OBRAS HIDRAULICAS

OBRAS HIDRAULICAS

OBRAS HIDRAULICASObjetivos: Construccin de presas de diferentes materiales a escala.Marco terico:PresaEningenierase denominapresaorepresaa una barrera fabricada depiedra,hormigno materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre unrooarroyo. Tiene la finalidad deembalsarelaguaen elcaucefluvial para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canalizaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento oregado, laminacin de avenidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la produccin deenerga mecnicaal transformar laenerga potencialdel almacenamiento enenerga cinticay est nuevamente en mecnica y que as se accione un elemento mvil con la fuerza del agua. La energa mecnica puede aprovecharse directamente, como en los antiguosmolinos, o de forma indirecta para producirenerga elctrica, como se hace en lascentrales hidroelctricas.Tipos de presa:Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. En cada caso, las caractersticas del terreno y los usos que se le quiera dar al agua, condicionan la eleccin del tipo de presa ms adecuado.Existen numerosas clasificaciones, dependiendo de: si son fijas o mviles (hinchables, por ejemplo) su forma o manera de transmitir las cargas a las que se ve sometida los materiales empleados en la construccinDependiendo de su forma pueden ser: de gravedad de contrafuertes de arco simple bvedas o arcos de doble curvatura mixta, si est compuesta por partes de diferente tipologa

Dependiendo del material se pueden clasificar en: de hormign (masivo convencional o compactado con rodillo) de mampostera de materiales sueltos (de escollera, de ncleo de arcilla, con pantalla asfltica, con pantalla de hormign, homognea)Las presas hinchables, basculantes y pivotantes suelen ser de mucha menor entidad.

Segn su estructura

Seccin esquemtica de una presa de tipo gravedad. Presa de gravedad: es aquella en la que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que ste debe ser suficientemente estable para soportar el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren.Dentro de las presas de gravedad se puede tener: Escollera o materiales sueltos: de tierra o suelo homogneo, tierra zonificada, CFRD (enrocado con losa de hormign) y otros. De hormign: tipo HCR (hormign compactado con rodillos) y hormign convencional.Su estructura recuerda a la de untringulo isscelesya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi vertical. La razn por la que existe una diferencia notable en el grosor del muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presin en el fondo del embalse es mayor que en la superficie. De esta forma, el muro tendr que soportar ms presin en el lecho delcauceque en la superficie. La inclinacin sobre la cara aguas arriba hace que el peso del agua sobre la presa incremente su estabilidad.

Metodologa de diseo de una presaEl diseo de las presas requiere de informacin hidrolgica, en primera, para conocr los caudales que se requiere aprovechar y en segunda para analizar los flujos grandes que pudiera ocasionar daos en la estructura.En un proceso normal, deben instalarse estaciones para el aforo de los caudales por medicin directa de las velocidades en distintas verticales a lo ancho de un rio y, para no realizar las mediciones en forma continua, se miden los niveles que llega a tener el gua par luego stablecer una relacin profundidad de flujo caudal.Factores que influyen en un diseoPara el diseo es completamente necesario realizar minuciosos anlisis: Estabilidad Fracturamiento hidrulico Agrietamiento Sismicidad Asentamiento y deformacinCriterios de diseo Localizacin de la obra Cantidad y localizacin de materiales Funcin de la obra Tipo de cimentacin, presa y caractersticas del embalse Clima y plazo de construccin Geologa de la zona y caractersticas sismics del lugar Importancia de la obraObras de arte Zonificacin de los rellenos de los taludes Localizacin del vertedero Bordo libre Control de infiltracin en la cimentacin Obras de desage Proteccin de talud aguas arriba

