SECRETARA DE AGRICULTURA, GANADERA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACINSubsecretara de Desarrollo Rural Direccin General de Apoyos Para el Desarrollo RuralPresas con cortina de tierra compactada para abrevadero y pequeo riego2Presas con cortina de tierra compactada para abrevadero y pequeo riegoIntroduccin.Para poder aprovechar el recurso hdrico, con el fn de sa-tisfacerlosdiferentesbenefcios,enunpasdondelallu-via es insufciente, se requiere necesariamente de la infra-estructuradeaprovechamientoshidrulicos,quesevaa distinguiracordealafuentedeabastecimientodeagua, quepuedesersuperfcialosubterrnea.Paralasuperf-cialsernpresasdealmacenamientoparaescurrimientos donde estos se dan asociados a la precipitacin; presas de-rivadorasdondeelescurrimientoesindependientedela precipitacin y se presenta en pequea magnitud, y tomas directas cuando el escurrimiento es de gran magnitud. Elpresentetrabajopretendeapuntaralgunasconsidera-cionessobrelautilizacinmediantepequeosalmacena-mientosdenominadosbordosdealmacenamientopara abrevadero, cuyo destino principal es para proveer de agua al ganado y satisfacer las necesidades de cultivos en zonas pequeas de riego. Defnicin.Elbordodealmacenamientoconfnesdeabrevaderoes una obra hidrulica consistente en una pequea presa con cortina de tierra compactada, acompaada de un vertedor de excedencias y una obra de toma para cuando se tienen pequeas superfcies de riego, o cuando el abrevadero se conforma aguas abajo del vaso. Objetivos.a)General.OrientaraltcnicoinvolucradoenprogramasdeConser-vacinyUsoSustentabledeSueloyAgua,enaspectos prcticosquelepermitanestablecerencampolasobras necesarias de conservacin que se deriven.b)Especfcos.Brindarloselementostcnicosnecesariosparaeldiseo, construccinyoperacindebordosdealmacenamiento de tierra compactada con fnes de abrevadero y pequeo riego con un almacenamiento menor de 250,000 m3. Benefcios.Los benefcios que se esperan con un bordo de almacena-mientosonelabrevaderodeganado,elriegodepeque-as superfcies y eventualmente el uso domestico del agua para lascomunidades rurales quese encuentren cercanas a la obra. Ventajas de la obra.Losbordosdealmacenamientoconfnesdeabrevadero presentan la gran ventaja de poder disponer de agua para el abrevadero del ganado y reducir la mortandad en pocas de estiaje, ya que sin ellos sera difcil disponer del recurso.Desventajas de la obra.Alguna desventaja que se podra plantear respecto a los bor-dosdealmacenamientoseranlasafectacionesdeterrenos que necesariamente tienen que hacerse para disponer de los espacios para la construccin de la obra, otra desventaja seria desdeelpuntodevistaambientalquealteraelrgimendel escurrimientodeuncauceyenciertomomentoalaforay la fauna que se afecta al alterarse el escurrimiento normal del cauce.Condiciones donde se establece.Seexigenquesetengancondicionestopogrfcas,hidrol-gicas,geolgicasydemecnicadesuelos.Lascondiciones topogrfcassonnecesariasparatenerunestrechamiento topogrfcosufcienteparaconformarlaboquilladondese ubiqueelbordo,ascomounvallehaciaaguasarribapara ubicarelvasodealmacenamiento.Lascondicioneshidrol-gicas son exigentes para tener una cuenca lo sufcientemente grande, as como la precipitacin sufciente para garantizar el escurrimiento necesario que garantice el abastecimiento para lograr que se llene el vaso. Las condiciones geolgicas son ne-cesarias para garantizar en el caso del bordo la capacidad para resistir el peso del mismo as como la impermeabilidad nece-saria, y para el vaso el que no se presenten fallas o materiales queimpidanlaimpermeabilidadnecesaria.Lascondiciones de mecnica de suelos se exigen para contar con bancos de materialesarcillososqueproporcionenlaimpermeabilidad necesaria en el bordo de almacenamiento. Criterio y especifcaciones de diseo.Para poder efectuar el diseo de un bordo de almacenamien-to se requiere de un conocimiento previo de las condiciones del sitio en lo que respecta a la topografa, geologa, hidrolo-ga y mecnica de suelos, fundamentalmente en la etapa que se ha dado en llamar estudios previos, comenzandoconun reconocimiento del sitio. 