Estructuras Hidraulicas Final

8/17/2019 Estructuras Hidraulicas Final

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UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁZQUEZESTRUCTURAS HIDRAULICAS

Contenido

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 2

OBJETIVOS ................................................................................................................... 2

MARCO TEÓRICO ......................................................................................................... 2

PRESA.- .................................................................................................................. 2

REQUERIMIENTO DE UN BUEN SITIO DE PRESA .............................................. 3

CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS. ....................................................................... 3

PRESAS RÍGIDAS. - ............................................................................................... 3

PRESAS DE TERRAPLÉN O DE RELLENO. - ....................................................... 3

OBRAS DE CAPTACIÓN. .............................................................................................. 4

BOCATOMA ........................................................................................................... 4

PRESA DE LAGUNILLAS: ............................................................................................. 5

DATOS Y CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO .................................. 6Ubicación del distrito obra de irrigación “LAGUNILLAS” .......................................... 6

DATOS DE OBRA DE IRRIDGACION LAGUNILLAS ..................................................... 6

BOCATOMA CABANA MAÑAZO ................................................................................... 8

BOCATOMA IRRIGACION CABANILLA ...................................................................... 11

BOCATOMA ......................................................................................................... 14

Detalles de la bocatoma: ....................................................................................... 15

CONCLUSIONES ........................................................................................................ 17

PANEL FOTOGRÁFICO .............................................................................................. 19


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INTRODUCCIÓN

El agua es el recurso natural más importante de la tierra. Durante mucho tiempo se pensó

que el agua era un recurso infinito de poca importancia y nunca se pensó que esta

amenazaría con faltar algún día. Hoy en todas las partes del mundo el agua se convierte

en el líquido más preciado y necesitado.El agua es el elemento fundamental para la subsistencia del hombre, los animales y las

plantas. El gran aumento de la población, el desarrollo industrial, energético, agropecuario,

terrestre y las necesidades domésticas son factores que han coincidido a que el agua sea

considerada como una de las sustancias más complicadas y difíciles de obtener en un

estado limpio. El agua es considerada como uno de los recursos más importantes que nos

brinda la naturaleza para el desarrollo económico.

El aprovechamiento racional de los recursos hídricos y el uso óptimo llevó al hombre adeterminar la gran importancia de las presas.

OBJETIVOS

El objetivo de la visita a las obras de estructuras hidráulicas que se encuentran en el

departamento de puno es el de ampliar el conocimiento de cada uno de nosotros como

futuros ingenieros sobre la construcción de obras hidráulicas (presas, bocatomas, canales).

Observar y analizar las condiciones topográficas y condiciones hidráulicas y estructurales

(mecánica de rocas) para la construcción de presas y bocatomas.

MARCO TEÓRICO

PRESA.- Una presa es una estructura que se interpone a una corriente de agua para

embalsarla y/o desviarla para su posterior aprovechamiento o para proteger una zona de

sus efectos dañinos.

Las funciones de una presa son:

Conservación: interceptar la escorrentía y almacenar en época de lluvias, para su utilización

durante el periodo de estiaje.

Control de crecidas: regulación de las crecidas a través del almacenamiento de los picos

para posteriormente liberar gradualmente.

Los motivos principales para construir presas son concentrar el agua de una cuenca

hidrológica que confluye a un río, en un sitio determinado, lo que permite producir energía

para generar electricidad, regular el agua, dirigirla hacia canales y sistemas de


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abastecimiento, aumentar la profundidad de los ríos para hacerlos navegables, controlar el

caudal de agua durante los periodos de inundaciones y sequía, y crear pantanos para

actividades recreativas.

REQUERIMIENTO DE UN BUEN SITIO DE PRESA

un sitio satisfactorio para un embalse debe cumplir ciertos requisitos funcionales y técnicos.

La conveniencia funcional de un sitio se rige por el balance entre sus características

naturales específicas y el propósito del embalse.

Los requerimientos básicos del lugar para poder emplazar una presa son:

La zona debe tener una topografía tipo “cuello de botella”.

La garganta debe ser estrecha y el embalse amplio.

De la longitud, altura de la presa e hidrología depende el realizar una obra que sea

económica. La topografía en gran parte dicta la primera elección del tipo de presa.

CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS.

Los embalses se pueden clasificar fácilmente de acuerdo con su propósito principal, es

decir, irrigación, suministro de agua, generación hidroeléctrica, regulación de ríos, control

de inundaciones, etc. Los tipos de presas son numerosos y sus clasificaciones, a menudo

son definidas con menor claridad.

Dependiendo de los principales materiales de construcción utilizados, es posible hacer

una amplia clasificación inicial en dos grupos:

Presas rígidas.

