“UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN”“FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA”

“CARRERA DE INGENIERIA CIVIL”

Docente: Ing. Méndez Torrico Roberto

Materia: Obras Hidráulicas 2

Empresa: INGENIO

Estudiantes: Univ. Ramírez Salazar Liced

Univ. Núñez Alave Casiano

Univ. Nogales Peña Fanny

Univ. Sanjinés Apala Brahian Silver

Fecha: 03 de Julio del 2010

COCHABAMBA- BOLIVIA

DISEÑO DE PRESA “CAPINOTA”

UMSSDISEÑO DE LA PRESA

PARA CAPINOTA

1. INTRODUCCIÓN

Las presas de tierra para almacenamiento de agua para riego, se han usado desde los primeros días de la civilización. Hoy en día, la presa de tierra continúa siendo el tipo más común de presa pequeña, principalmente porque en su construcción se utilizan materiales en su estado natural con un mínimo de tratamiento, teniendo particular cuidado en lo que respecta a la preparación adecuada de la cimentación y la colocación de materiales en la presa con el grado necesario de compactación, siguiendo un procedimiento establecido de control.

La presa de CAPINOTA es una presa de tierra homogénea, la cual va a ser construida para el almacenamiento de agua para ser utilizada en riego.

2. ANTECEDENTES

En la agricultura, el cual se caracteriza como una actividad que ofrece ó genera

ingresos relativamente mayores en la economía del agro, no ha tenido acceso a

métodos revolucionarios de producción, ya que en la actualidad los métodos

tradicionales no ofrece al campesino volúmenes aceptables de producción, a esto se

suma la falta de riego permanente y organizada, en cuya base se sustentaría una

mejor planificación de las actividades agrícolas en forma periódica.

3. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DEL PROYECTO

3.1. UBICACIÓN

Capinota capital de la provincia del mismo nombre, del departamento de Cochabamba ubicada a 66 Kilómetros del Cercado; está población valluna quechua se caracteriza por su actividad hortícola. Las coordenadas geográficas que orientan al área son: 17º 43` Latitud Sur, 66º 16` Longitud Oeste y una elevación de 2380 metros sobre el nivel del mar.

Vista satelital de la provincia Capinota

3.2. TAMAÑO DEL ÁREA A REGAR

La presa se diseñara, para satisfacer las necesidades de agua de riego, de un área igual a 163 Ha

3.3. IDENTIFICACIÓN DE CULTIVOS

La producción se remite a cereales, tubérculos y en una mínima hortalizas.

Entre los cereales podemos citar; maíz en mayor proporción en las zonas bajas, y en

las zonas altas se produce cereales como trigo y cebada, entre los tubérculos

indicamos la producción de papas, oca y papaliza.

RELACIÓN PRODUCTIVA AGRÍCOLA – MUNICIPIO CAPINOTA ZONA DEL

PROYECTO.

CANTÓNTIPO DE SUPERFICIE EN

PRODUCCIÓN HECTÁREASCapinota Maíz 10

  Trigo 28  Papa 50  Cebada 13  Hortalizas 60

Totales 161

FUENTE: Gobierno Municipal de Capinota. (2007)

3.3.1 AREAS A REGAR POR CULTIVOS

CULTIVOAREA DE RIEGO (Ha)

SIN PROYECTO CON PROYECTO

Maiz 10 20

Trigo 28 35

Papa 50 60

Cebada 13 20

Hortalizas 60 90

TOTAL (Ha) 161 225

4. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE LA PRESA

4.1. CÁLCULO DE LA DEMANDA DE AGUA

Utilizando el programa ABRO, desarrollado por el Vice Ministerio de Desarrollo Rural y Riego ,con datos de La temperatura media anual es de 17.90  ºC , precipitaciones que oscilan entre los 26.5-317 mm y un de promedio de 124.9 mm, que se producen principalmente en verano se encontró que el volumen de agua necesario para el área en estudio, debe ser igual a 618644.5 m³, por tanto la presa debe ser capaz de almacenar mínimamente dicho volumen.

