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Copy of Diseño de Presas y Embalses

Ayacucho
by

Jacinto Mayorga

on 10 June 2013

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Transcript of Copy of Diseño de Presas y Embalses

Diseño de Presas y Embalses El agua como recurso indispensable Conferencia Infraestructura mayor en Sistema de Riego Ayacucho Obras Conexas Sus fines son multidisciplinarios como:
• Riego de parcelas agrícolas
• Generación de energía hidroeléctrica
• Contención de relaves mineros
• Abastecimiento de agua poblacional Necesidad de Construcción de Presas Una presa puede construirse de materiales sueltos y de materiales rígidos Para diseñar una presa es necesario efectuar los ESTUDIOS BÁSICOS. Diseño de Presas para Sistemas de Riego La utilización del agua para las actividades humanas, no coincide con la oferta hídrica, requiriéndose de la construcción de grandes reservorios para embalsar las aguas en las épocas húmedas y ser utilizadas en las épocas secas. Localización de una presa Zonas lluviosas de sierra alta Sedimentos transportados son mínimos En una cerrada topográfica para obtener una estructura de menores dimensiones Embalse cubra los requerimientos de agua proyectados Presa de Tierra Presa de Concreto La arcilla es el elemento importante por su impermeabilidad Presas Homogéneas Presas Heterogéneas Sección de un solo material en contacto con el filtro Dos o más tipos de suelos.
Los espaldones de apoyo de la estructura se constituyen con enrocado, siendo la pantalla impermeable de arcilla. Presa de gravedad Presa de contrafuertes Concreto resiste las solicitaciones externas únicamente con el propio material La pantalla de concreto reforzado con acero es soportada por muros reforzados por tramos. Presa en arco Presa de enrocado con pantalla de concreto reforzado Concreto de alta resistencia Resistencia lo brinda el enrocado y la impermeabilidad la pantalla de concreto reforzado Se eliminan los esfuerzos por tracción Presa de materiales sueltos para el riego del Proyecto Pasto Grande en Moquegua Presa de relaves de la minera Antamina – San Marcos, Huari, Ancash Presa Cuchoquesera y sus obras anejas, para la Irrigación Cachi Presa Limón de derivación en el río Huancabamba (Piura) para los fines de la Irrigación Olmos Algunos ejemplos de Presas Presa Itaipú , frontera sobre el Río Paraná Paraguay- Brasil Topografía Hidrología Geología y Geotecnia Agrología Impacto Ambiental Se confirma el área de la cuenca hidrográfica hasta la boquilla.
La relación Área-Volumen del vaso del posible embalse. Datos exactos de las ofertas de agua diaria, mensual, anual. Datos de las avenidas máximas para diferentes periodos de retorno entre 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años, los mismos que serán necesarios para el diseño de las obras conexas Auscultaciones geofísicas y de perforación diamantina abarcando una profundidad al menos igual a la altura del embalse. Tipo y calidad de la roca y suelo, lo que será de utilidad para el diseño de la presa y de cada una de las obras conexas. Nos determinará si efectivamente se puede construir una estructura segura en el emplazamiento elegido Determinará la amplitud de las áreas a irrigar y las características de los suelos por sector, orientando los cultivos adecuados. Se plantearán la cédula de cultivos aparente y con ello las demandas de agua necesarias por cada periodo mensual Determinarán el volumen máximo requerido al embalse Estructura de Desvío Estructura de Servicio Aliviadero de Demasías Comprende el conducto para desviar las aguas del río y permitir la construcción en el emplazamiento de la presa Deberá contar con una ataguía aguas arriba Se diseña para la avenida de diseño igual o de preferencia mayor que el periodo de construcción de la obra y como mínimo de 5 años. Velocidad máxima permisible por lo general de 3 m/s. Comprende el conducto para captar las aguas del embalse y llevarlas a las áreas de riego. Caudal de diseño será aquel caudal mensual máximo. El cálculo hidráulico establecerá las secciones y forma del conducto en función al levantamiento topográfico realizado en la boquilla, los materiales del revestimiento y su rugosidad orientarán la velocidad baja permisible de 1.5 m/seg. Se establece para el caudal de avenida para un periodo de retorno milenario. Comprende la estructura de control (cimacio), canal de conducción y rápida con poza de disipación al final para retornar las aguas al cauce del río aguas debajo de la presa CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Para presas grandes, debe efectuarse los análisis de estabilidad necesarios, así como los cálculos de las pérdidas por infiltración a través del cuerpo de presa y a través de la cimentación.

