UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA (Creada por ley N°25265) FACULTAD DE INGENIERIA MINAS CIVIL AMBIENTAL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL-LIRCAY
POYECTO OLMOS DISEÑO DE ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS INTEGRANTE: FELIX CARBAJAL Melquiades DOCENTE: Ing. CUTTI HUALLPA Karina
IX CICLO
06 de mayo del 2018 2018
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DEDICATORIA A mis padres por el apoyo emocional emocional que me brindan día a día para poder proseguir con los estudios universitarios y forjar un mejor futuro.
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RESUMEN El proyecto Olmos es un megaproyecto, que incorpora todos los proyectos de hidráulica en sus tres fases, ejecución de una presa, túnel trasandino, centros hidroeléctricos y canales de irrigación, haciendo un reto a la ingeniería por su tamaño y obstáculos que la naturaleza presenta, gracias a todo esto como resultado se está formando una sociedad con una mejor calidad de vida, brindando empleos de diferentes lugares, dando origen a la ciudad nueva de Olmos y beneficiando al Perú en la aportación de impuestos.
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ABSTRACT
The Olmos project is a megaproject, which incorporates all the hydraulics projects in its three phases, execution of a dam, trans-Andean tunnel, hydroelectric centers and irrigation canals, making engineering a challenge due to its size and obstacles that nature presents, Thanks to all this as a result, a society with a better quality of life is being formed, providing jobs from different places, giving rise to the new city of Olmos and benefiting Peru in the contribution of taxes
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INTRODUCCION En el año 1924 fue concebido el Proyecto Olmos como el gran Proyecto de Irrigación que sentaría las bases para el desarrollo de Lambayeque. Desde entonces la idea de trasvasar las aguas del río Huancabamba de la vertiente del Atlántico hacia la vertiente del Pacífico a través de la cordillera ha sido el anhelo lambayecano que permitirá aprovechar el recurso hídrico en el desarrollo agrícola e Hidroenergético. Ubicado a 900 km al norte de Lima en la Región Lambayeque, el Proyecto Olmos, será un eje importante para el desarrollo agrario del norte del país ampliando la frontera agrícola mediante la irrigación de las pampas de Olmos, que hoy carecen de agua e infraestructura hidráulica, impulsando el crecimiento económico de la región. Para su ejecución el proyecto fue dividido en tres componentes, siendo el primero el trasvase de agua que comprende la construcción de un túnel trasandino, con capacidad de trasvasar una masa anual de 2,050 millos de metros cúbicos (Hm3) /año y la primera fase de la Presa Limón, con 43 m de altura y una capacidad útil de embalse de 30 Hm3. Este componente fue adjudicado a Concesionaria Trasvase Olmos en el 2004 y tiene actualmente 88% de avance en la ejecución de las obras. Estas obras permitirán que los recursos hídricos del río Huancabamba asignados al Proyecto se regulen en el embalse Limón para luego ser trasvasados hacia la cuenca del Pacífico lo que permitirá utilizar las aguas para la irrigación, tercer componente del proyecto, logrando incorporar a la agricultura nacional grandes áreas de tierras eriazas ubicadas en las pampas del Valle de Olmos, propiciando la formación de una nueva base económica para el desarrollo y transformación de Lambayeque.
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INDICE 1.- DEFINICION DE PRESA. 2.- FUNCION DE LAS PRESAS. 3.- SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA 4.- CLASIFICACION DE LAS PRESAS. 5.- ESTUDIOS GENERALES PARA EL DISEÑO. 6.- ESTUDIOS DE PROYECTOS Y EJECUCION. 7.- PROCEDIMIENTO DE DISEÑO. 8.- ESTABILIDAD DE PRESAS. 9.- CIMENTACION DE PRESAS 10.- BIBLIOGRAFÍA
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PROYECTO OLMOS UBICACIÓN DE LA CIUDAD DE OLMOS Olmos dispone en la actualidad con una vasta campiña y más de 165 caseríos debidamente reconocidos, es decir cuentan con tenencia o gobernación y otras aldeas más pequeñas que aún no han sido reconocidas. Entre los caseríos más notables se cuentan: Nitape, imperial, La Pilca, La Orchilla, El Empalme (cruce de la interoceánica con el brazo a Lambayeque). Cascajal, Los Panales, La Choza, Callejón de Cascajal. Filoque, El Pueblito, San Isidro, Garbanzal, Sincape, Mano de León, Racalí, El Tocto. Aliclá, Las Pampas, El Muerto, Pañalá, La Estancia, Laguna Larga, Sequión, San Cristóbal, El Pasaje, Pasábar, El Puente, El Abra, Escute, La Calera, Senquelo, San Pablo de Escurre, Boca Chica, Mocape, Insculás, Cerro de Falla, El Porvenir, El Mango, La Victoria, Tierra Rajada, El Progreso, Redondo, Vega del Padre, Santa Rosa, La Esperanza, Fícuar, Ancol, Chúncar, Cerro de Arena, Alto Roque, Las Pozas, Corral de Arena, Cerro Teodoro, Nichito, Las Sábilas, Querpón, El Progreso Badén. El Paraíso, La Capilla Central, Capilla, Ñaupe, Las Animas, El Virrey, Hualtacal Chico.
