UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENÍERIA ESCUELA ACADÉMICA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL PATOLOGÍAS EN LAS ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS CURSO:
ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS
ALUMNO:
BUSTAMANTE LARA JORGE ALEX DOCENTE:
ING. JAIRO AL ALVAREZ VAREZ VILLANUEVA VILLANU EVA SICLO:
2018-II
GRUPO:
A1
Cajama!a - 2018
INTRODUCCION
Los conocimientos de la hidráulica se remontan desde la antigua Mesopotamia, algunas puestas en servicio en la época romana y árabe donde el agua se conducía a través de canales construidos sobre inmensos acueductos, los habitantes de nuestro antiguo Perú también construyeron principales sistemas hidráulicos que aun funcionan, como evidencia se puede mencionar al canal de Cumbemayo en la regin Ca!amarca" La responsabilidad de distribucin y control del agua en nuestro país es de competencia de los gobiernos y las comunidades, pero los aspectos técnicos de estas actividades son encargados a profesionales de la ingeniería donde se podrá e!ercer funciones de proyectar, dise#ar y construir las obras relacionadas a canales, presas, sistemas de irrigacin y drena!e, redes de abastecimiento de agua, entre otros$ dentro de los cuales no solo se deben de tener en cuenta el aprovechamiento integral del recurso hídrico que se inicia desde la captacin, conduccin y derivacin$ sino también el impacto ambiental que generan en el proceso constructivo además que actualmente se pueden aprovechar los nuevos conocimiento, de técnicas de me!oramiento y usos de diversos materiales que se encuentran en nuestra disposicin para su construccin, reparacin y mantenimiento " %l presente traba!o recoge informacin de varias fuentes con respecto a un tema muy importante para la ingeniería, en este caso muy en específico para la ingeniería hidráulica, puesto que es de vital importancia conocer los riesgos que genera una estructura hidráulica que presente patologías" &e no ser tratada a tiempo esto puede generar un desastre mayor ya que podría afectar lugares aleda#os a la construccin" Las Patologías del concreto se encargan de estudiar los procesos y características de las enfermedades, defectos o da#os que pueden sufrir en concreto, sus causas, consecuencias y remedios" Las patologías en las estructuras hidráulicas son diversos, se detallara más adelante en el informe
JUSTIFICACION
%s importante considerar el hecho que las estructuras hidráulicas, tiene un importante peso dentro del sistema de captacin y distribucin de agua a nivel nacional y por tal ra'n tanto el estudio de la vulnerabilidad como el cuidado que debe tenerse respecto de patologías que conlleven cierres parciales o definitivos de algún componente, amerita que se preste atencin a estos eventos y se realicen revisiones peridicas que permitan resolver los inconvenientes que se puedan presentar sin tener que disminuir la capacidad de la estructura o tener que programar algún cierre que sería nefasto para los usuarios finales" %sta investigacin se !ustifica en la necesidad de establecer un diagnstico del estado actual de la estructura hidráulica con los resultados obtenidos se podrá determinar las patologías más frecuentes que causan su deterioro" OBJETIVOS
%stablecer las patologías que afectan las estructuras hidráulicas, sus posibles causas y las soluciones más ptimas" I.