3I. Reconocimiento del sitio.Consiste en localizar el lugar probable para la construccin de una obra. Se recaba con los habitantes, el mayor nmero de datos referentes a la poca de lluvias, magnitud aproxi-madadeescurrimientosdelascorrientesporaprovechar, caminosdeacceso,localizacindeprobablesbancosde materiales,posiblesafectacionesdepropiedadysusfor-mas viables de resolucin, aspectos legales de la obra y be-nefcios de la misma, etc.Deacuerdoconestosdatosylosobservadosporelinge-niero,deberdeterminarseenformaaproximadaelsitio probabledelaboquilla,sulongitud,capacidadsupuesta del vaso, tipo de estructura ms adecuado, localizacin de la zona de riego dominada por la obra y verifcacin de los datosproporcionadosporlaspersonasdellugar.Deber dibujarse un croquis que indique el sitio de la obra, anima-les benefciados, coefcientes de agostadero, zona de riego, cultivos,vasdecomunicacin,localizacindebancosde materiales y cualquier otro dato til para el proyecto.II. Estudios 1. Estudios Topogrfcos.a)Levantamientodelacuenca.Ellevantamientode lacuencasehaceparadeterminarlasuperfciedela misma y forma de concentracin de las aguas, con el fn de utilizar estos datos como base para el estudio hidro-lgico del proyecto. Paraellevantamientoesnecesarioubicarprimeroel parte aguas, haciendo un recorrido del mismo y dejan-do seales en lugares adecuados que servirn de refe-rencia para los trabajos posteriores. Una vez localizado el parte aguas, se correr una poligonal en toda su lon-gitud,debiendoverifcarsucierre.Setrazarnlaspo-ligonalesauxiliaresnecesarias,ligadasalaperimetral, para localizar los cauces principales que determinen la formadeconcentracindelaguaylaspendientesge-nerales de la cuenca. Laconfguracinsepuedehacerusandopoligonales de apoyo, trazadas con alguno de los aparatos actuales, que permitan obtener curvas de nivel con 2, 5 o 10 m de equidistancia, segn el tamao de la cuenca.Otrosprocedimientosparaellevantamientodelas cuencas pueden ser mediante mtodos ms expeditos. La precisin de estos levantamientos no debe ser mayor de 1:100 y los cierres en las poligonales de apoyo 1:500.En casos de cuencas muy extensas se podr obtener el reayformadelosescurrimientosdeunacartatopo-grfca de INEGI. b)Levantamiento de vasos para almacenamiento. Estetrabajoseefectaparadeterminarlacapacidady elreainundadaadiferentesalturasdecortinaytam-binparaestimarlasprdidasporevaporacin.Antes de iniciar el levantamiento topogrfco, deber hacerse unreconocimientoocularcuidadosodelvaso,locali-zando puntos de referencia que faciliten el trabajo.A partir de la margen, que observando la direccin del fujo en el cauce, se ubica a la izquierda del arroyo o ro se localizar el eje probable de la cortina, monumentan-do sus extremos. Apoyndose en esta lnea, que ser la basedetodoslostrabajostopogrfcossubsecuentes, seiniciarellevantamientodelvasoenlaformaque sigue:Partiendo de uno de los extremos del eje de la cortina, previamente orientado en forma astronmica o magn-tica, se llevar una poligonal con los aparatos respecti-vos,siguiendoaproximadamentelacotadelniveldel embalse probable, hasta cerrar la poligonal en el punto deorigen.Apoyndoseenestapoligonal,setrazarn poligonalesauxiliaresalolargodelcauceocaucesde los arroyos y las necesarias para el trabajo de confgura-cin, nivelndose estas poligonales con nivel.La confguracin se efectuar con el aparto respectivo, apoyndoseenlaspoligonalespreviamentetrazadas. Simultneamente con la