UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

PROYECTO FINAL

CURSO:Estructuras HidrulicasINTEGRANTES:Feijo Pianto, Khrist20071183Paz Crdena, Carlos20121160Gomero Armas, Daniel20120951Manrique Michca, EdwinPROFESORA:Ing. Teresa VelzquezCICLO:2014-I

2014CONTENIDO:1.Introduccin:12.Alcance:23.Descripcin de la Zona De Proyecto:23.1Topografa:23.2Geologa:23.3Hidrologa:33.4Impactos Ambientales:44.Planteamiento de la Disposicin de las Obras Hidrulicas de la BOCATOMA DE CAPTACIN, PRESA DERIVADORA Y OTROS COMPONENTES HIDRULICOS:54.1Caractersticas del cauce del ro:54.2Arrastre de sedimentos:54.3Obras consideradas en BOCATOMA DE CAPTACIN, PRESA DERIVADORA Y OTROS COMPONENTES HIDRULICOS:55.Diseo de la PRESA DERIVADORA:75.1Longitud efectiva del cauce:75.2Tirante Normal:75.3Altura de la Presa Derivadora sobre el nivel del cauce:75.4Profundidad de Socavacin:75.5Tirantes conjugados, Longitud y profundidad de la poza de disipacin:75.6Dimensiones de la Presa Derivadora, ESTABILIDAD:76.Diseo de la BOCATOMA DE CAPTACIN:76.1Caudal de derivacin en la Captacin:76.2Altura del alfeizer y ventana de captacin:86.3Calculo de las prdidas de carga en la entrada y rejas:86.4Calculo de la Longitud de la ventana de captacin y vertedero de entrada:86.5Calculo del Desgravador:87.Diseo del DESARENADOR:97.1Caudal considerado para el diseo de las Naves:97.2Seleccin del Tipo de Desarenador:97.3Calculo de la longitud de las Naves, ancho, profundidad, vertedero de rebose al final de las Naves:97.4Calculo de la velocidad de sedimentacin y periodo de retencin hidrulica:107.5Descarga de los sedimentos, longitud de la estructura de descarga y elevaciones:107.6Calculo de las dimensiones del Sedimentador, rea, Profundidad:108.Diseo de la POZA DE SEDIMENTACIN:118.1Caudal Considerado:118.2Calculo de la velocidad de sedimentacin y periodo de retencin hidrulica:118.3Descarga de los sedimentos, longitud de la estructura de descarga y elevaciones:118.4Calculo de la estructuras de limpieza del Sedimentador:119.Diseo de las ESTRUCTURAS DE PROTECCIN de la Bocatoma de Captacin:119.1Caudal de diseo y altura de las estructuras:119.2Seleccin del Tipo de Estructuras de Proteccin:119.3Dimensiones de la estructura y resultados de Estabilidad:1110.Diseo de una OBRA DE ARTE:1110.1Caudal de diseo y altura de las estructuras:1110.2Dimensiones de la estructura y resultados de la Estabilidad:1111.PLANOS DE LAS ESTRUCTURAS:1111.1Plano General de Ubicacin del Proyecto:1111.2Plano de la Obra de Toma y sus componentes:1112.ANEXOS:11

Introduccin:El presenta trabajo tiene como finalidad conocer las consideraciones bsicas y criterios constructivos para el Diseo de una Bocatoma, que a la vez contiene una serie de estructuras hidrulicas, por lo que se aplica para este Diseo todo el anlisis aprendido en clases. Para tener en cuenta en el anlisis se realiz una revisin sobre el expediente tcnico proporcionado de los trabajos para el Diseo de la Bocatoma, y a la vez caractersticas de la zona de ubicacin.El proyecto del que se tuvo como elemento de apoyo para los clculos fue el proyecto que tiene por nombre Mejoramiento del Sistema de distribucin de los sectores de riego Tomasiri Sama Las Yaras.Dentro de los objetivos nacionales del Proyecto, se han realizado estudios y construccin de obras de riego tendientes a mejorar y ampliar las fronteras agrcolas dentro del rea de influencia del Proyecto, con este fin se presenta el Estudio del proyecto, con Diseos a Nivel Constructivo de dicho proyecto de irrigacin, comprendido dentro de las zonas a desarrollar y mejorar en la zona Tomasiri y Las Yaras.

