Reconocimiento del sitio.

Localiza el lugar probable para la construcción de una obra. Recabar con los habitantes, el mayor número de datos referentes a: época de lluvias, magnitud de los escurrimientos por aprovechar, caminos de acceso, Localización de probables bancos de materiales, posibles afectaciones de propiedad y formas viables de resolución, aspectos legales de la obra y beneficios de la misma, etc.

El ingeniero, deberá determinar el sitio probable de la boquilla, su longitud, capacidad supuesta del vaso, tipo de estructura más adecuada, localización de la zona de riego dominada por la obra y verificación de los datos proporcionados por las personas del lugar. Deberá dibujarse un croquis que indique el sitio de la obra, zona de riego, cultivos, vías de comunicación, localización de bancos de materiales y cualquier otro dato útil para el proyecto.

Levantamiento Topográfico.

a). Levantamiento de la cuenca. El levantamiento de la cuenca se hace para determinar la superficie y la forma de concentración de las aguas, con el fin de utilizar estos datos como base al estudio hidrológico del proyecto. Para el levantamiento es necesario ubicar primero el parte aguas, haciendo un recorrido del mismo y dejando señales en lugares adecuados que servirán de referencia para los trabajos posteriores. Una vez localizado el parte aguas, se correrá una poligonal con tránsito en toda su longitud, debiendo verificar su cierre. Se trazarán las poligonales auxiliares necesarias, ligadas a la perimetral, para localizar los cauces principales que determinen la forma de concentración y pendientes generales de la cuenca.

Vaso de almacenamiento o embalse

Lago artificial para el almacenamiento de agua durante la estación lluviosa y su distribución en la estación seca. Su función generalmente consiste en cubrir las demandas en tiempos de estiaje o sequía.

Las características físicas principales de un embalse son las curvas cota-volumen, la curva cota-superficie inundada y el caudal regularizado.

Dependiendo de las características del valle, si este es amplio y abierto, las áreas inundables pueden ocupar zonas densamente pobladas, o áreas fértiles para la agricultura. En estos casos, antes de construir la presa debe evaluarse muy objetivamente las ventajas e inconvenientes, mediante un Estudio de impacto ambiental, cosa que no siempre se ha hecho en el pasado.

En otros casos, especialmente en zonas altas y abruptas, el embalse ocupa tierras deshabitadas, en cuyo caso los impactos ambientales son limitados o inexistentes.

El caudal regularizado es quizás la característica más importante de los embalses destinados, justamente, a regularizar, a lo largo del día, del año o periodos plurianuales o quizás pasen siglos antes de q este sea deshabilitado por la mano humana, el caudal que puede ser retirado en forma continua para el uso para el cual se ha construido el embalse.

Cubriendo así las necesidades en abastecimiento urbano, generación de energía, navegación, riego, recreación, conservación y uso de la fauna y flora y control de inundaciones.

Un embalse se compone de presa, aliviaderos y obras de tomas.

Niveles característicos de los embalses de los caudales.

El nivel del agua en un embalse es siempre mayor que el nivel original del río. Desde el punto de vista de la operación de los embalses, se definen una serie de niveles. Los principales son (en orden creciente):

Nivel mínimo minimorum: es el nivel mínimo que puede alcanzar el embalse; coincide con el nivel mínimo de la toma situada en la menor cota.

Nivel mínimo operacional: es el nivel por debajo del cual las estructuras asociadas al embalse y la presa no operan u operan en forma inadecuada.

Nivel medio. Es el nivel que tiene el 50% de permanencia en el lapso del ciclo de compensación del embalse, que puede ser de un día, para los pequeños embalses, hasta períodos plurianuales para los grandes embalses. El período más frecuente es de un año.

Nivel máximo operacional: al llegarse a este nivel se comienza a verter agua con el objetivo de mantener el nivel pero sin causar daños aguas abajo.

Nivel del vertedero. Si la presa dispone de un solo vertedero libre, el nivel de la solera coincide con el nivel máximo operacional. Si el vertedero está equipado con compuertas, el nivel de la solera es inferior al máximo operacional.

Nivel máximo normal: al llegarse a este nivel la operación cambia de objetivo y la prioridad es garantizar la seguridad de la presa. En esta fase pueden ocurrir daños aguas abajo; sin embargo, se intentará minimizar los mismos.