Coordenadas
6°03′51″S 80°04′23″OCoordenadas: 6°03′51″S 80°04′23″O (mapa)
Capital
Olmos
Idioma oficial
español
Entidad • País • Departamento • Provincia Alcalde
Distrito Perú Lambayeque Lambayeque Juan Mio Sanchez (2015-2018)
Superficie • Total Altitud
5335.25 km²
• Media
175 m s. n. m.
Población (2014)
Huso horario
42 694 hab. 8 hab/km² UTC-5
Ubigeo
140308
• Total • Densidad
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HISTORIA Han transcurrido más de 80 años para que Lambayeque vea por fin la consolidación de su más anhelado proyecto que transformará en productivas, las sedientas tierras olmanas, así como generará energía hidroeléctrica posibilitando el despegue económico de la región y una mejor calidad de vida de sus pobladores. La idea de trasvasar las aguas del río Huancabamba para irrigar las Pampas de Olmos, fue concebida por técnicos peruanos a inicios del presente siglo, En el año 1924, el Ing. Charles Sutton propuso al Proyecto Olmos como el gran Proyecto de Irrigación, para beneficiar tierras entre Cascajal y el valle del río Chancay, lamentablemente los estudios y obras se vieron frustrados por las lluvias extraordinarias del año 1925. Entre los años 40 y 50, los ingenieros Antúnez de Mayolo y Lizand Mercado, incorporan el componente energético. En 1962, el Presidente Manuel Prado firmó un convenio con el Fondo Especial de las Naciones Unidas a fin de efectuar, bajo sistema de contrapartes, los estudios para la Irrigación de Olmos. Durante el primer Gobierno de Belaúnde, la Consultora Italiana ITALCONSULT elaboró los estudios de pre factibilidad denominado “Proyecto de
En Septiembre de 1974 se crea la Dirección Ejecutiva del Proyecto Especial Olmos (DEPOL). En junio de 1978, se concluyó el Estudio de Factibilidad Técnico Económica (1ra Parte del Estudio Definitivo). En el año 1980 se autoriza a concertar operaciones de crédito hasta por US$ 535 millones; y a convocar a concurso internacional de ofertas con financiamiento. En el marco de la política de promoción de la inversión privada el Gobierno Peruano encargó a la Agencia de Promoción de la Inversión - PROINVERSION promover la entrega en concesión del Proyecto Olmos. Durante los años 1989 al 2000 se logró completar el avance de 6.2 Km. de túnel trasandino. En agosto de 2001, el actual Gobierno del Presidente Dr. Alejandro Toledo autorizó el reinicio del proceso de concesión.
En la historia de la concepción del Proyecto Olmos han quedado grabados notables personalidades. A inicios del siglo pasado, el explorador ferreñafano 8
Manuel Mesones Muro, concibe la idea de derivar las aguas del río Huancabamba para irrigar los Pampas de Olmos. En el año 1924, el Ing. Charles Sutton, conocido como el Padre de las irrigaciones peruanas, evalúo las zonas a irrigar y posteriormente los ingenieros Antúnez de Mayolo y Lizandro Mercado, incorporan el componente energético; convirtiéndolo en un Proyecto de Irrigación e Hidroenergético. Durante el Gobierno del General Velasco Alvarado, dos empresas soviéticas (Technopromexport y Selkhozpromexport) realizan un Estudio Definitivo considerado como la piedra angular de la viabilidad del proyecto. Las obras del túnel trasandino se iniciaron a finales de 1970 pero se detuvieron por falta de fondos, siendo reactivadas en función al presupuesto que destinaban los gobiernos de turno. Finalmente, en el 2003, el Presidente Alejandro Toledo y el Presidente Regional de Lambayeque, Yehude Simon Munaro, determinan impulsar en forma conjunta la ejecución integral del Proyecto Olmos, que permitirá lo irrigación de tierras, así como la generación de energía hidroeléctrica con el objetivo de aportar al desarrollo de las actividades productivas del país, en especial de lo zona norte. Comprende el trasvase de las aguas de los ríos Huancabamba, Tabaconas y Manchará de lo cuenco del océano Atlántico, hacia lo costa del Pacífico a través de un túnel de 19.3 kilómetros que cruzará lo cordillera de los Andes, denominado Túnel Trasandino.
