2. Diseño de Obras Civiles Cañar

“PROYECTO CONTROL DE INUNDACIONES INUNDACI ONES DE LOS RIOS-BULUBULU-CAÑARRIOS-BUL UBULU-CAÑAR-NARANJAL” NARANJAL”

FASE 3 DISEÑOS DEFINITIVOS RÍO CAÑAR TOMO II DISEÑO DISEÑO DE OBRAS OBRA S CIVILES INGENIERÍ INGENIERÍA A HIDRÁULICA, ESTRUCTURAL, ESTRUCTURAL, ARQUITECTURA ARQUITECTURA Y CAMINOS 3.1 INTRODUCCIÓN La cuenca baja de los ríos Bulubulu, Cañar y Naranjal da origen a una de las regiones hidro-económicas y ambientales con mayor potencial para el desarrollo del país, pero como zona de planicie costera, está expuesta a graves problemas de inundaciones periódicas que dificultan su aprovechamiento. Por ello, la Comisión de Estudios para el Desarrollo de la Cuenca del Río Guayas (CEDEGE), actual Secretaría Nacional del Agua (SENAGUA), desde el año 1981 ha venido planificando el desarrollo de la cuenca baja del Guayas, construyendo a partir de 1996 obras de control de inundaciones en las cuencas de los ríos Bulubulu y Chimbo, pretendiendo ahora construir obras con el mismo fin en el sistema compuesto por los ríos Bulubulu, Cañar y Naranjal, para lo cual ha contratado con la Asociación Consultoría Técnica Cía. Ltda. – ACSAM Consultores Cía. Ltda. la realización de los estudios correspondientes. Luego de que en la Fase I la Asociación Consultora presentó alternativas y definió, en conjunto con SENAGUA la más adecuada desde el punto de vista técnico, económico y ambiental; y en la Fase II se realizaron los pre-dimensionamientos de los componentes del proyecto con el fin de establecer la Factibilidad del mismo, desde los puntos de vista técnico, económico y ambiental; en esta Fase III se realizan los diseños definitivos de dichos componente componentes. s.

3.2 OBJETIVOS El objetivo principal del proyecto es implementar un sistema integral de medidas de ingeniería para el control de inundaciones y estabilización de cauces en el sistema Bulubulu – Cañar – Naranjal, Naranjal, en el sector de la cuenca baja baja del río Guayas. Asimismo, Asimismo, otro objetivo del proyecto sería lograr el desarrollo socio-económico de la región, dotando de los mecanismos que demanda la conservación y remediación ambiental por los conflictos o riesgos de desastres naturales que son comunes en las partes media y baja de la cuenca del río Guayas. El objetivo del estudio, en la Fase 3, es el establecer dimensiones definitivas definitivas de las obras que permitan establecer los planos de construcción, definir el presupuesto de construcción referencial, referencial, elaborar las especificaciones especificaciones técnicas y constructivas, constructivas, y realizar la evaluación económica-financiera del proyecto, que en caso de resultar aceptable permitan realizar la contratación contratación y el financiamiento de la obra.

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Diseño Definitivo G-SDo-HIL

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3.3 GENERALIDADES DEL PROYECTO En la Fase I fueron consideradas 3 alternativas como solución para el control de inundaciones inundacion es de los ríos Bulubulu, Cañar y Naranjal. La evaluación evaluación de tipo tipo técnico, económico y socio-ambiental determinó que fuera elegida la Alternativa 3 como la mejor. Esta alternativa durante el desarrollo de la Fase II tuvo algunos ajustes y modificaciones que permitieron la factibilidad desde el punto de vista técnico y socio-ambiental, al punto de establecerse el esquema que se muestra en la Ilustración 1, el mismo que fue llevado a Diseño Definitivo durante esta Fase III.

3.4 DISEÑO HIDRÁULICO El proyecto general se ha dividido en tres sistemas que se relacionan con las cuencas de los ríos principales de la región, el e l Río Bulubulu, Cañar y Naranjal. Los componentes diseñados dentro de cada sistema para dar solución s olución a las inundaciones de la región son: SISTEMA BULUBULU •

Mejoramiento del rendimiento, rendimiento, tanto hidráulico hidráulico como de reducción reducción del ingreso de sedimentos, al actual By-pass 1, mediante obras de encauzamiento del flujo aguas arriba de la Derivadora de Manuel de J. Calle.

•

Una Derivadora Derivado ra de caudales ubicada en el secto sectorr de Las Maravillas, denominada Derivadora Bulubulu

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Un reservorio reservorio de retención retención temporal temporal ubicado ubicado en el río Bulubulu, Bulubulu, en el sector Las Maravillas, destinado a bajar los picos de crecidas del río en aproximadamente 350 m3/s de un total de aproximadamente 600 m3/s (caudal máximo para un período de retorno de 50 años)

•

Un sistema sistema de extracción de sedimentos sedimentos ubicado ubicado en la población población de Cochancay, que permita controlar al río en su actual posición, al borde de la montaña.

•

Un sistema de control de torrentes ubicado entre entre Las Maravillas Maravillas y Cochancay, Cochancay, destinado a proteger a las poblaciones asentadas en la zona comprendida entre Cochancay y La Troncal, y que consiste en protecciones longitudinales con diques y enrocados en la orilla izquierda, para confinar al río Bulubulu en un cauce estable.

•

Un puente ubicado en la derivadora, que permitan tanto la operación y mantenimiento de la estructura de derivación, así como la interconexión de las zonas aledañas.

SISTEMA SISTEMA CAÑAR CA ÑAR •

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Una Derivadora de caudales ubicada en el secto sectorr de Pancho Negro, denominada Derivadora Cañar.


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3.3 GENERALIDADES DEL PROYECTO En la Fase I fueron consideradas 3 alternativas como solución para el control de inundaciones inundacion es de los ríos Bulubulu, Cañar y Naranjal. La evaluación evaluación de tipo tipo técnico, económico y socio-ambiental determinó que fuera elegida la Alternativa 3 como la mejor. Esta alternativa durante el desarrollo de la Fase II tuvo algunos ajustes y modificaciones que permitieron la factibilidad desde el punto de vista técnico y socio-ambiental, al punto de establecerse el esquema que se muestra en la Ilustración 1, el mismo que fue llevado a Diseño Definitivo durante esta Fase III.

3.4 DISEÑO HIDRÁULICO El proyecto general se ha dividido en tres sistemas que se relacionan con las cuencas de los ríos principales de la región, el e l Río Bulubulu, Cañar y Naranjal. Los componentes diseñados dentro de cada sistema para dar solución s olución a las inundaciones de la región son: SISTEMA BULUBULU •

Mejoramiento del rendimiento, rendimiento, tanto hidráulico hidráulico como de reducción reducción del ingreso de sedimentos, al actual By-pass 1, mediante obras de encauzamiento del flujo aguas arriba de la Derivadora de Manuel de J. Calle.

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Una Derivadora Derivado ra de caudales ubicada en el secto sectorr de Las Maravillas, denominada Derivadora Bulubulu

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Un reservorio reservorio de retención retención temporal temporal ubicado ubicado en el río Bulubulu, Bulubulu, en el sector Las Maravillas, destinado a bajar los picos de crecidas del río en aproximadamente 350 m3/s de un total de aproximadamente 600 m3/s (caudal máximo para un período de retorno de 50 años)

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Un sistema sistema de extracción de sedimentos sedimentos ubicado ubicado en la población población de Cochancay, que permita controlar al río en su actual posición, al borde de la montaña.

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Un sistema de control de torrentes ubicado entre entre Las Maravillas Maravillas y Cochancay, Cochancay, destinado a proteger a las poblaciones asentadas en la zona comprendida entre Cochancay y La Troncal, y que consiste en protecciones longitudinales con diques y enrocados en la orilla izquierda, para confinar al río Bulubulu en un cauce estable.

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Un puente ubicado en la derivadora, que permitan tanto la operación y mantenimiento de la estructura de derivación, así como la interconexión de las zonas aledañas.

SISTEMA SISTEMA CAÑAR CA ÑAR •

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Una Derivadora de caudales ubicada en el secto sectorr de Pancho Negro, denominada Derivadora Cañar.


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AQUÍ ILUSTRACIÓN IL USTRACIÓN 1. ESQUEMA GENERAL DEL PROYECTO

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“PROYECTO CONTROL DE INUNDACIONES DE LOS RIOS-BULUBULU-CAÑAR-NARANJAL”

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El By-pass Cañar que transporta los excesos de las crecidas máximas para un período de retorno de 50 años. Este está diseñado para un caudal de 1100 m3/s, que recogería los excesos de crecidas del río Cañar y, a través de 3 esteros, desemboca hacia el estero Churute.

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El by-pass dispone de un sedimentador en el sector de las lagunas Lagartera y Envidia; es un sistema de lagunas ubicado en la mitad aproximadamente del bypass destinado a retener los sedimentos que hubieran podido trasladarse hasta este lugar (mejorando la calidad del agua previa la descarga al estero Soledad Grande) y que a finales del invierno podrá usarse para almacenar parte del volumen de crecidas para mejorar los sistemas de irrigación de la región.

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Obras de protección consistentes en un sistema de diques longitudinales de encauzamiento en los ríos de esta cuenca, a lo largo del río Cañar y sus afluentes principales como son el Patul, Piedras y Norcay, para impedir que las crecidas desborden sus cauces.

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Un sistema de control de torrentes para el río Norcay, desde Cacao Loma hasta el sector de la Cooperativa 5 de Octubre (lugar donde se ubica uno de los puentes nuevos), con el objeto de impedir el trasvase de este río hacia la cuenca del Naranjal, y que consiste en protecciones longitudinales con diques y enrocados en la orilla izquierda, para confinar al río Norcay en un cauce estable.

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puentes nuevos sobre el bypass Cañar, ubicados uno en la vía La Troncal – Puerto Inca y el otro en la vía Boliche – Puerto Inca. Puentes nuevos ubicados en la derivadora y río Norcay, que permitan la interconexión de las zonas aledañas.

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Rehabilitación o reconstrucción de varios puentes sobre el río Cañar y sus afluentes.

SISTEMA NARANJAL •

Mejoramiento de la capacidad hidráulica y encauzamiento del río Naranjal en los 22 Km finales hasta su descarga en el estero Churute. Para el efecto, se realizará una ampliación del cauce con miras a evitar el embalsamiento del agua en la zona de la sabana y de sus afluentes.

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sistema de diques longitudinales de encauzamiento en los ríos de esta cuenca, a lo largo del río Naranjal y sus afluentes principales como son: el Cañas, Jesús María, San Francisco, Gramalotal, Chacayacu y Bucay, para impedir que las crecidas desborden sus cauces e inunden los poblados adyacentes, poblados, cultivos y zonas productivas de la región.

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Control del cauce del Río Norcay para impedir su trasvase hacia la cuenca del Naranjal.

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Cambio de los actuales puentes sobre el río Naranjal y sus afluentes que se han convertido en elementos que represan el agua hacia aguas arriba y producen embalsamiento en una zona de baja pendiente lo que provoca inundaciones.

La distribución hidráulica para el control de inundaciones de los ríos Bulubulu, Cañar y Naranjal se la puede observar en la Ilustración 2.

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Aquí ILUSTRACIÓN 2. DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES

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El sistema consiste básicamente en la laminación del pico del río Bulubulu en 350 m 3/s, en el alivio de 1.100 m 3/s del río Cañar a través del By-pass Cañar y en el mejoramiento del río Naranjal hasta su desembocadura. Los caudales utilizados para el diseño corresponden a los máximos esperados en un período de retorno de 50 años. Como se mencionó al inicio de este documento, este Informe corresponde a lo relacionado con el diseño civil e hidráulico del sistema Cañar, por lo que en los siguientes apartados se presenta una descripción detallada de las obras que forman parte de este sistema.

3.4.1 SOLUCIÓN PARA EL SISTEMA CAÑAR El Río Cañar se inicia en las estribaciones de la cordillera; prácticamente desde la altura de la población de Zhucay hasta su descarga tiene un régimen estable, la variación de caudal es típicamente tropical y se presenta únicamente en el período lluvioso (diciembre-enero a mayo); durante el mismo se desarrollan las crecidas y obviamente desborde del cauce y generación de las inundaciones. El río Cañar a lo largo de su recorrido incorpora a su cauce grandes afluentes como los ríos Patul, Piedras y Norcay y otros esteros que aportan importantes flujos, como el estero Paico, y los esteros Trovador y Estrella, además de otros esteros y afluentes de caudal pequeño. Desde el inicio del sistema Cañar –río Cañar- , el flujo tiene características propias de los ríos de llanura, se desarrolla en una amplia planicie dentro del abanico aluvial cuyas características hidráulicas evidencian la potencia destructiva de este río. A partir de la junta con el río Norcay (caudal máximo 660 m3/s) y prácticamente hasta su descarga, se desarrolla formando amplios meandros; a partir de la junta con los esteros Trovador y Estrella, el río se desarrolla con bajas pendientes, Los afluentes, Patul, Piedras y Norcay mantienen características similares debido a que se encuentran en zona de planicie y bajo el mismo régimen de precitaciones y amplia zona de llanura, por lo que los desbordamientos e inundaciones se mantienen a lo largo de su cauce. Dadas las características indicadas, y con el objeto de establecer defensas fluviales, para contrarrestar las inundaciones y desbordes que conllevan consecuencias socioeconómicas graves, a la medida que afectan asentamientos humanos, centros de producción agrícola o industrial e infraestructura vial, se proponen y realizan diseños de obras de protección, fundamentalmente basados en la utilización de diques de protección, y obras conexas como enlaces viales, drenajes y puentes, y complementadas con obras de envergadura a nivel de cuenca, que además de las obras de construcción de defensas fluviales, involucran el control y regulación de los caudales mediante embalses. Las obras y componentes principales diseñados en el sistema Cañar, se presentan en la Ilustración 3.

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Aquí ILUSTRACIÓN 3. ESQUEMA DE OBRAS A IMPLEMENTARSE

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Los criterios de diseño que sirvieron de base para la realización de los diseños de los componentes del proyecto, se presentan en el Anexo A de este documento. 3.4.1.1 OBRAS DE PROTECCIÓN EN RÍOS Y CONTROL DE TORRENTES Entre las alternativas de defensas fluviales se tienen la protección de las orillas de los cauces –diques de encausamiento-, obras de canalización o recuperación de cauces – control de torrentes-, y limpieza y rectificación del cauce –control de sedimentos-, como los métodos más adecuados, por las siguientes características: -

Disponibilidad de materiales La construcción y operación no requiere de técnicas especiales Son obras relativamente económicas Son desarrollados además como vías o caminos de enlace de las zonas de influencia.

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La construcción de diques longitudinales es la mejor opción para el control de inundaciones, aparte de facilidades técnicas, implica seguridad social y durabilidad, por lo que dentro de las soluciones técnicas resulta el más adecuado para los sistemas hídricos y en particular para el este sistema

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El control de torrentes mediante la recuperación de las condiciones naturales de anchos (sin ganar espacio al río) y pendientes de los cauces (enrocados de protección, son la mayor garantía para mantener el desarrollo hidráulico de los ríos.

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La limpieza y rectificación del cauce conlleva un adecuado control de sedimentos, manejados de acuerdo a las características particulares de cada río, y en especial las relaciones hidráulicas de los cursos de agua si afectar las pendientes naturales de los cauces y las relaciones inter-marea. La posibilidad de dragar, es otra alternativa aunque sumamente costosa.

En este informe se describen las características de los componentes de obra que constituyen la solución proyectada para afrontar el fenómeno de inundaciones en el sistema hídrico Cañar. a) DIQUES DE PROTECCIÓN EN RÍOS Los diques serán construidos en tierra con alturas entre 3-3,5 m salvo en zonas de influencia de las mareas en que tendrán una altura mayor, alrededor de 4m En general los diques tienen una sección trapezoidal, el talud del lado seco –zona de valle- mantendrán una relación menor a los taludes de zona húmeda –adyacente o en contacto con agua-, la corona del dique tendrá como acabado primario una capa de material de mejoramiento (donde funciona como camino operacional), en otros casos donde se incorpora como camino permanente, la corona tendrá características de estructura vial (mejoramiento, sub-base y capa de rodadura –tipo doble tratamiento superficial bituminoso-).

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Los taludes en general estarán protegidos mediante una capa de material vegetal (producto de la excavación) y en zonas de acción frecuente del agua, una protección de enrocado, éste de acuerdo a los requerimientos técnicos. Además, se ha previsto que en la zona seca (parte posterior de los diques) la colocación de los materiales sobrantes de la excavación, este material será protegido por una capa vegetal de 30 cm con material producto de la excavación, esta capa tendrá una pendiente mínima de 5% para facilitar el flujo de agua.

La corona tiene un ancho de 4 m a nivel de la capa de rodadura y de 5,8 m a nivel de cota de dique, taludes laterales variables de acuerdo al siguiente detalle: este valor está optimizado en relación a los datos obtenidos en la curva Beneficio/Costo-Altura Promedio de Diques del Estudio Hidrológico y evaluado mediante el modelo Hidráulico, en el que se incluyen todas las variables que permiten tener una confianza de que las cotas y niveles involucrados, así como pendientes, anchos de río, velocidades, etc., se mantendrán bajo las alturas establecidas. Desde el nuevo puente proyectado en Puerto Inca hasta la descarga, los diques de la margen izquierda tendrán un ancho de 7.2 m (dos carriles), mientras que en la margen derecha se tendrá este ancho hasta la unión con el estero Trobador. Las obras de control de torrentes se conciben en las zonas en que se han realizado asentamientos poblacionales cercanos a los cursos naturales, los mismos que quedan en estado de peligro durante los eventos de crecidas de los ríos. La protección del río Cañar (Ver Ilustración 4), a través de diques, se analizó desde el sector de Zhucay, hasta la desembocadura en el estero Boca de Álamos. Producto del análisis, se desprenden los siguientes aspectos principales: •

Hacia aguas arriba del puente de La Indiana, en la zona en que la sección del río Cañar es bastante ancha (hasta 1 km de ancho, debido a que en esta zona el río se encuentra dentro del abanico aluvial), deberán respetarse las orillas actuales del río, de tal manera que pueda divagar en una zona apropiada, para lo cual se dispondrá de diques delimitadores confinantes.

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En el tramo entre La Indiana y Puerto Inca se adecuaron las secciones mediante diques de crecidas ubicados a distancias apropiadas.

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En el tramo de aguas abajo de Puerto Inca, el río Cañar se diseñó de tal manera que pueda transportar en una crecida máxima un caudal de hasta 1.000 m 3/s, para lo cual se realizó su encauzamiento mediante diques longitudinales hasta su desembocadura.

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 4. DIQUES DEL RÍO CAÑAR

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La capacidad hidráulica del río Piedras es bastante aceptable, pues no requiere más que diques menores (de 1,00 – 1,50 m de altura), para establecer un factor de seguridad más alto al que dispone actualmente en la presencia de crecidas máximas.

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Las características hidráulicas del río Patul se mejoraron con la colocación de diques a distancias y alturas adecuadas, en todos los sectores donde la sección existente es deficiente para los caudales máximos de diseño.

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De igual manera, el río Norcay se confinó desde su salida a la planicie aluvial, con diques de delimitación hasta su desembocadura en el río Cañar, dando un ancho lo suficientemente grande para que el río divague libremente. En lo posible se respetó el límite del cauce actual del río, el cual en la gran mayoría de los casos es bastante ancho. Las condiciones topográficas de este río hacen que requiera diques longitudinales de confinamiento a todo lo largo del río.

Las corridas en HEC RAS y cálculos de los ríos del sistema Cañar se muestran en el Anexo D. En los planos del Sistema Cañar se muestran las plantas y perfiles de las secciones mejoradas, así como secciones transversales tipo que muestran los diques de encauzamiento requeridos para mejorar la capacidad hidráulica de los ríos. Las características de los diques de tierra tipo que se aplican como obras de protección del los ríos afluentes al río Cañar, se presenta en la Ilustración 5, mientras que la magnitud de las obras indican a continuación: Río Cañar Norcay Patul Piedras By-pass Cañar Esteros Afluentes

Margen Derecha (km) 38.72 9.55 4.03 3.17 23.85 5.22

Margen Izquierda (km) 43.58 10.45 4.07 3.53 22.74 10.10

Total (km) 82.30 20.00 8.10 6.70 46.59 15.32

Durante la construcción se sugiere tener en cuenta medidas como las siguientes: -

Seguir las recomendaciones planteadas en el Estudio Geotécnico para la correcta cimentación de los diques y para la adecuada conformación de ellos con el fin de lograr seguridad frente a la posibilidad de deslizamiento y tubificación.

