5.40 cm/seg. = 0.0540 m/seg.

Para determinar el tiempo de sedimentación se calcula de acuerdo a la siguiente tabla porPara determinar el tiempo de sedimentación se calcula de acuerdo a la siguiente tabla por

unidad de metro de profundidad.unidad de metro de profundidad.

Diámetro (mm)Diámetro (mm) 1.01.0 0.90.9 0.80.8 0.70.7 0.60.6 0.50.5 0.40.4 0.30.3Tiempo (seg.)Tiempo (seg.) 7.27.2 88 99 1111 12.512.5 1515 1818 2525

De la tabla obtenemos el valor del tiempo de sedimentación t=15.0 seg.De la tabla obtenemos el valor del tiempo de sedimentación t=15.0 seg.

Profundidad del pozo desarenadorProfundidad del pozo desarenador

Usaremos la formula:Usaremos la formula:

H = Vs x tH = Vs x t

Donde:Donde:

H = Profundidad del pozo desarenador desde el nivel del agua H = Profundidad del pozo desarenador desde el nivel del agua

Vs = Velocidad de sedimentación en m/seg.Vs = Velocidad de sedimentación en m/seg.

t = tiempo de sedimentación en seg.t = tiempo de sedimentación en seg.

Reemplazando datos tenemos:Reemplazando datos tenemos:

H = 0.0540x15.0=0.81 mH = 0.0540x15.0=0.81 m

Asumimos el valor de H = 0.80 mAsumimos el valor de H = 0.80 m





Velocidad del flujoVelocidad del flujo

Es la velocidad máxima permisible para permitir a las partículas sedimentarse, y puedeEs la velocidad máxima permisible para permitir a las partículas sedimentarse, y puede

calcularse con la ecuación de Camp.calcularse con la ecuación de Camp.

Donde:Donde:

Vf = Velocidad de flujo en el desarenador en cm./seg.Vf = Velocidad de flujo en el desarenador en cm./seg.

a = Coeficiente de Campa = Coeficiente de Camp

d = Diámetro de la partícula en mm.d = Diámetro de la partícula en mm.

Cuadro para valores de “a”Cuadro para valores de “a”

aa d(mm)d(mm)363644445151

>1>11-0.21-0.2<0.1<0.1

Como d=0.5 mm entonces 1mm<d<0.2mmComo d=0.5 mm entonces 1mm<d<0.2mm

Asumimos a=44Asumimos a=44

Reemplazando en la formula:Reemplazando en la formula:

Ancho del desarenadorAncho del desarenador

De la formula:De la formula:

donde:donde:

B = Ancho del desarenador en metrosB = Ancho del desarenador en metros

Q = Caudal de diseño en m3/seg.Q = Caudal de diseño en m3/seg.

Vf = Velocidad del flujo en el desarenador en m/seg.Vf = Velocidad del flujo en el desarenador en m/seg.

H = Profundidad del tanque sedimentador en metrosH = Profundidad del tanque sedimentador en metros





Asumimos para efectos de limpieza y remoción de sedimentos un ancho de 1.30m Asumimos para efectos de limpieza y remoción de sedimentos un ancho de 1.30m

Longitud del desarenadorLongitud del desarenador

Usando la formula tenemos:Usando la formula tenemos:

donde:donde:

L = Longitud del desarenador en mL = Longitud del desarenador en m

K = Coeficiente de corrección para velocidades diversas de flujoK = Coeficiente de corrección para velocidades diversas de flujo

Vf = Velocidad del flujo en el desarenador m/seg.Vf = Velocidad del flujo en el desarenador m/seg.

H = Profundidad del pozo desarenador en mH = Profundidad del pozo desarenador en m

Vs = Velocidad de sedimentación en m/seg.Vs = Velocidad de sedimentación en m/seg.

Para el factor de corrección k usamos la tabla (velocidades pequeñas de flujo):Para el factor de corrección k usamos la tabla (velocidades pequeñas de flujo):

Vf(m/seg.)Vf(m/seg.) 0.200.20 0.300.30 0.500.50

kk 1.251.25 1.501.50 2.002.00

Interpolando para un valor de velocidad de 0.3111 obtenemos k=1.5277Interpolando para un valor de velocidad de 0.3111 obtenemos k=1.5277

Reemplazando en la formula:Reemplazando en la formula:

Se adjunta las hojas de cálculo de las demás obras de arte en anexosSe adjunta las hojas de cálculo de las demás obras de arte en anexos

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9.Ingenieria Del Proyecto IMPAO