OBEJETIVOS El proyecto Olmos convertirá a la Región Lambayeque, ubicada a 900 km al norte de Lima, en un nuevo polo de desarrollo económico basado en una primera fase, en el crecimiento agroexportador por la incorporación de 43,500 hectáreas de tierras a la frontera agrícola del país. El proyecto generará más de 40,000 puestos de trabajo directos, así como impulsará los sectores de vivienda, construcción, industria, comercio, transporte, turismo y todos los demás, con la conformación de nuevos centros urbanos que albergarán a las familias de l os trabajadores.
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Ejecución del proyecto olmos El Proyecto Integral Olmos está compuesto de la siguiente manera:
Primer Componente: Trasvase de Agua: este componente fue adjudicado a Concesionaria Trasvase Olmos en el 2004. En esta Primera Etapa a irrigar con aguas provenientes del río Huancabamba, se incorporan a la agricultura nacional 43,500 hectáreas de las cuales 38,000 hectáreas de tierras fueron subastadas y 5,500 hectáreas son de Agricultores del Valle Viejo Olmos.En el caso del Valle Viejo de Olmos, con el objetivo de incentivar la asociatividad de los agricultores beneficiados con el riego, los pobladores han conformado Comités de Gestión para posibilitar una agricultura tecnificada y rentable que garantice el pago de la tarifa de agua y con ello la autosostenibilidad del proyecto
Segundo Componente: Producción de Energía. El 15 de octubre de 2010 el GRL firmó contrato de Concesión con Sindicato Energético S.A. (SINERSA). En una segunda etapa la frontera agrícola podría ampliarse a 100 mil hectáreas gracias al trasvase de las aguas de los ríos; Tabaconas y Manchara, además del uso de los recursos hídricos subterráneos. Tercer Componente: Producción Agrícola: el 11 de junio de 2010 el GRL firmó contrato de Concesión con H2Olmos S.A. Es importante resaltar que el objetivo principal del proyecto, es la creación de un polo de desarrollo económico y el mejoramiento de las condiciones de vida de la población en el norte del país, mediante el aprovechamiento hidroeléctrico de los recursos hídricos de los ríos por trasvasar, y el fomento de la producción agrícola orientada a la exportación basada en la irrigación de las áreas nuevas (ampliación de frontera agrícola) y en el mejoramiento del riego de las áreas existentes De estos tres componentes actualmente sólo se desarrollan el de trasvase e irrigación.
TRASVASE DE AGUA Las obras de Trasvase de Olmos fueron otorgados en concesión a Concesionaria Trasvase Olmos S.A., empresa de la Organización Odebrecht, para la construcción, operación y mantenimiento de las obras por un periodo de 20 años. Es una de las obras de mayor dificultad en el mundo, consiste en derivar las aguas del Río Huancabamba, perteneciente a la cuenca del Atlántico hacia la cuenca del Pacífico, lo cual implica la construcción de la presa Limón y atravesar la cordillera de los Andes con un túnel trasandino de 19.3 km de longitud llegando a tener 2 km de cobertura. A julio de 2010, están pendientes por perforar aproximadamente 3.700 metros del túnel trasandino.