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Seguir las medidas requeridas para que luego de construidas las obras se disponga de los bordes libres establecidos luego de los asentamientos propios de estas estructuras térreas, de acuerdo a lo indicado en el Estudio Geotécnico

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 5. DIQUES DE PROTECCIÓN DE LOS RÍO PATUL, PIEDRAS Y NORCAY

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Pese a que en el sector de Puerto Inca existen amplias zonas pobladas que se encuentran asentadas muy cerca de la orilla del río, se pensó en cambiar la forma de protección, con el objeto de afectar lo menos posible a la población. Sin embargo, la mejor solución técnica para asegurar que no exista inundación ni en el peor evento pluvial considerado y para permitir el acceso directo de la población al río para satisfacer múltiples necesidades, se mantuvo como mejor solución técnica la construcción de diques de tierra, pese a las afectaciones sociales que estos implican. b) CONTROL DE TORRENTES Con el fin de comprender lo que es posible realizar en los ríos desde el punto de vista del control de torrentes en el caso que nos ocupa, es importante mencionar el artículo intitulado Let Rivers Teach Us, presentado por Luna B. Leopold el 18 de noviembre de 1997 en Oakland California, del cual se han hecho extractos en los siguientes apartados. Criterios para el Control de Torrentes Al observar la naturaleza se puede concluir que los ríos no construyen estructuras de saltos, sino que mantienen mediante procesos de erosión y depósito canales de características definidas que incluyen dimensiones, formas, secciones transversales, gradientes y distribución de sedimentos. Estos parámetros morfológicos están en relación al tamaño y forma de la cuenca de captación y a la geología y naturaleza de las rocas de la zona, pero todas ellas están proporcionadas para mantener un equilibrio relativo. La idea de presas de retención se volvió muy popular en los años 30 en los EE.UU. con el entonces recientemente formado Soil Erosion Service. En esa época, para solucionar los formidables cañones formados en los valles aluviales, los ingenieros tuvieron la filosofía de que una represa de retención en un cañón causaría agradaciones a todo lo largo de la cuenca hasta la divisoria y el cañón se llenaría en toda su longitud. Lo indicado en el párrafo no ocurrió, por lo que se argumentó que el tiempo de observación fue limitado e indicaban que, con el tiempo, el canal se llenaría en toda su longitud, quedando claro que se desconocía que una estructura de retención aplana el gradiente del canal sólo por corto trecho, el correspondiente a la curva de remanso, e introduce una anomalía no natural en el sistema aluvial. Esta anomalía sería atacada por el flujo y en un tiempo dado sería eliminada, para finalmente ser destruida por corte por debajo, por erosión lateral de los estribos, por tubificación en las bases o por una combinación de ellas. Si un determinado tramo de un río está sufriendo erosión de bordes, cambio de pendiente, cambio de forma u otra evidencia de desequilibrio, se debería tratar de restaurar la combinación natural de dimensiones y formas características de canales similares que estén casi en equilibrio; estas características incluyen valores apropiados de ancho, gradiente, secuencia de cuencos y barras, longitud, radios, amplitud de curvas y meandros, así como rugosidad hidráulica. En general, hay que preocuparse de mantener los siguientes parámetros: -

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La gradiente debe ser respetada y mantener la misma de los tramos semejantes que no estén disturbados. El desvío de esta gradiente natural es la primera razón por la que las estructuras de retención con salto no pueden ser permanentes y deben ser evitadas.


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El segundo imperativo a mantener es el ancho del río, que debe representar la dimensión de tal manera que cuando pasen los caudales máximos anuales, esté llena la sección y cuando sean excedidos estos valores inunden la zona de inundación natural de mucho mayor ancho; esto significa que se debe considerar también la profundidad del tramo de crecidas anuales que llenan el cauce normal y se debe proveer una zona de inundación para descargas mayores.

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Si se han eliminado meandros en la zona perturbada, ellos deben ser reinstalados construyéndolos físicamente. La gradiente deseada de tramos sin perturbaciones debe ser obtenida a base de aumentar la longitud mediante el uso de curvas; ningún canal natural es recto por lo que la rectificación de ríos debe ser abolida.

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La reconstrucción de curvas de tamaño y forma apropiadas es el principal elemento en restauración de ríos.

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La elevación del lecho debe variar en el sentido de que los hondos ocurren en los tramos curvos y los bajíos en los tramos entre curvas.

Algunas relaciones pueden ser útiles, por ejemplo: -

El ancho del canal aumenta hacia aguas abajo en proporción a la raíz cuadrada de la descarga máxima anual. Según Maza, B=4.75*Q 0.527, lo que ratifica este criterio. El Qmax anual se lo asimila al gasto formativo que corresponde en realidad al Q de un período de retorno de 2 años.

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La velocidad media en flujo máximo anual o a banco lleno está dentro de 1,5 m/s.

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En caso de ríos medianos y pequeños, una secuencia de hondos y bajíos es de 5 a 7 veces el ancho de canal.

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El radio de curvatura de la mayoría de curvas en los ríos es de dos a tres veces el ancho del canal.

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El nivel de crecida anual corresponde a la altura de la barra que se extiende hacia aguas abajo, en el sentido del flujo, en el lado convexo de una curva.

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Maza indica adicionalmente que el calado depende igualmente del gasto formativo de la siguiente manera : d = 0.266 * Q 0.333 Donde d= calado máximo del río Q= gasto formativo

De los diferentes estudios científicos existentes se derivan algunas generalizaciones: -

El ancho es el parámetro morfológico más fácilmente alterado por el río; si éste se ve disminuido en su descarga natural, comenzará a reducir su ancho, la erosión de bancos sufrirá alteraciones no naturales tanto en provisión de sedimentos como en la relación de caudal–sedimento.

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Una alteración de gradiente es la principal razón por la que la rectificación del cauce o la canalización es tan destructiva para los sistemas fluviales.

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Las curvas de los ríos proveen medios eficaces para dar la resistencia hidráulica necesaria para el equilibrio

Aplicac ión a los ríos de la zona de proyecto De acuerdo con estos principios, y considerando que los ríos del proyecto en las zonas medias de los cauces corresponden básicamente a ríos de tipo I y II de la clasificación de la EPA (Environmental Protection Agency de los EE.UU.). Para el dimensionamiento y definición de protecciones con enrocado en los ríos se ha adoptado la metodología expuesta en la Publicación HEC 11 del Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos, denominada “Design of Rip-rap Revetment”, de marzo de 1989. En base a la metodología indicada, se ha establecido el criterio de que en los tramos en los que la protección con enrocado requerida sea la mínima (espesor de 40 cm), se protegerá las partes externas de las curvas. Si la protección con enrocado es mayor que la mínima establecida en la publicación referida (es decir para espesores mayores a 40 cm), la protección se hará en todo el tramo, incluyendo tramos rectos y curvos, excepto en las partes internas. En función de lo indicado, se ha establecido que la protección con enrocado es necesaria en mayor medida en las partes altas de los ríos Cañar, Patul, Piedras y Norcay (Anexo E). RÍO CAÑAR De la observación de los cauces se desprende que en el río Cañar, en la zona en que entra el río Blanco hasta Zhucay, no existe problemas de ancho, pendiente, etc., lo que indicaría que estos lechos están en equilibrio, sin que se requiera modificaciones. Como indica Luna Leopold, en la mayoría de los casos es inadecuado hacer intervenciones y puede producir problemas mayores a los que se quiere mejorar. Los cauces del río Cañar están en estado de alteración básicamente en la zona de los conos aluviales, principalmente por razones de tipo antrópico, se trata de llevar las plantaciones y los pueblos más allá del borde de crecidas histórico, reduciendo la sección del río con lo que aumenta su velocidad volviéndose más erosivo y peligroso. RÍO NORCAY El curso del río Norcay, al contrario de lo que sucede con el Bululubulu, que está gobernado por una falla que lo confina, discurre a todo lo ancho del abanico aluvial. Ni siquiera ha sido capaz de excavar un cauce dentro del abanico aluvial. Este río está alterado en la actualidad por la construcción de la carretera Molleturo-Naranjal que arrastró hacia sus cauces naturales varios millones de metros cúbicos de sedimentos de diferente origen y tamaño, siendo los recientes de menor tamaño. Estos sedimentos han cambiado la rugosidad del lecho, especialmente en la parte baja de los abanicos aluviales, lo que ha hecho que los ríos con mayor velocidad y energía hayan reducido la longitud de sus cauces en las zonas bajas y hayan tendido a rectificarse en estas zonas. El tratamiento en este caso será volver al río a su pendiente original y mantenerla a futuro ya que el arrastre de sedimentos de la carretera fue un fenómeno momentáneo. La solución en este caso ha sido encauzar al río dentro de un amplio lecho mediante protecciones longitudinales desde la salida a la planicie, donde se ha tenido la precaución de llegar con los diques hasta la zona en que el río tiene forma de “V” y asimismo llegar

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hasta la confluencia con el Cañar en donde se ha colocado diques hasta su nivel de crecida que es superior, ya que el Cañar embalsa al Norcay cuando crece. Será muy importante el control de la zona del ápice del abanico, ya que en esta zona el río puede escoger una nueva dirección; esto se conseguirá haciendo que los diques limitantes lleguen hasta el sitio de salida de las montañas. Sería también adecuado que se permita la limpieza oportuna de sedimentos del lecho, ya que los mismos están en desequilibrio con la cantidad que mantenía el equilibrio del Norcay. RÍO PATUL El problema en este río es similar al caso del Norcay, con la diferencia de que su pendiente media es mucho mayor, lo que lo vuelve menos sinuoso. Este factor deberá ser considerado en el diseño de los diques. El Patul al contrario del Norcay ha excavado un cauce profundo dentro del abanico aluvial. El Patul arrastra rocas de tamaños grandes, del orden de los 2 a 3 m, e inclusive mayores, por lo que se trata de un río acorazado. Sus protecciones longitudinales serán de mayor envergadura que en el caso del Norcay. RÍO PIEDRAS El río Piedras es un río que tiene su origen en la parte baja de las montañas, se comporta más como un estero propiamente que drena los conos aluviales de los ríos circundantes OTROS RÍOS Con relación a los demás ríos del sistema Cañar cabe anotar como característica común que en toda la cuenca los cauces de los ríos han sido objeto de agresiones para reducir su ancho, lo que ha sido compensado por sucesivas elevaciones del nivel de los diques, unas veces del lado derecho y otras del izquierdo, según el apoyo político de las comunidades o de los intereses particulares, lo que ha terminado elevando desmesuradamente los diques de protección lateral con eliminación de las orillas de inundación natural para destinarlas a cultivos, poniendo en peligro a las comunidades, ya que el agua tiene capacidad erosiva en función de su altura. La solución dada por la Asociación Consultora es la de restablecer dichas orillas de inundación natural y ubicar los diques a suficiente distancia, para que la sección del cauce sea horizontal; esto mejorará la estética de las orillas y las volverá accesibles para el disfrute de la población asentada a sus orillas y ayudará a restablecer el equilibrio natural de los ríos. En el río Cañar, en la zona en que entra el río Blanco hasta Zhucay, las condiciones de anchos y pendientes indican que estos lechos están en equilibrio, sin que se requiera modificaciones. Los cauces del río Cañar están en estado de alteración básicamente en la zona de los conos aluviales, principalmente por razones de tipo antrópico.

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El control de las márgenes en el río Norcay será longitudinal tratando de mantener al río dentro de una amplia zona pero dentro de su cauce aluvial, sin intentar ganar espacio al río. Será muy importante el control de la zona del ápice del abanico, ya que en esta zona el río puede escoger una nueva dirección. c) LIMPIEZA DE SEDIMENTOS El río Cañar es un río que tiene un gran arrastre de sedimentos de 2’400.000 toneladas por año aproximadamente, los que tienen la tendencia a aumentar debido al deterioro del ecosistema en las cuencas altas del mismo y en particular por el enorme aporte de sedimentos producido por la construcción de la vía Molleturo-Naranjal y actualmente por las vías construidas por los mineros especialmente en la cuenca del Norcay. Esta tendencia se agravará en el futuro debido a la incorporación, cada vez mayor, de terrenos a la agricultura con el consiguiente retiro de caudales del río, para el riego, que bajan el caudal medio del río disminuyendo la energía disponible para el traslado de los sedimentos con los que estaba equilibrado el río Cañar en condiciones normales y produciendo agradaciones a lo largo del cauce, especialmente en las zonas bajas donde por la baja pendiente se depositan y en crecidas pueden formar barreras en la desembocadura que provocan inundaciones hacia aguas arriba y mayor depósito de materiales. La descarga del río Cañar se encuentra en este momento llena de sedimentos y en algunas partes se han formado islas, las que han sido limpiadas por los hacendados de la región para evitar el embalsamiento del agua, el mismo que por durar demasiado ha llegado a afectar al mangle. La solución a largo plazo, que se ha diseñado contempla la extracción de los sedimentos en la zona anterior al manglar, donde existe todavía acción del flujo inter-mareal a fin de que la marea ayude a llevar en bajamar los mismos. Esto se lo ha diseñado mediante la construcción de un canal que atraviesa desde el río Cañar hasta el estero Álamos, en una longitud de 2.023 m, el mismo que al formar el efecto de una curva permitirá la entrada de la mayor parte de los sedimentos hacia el canal construido, permitiendo que se sedimenten y puedan ser extraídos, así como con el dragado de la parte final del río Cañar. Los criterios y cálculos referidos a la limpieza de sedimentos en el río Cañar se encuentran en el Anexo F. 3.4.1.2 DERIVADORA CAÑAR PARA CONTROL Y REGULACIÓN DE CAUDAL ES En el río Cañar se establece un punto de control en el sector Pancho Negro (hacienda La Grecia, en la unión del río Cañar con el estero Pancho Negro), debido a que hasta este punto el río Cañar llega un caudal máximo de 1.500 m³/s, correspondiente a una lluvia de período de retorno de 50 años; en este el sitio se implantará la Derivadora Cañar, Mediante este componente se ha previsto desviar por el By-pass Cañar un caudal pico de 1.100 m 3/s, y mantener en el río Cañar un caudal de 400 m 3/s; este caudal del río Cañar (400 m3/s), luego de la junta con los ríos Piedras y Norcay, se espera que, a la altura del poblado Puerto Inca, se incremente a 1.000 m 3/s durante una crecida máxima en un período de retorno de 50 años, debido a los aportes de los ríos Norcay, Cañas y el estero Paico.

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Es decir, la derivación de caudales a través del By-Pass Cañar, permitirá disminuir el caudal en toda la zona a partir de la derivadora; los caudales en exceso serán derivados al By-pass Cañar y transportados hacia la descarga en el estero Soledad Grande. La Derivadora extrae los excesos de crecida del río Cañar en 1.100 m3/s hacia un Bypass que desemboca al estero Churute a través del estero Soledad Grande. Consiste de un canal con control de compuertas en el río y un vertedero de caída libre sin compuertas en el By-pass. La estructura que queda del lado del río será una estructura de hormigón de sección rectangular, dotada de ranuras para colocar tablones de cierre, en caso de requerir mantenimiento. Adicionalmente, se dispone de un sistema de compuertas de fondo diseñadas para un rango de caudales, compuertas que permiten controlar que el flujo que pasa hacia el río Cañar, esté entre 400 y 800 m3/s. Se tendrán 10 compuertas de tipo radial, con accionamiento mecánico a base de aire comprimido (sistema óleo-hidráulico). Estarán colocadas entre dos pilas de 1,20 m de ancho y tendrán la altura indicada en los planos de diseño correspondientes. Se dispondrá de topes para las compuertas, hasta una altura tal, que en la condición de caudal máximo de diseño estén abiertas hasta una altura que permita circular los caudales entre 400 y 800 m 3/s según sea el caso. Hacia la parte superior no existirán topes, pudiendo abrirse las compuertas hasta la capacidad máxima. La ventaja de este sistema de compuertas de fondo, en relación a uno de vertedero con compuerta, es que los sedimentos fluyen libremente por debajo de la compuerta sin necesidad de un vertedero que se convierte en retenedor de sedimentos hacia aguas arriba, que además de deteriorar el funcionamiento hidráulico del vertedero, requiere un mantenimiento constante a través de una compuerta ubicada a nivel del río en el sitio. Para valores mayores a los de diseño del río, las compuertas podrán ser operadas como un medio de protección del By-pass Cañar. En el caso de que se haya llegado a niveles de alarma se enviará al río un caudal mayor al de diseño, en cuyo caso el cauce del río deberá soportar valores mayores dentro del borde libre planteado, o en su defecto inundando zonas susceptibles, las que deberán tener un sistema de control de evacuación con alerta temprana. La operación de las compuertas será automática con la implementación de sistemas de medición de niveles y caudales de los ríos Piedras y Norcay, que ordenen la operación del sistema de compuertas del río Cañar en la derivadora, y envíen hacia el By-pass Cañar las cantidades que se requieran. La derivadora dispone de un cuenco amortiguador, cuyo objetivo será eliminar la energía del vertedero de caída libre, mediante un salto hidráulico confinado capaz de entregar los caudales de diseño hacia el By-pass. La transición toma los caudales del cuenco amortiguador y los traslada hacia el By-pass, de tal manera que su energía se vea disminuida. La transición fue resuelta constructivamente con hormigón Ciclópeo que lleva el agua desde una sección rectangular en la entrada hasta la de doble trapecio del diseño del by-pass .

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En la Ilustración 6 se muestra de manera esquemática la Derivadora Cañar con sus componentes. En el Anexo A se presentan de manera general los criterios de diseño del proyecto y en el Anexo B se detallan todos los criterios adoptados, cálculos, así como las conclusiones y recomendaciones relacionadas con la Derivadora Cañar en particular. Hay que mencionar que, los criterios de diseño originalmente empleados, fueron ajustados para el diseño definitivo, tomando en cuenta los resultados arrojados por los modelos hidráulicos tanto físicos como matemáticos, construidos por la Asociación Consultora. En lo referente a la derivadora Cañar, el modelo físico arrojó las siguientes conclusiones: “Sobre la base de los estudios morfológicos realizados se identifica como alternativa a ser considerada más adecuada en los análisis posteriores, a la configuración con la alineación del azud correspondiente a 30°. Para ello se deberá proceder con el diseño más detallado de los elementos de encauzamiento (espigones) y el canal artificial en la franja de la margen derecha del cauce.” Acatando esta recomendación, el diseño se realizó con un ángulo de 30° en la entrada del flujo hacia la derivadora. Además, para permitir la limpieza de sedimentos de la parte cóncava de la curva de entrada hacia el by-pass, se diseñó un dentellón a la distancia requerida, consiguiendo el efecto que fue observado en el modelo físico de que en flujos bajos el agua choca con el dentellón y se proyecta perpendicularmente al obstáculo y se dirige hacia la parte cóncava de la curva donde puede arrastrar los sedimentos que se hayan depositado. Para permitir la limpieza de los sedimentos que se acumulen en este sector, se diseñó una rampa de acceso a los diques, que permite que la maquinaria necesaria pueda extraer dichos sedimentos, que podrán ser utilizados en obras de construcción en la región. Hay que tomar en cuenta que en la zona de entrada de la derivadora hacia el bypass se encuentra la descarga del estero Pancho Negro, la misma que coadyuva a la limpieza de la zona de entrada de la derivadora. Una conclusión interesante del modelo físico tiene que ver con la proporción conseguida en la derivadora, con respecto a los caudales derivados hacia el bypass y los que continúan por el río: “La derivación de caudales a través del azud presenta valores aceptables en el rango de proporción referida a la modelización morfológica llevada a cabo. Para el caudal pico del hidrograma de diseño, los porcentajes derivados son desde 76% a 93% del caudal proyectado”. Para mejorar este reparto, se observó que en el modelo existía una sobreelevación considerable a la entrada del canal en donde se ubicaron las compuertas, debida al hecho de que el flujo entre las pilas funciona como si fuera una entrada de caudal. Para corregir esto, se consideró el calado normal en el canal sumado al aumento de calado para superar la pérdida de entrada que tiene la fórmula He= K*v^2/2*9.81, siendo el valor de k=1 la pérdida de entrada, además del calado del canal, con lo cual el diseño se ajusta convenientemente a los valores de distribución requeridos.

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 6. DERIVADORA CAÑAR

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El estero Pancho Negro desemboca en la zona donde está emplazado el azud de la Derivadora, lo que garantiza que aunque puedan darse sedimentaciones en esta parte, cosa que según el modelo físico no ocurre, los mismos podrán ser lavados por el flujo de este estero. Se ha dispuesto la ubicación de una estructura que permite derivar los excesos de caudal de este estero hacia el bypass, lo que permite humedecer la base del bypass evitando la formación de costras que en las crecidas pudieran ser llevadas hacia abajo como sedimentos. (Ilustración 7) El estero Pancho Negro desemboca en la entrada de la Derivadora mediante ocho alcantarillas de 2 m de diámetro cada una. (Ilustración 8) 3.4.1.3 BY-PASS CAÑAR De acuerdo con los estudios hidrológicos realizados en la cuenca de captación del río Cañar, el caudal de diseño para una lluvia con período de retorno de 50 años es de 1.500 m3/segundo en el punto de ubicación de la toma, de los cuales permanecen en el río Cañar 400 m3/s y se derivan hacia el Bypass 1.100 m 3/s. Esta distribución se realiza debido a que el río Cañar en Puerto Inca soporta únicamente un caudal de 1.000 m3/s en su cauce modificado, y existe la posibilidad de que los dos afluentes principales en el trayecto desde la estructura de derivación hasta Puerto Inca, los ríos Piedras y Norcay más el estero Payco aporten en conjunto 600 m3/s, los que sumados a los 400 m3/s del Cañar llegarían a los 1.000 m3/s que soporta el cauce luego de que sea modificado con la construcción de un nuevo puente y la demolición del actual, así como de un cauce formado con diques longitudinales, El By-pass Cañar inicia su curso a partir de la estructura de derivación del Río Cañar, luego del sistema de disipación de energía de tipo SAF-USBR; se dirige, en lo posible, por el lindero de la hacienda La Grecia, atravesando unas colinas arcillosas de unos 8 m de altura, las que deberán ser excavadas para dejar pasar el By-pass, que tiene un ancho entre ejes de diques de 290 m. Las zonas de colina -al inicio del trazado- proveerán las arcillas y materiales cohesivos que al mezclarse con materiales de otras zonas del área del proyecto brindarán materiales adecuados para la conformación de los diques, tanto del By-pass como del resto de diques de protección de los ríos del proyecto. El trazado del by-pass (Ilustración 9) continúa hasta cruzar casi perpendicularmente la vía Puerto Inca – La Troncal. A partir de este punto los terrenos atravesados son en su mayoría pastizales, plantaciones de caña y sitios sin cultivos, hasta ingresar en las lagunas denominadas La Lagartera y La Envidia. El By-pass Cañar finalmente atraviesa pastizales de la hacienda Teresópolis hasta cruzar perpendicularmente la vía Boliche – Puerto Inca; de ahí en adelante el trazado del Bypass va paralelo al estero Palma Grande, hasta su desembocadura en el estero Churute a través de 3 esteros (Soledad Grande, Primer cruce Álamos y Segundo Cruce de Álamos).

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 7. DESCARGA PANCHO NEGRO Y ALCANTARILLA PANCHO NEGRO

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 8. BYPASS CAÑAR

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Al inicio tiene forma rectangular con un ancho de 280 m. Esta forma rectangular se convierte luego de una zona de transición de 120 metros construida en enrocado, en un canal en tierra de forma trapecial, con un cauce interior de 100 m de ancho en la base y taludes de 1V:5H. El cauce interior tiene una profundidad de 1,5 m, desde la superficie del terreno. Este valor se adoptó con el objeto de no interferir con el nivel freático de las zonas circundantes. Luego del cauce interior, el by-pass continúa con las orillas que tienen un ancho de 73 m a los dos lados, y una pequeña pendiente de 1H:250V y a partir de este punto continúa con los taludes del dique de tierra que conforma el by-pass. La ruta escogida se basó en la topografía producida en la etapa de factibilidad y considerando los siguientes factores: •

Pendiente en bajada hacia la zona de descarga

•

Disponibilidad de los agentes sociales que en algunas formas se encontraban reacios a permitir los trabajos de topografía necesarios.

