DIAPOSITIVAS HIDRAULICA

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZANFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAPROGRAMA DE PROFESIONALIZACION - PROPOF

CURSO: TALLER DE HIDRAULICA

DOCENTE: ING. EVER OSORIO FLORES

ALUMNOS: ALVARADO CUBILLUS, Julio MartínAGUIRRE MATOS, Néstor AlembertCUYUBAMBA QUIÑONEZ, MirkoDOMINGUEZ MUÑOZ, ReinaldoORTEGA VALVERDE, Victor ManuelRAMOS LEANDRO, GerlyROSAS HERRERA, Luisiño Inocente

EVALUACIÓN DEL E. T. “CONSTRUCCIÓN DEL CANAL DE RIEGO GARBANZO – INGENIO – CONCHUMAYO – EL

VALLE”

INTRODUCCIÓN

• Se realizará el análisis y la evaluación del Expediente Técnico “CONSTRUCCION DEL CANAL DE RIEGO GARBANZO - INGENIO-CONCHUMAYO-EL VALLE”.

• Para la evaluación del Expediente se realizó la constatación in situ de las estructuras existentes realizando la verificación de las dimensiones y su respectivo funcionamiento.

• De la constatación física in situ y el recorrido realizado manifestamos que la obra está inconclusa.

INTRODUCCIÓN

• Se ha desarrollado el siguiente esquema: •Descripción del proyecto, •Aforo del río y canal•Componentes hidráulicos:

Barraje – Canal – Aliviaderos - Tomas laterales – Rápidas – Transición – Alcantarillas – Desarenador – Caídas - Sifón invertido - Otros.

•Los diseños analizados, son presentados con el sustento respectivo.

RESUMEN DEL PROYECTO

El Proyecto "Mejoramiento del Canal de Irrigación Garbanzo-Ingenio-El Valle", beneficiara directamente a 4936 habitantes perteneciente a los Poblados de Garbanzo, Ingenio, Conchumayo, La Despensa, Taulligan, Casha, Taruca y Santa María del Valle, familias que se encuentran afectadas en forma directa por la baja productividad de la Tierra, por falta de agua que se encuentra a gran distancia y por falta de infraestructura de riego.

Mientras tanto los agricultores de la Localidad de Garbanzo y El Valle no cuentan con una infraestructura de riego y sus cultivos solamente lo riegan al secano. Existiendo recursos hídricos en la zona que proviene de los ríos Quera, que aforan en su conjunto aproximadamente 12.11 lt/seg, que satisfarían en gran parte la demanda de los agricultores de las localidades enmarcadas en el área el proyecto.

RESUMEN DEL PROYECTO

El planteamiento hidráulico consiste en captar las aguas del Río Quera que en épocas de estiaje afora 3.67 m3/seg, recurso hídrico que no es aprovechado por falta de una infraestructura mejor de riego.

Las obras hidráulicas planteadas para su construcción son: La construcción de Bocatoma; Desarenador; Construcción de 7.53 km. de canal revestido de conducción; Construcción de obras de arte consistentes en 01 caida, 19 canoas y 03 puentes acueducto; Construcción de 04 Sifónes Invertidos para el cruce del Río Garbanzo, 02 quebradas y el Rio Huallaga respectivamente.

El costo total de la obra es de 2´963,585.31 Nuevos Soles con costos al mes de Septiembre del 2004, el periodo programado para esta etapa es de 300 días calendarios, y su modalidad de ejecución será por Administración Directa

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

SINTESIS DEL PROYECTO

• FINALIDAD mejorar el nivel de vida de 1200 familias asentadas en las localidades beneficiarias. La Intervención contempla tres componentes: Producción Agrícola, Infraestructura y Forestación.

El primero tiene como finalidad incrementar la productividad agrícola alimenticia en papa, trigo, haba verde, maíz y arveja etc.De acuerdo a la Cedula de Cultivo propuesta para el presente estudio, el área a irrigar es 281 has


SINTESIS DEL PROYECTOEl componente de Infraestructura lo conforman la Construcción la Bocatoma, Desarenador, Construcción de 1.24 km. de canal revestido, de conducción, Construcción de obras de arte y estructuras de protección del canal; y Construcción parcial del Sifón Invertido para el cruce del Río Garbanzo. Las obras están conformadas por una captación que se construirá a la margen izquierda del Río Quera (12.11 m3/seg en máximas avenidas), con sus estructuras de regulación y de limpia, construcción de caja de Canal, cajas de riego (tomas laterales), suministro e instalación de tubería de 16” para la construcción del sifón invertido para el cruce del río Garbanzo.


OBJETIVOS•Mejorar la infraestructura de Riego, para que cumpla con las condiciones de un buen funcionamiento hidráulico y su posterior operación y mantenimiento por la Organización de usuarios.•Incrementar el área de Riego a 281 Has. con riego Permanente.•Aumentar la producción como consecuencia del incremento del área sembrada, con tecnología adecuada para la zona y por ende una mejora de los niveles de Vida de los beneficiarios.•Contribuir al desarrollo del Agro y de la Economía Local, Regional y Nacional.•Regular el riego con la construcción de una captación que de funcionamiento permanente al sistema.


METASLa construcción de:• Bocatoma• Desarenador• 7.53 km. de canal revestido de conducción• Obras de arte consistentes en:

01 caida, 19 canoas 03 puentes acueductos;

• 04 Sifónes Invertidos; para el cruce del Río Garbanzo, 02 quebradas y el Rio Huallaga respectivamente.


