TRABAJO DE DISEÑO DE OBRAS.ppt

7/22/2019 TRABAJO DE DISEO DE OBRAS.ppt

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Universidad Nacional Pedro Ruiz GalloFacultad de Ingeniera Civil, Sistemas y Arquitectura

Escuela Profesional de Ingeniera Civil


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PG. 2

IRIGOIN BUSTAMANTE, IDELSO.

TORRES GARCIA, LUIS ALBERTO.

SILVA MORA ANGEL.


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PG. 3

Las obras de descarga, tienen como finalidad evacuarlos excedentes que llegan al embalse. Existen 2 tipos dedescarga: como aliviadero y descarga de fondo. Comoaliviadero su caracterstica ms importante es la dedescargar con toda la facilidad las mximas crecientesque llegan al vaso de almacenamiento, mientras que enla descarga de fondo su finalidad es extraer los

sedimentos (Nivel Muerto) acumulados en el fondo dela presa.


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PG. 4

El diseo de obras de desage de fondo (descarga defondo) depende, en esencia, del propsito del embalse yde la afluencia y depsito de los sedimentos en elembalse

Las obras de descargas pueden cumplir en ciertos casosuna labor de gran importancia en la prolongacin de lavida til de los embalses, ya que al ser diseadas yoperadas segn ciertos criterios pueden permitir leexpulsin de grandes cantidades de sedimentos que deotra forma se quedaran en el embalse.


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PG. 5

OBJETIVOS

Conocer los criterios necesarios para la localizacin delas obras de purga (evacuacin o descarga de fondo).

Analizar los criterios de diseo de las obras de descarga enpresas.

Explicar sobre la finalidad de las obras de descarga enpresas.

Identificar los elementos estructurales queconstituyen una presa de almacenamiento.


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PG. 6

Las obras de purga o descargas de fondo secolocan en los embalses con dos propsitosgenerales:

Vaciar total o parcialmente elembalse en situaciones de

emergencia.

Evacuar la mayor cantidad posible

de sedimentos depositados,alargando as la vida til del

embalse.


7/32PG. 7

Las descargas de fondo, estn ubicadas,dentro del volumen muerto, yfuncionan a efectos hidrulicos como una toma. Sin embargo, pueden existir

descargas situadas a niveles intermediospara contribuir al vaciado de un embalse encasos de emergencia.


8/32PG. 8

A.-CANALES ABIERTOS.-

B.- TUNELES.-

CONDUCTOS ENTERRADOS.CONDUCTOS:

Disposi t ivos d e Contro l . - B.-Disposicin de los c ontro les.- C.- Pozos de con tro l y acceso.-

CONTROLES:

TOMAS

ESTRUCTURAS DESALIDAYDISIPADORES

CANALES DEENTRADA Y SALIDA

Cuenco amort iguador po r inmersin del chorr o l ibre.-

Pozos amort iguadores

ESTRUCTURAS

TERMINALES


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1. CONDUCTOS:

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A.-CANALES ABIERTOS.-Los canales a cielo abierto utilizados

como desages son anlogos a los empleados como estructuras

de cabecera de un canal a los vertederos con compuerta o a los

aliviaderos ordinarios.

B.- TUNELES.-A causa de sus ventajas inherentes un desage en

tnel es preferible siempre que las condiciones del estribo y del

cimiento permitan su utilizacin y sea econmico en

comparacin con los otros tipos. Un tnel no est en contactodirecto con el macizo de la presa y por ello presenta una

disposicin ms segura y duradera que la que se puede

conseguir con un conducto enterrado o con un canal a cielo

abierto.


10/32PG. 10

C.- CONDUCTOS ENTERRADOS.-SI el desage no puede ir encauce abierto y las condiciones del cimiento no son las

adecuadas para un tnel, o el tamao necesario es demasiado

pequeo para justificar la seccin del tnel, se debe utilizar

una conduccin enterrada; y cuando sta pase por debajo o atravs de la presa han de emplearse criterios de proyectos

conservadores y seguros.


11/32PG. 11

2.- CONTROLES:

A.-Dispositivos de Control.- La eleccin de los elementos del

desage debe basarse en la utilizacin de compuertas y

vlvulas, disponibles en el mercado, o en proyectos de

compuertas relativamente simples ms que en el uso dedispositivos especiales, que darn lugar a un aumento de los

costos del proyecto y fabricacin.

B.-Disposicin de los controles.- El desage, cuando las

cargas son pequeas, se puede controlar con diversos

dispositivos, como se puede ver en la fig.se puede instalar

una compuerta de segmento en un canal abierto.