confguracin, se har el levan-tamiento catastral para determinar las superfcies de las propiedades inundadas por el vaso.Los planos debern dibujarse a una escala conveniente y la equidistancia de las curvas de nivel deber fjarse de acuerdo con la topografa del vaso, por lo general a un metro de desnivel, en caso de terrenos muy accidenta-dos podr ser de dos metros. Se cubicar la capacidad delvaso,aplicandoelprocedimientodelasreasme-dias, obtenidas con planmetro o electrnicamente. Se construirconestosdatoslacurvadereas-capacida-des, la cual deber dibujarse en el plano. Se incluir en este, el perfl de la boquilla, indicando sus elevaciones. c)Levantamientodelaboquilla.Localizadoeleje probable de la cortina, se trazar en el terreno, utilizan-dotrnsitoycinta,estacandocada20metros,cuando la longitud de la cortina rebase a 200 m o a cada 10 m cuandolalongitudseamenor,asmismocuandola pendiente e infexiones del terreno as lo exijan, y poste-riormente se nivelar con nivel fjo. Apoyndose en este 4eje y empezando en la margen izquierda para la conf-guracin, se obtendrn secciones transversales de una longitud por lo menos de cinco veces la altura probable de la cortina, tanto aguas arriba como aguas abajo del eje, con objeto de tener topografa sufciente en caso de que sea necesario mover el eje en el proyecto defnitivo.Enloscasosenqueporlascondicionestopogrfcas elcanaldedescargadelaobradeexcedenciaspueda quedar fuera de la zona anteriormente indicada, se pro-longarn las secciones transversales hacia aguas abajo, tantocomoseanecesarioparaobtenerlatopografa que permita efectuar el proyecto total de la estructura. El plano de la boquilla se har por separado a una escala conveniente, que permita formarse una idea exacta de la topografa para seleccionar el eje ms conveniente y localizar las diferentes estructuras.Porseparadodebeelaborarseunplanodesecciones transversales que facilite la cubicacin de los materiales de la cortina y la formacin de la curva masa respectiva. d)Levantamientodelazonaderiego.Apartirdel eje de la obra de toma, sealado por medio del cadena-mientoenelejedelacortina,sellevarunapoligonal que circunde la parte ms alta del rea de riego proba-ble. Esta poligonal deber cerrarse en el punto de par-tida para que analticamente se determine la superfcie real. El plano se dibujar a una escala de 1: 1000, sea-landoloslinderosdepropiedadesexistentes,apoyn-dose en poligonales auxiliares si fuese necesario.e)Localizacin y trazo de canales. Se puede aprove-char la poligonal del levantamiento de la zona de riego paralocalizarsobreellaeltrazodecanales,respetan-doloslinderosdepropiedadesexistentes,paraevitar problemas legales. Los canales secundarios, en caso de que sean necesarios, pueden trazarse por las partes ms altas de acuerdo con la topografa, para facilitar la locali-zacin de las tomas, o bien, de acuerdo con los linderos de propiedad, segn ya se indic. Lospuntosdeinfexindebenunirsemediantecurvas circularessimples,congradosdecurvaturanomeno-resde12;anotndoseenelplanotodoslosdatosde las mismas.Unavezquesetengaestacadocada20metroseleje defnitivo,senivelarntodaslasestacasconnivelfjo. Sobre esta nivelacin, para obtener las cotas del terreno natural, se trazarn secciones transversales con nivel de mano para el proyecto del canal.El plano a escala de 1:1000 deber contener el trazo en planta, el perfl del terreno, el perfl de la rasante de pro-yecto y los datos de cortes y volmenes de excavacin, parcial,porestacinyacumulados.Deberecordarse que para que el canal pueda regar, el nivel libre del agua debe ir unos 20 centmetros por encima del nivel natu-ral del terreno por benefciar, condicin que infuye en la pendiente del canal y su trazo. En el caso de canales de conduccin, el canal puede ir totalmente enterrado.f )Levantamientodesitiosparaderivacin.Habr casos en que un vaso no tenga cuenca propia y ser ne-cesarioauxiliarsedelescurrimientodeunacuencave-cina,alimentndolomedianteuncanalqueconduzca elaguadelaotracuenca,obienenotrasocasionesel aprovechamiento se har directamente de un arroyo de aguas permanentes o de un manantial, sin previo alma-cenamiento.Enamboscasos,sernecesarioconstruir presasderivadorasparalocualesindispensablehacer el levantamiento topogrfco de la zona elegida.Se empezar por colocar un monumento en la margen izquierdayotroenladerechaquedefnanunejede apoyo iniciando el cadenamiento en la margen izquier-da, se har el estacado y nivelacin del mismo eje que servirdebaseparalasseccionescorrespondientes, paraeltrazodepoligonalesauxiliaresyparaefectuar laligaconelejedelcanaldeconduccin,oderiego. Eldibujoenplanta,servircomobaseparaejecutarel proyecto de la obra.2. Estudio Geolgico. Desde el punto de vista geolgico, en estas obras las carac-tersticas de mayor inters para el proyecto y construccin de las estructuras, son la capacidad de carga del terreno de la cimentacin, el grado de impermeabilidad del mismo y el efecto de la humedad sobre los estratos de cimentacin, por lo que abarcar los siguientes aspectos: a)Vasosdealmacenamiento.Debernidentif-carselasformacionesderocasqueaparezcanenel vaso(gneas,sedimentariasometamrfcas)ydeser posiblelasrelacionesqueexistanentreellas.Debern observarsecontodocuidadolosrecubrimientosde aluvin,deacarreos,losocasionadosporderrumbes einvestigartodaclasedeplegamientos(anticlinalesy sinclinales) anotando la direccin del eje de los mismos y examinando particularmente las fallas, de las cuales se debe apreciar su direccin y echado. Se pondr especial cuidado en observar la presencia de rocas solubles, yeso, calizas, etc., anotando la extensin 5ylugarqueocupanenelvaso.Ademsdeberobser-varsetodoindiciodefallasoagrietamientosqueper-judiquen la permeabilidad del vaso y que puedan pro-ducir una disminucin acentuada del almacenamiento; considerando que al existir carga hidrosttica en el em-balse,resultabastantemsfcilproducirvasdeagua que posteriormente tienen difcil solucin.b)Boquilla. Se observarn las grietas en la roca, determi-nandosuanchura,profundidadycondicindelsubs-trato, examinando si la masa est dividida en bloques o si se trata de roca maciza, tan solo intemperizada super-fcialmente, para lo cual se harn las exploraciones que seannecesarias,mediantepozosacieloabierto,tanto en el fondo del cauce, como en las laderas.Cuandoexistamaterialdeacarreoenelcauce,deber sondearse en varios puntos del mismo, para determinar el espesor y condicin del citado material. Si la boquilla demejorconfguracintopogrfca,nopresentacon-dicionesgeolgicasfavorables,deberelegirsealgn otro sitio, que aunque no rena las mejores condiciones topogrfcas,puedaaceptarsedesdeelpuntodevista geolgico.Envistadelaconfguracindelterrenoylascondicio-nes geolgicas debe sugerirse la localizacin de la obra de excedencias, observando si el canal de descarga ne-cesita o no revestimiento, tomndose en cuenta el po-dererosivoqueadquiereelaguaalestarfuncionando laestructuraylaresistenciaaldesgastequeofrezcael material descubierto.Laobradetomaprocurarlocalizarsedemodoquela zanja en que se aloja la tubera, no tenga una fuerte ex-cavacin en roca.Elsitiodelossondeosseindicarenunplanodela planta de la boquilla, referenciados al eje y con los datos obtenidos se construir su perfl geolgico. Se sealar adems la posicin de los bancos de prstamo.c)Canales.Debensugerirselostrazosmseconmicos, evitando cortes en roca o diseos en balcn, hasta don-deseaposible.Cuandoasserequiera,sedebenclasi-fcarprovisionalmentelasrocaseneltrazoprobabley anotar las clases de roca y estado de ellas en los lugares probables en que se haga necesaria la construccin de estructuras. Se evitar que el trazo del canal cruce man-tos permeables.d)Muestras.Siemprequeserequieraestudiarmsde-tenidamentelascondicionesnaturalesdelproyecto, debern obtenerse muestras de las diferentes clases de rocasquepuedanemplearsecomomaterialesparala construccin o como bases para el desplante de estruc-turas. Lamuestraderocadebetomarsedelazonaalejada delintemperismo,esdecir,deunazonaquenohaya sufridoalteracinodescomposicindesuselementos constitutivos. 