UBICACIÓN

•Región : Huánuco•Provincia : Huánuco.•Distrito : Santa María del Valle.•Altitud : 1865 a 2024 m.s.n.m.•Clima : De cálido a frió.•Actividad : Predominio de la agricultura


UBICACIÓN


VIA DE ACCESO Para llegar al punto de inicio del Proyecto (Bocatoma) que se encuentra a 1.5 KM. de la localidad de Garbanzo existe acceso mediante una Trocha Carrozable. Para la ciudad de Santa María del Valle el acceso es mediante una carretera asfaltada de primer orden de 11 Km., contando desde la Plaza de Armas de la Ciudad de Huánuco. Desde la localidad del Valle a Garbanzo la distancia es de 8.5 Km. En una carretera de tercer orden haciendo un total de 21.00 Km. la cual se recorre aproximadamente en 30 minutos.


FISIOGRAFÍA.La red de drenaje superficial en el área en estudio, esta dada por una serie de cauces profundos (tipo cárcavas) que evacuan el agua de escurrimiento hacia los cauces de los ríos que existen, el drenaje superficial es rápido debido a la fuerte pendiente. Los suelos son profundos de textura media de color pardo.


RECURSO HÍDRICO - FUENTES DE AGUAEl Proyecto cuenta con un recurso fundamental como es el río Quera, afluente del Río Huallaga, captado en la cota 2,024 msnm para ser derivado en la margen izquierda, ubicado aguas arriba del poblado de Garbanzo, además existen pequeños riachuelos que discurren por quebradas cuyas aguas no son utilizadas en mayor proporción en las áreas de riego de la parte alta, es decir, en áreas que se encuentran por encima del canal, por lo que en el proyecto se considera el uso de dichas aguas teniendo en cuenta que en la zona alta existe pocas áreas en la que puede ser ampliado la superficie de terrenos con riego, por lo que los excedentes de agua podrán captarse en los cruces del canal principal cuando el proyecto lo requiera debido a la disminución del recurso hídrico.


CALIDAD DE AGUAA fin de realizar la evaluación de la calidad de agua del Proyecto, se ha recopilado información de INRENA del muestreo efectuado de las aguas de los ríos de Quera por el Laboratorio de Aguas de la Dirección General de Aguas y Suelo del Ministerio de Agricultura, concluyéndose que dichas aguas son de buena calidad para el riego, existiendo muy poca posibilidad de salinidad y alcanzar niveles peligrosos de sodio intercambiable.


INFRAESTRUCTURA ACTUAL DE RIEGO•En el proyecto existen canales hídricos rústicos en tierra de segundo, tercer y cuarto orden, que riegan gran parte de sus parcelas en forma deficiente. Para las áreas de la parte alta las aguas son captadas de escurrimiento de las quebradas y manantiales, así como de pequeños estanques acumulados en épocas de precipitaciones, cuya duración es de 2 a 3 meses.•Para la zona baja, sector de Ingenio, las aguas tomadas del cauce del río Quera, próximo a la unión con el río Pomacucho (Garbanzo) derivada a través de canales rústicos cuya capacidad del 80 a 100 lt/seg., para un área de cerca de 60 Has de cultivo.


MÉTODO DE RIEGO Y MANEJOLos agricultores ubicados dentro del ámbito del proyecto utilizan generalmente el riego por desbordamiento en un 98% para los cultivos de maíz y frijoles en un 2% en surcos en contorno para cultivo de papas y hortalizas.


GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA REGIONALLa zona de estudio se emplaza a altitudes que van desde 2,000 a 2,600 msnm y corresponde a dos unidades geomorfológicos definidos, las elevaciones de la Cordillera Oriental y el Valle de Pomacucho-Pachabamba.a.- Elevaciones de la Cordillera Oriental.- Está representada por macizos rocosos que se elevan hasta altitudes de 3,800 msnm, constituidos por rocas metamórficas, correspondientes al complejo del Marañón (rocas del precámbrico constituidos predominantemente por esquistos cloríticos y misceláneos. Las pendientes de las elevaciones son de moderados a fuertes, con un ángulo inclinado natural de 45° a 70°.


GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA REGIONAL

b.- Valle de Pomacucho-Pachabamba.- El río Quera, corta a los cerros de la Cordillera Oriental, produciendo el Valle de Pomacucho-Pachabamba, formado por agentes erosivos, reconociéndose en sección transversal una parte ancha y abierta compuesta por rocas metamórficas sobre los que hay depósitos coluviales-diluviales y una parte inferior angosta existiendo en la base depósitos aluviales.


ESTRATIGRAFÍAEn al zona de estudio se ha reconocido unidades geológicas pertenecientes a Precambriano (Pe) y Cuaternario reciente (Qr)a.- Precambriano (Pe).a.- Precambriano (Pe).- - Aflora por sectores en todo el área de estudio, formando colinas que van desde moderadas a fuertes. - Complejo Marañón (Pe-cma)b.- Cuaternario Reciente (Qr).- b.- Cuaternario Reciente (Qr).- Se tiene los depósitos de ladera de coluvio-diluviales que se emplazan encima de las rocas esquitosas y los depósitos fluvio-aluviales en el cauce.


GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

De acuerdo al trabajo de campo ejecutado, se ha observado que en la zona del proyecto, no existen fallas geológicas que puedan comprometer a las obras, lo que sí se ha observado es el gran fracturamiento de las rocas, en diversas direcciones, de características superficiales.


SISMICIDADDel análisis de la información histórica e instrumental, se ha observado que la zona de estudio ha estado sometida a actividad de leve a moderada, pero por influencias de zonas vecinas, se puede indicar que se producirán intensidades de V en la escala Modificada de Mercally (MM). De acuerdo a la relación intensidad-aceleración, se estima que en el área de obras se puede generar aceleraciones de 37.2 cm/seg2, correspondiéndole un coeficiente de gravedad de 0.038 g.