PATOLOGÍAS DEL CONCRETO EN ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS
FALLAS ESTRUCTURALES
Por malas prácticas de mane!o, conformacin y compactacin del terreno de fundacin" Por ausencia de cálculos o por no valorar todas las cargas y condiciones de servicio del canal" Por no proyectar !untas de contraccin, de dilatacin o de construccin" Por no tolerar deformaciones e(cesivas en el cálculo" Por no contar con suficientes ensayos de laboratorio que asegure la calidad de los materiales constitutivos y la resistencia esperada de la me'cla para la funcionalidad del canal" FALLAS DE SUPERFICIE
Por imprecisiones en los métodos de cálculo o en las normas" Por no especificar la resistencia y características apropiadas de los materiales que se emplean )concretos y agregados*" Por no respetar las tolerancias dimensionales permisibles en los elementos" Por utili'ar poco cemento )me'clas pobres o porosas*, o por emplear e(ceso de cemento )me'clas ricas con alta contraccin y figuracin"
Por las condiciones de servicio y el enve!ecimiento y deterioro de los materiales como el concreto, y por lo tanto, para mantener la confian'a en la integridad superficial, el comportamiento, la funcionalidad, la durabilidad y la seguridad, es necesario reali'ar unas inspecciones rutinarias que derivarán en la necesidad de un mantenimiento, reparacin, rehabilitacin o refuer'o de la superficie" +" EROSIÓN MECÁNICA: e define la erosin como el desgaste e(cesivo de la superficie del concreto por efecto de la accin abrasiva de fluidos o slidos en movimiento" La magnitud del deterioro, está relacionado con la frecuencia, velocidad, tama#o, perfil, densidad y dure'a de las partículas en movimiento por unidad de tiempo" iendo producida por acciones mecánicas debidas al olea!e
-" EROSIÓN POR CAVITACIÓN: %l deterioro por cavitacin es una forma especial de corrosin.erosin debido a la formacin y al colapso de burbu!as de vapor en un líquido cerca de una superficie metálica, que ocurre en turbinas hidráulicas, hélices de barcos, impulsores de bombas y otras superficies sobre las cuales se encuentren líquidos de alta velocidad con cambios de presin" u aspectos es como el de la picadura por corrosin, pero las 'onas da#adas son más compactas"
C" FISURAMIENTOS Y AGRIETAMIENTOS: %n las estructuras de concreto armado, es muy común y son diversas las causas que generan este fenmeno que puede ser atribuido a fallas de dise#o, errores constructivos o el resultado de largos procesos de deterioro" %n estructuras hidráulicas, sobre todo en la de almacenamiento, una pérdida de las condiciones de estanqueidad es asunto grave, ya que puede ocasionar hasta un colapso súbito"
%n la /oto se evidencia una pérdida de estanqueidad que limita la capacidad de operacin del tanque y que afecta gravemente la estabilidad de la estructura puesto que muy seguramente ha involucrado la armadura" &" EFLORESCENCIAS ESTALACTITAS: Corresponden estas eflorescencias a migraciones de compuestos químicos de la masa de concreto por efectos de li(iviacin especialmente de sales" %sta sintomatología evidencia flu!os dentro del concreto que nos pueden indicar que e(iste un inminente riesgo de despasivacin del acero Corrosin por contacto con compuestos químicos"
E. TIPOS DE PATOLOGÍAS EN CANALES 1. DAÑO POR GRIETAS
&escripcin0 1currencia grietas en la estructura, las grietas son hendeduras mayores a 2 mm" Posibles Causas de &eterioro0 +grietamiento de la estructura por empu!e de tierras$ &eficiencia constructiva o de dise#o$ 3etraccin por secado del material$ +usencia de !untas constructivas" 4ivel de everidad Leve0 5rietas cerradas, discontinuas de poca longitud, con un ancho de abertura de 2 mm" Moderado0 5rietas ligeramente abiertas o grieta cerrada continúan que no indica falla de la estructura, con un ancho de abertura entre 6 mm a 7 mm" evero0 5rietas abiertas que muestran un patrn bien definido indicativo de la falla o inicio de la falla de la estructura, con ancho de abertura mayor a 8 mm, afectando en su totalidad su espesor" Medicin0 %l da#o se cuantifica en metros lineales )ml* o metros cuadrados )m9* de canal afectado" :ntervencin 3ecomendada0 everidad Leve y Moderado0 Llenar las grietas e(istentes con materiales y métodos compatibles y adecuados de acuerdo con el material del canal" everidad +lto )severo*0 ;n ingeniero especiali'ado en reparacin en estructural evaluará los da#os y determinará las acciones que se van a tomar o en caso e(tremo, su demolicin"