3. Estudio Hidrolgico.Seobtendrelmayornmeroposiblededatoshidrol-gicosquepermitandefnirelrgimendelacorrientepor aprovechar, el clculo del almacenamiento econmico fac-tibleyladeterminacindelascondicionesdelaavenida mxima.a)Precipitacin.Se recabarn los datos de precipitacin que se tengan en las estaciones pluviomtricas existentes enelreadelacuencaocercanasaella,afndepoder emplear el mtodo de Thiessen o el de las curvas isoyetas, para determinar la precipitacin promedio en la cuenca.b)Formadeconcentracindelasaguas. Las aguas se concentran en las cuencas de tres maneras: avanza-da,mediaoretardada,segnsealainclinacindelos terrenosylaformadelacuenca,desdesunacimiento hasta el sitio considerado. La concentracin se presenta en forma avanzada, casi siempre, cuando el terreno tie-ne fuertes pendientes y en forma retardada, cuando la cuenca presenta terrenos sensiblemente planos. c)Coefcientedeescurrimiento.Deacuerdoconel examenquesehagadelacuencatomandoenconsi-deracinlaspendientesprincipales,laformadecon-centracin de las aguas, la cubierta vegetal existente, la permeabilidad de los terrenos y algunos otros datos de inters, se podr determinar en el campo, el coefciente de escurrimiento que deba adaptarse en cada caso par-ticular, bien sea deducido prcticamente, o por compa-racin de cuencas que guarden semejanzas con la que seestudia.Enelcasodelafaltaabsolutadedatos,se tomar, de acuerdo con las prcticas hidrolgicas habi-tuales (S.R.H.), un coefciente de 0.12.d)Volumen aprovechable de almacenamiento. De acuerdoconelreadelacuenca,laprecipitacinyel coefcientedeescurrimiento,secalcularelvolumen totalescurridoanualmenteyseconsiderarel30%de ste,comovolumenmximoaprovechableparaalma-cenamiento,encasodenotenerinformacinquenos precise un valor diferente.6e)Estimacin de la avenida mxima. El mtodo que se use depender de los siguientes factores: 1. Disponibilidad de datos hidromtricos en o cerca del sitio de la obra.2. De las dimensiones del proyecto y la magnitud de los daos que ocasionara el fracaso de la obra.Considerando los factores enunciados, se presentan los siguientes casos para el proyecto de obras de exceden-cias en los bordos:1.Bordosquealmacenanmenosde250,000m3sin construccionesnicultivosaguasabajo.Lacapacidad de la obra de excedencias en este caso puede estimarse por simple inspeccin de las huellas de aguas mximas en el cauce, en puentes, alcantarillas o en sitios donde la observacin sea fcil y perfectamente delimitada. Se comparar el caudal as determinado, con el que se ob-tengaaltomarun25%delcalculadopormediodela frmuladeCreager,queseexponemsadelante.Este caudal mximo ser defnitivo si no se dispone de otros elementos de juicio. En caso de poderse obtener los dos valores,elobtenidoenelcamporepresentaenforma ms fdedigna las condiciones de avenida mxima salvo encasodeestimacionesmuydiscutibles,quedandoa criterio y responsabilidad del ingeniero la eleccin fnal. 2.Bordosquealmacenanmenosde250,000m3con construccionesycultivosaguasabajo.Paraladeter-minacindelaavenidamximaenestecaso,puede usarse el mtodo de seccin y pendiente, eligiendo un tramo recto del cauce de 200 m de longitud aproxima-damente, donde puedan obtenerse las secciones hasta las huellas de aguas mximas. Como en el caso anterior, compreseelvalorobtenidoconelqueseobtengaal