CARACTERÍSTICAS SOCIO ECONOMICAS

•La fuente de trabajo del sector está enmarcado a la agricultura y ganadería de auto sostenimiento a pequeña escala.

•Las viviendas del sector son construidas con materiales rústicos propios del lugar tales como: muros de adobe y tapial, piedra, madera, teja, así mismo ninguna vivienda cuenta los servicios básicos completos.


POBLACIÓN

•Actualmente existen 1365 familias beneficiarias del proyecto ubicadas en las localidades de Garbanzo, Despensa, Ingenio y El Valle.

•Existiendo flujos migratorios hacia las ciudades de mejor condición económica los mismos que buscan mejorar su nivel de educación y de vida esta migración es hacia la ciudad de Huánuco.


ACTIVIDAD PRINCIPAL DE LA POBLACIÓN Y NIVEL DE VIDA

•El tipo de economía del sector es de subsistencia dedicada a la agricultura y crianza de animales menores en pequeña escala para auto abastecimiento.

•La población del sector actualmente tiene un nivel de vida bajo, al no poder sembrar sus terrenos por falta del recurso agua en cantidad y oportunidad.


POBLACIÓN ECONÓMICAMENTE ACTIVA.

Los beneficiarios de la zona del proyecto son alrededor de 1365 familias (4850 habitantes aproximadamente) estimándose que la población económicamente activa es de 1075 personas entre hombres y mujeres, de los 18 a 60 años.


INFRAESTRUCTURA DE SERVICIOS BÁSICOS DE LA POBLACIÓN•En Educación cuenta con 01 C.E.I. que alberga a 89 niños con edades que van desde los 4 a 6 años, 01 centro de Educación Primaria con una población estudiantil de 264 alumnos entre niños y niñas cuyas edades fluctúan entre los 7 y 14 años. El colegio de Educación Secundaria cuenta con 158 alumnos; existen alumnos que desertan de las actividades escolares para apoyar a sus padres en las labores agrícolas.•En la zona existe además una población estudiantil que prefiere estudiar en la capital de la Provincia (Huánuco).


ANÁLISIS DE DEMANDA DE AGUA PARA RIEGO

Se requiere una demanda de 260 L/s para Riego

AREA TOTAL : 281 HAS.AREA TOTAL A IRRIGAR DURANTE EL TRAY : 75 HAS. PARA EL MODULO : 54.24 HAS.CAUDAL QUE DEMANDA :76.04 LTS./SEG.CAUDAL EN TRANSITO GARBANZO-CONCHUMAYO

: 350 LTS/SEG.CAUDAL DE LLEGADA A EL VALLE : 260 LTS/SEG. DEMANDA : 260 LTS/SEG.


ANÁLISIS DE OFERTA DE AGUA PARA RIEGO

Se cuenta con una Oferta de 20 L/s de Agua para Riego,. CAUDAL DE DISEÑO EN LA TOMA : 271.61 HAS. CAUDAL A CAPTAR EN LA BOCATOMA : 280 LTS./SEG. MODULO PARA RIEGO : 1.40 LTS./SEG./ HAS. CAUDAL DE LLEGADA A EL VALLE : 260 LTS/SEG. OFERTA : 20 LTS/SEG.


CAUDAL MAXIMO

Área dela Sección del Río : A= 7.34

Perímetro Mojado : P= 13.8 m

Pendiente del Río : S= 0.0128 m/m

R= 0.53

Q max= 12.11m3/sQ max= 12.11m3/s


CAUDAL MINIMO

Área dela Sección del Río : A= 3.29

Perímetro Mojado : P= 11.12 m

Pendiente del Río : S= 0.0128 m/m

R= 0.30

Q max= 3.37 m3/sQ max= 3.37 m3/s


PRESUPUESTO DE LA OBRA

Los metrados considerados provienen del diseño de las obras planteadas para desarrollar el proyecto de acuerdo a su planteamiento hidráulico. Las cantidades consideradas han sido obtenidas de los planos del proyecto y se muestran en presupuesto de proyecto. Siendo el resumen el siguiente:


PRESUPUESTO DE LA OBRA

Costo Indirecto

01 CONSTRUCCION DE BOCATOMA TIPO BARRAJE FIJO 200,608.86

02 CONSTRUCCION DESARENADOR-ALIVIADERO 25,318.62

03 CONSTRUCCION DE OBRAS DE ARTE 199,024.63

04 CONSTRUCCION CANAL REVESTIDO 620,577.97

05 CONSTRUCCION SIFON INVERTIDO (GARBANZO) KM. 1+270 al KM.2+740 589,941.14

06 CONSTRUCCION SIFON INVERTIDO - 02 (KM. 5+979 al KM. 6+010) 17,315.21

07 CONSTRUCCION SIFON INVERTIDO - 03 (KM. 7+177 al KM. 7+295) 29,757.58

08 CONSTRUCCION SIFON IVERTIDO (CONCHUMAYO) KM. 9+150 al KM. 12+190 1,148,440.80

Sub Total2,830,984.81

Gatos generales 132,600.50

TOTAL 2,963,585.31


TIEMPO DE EJECUCION

El plazo de ejecución de las obras será de 300 días calendario, el cual se muestra en los cuadros respectivos.

MEDICIONES DE CAMPO

AFORO

METODO DE LA SECCION DEL RIO

El Método utilizado.-

El método utilizado para realizar el presente Trabajo. Es el de aforos con flotadores. “Método Velocidad

Área”.

