09-09-17 Fases De Los Proyectos Hidráulicos (1)

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Fases de los Proyectos Hidráulicos En los proyectos de ingeniería usualmente se distinguen tres fases 0 etapas, que en general se consideran bien marcadas y definidas. Ellas son: i) ii) iii)

Planeamiento y estudios Construcción Operación y mantenimiento.

En los proyectos hidráulicos se dan frecuentemente ciertas características y peculiaridades las que determinan que las tres fases señaladas no constituyan siempre una secuencia absoluta. Se da, en cambio, lo que podríamos llamar una presencia permanente de las tres fases a lo largo de la vida del Proyecto con tendencia al predominio secuencial de cada una de ellas. Examinemos algunos casos correspondientes a lo que estamos afirmando. Cuando se trata de una presa ubicada sobre el lecho del río 0 un sistema de encauzamiento fluvial l0s estudios no tenninan en el momento de iniciarse la construcción. En realidad continúan a lo largo del proceso constructivo para irse adecuando a las condiciones que se van encontrando y, lo que es muy importante de resaltar, los estudios deben continuar después de terminada la obra. Puesto en funcionamiento el proyecto hidráulico se tiene un modelo a escala 1:1 que nos permitirá verificar las hipótesis de diseño y ver además como reacciona la estructura ante eventos no previstos.

DOCENTE: Ing. Jorge L. Quispe

UNIVERSIDAD PRIVADA ALAS PERUANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Las fallas ocurridas en las presas constituyen una de las principales fuentes de conocimiento de su comportamiento estructural. El embalse creado por una presa está sujeto a sedimentación, lá misma que debe estudiarse. La cortina está sujeta a deformaciones y a presiones que deben nredirse para compararse con las suposiciones hechas en el diseño. El estudio del funcionamiento del sistema b0catoma desarenador permitirá perfeccionar los diseños, su operación y la concepción y detalles de los sistemas que se proyectan en el futuro. Los estudios son, pues, un proceso pemmanente. Podría estudiarse, ahora, por ejemplo, el comportamiento de estructuras en actual funcionamiento y que fueron concebidas, en términos hidrológicos, con anterioridad al fenómeno de El Niño de 1983. La construcción, según l0 hemos señalado, se traslapa con la fase de estudios. Antes de empezar a construir la obra hidráulica propiamente dicha ya hay que hacer importantes inversiones en caminos de acceso y campamentos. A veces en puentes y en otras estructuras importantes. Un sistema de encáuzamiento a base de diques en un cauce fluvial deformable está sujeto a alteraciones y pequeños daños cuando ocurre una avenida de alguna importancia. La construcción continúa, pues, como parte de las etapas de operación y mantenimiento. Puede necesitarse reconstruir una defensa afectada 0 modificarla para un funcionamiento más eficiente. La operación y mantenimiento es una fase de lo más importante en las estructuras hidráulicas. Su realización puede ser vital en el caso de las presas. La operación y mantenimiento a veces empieza desde antes de tenninar la construcción de la obra. Desde el momento en el que empezamos las obras de desvío y ataguías estamos alterando el comportamiento fluvial. Tenemos que hacer un manejo del río. Estudios, construcción y mantenimiento van juntos a lo ‘largo de la vida del Proyecto. Esto es muy notorio en el caso de las presas, especialmente las de materiales sueltos

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UNIVERSIDAD PRIVADA ALAS PERUANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL EJEMPLO:

ETAPAS PARA PROYECTO DE UN CANAL RECONOCIMIENTO a. b. c. d.

Estudio de características de la región, topografía, geología y geotecnia Nivelación de puntos cada 500 metros por el posible trazado Perfiles transversales en puntos característicos a lo más a 500 metros Sección del canal para cada sector, con y sin revestimiento

ANTEPROYECTO a. b. c. d. e. f. g. h. i.

Poligonal de apoyo con PRs cada 500 metros (monolitos de hormigón) Estacado del canal cada 20 metros y toma de perfiles transversales Cálculo de secciones del canal con y sin revestimiento Identificación de obras de arte y levantamiento taquimétrico del área Excavación de pozos de reconocimiento cada 500 metros Cálculo del eje hidráulico del canal, incluyendo obras de arte Confección de un perfil longitudinal con distancias, cotas, pendientes, cubicaciones del canal y presupuesto aproximado, cota del eje rojo Dibujar secciones correspondientes en cada sector con sus datos Someter a revisión de la Inspección el anteproyecto

PROYECTO Hacer los planos del proyecto del canal a partir del anteproyecto e incorporando observaciones o modificaciones solicitadas por la Inspección, incluyendo Especificaciones Técnicas, cubicaciones de acuerdo a planos y presupuesto detallado.