tomarel50%delcalculadoporlafrmuladeCreager. Las observaciones antes asentadas, tambin son aplica-bles a este caso.Comoestedocumentoseelaboraparavolmenesde almacenamientonomayoresa250,000m3,nosede-tallaparacuandolosalmacenamientosrebasanaesta cantidad.La frmula de Creager para la Envolvente Mundial de escurrimientos, que es la siguiente: 0.0480.936A2.59AC Q1En la que:Q = Gastos de la avenida mxima en m3/segC=valordelcoefcientedeCreager=70(envolvente para la Repblica Mexicana).A = rea de la cuenca en Km2.4. Estudios de Mecnica de Suelos.Unodelosfactoresmsimportantesquedeterminalapo-sibilidaddeconstruccindeunbordo,eslaexistenciade material adecuado y en sufciente cantidad para abastecer el volumen de terraceras necesario en la obra. En consecuen-cia, debe determinarse con la mayor aproximacin que sea posible,lacapacidaddelosbancosdeprstamoquesean susceptibles de explotacin, ubicados a distancias econmi-cas de acarreos y siempre que sea posible, fuera del vaso. Teniendo delimitados topogrfcamente los bancos de prs-tamo, se tomarn las muestras necesarias para su anlisis en el laboratorio de mecnica de suelos. Las muestras sern del tipo alterado para el caso de bancos de prstamo, e inaltera-dasparadeterminarlascaractersticasdelacimentacino las condiciones de un bordo existente, cuando se trate de so-bre elevacin de ste se formar un plano con la caracteriza-cin de las bancos de prstamo, indicando su potencialidad y referenciados respecto al eje de la cortina, datos que tam-bin pueden incluirse en el plano topogrfco de confgura-cin del vaso o de la boquilla, segn las circunstancias de sus caractersticasdeproductividad,asimplevistaomediante perforaciones con barreno de suelos o pozos a cielo abierto, que permitan tener una idea de la calidad de los suelos, to-mando como factores determinantes: el carcter del suelo, la topografa, el drenaje y la presencia de lcalis; eventualmen-te pueden tomarse en cuenta otros factores, como el viento, inundaciones, erosin, etc. III. Diseo de la obra.Deacuerdoconlosdatosobtenidosenlosestudiosan-tes citados, se proceder a efectuar el diseo de cada una delasestructurasintegrantesdelaobra,pudiendoservir como gua, las siguientes normas generales:Primeramente se defne el almacenamiento, el cual se basa el proyectistaen los estudios hidrolgicos y en los estudios topogrfcos, partiendo de los primeros se defne primera-mente el Volumen escurrido: Ve = CepmAc -----------------(2)En la que: Ve = volumen escurrido, en m3; Ce = coefciente de escurrimiento, adim.(varia de 0.1 a 0.23); pm = precipita-cin media de la cuenca, en m; Ac = rea de la cuenca, en m2.7Se selecciona el coefciente de aprovechamiento (Kapr), el cual vara de 0.3 a 0.9, que al aplicarlo al volumen escurrido se obtiene el volumen aprovechable:Vapr = Kapr Ve --------------- (3)Este pasa a conformar una restriccin hidrolgica, que limi-ta a la Capacidad Total de Almacenamiento(CTA), no debien-do esta ltima rebasar al Vapr, que en funcin de la capaci-daddelvasodealmacenamiento,dadoporlatopografa delmismo,siesmayor,larestriccinserexclusivamente hidrolgica,perosilacapacidadesmenor,pasaaconfor-marseunarestriccintopogrfca,conloquequedadef-nida la CTA.AcontinuacinsepasadefnirlaCapacidaddeAzolves, que est en funcin de la vida til de la obra, que para pe-queosalmacenamientoseconsideran25aos,calculn-dose as:CAZ= kAZ NA Ve ----------------- (4)Donde:CAZ=Capacidaddeazolves,enm3,kAZ=Coefciente de Azolvamiento, adim.