Presas de terraplén o de relleno.

PRESAS RÍGIDAS. -

Se construyen con materiales macizos como hormigón, mampostería y acero. Los taludes

de los paramentos son diferentes, en general muy fuertes aguas abajo y casi verticales

aguas arriba. Estas presas tienen perfiles relativamente esbeltos según el tipo y están

diseñadas generalmente a flexión.

Dentro de estas se encuentran las presas de gravedad, arco, y de contrafuerte, los cualespueden ser de losa plana, tipo ambursen o contrafuerte con pantalla plana y arcos múltiples

respectivamente.

PRESAS DE TERRAPLÉN O DE RELLENO. - Se construyen con terraplenes de suelo o

enrocados. Las pendientes de los paramentos aguas arriba y aguas abajo son similares y


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con un ángulo moderado, lo que produce una sección ancha y un volumen de construcción

grande con respecto a su altura.

Las presas de terraplén son más numerosas debido a razones técnicas y económicas, y

representan alrededor de 90% de todas las presas construidas.

OBRAS DE CAPTACIÓN.

BOCATOMA

La bocatoma , azud, toma o presa derivadora, es una estructura que tiene finalidad de

derivar (captar y regular) parte o el total del caudal que discurre en un rio, para irrigar una

área bajo riego o generar energía mediante su utilización en una central hidroeléctrica.

Las bocatomas nos permiten tomar el agua de los ríos, garantizando que la captación de

agua será una cantidad constante, a la vez impide el ingreso de materiales sólidos y

flotantes.

Además, debe proteger el resto del sistema de hidráulico del ingreso de avenidas o

embalses que pudieran producirse en las épocas lluviosas y/o de crecientes extraordinarias.

A veces es necesario formar la carga hidráulica mediante la construcción de una presa de

derivación que permita elevar el nivel de la superficie del agua en el río a fin de que sea

posible captar parte del caudal del río en forma

Es necesario tener presente que la bocatoma es una estructura muy importante para el

éxito de un proyecto.

Si por una razón u otra se produce una falla importante en la obra de toma, esto significaría

la posibilidad del fracaso de todo el Proyecto de Aprovechamiento Hidráulico.

En consecuencia, tanto el diseño como la construcción, la operación y el mantenimiento de

una obra de toma deben ofrecer el máximo de seguridad.

Debe preverse la interacción estructura naturaleza.

La obra de toma, cualquiera que sea su tipo, es un elemento extraño en contacto con el


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agua. Es decir, que la estructura va a producir inevitablemente alteraciones en el medio

natural circundante y, a la vez, la naturaleza va a reaccionar contra la obra.

Esta interacción que se presenta al construir la obra, y en el futuro al operarla, debe ser

prevista y contrarrestada oportuna y debidamente.

PRESA DE LAGUNILLAS:

Lagunillas es un gran ejemplo de ello. Esta es una laguna ubicada a 4,174

m.s.n.m. Sus dimensiones son de 18.6 kilómetros de largo por 5.8 kilómetros

de ancho y una superficie de 66 kilómetros cuadrados, con una profundidad de

47.6 metros. Está dentro de la jurisdicción del distrito de Santa Lucía, en la

provincia puneña de Lampa.

Es una de las reservas hídricas más importantes del país, que cualquier

departamento quisiera tener. Puede abastecer agua para riego, consumo

humano, generación eléctrica y otros. En Lagunillas tenemos 500 millones de

metros cúbicos de agua.

Este recurso hídrico se renueva en forma permanente con las lluvias. Por eso

está en capacidad de atender la demanda de agua de ciudades grandes como

Puno, Juliaca, Lampa, entre otras.

El agua de Lagunillas, según información obtenida por parte del personal que

trabaja en la obra de irrigación , “Por el momento es aprovechada para la crianza

de truchas y la pequeña agricultura”. Existe un proyecto de irrigación con el

mismo nombre que busca irrigar 30 mil hectáreas.


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DATOS Y CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO

Ubicación del distrito obra de irrigación “LAGUNILLAS”

Lagunillas es un lago alto andino ubicada en el departamento Peruano de Puno, a una

altura de 4.174 msnm. Sus dimensiones son de 18,6 kilómetros de largo por 5,8 kilómetros

de ancho máximo y una superficie de 66 kilómetros cuadrados (km²) con una profundidad

máxima de 47,6 metros. El proyecto está ubicado en la parte sur del país, políticamente

pertenece a:

• Región : Puno• Provincia : Lampa

• Distrito : Santa Lucia

• Altitud : 4,174 m.s.n.m

DATOS DE OBRA DE IRRIDGACION LAGUNILLAS


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La construcción de la represa de lagunillas data desde el año 1995 en el gobierno del

entonces presidente Alberto Fujimori Fujimori.