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Para realizar esta complicada obra de ingeniería los trabajos se realizan paralelamente en dos frentes de trabajo occidente y oriente estando divididos por la Cordillera de los Andes. Túnel de Quebrada Lajas: Es una extensión lateral del Túnel Trasandino con 525 m de longitud y una sección circular de 5.30 m. Ha sido excavado y revestido para permitir la evacuación de las aguas trasvasadas a la Quebrada Lajas. Túnel Trasandino: Tiene una longitud de 19.3 km, de los cuales, para el año 2004, estaban pendientes de excavación 14km. La sección de perforación es de 5.33 m y se tienen coberturas superiores a los 2 km por estar atravesando la Cordillera de los Andes. Su excavación está siendo realizada mediante el uso de una máquina perforadora de túneles (TBM por sus siglas en inglés - Tunnel Boring Machine)
PROYECTO DE IRRIGACION La concesión del Proyecto de Irrigación Olmos otorgada a H2Olmos S.A. ,empresa de la organización Odebrecht, comprende la irrigación de 38,000 hectáreas (Ha) de Tierras Nuevas de propiedad del Gobierno Regional de Lambayeque (GRL) y 5,500 hectáreas (Ha) del Valle Viejo y la Comunidad Campesina Santo Domingo de Olmos, mediante el desarrollo y gestión de infraestructura hidráulica. El Proyecto Irrigación Olmos forma parte del Proyecto Olmos que comprende el trasvase de las aguas del río Huancabamba de la vertiente del Atlántico hacia la vertiente del Pacífico a través de un túnel trasandino de 20 km, el cual se encuentra en construcción por parte de Concesionaria Trasvase Olmos en el marco del contrato de concesión suscrito en el 2004. La construcción del túnel se estima finalizaría a inicios del primer trimestre del 2012. Para fines del tercer trimestre del 2010 se convocará a una subasta pública para la venta de los lotes de tierras para el desarrollo y ejecución de proyectos agrícolas, incluyendo la prestación del servicio de captación, conducción y distribución de agua, los cuales se formalizarán a través de la suscripción de un contrato de compraventa y un contrato de servicio. 1 Ubicación Ubicado a 900 km al norte de Lima en el departamento de Lambayeque, el Proyecto de Irrigación Olmos, será un eje importante para el desarrollo agroindustrial del norte del Perú, ampliando la frontera agrícola mediante la irrigación de las pampas de Olmos, que hoy carecen de agua e infraestructura hidráulica. Las tierras de Proyecto se encuentran a una distancia de 107 km del Océano Pacífico desde el centro del predio a irrigar y aproximadamente a 670 km de la línea del Ecuador, estando ubicado entre los 6˚0’ y ˚6˚13’ latitud sur y 79˚55’ y 80˚08’
longitud oeste aproximadamente.
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OBRAS DEL ORIENTE
Bocatoma definitiva: Ubicada aguas arriba de la Presa Limón, en la Quebrada Los Burros, tendrá uso cuando la Presa Limón se eleve hacia su altura f inal de diseño (85 m). Consiste en la excavación y sostenimiento de un túnel de una longitud de 1.12 km y una sección 5.3 m. Bocatoma provisional: Ubicada al pie de la Presa Limón, cuenta con dos compuertas de 42 m3/s cada uno y un conducto blindado de 320 m de longitud y 3.50 m de diámetro, que permite la interconexión con el Túnel Trasandino. Reubicación del Oleoducto Nor Peruano: Considerando que la ubicación original del Oleoducto Nor Peruano generaba una interferencia importante para el Proyecto, 5.5 km de éste han sido reubicados. Presa Limón: permite tener un embalse con una capacidad de 44 millones de m³ en total. Consiste en una presa de enrocado con cara de concreto y cortina impermeabilizante que demanda 1.000,000 m³ de diversos agregados para una altura de 43 m y una longitud de cresta de 350 m.
Sistema de Desvío: Aliviadero: Estructura de concreto con conjunto de compuertas radiales con capacidad de evacuar 1700 m3/s. Purga: Estructura de concreto al pie de la Presa Limón con una capacidad de 350 m3/s, permitirá purgar el embalse en los momentos de avenidas. Túnel de Desvío: Con una longitud de 210 m y una sección de 145 m², permitirá la derivación de las aguas del río Huancabamba para la ejecución de la Presa Limón y, posteriormente, será parte de la operación del Aliviadero y del Sistema de Purga.
RESUMEN ECONOMICO DEL PROYECTO OLMOS El proyecto Integral de Olmos tiene tres componentes, el primero: el trasvase de agua, cuya operación inició en agosto del 2012; el segundo, la generación hidroeléctrica de 850 GWh/año (licitado a Sinersa); y, el tercero: infraestructura de riego y puesta en valor de 38,000 ha. De tierras eriazas y mejoramiento de 5,500 ha. De tierras en Olmos, a cargo de H2Olmos. La operación de esta fase inició en noviembre del 2014.