Procedimiento del trabajo de campo.- Para realizar el aforo del Rió Quera en el lugar denominado punto de inicio, En este punto se realizó las medidas de las distintas profundidades del río para

la sección considerada, además con una wincha de 30m marcamos los puntos equidistantes a cada 1m entre dos puntos consecutivos, para tener los puntos

en los cuales medimos las diferentes profundidades del río.

Para medir el tiempo que tarda en pasar el objeto flotante por la sección deseadahicimos 3 pruebas soltando el objeto flotante los puntos establecidos del río entre las orillas y la parte central. Los objetos flotantes utilizados fueron botellas de gaseosa vacías, y llenadas con agua hasta 1/3 de su capacidad para darle estabilidad con respecto al viento.

MEDICION DEL TIEMPO

El tiempo se controló mediante la utilización de un cronómetro.

En esta foto apreciamos la toma de datos de profundidades del río a cada 1 m.

Se aprecia también la toma de datos de profundidades del río

Cálculo del aréa total del río

ancho del río = 13.60 m

13.6 m

1 3 6 3.6

0.110.35

0.750.9

A total = ∑Ai.

V media = K . Vsuperficial

A2A3

A4

A1

Profundidad Distancia Areas Areas

Vertical Horizontal Ai Ai

0.00

0.11 1.00 0.06 A1

0.35 3.00 0.69 A2

0.75 6.00 3.30 A3

0.90 3.60 2.97 A4

∑= 13.60 7.02

Obtenemos : Área total = 7.02 m²

AFORO DEL RIO QUERA

AFORO DEL RIO GARBANZO

METODO: FLOTADOR

FECHA: 02/02/2013

Tiempo (Seg)

Distancia (m)Velocidad

(m/Seg)Factor de corrección

Area (m2) Caudal (m3/Seg)

t d V k A Q

5.350 10.000 1.869 0.800 7.020 10.497

5.550 10.000 1.802 0.800 7.020 10.119

5.600 10.000 1.786 0.800 7.020 10.029

PROMEDIO 10.215

VAkQtd

V

**

k=0.8 para ríos,diques y caneles, según Gregorio Briones Sánchez.

"Aforo del Agua en Canales y Tuberías"

AFORO

METODO DE LA SECCION DEL CANAL

Se aprecia el aforo del canal rectangular

CANAL RECTANGULAR

CANAL TRAPEZOIDAL

Se aprecia el aforo del canal trapezoidal

CALCULOS DEL AFORO DEL CANAL RECTANGULAR

TRAMO DISTANCIA TIEMPO V A Q mts. seg. met/seg m2 (1x0.4) m3/seg1 10 9 1.11 0.4 0.442 10 9.5 1.05 0.4 0.423 10 9 1.11 0.4 0.444 10 10 1.00 0.4 0.40

Q (sec-I) Q (Prom)m3/seg m3/seg

0.440.42

0.430.440.40

TRAMO DISTANCIA TIEMPO V 1/2

(Espejo+Solera) Tirante Y Area

mts. seg. met/seg ((0.52+0.42)/2) m (0.30) m2

1 15 8 1.88 0.47 0.35 0.16452 15 8 1.88 0.47 0.35 0.16453 15 9 1.67 0.47 0.35 0.16454 15 8 1.88 0.47 0.35 0.1645

Q m3/seg Q (sec-I) Q (Prom)0.31 m3/seg m3/seg0.31 0.310.27 0.31

0.300.31 0.270.31

CALCULOS DEL AFORO DEL CANAL TRAPEZOIDAL

PLANTEAMIENTO GENERAL DE UNA TOMA

Representación esquemática del sistema Bocatoma-Desarenador

CANLA DE LIMPIA

ESTRUCTURA HIDRAULICA: PRESA DERIVADORA O BARRAJE

BOCATOMA

Se define así a la estructura que tiene por finalidad de derivar parte o el total del caudal que discurre en un rió, para irrigar una área bajo riego o generar energía mediante su utilización en una central hidroeléctrica.PRESA DERIVADORA O BARRAJE

Es una estructura cuya función es levantar el nivel de agua de la Quebrada y facilitar el ingreso a través de la ventana de captación de nuestro proyecto.

ESTRUCTURA HIDRAULICA: PRESA DERIVADORA O BARRAJE

La utilidad del barraje de derivación o azud se acentúa en épocas de estiaje.

Con la finalidad de mejorar su estabilidad tiene una

sección trapezoidal y para reducir a una presión casi nula en todos los puntos del azud se adopta el perfil tipo Greager

Longitud del Solado o Colchón DisipadorDebido a la colocación del barraje vertedero en el cauce del río se genera un incremento de energía potencial que, al momento de verter el agua por encima del barraje se transforma en energía cinética que causa erosión y por lo erosivo se construyen estructuras de disipación, conocidas como: solados (apron), colchón disipador (stilling basin), etc., que buscan o tienen por objetivo formar un salto hidráulico que logra disipar la energía cinética ganada por el barraje vertedero.

Enrocado de Protección o Escollera

Al final del colchón disipador es necesario colocar una escollera o enrocado (rip - rap) con el fin de reducir el efecto erosivo y contrarrestar el arrastre del material fino por acción de la filtración. (Ver figura 17).

ESTRUCTURA DE TOMA

Ventana de captación: Se trata de uno o más vanos que permiten el ingreso del agua y que trabajan hidráulicamente como vertederos o como orificios. La carga hidráulica que permite el ingreso del agua se origina como consecuencia de la altura de la presa derivadora. Las ventanas pueden tener compuertas o no y suelen llevar rejillas de protección contra el ingreso de cuerpos extraños.