Nivel máximo maximorum: en este nivel ya la prioridad absoluta es la seguridad de la presa, dado que una ruptura sería catastrófica aguas abajo. Se mantiene el nivel a toda costa; el caudal descargado es igual al caudal que entra en el embalse.

Los levantamientos del vaso de almacenamiento se efectúan para determinar la capacidad y el área inundada a diferentes alturas de cortina y también para estimar las perdidas por evaporación. Antes de iniciar el levantamiento ocular cuidadoso del vaso, localizando puntos de referencia que faciliten el trabajo.

A partir de la margen, que observando la dirección del flujo en el cauce, se ubica a la izquierda del arroyo o rio se localizara el eje probable de la cortina, monumentando sus extremos, apoyándose en esta línea, que será la base de todos los trabajos topográficos subsecuentes.

Zona de riego

El riego consiste en aportar agua al suelo para que los vegetales tengan el suministro que necesitan favoreciendo así su crecimiento. Se utiliza en la agricultura y en jardinería.

Los métodos más comunes de riego son:

Por arroyamiento o surcos. Por inundación o sumersión, generalmente, en bancales o tablones aplanados entre dos

caballones. Por aspersión. El riego por aspersión rocía el agua en gotas por la superficie de la tierra,

asemejándose al efecto de la lluvia Por infiltración o canales. Por goteo o riego localizado. El riego de goteo libera gotas o un chorro fino, a través de los

agujeros de una tubería plástica que se coloca sobre o debajo de la superficie de la tierra. Por drenaje.

Características

Sus principales características son:

El agua se aplica al suelo desde una fuente que puede considerarse puntual, se infiltra en el terreno y se mueve en dirección horizontal y vertical. En esto difiere sustancialmente del riego tradicional en el que predominan las fuerzas de gravedad y por tanto el movimiento vertical.

No se moja todo el suelo, sino solamente una parte del mismo, que varía con las características del suelo, el caudal del emisor y el tiempo de aplicación. En esta parte húmeda es en la que la planta concentrará sus raíces y de la que se alimentará.

El mantenimiento de un nivel óptimo de humedad en el suelo implica una baja tensión de agua en el mismo. El nivel de humedad que se mantiene en el suelo es cercano a la capacidad de campo, lo cual es muy difícil de conseguir con otros sistemas de riego, pues habría que regar diariamente y se producirían encharcamientos y asfixia radicular.

Requiere un abonado frecuente, pues como consecuencia del movimiento permanente del agua en el bulbo, puede producirse un lavado excesivo desnutrientes.

Utiliza pequeños caudales a baja presión. Se opera con la frecuencia necesaria para lograr un alto contenido de humedad en el suelo

(riego de alta frecuencia). Posibilidad de aplicación de otros productos químicos utilizando la infraestructura de riego,

estos productos pueden tener funciones de correctores, desinfectantes del suelo, herbicidas, nematicidas, fungicidas, reguladores de crecimiento, etc.

Los Sistemas

Los sistemas de riego pueden incluir los siguientes equipos e infraestructura:

embalses (con represa) o reservorios; balsas; obras de toma o derivación (azudes, etc.); pozos, estaciones de bombeo, canales, acequias y paliduchos para transportar el agua

(incluyendo el drenaje); sistemas de distribución para el riego por goteo y por aspersión.

Fuentes de Agua

El agua de riego se obtiene de: ríos, lagos o corrientes continuas de agua naturales, de pozos (que obtienen el agua de acuíferos subterráneos), de estaciones depuradoras de aguas residuales, y por procesos de desalinización del agua del mar y, en menor medida, de lagos salados, que poseen el riesgo de salinizar las tierras. Se distribuye por acequias o por tuberías a presión.

También puede ser obtenida de embalses o balsas que acumulan las corrientes discontinuas de agua procedentes de la lluvia (especialmente de las ramblas) y de trasvases de agua procedentes de otras cuencas.

A partir del eje de la obra de toma, señalado por medio del cadenamiento en el eje de la cortina, se llevara una poligonal que circunde la parte más alta del área de riego probable. Esta poligonal deberá cerrarse en el punto de partida para que analíticamente se determine la superficie real. El plano se dibujara a una escala de 1:1000, señalando los linderos de propiedades existentes, apoyándose en poligonales auxiliares si fuese necesario.