5rieta vertical en el canal de concreto
5rieta hori'ontal en el canal de concreto 2. DAÑO POR FISURAS
&escripcin0 1currencia de fisuras en la estructura, son hendeduras peque#as entre < mm a = mm"
Posibles Causas de &eterioro0 +grietamiento de la estructura por empu!e de tierras$ &eficiencia constructiva o de dise#o$ 3etraccin por secado del material$ +usencia de !untas constructivas" 4ivel de everidad Leve0 /isuras cerradas, discontinuas de poca longitud, con un ancho de abertura entre >"9 mm a < mm" Moderado0 /isuras ligeramente abierta que no indica falla de la estructura, con ancho de abertura entre < mm a 9 mm" evero0 /isura cerradas o abiertas que muestran un patrn bien definido indicativo inicio de la falla de la estructura, con ancho abertura entre 9 mm y no mayor a 2mm" Medicin0 %l da#o se cuantifica en metros lineales )ml* o metros cuadrados )m9* de canal afectado" :ntervencin 3ecomendada0 everidad Leve y Moderado0 Llenar las grietas y fisuras e(istentes con materiales y métodos compatibles y adecuados de acuerdo con el material del canal" everidad +lto )severo*0 ;n ingeniero especiali'ado en reparacin en estructural evaluará los da#os y determinará las acciones que se van a tomar o en caso e(tremo, su demolicin"
/isura en el canal de concreto 3. DAÑO POR VEGETACIÓN
&escripcin0 Crecimiento de vegetacin en las !untas de la estructura o en cercanías, que por el crecimiento de sus raíces causa da#os en la obra" Posibles Causas del &eterioro0 iembra no controlada de especies no nativas o agresivas cerca de la obra de conduccin$ +mbientes húmedos propicios para el crecimiento de vegetacin en peque#os espacios de la estructura$ +usencia o deficiencia en la limpie'a peridica de las obras" 4ivel de everidad0 Leve0 La vegetacin presente causa da#os menores, especialmente estéticos" Moderado0 Los da#os causados por la vegetacin corresponden a fusilamientos que se pueden atender con tratamientos de superficie" evero0 Presencia de arbustos o árboles que han causado el rompimiento o agrietamiento que afecta la estabilidad de la obra" Medicin0 La superficie afectada se mide en metros cuadrados )m9*" :ntervencin 3ecomendada0 everidad Leve y Moderado0 3etiro de la vegetacin causante de los da#os y toma de las medidas biolgicas necesarias para el control del crecimiento de estas especies" %n caso de
severidad +lto )severo*, se deberá hacer un estudio detallado de la afectacin de la obra para determinar las medidas de control necesarias"
?egetacin en el canal de concreto . DAÑO DEL SELLO DE JUNTA.
&escripcin0 Pérdida parcial o total del material que conforma la !unta entre las secciones que forman la estructura" Posibles Causas del &eterioro0 +ccin erosiva del flu!o de agua"$ -a!a calidad en las especificaciones de los materiales que conforman el sello de !untas" 4ivel de everidad Leve0 La pérdida de sello es parcial, menor al 9>@ y aún no permite la infiltracin de agua" Moderado0 La pérdida de sello se encuentra entre 9>@ y A>@" %(iste infiltracin de agua" evero0 La pérdida del sello es mayor al A>@" e infiltra agua" Medicin0 e determinan la longitud total )9m* de las !untas que se van a reparar" :ntervencin 3ecomendada0 3esellado de !untas con siliconas, asfaltos o el material más adecuado de acuerdo con el tipo de obra, tipo de !unta, condiciones ambientales y materiales que conforma la estructura
&eterioro de sello de !unta en canal de concreto"
!. DAÑO POR EROSIÓN.