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PRESA OLMOS (LIMON) Presa Limón Localización País
Perú
Cuenca hidrográfica
Marañón
Río
Huancabamba
Coordenadas
5°55′00″S 79°19′31″OCoordenadas: 5°55′00″S 79°19′31″O (mapa)
Datos generales Propietario
Gobierno Regional de Lambayeque
Proyectista
Odebrecht
Uso
Irrigación
Obras
2008-2013
Datos de la presa Altura
43 m
Long. de coronación
350 m
Datos del embalse Capacidad total
44 millones m3 13
La presa Limón, que forma parte del Proyecto Especial Olmos, en el Departamento de Lambayeque, en el norte del Perú, la hidroelectricidad es uno de usos múltiples y la presa. Cuando esté terminada, la represa producirá 4.000 GWh de electricidad y la transferencia de agua desde el río Huancabamba en la región al oeste de Cajamarca a Lambayeque, hacia la Pampa de Olmos, permitiendo el riego de 150.000 hectáreas de tierras de cultivo. Caracteristicas La transferencia de agua realizada por la represa de Limón en el río Huancabamba que desviar hasta 2.000.000.000 m 3 de agua al año a través de un túnel trasandino de unos 20 km al Valle de Olmos. La presa Limón es del tipo de terraplén, tendrá 43 metros de alto, 320 metros de largo, cuando está llena, tendrá la capacidad de 44.000.000 m 3. El sistema de trasvase desde la cuenca del río Amazonas, a la vertiente del Océano Pacífico, en la costa norte, desértica, del Perú, alimentará dos centrales hidroeléctricas. La principal característica de este proyecto está constituida por el túnel transandino Construccion El diseño del proyecto se remonta a la década de 1980. La construcción comenzó en 2006 con la perforación del túnel por la empresa Odebrecht de Brasil. El túnel se completó a finales de 2011y un contrato para la central hidroeléctrica se establece que se completará en febrero de 2010 .3 El proyecto costará $ 190 millones en total y debe empezar a transferir el agua en 2011. El proyecto se presentó, el 18 de mayo 2009 en el evento Build it Bigger
TUNEL TRASANDINO OLMOS Túnel Trasandino Olmos Ubicación
Uso
Lambayeque, Perú Irrigación
Inauguración 2012 Longitud
20 km
Ancho
7m
Gálibo
5m 14
El túnel Trasandino Olmos es el túnel de abastecimiento de agua. Tiene una longitud de 19.3 km, de los cuales, para el año 2004, estaban pendientes de excavación 14km. La sección de perforación es de 5.33 m y se tienen coberturas superiores a los 2 km por estar atravesando la Cordillera de los Andes. Su excavación está siendo realizada mediante el uso de una máquina perforadora de túneles (TBM por sus siglas en inglés - Tunnel Boring Machine). Forma parte del Proyecto Olmos que comprende el trasvase de las aguas del río Huancabamba de la vertiente del Atlántico hacia la vertiente del Pacífico a través de un túnel trasandino de 20 km, el cual se encuentra en construcción por parte de Concesionaria Trasvase Olmos en el marco del contrato de concesión suscrito en el 2004. El túnel trasandino se culminó de construir en diciembre del 2011 Maquina utilizada en el túnel Es una máquina perforadora de túneles, TBM, de última generación, especialmente diseñada para el trabajo en las condiciones que la obra exige. La que opera en la obra de trasvase del proyecto Olmos tiene las siguientes características básicas: Cabeza de corte: 5.33 m de diámetro Peso total del equipo: más de 1000 t. Longitud total del equipo: 320 m. Esta máquina cuenta con los implementos necesarios para la perforación del Túnel Trasandino, que le permiten ejecutar las obras de sostenimiento y revestimiento definitivo del túnel, en paralelo a la excavación del mismo. Así, de en una sola pasada, se logra ver las obras definitivas del túnel.
Una presa es una estructura que se interpone a una corriente de agua para embalsarla y/o desviarla para su posterior aprovechamiento o para proteger una zona de sus efectos dañinos. Una Presa, es simplemente una pared que se coloca en un sitio determinado del cauce de una corriente natural con el objeto de almacenar parte del caudal que transporta la corriente. La presa debe contar con obras complementarias que permitan el paso del agua que no se embalsa y con estructuras de toma para captar y entregar el agua embalsada a los usuarios del sistema.
