Proyecto de Presa Hidraúlica

ESCUELA MILITAR MILITAR DE INGENIERIA Mcal. ANTONIO ANTONIO JOSE DE SUCRE  BOLIVIA

Obras Hidráulicas I GALERIA FILTRANTE con tubería recolector  TRABAJO PRÁTIO! "# GR$PO!

#4

INTEGRANTE%!

Corina Céspedes Gutiérrez

8463542LP Isis Pérez Saavedra 6940440LP Kristha !apata !eada 69440"2LP

DOCENTE:

In#$ %redd& Ca'a(ho

CURSO:

5)

*

FECHA:

*3 de +unio de 20*3

INDICE *$ Introdu((i,n

*$*$ -enta.as & desventa.as de a (onstru((i,n de una #aer/a trante *$*$* -enta.as *$*$2$

1esventa.as

*$2$ Condi(iones para estae(er una #aer/a trante *$3$ raa.os prei'inares *$4$ Inor'a(i,n si(a *$5$ e(ono(i'iento de (a'po *$6$ 1ise7o de #aer/as trante *$"$ Gaer/as

*$8$ Gaer/as en a(u/eros (on re(ar#a super(ia *$8$*$ Gaer/a en a(u/ero de #ran espesor *$8$2$ Gaer/a en a(u/ero de po(o espesor *$9$ ra de to'a para a#ua su super(iaes Gaer/as trantes *$9$*$ %itro *$9$2$ 1istriu(i,n di'etro de ara(anas *$9$3 Gaer/a trante tuer/a re(oe(tora 2$:nun(iado de proe'a 3$;e'oria de ((uo 4$Pano de panta de a #aer/a trante 5$Pano de (orte << de a #aer/a trante 6$ uer/a perorada "$1etae de a ('ara de re(oe((i,n de a#ua 8$ )iio#ra/a

2

TRABAJO PRACTICO No3 OBRAS HIDRAULICAS I DISEÑO DE UNA GALERIA FILTRANTE CON TUBERIA RECOLECTOR 1.-INTRODUCCION La #aer/a trante es un (ondu(to (asi horizonta per'eae =se'e.ante a un dren suterrneo>? (errado? enterrado? rodeado de un estrato trante? & ad&a(ente a una uente de re(ar#a super(ia @ue per'ite inter(eptar e Au.o natura de a#ua su super(ia$ La #aer/a trante ter'ina en una ('ara de (apta(i,n donde e a#ua a(u'uada puede ser o'eada o derivada dire(ta'ente por #ravedad$ La #aer/a trante se puede ui(ar en dire((i,n perpendi(uar a Au.o de as a#uas suterrneas? pero en (aso de @ue eBista una re(ar#a (onstante de una uente super(ia? podr optarse por una dire((i,n paraea a 'is'o$ Los o.etivos de una #aer/a trante son Captar a#ua suvea de os e(hos de os (au(es per'anentes e

inter'itentes$ Captar a#ua su super(ia de as aderas :Btraer de os (au(es a#ua ire de sedi'entos$

1.1.-VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA CONSTRUCCIÓN DE UNA GALERÍA FILTRANTE *$*$2 Ve!"#"$ a> Son (ies de eB(avar e instaar$ > Per'iten aprove(har os es(urri'ientos susuper(iaes o suveos$ (> 1isponer de a#ua (uando e (auda de os r/os es '/ni'o o nuo$

1.1.3 De$%e!"#"$ a> Son vuneraes a azova'iento si no se prote#en (ontra inunda(iones$ > e@uieren una ata inversi,n ini(ia