•

Establecimiento, en lo posible, de la ruta por zonas de menor coste social

•

Disponibilidad de un área para embalse intermedia

•

Menor valor de expropiación: preferiblemente cañicultura, arrozales

•

Ubicación del embalse en zonas que a futuro van a necesitar riego

•

Futuro del embalse como humedal

•

Esteros de dimensiones grandes a fin de minimizar el impacto ecológico

•

Disminución de tamaño de puentes ubicando los accesos aproximadamente perpendiculares.

Se adopta en el diseño una sección similar a la diseñada para los Bypasses construidos actualmente, la misma que consta de un cauce principal de tipo trapecial con ancho base de 100 m, taludes de 1 V: 5 H, profundidad H= 1,5 m, orillas con el 0,4 % de pendiente, taludes del cauce secundario variables según la geotecnia de la zona, hasta llegar a una altura de tres metros sobre el nivel del terreno. Lateralmente se diseñan canales de ancho calculado para las áreas de aporte con taludes de 1V:1,5 H. Como se puede ver el ancho entre ejes de diques es de 290 m y el ancho de franja de 350 m. El By-pass atraviesa una zona de bajo nivel agrícola por su condición arcillosa, por lo que la ruta propuesta no ha tenido mayor oposición por parte de los pobladores. Los cálculos realizados, así como los criterios utilizados para el diseño del by-pass Cañar se presentan en el Anexo C.

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El Bypass Cañar, en color amarillo en el gráfico siguiente, es una estructura de 23 Km de longitud, cuyo propósito es conducir los excesos de crecida del Río Cañar (crecida de Tr=50 años de período de retorno), hacia el Estero Soledad Grande.

Los modelos matemáticos realizados en el Laboratorio de Hidrosistemas “Ven Te Chow” de la Universidad de Illinois, para este proyecto, hacen la siguiente recomendación respecto al by-pass: “Reducir la pendiente del canal bypass para evitar su erosión y posterior destrucción debido a altas velocidades durante eventos de crecida. Otra opción podría ser revestir o colocar vegetación en ciertos tramos del canal en donde se observan velocidades altas y con ello evitar la erosión en estas zonas” . Con relación a esta recomendación se la aceptó en el sentido de que lo importante es la reducción de las velocidades, ya que la reducción de la pendiente hubiera implicado aumentar la longitud del bypass de una manera desmedida. Entonces, se decidió utilizar un aumento de la rugosidad del lecho, mediante enrocado en el cauce menor, que es la zona en donde se producen las mayores velocidades. El enrocado, a su vez, permite que en esta zona se acepten velocidades mayores, alrededor de 2 a 2,50 m/s, sin problema de socavación. Por efectos de tipo económico, y en consideración a que la zona tiene un intenso movimiento de tipo agrícola, el material de excesos de la conformación de la sección del bypass es más económico depositarlo en el talud seco de los diques con lo que los mismos pueden ser construidos de mayor ancho con lo que a más de la mayor seguridad que se obtiene, pueden ser convertidos en vías de intercomunicación, la ubicación

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diagonal del Bypass lo convierte en una alternativa para el flujo vial hacia el nuevo puente que se construirá hacia el puerto Marítimo para la vía Cuenca Guayaquil a través de Cochancay. 3.4.1.4 3.4.1.4 SEDIMENTADOR SEDIMENTADOR LA L AGARTERA El By-pass Cañar ingresa a las lagunas Lagartera – La Envidia, que actualmente son utilizadas por los habitantes del sector como sitios s itios de reservorio para el riego. Esta zona será utilizada para la sedimentación de los materiales que pudieren ser trasportados por el By-pass, de modo que el caudal que llega al estero Soledad Grande sea lo más limpio posible. posible. La delimitación del área del emplazamiento (Ilustración 9) de las estructuras propuestas se realizó de tal forma que su vaso topográfico sea factible para receptar los caudales de máximas crecidas (Q= 1.100 m3/s) con las velocidades más bajas posibles (oscilan entre 0,6 a 0,8 m/s). La adecuación de esta zona, para conseguir una laminación uniforme del caudal de máxima crecida, se logra a través de la excavación y nivelación de toda la zona, de m modo odo de obtener pendientes fijas, tanto longitudinales como transversales. La excavación de este material corresponde una fuente importante de arcilla, que podría ser utilizada para la conformación de los diques del resto del proyecto. Los cálculos efectuados para el Sedimentador se presentan en el Anexo I Es un embalse de cerca de 15 millones de m3 localizados en un área de 442 Has, destinado a retener los sedimentos que eventualmente puedan pasar por la Derivadora Cañar y que podrá ser usado al final del período de invierno para riego agrícola, sin perjuicio de que será un humedal de gran tamaño donde se alojará todo tipo de vida acuática y aves. A la salida de la Lagartera se colocará una estructura de control consistente de un vertedero de caída libre, un cuenco amortiguador, y una transición similares al de la estructura de derivación en el río Cañar (Ilustración 10 y 11), el mismo que elevará el nivel de salida en 2,25 m a partir de la cota 19 msnm, sobre este nivel se coloca el de la altura de energía He que es de 1,53 m, por lo que en crecida máxima la cota del embalse de la lagartera es la 22,78 msnm. Los modelos matemáticos realizados en la Universidad de Illinois, permitieron recomendar lo siguiente: “Proteger los diques internos de la laguna Lagartera para evitar su erosión en tiempos de crecida”; para cumplir con esta recomendación, se enrocaron los diques. Se ubicarán 10 alcantarillas de diámetro de 2 m en una depresión del costado izquierdo de la lagartera las mismas que permitirán la entrada del flujo que ingresa a la lagartera hacia un brazo de laguna que está fuera de los diques. Se colocarán dos salidas de riego en los puntos indicados en los planos de detalle de Diámetro = 500 mm (Ilustración 12), las mismas que posibilitarán el mantenimiento del servicio de riego que actualmente funciona en estas lagunas y que se destruirá con las obras que se diseñan

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ILUSTRACIÓN ILUSTRACIÓN 9 – SEDIMENTADOR SEDIMENTADOR LA LAGARTERA LAG ARTERA

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ILUSTRACIÓN ILUSTRACIÓN 10 – AZUD LA L AGARTERA

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ILUSTRACIÓN 11 – CANAL LATERAL DEL AZUD LA LAGARTERA

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ILUSTRACIÓN 12 – ESTRUCTURAS DE RIEGO

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3.4.1.5 DESCARGA DEL BY-PASS EN EL ESTERO SOLEDAD GRANDE Se ha diseñado la descarga del By-pass Cañar con un sistema que imita a la naturaleza, ya que se crea una zona de transición donde se permitirá los flujos y reflujos de la marea en un canal de cerca de 1,1 kilómetros de largo construido artificialmente, donde se podrá extraer los sedimentos del canal central para depositarlos en una zona contigua que será expropiada para este propósito. La acción del flujo intermareal actuará también en el actual cauce del estero Palma Grande y en parte del canal interior del bypass, el que se prolongará hasta empalmar con el actual estero Palma Grande. En la situación actual –sin la descarga prevista en el proyecto- dentro de la zona de descarga, circula el estero Palma Grande que desemboca en el estero Soledad Grande, ubicado en la zona del Manglar. Afluentes del Soledad Grande son el estero 1 y el estero 2, el estero Palma Grande, el estero Palma Chica, y el estero Mona Grande, que a su vez tiene por afluente al estero Mona Chica. Con el proyecto (Ilustración 13), a fin de minimizar el impacto ambiental de una descarga directa en el estero, se crea una extensa zona de descarga de aproximadamente 1,1 Km de ancho en la zona anterior al Manglar, y 2,7 Km de largo aproximadamente, en la que el exceso de crecidas de 1.100 m3/s pueda circular libremente con velocidades bajas dentro de los diques de confinamiento, y dentro de la cual los sedimentos puedan ser recuperados, antes de entrar al manglar. Los muros que corresponden a las camaroneras existentes serán rebajados hasta 0,5 m de altura, conformando celdas de sedimentación y con ello permitiendo el manejo de la zona de descarga como un gran humedal en el que de por si se desarrollarán especies propias del medio; dadas las facilidades de circulación, los visitantes podrán tener acceso directo prácticamente a cada una de las celdas del “gran manglar”, apreciar el proceso de recuperación de las especies vegetales y la interacción de las aguas dulces y marinas, obviamente con un amplio espacio para el asentamiento temporal o estacional de aves migratorias; y en el futuro podría ser aprovechado para desarrollo y capacitación ambiental. El proceso biológico se da desde la entrada de agua donde se produce la captación y disposición de algas, ya en la celda se desarrollan las inter-relaciones orgánicas del suelo, los microorganismos, la fauna, las algas, las plantas , los microorganismos, etc.; simultáneamente se realiza la descarga de gases y acumulación de sedimentos (éstos pueden ser recuperados y posteriormente comercializados para mejoramiento de los suelos pobres); a la salida del agua de las celdas, se produce la recuperación microbiana, lo que es captado por las plantas; este proceso es el mejor sistema explicativo del ciclo natural de los humedales; lo que es posible desarrollar en el sitio de la descarga, como se aprecia en los gráficos siguientes.

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La descarga de proyecto se aprecia en el gráfico siguiente; en esta zona se respeta el cauce del estero Palma Grande que seguirá funcionando tal y como lo ha hecho hasta ahora.

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 13. DESCARGA B Y-PASS CAÑAR

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Mecanismo de Limpieza Natural El, mecanismo de limpieza de los sedimentos en forma natural, lo comprende el flujo inter-mareal, que utiliza la marea alta, embalsando las aguas, reduciendo la velocidad del cauce y a través de las sales, el agua salada flocula los coloides del agua dulce procurando su sedimentación, y utiliza también la disminución de nivel de la marea baja, para producir el gradiente necesario para que los sedimentos puedan ser arrastrados por las aguas hacia el océano. Se puede decir que la marea baja es el punto de control de los sedimentos y la alta el límite del Manglar. Por tanto hasta la cota de marea alta será el límite de recuperación de Manglar dentro de nuestro sistema. Mecanismo de Limpieza artificial Canales principales: Nuestro diseño imita el mecanismo natural, ya que se construirán canales hacia el interior de la zona de expansión, los que llevarán hacia el interior de la zona de expansión la influencia de la marea alta y baja; estos canales tienen pendientes de 0,26%. Estos tendrán un ancho de 5 m con pendientes transversales de 1:10 V: H, similares a los que tienen los canales naturales en este momento Canales secundarios: Estos canales son construidos en forma transversal a los principales y desaguan en ellos con una pendiente de 0,2 por mil, tienen por objeto convertirse en trampa de sedimentos antes de su descarga. Paralelo al dique de salida y en el ancho de 1 km. aproximadamente se construirá un canal de recolección de sedimentos de pendiente 0,2 por mil de 100 m de ancho que se inicia en el estero Palma Grande en la cota -1,4 msnm, que permite la entrada de la marea hacia el canal, permitiendo que algo de lo sedimentado pueda ser lavado por el flujo inter mareal, pero que tiene una pendiente muy baja, permitiendo también el depósito de sedimentos que pueden ser sacados en un proceso de operación y mantenimiento. A los costados de este canal se ubicará un camino carrozable que en secado permitirá el transporte de los materiales. Este camino estará enterrado dentro del suelo en 50 cm con 30 cm de piedra y en 20 cm en la parte superior de la piedra, se colocará material de base, en la parte inferior deberá tener tubos de desagüe dirigidos hacia el canal artificial colocados dentro de un dren francés envuelto en geo-membrana permeable, los que se colocarán cada 50 m. A medida que el flujo en el estero Palma Grande se incrementa con el aporte del Bypass, la altura en este canal comienza a subir lentamente de modo que cuando se incrementa a caudales mayores, este canal estará lleno de agua y al comenzar el vertido por la parte superior del dique se producirá un vórtice de eje horizontal que depositará los sedimentos que todavía se encuentren en el caudal líquido que seguirá por sobre el canal hasta salir a través del muro permeable con velocidades inferiores a 1 m/s. En las orillas de este canal se sembrará Mangle, el mismo que ayudará a que el flujo pase con menor velocidad a través del canal.

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El sistema ecológico se mantiene exactamente igual al actual y se consigue la eliminación de los excesos con el menor daño ecológico. Estructura de distribución de Flujo: Este dispositivo es un dique de gaviones ubicado en la cota 2 msnm a todo lo largo de la salida, sobre la que se distribuirá la crecida de diseño a lo largo de 1,0 km de longitud aproximada con velocidades medias de menos de 1 m /s. La cota escogida tiene que ver con la altura de la marea que llega a 2,345 msnm, y significa que la marea limpiará toda la zona de camaroneras hacia atrás de la misma pudiendo recuperarse el manglar en aquellas. En la zona del actual cauce, para efecto de conseguir una zona de descarga uniforme será necesario rellenar una franja de unos 150 m aproximadamente hasta la cota 2 de salida del vertedero (relleno sobre el estero existente). En esta zona será necesario colocar un tabla estacado impermeable diseñado considerando los aspectos geotécnicos Este tabla estacado impedirá que eventualmente se pueda producir un Dam break en esta zona y produzca la crecida máxima un enorme hoyo. Alcan tarillas de control: Serán colocadas tres alcantarillas de control, una en cada salida, en el actual estero Palma Grande, y otra en cada uno de los canales principales, y serán de 2,5 m de diámetro que trabajarán ahogadas como una pérdida de carga controlante que obliga a que caudales de cierta magnitud se vean obligados a distribuirse por toda la estructura de distribución de flujo, en condiciones normales permiten el paso de la marea alta hacia el interior de la zona de descarga, Los sedimentos que queden depositados en la zona aguas arriba de las alcantarilles de control serán limpiados por el flujo inter-mareal y también serán desalojados con operación y mantenimiento cada cierto tiempo de los canales transversales. La alcantarilla en el estero Palma Grande estará ubicada en la cota -2,5 msnm y las dos de los canales, estarán en la cota -1,0 msnm. La influencia de la marea en el canal de llegada del bypass, en los esteros artificiales creados con el canal construido, en el actual cauce del estero Palma Grande, en el corte de meandro y en los esteros 1 y 2 afluentes del Palma Grande, se debe al flujo inter mareal que ayudará a llevar los sedimentos en marea baja, hacia afuera de la descarga. En la salida de este estero hacia el Soledad Grande, se crea un punto duro de control de flujo a base de un umbral de gavión ubicado a la altura 2 msnm, que sigue la dirección de los dos esteros artificiales que se crean a lado y lado del Palma Grande de acuerdo con los planos de detalle, el mismo que deberá interrumpirse en el cruce del estero Palma Grande respetando su actual cauce, pero, este punto de control de flujo continúa lateralmente con un dique a nivel 2 m a lo largo de aproximadamente 1,1 Km de orilla derecha del estero Soledad Grande, hasta los diques de encauzamiento que a su vez terminarán alcantarillas de control. Este dique de gaviones tendrá una pendiente variable hacia el estero Palma Chica.

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El objetivo de esta estructura es el de dejar pasar el agua en forma controlada hacia la zona de manglar ubicada en la orilla derecha del estero Palma Grande. Inserción d e la descarga en el sistema flu vial general La descarga del Bypass se produce en el estero Palma Grande, el mismo que descarga en el estero Soledad Grande al que luego se incorpora el estero Palma Chica; el Soledad Grande tiene tres descargas hacia el estero Churute, como se observa en la imagen que sigue:

• • •

El estero Soledad Grande propiamente dicho El estero Primer Cruce de Álamos que lleva las aguas a descargar en el estero Álamos que actualmente es la descarga del Río Cañar El estero segundo Cruce de Álamos que descarga directamente al estero Churute

Con esto se consigue una menor afectación al ecosistema, al distribuir el flujo en una zona mucho más amplia de aproximadamente 10.000 Has 3.4.1.6 DESCARGA DEL RÍO CAÑAR a.- Situación Actual El río Cañar, es un río que tiene un gran arrastre de sedimentos -2’400.000 toneladas por año aproximadamente-, los que tienen la tendencia a aumentar debido al deterioro del ecosistema en las cuencas altas del mismo y en particular por el enorme aporte de sedimentos producido por la construcción de la vía Molleturo Naranjal y actualmente por las vías construidas por los mineros especialmente en la cuenca del Norcay. Esta tendencia se agravará en el futuro debido a la incorporación cada vez mayor de terrenos a la agricultura con el consiguiente retiro de caudales del río para el riego, lo que conlleva a que se reduzca el caudal medio del río, consecuentemente disminuyendo la energía disponible para el traslado de los sedimentos; esta situación produce agradaciones a lo largo del cauce, especialmente en las zonas bajas donde por la baja pendiente se depositan y en crecidas pueden formar barreras en la desembocadura que provocan inundaciones hacia aguas arriba y mayor depósito de materiales.

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Este efecto ha hecho estragos en el cauce del río Cañar, al extremo de haber taponado el antiguo cauce que desembocaba en el estero Dos Ramas al punto de que difícilmente se puede reconocer actualmente este lecho. La actual desembocadura es en el estero Boca de Álamos que constituye el punto más bajo de la zona de la desembocadura, y con el cual confluye el río Cañar, aguas abajo de la población de Puerto Envidia, a partir de la cual se desarrolla el Manglar . En la actualidad la descarga del río Cañar se encuentra llena de lodo y en algunas partes se han formado islas que han alcanzado alturas hasta de tres metros en crecidas; los hacendados de la región las limpian frecuentemente para evitar el embalsamiento del agua, sin embargo de lo cual, ha llegado a afectar al Manglar. La limpieza de los sedimentos en la zona del manglar destruye las plantas ya que las máquinas deben ubicarse en las orillas para poder realizar la limpieza; un mecanismo adecuado para evitar la destrucción de las plantas debería ser mediante la utilización de dragas que puedan navegar en el río. Actividad que requiere una frecuencia anual, aspecto que se vuelve prohibitivo dado su elevado costo. b.- Situación con Proyecto La solución a largo plazo, que se ha diseñado contempla la extracción de los sedimentos en la zona anterior al manglar, donde existe todavía acción del flujo inter-mareal a fin de que la marea ayude a llevar en bajamar los mismos, esto se consigue mediante la construcción de un canal que atraviesa desde el río Cañar hasta el estero Álamos en una longitud de 2.023 m ,el mismo que al formar el efecto de una curva permitirá la entrada de la mayor parte de los sedimentos hacia el canal, éste al tener una pendiente muy baja (0,2 por mil), permitirá que se sedimenten y puedan ser extraídos (Ilustración 14). Al costado izquierdo del canal se deja una zona para depósito de sedimentos de 100 m de ancho por todo el largo del mismo, con el propósito de ubicar allí los sedimentos que se depositen; esto requiere una operación y mantenimiento que deberá ser realizada. Estos sedimentos al ser limos finos son una fuente de nutrientes que será muy apetecible para los agricultores a quienes se pueden ofrecer para rellenos de las zonas bajas.