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PG. 12

C.- Pozos de control y acceso.-Cuando existe un conductocon superficie libre aguas debajo de los dispositivos de

control, el acceso para su manejo se hace generalmente

desde un pozo situado directamente encima de los

controlesCasetas de Control.- Se suele disponer una caseta para

albergar los dispositivos de control cuando el equipo de

explotacin puede sufrir algn dao, o cuando existen

permanentemente condiciones climatolgicas adversasdurante los periodos de explotacin del embalse.


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PG. 13

3.- TOMAS

Una toma puede tener muchas formas, dependiendo, como se dijoanteriormente: de las funciones que deba realizar, de la altura de agua delembalse bajo la que debe de trabajar, del caudal que debe evacuar, de la

frecuencia del desembalse, de la cantidad de hojarasca que entre en elembalse, que determinar la necesidad de limpieza de las rejillas, de lascondiciones de la posible capa de hielo, de la accin de las olas , quepuede afectar a su estabilidad, y de otras muchas consideraciones. Puedeser sumergida o estar ubicada en una torre que se eleve sobre la mximacota del embalse.


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PG. 14

5.-CANALES DE ENTRADA Y SALIDAA menudo, en los proyectos de desage en tnel o en conduccin enterrada,es necesario un canal de entrada que lleve el agua hasta la toma del desagey otro de salida que devuelva el agua a la zona de agua abajo del rio. El canalde entrada puede ser necesario para llevar los caudales de desviacin hastaun conducto situado en un estribo, o para dirigir el agua hasta la toma deldesage durante los periodos de nivel bajo del embalse. Los canales de salidason necesarios para llevar el caudal desde el extremo del desage a la zonade aguas abajo del rio, o a otro canal.Las dimensiones del canal de salida y la necesidad de revestirlo o protegerlocon escollera dependern de la naturaleza del terreno en el que est

excavado. En algunas ocasiones se coloca una estacin de control o medidaen el canal de salida, en cuyo caso la eleccin de la pendiente y seccintransversal del canal tiene bastante importancia. En el dimensionamiento delcanal de salida se deben considerar los efectos de sedimentacin ysocavacin en el cauce principal del rio.


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5.-CANALES DE ENTRADA Y SALIDAA menudo, en los proyectos de desage en tnel o en conduccin enterrada,es necesario un canal de entrada que lleve el agua hasta la toma del desagey otro de salida que devuelva el agua a la zona de agua abajo del rio. El canalde entrada puede ser necesario para llevar los caudales de desviacin hastaun conducto situado en un estribo, o para dirigir el agua hasta la toma deldesage durante los periodos de nivel bajo del embalse. Los canales de salidason necesarios para llevar el caudal desde el extremo del desage a la zonade aguas abajo del rio, o a otro canal.Las dimensiones del canal de salida y la necesidad de revestirlo o protegerlocon escollera dependern de la naturaleza del terreno en el que est

excavado. En algunas ocasiones se coloca una estacin de control o medidaen el canal de salida, en cuyo caso la eleccin de la pendiente y seccintransversal del canal tiene bastante importancia. En el dimensionamiento delcanal de salida se deben considerar los efectos de sedimentacin ysocavacin en el cauce principal del rio.


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6.-ESTRUCTURAS TERMINALESa.- Cuenco amort igu ador po r inmersin del cho rro l ibre.- Si el conducto dedesage termina en un dispersor de energa o si el flujo sale a travs de unavlvula de control de agua abajo o de una tubera, que descargue libremente,se puede utilizar un cuenco amortiguador trapecial de inmersin, revestido deescollera o concreto. Este cuenco debe ser empleado solamente cuando elchorro descargue libremente en el aire y luego caiga en el cuenco.b.- Pozos amo rt iguado res.- las dimensiones del pozo y las normas deejecucin para estos proyectos se establecieron con ensayos en modelosreducidos, pero no se ha determinado, sin embargo, el criterio generalaplicable a este tipo de proyecto para distintas condiciones. El efecto de

amortiguamiento hidrulico de estos dispositivos es debido a fenmenos deturbulencia y difusin del caudal que penetra con energa en el agua del pozoreforzndose dicho efecto por medio de rebordes especiales y bloques dedifusin incorporados en las paredes y esquinas del mismo.


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7.-OBRAS DE PURGA A TRAVES DE PRESAS DE CONCRETOa.- El conducto a travs de la seccin no vertedero descarga en el cuencoamortiguador. Toma con rejillas. Compuerta deslizante de control en elparamento de aguas arriba.