Canal de decantaciòn o desripiador: Es un pequeño canal paralelo a la corriente principal, ubicado junto a las ventanas de captación y que es normal a la dirección de la corriente que ingresa a la captación. Permite la eliminación de los sólidos cuando las circunstancias hidráulicas y topográficas lo permiten.

El canal de limpia: Es la estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos que trata de ingresar al canal de derivación, así como la eliminación del material de arrastre que se acumula delante de las ventanas de captación.

Compuerta de Regulación: Son aquellas compuertas que regulan el ingreso del caudal de derivación hacia el canal principal (ver figura 26). Por lo general se recomienda que el área total de las compuertas sea igual al área del canal conducto aguas abajo. Asimismo se recomienda que Ia velocidad de diseño sea de 2.0 a 2.5 m/s.

+1,985.405 +1,985.194 +1,984.658 +1,984.530 +1,983.926 +1,983.918

PARRILLA DE PLATINADE 1"x3/16"

ESCALERA DE GATOØ5/8"@0.30

ESCALERA DE GATOØ5/8"@0.30

TAPA DE 0.60x0.60CON VISAGRA

17.0

0

2.0

014.6

0

EM

PR

ED

RA

DO

DE

PR

OT

EC

CIO

N

PIE

DR

A A

CO

MO

DA

DA

Ø0.5

0-0

.80 M

PIE

DR

A A

CO

MO

DA

DA

Ø0.5

0-0

.80 M

EM

PR

ED

RA

DO

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PR

OT

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CIO

N

AL

BA

NIL

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IA D

E P

IED

RA

Ø0

.50

-0.8

0 m

asen

tada y

em

boquill

ada

con

f'c

=1

75 K

g/c

m2

PO

ZA

DE

DIS

IPA

CIO

N D

E E

NE

RG

IA

4.33

5.00 6.00 14.00 7.00

32.00

4.33 8.13 1.14 .41

8.13 1.13 .40

14.00

18.7

5

6.19

3°0

'0"

177°0'0"

.40

4.73

2.58

+1,984.14 +1,981.900 +1,983.030

+1,983.240

+1,983.030

+1,984.658

+1,984.658

+1,985.890

+1,985.890

+1,985.890 +1,984.658

+2,651.14

+1,984.530

+1,984.530

+1,983.038

+1,982.838

B.M. +1,983.404pintado sobre roca

con

f'c

=1

75 K

g/c

m2

ase

nta

da y

em

boquilla

da

AL

BA

NIL

ER

IA D

E P

IED

RA

en cauce del rio

asentada y emboquilladaALBANILERIA DE PIEDRA

con f'c=175 Kg/cm2

2.73

CIMENTACION DE CANAL DE DERIVACION

.13

.77

.40

.36

.10

1.20

4.33 9.67

.28 1.65 .63

1.77 8.13 1.13 .40 2.73

S = 1.50 %

2.1

9

5.00

S = 1.50 %

.70 .35.70.70.352.23.35

NIV. 1,984.14

S = 1.50 %

CIMENTACION DE PLACA (ver detalle de cimiento)

NIV. 1,983.240

NIV. 1,984.658

NIV. 1,985.890

1

1

Y

X

.33

NIV. 1,983.030

2.0

0

1.1

3.5

0.3

7

6.00NIV. 1,981.90

7.08

NIV. 1,984.530

NIV. 1,985.390NIV. 1,985.405

NIV. 1,983.405NIV. 1,983.330

EMPEDRADO DE PROTECCION ALBANILERIA DE PIEDRA

EMPEDRADO DE PROTECCION

NIV. 1,983.920

PLANIMETRIA Y PERFIL LONGITUDINAL DEL BARRAJE SEGUN EXPEDIENTE TECNICO

VISTA FOTOGRÀFICA DE LA ESTRUCTURA DE TOMA : CANAL GARBANZO-VALLE

OBSERVACIÒN Y CRITERIO GENERAL EN EL CANAL DE GARBANZO

RELACIÒN FONDO TIRANTE: (b/y): Es definido teniendo en cuenta factores como: el método de excavación, la economía y la practicabilidad este valor puede ser:

= Valor SME ……En canal revestido en pampa.

> Valor SME ……..En canales de riego. Al adoptar una sección ancha se facilita la extracción del agua de riego.

< Valor SME ……..En canales de media ladera.En una sección honda como ésta se reduce el volumen de la excavación.

VISTA FOTOGRÀFICA DEL CANAL GARBANZO-VALLE

VISTA FOTOGRÀFICA DEL CANAL GARBANZO-VALLE

MARCO TEORICO

CANALES HIDRAULICOS

En ingeniería se denomina Canal a una construcción destinada al transporte de Fluidos, generalmente utilizada para agua, y que a diferencia de las Tuberías, es abierta a la atmosfera.Las estructuras que se construyen en los canales son los siguientes: - Captaciones o estructuras de Entrada. - Compuertas y Vertederos para derivaciones, medición de Caudales y control de Niveles.- Transiciones para empalmar tramos de diferente sección transversal.- Sifones y Acueductos, o puentes, para atravesar corrientes naturales y cruzar por depresiones de terreno.- Túneles, para atravesar obstáculos naturales.- Rampas, escalones y disipadores de Energía, para controlar las velocidades en canales de alta pendiente.- Descargas o estructuras de Entrega.

CAPTACIONESSon las obras que permiten derivar el agua desde la fuente que alimenta el sistema.

COMPUERTAS Y VERTEDEROSSon estructuras de control hidráulico, su función es la de presentar un obstáculo al libre flujo de agua, con el consiguiente represamiento aguas arriba de la estructura, y el aumento de la velocidad aguas abajo.