Alcance: Descripcin de la zona de proyecto. Planteamiento de la disposicin de las obras hidrulicas de la BOCATOMA DE CAPTACIN, PRESA DERIVADORA Y OTROS COMPONENTES HIDRAULICOS. Diseo de la PRESA DERIVADORA. Diseo de la BOCATOMA DE CAPTACIN. Diseo del DESARENADOR. Diseo de la POZA DE SEDIMENTACIN. Diseo de las ESTRUTURAS DE PROTECCIN. Diseo de una OBRA DE ARTE.Descripcin de la Zona De Proyecto:Topografa:Los terrenos correspondientes a estas Comisiones de Regantes presentan una topografauniforme y poca accidentada cuya pendiente promedio es 3 a 7%.

Geologa:Segn su clasificacinde uso de suelos estos se consideran en 2 tipos normales y salinos, compuesto por suelosde salinidad evidente y ubicadas en un 64.7%, con un 1.3% sobre salinidad ligera, drenajebueno, 41.3% sobre salinidad fuerte a excesiva, drenaje bueno, 14.3% con salinidadfuerte a excesiva, drenaje imperfecto a pobre y un 7.8% sobre salinidad fuerte a excesiva,drenaje pobre a muy pobre, adems de considerar un 35.3% en suelos no incluidos enesta clasificacin, Segn su Anlisis Agrologico actualizado al Valle de Sama.En la zona de intervencin de las reas agrcolas se encuentra emplazado sobre las arenas arcillosas de la Formacin Moquegua, lo que garantiza su estanqueidad, mientras que la boquilla de la presa se halla emplazada en las rocas volcnicas de la Formacin Toquepala.La zona de estudio Lomas de Sama, se encuentra conectada con la capital de larepblica y a las principales poblaciones del norte del pas, a travs de laPanamericana Sur.Geolgicamente el rea de estudio tiene formacin del cuaternaria, cuaternarioreciente, los materiales de origen estn constituidos principalmente por depsitosaluviales de formacin reciente, de materiales posiblemente acarreados de las mscercanas estribaciones andinas (cordillera occidental) y por accin de vientos con lacaractersticas lomas con espesas capas de arenas.Se han identificado en el rea de estudio 3 unidades taxonmicas o series de suelo,las cuales son: denominaremos: Lomas (253.16 has), Arenal (2844.36 has), DelMedio (625.03 has)Hidrologa:Asimismo, la disponibilidad hdrica para el Valle del ro Sama para las Comisiones deRiego Sama-Incln y Sama Las Yaras al 75% de persistencia en la bocatoma La Trancaes de 0.779 m3/s, tambin se cuenta con 0.354 m3/s que provienen del agua derecuperacin, producto de las filtraciones del riego a gravedad, y que permite servir alos suelos salinos del Valle Bajo.Respecto a la demanda de agua para uso agrcola, esta empieza incrementarse a partir del mes de julio, mes en el cual se prepara para el inicio la campaa de siembra segn el plan de cultivos, que a partir de la campaa agrcola 2011-2012.

El anlisis del balance de agua para uso agrcola de las comisiones de Regantes Planteadas directamente e indirectamente ; Tomasiri, Las Yaras y Valle Bajo, se ha determinado teniendo en cuenta la oferta de la situacin actual, ms la oferta simulada con proyecto. Los resultados del anlisis de Oferta vs Demanda, el resultado existe Supervit es 0.3 MMC en promedio, eso no quiere decir que no existe dficit en los meses de la campaa agrcola.

Impactos Ambientales:Las recomendaciones preliminares del estudio de impacto ambiental donde indicar el tecnificar las zonas de riego que a la fecha se encuentran con riego por gravedad y con el uso del agua de manantiales, se ven afectados con el problema en forma directa, es por ello que se tome acciones referentes a mitigar la consecuencia que acarrea la tecnificacin de riego. Considerando que la mayor parte de rea bajo riego se encuentra cultivando olivo, seguido de alfalfa, maz forrajero, varios otros.Para lograr la sostenibilidad del Proyecto, se contempla un componente que est El Plan de Mitigacin del EIA se determin en S/. 8579,461.99 Nuevos Soles, donde se desarrollan las medidas de mitigacin y/o indemnizacin considerando que la implementacin del sistema de riego presurizadoen la comisiones de regantes deTomasiri, y Las Yaras reducen significativamente el recurso hdrico de los manantialesque actualmente irriga la comisin de regantes del Valle Bajo.