1. FUNCION DE LAS PRESAS.
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a) Conservación: interceptar la escorrentía y almacenar en épocas de lluvias, para su utilización durante el periodo de estiaje. b) Control de crecidas: regulación de las crecidas a través del almacenamiento de los picos para posteriormente liberar gradualmente. Los motivos principales para construir presas son concentrar el agua de una cuenca hidrológica que confluye a un río, en un sitio determinado, lo que permite producir energía para generar electricidad, regular el agua, dirigirla hacia canales y sistemas de abastecimiento, aumentar la profundidad de los ríos para hacerlos navegables, controlar el caudal de agua durante los periodos de inundaciones y sequía, y crear pantanos para actividades recreativas. Una presa debe ser impermeable, las filtraciones a través o por debajo de ella deben ser controladas al máximo para evitar la salida del agua y el deterioro de la propia estructura. Debe estar construida de forma que resista las fuerzas que se ejercen sobre ella. Estas fuerzas que los ingenieros deben tener en cuenta son: la gravedad (que empuja a la presa hacia abajo) la presión hidrostática (la fuerza que ejerce el agua contenida), la presión hidrostática en la base (que produce una fuerza vertical hacia arriba que reduce el peso de la presa), la fuerza que ejercería el agua si se helase, y las tensiones de la tierra, incluyendo los efectos de los sismos. Además, la presa debe contar con obras complementarias que permitan el paso del agua no embalsada y con estructuras de toma para captar y entregar el agua embalsada a los usuarios del sistema. Requerimientos de un buen sitio de presa: Un sitio satisfactorio para un embalse debe cumplir ciertos requisitos funcionales y técnicos. La conveniencia funcional de un sitio se rige por el balance entre sus características naturales específicas y el propósito del embalse. Los requerimientos básicos del lugar para poder emplazar una pr esa son:
La zona debe tener una topografía tipo "cuello de botella”.
La garganta debe ser estrecha y el embalse amplio.
La longitud, altura de la presa e hidrología depende el realizar una obra que sea económica. 16
La elección del tipo de presa debe ser precedida de una comparación de soluciones posibles en su triple aspecto: estructural, hidráulico y económico. Entre otros aspectos que se deben tener en cuenta respecto al sitio d e la presa son:
a) Fundación: La fundación dependerá de la forma del valle donde esté ubicado la presa. La calidad de la cimentación se determina por la estabilidad, la capacidad portante, la deformabilidad y la impermeabilidad efectiva. Todos estos aspectos se valoran con respecto al tipo y el tamaño de la presa propuesta.
b) Disponibilidad de materiales: Los diferentes tipos de materiales necesarios para la construcción de presas deberán encontrarse en la cantidad necesaria y a una distancia razonable, además estos materiales deberán ser de calidad. La eliminación o reducción de los gastos de transporte de materiales reduce considerablemente el costo total de la obra brindándonos economía en la realización del proyecto. En especial la presa debe de proyectarse para utilizar al máximo los materiales más económicos que se dispongan, incluyendo el material que debe de excavarse para su cimentación y para las estructuras auxiliares. Cuando el volumen de estos conceptos constituye una porción apreciable del volumen total, puede influir considerablemente en el proyecto de la presa.
c) Vertedero: El vertedero deberá poder ubicarse de acuerdo a la topografía, la conexión al río aguas abajo y a la distancia disponible. Además se deberá tener en cuenta las excavaciones que se deberán realizar y si es que acaso se deberá realizar algún túnel.
d) Orillas superiores y vasos no infiltrables: La máxima curva de nivel deberá ser lo más uniforme posible esto para evitar rellenos los cuales involucran un costo adicional. El vaso deberá ser impermeable, para no estar expuesto a filtraciones, no deberán existir fallas geológicas y tampoco la presencia de túneles.
e) Área de inundación: Respecto al área de inundación deberá hacerse el análisis del costo en lo que respecta al uso de tierras con respecto al beneficio que se conseguirá y deberá verse si realmente se justifica la realización del proyecto. Además se verá los usos potenciales que se da al área de inundación, los aspectos sociales y ambientales que involucra la inundación de esta área, para lo cual deberán hacerse los estudios apropiados. Se debe añadir una evaluación 17
anticipada de los impactos ambientales, ocasionados por la construcción y operación de la presa.
f) Transporte, acceso e instalación de faenas: El proyecto considerará, en sus líneas generales, los accesos para la construcción y conservación de la presa, deberá verse las conexiones necesarias.
Fig. 01 Se observa el vaso y la salida de una laguna.
2. SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA. Se determina con las estimaciones de costo y el programa de construcción para todas las soluciones que sean técnicas validadas. A continuación se detallan 4 consideraciones de gran importancia:
Gradiente hidráulico (i): Baja infiltración.
Esfuerzo en la cimentación: Son de acuerdo al tipo de presa.
Deformación de la cimentación: Ciertas presas se acomodan sin daño severo a la deformación y asentamientos significativos.