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7.- OBRAS DE PURGA A TRAVES DE PRESAS DE CONCRETOb.-Salida del desage a travs de la seccin no vertedero. Toma con rejillas.Compuerta deslizante de emergencia aguas arriba. Vlvula de control aguasabajo. Descarga libre.


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7.- OBRAS DE PURGA A TRAVES DE PRESAS DE CONCRETOC.-Salida del desage a travs de la seccin no vertedero. Toma con rejillas.Compuerta deslizante de control aguas arriba. Tubera en carga.


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7.- OBRAS DE PURGA A TRAVES DE PRESAS DE CONCRETOd.-Salida a travs de la seccin vertedero. Compuerta deslizante de control,aguas arriba. Aguas abajo conducto con superficie libre.


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7.- OBRAS DE PURGA A TRAVES DE PRESAS DE CONCRETOe.-Salida a travs de la seccin vertedero controlada por compuertadeslizante, accionado desde la galera de la presa. Aguas arriba conducto encarga; aguas abajo con superficie libre.


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La estructura de descarga puede consistir en compuertas,

rejillas y orificio u orificios. Con frecuencia en la estructurade descarga se instalan compuertas de emergencia o de

control, con objeto de desaguar los conductos en caso

necesario. Asimismo, a lo largo de los conductos se

construyen transiciones, cuando se requieren cambios en eltamao o formas de las secciones.

Vista de perfil de un tnel de

descarga de fondo.


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REJILLAS

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Las rejillas evitan que cuerpos slidos

que arrastra la corriente ingresen a la

toma de agua, evitando problemas tales

como afectar los mecanismos de

vlvulas y compuertas ubicados aguasabajo, sean vlvulas de emergencia, de

servicio, turbinas hidrulicas o bombas.

Pueden no ser necesarios instalar

rejillas en tomas que trabajan condescarga a canales abiertos o tneles

trabajando como tales.


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COMPUERTAS

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Una compuerta consiste en una

placa mvil, plana o curva, que al

levantarse permite graduar la

altura del orificio que se va

descubriendo, a la vez que

controla la descarga producida.

Las compuertas se utilizan para

regulacin de gastos, con

singularidades en su operacin y

en sus partes.

En cualquier caso, es obvio

que en los desages de

fondo que han de

descargar un importante

caudal solido solo pueden

usarse compuertas o

vlvulas difanas.


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Perdida por friccin

La ecuacin de Darcy-Weisbach permite la evaluacinapropiada del efecto dcada uno de los factores que afectan la

prdida de carga:

hf=Perdida de carga por friccin, m.f = Factor de friccin, adimensional.L = longitud de la tubera, m.D = Dimetro de la tubera, m.G = Aceleracin de la gravedad = 9.81m/s2


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Prdidas menores

Las tuberas que se utilizan en las obras de toma estn

formadas generalmente por tramos rectos, que pueden

presentar cambios en su geometra y dispositivos para el

control del flujo.

hx= Perdida de carga localizada, m.

kx= coeficiente de perdida localizada, adimensional.


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Prdida por entrada

Estas prdidas dependen de la forma que tenga la

entrada al conducto.

Dependiendo de la forma que tenga la entrada de la

obra de toma ser el coeficiente a utilizar


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Prdida por rejillasCon el objeto de impedir la entrada de cuerpos slidos a

la tubera, suelen utilizarse estructuras de rejillas

formadas por un sistema de barrotes o soleras

verticales.

Hr = Prdidas de carga por rejillas, m.S = Grueso de las rejas, cm.B = Separacin entre paos interiores de la misma, cm. = ngulo que forma el plano de las rejas con la horizontal .

= Velocidad del lquido, inmediatamente antes de que entre a lasrejas, m/s. = Coeficiente que vara de acuerdo con la forma de la reja


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Prdida por ampliacinPara el clculo de estas prdidas, se recomienda la

frmula de Gibson

A1 = rea del tubo de menor dimetro, m2.A2 = rea del tubo de mayor dimetro, m2.K

= Coeficiente, que depende del ngulo de ampliacin (Cuadro 3).

= Velocidad del agua en el tubo de dimetro mayor, m/s.


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Ejemplo 1:El problema consiste en calcular la curva de caudales para el conducto de lapresa Wasco, que se muestra en la figura, y comprobar el cuencoamortiguador en el caso del caudal del proyecto. El desage debe verter uncaudal de 8m3/s cuando la superficie del agua del embalse est a un nivelnormal.


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