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Zona de depósito de sedimentos

DE Ubicación del lugar en que se colocará el canal de retención de sedimentos en la descarga del Cañar, en la curva al fondo está ubicado cerca de Puerto Envidia; en la actualidad existe un canal pequeño en el que se puede observar la gran cantidad de sedimentos que retiene. Obviamente, este canal se lo hará de mayor tamaño y se dejará una zona de depósito de 100 m a partir de la orilla izquierda del canal. El propósito es aumentar la cantidad de sedimentos retenidos a lo largo del canal (2.023 m de longitud), en una zona donde es posible limpiarlos y donde su colocación a lo largo del canal creará a futuro una zona alta donde se puedan ubicar plantaciones que no serían inundables. A futuro se podrán colocar canales pasados los 100 m y usarlos de igual manera, de modo que la solución puede seguir siendo usada. En la zona de descarga se procurará la siembra de Manglar que ayudará a depurar la calidad del agua. Con respecto a la necesidad de limpiar sedimentos en los canales, los modelos matemáticos realizados en el Laboratorio de Hidrosistemas “Ven Te Chow” de la Universidad de Illinois, para este proyecto, hacen las siguientes recomendaciones:

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AQUÍ ILUSTRACIÓN 14. CANAL DESCARGA DEL RÍO CAÑAR

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“Prever la limpieza de los canales de sedimentación, ya que los mismos son zonas donde el sedimento se va a depositar, por lo que la geometría de los mismos se va a ver alterada y con ello su funcionamiento no será igual al del diseño original” . Para dar cumplimiento a esta recomendación, se han ubicado vías de acceso en el borde de los canales de retención de sedimentos, vías que se empalman a los diques, desde los cuales la maquinaria puede ingresar a recoger los materiales depositados en el canal. “Proteger los canales de sedimentación ubicados en la zona de descarga al estero. Gran cantidad de flujo y sedimento pasan a través de los mismos durante las crecidas, por lo que están expuestos a erosión”. Se han protegido los canales de recolección de sedimentos con enrocado para evitar este problema evidenciado en los modelos matemáticos. La situación actual del río Cañar como repetidamente se menciona es bastante crítica en la desembocadura y a pesar de que en el futuro buena parte de sus sedimentos podrá ser recuperada por este mecanismo ,requiere de un dragado permanente que permita mantener los niveles de flujo y reflujo que permiten la salud de la descarga ,por lo que será recomendable complementar los esfuerzos que resulten del diseño de estas obras con una labor de mantenimiento de las descargas de los ríos que debería ser tomada como una operación y mantenimiento obligatoria del estado de las descargas de los rìos hacia el futuro en que la situación será cada vez peor. 3.4.1.7 PUENTES EN EL SISTEMA CAÑAR Los puentes sobre los ríos del Sistema Cañar han sido construidos con limitaciones muy marcadas desde el punto de vista hidráulico, básicamente considerando los calados de las crecidas máximas anuales basadas en la experiencia de los moradores, y dentro de un entorno en que se construían diques de protección longitudinales cada vez menos anchos y cada vez más altos; a medida que los vecinos subían el tamaño de sus diques inundaban la orilla del otro lado y viceversa. Unido a esto el hecho de que nunca se consideró al río como una entidad constituida por cauce y orillas de inundación con nivel freático alto, que se inicia en el borde del agua, sino solo lo que se veía, que es el cauce mojado, los resultados están a la vista: ríos con secciones hidráulicas insuficientes, con estribos ubicados dentro del cauce, con vigas que llegan hasta los niveles de crecida, puentes que represan las crecidas y provocan inundaciones hacia aguas arriba, cauces sin orillas, orillas inaccesibles para las personas y los animales silvestres, el río separado del resto del paisaje, como un extraño. Por lo indicado, el proyecto contempla flujos para caudales de diseño con un período de retorno de 50 años; por lo tanto los puentes deben tener capacidad hidráulica suficiente para evitar posibles remansos y embalsamientos que pueden provocar inundaciones o desbordamientos. La evaluación hidráulica de puentes ubicados dentro del área de influencia de las obras de protección fluvial del Sistema Cañar, determina que únicamente los puentes sobre el río Piedras y otro sobre el río Patul, presentan condiciones hidráulicas aceptables, de modo que no requieren intervención alguna. De igual manera, se obtuvo como resultado que los puentes Zhucay e Indiana necesitan ser cambiados por puentes nuevos que cumpla con las condiciones hidráulicas y

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estructurales que demanda el proyecto. Asimismo, se realizó los diseños hidráulicos de puentes nuevos necesarios para el proyecto, como son: puente sobre el río Norcay en el sector de la Cooperativa 5 de Octubre, puente sobre la derivadora Cañar, puentes para el by-pass Cañar sobre la vía Puerto Inca – La Troncal y sobre la vía Boliche – Puerto Inca. Por lo indicado, se realizaría la sustitución de puentes existentes que se han convertido en elementos que represan el agua hacia aguas arriba y producen embalsamiento en una zona de baja pendiente lo que provocan inundaciones, y además, se diseñan puentes nuevos en los sitios de interés. Los puentes son diseñados con las crecidas de 50 años en sus ubicaciones y se dotarán de un gálibo libre de 2m aproximadamente para evitar el atascamiento de árboles y troncos en las pilas; éstas tendrán a su vez formas hidrodinámicas que reduzcan la socavación. Las características generales de los puentes diseñados, se presenta a continuación: DESCRIPCIÓN

UNIDAD

ABSCISA

ZH Zhucay

PIN Indiana

PPI Puerto Inca

PNO Norcay

PBy1 Vía Troncal

PBy2 Vía Boliche

43+996

22+778

16+952

1+990

21+175

7+255

LONGITUD DEL PUENTE

(m)

68.00

160.00

160.00

200.00

320.00

360.00

ANCHO DEL PUENTE

(m)

10.20

10.20

18.00

10.20

10.20

18.00

LUCES DE VIGAS PARCIALES

(m)

28 - 40

40-40-4040

40-40-4040

40-40-4040-40

8 x 40

9 x 40

COTA INFERIOR VIGA (APROXIMADA)

(msnm)

175.20

28.00

20.70

33.30

41.30

15.60

COTA CAPA DE RODADURA

(msnm)

177.40

30.20

22.90

35.50

43.50

17.80

COTA DEL NIVEL MÁXIMO DEL AGUA

(msnm)

173.16

26.02

18.68

31.08

39.30

13.60

VELOCIDAD

(m/s)

7.64

1.56

2.71

2.32

2.00

2.08

CAUDAL

(m3/s)

1040.00

916.60

1022.91

659.00

1100.00

1100.00

(m)

2.04

1.98

2.02

2.22

2.00

2.00

COTA ESTRIBO POR SOCAVACIÓN

(msnm)

-

16.50

8.40

22.90

31.70

4.00

COTA PILA POR SOCAVACIÓN

(msnm)

163.90

16.20

2.40

22.00

30.50

4.00

GÁLIBO LIBRE (APROXIMADO)

En la Ilustración 15 se muestra un esquema de uno de los puentes del sistema Cañar. En el Anexo G se presenta la memoria técnica correspondiente a todos los puentes de este sistema.

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ILUSTRACIÓN 15. ESQUEMA PUENTE

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Es importante indicar que el puente sobre el río Cañar en Puerto Inca, actualmente de 71 m de luz, por requerimientos hidráulicos debería ser ampliado a 160 m; la sección hidráulica actual es insuficiente, lo que genera remansos hacia aguas arriba que producen desbordamientos en sectores tales como Puerto Inca. En el caso del puente de La Indiana, éste es metálico y de tipo provisional, y sería reemplazado por uno de hormigón armado con la sección adecuada desde el punto de vista hidráulico. 3.4.1.8 SISTEMA DE DRENAJE 3.4.1.8.1. MACRODERENAJE EXISTENTE En la Ilustración 16 se presenta el sentido de flujo del drenaje superficial del Sistema Cañar. Por su forma, estructura y funcionamiento el drenaje de la cuenca baja del río Cañar se ha dividido en 10 zonas. A continuación se realizará una descripción de las principales características de cada una de estas: 1- Zona al sur del río Cañar y al este del río Patul

La zona ubicada al sur del río Cañar y al este del río Patul, es de tipo agroindustrial, intervenida por la acción del hombre, encontrándose fundamentalmente cultivos de cacao; existe también presencia de áreas destinadas a la producción de banano y pequeñas fincas ganaderas. El drenaje existente se ha formado fundamentalmente de acuerdo a las necesidades del sector agroindustrial, descargando en cuatro sub-cuencas: • • • •

La del estero Zhucay, Un pequeño estero sin nombre La del estero Pogyos Las orillas de la margen derecha del río Patul, que descargan hacia este cuerpo hídrico (Dividido en 4 subsectores).

2- Zona al sur del río Cañar entre el río Patul y el río Piedras

Este sector es de características agroindustriales, fundamentalmente con cultivos de cacao, aunque existe presencia de zonas destinadas a la producción de banano, hierba para ganado. Se pudo determinar que el drenaje existente fue erigido por las necesidades agroindustriales de la zona, descargando hacia las diferentes cuencas de los esteros del sector. Se determinaros seis micro-cuencas que se describen a continuación: • Orilla izquierda del río Patul (Dividido en 4 subsectores) • Esteros Ciudadela, • Estero pequeños afluentes del río Cañar (margen izquierdo). • Estero Payco, • Orilla izquierda del río Cañar (Dividido en 4 subsectores) • Margen derecha del río Piedras

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ILUSTRACIÓN 16. SENTIDO DE FLUJO DRENAJE Y OBRAS PROPUESTAS

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3- Zona ubicada al sur del río Cañar entre el río Piedras Piedras y el río Norcay.

En la zona se puede apreciar grandes extensiones de cultivos de caña de azúcar, así como plantaciones de banano. Al igual que lo que sucede en otros sectores agrícolas, el drenaje existente se ha edificado de acuerdo a las necesidades de cada cultivo. Se pudo determinar en esta zona cuatro sub-cuencas de drenaje. •

Margen izquierdo del río Piedras Piedras (Dividido en 2 subsectores). subsectores).

• •

Margen izquierdo del río Cañar (Dividido en 2 subsectores). Estero Joaquinillo

•

Margen derecho del río Norcay (Dividido en 6 subsectores). subsectores).

4- Zona ubicada al sur del río Cañar y al oeste del río Norcay.

Esta zona es de tipo agroindustrial y su drenaje ha sido estructurado de acuerdo a las necesidades del sector. Se han determinado cinco cinco sub-cuencas de evacuación. evacuación. •

La margen izquierda del río Norcay. En esta zona se encuentran fundamentalmente fundamental mente plantaciones de caña de azúcar (Dividido en 4 subsectores).

•

La margen izquierda del río Cañar. Se puede encontrar cultivos de caña de azúcar.

•

La sub-cuenca sub-cuenca de aporte aporte del estero sin nombre nombre No.1, que descarga descarga en el río Cañar. Cultivos de caña de azúcar son existentes en toda esta área.

•

La sub-cuenca sub-cuenca de aporte aporte del estero sin nombre nombre No.2, que descarga descarga en el río Cañar. Cultivos de cacao predominan en esta área.

•

La zona al noreste de la vía Machala – Guayaquil, Guayaquil, entre el estero sin nombre No. 2 y el río Cañar, descarga sus aguas al río en mención. Este sector es de tipo agrícola con prevalencia de Banano (dividido (dividido en 2 subsectores).

•

La zona ubicado al sur del río Cañar y al oeste de la vía Machala Guayaquil, su drenaje natural se dirige hacia el río Cañas y río Jesús María. Al ser una zona muy amplia, se puede encontrar cultivos de banano y cacao. En el sector de la descarga del río Cañar hacia el manglar existe la presencia de camaroneras. El drenaje natural de esta zona no será afectado por la construcción de los diques de la margen izquierda del río Cañar.

5- Zona ubicada al norte del río Cañar y al este del Estero Pancho Negro.

El uso de suelo en este sector es de tipo agrícola con prevalencia de banano y cacao, en consecuencia el drenaje existente ha sido adecuado a las necesidades de los cultivos. Se determinaron dos grandes sub-cuencas. •

Cód. 3.1

La parte cercana hacia hacia el río Cañar, descarga sus aguas hacia este cuerpo hídrico hídrico (divido en 5 subsectores).


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•

Mientras que la parte norte de la sub-cuenca indicada, su drenaje se dirige al río Ruidoso y sus afluentes.

6- Zona al norte del río Cañar, entre el estero estero Pancho Negro Negro y estero Trobador.

En el sector se ha determinado la presencia de dos grandes sub-cuencas de drenaje, divididos por la vía Puerto Inca la Troncal. En esta zona prevalecen los cultivos de arroz, caña de azúcar y la producción maderera de teka. Se puede apreciar el desarrollo de una actividad artesanal para la producción de ladrillo. El drenaje natural ha sido modificado de acuerdo a las necesidades de los diferentes cultivos. •

La sub-cuenca sub-cuenca al norte de la vía Puerto Puerto Inca Inca la Troncal, descarga hacia hacia el estero Trobador.

•

La sub-cuenca sub-cuenca al sur de la vía Puerto Inca – la la Troncal, descarga sus aguas hacia hacia el río Cañar (dividida (dividida en 10 subsectores).

7- Zona entre el estero Pancho Pancho Negro y la Lagartera. Lagartera.

En el sector se ha determinado la presencia de una grandes sub-cuencas de drenaje. En esta zona prevalecen los cultivos de arroz, caña de azúcar y la producción maderera de Teka. El drenaje natural ha sido modificado de acuerdo a las necesidades de los diferentes cultivos. •

La sub-cuenca sub-cuenca descarga descarga hacia hacia la Lagartera (pantano) (pantano) a través de los los esteros El Trapiche (dividido en 7 subsectores).

8- Zona al norte de la Lagartera La Lagartera está constituida fundamentalmente por dos pantanos, el primero ubicado al norte y que es alimentado fundamentalmente por el estero Arenas. Mientras que el segundo ubicado en la parte sur, se alimenta del estero Trapiche. •

En el sector norte se encuentran encuentran cultivos de arroz arroz y caña de azúcar fundamentalmente. fundamental mente. Este sector se s e ha dividido en 3 subsectores.

9- Zona al oeste de la Lagartera Lagartera y del estero Trobador Trobador y el este de la vía Machala Machala – Guayaquil.

Desde la Lagartera hasta la vía Machala – Guayaquil, se distinguen una sub-cuenca que descarga sus aguas al estero Palma Grande. En la zona prevalecen los cultivos de arroz, caña de azúcar así como fincas destinadas a la producción de banano. •

La sub-cuenca sub-cuenca del del estero Palma Palma Grande se ha subdividido subdividido en 9 subsectores. subsectores.

10- Zona al sur de la Lagartera La zona al sur de la Lagartera, alimenta esta laguna a través de dos esteros el Trapiche y el Guineo. En la zona prevalecen los cultivos de arroz, teka, banano y pastizales. Se ha subdividido subdividido en dos grandes sub-cuencas.

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• •

La sub-cuenca del estero trapiche. La sub-cuenca del estero Guineo.

3.4.1.8.2. MACRODRENAJE PROPUESO Como estructuras y elementos que se utilizarán para manejar el drenaje natural existente, que será modificado por la construcción de los diques de encauzamientos de los ríos Cañar, Patul, Norcay, Piedras, y de los esteros Zhucay, Pogyos, Joaquinillo, Pancho Negro, así como por los diques diques del By-pass By-pass Cañar; en el proyecto proyecto para el Sistema Cañar, se han definido la utilización de Alcantarillas, Zanjas de Drenaje y un Sifón (Ilustración 16). Los cálculos y demás detalles del sistema de drenaje se pueden observar en el Anexo H. De acuerdo al trazado de los diques de protección y encauzamiento que se construirán en las márgenes de los ríos Cañar, Patul, Norcay, Piedras, y de los esteros Zhucay, Pogyos, Joaquinillo, Joaquinillo, asi como por los diques del By-pass Cañar. Los caudales caudales fueron establecidos por el equipo de Hidrología de la Asociación As ociación Consultora. Consultora. Para la obtención de las áreas de aporte, se utilizó la cartografía del año 1986 escala 1:50.000 levantadas por el IGM y el informe de los recorridos acerca del drenaje existente. En las zonas altas de las diferentes cuencas hidrográficas la definición del área de aporte se realizó siguiendo las diferentes curvas de nivel, mientras que en la zona baja la determinación se realizó observando el emplazamiento de los diferentes cauces hídricos, el drenaje existente y de acuerdo a las visitas de campo. En los siguientes párrafos se presenta las soluciones planteadas a cada una de las zonas de drenaje a ser modificadas. 1- Zona al sur del río Cañar y al este del río Patul Para el manejo del drenaje de las cuatro sub-cuencas determinadas se realizará lo siguiente. •

El estero estero Zhucay y el estero Pogyos Pogyos se conectarán al río Cañar a través través de enlaces con protección de diques laterales. Para evitar la acumulación de agua en cada lado de los enlaces se ha previsto la construcción de dos alcantarillas. alcantarillas.

•

De iigual gual forma, en el enlace del estero Pogyos y el río Cañar se construirán diques. Se ha previsto la construcción de una sola alcantarilla alcantarilla en la intersección de la margen izquierda del estero Pogyos y el río Cañar.

•

Paralelo Paralelo al río Cañar, Cañar, se construirán dos zanjas de drenaje, las que descargaran descargaran con alcantarillas al río en mención. La primera alcantarilla recogerá tanto las aguas de la zanja de drenaje como de un pequeño estero; mientras que la segunda descargará en la intersección de los río Cañar y Patul.

Cód. 3.1


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•

Paralelos al río Patul, en su margen derecho se ha previsto la construcción de cuatro zanjas de drenaje, con sus respectivas alcantarillas de descarga, las que conectarán el drenaje con el río Patul. La ultima alcantarilla, recolectará las aguas de dos zanjas de drenaje, tanto de la paralela al río Cañar como de la primera del río Patúl mencionada en el párrafo anterior. 2- Zona al sur del río Cañar entre el río Patul y el río Piedras

En las seis sub-cuencas de drenaje ubicadas al sur del río Cañar entre el río Patul y el río Piedras, se plantearon las siguientes soluciones: •

Paralelas a la margen izquierda del río Patul, se construirán tres zanjas de drenaje, con sus respectivas alcantarillas de descarga en la parte final, las que conectaran los sistemas de recolección con el cauce hídrico en mención.

•

En la margen izquierda del río Cañar, se construirán 4 zanjas de drenaje, con sus respectivas alcantarillas de descarga.

•

El estero la Payco se concretará al río Cañar a través de enlaces con diques. Tanto en la margen izquierda como en la derecha del estero en mención se ha previsto la construcción de una zanja de drenaje con su respectiva alcantarilla. Adionalmente en la margen izquierda del estero Payco se construirá una zanja de drenaje con su respectiva alcantarilla.

•

Se ha previsto la instalación de una alcantarilla en la margen derecha del río Piedras.

3- Zona ubicada al sur del río Cañar entre el río Piedras y el río Norcay.

El manejo del drenaje de las cuatro subcuencas que se forman en esta área, se realizará lo siguiente: •

Por la presencia de los diques de la margen izquierda del río Piedras, se instalarán dos alcantarillas, las que estarán conectadas a pequeños esteros de la zona y evacuarán al río en mención.

•

En la margen izquierda del río Cañar se ha planteado la instalación de dos alcantarillas, las mismas que conectarán esteros pequeños existentes con el río en mención, atravesando los diques que serán edificados.

•

En el enlace del estero Joaquinillo con el río Norcay, se instalará dos alcantarillas, una a cada margen del estero en mención.

•

En la margen derecha del río Norcay, se ha previsto la construcción de 5 zanjas de drenaje paralelas al dique. Cada zanja se conectará con el río en mención a través de una alcantarilla. Adicionalmente se instalará una alcantarilla sin válvula a la salida en uno de los canales para atreves la vía ubicada próxima al sector de la Cooperativa Cinco de Octubre.

4- Zona ubicada al sur del río Cañar y al oeste del río Norcay. El manejo de las cinco sub-cuencas de drenaje se efectuará de la siguiente forma:

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•

En la margen izquierda del río Norcay, se ha previsto la construcción de una zanja de drenaje con su respectiva alcantarilla de conexión al cauce hídrico, así como la instalación de 2 alcantarillas, las que conectarán pequeños esteros con el Norcay.

•

En la margen izquierda del río Cañar, entre el río Norcay y la vía Machala Guayaquil, dos esteros serán conectados al río Cañar mediante alcantarillas. Adicionalmente se ha previsto la construcción de una zanja de drenaje, la que descargará al estero sin nombre a través de una alcantarillas, mientras que la segunda atravesará la vía Machala – Guayaquil por una alcantarilla existente, para conectarse a un estero de la zona que descarga al manglar. En la vía Boliche - Puerto Inca se instalarán 5 alcantarillas que descargarán sus aguas al segundo canal indicado en este párrafo.

•

Al oeste de la vía Machala Guayaquil, no se ha previsto obras de drenaje, ya que al momento existen diques a los dos lados del río Cañar, y el drenaje existente ha sido adecuado por las plantaciones agrícolas de la zona que descarguen a esteros o canales.

5- Zona ubicada al norte del río Cañar y al este del Estero Pancho Negro.

Para el manejo de la cuenca de drenaje que va a ser afectada por el proyecto, se ha previsto lo siguiente: •

La construcción de tres zanjas de drenaje, paralelas a la margen derecha del río Cañar, de las cuales dos se conectarán a este cuerpo hídrico a través de alcantarillas, y una se enlazará con estero existente.

•

Adicionalmente próximo a la unión del río Cañar con el estero Pancho Negro se instalará una alcantarilla con su respectiva zanja de drenaje, que evacuara las aguas que se acumulen en esa zona al estero en mención.

6- Zona al norte del río Cañar, entre el estero Pancho Negro y estero Trobador.

A continuación se describen las obras previstas para el manejo del drenaje de las dos sub-cuenca existentes: •

En la margen derecha del río Cañar, se construirán dos zanjas de drenaje con sus respectivas alcantarillas, las que descargarán en el cuerpo hídrico en mención. Adicionalmente se ha previsto la instalación de válvulas elastoméricas unidireccionales en 2 alcantarillas existentes de los diques ya construidos en la margen derecha del río Cañar, comprendidos entre el sector del río Norcay hasta la vía Machala - Guayaquil, así como el cambio de tres alcantarillas existentes en este tramo. De igual forma se instalará una nueva alcantarilla aproximadamente a 1 Km al sur oeste de Puerto Inca, la misma que descargará sus agua en río en mención.

•

En la zona de Puerto Inca se instalarán las siguientes alcantarillas, 3 en la margen derecho y 3 margen izquierdo del estero Estrella, 3 margen izquierdo estero Trobador,

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7- Zona entre el estero Pancho Negro y la Lagartera (Zona By-Pass Tramo 1).

El drenaje de la subcuenca existente en la zona se manejará de la siguiente forma: •

Al norte del By-pass tramo río Cañar – Lagartera, se construirán 5 zanjas de drenaje, de las cuales una se conectarán a un este existente, y tres a través de alcantarillas desembocarán sus aguas en el By-pass. Adicionalmente se instarán 1 alcantarilla que evacuarán hacia el By-pass las aguas que se acumulan en entorno. En una de las alcantarillas se instalará un vertedero lateral que conectará con la siguiente zanja de drenaje. Por otra parte se ha previsto la construcción de un sifón que atravesará el By-pass, con la finalidad de no interrumpir el sistema de riego de la zona.

•

En la parte sur del by-pass, se construirá una zanja de drenaje que conectará la salida del sifón con el sistema de riego de la zona.

8- Zona al norte de la Lagartera La Lagartera actualmente es alimentada por varios esteros, con la finalidad de que esto se siga cumpliendo, se ha planteado la realización de las siguientes obras: •

Tres esteros que alimentan a la Lagartera y que se ubican al norte de esta estructura, se conectarán con esta, a través de 3 alcantarillas; dichas alcantarillas no estarán equipadas con válvulas unidireccionales elastoméricas, su descarga será libre. A uno de estos esteros descarga una zanja de drenaje que inicia su recorrido al norte del By-pass tramo 1. Por otra parte tres depresiones ubicadas también al norte de la Lagartera, se conectarán a esta estructura a través de alcantarillas sin válvulas de control a la salida (descarga libre).

9- Zona al oeste de la Lagartera y del estero Trobador y el este de la vía Machala – Guayaquil (By Pass Cañar – Tramo 2).

El drenaje natural será modificado por la construcción del by-pass – tramo 2, ante tal circunstancia, con la finalidad de causar el menor impacto posible, y mantener las condiciones de drenaje existente, se planteado lo siguiente: •

Al norte del By-pass, se construirán 4 zanjas de drenaje, de las cuales 2 conectarán a esta estructura a través de alcantarillas. Previo al ingreso de las 2 alcantarillas en mención se ha diseñado un vertedero de excesos por estructura (2 en total), los que funcionarán cuando el by-pass este lleno y no permita la descarga regular de las aguas de drenaje. Los vertederos indicados conectará con las siguientes zanjas de drenaje a través de una estructura de hormigón. Es decir, se contará con dos vertederos de excesos y las zanjas de drenaje están diseñadas para evacuar todo el caudal recolectado por el sistema en serie. La última zanja de drenaje se conecta con el estero Palma Grande a través de una alcantarilla, dicho estero correrá paralelo al By-pass. Cabe indicar que una de las zanjas de drenaje atravesará la vía Machala – Guayaquil a través de una alcantarilla existente bajo la infraestructura vial en mención.