&escripcin0 Pérdida del material )frotacin y friccin por el flu!o del agua*, que conforma la superficie de la estructura del canal Posibles Causas del &eterioro0 -a!a calidad del material de la estructura en cuanto a características de durabilidad$ Presencia de sustancias agresivas que atacan a los materiales de la estructura$ /lu!os importantes de agua que generan erosin" 4ivel de everidad Leve0 La pérdida de material es apenas perceptible )menos de < cm* Moderado0 La pérdida de material es apreciable )más de 9 cm*" evero0 La pérdida de material es de más del <>@ de la seccin de la estructura del canal" Medicin0 e cuantifica el da#o haciendo referencia a la superficie afectada en m9" :ntervencin 3ecomendada0 everidad Leve y Moderado0 3eponer el material perdido con inyecciones, parches, irrigaciones o cualquier otro tratamiento superficial que sea acorde con el material de la estructura" everidad +lto )evero*0 ;n ingeniero estructural o geotecnia debe evaluar la situacin y dar las recomendaciones adecuadas para la recuperacin, para el canal"
%rosin del canal de concreto ". DAÑO POR DESINTEGRACIÓN
&escripcin0 3educcin a fragmentos peque#os y posteriormente a partículas, del concreto en el canal ya endurecido" Posibles Causas del &eterioro0 +cciones de ba!as temperaturas en el concreto$ -a!a calidad del material de la estructura en cuanto a características de durabilidad" 4ivel de everidad0 Leve0 La pérdida de material es apenas perceptible )menos de = cm* Moderado0 La pérdida de material es apreciable )más de <> cm*" evero0 La pérdida de material es de más del =>@ de la seccin" Medicin0 e cuantifica el da#o haciendo referencia a la superficie afectada en m9"
:ntervencin 3ecomendada0 everidad Leve y Moderado0 3eponer el material perdido con inyecciones parches, irrigaciones o cualquier otro tratamiento superficial que sea acorde con el material de la estructura" everidad alto )evero*0 ;n ingeniero estructural o geotecnia debe evaluar la situacin y dar las recomendaciones adecuadas para la recuperacin, para el canal"
&esintegracin de las partículas de concreto de la estructura #. DAÑO POR DECASCARAMIENTO
&escripcin0 %s la rotura de la superficie de los pa#os hasta una profundidad del orden = a <= mm, por desprendimiento de peque#os tro'os de concreto" Por fisuras capilares a una malla de red de fisuras muy finas que solo se e(tiende en la superficie del concreto las que se intersectan en un ángulo de <9>B" Posibles Causas del &eterioro0 -a!a calidad del material de la estructura en cuanto a características de durabilidad$ Presencia de sustancias agresivas que atacan a los materiales de la estructura" 4ivel de everidad Leve0 i el decascaramiento está entre un área no mayor a >"= m9 son apenas perceptibles" Moderado0 %l decascaramiento es mayor de >"= m9 hasta < m9 ya son percibidas a simple vista" evero0 %l decascaramiento alcan'a áreas mayores a < m9 el cual manifiestan el da#o mucho más visible Medicin0 e cuantifica el da#o haciendo referencia a la superficie afectada en m9
&ecascaramiento en canal de concreto" $. DAÑO POR SEDIMENTACIÓN
&escripcin0 %s la acumulaciones de partículas granulares que se alo!an en canal, asentándose en la base del canal" Posibles Causas0 Pendiente inadecuada en el canal, alo!amiento de basura en el canal" 4ivel de everidad0 Leve0 Partículas granulares peque#as formando una capa delgada en la base del canal no mayor a < cm" Moderado0 Partículas granulares ya asentadas formando una capa en la base del canal, entre < = cm" evero0 Partículas granulares asentadas formando una capa mayor a = cm llegando alcan'ar hasta las paredes del canal" Medicin0 e cuantifica el da#o haciendo referencia a la superficie afectada en m9" :ntervencin 3ecomendada0 everidad Leve, Moderado y evero0 &escolmar o limpiar el canal retirando los sedimentos alo!ados en la sancin del canal"
edimentacin en canal de concreto"
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
%s importante desde la concepcin de la obra determinar las condiciones de traba!o y proveer los ataques que se puedan dar en el hormign y tomar medidas desde el dise#o que garanticen la durabilidad requerida para la vida útil proyectada, utili'ando concretos de alta resistencia C+3"" %l mantenimiento y la intervencin a tiempo son factores que pueden incidir en la durabilidad de la obra por tanto es recomendable a!ustarse a los protocolos y programaciones de Mantenimiento"
BIBLIOGRAFÍA:
https0DDes"EiFipedia"org https0DDes"scribd"com G%:0 %?+L;+C:H4 I &%G%3M:4+C:H4 &% L+ P+G1L15J+ &%L C14C3%G1 &%L C+4+L &% 3:%51 P:4+3 K;+C3+:3C+, -ach" :: -%3%4:C% 5:3+L&1 M13+L%" M+I1 9><6