Regulan el paso del agua permitiendo abrir y cerrar, lo que provoca el desgaste y la corrosión es decir se oxidan.

TRANSICIONESSon estructuras que empalmen tramos de canales que tienen secciones transversales diferentes en forma y dimensión.Las transiciones funcionan mejor cuando los tramos que se va a completar son de baja pendiente.

SIFON Y ACUEDUCTOSCuando a la trayectoria de un canal se presenta una depresión en el terreno natural, se hace necesario superar esa depresión con un sifón o con un puente que se denominan acueductos.

RAMPAS, ESCALONES Y DISIPADORES DE ENERGIA

Para controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden utilizar combinaciones de rampas y escalones, siguiendo las variaciones del terreno.Las rampas Son canales cortos de pendiente fuerte, con velocidades altas y regimen subcrítico.

Los Disipadores de Energía son estructuras que se diseñan para generar pérdidas hidráulicas importantes en los flujos de alta velocidad. El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de régimen supercrítico a subcrítico.

TOMAS LATERALESSon aquellos mediante los cuales se alimenta del canal principal a un lateral, de un lateral a un sub lateral, de un sub-lateral a un ramal, etc.

RAPIDAS

Son estructuras con fuerte inclinación y con una poza de amortiguación en la parte baja y sirven para bajar el nivel del agua.

ALIVIADERO DE DEMASIAS (VERTEDERO)El aliviadero es una obra conexa a la Presa, y entra en operación CUANDO EL EMBALSE ESTA TOTALMENTE LLENO y se presenta las grandes Avenidas. El agua de Avenidas o aguas excedentes, como ya no se puede almacenar en el embalse, entonces tiene que escapar por el Aliviadero.En algunos casos por mala operación de las compuertas de Regulación ingresa mayor cantidad de caudal al canal de derivación; para controlar esta situación no deseada es necesario colocar un Aliviadero, por lo general los aliviaderos se colocan cerca de las compuertas de regulación, para eliminar excedentes inmediatamente después después del inicio del canal de derivación.

Esta estructura hidráulica recibe las denominaciones de vertedores, aliviaderos de embalse, vertedores de excedencias, vertedores de demasías; y se constituye en una válvula de seguridad dela presa.Esta estructura tiene por objeto proteger al sistema de almacenamiento, evacuando los excesos de agua a la capacidad normal del vaso de almacenamiento y sudescarga aguas abajo

ESTRUCTURAS DE TRANSICIÓN

Consideraciones generalesUn trabajo que frecuentemente deben realizar los ingenieros civiles, consiste en el diseño de una transición entre dos canales de diferente sección transversal, o entre un canal y una galería o un sifón.

La finalidad de la transición es evitar que el paso de una sección a la siguiente, de dimensiones y características diferentes, se realice de un modo brusco, reduciendo de este modo las perdidas de carga en el canal. Las transiciones funcionan mejor cuando los tramos que se va a completar son de baja pendiente.Como criterios para el dimensionamiento hidráulico de una transición se pueden mencionar:Minimización de las pérdidas de energía por medio de estructuras económicamente justificables.Eliminación de las ondulaciones grandes y de los vórtices.Eliminación de zonas con agua tranquila o flujo muy retardado (por ejemplo: las zonas de separación traen consigo e! riesgo de depósito de material en suspensión).

Tipos de Transición consideradas en el proyecto:Transición rectaCuando el tipo de sección del canal a

unir son las mismas pero con diferentes dimensiones.

La longitud de transición recomendable esta dada por:

donde T2 y T1, son los anchos de los espejos de agua (mt) aguas abajo y aguas arriba respectivamente.

´30º22221

tgTT

L

Transiciones AlabeadasCuando las secciones de los canales a

unir son diferentes, la que representa uno de los casos más generales, ya que se da un cambio de sección (ancho de solera y talud)

Calculo de longitud de transición:

Donde:

ccYZbL 65.17.4

2fc bb

b

L = longitud de transición.

Zc= talud en el canal trapezoidal, canal de salida.

yc = tirante en el canal de salida.

bc= ancho de solera en el canal de salida (canal trapezoidal).

bf= ancho de solera en el canal intermedio (canal rectangular).

Tipos de Transición particularesLas estructuras de transición de un canal trapezoidal a uno rectangular pueden agruparse en tres tipos:Transición con curvatura simpleTransición de forma cuñaTransiciones con doble curvatura.

AlcantarrillasLas alcantarillas son conductos que

pueden ser de sección circulares o de

marco (cuadradas o rectangulares)

usualmente enterradas, utilizadas en

desagües o 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.

Criterios de diseño 1. El diseño hidráulico de una alcantarilla consiste en la selección de su diámetro de manera que resulte una velocidad promedio de 1.25 m/seg., en ciertos casos se suele dar a la alcantarilla una velocidad igual a la del canal donde ésta será construida, sólo en casos especiales la velocidad será mayor a 1.25 m/seg.(transición de concreto tanto a la entrada como a la salida ) 3. La pendiente de la alcantarilla debe ser igual al a pendiente del canal. 4. El relleno encima de la alcantarilla o cobertura mínima de terreno para caminos parcelarios es de 0.60 m y para cruces con la panamericana de 0.9 m. 5. En cruce de canales con camino, las alcantarillas no deben diseñarse en flujo súper crítico.6. La pendiente mínima de la alcantarilla es de 0.005 (S = 5%)

7. Se debe determinar la necesidad de collarines en la alcantarilla. 8. Normalmente las alcantarillas trabajan con nivel del agua libre, llegando a mojar toda su sección en periodos con caudales máximos. 9. Las pérdidas de energía máximas pueden ser calculadas según la fórmula: Perd. = (Pe + Pf + Ps)