=0.0015, para presas pequeas; NA = Vida til de la presa, en aos =25aos, para presas pequeas.Con este volumen se defne la Capacidad Muerta (CM), que quedaconformadafundamentalmenteporlacapacidad deazolves,volmenesparalacradepeces,recreacin, turismo,abrevadero(cuandosevaautilizarelvasopara abrevar), etc., siendo: CM = CAZ + Vcp+ Vr + Vt + VabrPordiferenciaentrelasdoscapacidadesanterioressede-fne la Capacidad til: Cu=CTA-CM, la que se limita a una se-gundarestriccinhidrolgicadenominadaCapacidadtil Calculada (CUc), obtenida con:CUc= Vapr/Ev ------------- (5)En la que: Ev = efciencia del vaso, adim., que varia de 0.3 a 1.5.Conlasanteriorescapacidadessedefnenlosnivelesfun-damentalesdelalmacenamientodenominadosN.A.N.(= Nivel de Aguas Normales), dado por la CTA, y que defne la cotadelaobradeexcedencias,paracuandosetieneun vertedor de cresta libre; y el N.A.min.(=Nivel de Aguas m-nimo), dado por la CM, y que para el caso de irrigacin o de abrevadero aguas abajo de la obra, defne la cota de la obra de toma. El diseo del vertedor determina el N.A.M.E., y el de la obra de toma el N.m.o.(Nivel mnimo de operacin). Nivel de almacenamiento mnimoNivel de aguas normales = N.A.M.Q.= Nivel de aguas mximas de operacinNivel mnimo de operacin (carga mnima de funcionamiento de la O. de T.)Nivel de aguas mximas extraordinarias.Carga del vertedor para la avenida mxima de diseo. Libre bordo N.A.min.N.A.N.N.m.o.N.A.M.E.HL.B.======CAP. UTILN.A.M.E.N.A.N.Vertedor de Cresta libreN.m.o.N.A.minVOL. CRA PECES Y OTROSVOL. AZOLVEZVDesage de fondoObra de TomaObra de excedenciasHL.B.ELEV. CORONA APERFIL POR EL EJE DEL CAUCE ALTURA MAXIMA = ELEV. A - ELEV. ZCURVAS DE AREA -- CAPACIDADES AREAS EN KmCAPACIDADES EN MILL mCAPMuerta0.1 CuCu (CAP. UTIL)CAP. SOBREALMAC.ELEVACIONES EN m050 100 1501200012 34 56 1250401020306070N.A.M.EN.A.NCAPACIDADESAREAAREASCAPACIDADES Figura.1.Representacin esquemtica de los diferentes niveles de un almacenamiento.8Parapequeosalmacenamientos,segnlaextintaSRH,el bordo libre se puede tomar como:a)Cortina. Para pequeos almacenamientos, se emplean preferentementecortinasdetierracompactadapor adaptarseenlamayoradeloscasosalascondiciones topogrfcasdelaboquilla,porsucostorelativobajo, abundanciadematerialesadistanciascortasdeaca-rreo, fexibilidad estructural, empleo de mnimo equipo de construccin, fcil conservacin, etc.Comounaguaparaelante-proyectodeunacortina de este tipo, la experiencia ha demostrado que pueden emplearseencondicionesnormalesydeacuerdocon su altura, las siguientes secciones dentro de los lmites seguros,establecidosdesdeelpuntodevistadeesta-bilidad: A continuacin se defne la altura mxima de la cortina, cal-culada con:Hmx. = HNAN+ Hv + L.B.--------- (6)Donde: Hmx.=altura mxima de la cortina (desnivel entre la corona y la menor cota del cauce en la zona de la cimen-tacin),enm;HNAN=alturadelN.A.N.(desnivelentrela cota del vertedor -descarga libre- y la menor cota del cauce en la zona del desplante), en m; Hv = carga del vertedor, en m(determinadaeneldiseodelaobradeexcedencias), yL.B.=libreBordo,enm=f(mareadelvientooleajedel viento, pendiente y caractersticas del paramento mojado, factor de seguridad, etc.).Figura.2. Vaso de almacenamiento en planta y caracterizacin del Fetch. (Lnea mxima, medida desde la cortina hasta la cola del vaso no necesariamente en direccin normal al eje de la cortina)VASOLnea del N.A.M.E. FetchFetch (en Km) Bordo Libre (en m)< 1.6 1.01.6 a 4.0 1.224.0 a 8.00 1.52> 8.0 1.83Trlnchera en caso de subsuelo permeable relleno con materlal arcllloso lmpermeable compactadominlmo 75N.AM.L.Despalme minlmo20Protecclon con PastoPevestlmlento de la corona con grava. 