•

Al sur del By-pass al igual que lo previsto en la parte norte de este, previo al ingreso de cada alcantarilla, se construirá un vertedero de excesos, el mismo que conectará con la siguiente zanja de drenaje a través de una estructura de

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hormigón. En este tramo se han previsto tres alcantarillas con sus respetivos vertederos de excesos, y se edificarán 4 zanjas de drenaje. Como se indicó el funcionamiento de dichas zanjas será en serie, una a continuación de la otra, esto es que en caso de que el By-Pass este lleno, la descarga del drenaje de la zona se efectúe por este sistema en serie. De las 4 zanjas de drenaje, 3 estarán conectadas al by-pass a través de alcantarillas, mientras que la última se conectará a un canal existente. Adicionalmente la vía Machala – Guayaquil será atravesada por medio de una alcantarilla de funcionamiento libre sin válvula de control a la salida, que permitirá la continuidad de la zanja de drenaje. 10- Zona al sur de la Lagartera Las dos grandes sub-cuencas ubicadas al sur de la Lagartera se manejarán de la siguiente forma. •

Se ha previsto la construcción de una zanja de drenaje paralela al dique, su finalidad será evacuar los excesos que se acumulen en una parte del pantano que no estará al interior de los diques que se erigirán alrededor de la Lagartera, y descargará sus aguas al estero Guineo.

•

El estero Trapique será conectado a la Lagartera a través de una alcantarilla múltiple constituida de 10 tuberías de PRFV de 2000 mm. Estas alcantarillas no tendrán válvulas unidireccionales de control de flujo, es decir permitirán una descarga libre hacia del estero hacia la Lagartera.

3.4.1.8.3. ALCANTARILLAS El período de retorno adoptado para el diseño fue de 25 años. Se han dimensionado alcantarillas tipo para caudales de 1, 2, 3, 4, 8 y 16 m 3/s, las cuales estarán conformadas por tres partes: la zona de ingreso, la tubería y la zona de salida. Las zonas de ingreso y salida serán estructuras de hormigón armado provistas de una losa de piso, dos muros de ala laterales (uno por cada lado), y un muro que protegerá la tubería de ingreso. La losa de piso de la estructura de ingreso tendrá una pendiente máxima de 4:1, mientras que la losa de la estructura de salida será horizontal. Las dimensiones de estas estructuras como las de las tuberías estarán en función del caudal que será transportado. Las tuberías serán de Plástico Reforzado con Fibras de Vidrio (PRFV). Al final de las alcantarillas, y previo a la descarga del agua a los encauzamientos de los diferentes ríos de la cuenca del Cañar, se instalará una válvula elastomérica unidireccional asimétrica, cuya función será evitar que el agua que circule por los ríos ingrese al sistema de drenaje diseñado para la zona. Estas válvulas funcionarán de forma automática, en relación a la diferencia de carga hidráulica existente entre la alcantarilla y el embalse o cauce hídrico. Las válvulas indicadas, para evitar que sufran daños por la acción antrópica o de animales, se dispondrán dentro de unas cámaras de hormigón. En el Cuadro 3.10 se resume las alcantarillas a construirse en el sistema Cañar, así como se india su principales características como diámetro, caudal de diseño y la cantidad prevista para los diferentes cauces hídricos.

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# Denominación 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 32 34 35 36 37 38 39 40

Al-CÑ-2 Al-CÑ-3 Al-CÑ-4 Al-CÑ-5 Al-CÑ-6 Al-CÑ-7 Al-CÑ-8 Al-CÑ-9 Al-CÑ-10 Al-CÑ-11 Al-CÑ-12 Al-CÑ-13 Al-CÑ-14 Al-CÑ-15 Al-CÑ-16 Al-CÑ-17 Al-CÑ-18 Al-CÑ-19 Al-CÑ-E1 Al-CÑ-E2 Al-PT-1 Al-PT-2 Al-PT-3 Al-PT-4 Al-PT-5 Al-PT-6 Al-PT-7 Al-PY-1 Al-PY-2 Al-PD-1 Al-PD-2 Al-PD-3 Al-NY-1 Al-NY-2 Al-NY-3 Al-NY-4 Al-NY-5 ( 2) Al-NY-6 Al-NY-7 Al-NY-8

Cód. 3.1

Cuadro 3.10: Número de alcantarillas para el Sistema Cañar Caudal Diámetro Longitud Cantidad Cauce Hídrico 3 m /s mm (m) 2 1200 74.30 1 Cañar 2 1200 18.03 1 Cañar 3 1500 18.29 1 Cañar 2 1200 20.90 1 Cañar 4 2x1200 21.31 1 Cañar 2 1200 23.35 1 Cañar 16 3x1800 26.58 1 Cañar 16 3x1800 19.36 1 Cañar 2 1200 16.61 1 Cañar 2 1200 21.37 1 Cañar 2 1200 12.59 1 Cañar 2 1200 18.17 1 Cañar 3 1500 14.45 1 Cañar 8 2x1500 18.37 1 Cañar 8 2x1500 14.59 1 Cañar 6 2x1200 29.49 1 Cañar 2 1200 10.14 1 Cañar 2 1200 10.14 1 Cañar 4 2x1200 14.76 1 Cañar 4 2x1200 15.42 1 Cañar 2 1200 16.77 1 Patul 2 1200 14.60 1 Patul 2 1200 20.11 1 Patul 2 1200 15.08 1 Patul 2 1200 15.82 1 Patul 2 1200 15.08 1 Patul 2 1200 15.23 1 Patul 2 1200 15.92 1 Payco 2 1200 15.45 1 Payco 2 1200 32.95 1 Piedras 2 1200 20.90 1 Piedras 2 1200 28.35 1 Piedras 2 1200 19.03 1 Norcay 2 1200 11.98 1 Norcay 2 1200 25.54 1 Norcay 2 1200 20.27 1 Norcay 2 1200 13.69 1 Norcay 2 1200 15.79 1 Norcay 2 1200 17.96 1 Norcay 2 1200 18.32 1 Norcay


Pág. 52


41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

Al-NY-9 Al-NY-10 Al-NY-11 Al-BY-1 Al-BY-2 Al-BY-3 ( 1) Al-BY-4 AL-BY-5 ( 2) AL-BY-6 ( 2) AL-BY-7 ( 2) AL-BY-8 ( 2) AL-BY-9 ( 2) AL-BY-10 ( 2) AL-BY-11 ( 1) AL-BY-12 ( 1) AL-BY-13 ( 2) AL-BY-14 ( 2) AL-BY-15 ( 1) AL-BY-16 ( 1) AL-BY-17 ( 1) Al-BY-18 ( 2) Al-PI-1 Al-PI-2 Al-PI-3 Al-PI-4 Al-PI-5 Al-PI-6 Al-PI-7 Al-PI-8 Al-PI-9 Al-PI-16 Al-PI-17 Al-PI-10 ( 2) Al-PI-11 Al-PI-12 Al-PI-13 Al-PI-14 Al-PI-15

Caudal m3/s 2 2 2 2 2 4 8 16 2 3 2 2 3 3 4 2 6 2 2 2 74 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 3 2 3 3 3 8 2

79

Al-CPN-01

2

1200

13.73

1

80

Al-CPN-02

2

1200

25.74

1

# Denominación

Cód. 3.1

Diámetro mm 1200 1200 1200 1200 1200 2x1200 2x1500 3x1800 1200 1500 1200 1200 1500 1500 2x1200 1200 2x1200 1200 1200 1200 30x2000 1500 1200 1200 1500 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1500 1200 1500 1500 1500 2x1500 1200

Longitud (m) 11.98 15.58 15.40 16.94 22.23 20.32 24.90 15.53 34.30 10.92 8.68 17.28 26.31 17.83 21.11 9.18 34.54 17.21 17.61 15.93 33.00 23.6 13.42 19.43 14.20 15.25 40.69 14.50 12.50 11.07 14.90 13.00 23.59 13.00 13.00 13.00 13.00 11.1


Cantidad

Cauce Hídrico

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Norcay Norcay Norcay By-Pass TR1 By-Pass TR1 By-Pass TR1 By-Pass TR1 Lagartera Lagartera Lagartera Lagartera Lagartera Lagartera By-Pass TR2 By-Pass TR2 By-Pass TR2 By-Pass TR2 By-Pass TR2 By-Pass TR2 By-Pass TR2 Estero Trapiche PI-Estrella PI-Estrella PI-Estrella PI-Estrella PI-Estrella PI-Estrella PI-Trobador PI-Trobador PI-Trobador PI-Cañar PI-Cañar Puerto Inca Puerto Inca Puerto Inca Puerto Inca Puerto Inca Puerto Inca Puente 1 sobre río Cañar Puente 2 sobre río Cañar

Pág. 53


# Denominación

Caudal m3/s

Diámetro mm

Longitud (m)

Cantidad

81

Al-CPN-03

2

1200

49.09

1

82

Al-CPN-04

2

1200

35.19

1

83

Al-CPN-05

2

1200

36.65

1

84

Al-BYPN-01

2

1200

15.27

1

85

Al-BYPN-02

3

1500

13.98

1

1

TOTAL

Cauce Hídrico Puente 2 sobre río Cañar Puente 3 sobre río Cañar Puente 3 sobre río Cañar Puente sobre el ByPass Tramo 1 Puente sobre el ByPass Tramo 1

85

( ) Alcantarilla con vertedero lateral de excesos. (2) Alcantarilla sin válvula unidireccional elastomérica a la salida.

Para evitar el ingreso de personas y animales a las alcantarillas se instalarán a la entrada un sistema de rejas provista de un sistema de goznes para su operación. Estos elementos también ayudarán a la retención de material flotante. En la Ilustración 17 se presenta un esquema de las alcantarillas diseñadas y en la Ilustración 18 un esquema de los vertederos laterales. En el By-pass Cañar, se ha previsto la instalación de 6 alcantarillas con vertederos de excesos que conectarán a las zanjas de drenaje (1 By-Pass Tramo 1 – margen derecho, 1 By-Pass Tramo 2 – margen derecho, 4 By-Pass Tramo 2 – margen izquierdo). Dichos vertederos se construirán sobre un tramo del canal trapezoidal de hormigón, y evacuaran sus aguas hacia la siguiente zanja de drenaje, a través de una estructura de hormigón diseñada con perfil creager. Al final de este elemento se construirá una zona de disipación de energía, y una canal de transición que conectará con las zanjas de drenaje. Durante el desarrollo de los estudios se ha establecido que las condiciones topográficas pueden cambiar por crecidas e inundaciones o por la misma intervención antrópica, por lo que la ubicación de las alcantarillas debe ser confirmada o rectificada en el sitio previo al inicio de la construcción. Adicionalmente, durante la fase de construcción se recomienda tener en cuenta los siguientes aspectos: -

-

Cód. 3.1

Que el nivel de descarga de las alcantarillas debe coincidir con el nivel del terreno en el sitio de emplazamiento de este elemento. Que las dimensiones de las estructuras de ingreso, salida y diámetro de las tuberías deberán respetarse, así el sitio de ubicación sea modificado por los aspectos ya indicados. Que los goznes de las rejas de protección deben ser engrasados una vez instalado estos elementos en las estructuras. Que las válvulas elastoméricas unidireccionales, no deben tener diámetros menores al nominal al interior de estas. Los labios de descarga deben permanecer curvos cuando la válvula está cerrada y rectos cuando ésta opere; además cumplir con las especificaciones técnicas dadas en este estudio. Que la selección de las válvulas elastoméricas entre las marcas existentes en el mercado, se debe realizar considerando el fabricante que menor pérdida de carga produzca en la operación de estos elementos.


Pág. 54


ILUSTRACIÓN 17. ESQUEMA ALCANTARILLA

Cód. 3.1


Pág. 55


ILUSTRACIÓN 18. ESQUEMA VERTEDERO LATERAL

Cód. 3.1


Pág. 56


-

Que la curva de descarga de la válvula de drenaje debe ser verificada tanto por el constructor como por la fiscalización una vez que este elemento sea instalado.

Para la fase de operación y mantenimiento, en cambio, se recomienda tener en cuenta lo siguiente: -

Engrasar de forma semestral los goznes de las rejas de protección. Limpiar elementos que se encuentren atascados en las rejas de protección, previo al inicio de la época invernal y cada seis meses. Limpiar elementos que se encuentren atascados en las válvulas elastoméricas unidireccionales previo al inicio de la época invernal y cada seis meses. Revisar el estado de las elementos metálicos, en caso de ser necesario proceder a remplazarlos, previo al inicio de la época invernal.

3.4.1.8.4. ZANJAS DE DRENAJE En función de los parámetros y criterios de diseño hidráulico (Anexo A) para estructuras de drenaje, se procedió al diseño de las zanjas. El período de retorno empleado para estos elementos es de 10 años. Se han diseñado zanjas para caudales de 0.125, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.50, 0.54, 0.60, 0.65, 0.85, 0.90, 1.00, 1.10, 1.20, 1.40, 1.50, 1.60, 1.80, 2.00, 2.50, 2.90, 3.00, 3.10, 4.80, 5.40 y 9.80 m 3/s. Estas estructuras se ubicarían paralelas a los diques laterales de los encauzamientos, a uno o a los dos lados de éstos, en aquellas áreas que necesitarían ser drenadas por la presencia de los elementos mencionados. Los bordes libres adoptados para el diseño fueron de 0,30 m. Las pendientes de los taludes laterales fueron de 1.5H:1V. El fondo de las zanjas y la pendiente de fondo es variable, dependiendo de las condiciones topográficas y de las cotas de descarga. En el Cuadro 3.11 se resume las longitudes de zanjas para el río Cañar, así como las dimensiones previstas para los canales y el caudal de diseño. Cuadro 3.11 Longitud de Zanjas de Drenaje Ancho base Altura Caudal Longitud # Denominación B promedio Diseño (l/s) (m) (m) H (m) Cl-CÑ-3 1 600 – 1400 0.60-0.90 0.70 2833.39 Cl-CÑ-4 2 300 0.60-0.90 1.00 386.92 Cl-CÑ-5 3 1500 0.60-1.00 1.40 1232.09 Cl-CÑ-6 4 900 0.90 1.20 640.50 Cl-CÑ-7 5 1000 0.60 1.20 922.89 Cl-CÑ-8 6 500 0.60-0.90 1.00 1534.41 Cl-CÑ-9 7 4800 4.00-8.00 1.00 2480.98 Cl-CÑ-10 8 3100 4.00-8.00 1.30 1951.35 Cl-CÑ-11 9 1100-1400 1.50-2.00 1.00 3209.57 Cl-CÑ-12 10 600 0.60-0.90 1.00 1176.42 Cl-CÑ-13 11 350 0.60 0.80 993.86 Cl-CÑ-14 12 1100 0.90 1.40 1840.60

Cód. 3.1


Cauce Hídrico Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar Cañar

Pág. 57


Caudal # Denominación Diseño (l/s) 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Cl-PT-1 Cl-PT-2 Cl-PT-3 Cl-PT-4 Cl-PT-5 Cl-PT-6 Cl-PT-7 Cl-PY-1 Cl-PY-2 Cl-NY-1 Cl-NY-2 Cl-NY-3 Cl-NY-4

300 250 250 500 210 600 400 200 1280 600 700 250

Cl-NY-5 Cl-BY-1 Cl-BY-2 Cl-BY-3 Cl-BY-4 Cl-BY-13 Cl-BY-5 Cl-BY-6 Cl-BY-14 Cl-BY-15 Cl-BY-7 Cl-BY-8 Cl-BY-9 Cl-BY-10 Cl-BY-11 Cl-BY-12 Cl-BY-16

500 650 5400 1250-2500 3000 2000 1200-9800 1800 5400 850 1500 3800 4400-6000 130 4000 14000

Cl-BY-17 Cl-BY-18 Cl-BY-19

850 1200 1600-19802000-2900

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

500

850

Ancho base Altura B promedio (m) H (m) 0.60-0.90 0.90 0.60-0.90 1.00 0.60-0.90 0.80 0.60-0.90 1.00 0.60-0.90 0.80 0.60-0.90 1.00 0.60-0.90 0.70 0.60 0.80 2.50-0.90 0.80 0.60-0.90 0.70 0.60-0.90 0.70 0.60 0.60 0.6 - 0.7 1.00 0.9 0.7-0.9 1.00 1.50 1.00 1.00 1.50 0.6-1.5-2.0 1.50 2.00 1.70 3.50 1.90 1.00-5.00 1.70 5.00 0.80 6.00 1.20 4.00 2.00 0.6-1.0-2.0 0.90 2.0-5.0 1.60 2.0-6.0 1.70 existente 1.20 1.00 2.00 8.00 4.00 4.001.1 existent. 0.9-1.5-4.0 1.0 0.9-1.5-2.0 1.40 2.0-3.0

1.00 TOTAL

Longitud (m)

Cauce Hídrico

749.56 585.29 973.02 767.33 753.87 1262.98 1140.00 630.73 553.58 760.07 1039.71 347.03

Patul Patul Patul Patul Patul Patul Patul Payco Payco Norcay Norcay Norcay

2832.74

Norcay

2170.97 376.11 1738.97 1275.48 667.27 907.18 1356.73 1020.00 1526.75 288.06 1344.97 1964.47 1499.11 1177.41 152.16 2355.10

Norcay By-Pass-TR1 By-Pass-TR1 By-Pass-TR1 By-Pass-TR1 By-Pass-TR1 Lagartera Lagartera Lagartera Lagartera By-Pass-TR2 By-Pass-TR2 By-Pass-TR2 By-Pass-TR2 By-Pass-TR2 By-Pass-TR2

339.87 By-Pass-TR2 268.46 By-Pass-TR2 786.39 By-Pass-TR2 3435.72 By-Pass-TR2 56250.07

En la Ilustración 19 se presenta un esquema de las zanjas de drenaje diseñadas.

Cód. 3.1


Pág. 58


ILUSTRACIÓN 19. ESQUEMA ZANJA DE DRENAJE

Cód. 3.1


Pág. 59


Durante el desarrollo de los estudios se ha establecido que las condiciones topográficas pueden cambiar por crecidas e inundaciones o por la misma intervención antrópica, por lo que la ubicación de las descargas de las zanjas de drenaje debe ser confirmada o rectificada en el sitio previo al inicio de la construcción. Adicionalmente, durante la fase de construcción se recomienda tener en cuenta los siguientes aspectos: -

Si se determina alguna variación en la cota de descarga por los aspectos ya indicados, se rectifique la pendiente del último tramo (previo al ingreso de las alcantarillas) con la finalidad de ajustarse a las nuevas condiciones presentes. Cualquier modificación que se realice de la pendiente, la capacidad de transporte del canal (caudal) deberá ser comprobado para el período de retorno de 25 años.

Para la fase de operación y mantenimiento, en cambio, se recomienda tener en cuenta lo siguiente: -

Limpieza de la maleza y material sedimentado en el fondo de las zanjas de drenaje previo al inicio de la época invernal.