1.&.- CONDICIONES PARA ESTABLECER UNA GALERÍA FILTRANTE

3

:ste tipo de oras de deriva(i,n se estae(en en sitios avoraes para re(iir a re(ar#a de os r/os & a#os & para a(iitar e despaza'iento de a#ua$ Los (uaes (orresponden a as zonas de dep,sitos auviaes (on nivees piezo'étri(os pr,Bi'os a a super(ie & de ata porosidad ee(tiva$ Los u#ares 's (onvenientes para a (onstru((i,n de #aer/as de tra(i,n (on e n de evitar #randes eB(ava(iones son as 'r#enes panas de os (ursos & (uerpos de a#ua$ Se dee us(ar @ue e 'ateria @ue or'a a zona de (apta(i,n? en e e(ho de r/o? ten#a una #ranuo'etr/a @ue ha#a traa.ar a #aer/a (o'o un tro ento$ Para 'ini'izar a (onta'ina(i,n de as a#uas (aptadas por a #aer/a? es re(o'endae

ui(ara

o 's ae.ada

posie

de as uentes

de

(onta'ina(i,n taes (o'o a#unas de estaiiza(i,n? tros per(oadores? etrinas?

des(ar#as

industriaes?

et($


por

(uestiones

de

se#uridad? e u#ar see((ionado para a (onstru((i,n de a #aer/a de tra(i,n no dee en(ontrarse eBpuesto a a a((i,n erosiva de a (orriente de a#ua en (ursoD &a @ue pondr/a en pei#ro a dren (oe(tor? ade#azando e espesor de a (apa de sueo @ue a prote#e? as/ (o'o a (aidad de a#ua eBtra/da por ata de un espesor '/ni'o para @ue a (uierta de sueo prote(tora un(ione (o'o tro$ :sto Eti'o es 'u& i'portante? por@ue (asi sie'pre a riera de os r/os est or'ada por #ravas? arenas & i'os no (onsoidados @ue ore(en 'u& po(a resisten(ia a a erosi,n$ :n (uanto a a distan(ia @ue dee eBistir entre a #aer/a & a uente de re(ar#a super(ia? puede (onsiderarse (o'o distan(ia '/ni'a a @ue pueda re(orrer a (onta'ina(i,n a(teriana presente en e r/o o a#o$ For'a'ente? se utiiza a re(o'enda(i,n de a r#aniza(i,n ;undia de a Saud =;S>? (on respe(to a a distan(ia @ue dee eBistir entre una etrina & una uente de a#ua suterrnea? @ue es no 'enor a *5 'etros$ La see((i,n entre una #aer/a @ue (o'pro'eta todo e espesor de un a(u/ero o @ue s,o aprove(he a parte superior de 'is'o? depende de espesor de a(u/ero? de a per'eaiidad de sueo? de e@uipo disponie para ha(er a eB(ava(i,n? de as (ondi(iones naturaes de rea disponie &? sore todo? de a de'anda de a#ua$ 4

:n e (aso de un a(u/ero 'u& de#ado? o 's a(ertado ser/a (oo(ar e dren en e ondo? de 'anera ta @ue se pueda eBtraer todo e (auda @ue es(urre por é$ :n e (aso de a(u/eros de 'ediano espesor? vae a pena anaizar si es 's e(on,'i(o ee(tuar una eB(ava(i,n @ue (o'pro'eta todo e espesor de a(u/ero o soa'ente a parte superior? o @ue (ondu(ir a otener un 'enor rendi'iento por unidad de on#itud de #aer/a$

1.3. TRABAJOS PRELI'INARES  eniendo en (uenta @ue as #aer/as se (onstru&en por dea.o de nive de sueo? ser indispensae reaizar estudios #eoté(ni(os destinados a deter'inar as (ara(ter/sti(as #eo'oro,#i(as de u#ar donde se tiene prevista a (onstru((i,n de a #aer/a$ na parte i'portante es e estudio #eo,#i(o de a zona para (ono(er a disposi(i,n de 'ateria no (onsoidado en proundidad? as/ (o'o sus (ara(ter/sti(as hidro#eo,#i(as? & as varia(iones en e nive de as a#uas suterrneas a o ar#o de a7o? entre otros$ :n (uanto a a (aidad de a#ua? si se (ontara (on dos aternativas para ui(ar a #aer/a? taes (o'o ui(ara en un a(u/ero (on es(urri'iento propio o en as proBi'idades de a oria de una 'asa de a#ua super(ia? es preerie see((ionar a pri'era? por tener 'enor proaiidad de estar (onta'inada

a(terio,#i(a'enteD

sin

e'ar#o?