DEMANDA DE AGUA (ABRO)

  m3

Maiz(Choclo) 55414.1

Trigo(grano) 107981.49

Papa(intermedia) 133582.86

Cebada 61703.71

Hortalizas menores 211453.74

TOTAL m3 570135.9

4.2. UBICACIÓN DEL SITIO DE LA PRESA

La presa, se encuentra ubicada en el municipio de Capinota, en la provincia de Capinota, en las coordenadas: 17º 43` Latitud Sur, 66º 16` Longitud Oeste a 7 Km del pueblo y a 5 Km de la zona de riego.

Vista satelital de la presa4.3. BALANCE HÍDRICO

Utilizando el programa Abro se obtiene el siguiente balance:

5.-DETERMINACION DE LAS CURVAS HIPSOMETRICAS

COTA AREA (m2)VOL. PAR (m3)

VOL. ACUM (m3)

557.00 0.00 0.00  558.00 29.93 14.97 14.965559.00 37.50 48.68 63.645560.00 611.80 373.33 436.975561.00 1,232.70 1,295.58 1732.555562.00 1,798.45 2,811.16 4543.710563.00 2,333.61 4,877.19 9420.895564.00 2,753.26 7,420.62 16841.515565.00 3,073.11 10,333.81 27175.320566.00 3,799.00 13,769.86 40945.180567.00 4,326.15 17,832.44 58777.615568.00 5,004.94 22,497.98 81275.595569.00 5,510.33 27,755.62 109031.210570.00 6,108.08 33,564.82 142596.030571.00 6,675.08 39,956.40 182552.430572.00 7,560.10 47,073.99 229626.420573.00 8,224.09 54,966.09 284592.505574.00 8,943.80 63,550.03 348142.535575.00 9,790.84 72,917.35 421059.885576.00 10,867.60 83,246.57 504306.455577.00 12,170.77 94,765.76 599072.210

VOLUMEN TOTAL M3 599072.210

6.-CALCULO DE LA ALTURA TOTAL DE LA PRESA

6.1.-VOLUMEN UTIL DE LA PRESA

La capacidad del vaso de la presa alcanza a un Volumen Total de 570135.9 m3.

6.2.-VOLUMENES CARACTERISTICOS

6.2.1.-VOLUMEN MUERTO

Se asume que para una vida útil de 50 años de la presa, el volumen de Sedimentos

ocupara aproximadamente el 15% del volumen total.

Vm = 0.15 * V t

Vm = 0.15 * 348142.54

Vm = 52221.381 m3

6.2.2.-VOLUMEN POR EVAPORACION

Estación Evaporación Media Anual

(mm)

Altitud (m.s.n.m.)

Aasana 1,838 2,560La Tamborada 2,137 2,600San Benito 1,789 2,769La Angostura 1,860 2,700Puente Arce 3,022 1,550Jana Mayu 1,294 3,770Linkhupata 1,575 3,550Laguna Taquiña 939 4,200Sivingani (Misicuni) 1,348 3,680

Los datos del Cuadro 4.3, han sido ploteados se ha ajustado una relación regional de la evaporación promedio anual con la altura, hallándose la siguiente ecuación lineal:

E = 3890.4 - 0.7017 * Elev.

Con:

E = Evaporación promedio anual (mm)Elev. = Elevación sobre el nivel del mar (m.s.n.m.)

Para el área de la cuenca (altura promedio 2,380 m.s.n.m.), se tendría según estos datos una evaporación media anual de cerca de,220 mm.

El volumen de evaporación sera igual a:

A1 (ha)Corresponde al área del Vol. Muerto + Vol. Útil

A2 (ha) Corresponde al área del Vol. Muerto

CNumero de meses desde que el embalse está lleno hasta que esta vacío

Ev (mm/año)

Coeficiente de evaporaciónDATOS

A1 16302.92A2 52221.381C 7Ev 0.00464

Ve 6637.31 m3

6.2.3.-CALCULO DEL VOLUMEN DE INFILTRACION

Para el determinar el volumen de infiltración nos basaremos en las consideraciones mostradas en la siguiente tabla:

SUELOS DEL EMBALSE INFILTRACION MENSUAL (%)Impermeable 1

V e=10∗A∗Ev∗C

A=A1+ A2

Regular Permeabilidad 1.5Permeable 2 a 5

DATOSC (mes) 7

VU (m3)348142.

54

Vinf 24369.978 m3

Resumen de los Volúmenes y altura de presa adoptada para el proyecto.