Planteamiento de la Disposicin de las Obras Hidrulicas de la BOCATOMA DE CAPTACIN, PRESA DERIVADORA Y OTROS COMPONENTES HIDRULICOS:Caractersticas del cauce del ro:El ro Sama es el ro de rgimen ms irregular de los ros costeros del Per y de laRegin Tacna, el mismo que presenta una descarga promedio anual de 2 234 m3/s, mnima 0.085 m3/s, mxima 115 409 m3/s. Las caractersticas hidrolgicas se presentan adecuadas para construir una represa.Arrastre de sedimentos:Por su fuerte pendiente el ro Sama presenta transporte de slidos en suspensin y fondo de manera significativa, lo cual amerita realizar monitoreos permanentes durante el periodo de avenidas.En el ao 2009 la Gerencia de Estudios y Proyectos del Proyecto EspecialAfianzamiento y Ampliacin de los Recursos Hdricos de Tacna ha realizado el monitoreo de los slidos en suspensin y fondo desde el 16 de enero al 09 de abril, cuya estimacin de los slidos transportados se desarroll para el presente estudio, para detallar la informacin ver Anexos de Estudios Sedimentos.Obras consideradas en BOCATOMA DE CAPTACIN, PRESA DERIVADORA Y OTROS COMPONENTES HIDRULICOS: Bocal de Captacin:La ventana de captacin que se ubica aguas arriba de las compuertas de limpia, est orientado en forma perpendicular al flujo de las aguas del rio, ubicndose en la margen derecha del Rio Sama.

El bocal de captacin tiene una cota de 1020.5 m.s.n.m., un ancho de 1m y una altura de 1 m. En la entrada se ha colocado una rejilla con una separacin de barrotes de 0.2m para impedir el ingreso de sedimentos grandes y material de arrastre del ro (troncos, plantas, etc).

Los muros son de concreto armado y de seccin variable, es importante mencionar que los muros de esta parte de la captacin tiene una cimentacin amplia considerada en base a la baja capacidad portante del suelo.

Canal de Limpia:Se ha proyectado un canal de limpia diseado para el caudal mnimo, este se ubica en forma paralela al flujo del rio y al costado del bocal de captacin. Se han colocado una compuerta de limpia de 90x1.00 m que permite el control de las aguas y la evacuacin de los elementos gruesos. El ancho total del canal de limpia resulta de 5,5m y tiene la misma gradiente que el cauce natural del ro.

Los muros de encauzamiento son de concreto armado con espesores de hasta 0.40m. Los muros izquierdos servirn de proteccin y va junto con el barraje fijo.

Barraje Fijo:La estructura escogida para elevar el nivel de las aguas es un barraje fijo, el cual se ubica transversalmente al flujo del rio con un ancho de 50,5 m tomando el nivel superior de la cresta (1020.5 m.s.n.m.) de esta forma permitiendo la captacin del caudal requerido.

El barraje ser construido en concreto ciclpeo de f'c = 175 Kg/cm2 con agregado de 30% de piedra grande y la base que forma la poza de disipacin es una losa de concreto armado de f'c = 175 Kg/cm2, ambas protegidas con mampostera de 0.30 m de espesor.

La cimentacin incluye dos dentellones de concreto, los mismos que se empotran en el terreno natural de 1 metro aguas arriba y aguas abajo de la cresta.

Desarenador:Tiene por objeto separar del agua cruda la arena y partculas en suspensin gruesa, con el fin de evitar se produzcan depsitos en las obras de conduccin, y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. El cual se ubica en la margen derecha del rio en la cota (1020.5 m.s.n.m) con un largo de 25m y un ancho de 2.5m, se consideraron dos naves para cuestin de limpieza.

Gaviones de encauzamiento y proteccin:Estas estructuras de proteccin sern diseadas con el fin de proteger los mrgenes del cauce de rio aguas abajo con alturas mximas de 4m. El alambre usado ser de acero dulce recocido con carga de rotura media de 38 a 48 Kg/mm2 y se colocaran a pie de obra desarmados, y sern rellenados con piedra de canto rodado.

Muros de proteccin y contencin:Muros de encauzamiento de concreto ciclpeo de f c = 210 Kg/cm2 con un agregado de piedra grande con tamao mximo de 3' y mnimo de 1 ' en ambos mrgenes con el objeto de evitar en lo posible el ingreso directo de las aguas del rio hacia el canal de aduccin, asimismo protegiendo la ribera en dicha zona.

OBRAS PROVISIONALES:Para la construccin de las estructuras de Captacin, se consider los siguientes aspectos:

1. Habilitacin de Campamentos.1. Caminos de Acceso.1. Ubicacin de las canteras a ser explotadas.1. Desbroce y limpieza de las zonas a ser ocupadas por las estructuras.1. Trazado y replanteo de ejes.