Donde los coeficientes de pérdida pueden ser determinadas según lo explicado anteriormente: Pe = Pérdidas por entrada Ps = Pérdidas por salida Pf = Pérdidas por fricción en el tubo Va = Velocidad en la alcantarilla El factor f de las pérdidas por fricción, se puede calcular mediante el diagrama de Moody o por el método que más se crea conveniente.

g

Va2

2

Tipo de alcantarilla el proyecto

Alcantarilla de un tubo

Para caudales iguales o menores a 1.2 m3/seg Q max = Di2 (m3/seg) Longitud de Transiciones Lt ≥ 4 Di La transición de entrada no lleva protección y la transición de salida lleva una protección de enrocado con un espesor de la capa igual a 0.20m. Longitud de protección LP ≥ 3 Di Diámetro interno mínimo Di = 0.51

Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar Se utilizan en tomas para acueductos, en centrales hidroeléctricas (pequeñas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales.

Tipos de desarenadores:- Tipo Detritus (son los más conocidos y utilizados) Convencional: Es de flujo horizontal, el más utilizado en nuestro medio. Las partículas se sedimentan al reducirse la velocidad con que son transportadas por el agua. Son generalmente de forma rectangular y alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio y de las características geográficas. La parte esencial de estos es el volumen útil donde ocurre la sedimentación. Desarenadores de flujo vertical: El flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba. Las partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de espacio. Su costo generalmente es más elevado. Son muy utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Desarenadores de alta rata: Consisten básicamente en un conjunto de tubos circulares, cuadrados o hexagonales o simplemente láminas planas paralelas, que se disponen con un ángulo de inclinación con el fin de que el agua ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas superficiales mayores que las generalmente usadas para desarenadores convencionales y por tanto éste es más funcional, ocupa menos espacio, es más económico y más eficiente.

Zonas de un desarenadorZona de entradaCámara donde se disipa la energía del agua que llega con alguna velocidad de la captación. En esta zona se orientan las líneas de corriente mediante un dispositivo denominado pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de sedimentación, evitar chorros que puedan provocar movimientos rotacionales de la masa líquida y distribuir el afluente de la manera más uniforme posible en el área transversal.En esta zona se encuentran dos estructuras:1. Vertedero de exceso: Se coloca generalmente en una de las paredes paralelas a la dirección de entrada del flujo y tiene como función evacuar el exceso de caudal que transporta la línea de aducción en épocas de aguas altas. Si no se evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el régimen de velocidad en la zona de sedimentación y con ello se disminuye la eficiencia del reactor.Se debe diseñar para evacuar la totalidad del caudal que pueda transportar la línea de aducción, cuando se de la eventualidad de tener que evacuar toda el agua presente.2. Pantalla deflectora: Separa la zona de entrada y la zona de sedimentación, en ella se realizan ranuras u orificios, de acuerdo con el diseño, a través de los cuales el agua pasa con un régimen de velocidades adecuado para que ocurra la sedimentación, no debe sobrepasar de 0.3m/s. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo los primeros los más adecuados.

Zona de sedimentaciónSus características de régimen de flujo permiten la remoción de los sólidos del agua. La teoría de funcionamiento de la zona de sedimentación se basa en las siguientes suposiciones:Asentamiento sucede como lo haría en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad.La concentración de las partículas a la entrada de la zona de sedimentación es homogénea, es decir, la concentración de partículas en suspensión de cada tamaño es uniforme en toda la sección transversal perpendicular al flujo.La velocidad horizontal del fluido está por debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la partícula llegue al fondo, permanece allí. La velocidad de las partículas en el desarenador es una línea recta.En esta zona se encuentra la siguiente estructura:Cortina para sólidos flotantes: Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentación, cuya función es producir la precipitación al fondo del desarenador de las partículas o sólidos como hojas y palos que pueden escapar a la acción desarenadora del reactor.

Análisis de la hoja de cálculo

Ver plano del desarenador y caída

CaídaSon estructuras utilizadas en aquellos puntos donde es necesario efectuar cambios bruscos en la rasante del canal, permite unir dos tramos (uno superior y otro inferior) de un canal, por medio de un plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo.El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.

La finalidad de una caída es conducir agua desde una elevación alta hasta una elevación baja y disipar la energía por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de una caída, se introduce cuando sea necesario de reducir la pendiente de un canal.

Elementos de una CaídaTransición de entradaSección de controlCaída en síPoza o colchón

amortiguadorTransición de salida

INTRODUCCIÓNPara cruzar una depresión, se debe recurrir a una

estructura de cruce, en cada caso se escogerá la

solución más conveniente para tener un

funcionamiento hidráulico correcto, la menor

pérdida de carga posible y la mayor economía

factible. Los cuales pueden ser:Puente canalSifón invertidoAlcantarillaTúnel

ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTRUCTURA.

1. Cuando el nivel del agua es menor que la rasante del obstáculo, se puede utilizar una alcantarilla, y si el obstáculo es muy grande se usa un túnel.

2. Cuando el nivel de la superficie libre del agua es

mayor que la rasante del obstáculo, se puede utilizar como estructura de cruce como un puente canal o un sifón invertido o la combinación de ambos.

a. El puente canal se utilizará cuando la diferencia de niveles entre la rasante del canal y la rasante del obstáculo, permite un espacio libre suficiente para lograr el paso del agua en el caso de arroyos ó ríos.

b. El sifón invertido se utilizará si el nivel de la

superficie libre del agua es mayor que la rasante del obstáculo.