PERDIDAS DE VOLUMEN CANTIDAD (m3)

De Evaporación 6637.31

De Infiltración 24369.98

V. Muerto 55221.38

a esto le sumamos el volumen útil para ver cuánto de agua necesitamos en el embalse

Volumen Útil (m3) 348142.54

VOL. TOTAL (m3) 431371.21

Según las curvas Hipsométricas este volumen se alcanza llegando a una altura de 17.87m a una cota de 573.86 m.s.n.m.

6.3.-ALTURA DE PRESA A CAUSA DE LA ACCION DEL VIENTO

V inf=C *% VU

La altura de la ola puede ser determinada utilizando varias fórmulas propuestas.Para el diseño de la presa en consideración, se utilizará la fórmula:

h=12+ 1

3√F

Donde:h = altura de la ola (m)

F = Fetch (Km.)

El fetch es la distancia recorrida por el viento sobre una masa de agua, medida en línea recta normal a la presa desde el punto más alejado en la cola del embalse hasta la presa.Para el presente diseño se tiene:

F =0.429(Km)

h=12+ 1

3√0.429=0.718 m

6.4.-BORDE LIBRE ADICIONAL

Se considera como borde libre adicional a la altura entre el nivel de aguas máximas y el nivel de la cresta de la presa. Esta altura tiene por objeto absorber la carrera de la ola cuando rompe en la presa. Se calcula como 1.5 de la altura de ola parataludes en presas de tierra. Así para nuestro diseño se tiene:

ha = 1.5 h = 1.5(0.718) = 1.077 m

Por tanto el borde libre total para la presa será:

Ho = h + ha = 0.718 + 1.077 = 1.795 m

Tomando por seguridad un borde libre de 2 metros

7.-CRESTA DE LA PRESA

Para diseñar la cresta se toman en consideración dos elementos importantes, el ancho y la sobre elevación de la misma. El primero se refiere a la sección transversal yel segundo a la sección longitudinal de la presa.El ancho de la presa, se calcula tomando en cuenta la altura de la presa y elequipo de construcción utilizado. Con la siguiente fórmula:

a=H5

+3

Donde:a = ancho de la cresta [mts]H = altura de la presa [mts]

Se recomienda que le ancho mínimo de la cresta sea de 6 mts y en caso de que sea usada como paso para las vías de comunicación, el ancho será igual al de la sección vialadoptada.Entonces:

a=205

+3=7 m

7.1.-SOBRE ELEVACION DE LA CRESTALa altura de sobre elevación, depende del porcentaje de asentamiento esperadoen el relleno y fundación. En general se recomienda una sobre elevación de 1 % de laaltura de la presa para aquellas fundaciones sobre materiales incompresibles. Debeaumentarse si se espera que la fundación presente fuerte consolidación debido a lapresencia de materiales débiles.

Por lo tanto, para el presente proyecto se tiene:

Hs = 0.01H = 0.01(18.975) = 0.19mts

Entonces la altura total de la presa será:

H =H+HO+HS=18+1.795+0.18=19.97m≈20m

ALTURA TOTAL DE LA PRESA SERA DE 20m

8.- DETERMINACION DE TALUDES

Taludes Adoptados

Aguas arriba 3 H: 1 V

Nucleo 1 H: 2 V

Aguas abajo 2 H: 1 V

8.1.- DETERMINACION DE MATERIAL PARA LA PRESA

8.1.1.-MATERIAL PARA NUCLEO

Para nucleo ZONA II de la presa se tomo como material de tipo areno –arcilloso según el análisis granulométrico del banco de préstamo B que es el mas optimo.

Ensayo/Muestra B BLímite Líquido 27.4 30.9

Límite Plástico 15.2 16.3

Índice de Plasticidad 12.2 14.6

Densidad Óptima 1,927 1,952

Permeabilidad según T-180    Dispersión (pinhole test)    Expansión    Corte Directo: (c = Kg/cm2) 0.26 0.35

Corte Directo: (ø) 22.6º 22º

Sales Solubles    Clasificación de Suelo SC SC

Para ZONA I de la presa se tomo como material de tipo grava –arcilloso ( GC ) y para la parte del DREN una material enrocado.