Es una presa que tiene una altura de 16.2 metros

Lagunillas cuenta con una capacidad de 500 millones de metros cúbicos

de agua.

Actualmente se observa la contaminación del lago por la crianza de truchas.

El nivel de agua oscila entre 4167.48 msnm y 4165.00 msnm


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Actualmente la compuertas de la presa se encuentran cerradas

El nivel de la presa esta por debajo de lo habitual (1.50m)

En el año 2012 llego alcanzar el nivel máximo de 4168.80 msnm teniendo como

consecuencia que sobre paso 20cm por encima del vertedero de masías.

En el mes de abril se abren las compuertas de cada año con la finalidad deabastecer a la población.

El caudal aproximado es de 25m3/seg

El equipo a utilizar para medir el agua es el linmimetro

Se trató de tomar el caudal del canal. (por las fugas de agua que existen)

Se obtuvo el siguiente datos

Ancho del

canal (m)

Altura del

flujo (m)

Área del

flujo(m2)

Tiempo

(seg)

Distancia

(m)

Velocidad

(m/s)

Caudal

m3/s

28.10 0.65 18.27 97 20 0.21 3.83

98 20

92 20

95.6

BOCATOMA CABANA MAÑAZO

Esta captación está limitada por un cerco de acero, y esta resguardada por un guardián,

deducimos que es debido a que considera dentro de sus elementos un sistema de isaje que


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funciona con equipos electrónico, los cuales son controlados mediante sus respectivos

tableros de control.

Esta bocatoma considera un barraje fijo de aproximadamente 100-120m de longitud, el cual

es de tipo WES-CREAGER el detalle en este barraje está en que los depósitos provocados

por el arrastre hidráulico del rio están delante del barraje con alturas iguales o superiores albarraje provocando que el agua se derive hacia el barraje móvil, el cual funciona como

compuerta de limpia.

El barraje móvil consta de tres compuertas metálicas las cuales tienen un sistema de isaje

electrónico con motores ubicados en la losa de operación. Otro elementos importantes del

barraje son las escolleras que se extienden hasta un aproximado de 80m y otro seria el ripio

de protección realizado antes del barraje en el lado extremo derecho delante del barraje el

cual sirve para evitar la socavación posible, además cabe mencionar que la zona de

captación actualmente se ubica en una curva del rio lo cual genera mayor posibilidad de

erosión.

En cuanto a la ventana de captación está constituida por 6 ventanas rectangulares (ver

imagen) separadas por pilares luego tenemos el canal de derivación con aproximadamente


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40X6m de forma rectangular, posterior a eso se tienen las compuertas de control para el

acceso del agua hacia los canales de conducción.

Posterior a las compuertas encontramos la rápida que desemboca en una posa de

disipación de energía la cual también funciona como una poza de sedimentación. Esta poa

debe ser limpiada periódicamente para que pueda funcionar de manera adecuada y cumplir

su función.

Posterior a la poza de disipación encontramos la transición que vendría a ser el elemento

hidráulico que separa la obra de captación de la obra de conducción que viene a ser los

canales trapezoidales de secciones grandes.

Otros elementos conformantes de la ventana de captación que podemos mencionar son el

wáter stop el cual sirve para casos de juntas de construcción originadas durante este


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proceso, los cuales aseguran la adherencia entre un bloque y el continuo de tal manera que

aseguramos la no infiltración del agua atreves del concreto, pudiendo originarse grietas y

su posible destrucción.

Otro elemento importante observado fueron los lloraderos que son tubos colocados dediversos diámetros esto debido a las sub-presiones presentes en las obras hidráulicas.

Pueden ser laterales y verticales (en la base del canal) y su función principal es que el agua

transcurra sin mayor dificultad y así evitar las sub-presiones.

En la bocatoma cabana- mañazo se tomaron los siguientes datos:del canal trapecial.

Base (b) Tirante (y) Talud (z) Área m2 Velocidad

m/seg

caudal

2 0.32 1:1 0.7424 0.60 0.45

Imagen general de la bocatoma Cabana- Mañazo

BOCATOMA IRRIGACION CABANILLA

Esta captación se encuentra cerca de la ciudad de Cabanillas, su acceso debe realizarse

por una vía de afirmado o trocha. La captación a diferencia de la bocatoma-Cabana Mañazo

no se encuentra resguardada ni cercada.