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UNIVERSIDAD PRIVADA ALAS PERUANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CANALES DE ADUCCION

CANALES DE TIERRA según Etcheverry y Harding tipo terreno talud t roca sana 0.25 grava cementada 0.50 grava firme 1.00 suelo arcilloso 1.00 grava arcillosa

1.50

arcilla plástica

1.50

arena suelta arcillosa

2.00

suelo arenoso

3.00

b + 2th 1

h t b

Pérdidas por infiltración USBR, fórmula de Moritz: I = 0,0379 C (Q/V)0,5 I = infiltración en m3/seg por km de canal Q = caudal en m3/seg V = velocidad media C = constante que depende del tipo de terreno tipo de terreno gravilla cementada arcilla y limo arcilloso limo arenoso

C 0.104 0.125 0.201

ceniza volcánica

0.207

ceniza volcánica yarena

0.299

arena con ceniza y arcilla

0.366

suelo de arena y piedras

0.512

suelo arenoso con gravas

0.671

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CRITERIO DE LA FUERZA TRACTRIZ o = Ya R h J

La fuerza tractriz se define como:

R h = radio hidráulico  a = peso específico del agua = 1000 kg/m

3

j = n 2 U 2 /R h 4/3

en régimen uniforme J = i

Tensión Tangencial Admisible en kg/m 2 Velocidad admisible en m/seg tipo de terreno arena fina tierra arenosa limo limo aluvial terreno vegetal ceniza volcánica grava fina arcilla coloidal piedras y ripio grava gruesa pizarra y tosca roca sedimentaria roca ígnea

agua limpia V m/seg limpia 0,45 0,55 0,60 0,60 0,75 0,75 0,75 1,15 1,15 1,20 1,80 3,00 6,00

velocidad Trans. ASCE 1926

 o kg/m

agua con sedimentos 2

0,132 0,181 0,235 0,235 0,366 0,366 0,366 1,270. 1,850 2,470 3,270 -

V m/seg 0,75 0,75 0,90 1,05 1,05 1,05 1,50 1,50 1,50 1,80 1,80 3,00 6,00

  kg/m

2

0,366 0,366 0,537 0,733 0,733 0,733 1,560 2,248 3,220 3,270 3,270 -

o USBR

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REVANCHA EN CANALES La Dirección de Obras Hidráulicas recomienda usar revanchas iguales al 15 % de la altura del agua, con un mínimo de 0,20 m y un máximo de 0,50 m.

T R

R = revancha del revestimiento T = revancha del terraplén

En el gráfico siguiente se indican los valores de revancha recomendada por el BUREAU OF RECLAMATION para canales.

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REVANCHA EN CANALES SEGUN BUREAU OF RECLAMATION

2.00 1.90 1.80 1.70 1.60

T

1.50 1.40

REVANCHA (m)

1.30 1.20 1.10 1.00 0.90

R

0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 1

10

100 CAUDAL (m3/s)

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1000

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REVESTIMIENTO DE CANALES

1.

TIPOS DE REVESTIMIENTO TERRENO NATURAL MAPOSTERIA DE PIEDRA ASFALTO POLIETILENO SHOTCRETE HORMIGON

hormigón napa gravilla

tubería dren

FIGURA

2.

CANAL CON REVESTIMIENTO DE HORMIGÓN

SISTEMAS DE DRENAJE

GRAVILLA FLEXODREN CLAPETAS BARBACANAS

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CRITERIOS EN CANALES

1.

RADIO MÍNIMO EN CURVAS

Para escurrimiento subcrítico se debe cumplir que: Rmin > = 5 L En que: Rmin = el radio mínimo de la curva L = ancho superficial Para escurrimiento supercrítico el radio mínimo queda definido por la ecuación siguiente: Rmin = 4 V2L/gh

2.

PERDIDAS DE CARGA EN CURVAS

De acuerdo con Scobey, para R/L > 5 el incremento del “n” de Manning por concepto de cambio de dirección se puede calcular con la siguiente expresión: n = 0,1 /65,5ºL en que  es el ángulo de la curva 3.

REVANCHAS

Para escurrimiento supercrítico R = 0,60 + 0,03 V h1/3 4.

EJE HIDRAULICO

Solamente se consideran aceptables los ejes hidráulicos en que el Bernouilli esté alejado 10% de la crisis-

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TRANSICIONES EN CANALES CRITERIOS DE DISEÑO

FLUJO SUBCRITICO  V1

 < = 12º,5

V2

pérdida singular

h1

h2

entrada curva recta

k 0.10 0.20

2

2

V2 -V1 = k 2g salida curva recta

k 0.20 0.30

FLUJO SUPERCRITICO  V1

V2

cot >= 3,575 F F=

V2

V g h2 cos 

pérdida singular h1

h2

2

2

V2 -V1 = k 2g



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