Criterios bsicos:Las presas de tierra deben ser seguras y estables durante todas las fases de la construccin y de la operacin del vaso, para lograr, deben satisfacer los siguientes requisitos:1. El terrapln debe estar asegurado contra el desbordamiento durante las avenidas de proyecto, disponiendo suficiente capacidad en el vertedero de excedencias y la obra de toma.2. Los taludes de los terraplenes deben ser estables durante la construccin y en todas las condiciones que se presenten durante la operacin del vaso de almacenamiento, incluyendo su rpido desembalse en el caso de las presas de almacenamiento.3. El terrapln debe proyectarse de manera que no produzca esfuerzos excesivos en la cimentacin.4. Se debe controlar las filtraciones a travs del terrapln, de la cimentacin y los estribos, para que no se produzca erosin interna y por lo mismo no haya derrumbes en el rea donde las filtraciones emergen. La cantidad d agua perdida por filtraciones debe controlarse para que no interfiera con las funciones proyectadas para la obra.5. El terrapln debe estar asegurado contra el efecto de desbordamiento por el oleaje.6. El talud de aguas arriba debe estar protegido contra la erosin producida por el oleaje y la corona y el talud de aguas abajo deben estar protegidos contra la erosin producida por el viento y la lluvia.

Diseo presa de tierra a. Altura de presab. Cimentacinc. Ancho de coronamientod. Borde libree. Diseo de filtrosf. Conducto cerradog. Diseo de taludesh. Proteccin contra a erosion1. Altura de presa:La altura de la cortina o presa, se obtiene en base al estudio hidrolgico, donde se ha determinado el volumen de almacenamiento necesario para la demanda y en relacin con la altura ms econmica de la presa, donde los componentes de dicha altura se manifiestan de acuerdo con la siguiente ecuacin:

Dnde:H= Altura total de presaH1=Altura debido al volumen muertoH2=Altura debido al volumen tilH3=Altura debido al volumen de descarga por el vertedorR= Altura por borde libre de presa

2. TALUDES

Materiales Presa de material transparente (vidrio ) Tierra de cultivo. Briquetas Maderas y listones Wincha mtrica Comba de goma RecipienteProcedimiento1. Diseo de presa en gabinete a escala 2. Replantear el diseo de presa en la presa de vidrio marcado. Base, pendiente, altura.3. Obtener el contenido ptimo de humedad del material tierra de cultivo.4. Iniciar la compactacin en capas. La altura de cada capa es 1.5cm. la compactacin se realiz con briquetas de proporcin de 1:2, simulando un equipo de compactacin de rodillo liso de eje tndem, de aproximadamente 15tn.5. Perfilado dndole forma a la presa de tierra.6. Llenado de agua a la presa a un caudal constante. Hasta una altura de 18cm, tomando en cuenta que la altura total de la presa es de 20cm.7. Se esper aproximadamente 30 minutos, para realizar el vaciado rpido y realizar as observaciones correspondientes.8. Nuevamente se realiza el llenado de la presa, dejamos aproximadamente 24 horas lleno la presa de vidrio.

PRESA DE TIERRA DE CULTIVO DE TIERRRA CON DRENAJEOBSERVACIONES: Se observa una infiltracin rpida por la superficie de la presa.CONCLUSIONES: Esta infiltracin sucede porque el material contiene bastante material orgnico, y no llego a una compactacin ptima.RECOMENDACIONES: Para utilizar este material en presas hidrulicas, se recomienda crear una rugosidad en la base de la presa para crear mayor adherencia entre la base y el material.

PRESA DE ARCILLA CON UN TALUD DE 45OBSERVACIONES: Se observa el empuje del material a los costados de la presa.CONCLUSIONES: Este empuje se produce debido a que las arcillas aumentan de volumen, al momento de entrar en contacto con agua.RECOMENDACIONES: Se recomienda realizar anlisis en laboratorio del factor del aumento de volumen de las arcillas.

PRESA DE ARCILLA ANGULO DE INCLINACION DE 30 SISTEMA DE DRENAJE CON MATERIAL SELECCIONADOOBSERVACIONES: Se observa en la superficie de la presa rajaduras.CONCLUSIONES: Las rajaduras aparecen por que las arcillas al momento de perder la humedad se contraen.RECOMENDACIONES: Se recomienda en obra utilizar como ncleo en las presas.

PRESA DE ARENA FINA COMPACTADA CON UNA UNCLINACION DE 45OBSERVACIONES: Al momento del llenado de agua a la presa se observa la erosin del material en la superficie de la presa.CONCLUSIONES: La erosin se produce por que la arena fina es inestable.RECOMENDACIONES: Para evitar dicha erosin realizar un enrocado en la base de la presa.

ING. CIVIL SEMESTRE 2015-IPgina 7