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Excavación de la cimentación: (costos).
Fig. 02 Se observa el análisis de las aguas en una presa.
Fig. 03 Se observa el análisis de las aguas en una presa.
Tipo
Notas y características Apropiado para cimentaciones en rocas o para suelos en
valles anchos, puede aceptar asentamientos diferentes limitados todo un núcleo relativamente ancho y plástico. Se
Relleno De r elleno de tierra
requiere rastrillos para horizontes más sólidos, es decir
menos permeables, esfuerzos de contacto bajo . Requiere diversas clases de materiales, por ejemplo para el núcleo, para las zonas de los espaldones, para los filtros etc.
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Preferible en cimentaciones de roca: puede aceptar calidad variable y meteorización limitada. Se requieren rastrillos
Relleno
para horizontes sólidos. El enrocado es apropiado para De enrocado
colocar en todo tipo de climas. Requiere material para el núcleo , filtros, etc. Apropiado para valles anchos, siempre y cuando la excavación en la roca sea menor a 5 m. Meteorización
Concreto
limitada de la roca es aceptable. Hay que verificar De g ravedad
discontinuidades en la roca con respecto al deslizamiento. Esfuerzos de contacto moderado. Requiere llevar concreto al sitio de la obra. Como la presa de gravedad, pero con esfuerzos de contacto más altos, requiere una roca más firme. Ahorro relativo del
Concreto
De contrafuerte
concreto con respecto a las presas de gravedad entre 30 a 60 %. Apropiado para cañones angostos, sujeta a roca firme o uniforme con una resistencia alta y con deformación limitada
Concreto De arco y bóveda
en su cimentación y, de manera especial, en los estribos. Carga alta en los estribos. El ahorro de concreto con respecto a la presa de gravedad está entre 50 % a 85%.
Tabla N° 01 Se muestra el tipo de presas y sus características principales.
3. CLASIFICACION DE LAS PRESAS. Dependiendo de los principales materiales de construcción utilizados, es posible hacer una amplia clasificación inicial en dos grupos:
Presas rígidas: Se construyen con material macizo como hormigón, mampostería y acero. Estas presas tienen perfiles relativamente esbeltos según el tipo y están diseñadas generalmente a flexión.
Presas de terraplén o de relleno: Se construyen con terraplenes de suelo o enrocados. Están diseñadas a la resistencia de corte y a la estabilidad. Son de tierra si el diámetro de los materiales es menor a 75 mm, enrocado si el
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diámetro de los materiales es mayor a 75 mm y compuestas si tienen los dos tipos de material. Las presas de terraplén son más numerosas debido a razones técnicas y económicas, y representan alrededor de 90 % de todas las presas construidas. Las presas de terraplén o relleno son más antiguas y de concepción estructural más simple, utilizan materiales disponibles localmente y sin tratamiento. A medida que fueron evolucionando, las presas de terraplén fueron demostrando su adaptabilidad a una gran variedad de sitios y circunstancias, desde valles anchos hasta cañadones con laderas relativamente pendientes.
4. ESTUDIOS GENERALES PARA EL DISEÑO.
Análisis de las necesidades en agua.
Inventario y comparación económica de zonas de presas.
Estudios de factibilidad.
Estudios de impacto y de ambiente.
Análisis económico.
5. ESTUDIOS DE PROYECTOS Y EJECUCION. Para dichos estudios, se organizan equipos multidisciplinarios que se preocupan por el conjunto de las especialidades:
Hidrología (aportación sólida, crecidas )
Geología e hidrología.
Geotécnica, mecánica de los suelos y de las rocas
Hidráulica
Cálculo de las estructuras ( obras de hormigón o de tierra y obras subterráneas
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6. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO. Las principales fuerzas actuantes son: a) Fuerzas verticales:
Peso propio
Peso del agua en el parámetro inclinado de aguas arriba.
Componente vertical del empuje del lodo
Componente vertical del sismo
Sub presión.
Supresión: Fuerza activa complementaria importante. La supresión está producida por la filtración; es pues, exclusiva de obras hidráulicas. Ejerce una acción de cuña, con componentes H y V, siendo V la más destacada en general.
. Fig. 04 Se observa el análisis de la supresión en una presa. b) Fuerzas Horizontales:
Empuje del agua.
Componente horizontal del empuje del lodo.
Componente horizontal del sismo de la presa.
Componente horizontal del sismo del agua.
Empuje del hielo.
Empuje del oleaje.