Boquillas

Las boquillas están constituidas por piezas tubulares adaptadas a los orificios y se emplean para dirigir el chorro líquido. En las boquillas el espesor de la pared e debe estar entre 2 y 3 veces el diámetro d del orificio.

Clasificación de las boquillas:

Cilíndricas: También denominadas boquillas patrón y de comportamiento similar al de un orificio de pared gruesa. Aquellas, a su vez, están divididas en interiores y exteriores. En las boquillas interiores (o de Borda) la contracción de la vena ocurre en el interior, no necesariamente el chorro se adhiere a las paredes y presenta un coeficiente de descarga que oscila alrededor de 0.51

Cónicas: Con estas boquillas se aumenta el caudal, ya que experimentalmente se verifica que en las boquillas convergentes la descarga es máxima para = 13 30´, lo que da como resultado un

coeficiente de descarga de 0.94 (notablemente mayor al de las boquillas cilíndricas). Las boquillas divergentes con la pequeña sección inicial convergente se denominan Venturi, puesto que fueron estudiadas por este investigador, que demostró experimentalmente que un ángulo de divergencia de 5 grados y e = 9d permite los más altos coeficientes de descarga.

Localizado el eje probable de la cortina, se trazara en el terreno, utilizando transito y cinta, estacando cada 20 metros, cuando la longitud de la cortina rebase a 200 m o a cada 10 m cuando la longitud sea menor, así mismo cuando la pendiente e inflexiones del terreno así lo exijan, y posteriormente se nivelara con el nivel fijo.

Por separado debe elaborarse un plano de secciones transversales que facilite la cubicación de los materiales de la cortina y la formación de curva masa respectiva.

Estudio localización y trazo de canales

La localización de un canal importante es algo parecida a la descrita para las carreteras, excepto que las pendientes son relativamente pequeñas y las diferencias de elevación pequeñas tienen relativamente mayor importancia. Debido a la falta de flexibilidad en las pendientes permitidas, el número y variedad de alternativas que se deben investigar durante el reconocimiento son generalmente mucho menores que en la localización de una carretera. Para el reconocimiento deberá usarse el nivel de anteojo generalmente, poniendo trompos a distancias de más o menos cien metros a la elevación de la rasante requerida y hace desde un punto de control a un extremo de la línea. La pendiente se elige de manera que el agua corra con la velocidad deseada en la sección transversal elegida para el canal. Como en el caso de las carreteras, la preliminar puede hacerse exclusivamente en el campo o con una combinación de procedimientos de campo y aéreos. Cuando se utilizan procedimientos topográficos, generalmente la brigada de nivel va adelante, poniendo estacas a la rasante como una guía para la localización correcta de la línea. Se traza luego una poligonal con el tránsito o la plancheta, con cinta con estadía a lo largo de la línea estacada obteniendo suficientes datos topográficos y planímetros, con los que se pueda trazar la línea definitiva en su posición correcta.

En general, los trabajos topográficos para la localización y construcción de un canal son los mismos que para una carretera o ferrocarril. Existen, sin embargo, algunas diferencias en el proyecto que se hace en el gabinete de la línea central debido principalmente a la forma de la sección transversal. En los cortes de poca profundidad, la sección transversal del canal tiene la forma de un canal excavado con un terraplén a cada lado, construidos con el material excavado. En ladera el material excavado se usa para formar un terraplén en el lado de ladera abajo del canal. En vez de construir un terraplén en los tramos bajos, como se haría al construir un ferrocarril o una carretera, se usan comúnmente un acueducto o un sifón invertido.

Elementos básicos en el diseño de canales

Se consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades permisibles, entre otros:

Trazo de canales.- Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información básica: fotografías aéreas, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc.

Planos topográficos y catastrales: Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda conjugarse en el trazo de canales.

Obras de Derivación Que como su nombre lo indica, se usan para derivar el agua (utilizando partidores), desde un canal principal (ej. una acequia) a uno secundario (ej. un brazal), o de este último hacia un canal terciario, o desde el terciario hacia el canal de campo y el cañón de boquera. Generalmente se construyen en hormigón, o en mampostería de piedra, y están equipadas con compuertas, algunas simples, manuales (también denominadas tablachos, y otras que pueden llegar a ser sofisticadas.