3.4.1.8.5. SIFONES Los parámetros de diseño empleados (Anexo A) para el dimensionamiento del sifón consideran un período de retorno de 25 años. Se diseñó un sifón para un caudal de: 4 m 3/s. La ubicación de este elemento se realizó determinando que cauces hídricos o que estructuras hidráulicas existentes (canales de riego) se interrumpían por la presencia del by-pass. Adicionalmente, para dicha ubicación, se consideró la profundidad del by-pass y de los cauces hídricos. El sifón está constituido por tres partes, la zona de ingreso, la tubería y la zona de salida. Las estructuras de ingreso y salida serán estructuras de hormigón armado, las cuales están concebidas con una losa de piso, dos muros de ala uno por cada lado, un muro vertical de protección de la tubería. La losa de fondo en la estructura de ingreso tendrá una pendiente máxima de 4:1 y una longitud de 4 m, mientras que en la estructura de salida la pendiente máxima será 6:1 y su longitud de 5 m. Por asuntos de seguridad, se ha previsto la instalación de rejas al ingreso y a la salida de esta estructura. La tubería del sifón, será una caja de hormigón armado de forma cuadrada. Esta tubería se ha dividido en tres tramos, el de ingreso, intermedio y salida. Los tramos de ingreso y salida tendrán pendientes máximas 2:1 en sentido del flujo y contraflujo respectivamente, mientras que el tramo intermedio tendrá una pendiente mínima de 0.005. La cobertura mínima de material sobre la tubería será de 1.0 m. El borde libre es de 0.30m, el mismo que se desarrollará en una longitud de 15 m. En el cuadro 3.12, se presenta el sifón establecido para el caudal dado. De igual forma se presenta la dimensión de la tubería

Cód. 3.1


Pág. 60


Cuadro No. 3.12 Dimensiones de la tu bería del Sifón para el By-Pass Cañar Caudales Tubería By – Pass 3 m /s Dimensiones Cañar (B x H) (m) 4 1.5 x 1.5 1 Total (u) 1 El dimensionamiento se realizó con la ayuda de una hoja de cálculo efectuada en Excel, y fue realizado considerando una longitud total de tubería de 366.23 m. En la Ilustración 20 se presenta un esquema del sifón diseñado. Para el mantenimiento de estas unidades se deberá desviar el caudal de ingreso. El mantenimiento de los sifones preferiblemente deberá ser realizado en las épocas de estiaje, para lo que se ha previsto la construcción de una cámara de bombeo que se colocará paralela al sifón junto a la zona más baja de este, en la que se instalará una bomba sumergible cada vez que se necesite realizar la limpieza y mantenimiento de esta unidad. 3.4.1.8.6 CAPTACIONES DE AGUA PARA RIEGO Las cuatro captaciones de agua existentes en los diferentes cauces (2 en el Cañar, 1 en el río Norcay) serán mejoradas y reconstruidas por la presencia de los diques a ser edificados. Se han planteado captaciones laterales sin dique frontal. Sus estructuras estarán constituidas por muros de ala que conectarán con canales de hormigón. En las captaciones el ingreso de agua estará regulado por una compuerta rectangular, la que irá ubicada al final de la transición de ingreso y al inicio del ducto cajón que atravesará el dique. En la siguiente tabla se presenta la ubicación, el caudal máximo a ser captado, las dimensiones de los ductos cajón, y algún aspecto relevante de cada emplazamiento. Cuadro 3.13 EMPLAZAMIENTO Y CARACTERÍSTICA DE LAS CAPTACIONES DE AGUA DE RIEGO A SER INTERVENIDAS Dimensiones Captación Ubicado en Caudal Abscisas Ordenadas Ducto Cajón Observaciones No. el Río (m3/s) de Ingreso (m) Se mantiene la estructura existente. Se hará 1 Cañar 4.00 678.054 9.724.228 mejoramiento en los muros laterales. 2 Cañar 0.50 675.690 9.723.854 1,50 x 0,80 3 Norcay 2.31 670.029 9.714.316 1.20 x 1.50

Cód. 3.1


Pág. 61


ILUSTRACIÓN 20. ESQUEMA SIFÓN

Cód. 3.1


Pág. 62


3.4.1.9 ESTACIÓN DE BOMBEO DE LA ISLA MERCEDES Dentro de los estudios del Proyecto del Sistema Hídrico Cañar, contratados por SENAGUA con la asociación Consultoría Técnica-ACSAM, se han realizado los presentes estudios para el Diseño de la Estación de Bombeo de La Isla de las Mercedes, ubicada conforme se muestra en la figura siguiente ,en base a un diagnóstico preliminar del problema existente realizado por la Asociación Consultora sobre el drenaje insuficiente de la zona en caso de lluvias intensas. Los cálculos y parámetros de diseño de la estación de bombeo se encuentran especificados a detalle en el Anexo J. Un esquema y la ubicación de esta estructura se la puede observar en la Ilustración 21. 3.4.1.9.2 CAUDALES DE DISEÑO Y TIEMPOS DE OPERACIÓN DIARIOS Se adopta como caudal de diseño el caudal máximo que puede ser entregado por el sistema de drenaje natural, que según el estudio preparado por la Asociación, es de 6,0 m3/s. Este caudal sólo ocurrirá con la probabilidad de una vez cada 10 años, y deberá ser bombeado. En consideración a la poca probabilidad de que la estación funcione bajo estas condiciones críticas, se ha decidido utilizar varias bombas de menor capacidad. Se ha decidido emplear 3 bombas de 2 m3/s cada una en el diseño de la estación, con lo cual si el caudal que llega a la estación es pequeño, podría funcionar solamente una bomba; si es un poco mayor, podrían entrar en funcionamiento 2 y hasta las 3 bombas en paralelo. La entrada al estar ubicada la estación en la esquina formada entre el río Cañar y el estero Trobador, puede ingresar el agua desde los dos costados de la Estación de Bombeo por lo que tiene entradas a los dos lados. En la entrada se ha dispuesto la colocación de rejillas verticales con un ángulo desde el piso de manera que si se quedan ramas u otras obstrucciones en ellas al secarse sean fácilmente desprendibles Sin embargo, cada bomba trabajará en forma independiente, con su propia succión y su propia descarga, para evitar al máximo los accesorios que resultan costosos para diámetros grandes como los que se necesitan para este caudal de bombeo. 3.4.1.9.3 VOLÚMENES DE LAS CÁMARAS DE BOMBEO Y NIVELES DE OPERACIÓN De acuerdo con la configuración propuesta para la estación de bombeo, existirá una sola cámara de bombeo, de tal manera que el nivel del cajón de llegada es el mismo nivel de agua en el cárcamo de bombeo. Para definir el volumen de almacenamiento activo requerido para que las bombas no arranquen más de 6 veces por hora, se ha procedido a establecer un esquema de operación para las bombas, y basado en este esquema, comprobar que el nivel de almacenamiento activo en la cámara de bombeo total (cajón de llegada + transición + cárcamo de bombeo), sea suficiente para asegurar que se pueda mantener al menos 10 minutos entre arranques sucesivos de las bombas.

Cód. 3.1


Pág. 63


ILUSTRACIÓN 21. ESQUEMA ESTACIÓN DE BOMBEO

Cód. 3.1


Pág. 64


Se define como almacenamiento activo el volumen de líquido contenido dentro de la estación, entre los niveles mínimo y máximo de agua determinados. Por la configuración del diseño propuesto, este nivel se establece en toda la estructura e incluye el agua contenida en el cajón de llegada, en la transición y en el cárcamo de bombeo propiamente dicho. De acuerdo con las dimensiones y cálculos realizados, el volumen de almacenamiento activo conseguido es de aproximadamente 400 m3, y el volumen de almacenamiento total supera los 800 m3. Hay que mencionar que el sistema de control que se ha diseñado como parte de los estudios eléctricos de la estación, determinará precisamente el arranque y parada de las bombas en base a la comparación simultánea de los niveles en el cajón de carga, como en el cárcamo de bombeo. Además, este sistema de control podrá definir la velocidad de rotación de los motores y de las bombas, con lo cual el almacenamiento activo pierde importancia, ya que el caudal que se bombea se puede hacer igual al caudal que ingresa a la estación, sin permitir acumulación de agua en el cárcamo. 3.4.1.9.4 PARÁMETROS DE OPERACIÓN DEL SISTEMA a)

Curvas características de las bombas y del sistema

Los distintos tipos de bombas están caracterizadas por una familia de curvas que relacionan el caudal bombeado con otros parámetros tales como: altura total de bombeo, altura de succión mínima necesaria, eficiencia mecánica y potencia mecánica absorbida por la bomba. Cabe precisar que cada bomba específica tiene su propia familia de curvas, la cual corresponde además a una determinada velocidad de rotación y viscosidad del fluido. De otra parte, la denominada curva del sistema, es la relación entre el caudal bombeado (Q) y la altura total de bombeo (HT), la misma que para el caso de tanques abiertos a la atmósfera, corresponde al desnivel geométrico entre los niveles de agua de los tanques de succión y descarga más las perdidas de presión debidas a la fricción en las líneas de succión e impulsión. En la siguiente figura se esquematiza una típica familia de curvas de un equipo de bombeo y de la operación del sistema. La intersección entre las curvas de bombeo del equipo y del sistema, definen el punto de operación real, es decir el caudal realmente bombeado, la eficiencia del sistema y la potencia mecánica absorbida.

Cód. 3.1


Pág. 65


H HT vs. Q (Bomba)

Eficiencia

Punto de operación real HT vs. Q (Sistema) Potencia absorvida NPSHR

Q

Familia de curvas de bombas b)

Relaciones entre los parámetros operativos

En equipos de bombeo, se verifican las siguientes relaciones entre el caudal, la altura de bombeo, potencia necesaria, velocidad de rotación y diámetro del impulsor: P=

9.81 * W * Q * HT

E 3

 N   D  =  2  =  2  Q1  N 1   D1 

Q2

2

 N   D  =  2  =  2  HT 1  N 1   D1 

HT 2

2

 N   D  =  2  =  2  P1  N 1   D1 

3

P2

Donde: P: Potencia requerida en el eje de la bomba (Watt) W: Peso específico del fluido bombeado (Kg/m3) Q: Caudal bombeado (m3/s) HT: Altura total de bombeo, es decir desnivel geométrico más pérdidas (m) E: Rendimiento o eficiencia mecánica de la bomba (fracción decimal) N: Velocidad de rotación nominal del impulsor de la bomba (RPM) D: Diámetro externo del impulsor de la bomba Las ecuaciones anteriores permiten concluir los siguientes aspectos prácticos: •

La potencia mecánica absorbida por la bomba es directamente proporcional al caudal bombeado y a la altura total de bombeo.

•

Puesto que la altura total de bombeo se incrementa en proporción cuadrática con el incremento de la velocidad de rotación, a medida que se incrementa la altura de bombeo, normalmente se seleccionan bombas de mayor velocidad de rotación.

Cód. 3.1


Pág. 66


Para ajustarse a variaciones menores de la altura de bombeo requerida, los fabricantes ofrecen un mismo modelo de bomba con impulsores de distintos diámetros, puesto que ligeros incrementos de diámetro implican incrementos representativos de la altura de bombeo. Estaciones de alta potencia que implican sobre todo elevadas alturas de bombeo, normalmente requieren bombas de alta velocidad de rotación. De manera similar, en estaciones de bajas alturas de bombeo, como es el presente caso, se ajustan mejor bombas de baja velocidad de rotación.

•

c)

Alturas netas de succión requerida y disponible

La altura de succión positiva neta requerida por una bomba (NPSHR), es la presión absoluta requerida por la bomba a la altura de su eje de rotación para operar normalmente, sin problemas de cavitación. Su valor se obtiene de las curvas características del equipo específico que se seleccione (suministradas por el fabricante). En efecto, si la presión absoluta en la línea de succión, desciende por debajo de la presión de vapor del fluido, este se evapora y forma bolsas o cavidades gaseosas, las cuales al ser conducidas por el impulsor de la bomba hacia la zona de alta presión de la carcasa, se colapsan (disuelven) violentamente generando el típico problema de cavitación caracterizado por sobrepresiones puntuales, vibraciones y ruidos que deterioran física y operativamente al equipo. De su parte, la altura de succión positiva neta disponible (NPSHD), se calcula como la presión estática absoluta disponible a la altura del eje de rotación de la bomba, restando las pérdidas de carga por fricción en la línea de succión y la presión de vapor del fluido. Los valores de NPSH, se expresan normalmente en metros o pies de altura equivalente de la columna del fluido. Los siguientes esquemas ilustran las configuraciones típicas de líneas de succión, alimentadas por depósitos abiertos cuya superficie libre del fluido está sometida por tanto a una presión absoluta igual a la presión atmosférica. En cada caso se adjunta la respectiva ecuación de cálculo de la NPSHD.

H

H

NPSHD = Pat − H − Hfs − Pv

NPSHD = Pat + H − Hfs − Pv

Donde: Pat: Cód. 3.1

Presión atmosférica a la altitud de instalación del equipo de bombeo Diseño Definitivo G-SDo-HIL

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H: Hfs: Pv:

desnivel entre el nivel de la superficie libre del fluido en el tanque de succión y el eje de la bomba Pérdidas de carga por fricción en la línea de succión. Presión de vapor del fluido correspondiente a su temperatura media

Para el cálculo de la presión atmosférica y de vapor, correspondientes a las condiciones específicas de altitud y temperatura del agua en cada estación de bombeo, se consideran las siguientes ecuaciones y valores (estos pueden obtenerse también de tablas presentadas en bibliografía técnica general de hidráulica de fluidos):

Pat = 10.33 * e

 E  −   8005 

Pv =

10.33 760

(1.52673+0.0714*T −0.000246*T ) 2

*e

Donde: Pat: Pv:

Presión atmosférica (m) a una elevación E (msnm) Presión de vapor (m) para una temperatura del agua T (ºC)

Para el presente proyecto, se considera una temperatura media del agua pluvial a ser bombeada de T= 23ºC, con lo que Pv=0.33 m. d)

Velocidad específica de impuls ión

El análisis de este parámetro es importante en la selección de tipo de bomba y diseño de su impulsor, así como en la eficiencia (rendimiento) del sistema. Su ecuación es: Ns =

N * Q

0.5

0.75

HT

Donde: Ns: N: Q: HT:

Velocidad específica de impulsión (RPM) Velocidad de rotación nominal de la bomba (RPM) Caudal impulsado correspondiente al punto de máxima eficiencia (gpm) Altura total de bombeo para el punto de máxima eficiencia (piés)

Los valores de este parámetro permiten seleccionar las características del sistema a base de los siguientes criterios:

Cód. 3.1


Pág. 68


Criterios para seleccionar el tipo de bomba, basados en la velocidad específica de impulsión Rango de valores de Ns (RPM) 500 – 4000 4000 – 8000 > 8000

Tipo de flujo en la carcasa y tipo de impulsor Bombas de flujo centrífugo, impulsor radial Bombas de flujo mixto (axial-centrífugo) Bombas de flujo axial, impulsor tipo turbina

En el presente proyecto, los valores de Ns de las bombas se encuentran en el tercer rango (>8.000 RPM), por lo que las bombas son de flujo axial, con impulsor tipo turbina. 3.4.1.10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL DISEÑO HIDRÁULICO •

A través del presente estudio, y con el concurso valioso de los profesionales de SENAGUA y de los habitantes de las distintas regiones del estudio se ha logrado definir y diseñar un sistema de control de inundaciones que contempla soluciones a los problemas básicos de cada uno de los tres subsistemas en los que se ha dividido el Proyecto BULUCA; en el presente informe tratamos del Subsistema Cañar.

•

Las obras diseñadas no son autosuficientes, por lo que para su eficiente operación y mantenimiento, se establecen los respectivos manuales, que han sido elaborados por la Asociación Consultora.

•

Se recomienda incluir como una necesidad del proyecto, el establecimiento de una normativa técnica para la extracción de los diferentes materiales de construcción de los ríos, actividad indispensable para el mantenimiento de las obras a construirse.

•

Ha sido práctica común que en los diferentes cauces (dentro del área de estudio) se construyan diques sin control técnico y de gran altura, disminuyendo en muchos de los casos el ancho del río y dotándolo de la sección necesaria hacia arriba mediante diques de gran altura, y por ende aumentando el riesgo de desbordamientos e inundaciones. Las obras de protección de los cauces están concebidas de tal manera que se recupere las orillas de los ríos y se les dé el suficiente ancho para que su capacidad hidráulica sea la adecuada, manteniendo alturas de agua razonables, que resultarán menos peligrosas y que en caso de producirse una falla pueda ser controlada fácilmente.

•

La limitación de la zona de estudio a la parte baja de las cuencas involucradas, conlleva a una deficiencia en el tratamiento global del proyecto, que se restringe a dar soluciones de tipo estructural, sin tomar en cuenta que parte de los problemas que actualmente se evidencian en la cuenca baja, tienen su origen en acciones y causas que ocurren en las zonas altas de las mismas, como son por ejemplo la erosión y producción de sedimentos. Las soluciones en este sentido serán en gran medida de carácter regulatorio. Se debe dar la importancia debida a las medidas de tipo regulatorio, ya que de ellas dependerá en gran parte el éxito de las estructuras diseñadas. Al momento y debido a su gran pendiente, los flancos oeste de la cordillera occidental están todavía en buen estado de conservación, pero las vías de acceso han establecido un desequilibrio que esperamos no incluya la presencia de personas que decidan asentarse en ellas. De igual manera, se recomienda establecer un plan de uso de suelo dentro de la zona del proyecto.

Cód. 3.1


Pág. 69


•

Se recomienda establecer tipologías y ubicación adecuadas para las viviendas en las zonas de inundación de la cuenca baja, con el fin de evitar los problemas que actualmente conllevan la destrucción de construcciones debido a las inundaciones. Esto debe realizarse a nivel de ordenanzas en los cantones de la región.

•

Se recomienda identificar posibilidades de proyectos en las cuencas altas, que ayuden a la regulación de los caudales de los ríos y que sirvan para el control de sedimentos y crecidas. Al respecto, la Asociación Consultora presentó, en el primer año de su actuación en este proyecto, una propuesta para realizar el manejo de las cuencas altas del río Cañar, que está en estudio dentro de la SENAGUA.

•

Se realizará el control de inundaciones del Sistema Cañar mediante la construcción de una sola derivadora ubicada en el río Cañar en la desembocadura del estero Pancho Negro, seguida de un by-pass que llevará los excesos del caudal de crecida de 50 años hacia el estero Soledad Grande.

•

En la descarga del by-pass Cañar se estableció la necesidad de crear una zona de amortiguación (en el sector anterior al inicio del manglar) de los caudales conducidos, logrando una adecuada distribución del agua dentro del estero Soledad Grande. En esta zona se depositarán además los sedimentos transportados en el bypass, para su posterior extracción y limpieza.

•

El caudal máximo que permitirá desaguar este sistema de estructura de derivación y by-pass será de 1.100 m3/s, correspondiente al excedente que existe en la capacidad hidráulica del río Cañar.

•

En la parte intermedia del by-pass Cañar se ha creado una zona de depósito de sedimentos a manera de pre-sedimentador, que permitirá además la acumulación de un volumen de agua que puede ser empleado para el riego.

•

El área identificada y seleccionada para el emplazamiento del presedimentador La Lagartera cumple con las condiciones morfológicas para los fines establecidos en el proyecto, obteniéndose con ello lo siguiente:

•

-

Reducciones significativas de las velocidades de circulación del agua que garantizan la sedimentación de las partículas sólidas que ingresan al vaso.

-

Las secciones transversales obtenidas permiten optimizar el movimiento de tierras necesario tanto para la conformación del vaso, como para los diques laterales.

-

Desde el punto de visto social, las estructuras diseñadas no alteran los usos y costumbres de la población localizada en el área de influencia del proyecto.

-

Se tiene como resultado que el agua que va circular a continuación de esta obra posea mejores características físicas (menor cantidad de sedimentos), de forma que no altere mayormente a las condiciones de hábitat de los manglares localizadas en la desembocadura del by-pass.

El río Cañar actualmente tiene problemas de acumulación de sedimentos en el tramo de la descarga al estero Boca de Álamos, para lo cual se recomienda una solución similar a la planteada en la descarga del by-pass Cañar, es decir, crear una zona

Cód. 3.1


Pág. 70


antes del inicio del manglar en la que se puedan depositar y extraer los sedimentos, los cuales permitirán aumentar el nivel de los terrenos aledaños que son actualmente inundables. Para ello, se han diseñado canales perpendiculares al río y al estero Álamos, en los cuales se podrá hacer una limpieza de los sedimentos los que serán depositados en la zona de transición antes del ingreso a la zona de manglar, desde la cual se podrán extraer materiales valiosos desde el punto de vista agrícola. A futuro, esta zona estará sobre-elevada y podrá alojar plantaciones de alta productividad. •

El establecimiento de las obras de drenaje se ha realizado a través de la identificación de los cauces hídricos naturales e infraestructura para riego que sufrirán afectaciones por las obras empleadas para el control de inundaciones, como son diques, embalses, by-pass, derivadoras, etc.

•

Las zanjas de drenaje conectarán principalmente a alcantarillas, que a su vez descargarán a los diferentes cauces hídricos de los diferentes ríos, esteros, embalses o by-pass. En algunos casos específicos, estas zanjas de drenaje se conectarán a los sifones diseñados para mantener la escorrentía superficial existente de la zona.

•

Las descargas de las alcantarillas estarán controladas por válvulas elastoméricas unidireccionales, reemplazando la utilización de válvula tipo charnela, debido principalmente a que las primeras son más eficientes y requieren menor mantenimiento.

3.5 CAMINOS En la zona del proyecto se puede distinguir sectores con una densidad relativamente importante de vías y caminos, como es el caso de los sectores ubicados en las partes altas de los ríos, y sectores con densidades bastante bajas de caminos, que corresponden fundamentalmente a la zona baja de los ríos, que coincide, como es lógico, con los sectores de mayor potencial agrícola. Con la Supervisión del proyecto se ha establecido que el ancho de la corona de los diques, tanto de encauzamiento de ríos como de By-pass, tendrá 5 m, de manera que se permita durante la fase de operación que los agricultores grandes y pequeños de la zona puedan utilizar los diques para transportar sus productos. En cambio, durante la fase de construcción, debe tomarse en cuenta lo indicado en el párrafo anterior, pues, por tener la zona del proyecto una densidad baja de vías y caminos, sería conveniente utilizar el mismo trazado de los diques para su construcción. Por todo lo expuesto, para la construcción del proyecto, lo más recomendable sería iniciar con la ejecución de actividades en los pasos por los ríos, mediante tres maneras: -

Con la construcción de puentes nuevos

-

Con la intervención en los puentes existentes para ampliarlos o mejorarlos en los casos en los que sea necesario.

-

Con la intervención en los pasos por los ríos de manera que se permitan las actividades constructivas durante los períodos de verano.

Cód. 3.1


Pág. 71


En este informe se presentan los criterios, análisis y diseños para las vías de circulación, los enlaces de las obras de protección con las vías existentes o de aproximación a los nodos de interconexión de tráfico; así como de los caminos para operación y mantenimiento del sistema de protección, y de utilización permanente por los habitantes de las sectores adyacentes. Cabe destacar que al momento existen varios caminos –que por sus precarias condiciones, únicamente son utilizados en época de verano- que quedarán dentro de la zona de control hidráulica en unos casos y en otros se convertirán en parte de la infraestructura de las obras proyectadas; por lo tanto no tendrán el acceso ni utilización por los vecinos del sector. Ante esta situación, y con el propósito de asegurar la intercomunicación de los vecinos con los centros poblados y facilitar la transportación de sus productos, se han diseñado las facilidades viales mínimas necesarias que permita cubrir sus necesidades; y al mismo tiempo sirvan para el desarrollo de las actividades propias de mantenimiento rutinario y operación de los componentes de las obras de protección de inundaciones. El alcance de este componente conlleva al diseño vial, las facilidades y medios de comunicación e interconexión vial y para el sistema hidráulico Naranjal, mediante la construcción de caminos carrozables que permitan el tránsito de vehículos pesados y maquinarias durante el proceso constructivo de las obras del sistema hídrico, permitan la circulación vehicular e interconexión con las vías de enlace de los diferentes centros poblados, establecer los medios de intercomunicación entre la población aledaña y garantizar la estabilidad y durabilidad de la infraestructura vial, y que sirvan posteriormente para el acceso con fines operativos a las obras; y, obviamente crear las mejores condiciones para el bienestar de la población circundante de las vías. Para los diseños se aplican los requisitos previstos en los Términos de Referencia, la normativa específica vigente a nivel nacional e internacional y presenta las soluciones técnicas -dimensionamiento geométrico y estructura vial- configuración de las áreas de circulación, de acuerdo a los requerimientos y facilidades e cada una de las zonas de su implantación. Definición del trazado y estructura vial El principio básico para la definición de caminos y enlaces viales, –de acuerdo a lo indicado en los documentos de licitación-, fue el de utilizar la corona de los diques como camino de servicio y operación, por lo tanto, el trazado y diseño de diques de protección fue realizado con la previsión de adoptar las condiciones geométricas y requerimientos propios de caminos (para operación y mantenimiento de las obras y para servicio de los usuarios colindantes). Obviamente, dada la configuración propia del dique, cada cierto tramo (en nuestro caso cada 500 m) se han previsto islas de descanso o sobre-ancho para maniobras, criterio que se mantiene en las aproximaciones con puentes o enlaces viales existentes; en otros casos se integra la vialidad de los centros poblados a las vías de dique. Por otra parte, dado el carácter de servicio del camino y su interrelación con las vías y calles de los centros poblados y/o enlaces con vías interprovinciales, la capa de rodadura está concebida para distribuir los esfuerzos originados por los vehículos, y tendrá como

Cód. 3.1


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acabado las necesarias para el enlace con las vías adyacentes, y se concibe bajo tres condiciones específicas: -

En aproximaciones a vías inter-cantonales o a puentes importantes, la estructura la constituye la sub-base colocada sobre la subrasante –material de relleno del dique- y la carpeta de rodadura –asfalto o doble tratamiento superficial bituminoso; de tal manera que el cambio de las características de conducción, no afecte las funciones del conductor.