El barraje de esta captación tiene aproximadamente 120 m por la cual en la actualidad no

pasa agua sobre ella esto debido sobre todo a que el flujo de agua del rio asido cambiado

esto originado por la acumulación de material (piedras ,gravas, arenas) delante del barraje

por lo cual el agua se direcciona por solo una parte de todo el ancho del rio el cual

obviamente ha originado mayor erosión en esa zona por lo cual se pudo observar los ripios

de protección ubicado al lado derecho de la captación propiamente dicha.


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El cauce nuevo originado pasa por las compuertas de limpia que se podría decir que

funciona como el único lugar de paso del agua, está constituida por 2 compuertas las cuales

tienen un sistema de saje mecánico, estas actualmente están totalmente abiertas debido

también a la época de avenidas y con un seguro de cadena y candado a rededor del

elemento de isaje.

En cuanto a la ventana de captación no existe, solo se capta por medio de un canal directo

de derivación de secciones aproximadas de 10x4 ubicado al extremo derecho del rio es

decir al lado de la curva luego de este canal de derivación directo se encuentra una

compuerta que es el único elemento de control de ingreso del caudal, posterior a la

compuerta ubicamos una rápida el cual termina en la poza de disipación de energía y

continuando con el canal de conducción.


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Entre los elementos complementarios a esta obra podemos mencionar los lloraderos

verticales ubicados en el canal de derivación directo esto posterior a la compuerta de controly antes de la rápida.

Otro elemento complementario posterior es un aliviadero de concreto cuya función es de

evacuar el agua excedida captada, la cual actualmente no cumple su función por que la

compuerta de control que funciona como ventana de captación está cerrada.

Otro detalle en esta zona es que al lado de la captación se encuentran rocas de tiempos

muy antiguos (ígneas) las cuales se pueden identificar fácilmente debido a que tiene en

ellas marcas de materias vivas que han atrapado y que se han descompuesto esto se puede

ver en el panel fotográfico que posteriormente se mostrara.


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Imagen general de la bocatoma irrigación Cabanilla

BOCATOMA

Información general del proyecto:

Ubicación:

Departamento: Puno

Provincia: San Román Distritos: Cabana y Caracoto

Comunidades: Yapuscachi, Silarani, Cuinchaca y Ayagachi

Fuente de financiamiento:

Total, inversión del proyecto s/. 4’723,665.00

Beneficiarios:

Con la ejecución del Proyecto Irrigación Yanarico, se benefician directamente más de 1,443

Pobladores que representa a 220 familias, integrantes de las 04 Comités de Riego, de las

Comunidades de: Yapuscachi, Silarani, Cuinchaca y Ayagachi.

Área mejorado e incorporado bajo riego:

Área Mejorado: 438 has entre cultivos de pan llevar y pastos cultivados

Área incorporado: 2,200 has para cultivo de pastos cultivados y forrajeros.

TOTAL AREA: 2,638 Has


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Descripción técnica de la obra: canal principal:

Construcción de 3,156 ml de canal de sección trapezoidal y entubado, revestido de

concreto, con una capacidad de conducción den 2.20 m3/seg.

Construcción de obras de artes:

Las obras de arte ejecutadas en esta irrigación fueron:

01 Alcantarillas.

01 Aliviadero.

01 Buzón de limpia (tramo entubado).

02 Transición de entrada y salida ha entubado.

01 Compuerta de aliviadero.

01 Cruce Vía Férrea.

09 Entregas Pluviales.

04 Entrega-Salvavidas.

29 Pases Peatonales.

Detalles de la bocatoma:

La bocatoma cuenta con:

5 compuertas de limpia.


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Una compuerta de captación.

Un barraje de forma vertedor.

Escollera.


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Esta bocatoma actualmente está descuidada y su funcionamiento es en forma manual ya

que en la visita realizada se vio la falta de mantenimiento de esta bocatoma la cual genero

el deterioro de dicha bocatoma. Esta bocatoma está construida de concreto.

Se tomaron los siguientes datos:

Base (b) Tirante (y) Talud (z) Área m2 Velocidad

m/seg

caudal

1.25 0.40 1:1 0.75 0.67 0.50

CONCLUSIONES

Todos los barrajes observados contenían Acumulación de sedimentos en la parte

superior del barraje como en la poza de amortiguamiento, lo adecuado es que se


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realice la limpieza correspondiente, debido al importante papel que cumple en la

Bocatoma de Captación.

En la bocatoma cabana – mañazo el diseño no es el mas adecuado debido a que

se necesita de personal para la limpieza de la poza de disipación.

Los diferentes tipos de estructuras hidráulicas nos dan a conocer muchas pautasacerca de los diferentes diseños tanto en presas como en bocatomas.


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PANEL FOTOGRÁFICO

Date post:	06-Jul-2018
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