ESTUDIOS GEOLOGICOS

Los estudios geológicos deben proporcionar al proyectista, en cada una de las fases del proyecto información suficiente sobre las características geológicas del terreno afectado por la carretera, distinguiendo entre el terreno como cimiento de la vía y sus estructuras y el terreno como material a emplear en la construcción de la carretera, así como información sobre las condiciones hidrológicas y de drenaje.Estos estudios tienen una gran importancia en la fase de proyecto ya que reducen la incertidumbre que siempre existe en la construcción. Los estudios geológicos (y geotécnicos) son la base de un buen proyecto y evitan problemas posteriores durante la ejecución.

Las características geológicas se estudian y evalúan junto a las características geotécnicas, presentándose generalmente la información en un mismo documento.

FASES

Los estudios geológicos serán distintos dependiendo de la fase de la redacción de proyecto en la que se realicen, ya que deberán responder a las necesidades de cada una de estas fases. En los estudios previos o informativos, los estudios geológicos deberán aportar la información necesaria para la correcta evaluación económica de la obra, así como para la comprobación de la viabilidad de la misma y la discusión de las distintas alternativas posibles. En los estudios previos se debe aportar la información geológica de la zona (morfología, estratigrafía y litología, tectónica, hidrología y drenaje) en fotoplanos, en los que se delimitan las zonas y se adjunta la información geológica sobre fotografías aéreas; cortes geológicos que den una idea general; y mapas litológicos, en los que se hayan delimitado las zonas con problemas. Además toda esta información se recogerá en una memoria que incluye tanto la descripción geológica general y de los grupos litológicos presentes en la zona, como la localización y características de estos. En esta fase, se trabaja con datos del Instituto Geominero, fotografías aéreas, etc., a escalas con poco grado de detalle que suele ser 1/200.000.

En anteproyectos, estos estudios se centrarán más en zonas con problemas, haciéndose necesario el estudio de terrenos peligrosos por ser blandos, erosionables, solubles, inestables, etc.; y del terreno donde se localicen obras importantes como grandes desmontes o terraplenes, túneles, cimentaciones, etc. De esta forma, se debe completar la información recogida en la anterior etapa

mediante reconocimientos geológicos con sondeos de prospección y ensayos de campo y laboratorio, en una franja de unos 2 km de anchura centrada en la traza. Esta información debe recogerse en una memoria que incluya de formas precisas las particularidades geológicas e hidrogeológicas, así como la naturaleza y características de los diferentes terrenos afectados por la carretera, particularizando para las zonas singulares. En estas zonas se deben indicar las precauciones a tomar durante la construcción. La memoria irá acompañada de planos y mapas geológicos de la planta y perfil longitudinal del trazado, incluyendo los cortes necesarios, a escala con un grado de detalle superior al de la anterior fase, que suele ir de 1/10.000, en los planos de detalle, a 1/50.000, en los planos del Instituto Geominero y las fotografías aéreas.

En proyectos, la información geológica debe tener el suficiente detalle para permitir la completa definición del mismo, centrando los estudios anteriores en el trazado elegido, con la intensidad que requiera la heterogeneidad del terreno. La información debe recogerse en una memoria y en planos, mapas y cortes de detalle. La memoria debe incluir el reconocimiento geológico detallado, basado en los estudios anteriores y en los trabajos complementarios de campo y laboratorio necesarios, así como un estudio hidrológico de detalle, con definición del nivel freático y de las medidas de drenaje que hay que tomar. Todo esto se completará con la información geotécnica, la relación de estudios especiales a realizar durante la ejecución, el plan de control de calidad, el plan de seguridad e higiene del personal y un plan de medidas de protección y correctoras del medio ambiente. En esta fase las escalas deben tener un buen grado de detalle, por lo que se usan escalas de 1/1.000 a 1/2.000.

ESTUDIOS HIDROLOGICOS

Se obtendrá el mayor número de datos posibles hidrológicos que permitan definir el régimen de la corriente por aprovechar, el cálculo del almacenamiento ecológico factible y la determinación de las condiciones de la avenida máxima.

A) Precipitación. Se recabarán los datos de precipitación que se tengan en las estaciones pluviométricas existentes en el área de la cuenca o cercanas a ella, a fin de poder emplear el método de Thiessen o el de las curvas isoyetas, para determinar la precipitación promedio en la cuenca.