en

(uanto

a

a

(onaiidad de a (apta(i,n? es 's atra(tiva a se#unda aternativa$

1.(. INFOR'ACIÓN B)SICA La inor'a(i,n ne(esaria para eaorar e dise7o de una #aer/a trante es Pano topo#r(o de a zona & peres transversaes$ Pano #eo,#i(o & per estrati#r(o$ ;apa de nivees de as a#uas suterrneas & su varia(i,n en e a7o

hidro,#i(o$ Par'etros hidro#eo,#i(os deter'inados por ensa&os de o'eo$ 
1.*. RECONOCI'IENTO DE CA'PO

5

: re(ono(i'iento de (a'po es un a(tor i'pres(indie @ue per'ite apre(iar e reieve? e aAora'iento de ro(as? a proBi'idad de posies o(os de (onta'ina(i,n? et($ 1e no ser su(iente a inor'a(i,n disponie? ser ne(esaria a e.e(u(i,n de traa.os (o'pe'entarios? taes (o'o perora(iones eBporatorias? traa.os de topo#ra/a? ensa&os de o'eo de pozos & anisis /si(o @u/'i(o & a(terio,#i(o de 'uestras de a#ua? entre ot ros$

1.+. DISEÑO DE GALERÍAS FILTRANTE Para e dise7o de #aer/as de tra(i,n se dispone de varios 'étodos de ((uo unos dedu(idos a partir de a e(ua(i,n de 1upuit & otros identi(ados (on e apeido de (ient/(o @ue o desarro,$ Considerando @ue e pro&e(tista de pe@ue7as oras de aaste(i'iento tiene @ue dise7ar una #aer/a de tra(i,n en ase a su eBperien(ia? & por o #enera? sin (ontar (on un estudio hidro#eo,#i(o detaado? resuta una uena pr(ti(a reaizar os ((uos por 'edio de dierentes 'étodos? variando os par'etros dentro de un ran#o razonae de 'a#nitud? para ue#o see((ionar os resutados 's proaes$
en

as

or'ua(iones?

es

ne(esario

tener

en

(uenta

as

(ara(ter/sti(as de a(u/ero & as (ara(ter/sti(as de dren$ Las (ara(ter/sti(as de a(u/ero se identi(an por os si#uientes par'etros (on sus respe(tivos s/'oos & di'ensiones Condu(tividad hidrui(a o per'eaiidad kf (m/s)$ :s a a(iidad (on a

@ue un 'ateria per'ite e paso de a#ua a través de é? & est representado por e vou'en de a#ua @ue es(urre a través de un rea unitaria de un a(u/ero a.o un #radiente unitario & por unidad de tie'po$  a'ién se e (ono(e (o'o (oe(iente de per'eaiidad Proundidad de a(u/ero H ='>$

6

 rans'isividad JH ='2s>$ Cauda a través de una se((i,n de

a(u/ero de an(hura unida a.o un #radiente hidrui(o unitario$ Se eBpresa (o'o e produ(to de a (ondu(tividad hidrui(a por e espesor de a por(i,n saturada de un a(u/ero$ :spesor din'i(o de a(u/ero en e punto de oserva(i,n H ='>$ :spesor din'i(o de a(u/ero en a #aer/a Hd ='>$ :spesor de

a(u/ero 'edido entre e nive de a#ua de dren de a #aer/a & a (ota inerior de a(u/ero$ Pendiente din'i(a de a(u/ero i =''>$ Porosidad ee(tiva S =adi'ensiona>$ Per'eaiidad de un 'edio poroso

a un Auido @ue o(upa soo una parte de espa(io poroso? estando e resto o(upado por otros Auidos$ :s una un(i,n de a satura(i,n$ adio de inAuen(ia de aati'iento  ='>$ 1istan(ia entre a #aer/a & e pozo de oserva(i,n L ='>$ 1istan(ia entre a #aer/a & e punto de re(ar#a 1 ='>$