CONCEPTO DE SIFÓN INVERTIDO.CONCEPTO DE SIFÓN INVERTIDO. Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión, se utilizan paro conducir el agua en el cruce de un canal con una depresión topográfica en la que está ubicado un camino, una vía de ferrocarril, un dren o incluso otro canal.

VENTAJAS: DESVENTAJAS:

Son económicos, fácil de diseñarlos y construirlos.

Han probado ser un medio de trasporte de agua digno de confianza.

Normalmente la erosión del canal en los extremos del sifón es controlada mediante el uso de transiciones.

Representa un peligro para la vida, especialmente en áreas de alta densidad poblaciones.

Al usar protección con mallas de fierro, pueden obstruirse las aberturas y causar remansos, requiriéndose mantenimiento.

CÁLCULO HIDRÁULICO DE UN SIFÓN.

Para que cumpla su función el diseño del sifón, se debe de proceder como sigue:

Analizaremos en las posiciones 1 y 2, para lo cual aplicamos la ecuación de energía específica:

Donde: Zi: Carga de posición. Yi: Carga de presión. Vi2/2g: Carga de velocidad (g =9.8 1 m/s2). AH: Carga hidráulica.

Se debe de cumplir que la AH debe de ser mayor a la suma de todas las pérdidas que se generen en el sifón.

a. Desarenadorb. Desagüe de excedenciasc. Transiciones de entrada y salidad. Rejilla de entrada y salidae. Tuberías de presiónf. Velocidades en el conductog. Funcionamiento del sifónh. Válvula de purga de agua y lodos

PARTES DE UN SIFÓN INVERTIDO.

Funcionamiento del sifón

El sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida. Aplicamos; Energía en 1 y 2:

El sifón funciona por

diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorber todas las pérdidas en el sifón. La diferencia de carga ∆Z debe ser mayor a las pérdidas totales.

Las principales pérdidas de carga que se presentan son:

Pérdidas por transición de entrada y salida. Pérdidas en la rejilla. Pérdidas de entrada. Pérdidas por fricción en el conducto o

barril. Pérdidas por cambio de dirección o codos. Pérdidas por válvulas de limpieza. Pérdidas por ampliación (perdidas por

salida).

Con la información topográfica de las curvas de nivel y el perfil del terreno en el sitio de la obra, se traza el sifón y se procede a diseñar la forma y dimensiones de la sección del conducto más económico y conveniente, esto se obtiene después de hacer varios tanteos, tomando en cuenta las pérdidas de carga que han de presentarse.

Las dimensiones de la sección transversal del conducto dependen del caudal que debe pasar y de la velocidad. En sifones grandes se considera una velocidad conveniente de agua en el barril de 2.5 - 3.5 m/s que evita el depósito de azolves en el fondo del conducto y que no es tan grande que pueda producir la erosión del material de los barriles. Cuando por las condiciones del problema, no sea posible dar el desnivel que por estas limitaciones resulten, se pueden reducir las pérdidas, disminuyendo prudentemente la velocidad del agua, teniendo en cuenta que con esto se aumenta el peligro de azolvamiento del sifón, por lo que habrá necesidad de mejorar las facilidades para limpiar el interior del barril.

Para encontrar el conducto más adecuado económicamente y conveniente, se determinaron sus dimensiones en función de la descarga que pasará y de la velocidad que resulta. Consideremos una velocidad de 3.5 m/s que este próximo al intervalo entre 2.5 y 3.5 m/s que nos evita el depósito de lodo o basura en el fondo del conducto y que no sea tan grande que pueda producir erosión en la tubería, con este valor conseguiremos su diámetro, y despejando de la ecuación de continuidad:

Las principales pérdidas de carga que se presentan son:

• Pérdidas por transición de entrada y salida• Pérdidas en la rejilla• Pérdidas de entrada• Pérdidas por fricción en el conducto o barril• Pérdidas por cambios de dirección o codos• Pérdidas por válvulas de limpieza

Donde :Hle = pérdidas por transición de entradaHls = perdidas por transición se salidaVt = velocidad en el sifónVcr = velocidad en la sección del canal rectangular (agua arriba)Vt = velocidad en el sifónVcr = velocidad en la sección del canal rectangular (agua abajo)

Pérdidas de carga por transición de entrada y salida

Pérdidas por rejillas

Finalmente las pérdidas por entrada y por salida serán:

Pérdidas de carga por entrada al conducto

Donde:V = velocidad del agua en el barril.Ke = coeficiente que depende de la forma de entradPara entrada con arista ligeramente redondeada Ke = 0.23

Perdidas por fricción en el conducto

Finalmente las pérdidas por entrada y por salida serán:

Perdidas de carga por cambio de direcciones o codos

Donde . A = ángulo de deflexiónKo= coeficiente para codos comunes = 0.25

Pérdidas por válvulas de limpieza

Las pérdidas de carga que se originan en los sifones por el hecho de insertar una tubería en la que se coloca una válvula para desagüe y limpieza se deben considerar como pérdidas por bifurcación de tuberías. Esta pérdida existe aún cuando una de las partes este cerrada por la válvula, ya que se forman turbulencias dentro de la tubería, pero en vista de que se considera muy pequeña y no se ha podido evaluar se desprecia.

Finalmente la suma todas las pérdidas en el sifón es:

En resumen: La carga hidráulica disponible supera a las pérdidas producidas en el sifón Por lo tanto se demuestra que el sifón estará correctamente diseñado

Los puntos más críticos era optar por la construcción del Sifón Acueducto de 290 mt. en el Km 1+443 – 1+733, que atraviesa el río Pomacucho.

Panel Fotográfico

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