-

En los diques en general, la corona del dique es la capa de rodadura del camino; ésta se conforma con material de mejoramiento importado, colocado directamente sobre la subrasante –relleno del dique-, esta estructura se aplica a la mayor parte de los diques, característica que permite la circulación normal de los vehículos de operación, principalmente.

-

Finalmente, para las vías de enlace con carreteras y accesos a puentes, la estructura vial está conformada por sub-base, base y carpeta asfáltica, integrándose con las características propias de la vía existente.

Cód. 3.1


Pág. 73


De acuerdo a los diseños de las obras de protección del río Cañar, solamente es necesario reforzar los diques que protegen a las poblaciones de Buenos Aires y Puerto Envidia, por lo tanto el camino de acceso hacia este sector será realizado desde la vía a Santa Rosa de Flandes. En el cuadro siguiente se visualiza la magnitud y características de los caminos desarrollados como parte de las obras de las defensas fluviales de la cuenca del sistema Cañar. Caminos Río

carrozable s (km)

Cañar

63.20

Norcay

19.99

Patul

Vías nuevas (km)

Enlaces y Dique Via

(km)

23.60

91.70

0.05

21.35

8.10

0.10

8.20

Piedras

6.68

0.10

6.78

By-Pass

25.54

22.40

47.94

Estrella

0.29

2.71

3.01

Trovador

4.30

Total

128.10

4.895

(km)

Total

1.31

4.30

6.21

48.97

183.27

En algunos puentes como es el caso del Puente de la Indiana, el hecho de estar ubicada la sección al final del abanico aluvial hace que su fondo pueda variar por acumulación o depósito de sedimentos los que deberán mantenerse controlados para evitar que interrumpan el paso del agua , es por esta razón que estas secciones deben ser cortadas y opuestas a un nivel uniforme requiriendo mantenimiento eventual ,en todos los pasos de puentes se enrocará los taludes hacia aguas arriba y aguas abajo en una longitud de unos 100 m de acuerdo con los planos de diseño de las mismas Existen zonas que requieren ser accesibles para diferentes propósitos, como puede ser constructivas o extractivas de sedimentos, o para el ingreso vehicular desde la red vial existente hacia los diques, por lo tanto se requiere de la construcción de rampas de acceso que constan en los planos de detalle vial donde se detallan sus características Para la construcción de los puentes del by-pass, al estar ubicados sobre la vía actual, será necesario dar una solución al tráfico elevadísimo de la vía interprovincial, por lo que

Cód. 3.1


Pág. 74


será necesario construir vías alternas de desvío durante la construcción las mismas que deberán tener características de vía principal durante el tiempo que dure la construcción. Los planos de detalle se incorporan al presente estudio. La vía de ingreso a la Derivadora Cañar deberá ser mejorada para el proceso de construcción de la misma. 3.6 ARQUITECTURA DE LA SAL A DE CONTROL DE LA DERIVADORA, DE LAS ESTACIONES REPETIDORAS Y DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO Todas estas características se ha tomado en cuenta para el emplazamiento arquitectónico, se contempla parqueaderos, áreas verdes, adoquinados de colores, edificios con acabados naturales, en general los materiales utilizados tienen una proyección de alto tráfico y uso. 3.6.1 SALA DE CONTROL DE LA DERIVADORA Para el desarrollo de las necesidades y actividades de operación y mantenimiento de las obras de la derivadora se concentró en un solo edificio de dos niveles (ver siguiente figura) que contiene: la subestación, cuarto de baterías, equipo hidráulico, sala de mando y casa de guardián; la guardianía se la instaló en un segundo nivel para aprovechar el registro visual; para el control y seguridad de las instalaciones, en el ingreso principal del edificio se ha dispuesto un patio de maniobras, para el mantenimiento de los equipos.

Los acabados del edificio reflejan un manejo natural de los elementos. Las fachadas (ver siguiente figura) están revestidas de hormigón visto con bruñas que simulan grandes bloques de hormigón, aspectos muy comunes en muros, símbolos arquitectónicos que evocan protección y seguridad al usuario; estos edificios están debidamente protegidos con mallas electro soldadas y alambre de púas en parte superior; por varias razones se diseñó un filtro de seguridad al usuario común, debido al alto costo de los equipos que

Cód. 3.1


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operan las derivadores, y su operación no puede estar expuesta a ser manejada por otro criterio no sea el control espec{ifico de los caudales técnicos requeridos para el manejo hidráulico de las inundaciones.

Los espacios son debidamente ventilados, para evitar el sobre calentamiento de los mismos, y no dar origen a una interrupción del sistema; las paredes son de materiales resistentes al impacto: bloque pesado; los componentes metálicos en su mayoría son galvanizados o de acero inoxidable.

Como obras completarias se ha dispuesto de áreas verdes, parqueadero y mobiliario urbano (ver Fig. 3) de tal manera que facilite el uso de espacios de dominio público.

Cód. 3.1


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3.6.2 SITIO DE IMPLANTACIÓN DE LAS ANTENAS REPETIDORAS El sistema de comunicaciones, requiere de la construcción de 2 repetidoras, una en Cochancay, cantón la Troncal, en las coordenadas 2°28'12.50"S , 79°18'17.64"O y otra a 1,5 km de Roberto Astudillo en la cuidad de Milagro, en la siguiente ubicación 2°11'23.42"S, 79°31'33.95"O. En la siguiente figura, se evidencia la implantación tipo a usarse en las repetidoras ubicadas en las coordenadas mencionadas anteriormente, y consta de una caseta de máquinas, la antena repetidora, parqueos etc.

Los dos sistemas de repetidoras deben ejecutarse necesariamente a fin de que los sistemas Bulubulu o sistema Cañar puedan operar, esto es para el sistema Bulubulu necesita que estén operativas las dos estaciones y de igual manera, para el sistema Cañar, pues su radio de influencia está integrado como un solo sistema. 3.7

DISEÑO ESTRUCTURAL

Se ha realizado el cálculo y diseño estructural de todas las obras civiles que lo necesitan. Entre ellas están la derivadora, los puentes, la estación de bombeo, sifones, alcantarillas, muros, cajas de diferente naturaleza. La descripción general del diseño estructural para las principales estructuras, como son uno de los puentes y la estación de bombmeo, consta en el presente documento. Las memorias de cálculo se presentan en Anexo K.

Cód. 3.1


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3.7.1 Puente sobre el río Cañar en Puerto Inca El presente estudio tiene como objetivo realizar el diseño estructural del puente que se construirá sobre el RÍO PUERTO INCA con una longitud total del puente de 160.00 m., conformado por cuatro tramos de 40 metros y con cuatro vías útiles de calzada con 7.20 metros cada una. El puente contempla dos veredas laterales de 1.20 metros de ancho y un separador central de vías de 1.20 metros de ancho. La solución del diseño contempla la consideración de tableros construidos sobre 9 vigas pre-esforzadas soportadas por estribos con pantalla, sin muros de alas por encontrarse la estructura dentro del dique de contención del embalse. Está previsto, de conformidad a los resultados de los estudios de suelos, que los sistemas de cimentación estén apoyados sobre pilotes barrenados Superestructura: La calzada está formada por una losa maciza, cuyo espesor de prediseño es de 0.20 m. y su ancho útil es de 18.00 m., la misma que está apoyada en nueve vigas pre-esforzadas, manteniendo una zona de protección para uso peatonal con un ancho de 1.20 m. a cada lado de la calzada que será de 7.20 metros. La vía está dispuesta de cuatro carriles, de manera que cada grupo de dos carriles se orientan en la dirección de las poblaciones que conectan. Sobre la losa de hormigón se dispondrá una carpeta de rodadura, de material bituminoso de 5 cm. de espesor. Rematando los bordes de la calzada, se contemplan veredas peatonales con bordillos de 0.20 m de altura medido desde la superficie superior de la calzada y con un ancho útil de 1,20 m., tal como se indicó en un párrafo anterior. En los bordes exteriores de las veredas se considera barandas de protección tipo muro de hormigón armado que sosteniene una línea principal horizontal conformada por un tubo galvanizado de 4” de diámetro y que cumple con el objetivo de impedir el cruce de alguna persona hacia el vacío. Las vigas pre-esforzadas, en número de nueve, se encargarán de tomar las cargas de la superestructura y las transportarán a los sistemas de apoyos de Estribos y Pilas centrales. Estas vigas se arriostrarán mediante la aplicación de cinco diafragmas o viguetas de amarre transversal, las mismas que se dispondrán una en cada extremos y tres equidistantes con respecto a la longitud total del tramo. Subestructura: Consta de un Estribo en cada margen del río, constituidos por un muro principal de apoyo de las vigas del tablero de la superestructura, el mismo que, además, será analizado y diseñado para resistir el empuje activo del relleno en el acceso del puente. No se construirán muros de ala puesto que la estructura de estribo se encuentra dentro del dique transversal. Los estribos se encargarán de soportar las cargas de la estructura y las presiones generadas por los empujes del suelo y las consideraciones sísmicas respectivas.

Cód. 3.1


Pág. 78


Tanto el muro principal como los muros de las pilas se cimentarán por medio de zapatas soportadas en pilotes barrenados. Los elementos estructurales que forman parte de este estudio serán analizados y diseñados según las normas y reglamentos siguientes: Código Ecuatoriano de La Construcción (INEN) Manual de Diseño de Carreteras MOP-001-E-2002 Normas de Diseño Geométrico de Carreteras 1973 Ministerio de Obras Públicas. Especificaciones Generales Para La Construcción de Caminos y Puentes, MOP-001-F-2002. American Association Of State Highway And Transportation Officials (AASHTO 98). American Concrete Institute (ACI). Prestressed Concrete Institute (PCI). Los diseños se realizarán en fiel cumplimiento a las Normas aquí indicadas. En lo referente a la consideración Sísmica, el estudio se inicia con lo establecido en los artículos de la AASHTO 98: Zona Sísmica 3 (ver gráfico de Zonificación Sísmica) para un coeficiente de aceleración entre los límites 0.29 < A. Se adopta una aceleración de 0.30 Coeficiente del Lugar. Según lo investigado en los estudios de la zona, nos encontramos ante un perfil de suelo tipo II que implicaría la utilización de un coeficiente S=1.2. Requerimientos para puentes con tableros simplemente apoyados. Adicionalmente se considerarán todas las recomendaciones referentes a esta temática. Por requerimiento del exCORPECUADOR y del MTOP, los diseños estarán basados en una carga equivalente a 1.25 del valor referido al camión de carga HS20-44 y/o alternativa. 3.7.1.1 ANÁLISIS ESTRUCTURAL GEOMETRÍA Se ha estudiado la ubicación y construcción de un puente con longitud total de 4 x 40.00 m = 160 metros, apoyado en dos estribos de pantalla y tres pilas centrales. Analizando la implantación general de la zona y de la luz libre a superar se estableció una distribución uniforme de los elementos de la estructura. De acuerdo a los estudios hidrológicos realizados, se determinó la ubicación de los estribos, tomando en consideración el nivel de una avenida de aguas máxima en un tiempo de vida determinado. La longitud de las vigas está dentro del rango de las relaciones costo/longitud-libre más económicas, según estudios realizados por varios autores especialistas en el tema. Se estimó necesario proveer al puente de cuatro vías (dos carriles en cada una de ellas, en cada sentido del tráfico), con un ancho de calzada de 7.20 m., veredas de 1.20 m. cada una, una vereda central de 1.20 metros y un ancho total de puente de 18.00 m. Cód. 3.1


Pág. 79


MATERIALES Los elementos estructurales de hormigón armado de la superestructura tendrán una resistencia cilíndrica específica a la rotura del concreto fć = 280 kg/cm2. El acero de refuerzo será de grado 60 y deberá tener un límite de fluencia fy = 4200 kg/cm2. Los elementos estructurales de hormigón armado se subestructura tendrán una resistencia cilíndrica específica a la rotura del concreto fć = 280 kg/cm2. El acero de refuerzo será de grado 60 y deberá tener un límite de fluencia fy = 4200 kg/cm2. Los elementos estructurales de concreto presforzado tendrán una resistencia cilíndrica específica a la rotura del concreto fć = 350 kg/cm2. El acero del presfuerzo será de grado 270 y deberá tener un límite de fluencia fpy = 16000 kg/cm2 y un límite de rotura fpu = 18900 kg/cm2 CÁLCULO DE LAS CARGAS El puente será diseñado para resistir la combinación más desfavorable de cargas. Las cargas consideradas en el análisis son las siguientes: Carga muerta (DL) Carga viva (LL) Solicitaciones sísmicas (EL) Solicitaciones térmicas Fuerzas de frenado a. – Carga Muerta Para el diseño de los elementos de la superestructura se consideran dentro de la carga muerta el peso de los siguientes elementos estructurales y no estructurales: Peso del tablero. – El peso de la losa depende directamente de su espesor. Se estima el peso de la losa en función de su espesor (20 cm). El peso por unidad de área será, entonces: wlosa = 2.4 ton/m3 * 0.20 m =0 .480 ton/m2 Peso del asfalto. – El peso del asfalto sobre la losa se la estima considerando un espesor promedio de la carpeta de 5 cm. wasfalto = 2 ton/m3 *0 .05 m =0 .1 ton/m2 Peso de las barandas. -. Se considera una baranda tipo, cuyo peso se lo estima en: wbaranda =0 .616 ton/m Peso de las vigas. – El peso de las vigas depende del caso correspondiente y está en función de su sección transversal. La sección transversal es de 0.7343 m2. wviga28 = 2.4 ton/m3 * 0.7343 m2 =1,762.32 ton/m

Cód. 3.1


Pág. 80


Otros elementos. – El peso de otros elementos estructurales, tales como: diafragmas, elementos de arriostramiento, etc. se determinará para cada caso considerando su volumen y su peso específico. b. – Carga Viva De acuerdo al estudio de tráfico realizado y, en concordancia con las normas ASSHTO referidas en el informe, se escogió para el prediseño un camión tipo HS20-44 que tiene una carga de 8 kips (3.64 ton) en su eje delantero y de 32 kips (14.55 ton) en sus dos ejes posteriores. Las normas mencionadas recomiendan varias formas de aplicar la carga sobre el puente. Para un diseño por capacidad de carga y resistencia (DCCR), como el que se aplicará posteriormente, el estado más crítico corresponde a la aplicación de la carga del camión indicado en el lugar donde se produzcan las mayores solicitaciones, más una carga distribuida de0 .64 k/pie/carril (0.954 ton/m/carril). Adicionalmente se aplica un factor a las cargas vivas vehiculares para representar el aumento debido al impacto causado por una superficie de la carretera u otra perturbación. En las especificaciones estándar de la AASHTO (sec. 3.8.2.1), un factor de impacto que es función de la luz se determina mediante la siguiente expresión: I =

50

L + 125

≤ .30

Donde L está en pies Para nuestro caso se usará un coeficiente de impacto cuyo valor corresponde a la aplicación de la expresión anterior. Los valores que corresponden a Momentos y Cortantes, así como la determinación del coeficiente de impacto se ha calculado usando las tablas que aparecen en el Manual o f Bridge Desing Practice del Estado de California (Department of Transportation).

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c. – Solicitaciones Sísmicas Considerando que el puente va a ser cimentado en un lugar de alta sismicidad, sus elementos deberán estar en capacidad de resistir las solicitaciones que provengan de los movimientos telúricos de la zona. Considerando que la mayoría de los sismos de importancia percibidos en la zona han tenido su hipocentro en la intersección de las placas Sudamericana y Nazca (Zona de Benioff) a profundidades menores a 100 km y que, durante el presente siglo y el anterior, se han detectado sismos de magnitud considerable en la mencionada falla, se tomará en cuenta para el presente análisis un sismo para una vida útil de la estructura de 50 años y con una probabilidad de excedencia del 10 %. Consideraciones para el Diseño Sísmico de Estribos y Muros de Contención. (Tomado de las Normas Internas de CORPECUADOR - MOP) Los estribos son los apoyos extremos del puente, y deben diseñarse para soportar las cargas de la superestructura, los empujes estáticos de las tierras y las fuerzas sísmicas, según lo dispone el AASHTO-96, Secciones 5, 6 y 7, con capacidad para experimentar desplazamientos de cierta importancia. Análisis por el método de Mononobe. El diseño de los estribos y muros de contención debe tener en cuenta las fuerzas sísmicas transmitidas por los apoyos de la superestructura y además el aumento de la presión lateral de tierra durante los sismos tal como establece el método de Mononobe – Okabe. Mononobe y Matsuo (1929) y Okabe (1926) modificaron la clásica solución de Coulomb para tomar en cuenta la fuerza de inercia correspondiente a las aceleraciones horizontal y vertical kh y kv, respectivamente, actuando en todos los puntos de una superficie asumida de falla. Más adelante, en el capítulo que se relaciona con el Empuje de Tierra, se presenta con mayor detalle la aplicación de este método, el mismo que se emplia en la determinación de los esfuerzos. Zonific ación Sísmica

Para la aplicación de esta norma, el país ha sido clasificado en cinco zonas sísmicas, las mismas que se indican en la Figura 6.12. La Tabla 6.10 contiene los coeficientes de aceleración horizontal máxima del terreno en roca expresados como una fracción de la aceleración de la gravedad. Se diseñará para una vida útil de puentes de 50 años con un período de retorno de 475 años y una probabilidad de excedencia del 10%. El efecto sísmico corresponde a la aplicación de una fuerza igual al peso de la estructura por el coeficiente sísmico Csm cuyo valor es según AASHTO 98

Csm =

1.2 As Tm

2/3

≤ 2.5 A

Coeficiente A depende de zona sísmica

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Zona sísmica Valor facto r Z

I II III 0.15 0.25 0.30

IV 0.4

Las cargas Sísmicas se tomarán como el producto del coeficiente de respuesta elástica Csm por el peso equivalente de la estructura. AASHTO 3.10.1 (C3.10.1) F = Csm x W Para el cálculo de las cimentaciones, se usará un coeficiente de corrección R=1, tal como se estipula en AASHTO 98, 3.10.9.4.2 tabla 3.10.7.1-2 Siguiendo las recomendaciones del CÓDIGO ECUATORIANO DE LA CONSTRUCCIÓN 2002, las estructuras estarán localizadas en la zona 3, por lo que se acepta usar el coeficiente A=0.30. El coeficiente del lugar se establece a partir de la siguiente tabla: Perfil tipo S1 S2 S3 S4

Tabla 3. Coeficiente de suelo S y Coeficiente Cm Descripc ión S Roca o suelo firme 1,0 Suelos intermedios 1,2 Suelos blandos y estrato profundo 1,5 Condiciones especiales de suelo 2,0*

Cm 2,5 3,0 2,8 2,5

En nuestro caso, S=1.2 pues el suelo corresponde a la definición de cohesivo-duro a no cohesivo-profundo, con distancia a la roca en un rango de 60 metros. Factor de corrección para cimentación:

R=1 AASHTO 3.10.9.4.2

CONSIDERACIÓN DE CARGAS PARA EL ANÁLISIS SÍSMICO (PREPARACIÓN DEL MODELO) Zona 3 Coeficiente Sísmico 0.30 Factor de importancia 1.30 Coeficiente del lugar 1.20 Empuje de tierra 580h GRUPO I 1.3 [ DL + 1.67 ( LL + I ) + E + SF ] Coeficientes a emplear 1.3 2.17 GRUPO Ia 1.3 [ DL + 2.20 ( LL + I ) ] Coeficientes a emplear 1.3 2.86 GRUPO II 1.3 [ DL + E + SF ] Coeficientes a emplear 1.3 GRUPO VII 1.3 [ DL + E + EQ ] Coeficientes a emplear 1.3 d. – Solicitaciones Térmicas Se deben incluir provisiones en el diseño del puente que incluyan esfuerzos y movimientos que resultan por variaciones de temperatura a las cuales va a estar sujeta la estructura. El coeficiente de dilatación térmica depende del material. Para el acero se recomienda un valor de dilatación térmica de 65x10 -07 (Fº)-1 y para el concreto de 12x10 -07 (Fº)-1.

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Otro factor que influye en la dilatación térmica de un elemento es el cambio de temperatura a la cual va a estar sujeto. Para variaciones moderadas de temperatura se establece un valor de ∆T = 120 Fº. Aplicando estos datos, tenemos para nuestras vigas: ∆VigaL40 = 12*10-7*120*40*(3.281*12)*(2.54) = 0.5720 cm. e. – Fuerzas Longitudinales Los tableros de la calzada del puente van a estar sometidos a fuerzas de frenado que se trasmiten a los miembros del soporte. Las especificaciones estándar de la AASHTO designan una fuerza longitudinal de diseño del 5% de la carga viva en todos los carriles que llevan tráfico en la misma dirección, sin impacto. Se supone que la fuerza actúa a 6 pies por encima del tablero.