:n o @ue respe(ta a a #aer/a de tra(i,n? sus prin(ipaes (ara(ter/sti(as /si(as? (on sus respe(tivos s/'oos & di'ensiones son adio de dren r (m).  ie'po de eBtra((i,n de a#ua de a #aer/a t (s). <ati'iento de a napa de a#ua a a atura de a #aer/a s (m). ;/ni'o tirante de a#ua en(i'a de e(ho de (urso o (uerpo de a#ua

super(ia a (m). Proundidad de estrato i'per'eae (on respe(to a a ui(a(i,n de

dren b (m). Proundidad de ui(a(i,n de dren (on respe(to a ondo de (urso o

(uerpo de a#ua super(ia z (m). Car#a de a (ou'na de a#ua sore e dren  pd (m).


"

Cauda unitario por rea super(ia q’ (m3 /s-m2 ).

La ,r'ua presentada por 1ar(& en *856 hizo posie e trata'iento 'ate'ti(o

de

'ovi'iento

de

a#ua

suterrnea

&

1upuit?

aparente'ente? ue e pri'ero en api(ar este tipo de anisis a a hidrui(a de pozos? asu'iendo a eBisten(ia de una isa (ir(uar asentada en una or'a(i,n de (ara(ter/sti(as ho'o#éneas & en (u&o (entro se ui(a e pozo$

1.,. GALERÍAS Las #aer/as @ue (o'pro'eten a parte superior de a(u/ero? (onsideran @ue a ui(a(i,n de dren =por dea.o de nive natura de a napa de a#ua>? en rea(i,n (on e espesor de a(u/ero? es pe@ue7a$

G"e/" 0e 2o4oe!e " 4"!e $4e5o 6e "2/7eo 2o e$255e!o 4o45o.

1.8. GALERÍAS EN ACUÍFEROS CON RECARGA SUPERFICIAL

1.8.1. G"e/" e "2/7eo 6e 9" e$4e$o Se puede (onsiderar a un a(u/ero de #ran espesor? (uando a rea(i,n proundidad de dren a estrato i'per'eae? versus proundidad de ui(a(i,n a dren? es 'a&or o i#ua a *0$

8

G"e/" e "2/7eo 6e 9" e$4e$o 2o e2"9" $4e25"

La eBperien(ia ha de'ostrado @ue as #aer/as ui(adas en a(u/eros (on re(ar#a super(ia? ini(ia'ente produ(en e doe de a#ua @ue as #aer/as situadas ad&a(entes a (uerpo de a#ua? pero después de un tie'po son ae(tadas por e ré#i'en de sedi'enta(i,n @ue atera e vaor de a (ondu(tividad hidrui(a$

1.8.&. G"e/" e "2/7eo 6e 4o2o e$4e$o Se (onsidera a un a(u/ero de po(o espesor? (uando a rea(i,n proundidad de dren a estrato i'per'eae? versus proundidad a dren? es 'enor a *0$

 G"e/" e "2/7eo 6e 4o2o e$4e$o 2o e2"9" $4e25".

1.;. O<" 6e !o" 4"" "9" $< $4e25"e$ G"e/"$ !"!e$.