OBRAS DE DESVIO:Por efectos de construccin de las distintas estructuras, se plante un desvo provisional que es removido al finalizar las obras de captacin. El desvo se realiz a travs de un canal de 90 m de ancho y profundidad variable entre 1 m y 4 m. La obra se puede construir con material de la zona, por lo que sus costos se consideran bajo.

Diseo de la PRESA DERIVADORA:Longitud efectiva del cauce:Tirante Normal:Altura de la Presa Derivadora sobre el nivel del cauce:Profundidad de Socavacin:Tirantes conjugados, Longitud y profundidad de la poza de disipacin:Dimensiones dela Presa Derivadora, ESTABILIDAD:Diseo de la BOCATOMA DE CAPTACIN:Caudal de derivacin en la Captacin:El caudal de captacin se ha determinado en Q=1.0 m3/s para irrigar un rea total del valle de Sama de 4152.32 has. de las cuales 2665.66 has, se encuentran bajo riego; estas se dividen en cinco sectores de riego:Comisiones de Regantesrea Total (Has)rea Bajo Riego (Has)Nmero de Usuarios

Coruca318.85293.6073

Incln704.478678.86168

Tomasiri945.821861.46158

Las Yaras1026.78541.85110

Valle Bajo1058.42289.8858

TOTAL4152.322665.66567

Altura del alfeizer y ventana de captacin:El flujo de agua es captado a travs de la ventana de captacin, la que se proyecta sobre un lado lateral del rio.El bocal de captacin consta de una ventana de 1.5 m x 1m; ubicando delante de ellas una proteccin de rieles espaciados cada 0.1 m que impedir el ingreso de elementos flotantes (troncos, ramas, piedras, gravas etc.), con un ancho de barrote de 0.05. El Alfeizer es de 1m con cota base 1020.5. Se eligi aquellos valores para obtener una longitud de una ventana adecuada para el caudal que elegimos.Adems cumple que la ventana considera en su diseo una altura o alfeizer desde el nivel del rio el que no debe de ser menor de 0.60 metros, as mismo se considera que la altura de la ventana debe de ser mayor de 0.60 metros.Calculo de las prdidas de carga en la entrada y rejas:El clculo de las prdidas de carga en la toma de captacin, se encuentra dos tipos de prdidas: la prdida por entrada (Pe) y prdida por rejilla (Prej), donde en la Pe se utiliza un coeficiente de prdida (Ke=0.5) para aristas rectas y las Prej se utiliza un factor de forma de las barras (K=2.42) rectangular y con rejillas perpendiculares (ngulo de inclinacin=90), sumando ambas prdidas de carga nos resulta 0.1 m.Calculo de la Longitud de la ventana de captacin y vertedero de entrada:Se considera sumergencia debido a que cumple que 1.9>1.0 (h2> y2) y 0.1 1m3/s, es decir que cumple con la lgica, no deseamos que el caudal de salida sea menor que el de entrada, pues es un indicador que existe material que sedimenta en el desgravador.Diseo del DESARENADOR:En vista que las aguas captadas llevan en su interior partculas an ms pequeas que fcilmente atraviesan las rejillas, se propuso el diseo y construccin un desarenador compuesto por dos naves.Es una estructura construida con el propsito de sedimentar partculas en suspensin por la accin de la gravedad. La acumulacin de lodos en el fondo de estas estructuras deber ser eliminada para evitar su colmatacin, a travs de un canal de purga.Caudal considerado para el diseo de las Naves:El desarenador se ubicara lo ms cerca posible de la bocatoma, con el fin de evitar problemas de obstruccin en la lnea de aduccin, para lo cual se disearon dos naves que captan cada una 1m3/s.Se realiz este diseo de las naves para el caudal de 1m3/s, siendo este el caudal mnimo en pocas de estiaje.Seleccin del Tipo de Desarenador:Se seleccionaron el tipo de desarenador tipo DUFOUR ubicado en un punto del canal en sus inicios para limpia continua e intermitente, que evitara el arenamiento del canal principal y consecuentemente del sistema de canales de distribucin.Calculo de la longitud de las Naves, ancho, profundidad, vertedero de rebose al final de las Naves: Longitud de las naves:La longitud total de cada nave despus de realizar los clculos nos result 25m cada una lo cual est dentro del rango para la cantidad de caudal que va pasar en cada nave, se encuentra dentro del rango 10