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Fig. 05 Se muestra la pantalla en una presa.
Para este tipo de presas sean estables se debe cumplir las condiciones siguientes: a) La resultante de las fuerzas verticales y horizontales, debe pasar por el tercio central de la base: Análisis de estabilidad al vuelco. b) El análisis de deslizamiento: c) Carga admisible en los terrenos de cimentación: d) Los esfuerzos internos de compresión y corte:
Fig. 06 Se observa una vista de una presa para su análisis.
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7. ESTABILIDAD DE PRESAS. Análisis de estabilidad: se requiere garantizar que los esfuerzos máximos y mínimos en la base de la presa sean de compresión, con la f inalidad de que la base de la presa soporte los esfuerzos. En este sentido se debe garantizar que la fuerza resultante en la base de la presa deba estar localizada en el tercio medio de la presa. El chequeo de la estabilidad de una presa se debe verificar para dos condiciones:
Cuando el embalse está lleno
Cuando el embalse está vacío
A nalizamos la s ituación más des favorable
Fig. 07 Se observa una vista de una presa para su análisis.
Fig. 08 Se observa una vista de una presa para su análisis de fuerzas existentes. Donde:
fuerza hidrostática: f1, f2;
peso: w; 24
supresiones: fsub se presenta cuando existe flujo subterráneo, depende de la permeabilidad k;
reacción del suelo: fr, y debe estar localizada en el tercio medio de la base para garantizar la estabilidad;
sísmicas y oleajes: no serán consideradas en el análisis que se llevara a cabo en el desarrollo del presente trabajo aun cuando en un estudio detallado debe ser considerado.
8. CIMENTACION DE PRESAS Las presas pueden estar fundadas sobre: Terrenos impermeables: regularmente se refiere a presas fundadas en roca o arcillas. No se presentan problemas de erosión, aumento del caudal de filtrado o problemas de inestabilidad. Las dimensiones dependen del cálculo de estabilidad.
Terrenos permeables: deben diferenciarse entre terrenos del tipo rocoso o no rocoso.
Presas sobre fundaciones rocosas: esta constituye la fundación ideal para una represa puesto que sus valores de esbeltez son muy bajos, son económicos, se pueden lograr alturas considerables, la infiltración es despreciable. se distinguen en fundaciones sobre rocas dos tipos básicamente:
a) Fundaciones en rocas duras: como granitos, dioritas, andesitas,gneis, cuarcitas,etc. b) Fundaciones semi-rocosas: arcillolitas, margas,etc; teniendo estas formaciones gran sensibilidad al agua y pudiesen presentar una profunda meteorización. Terrenos permeables: deben diferenciarse entre terrenos del tipo rocoso o no rocoso.
Presas sobre fundaciones no rocosas: se diferencia de las anteriores por su forma más extendida, es menos esbelta y tiene un gran peso. por estas razones se consideran poco económicas, e imposible la construcción sobre 25
ellas de presas de concreto altas, limitándose a unos 50 metros. se distinguen fundaciones en suelos no rocosas : 1. fundaciones sobre suelos arcillosos: sufren asentamientos al consolidarse el suelo y su compresibilidad depende de la humedad, siendo mayor la humedad la resistencia disminuye. 2. fundaciones sobre suelos loess: sufren grandes asentamientos y se requieren
tomar
grandes
medidas
especiales
preventivas
como
humedecimiento del terreno o suelo. 3. fundaciones sobre suelos limosos y turbas: poseen gran compresibilidad y la construcción de presas resulta compleja. son indicadas para presas bajas flexibles. 4. fundaciones en suelos no cohesivos (gravas, arenas): la compactación se produce una vez aplicada la carga. se pueden construir represas en suelos sueltos si se aplican tratamientos de inyección de componentes químicos. Será segura al deslizamiento cuando:
De donde: H: Suma de fuerzas horizontales V: Suma de fuerzas verticales Sp: Sub presión f: Coeficiente de supresión.
Fig. 09 Se observa el procedimiento del embalsamiento de una laguna.b. Disponibilidad de materiales: Canteras. 26
9. OTOS ASPECTOS TOMADOS EN CUENTA. Rastrillos.
Sistema de vertederos, incluyendo canales y cuencos de amortización.
Sistema de drenaje internas.
Alcantarillas internas, galerías, etc.
Preparación de la cimentación: inyección y excavación.
Construcción de transiciones o filtros en los rellenos o detalles de juntas de contracción en presas de concreto.
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BIBLIOGRAFÍA
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