F = .05 ( p × L + P M ) N F = .05*79.800/2 ton = 2.00 ton f. – Empuje de Tierra AASHTO 96 en su artículo 3.20.1 recomienda que las estructuras se diseñen para soportar una presión equivalente al peso de un líquido no menor a 30 lbs/pie 3. En nuestro análisis hemos considerado una presión correspondiente a 0.58 ton/m 3, la que arroja valores muy parecidos a aquellos calculados usando la fórmula de empuje de tierra propuesta por Rankine. Pa = γ h 2 k a donde: γ.

h. ka. -

peso específico del material de relleno. altura del muro coeficiente de presión activa

k a = (1 − Sen φ )(1 + Sen φ ) Por otro lado, las Normas sugieren se utilice las expresiones desarrolladas por Mononobe-Okabe, quienes consideran las siguientes condiciones: La estructura es factible de deformarse lo suficiente para que actúe completamente la presión activa del suelo, detrás de la pantalla. El suelo de relleno no tiene cohesión y posee una ángulo de fricción interna ϕ=57º, y El relleno no se encuentra saturado de manera que no se puede producir licuefacción. La presión activa del suelo está dada por la expresión:

E AE = 12 γ . H 2 (1− K V ).K AE Estas presiones, por recomendación de sus autores, deben aplicarse en la mitad de la altura total de la estructura.

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ANÁLISIS ESTRUCTURAL Para el análisis se ha considerado que todos los elementos del puente en la dirección longitudinal, transversal y en su altura corresponden a una estructura de marcos, columnas - vigas, de nudos rígidos y de comportamiento lineal - elástico. Se ha estimado el módulo de elasticidad del hormigón igual a: E c = 15000 f ć Entonces, como fć = 280 kg/cm2.

Ec = 250998 kg/cm2.

Para el cómputo de los esfuerzos actuantes se ha contado con la ayuda del programa estructura, RCBuldings, PS, ACERO, etc. Los archivos de salida, donde se muestran los resultados más relevantes, se adjuntan al presente informe. a. – Estribos Laterales Los estribos están conformados básicamente por muros de hormigón armado. La forma geométrica de la estructura se adapta a las condiciones de apoyo de las vigas presforzadas. El muro se encuentra apoyado sobre una losa de cimentación que está soportada en pilotes barrenados. b. – Losa de Cimiento Las estructuras se cimentan sobre losas de apoyo que descansan directamente en pilotes barrenados tal como se indicó en el párrafo anterior. c. – Otros Elementos Se consideran como partes constitutivas del puente otros elementos secundarios, tales como: diafragmas, placas de apoyo, etc., los mismos que sirven para optimizar el comportamiento estructural del puente. En el gráfico siguiente se presenta una semisección del tablero.

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3.7.2 ESTACIÓN DE BOMBEO DE LA ISLA DE LAS MERCEDES Se desea construir las instalaciones de la estación de bombeo de la Isla de Las Mercedes. La estructura se formará con losas, vigas, muros y contrafuertes de hormigón armado. La estación se divide en cinco sectores: • • • • •

Cajón de llegada Transición Cárcamo de bombeo Cajón de carga Ducto de descarga

3.7.2.1

MATERIALES

Se definió la resistencia a compresión de los elementos de hormigón a los 28 días igual a fć = 280kg/cm 2. Las varillas de acero de refuerzo se han considerado con un esfuerzo de fluencia fy = 4.200 kg/cm 2, y un módulo de elasticidad E = 2´000,000 kg/cm 2. Para los perfiles metálicos, se utilizará acero ASTM A-36.

3.7.2.2

CARGAS

CARGAS MUERTAS Para el diseño de los muros y losas, se consideró el peso propio de los elementos estructurales (muros, vigas, losas). En el sector de las oficinas, además se estimó el peso de baldosas, paredes divisorias, instalaciones, etc. CARGAS VIVAS

En la zona de oficinas, se consideró una carga viva de 250 kg/cm2, como estipula el Código Ecuatoriano de la Construcción. EMPUJE DE TIERRAS Para el cálculo del empuje de tierras, se utilizó la teoría del empuje activo de Coulomb, donde el empuje, P a, se define con la siguiente ecuación:

Pa = 0.5 H2 K a Donde: γ es el peso específico del terreno, H es la distancia entre el nivel máximo del terreno y la parte más baja del muro, y K a es el coeficiente de empuje activo de Coulomb, que sigue la siguiente ecuación:

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Fig. 9.1: Cuña de falla y fuerzas actuando en una presión de tierras pasiva (Bowles, J. “Foundation Análisis and Design”, 1997) EMPUJE DEL AGUA Se estimó que el nivel freático podría variar entre la cota N+3.30 y N+0.50, con lo que se han estimado las máximas solicitaciones laterales de empuje para los muros y para la losa de fondo respectivamente. Además, se revisó para el nivel N+3.30 el caso de posible flotación, considerando que el interior de las instalaciones no contenga agua. Los cálculos demostraron que es necesario ubicar aletas para aprovechar el peso del terreno para evitar la flotación. Los resultados de éstos análisis se pueden observar en el Anexo K. CARGAS SÍSMICAS Para el cálculo de las cargas sísmicas para el diseño de los muros, se utilizó la teoría de Mononobe-Okabe, que define el empuje activo dinámico con la siguiente ecuación:

Donde: γ es el peso específico del terreno, H es la distancia entre el nivel máximo del terreno y la parte más baja del muro, k v es la relación entre la aceleración vertical pseudo-estática y la gravedad, y K AE es el coeficiente de empuje activo dinámico, que se calcula con la siguiente ecuación:

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Donde: φ es el ángulo de fricción interna del suelo, δ es el ángulo de fricción suelomuro, i es la pendiente del suelo por detrás del muro y β es el ángulo de inclinación del muro con respecto a la vertical. Además:

3.7.2.3

MODELO ESTRUCTURAL

Para estimar los esfuerzos actuantes en los muros, se elaboraron modelos matemáticos con el programa SAP2000 v.10.0.1 Se utilizaron elementos tipo “shell” para modelar los muros y losas de hormigón armado, y se asignaron las cargas como tipo “surface pressure” con la opción “joint patterns”. Los resultados y los modelos se pueden observar en los archivos digitales inlcuidos dentro del Anexo K.

3.7.2.4 DISEÑO ESTRUCTURAL Para el diseño estructural se han respetado las normativas correspondientes al Código Ecuatoriano de la Construcción (CEC), el código americano de diseño de hormigón armado (American Concrete Institute ACI 318) y el código americano de diseño de acero (American Institute of Steel Construction AISC). 3.8

BIBLIOGRAFÍA

U.S Army Corps of Engineers (2000). Design and Construction of Levees. Perss Schröeder 1966. Hydromechanik im WasserbauVerlag von Wilhelm Ernst & Sohn Berlin Munchen. Bureau of Reclamation1987 Design of Small Dams Water Resources Technical Publication US Department of the Interior. Hydrologic Engineering Center, Artículo Técnico Hec 18. Hydrologic Engineering Center, Artículo Técnico Hec 11. Hydrologic Engineering Center, Artículo Técnico Hec 14.

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3.9

GLOSARIO • •

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ACSAM: ACSAM Consultores Cía. Ltda. Acuífero: Acumulación de agua subterránea que impregna una capa de terreno permeable. Se suele situar sobre una capa de materiales impermeables (arcilla o pizarra). Puede estar cubierto o no con otra capa impermeable, en cuyo caso se llama acuífero o manto freático. Afluente: Arroyo o río secundario que desemboca o desagua en un río principal. Agradación : Proceso geológico mediante el cual el lecho de un curso de agua, planicie de inundación y de otros cuerpos de agua incrementa su elevación debido a la deposición de material erosionado y transportado desde otras áreas. Aluvial: Del latín alluvies que significa inundación. Suelo de origen fluvial, poco evolucionado aunque profundo. Azud: Presa u obra construida en un rio o curso de agua para elevar el nivel del agua con el fin de derivar parte de su caudal. Antrópico: Que tiene su origen o es causado por la actividad humana. Área de la sección transversal : También denominada área húmeda. Es el área de la sección transversal a la dirección del flujo por debajo de la superficie del agua. Se expresa en m2/s. Avulsión: Cambio rápido en la dirección y forma de un canal durante avenidas catastróficas. Barras en punta: Depósitos de sedimentos que se presentan en el lado convexo o interior en las curvas de los canales de un río. Su magnitud y localización varían con el caudal. Bloques de Fricción: Bloques escalonados de concreto que se colocan en un cuenco amortiguador para disipación de energía. Bocatoma del By-pass: Estructura que captará toda el agua que se pretende derivar por el By-pass. Borde Libre: Distancia vertical entre una superficie de agua especifica y la corona o parte superior de una estructura o cauce considerado. By-pass: Canal de desvío artificial para transferir parcial o totalmente el agua de un río a otro de la misma o de diferente cuenca hidrográfica. Calado: Profundidad del flujo o distancia vertical entre el lecho y la superficie del agua en una corriente natural o artificial. Canal: Curso natural o artificial que tiene agua en movimiento periódica o continuamente. Carga de fondo: Material que se mueve sobre o cerca del lecho de una corriente de agua, rodando, saltando o deslizándose. Dicho material se mueve en forma continua en contacto con el lecho. Cauce aluvial: Cauce cuyas paredes están compuestas de cantidades apreciables de sedimentos transportados por el flujo y cuyo lecho generalmente cambia de forma a medida que cambia el caudal. Caudal: Volumen de agua por unidad de tiempo que escurre por un cauce. Coeficiente n de Manning : Coeficiente de rugosidad del contorno del lecho y paredes de un canal o curso de agua que se emplea para determinar las pérdidas de energía debidas a la fricción entre el agua y dicho lecho. En hidráulica fluvial el valor n de Manning incluye los efectos de otras pérdidas de energía tales como la rugosidad de los granos del lecho móvil, la forma de la rugosidad de dicho lecho, las irregularidades de los taludes, vegetación y pérdidas por curvatura e intersecciones y no incluye las pérdidas por contracciones y expansiones las cuales se consideran por separado.

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Compuerta: Una compuerta hidráulica, es el nombre de un dispositivo hidráulico, mecánico, cuya función es la regulación del pasaje de agua o de cualquier otro fluido en tuberías, canales, presas, esclusas, obras de derivación, entre otras estructuras hidráulicas. Concentración de sedimentos : Peso seco de sedimentos por unidad de volumen de la mezcla de agua y sedimentos. Se expresa en partes por millón: ppm o en miligramos por litro: mg/l. Cono de deyección : Termino geológico para describir el sector terminal de un torrente en el que se produce una acumulación de los materiales detríticos que transporta. Contaminación: Cualquier alteración física, química o biológica del aire, el agua o la tierra. CONTEC: Consultoría Técnica Cía. Ltda. Cresta: Es la línea o área que define la parte superior del perfil transversal de una presa o vertedero. Cuenco Amortiguador : Tramo corto de canal revestido a continuación y bajo el nivel de la salida de un aliviadero, presa vertedero o estructura de lavado en el cual se disipa la totalidad o parte de la energía el agua en movimiento que descarga hacia aguas abajo con el propósito de prevenir su daño y evitar socavaciones peligrosas del lecho y orillas del cauce. Curva de remanso: Perfil longitudinal de la superficie del agua de un canal o río cuando esta presenta una sobre elevación debida a una obstrucción natural o artificial. Degradación : Proceso geológico mediante el cual el lecho de una corriente de agua, planicie de inundación o cuerpo de agua disminuye su elevación debido a la remoción de material. Delta: Deposito de sedimentos formado por agua en movimiento que disminuye su velocidad al entrar en un cuerpo de agua estancada como en el caso de un río en su desembocadura al mar. Derivadora: Es el conjunto de todas las estructuras requeridas para la desviación de parte o la totalidad del flujo de un río hacia otro de la misma o de diferente cuenca. Consta de presa vertedero, estructura de limpieza, bocatoma del By-pass, disipadores de energía, muros encauzadores del flujo, obras de protección y demás obras relacionadas que se requieran. Descarga de fondo : Cantidad de carga de fondo que pasa por una sección transversal por unidad de tiempo. Se expresa en toneladas/día (t/d). Puede ser calculada por medio de formulas o puede ser medida. Descarga Dominante: La descarga que es suficientemente grande en magnitud y en frecuencia de ocurrencia como para tener un efecto dominante en la determinación del tamaño y características del curso del rio, cauce, canal, Bypass y lecho. Descarga o Caudal : Volumen de un fluido o sólido que pasa a través de la sección transversal de una corriente de agua por unidad de tiempo. Se expresa en m3/s. Dique: Terraplén construido paralelo al curso de los ríos existentes o By-passes cuyo propósito es proteger los terrenos adyacentes a estos contra inundaciones en las crecidas extraordinarias durante la temporada invernal o de aguas altas. Disipador d e energía: Es una estructura requerida en un vertedero para reducir la alta velocidad del flujo a la salida a una magnitud que no erosione. Efluente: Término empleado para nombrar a las aguas servidas con desechos sólidos, líquidos o gaseosos que son emitidos por viviendas y/o industrias,


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generalmente a los cursos de agua; o que se incorporan a estas por el escurrimiento de terrenos causado por las lluvias. Embalse: Espejo de agua que se forma aguas arriba de una presa en la depresión natural del terreno. Enlaces: Estructuras de descarga de esteros y cauces naturales a un By-pass o a un cauce existente rehabilitado. Escorrentía: Camino que sigue una gota de agua desde que cae a la tierra producto de la precipitación hasta alcanzar el cauce de una corriente. Estiaje: Nivel más bajo que, en ciertas épocas del año, tienen las aguas de un río, laguna, etc., por causa de la sequía. Estribos: Muros de contención construidos en los extremos de una presa vertedero, obra de derivación o puente para proteger un curso de agua de la erosión, proporcionar soporte a la estructura y confinar el flujo al cuso de agua deseado. Estructura de limpieza: Estructura destinada a limpiar o barrer los sedimentos que se acumulan frente a la bocatoma y para desviar parte o la totalidad del caudal del rio durante la construcción. Filtro: Capa o combinación de capas de material gradado permeable diseñadas y colocadas de tal manera que proporcionen drenaje e impidan que el agua de filtración mueva o arrastre las partículas de suelo. Flujo Subcrítico: Flujo del agua en el cual el Numero de Froude es menor que la unidad, la velocidad es baja, la corriente es lenta, el régimen es tranquilo y las ondas superficiales se propagan en la dirección aguas arriba. Flujo supercrítico: Flujo del agua en el cual el Numero de Froude es mayor que la unidad, la velocidad del flujo es alta, la corriente es rápida o ultrarrápida y el régimen es torrencial. Fluvial: Pertinente a una corriente o curso de agua. Se aplica también a lo producido por la acción de un río como es el caso de una planicie aluvial. Frecuencia: Número de repeticiones de un proceso aleatorio durante cierto periodo de tiempo. Geomorfología: Estudio del desarrollo de las formas y relieves del terreno cuando están sometidos a un proceso asociado con agua en movimiento o a la dinámica fluvial. Gradiente hidráulico : Línea de la superficie del agua o línea que une los diferentes puntos de la suma de las cargas de presión y elevación a lo largo de un canal, tubería, túnel o conducto. Gradiente de presión : Línea que une todos los puntos que resultan de sumar la carga de energía cinética o de velocidad al gradiente hidráulico de un canal natural o artificial. Gradiente de salida: Gradiente hidráulico de líneas de flujo emergente en el extremo de salida de una presa de concreto o una estructura impermeable asentada sobre un manto permeable. También se define como la fuerza ascendente de filtración por unidad de volumen en el extremo de salida del agua que se percola a través del suelo de fundación de una presa o de un vertedero y que tiende a expulsar y desalojar las partículas de suelo si dicha fuerza es mayor que el peso por unidad de volumen del suelo de fundación. Hábitat: Lugar en el que vive un organismo. Por ejemplo, el hábitat de la lombriz de tierra es el subsuelo. Hidráulica: Estudio y cálculo de las características de una corriente de agua como por ejemplo calado, velocidad y pendiente de la línea de energía. Hídrico: Perteneciente o relativo al agua.


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Hidrógrafa: Grafico que muestra el nivel del agua, caudal, velocidad, concentración o descarga de sedimentos o alguna otra característica del flujo del agua con respecto al tiempo en determinado lugar. Hidrología: (Del griego hidro: agua y logos: estudio). Es la ciencia geográfica que se dedica al estudio de la distribución espacial y temporal, y de las propiedades del agua presente en la atmosfera y en la corteza terrestre. Esto incluye las precipitaciones, escorrentía, humedad del suelo y evapotranspiración. Junta de Construcción : Superficie de contacto entre concreto recientemente colocado y concreto existente que ha llegado a ser tan rígido que el nuevo concreto no se puede incorporar íntegramente al existente por medio de vibrado. Junta de Contracción: Junta a colocar en una estructura para minimizar las grietas debidas a la retracción de fraguado del concreto y a las variaciones térmicas que puedan ocurrir. Junta de Expansión: Junta entre una losa, placa o revestimiento y una estructura provista para permitir expansiones y contracciones longitudinales cuando se presentan cambios de temperatura y para permitir movimiento vertical donde se prevean asentamientos diferenciales. Descarga de Diseño: Es la descarga de un rio o curso de agua de cierta ocurrencia o periodo de retorno (tal como una vez en 25, 50, 100 años,…) Encauzamiento de Ríos : Conjunto de obras de Ingeniería (con o sin la construcción de diques) construidas a lo largo de un rio o sección de este destinadas a dirigir o conducir el flujo hacia un canal predeterminado. Lecho: Fondo de un cauce natural. Material de fondo: Es el material con un determinado tamaño de partículas que se encuentra en cantidades apreciables en las capas superiores del lecho que se encuentran en continuo movimiento. Meandro: (Derivado del latín meandrum que era un río del Asia Menor cuyo curso era muy sinuoso). Curva descrita por el curso de un río cuya sinuosidad es pronunciada. Generalmente se forma con mucha facilidad en ríos de llanuras aluviales de pendiente muy suave. También se define como curva en forma de bucle o rizo formada por la acción del agua sobre el canal de un río. Modelo Hidráulico : Modelo a escala física de un río o de una estructura en un río, empleado para estudios de ingeniería. Modelo Matemático: Modelo que emplea expresiones matemáticas y conjuntos de ecuaciones basadas en principios físicos fundamentales para representar un proceso físico. Morfología: Rama de la geomorfología que se ocupa de las formas de los cuerpos naturales de agua tales como ríos, esteros, lagos, estuarios, zonas costeras y mares, así como de los procesos que crean y modifican estas formas. Muro Divisor : Muro o pared construida en ángulo recto respecto al eje de una presa de derivación o presa vertedero que se extiende hacia aguas arriba del cauce para separar el flujo de las compuertas de lavado y flujo sobre la presa o vertedero en unidades independientes para facilidad de regulación. Nivel freático: Superficie que separa la zona del subsuelo inundada con agua subterránea de la zona en la que las grietas están rellenas de agua y aire. Número de Froude: Número adimensional que expresa la relación entre las fuerzas de inercia y la gravedad en un fluido. F= √gL, V/ V=velocidad (m/s), g=aceleración de la gravedad (m/ s2), L=longitud (m). Número n de Manning: Coeficiente de rugosidad del contorno del lecho y paredes de un canal o curso de agua que se emplea para determinar las pérdidas de energía debidas a la fricción entre el agua y dicho lecho. En hidráulica fluvial el valor n de Manning incluye los efectos de otras pérdidas de energía tales como la


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rugosidad de los granos del lecho móvil, la forma de la rugosidad de dicho lecho, las irregularidades de los taludes, vegetación y pérdidas por curvatura e intersecciones y no incluye las pérdidas por contracciones y expansiones las cuales se consideran por separado. Número de Reynolds : Relación adimensional entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas. Se define por la velocidad multiplicada por la longitud y dividida por la viscosidad cinemática con la relación R=VL/ . V=velocidad (m/s), L= longitud (m), ν=Viscosidad cinem ática (m2 /s). El número de Reynolds crítico describe el comienzo de la turbulencia. Palafito: Vivienda lacustre primitiva sobre estacas de madera, columnas o pilotes construida por lo común dentro de un lago, río, a orillas del mar, etc. Paisaje: Unidad de análisis que incluye unidades geográficas con límites identificables: ecosistemas. Caracterizada por su heterogeneidad y dinámica, gobernada en parte por las actividades humanas. Perímetro mojado: Longitud de la superficie húmeda de contacto entre una corriente de agua en movimiento y el contorno del lecho y taludes del canal que la conduce, medida en la dirección normal del flujo. Se expresa en metros. Periodo de retorno: Concepto para definir el tiempo transcurrido entre ocurrencias en las cuales el valor de la variable aleatoria es igualado o excedido. Se expresa en años. Pilar, Pila: Estructura de concreto o de mampostería construida sobre un curso de agua para soportar la losa superior de un puente, compuertas y mecanismos de operación e izaje de tablones de cierre y compuertas. Planicie de inundación : Superficie de tierra seca adyacente a un cuerpo de agua tal como un río, estero, lago, mar u océano, susceptible a inundación por avenidas o aguas altas. Presa vertedero: Estructura sobre la cual verterá la totalidad o parte del caudal no derivado a un By-pass durante la época de verano o aguas bajas, o el caudal máximo que puede transportar el cauce principal durante las crecientes máximas que ocurren durante la época invernal. Profundidad Hidráulica: Relación entre el área de la sección transversal y el ancho de la superficie del agua. Se expresa en metros (m). Presa: Estructura transversal a la corriente que se levanta en el lecho y tiene por objeto contener el agua en un cauce natural con dos fines, alternativos o simultáneos, según los casos: elevar el nivel para derivar agua y formar depósito que retenga los excedentes. Presa de Derivación (Azud): Estructura transversal a la corriente que se levanta en el lecho y tiene por objeto elevar el nivel para derivar agua. Radio Hidráulico: Relación entre el área de la sección transversal de un curso de agua y el perímetro húmedo a una elevación determinada. Se expresa en metros (m). Rectificación de meandros : Corte de uno o varios meandros para incrementar la pendiente longitudinal en la dirección del flujo. Rejas Coladeras: Rejas o rejillas metálicas que se colocan aguas arriba de las estructuras para retener ramas, hojas, material flotante y como medida de seguridad para evitar que las personas que por cualquier razón se encuentren en el agua frente a la estructura correspondiente puedan ser arrastradas por el agua hacia el interior de estas. Resalto Hidráulico: Fenómeno local en un canal que se caracteriza por un cambio rápido en la profundidad del flujo desde un nivel bajo a un nivel alto en una distancia relativamente corta. Ribera: Área marginal de un curso fluvial. ᵧ

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2. Diseño de Obras Civiles Cañar

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