9

Five

)ara( %IL

CL:C

Los (o'ponentes de una #aer/a trante son

 %itro  )ara(anes  :stru(tura o #aer/a  Coe(tor Las tareas prin(ipaes i'previstas deen ser

 1eter'inar 'ediante estudios de sondeo a @ue proundidad se en(uentra e 'anto a(u/ero$

 Lue#o se dee (a(uar a on#itud '/ni'a de a #aer/a trante 'ediante a si#uiente or'a Q∗ ln (

2∗d

r l= 2 π ∗ K ∗ H 

)

1,nde l:

 Lon#itud de #aer/a re@uerida para otener e (auda deseado$

Q :  Cauda de dise7o d:

r:  K  :

 1istan(ia desde e e(ho de rio hasta e (entro de a #aer/a trante$ adio de a #aer/a  Coe(iente de per'eaiidad pro'edio de a(u/ero

 H :  <tura '/ni'a de a#ua sore e e(ho de rio$ *0

Ln o#$ Feperiano

1.;.1. F5!o  : tro es e ee'ento de su'a i'portan(ia en e un(iona'iento de a #a trante su un(i,n prin(ipa es a de i'pedir @ue e 'ateria no de a(u/ero e#ue a interior de (ondu(to pero sin ore(er 'u(ha resisten(ia a a tra(i,n para @ue a@ueo sea posie dee (u'pirse a si#uiente rea(i,n  D15 filtro≤ 5  D85 acuifero

1,nde  D15 filtro

ta'a7o de a aertura de ta'iz por donde pasa *5M de

'ateria no$  D85 acuifero

 ta'a7o de a aertura de ta'iz por donde pasa e 85M de

'ateria de a(u/ero a trar$

1.;.&. D5$!5<25= > 65?e!o 6e <"<"2"e$. Para e dise7o de as ara(anes se deen to'ar en (uenta dos aspe(tos •

Nue a perdida en a #aer/a no sea notae

•

Nue e rea aierta per'ita a entrada de (auda esti'ado a una veo(idad de entrada dee ser de 0?05 0?*0 's$

: (oe(iente de (ontrata(i,n de entrada por aertura dee ser i#ua a C( o?55  A =

Q V e∗C C 

1,nde  A = ¿


Q (auda de dise7o V e

veo(idad de penetra(i,n

**

C C 

(oe(iente de (ontrata(i,n

1.;.3 G"e/" !"!e !
La tuer/a dee ser resistente a a (ohesi,n por o @ue se utiiza tuer/a Ho
&.-ENUNCIADO DEL PROBLE'A *2

1ise7ar una to'a de #aer/a trante (on una tuer/a re(oe(tora (onstruida en a zona de Rio Paloma @ue se (ara(teriza por tener un (oe(iente de

per'eaiidad i#ua a K 0?28 e (auda de dise7o es i#ua a N  **5

l s  & a

proundidad a a @ue se en(uentra e (ondu(to respe(to a nive de a#ua es a3?3'$

3.-'E'ORIA DE C)LCULO "@ Lo95!6 6e " !
2× π × k × a

( ) 2× a

ln

Q u=

r

2 × π × 0.28 × 3.3 ln

(

Q u=1.668

 L=

 L=

2 × 3.3 0.2032

)

l s× m

Q Qu 115 1.668

 L=68.945 m≈ L =70 m

<@ C"2o 6e eo 6e o525o$ 4"" " !
Q  L 115 70

×

1m

3

1000 l

*3

3

m s ×m

Qu=0.00164

Qu

 A =

V e × C c   0.00164

 A =

0.55 × 0.05

2

 A = 0.0597 m

a0 =

π ×d

2

4

2

a0 =

π × 0.0381 4

a0 =0.000114 m  A n= a0

n=

  0.0597 0.000114

n =52.368 ≈ 53

 orificios m

2@ Veo256"6 e " !
V =

1

n

2

1

3

2

× Rh × s

1

 ×

0.013

(

0.4064 4

)

2

1

3

× 0.01 2

*4

 m V =1.675 s

(.-PLANO DE PLANTA DE LA GALERÍA FILTRANTE

*.-PLANO DE CORTE A-A DE LA GALERÍA FILTRANTE

*5

+.- TUBERÍA PERFORADA *6

,.-DETALLE DE LA C)'ARA DE RECOLECCIÓN DE AGUA

*"