B) Forma de concentración de las aguas. Las aguas se concentran en las cuencas de tres maneras: avanzada, media o retardada, según sea la inclinación de los terrenos y la forma de la cuenca, desde su nacimiento hasta el sitio considerado. La concentración se presenta en forma avanzada, casi siempre, cuando el terreno tiene fuertes pendientes y en forma retardada, cuando la cuenca presenta terrenos sensiblemente planos.

C) Coeficiente de escurrimiento. De acuerdo con el examen que se haga de la cuenca tomando en consideración las pendientes principales, la forma de concentración de las aguas, la cubierta vegetal existente, la permeabilidad de los terrenos y algunos otros datos de interés, se podrá determinar en el campo, el coeficiente de escurrimiento que deba adaptarse en cada caso particular, bien sea deducido prácticamente, o por comparación de cuencas que guarden semejanzas con la que se estudia. En el caso de la falta absoluta de datos, se tomará, de acuerdo con las prácticas hidrológicas habituales (S.R.H.), un coeficiente de 0.12.

D) Volumen aprovechable de almacenamiento. De acuerdo con el área de la cuenca, la precipitación y el coeficiente de escurrimiento, se calculará el volumen total escurrido anualmente y se considerará el 30% de éste, como volumen máximo aprovechable para almacenamiento, en caso de no tener información que nos precise un valor diferente.

E) Estimación de la avenida máxima. El método que se use dependerá de los siguientes factores:1. Disponibilidad de datos hidrométricos en o cerca del sitio de la obra.2. De las dimensiones del proyecto y la magnitud de los daños que ocasionaría el fracaso

de la obra.

Considerando los factores enunciados, se presentan los siguientes casos para el proyecto de obras de excedencias en los bordos.

1.Bordos que almacenan menos de 250,000 m3 sin construcciones ni cultivos aguas abajo. La capacidad de la obra de excedencias en este caso puede estimarse por simple inspección de las huellas de aguas máximas en el cauce, en puentes, alcantarillas o en sitios donde la observación sea fácil y perfectamente delimitada. Se comparará el caudal así determinado, con el que se obtenga al tomar un 25% del calculado por medio de la fórmula de Creager, que se expone más adelante. Este caudal máximo será definitivo si no se dispone de otros elementos de juicio. En caso de poderse obtener los dos valores, el obtenido en el campo representa en forma más fidedigna las condiciones de avenida máxima salvo en caso de estimaciones muy discutibles, quedando a criterio y responsabilidad del ingeniero la elección final.

2.Bordos que almacenan menos de 250,000 m3 con construcciones y cultivos aguas abajo. Para la determinación de la avenida máxima en este caso, puede usarse el método de sección y pendiente, eligiendo un tramo recto del cauce de 200 m de longitud aproximadamente, donde puedan obtenerse las secciones hasta las huellas de aguas máximas. Como en el caso anterior, compárese el valor obtenido con el que se obtenga al tomar el 50% del calculado por la fórmula de Creager. Las observaciones antes asentadas, también son aplicables a este caso.

La fórmula de Creager para la “Envolvente Mundial” de escurrimientos, que es la siguiente:

Q=C ( A2.59

)0.936 A− .048

En la que:

Q = Gastos de la avenida máxima en m3/seg

C = valor del coeficiente de Creager = 70 (envolvente para la República Mexicana).

A = Área de la cuenca en Km2.

ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS

El estudio de mecánica de suelos es el análisis que nos ayuda a conocer cuál es la composición real del subsuelo (arenas, arcillas, rocas). Es de suma importancia evaluar las condiciones en las que se encuentra el área o terreno antes de construir, para saber las características y técnicas que se requieren y así realizar una

estructura óptima para tu edificación, evitando hundimientos y cuarteaduras posteriores o durante en la construcción.

El método consiste en realizar perforaciones sobre la superficie del terreno para obtener muestras particulares del subsuelo. Con ello se sabe la capacidad de carga del suelo, así como las virtudes o irregularidades que pudiera beneficiar o afectar al Proyecto Arquitectónico.Estos datos posteriormente son indispensables para que el calculista encargado de realizar el Cálculo Estructural del proyecto los tome en consideración y proponga la solución estructural más conveniente, óptima y económica.

Beneficios del ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS:*Disminuye totalmente el riesgo de que su edificación sufra deslaves, grietas y fallas estructurales graves.

*Los costos de cimentación se reducen considerablemente ya que son las de mayor inversión de una edificación.

*La estructura de tu edificación será más eficiente, liviana y económica.