Los análisis de estabilidad han de corresponder a las siguientes etapas de operación de la presa:
a) Al final de la construcción
b) A largo plazo y con reservorio lleno
c) Durante vaciado rápido
d) Bajo solicitación sísmica. Sección transversal Para presas pequeñas, el U.S.B.R. (United Burreau of Reclamation) efectúa unas recomendaciones Taludes Transversales Según Plagiard: Código Arizona: Código japonés:

Donde:
a = Ancho de corona
H = Altura de la presa
 
Según el U.S.B.R. para presas pequeñas:
a = H / 5 + 3

Reglamento italiano:
a = H / 4, mínimo 2,50m Ancho de corona de la presa NCo = NAME + B.L.

La altura (H) de presa corresponde a la diferencia de niveles entre el nivel de coronamiento y el nivel del cauce:

H = NCo - NC USBR respecto a la altura de las olas: Fórmula de Stevenson:



Fórmula de Molitor-Stevenson: Recomendaciones del USBR referente al Borde Libre. La altura máxima del embalse se calcula por:



Donde:
C = coeficiente cercano a 1,83
L = longitud del aliviadero
Hr = altura del rebose sobre el aliviadero.
Q = caudal de la avenida extraordinaria correspondiente al periodo de retorno milenario y laminada por el embalse El nivel del embalse correspondiente al Volumen Muerto correspondería al Nivel de Aguas Mínimas de Operación (NAMI) .

Con la curva Área-Volumen producto del levantamiento topográfico del vaso, se determina el nivel del embalse y corresponde al Nivel de Aguas Máximo de Operación (NAMO). Viene definido principalmente en función al volumen total a embalsar y se determina con la fórmula:

VT = VM + VU + VE +VI
 
Donde:
VM = Volumen Muerto correspondiente al volumen de sedimentos por contener el embalse durante su vida económica.
VU = Volumen Util calculado en función a las demandas hídricas del proyecto
VE = Volumen de Evaporación suscitado en la superficie del embalse
VI = Volumen de Infiltración perdido y que se espera a lo largo de la vida económica del embalse.
VT = Volumen Total de diseño de la presa. Altura de presa USBR respecto al Borde Libre (BL) Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias (NAME)

NAME = NAMO + hr

También se tiene la posibilidad de generación de olas a efectos de la velocidad del viento en la zona.
Se determina el bordo libre igual a 1.3 veces la altura de la ola ALTURA DE PRESA ANCHO DE CORONA TALUDES TRANSVERSALES Nivel de coronamiento de la Presa (NCo) Con menos de 5% de arena y polvo de roca
Para talud 2:1 el espesor se aumenta 6” y se usa la granulometría correspondiente Enrocado de protección
De acuerdo a las recomendaciones del USBR: VISTA DE LA UNIÓN DEL QELLOMAYO Y SANCOS MAYO EN PAQCHAPUNKO FORMANDO LA CUENCA DE QARACHA Presa de materiales sueltos heterogénea. Obsérvese el núcleo impermeable al centro los espaldones de enrocado y la transición para drenaje. También se observa la protección de enrocado para el oleaje en el talud mojado, así como el cuenco que almacenará los sedimentos (Volumen Muerto) y el Volumen Util. Presa de gravedad para fines de generación de energía hidráulica Presiones principales en una presa de materiales sueltos: cargas de gravedad y empuje del agua Fallas en Presas
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