20cms. de LspesorZampeado Secopara protecclonT.N.Lstrato |mpermeablePLCOMLNDAC|N 8OPDOS DL SLCC|N HOMOGLNLA(COND|C|ONLS L|M|TL M|N|MAS)350T,T,maxlmo,,,,,T|PO H C T, T,MATERIAL ARCILLOSOIMPERMEABLE COMPACTADOEn copos de 20 cms.CCL . ,_,_ . __ . ,_,_ . ,,_,,,_2:12:12.5:12.5:12:12:12:12.5:1SECRETARIA DE AGRICULTURA Y GANADERIADIRECCIN GENERAL DE INGENIERIA AGRICOLADEPARTAMENTO DE CONSTITUCIN DE OBRAS DE RIEGOBORDO TPICOESQUEMA1 DE 2 JUNIO- 1968 1093-I - PT EL SECRETARIOAPROBOEL DIRECTOR GENERALEL SUBDIRECTORHFigura 3. Seccin tpica de bordo de almacenamiento.9Dichosestudiosproducirnadems,lasinstrucciones precisasquedebernregirdurantelaconstruccinde losbordos,talescomobancosdeprstamoelegidos, pesovolumtricosecomnimo,gradodehumedad ptima,nmerodepasadasparaunacapadeespesor determinado, con el equipo de compactacin recomen-dado por los anlisis previamente efectuados. Para este tipodeestudiosserequiereelenvodelasmuestras necesarias al laboratorio de mecnica de suelos corres-pondiente, quien las procesar y enviar los resultados aldepartamentotcnicoencargadodesuinterpreta-cin. b)Obradeexcedencias.Teniendoencuentaquelas fallasocurridasmundialmenteenpresasdetierrase handebidodemaneraespecialalainsufcienciadel vertedor de demasas, se tendr especial cuidado en su diseo,basandolosclculosendatosobtenidosdela avenida mxima observada.Laestructuraquedaancladaalterrenonatural,alojn-dose en cualquiera de las laderas o en un puerto natu-ral, pero jams en el cuerpo de la cortina. Se emplearn para ello dentellones de anclaje, de mampostera, cuya profundidadenningncasopodrsermenorde1.00 myespesormnimode0.40m.Enlosextremosdela cresta vertedora se colocarn muros de cabeza, debida-mente anclados al terrapln por medio de dentellones laterales, cuya longitud mnima ser de 1.50 m.La elevacin de la cresta vertedora se fjar consideran-do la carga de trabajo a su mxima capacidad, adiciona-da de un bordo libre que nunca ser menor a 0.75 m, el quepodraumentarsedeacuerdoconlaimportancia delaalturafjadaalacortinaylalongituddel fetch, cuando haya peligro de oleaje.La zona de descarga al pie del vertedor quedar debida-mente protegida cuando menos con un zampeado. Se procurar que en el canal de descarga se controle el es-currimiento,encauzndolodebidamenteyregulando la pendiente, pudiendo hacerse uso en casos especiales de estructuras disipadoras.De las condiciones topogrfcas y geolgicas de la zona dondesealojarlaobradeexcedenciasovertedorde demasas,ydelcarcterdelrgimendelacorriente aprovechada,delaimportanciadelaobra,deloscul-tivosoconstruccioneslocalizadasaguasabajo,mate-rialesypresupuestodisponible,dependereltipode vertedor empleado: cimacio, cimacio Creager, abanico, descarga lateral, de lavadero o simple canaln, para los casosdemenorexigencia.Losvertedoresmsusados en este tipo de obras son: el tipo lavadero, que se ilus-traenlaFigura.4yeltipocimacio,queseilustraenla Figura. 5. Figura.4. Vertedor tipo lavadero.CANAL DE ACCESOCANAL DE DESCARGASECCION DE CONTROLFigura. 5. Vertedor tipo cimacio.COTA CORONAN.A.M.EN.A.NCANAL DE ACCESOCANAL DE DESCARGA10Para el clculo de la longitud de la cresta vertedora, se utilizar la frmula de Francis:Q = C L HV3/2 ------------ (7)Enlaque:Q=Gastodediseodelaobradeexceden-cias, que es el de avenida mxima determinado en el es-tudio hidrolgico, en m3/seg; L= longitud de cresta, en m;HV=Cargadediseodelvertedordeexcedencias, en m; C = Coefciente del vertedor, se tomar un coef-ciente de descarga C = 2 m1/2/seg, para perfl cimacio, y 1.45 m1/2/seg, para vertedor lavadero. La altura mnima del vertedor con cresta cimacio tendr sobre el nivel del piso del canal de acceso 0.80 metros.Las condiciones restrictivas tan severas, que se sealan para la obra de excedencias en bordos de tierra, podrn modifcarseajuiciodelingeniero,cuandosetratede estructurasdeestetipoenpresasdegravedadoderi-vadoras.c)Obradetoma.Es la estructura que permite manejar las extracciones del almacenamiento para satisfacer los diferentes benefcios para el cual fue concebida la obra, en tanto se encuentren aguas abajo de la obra. Los tipos ms comunes que se utilizan en este tipo de obras son eltipo:Tuberaapresinyvlvulasalasalida,eltipo muro de cabeza y el tipo torre y galera.El tipo tubera a presin y vlvulas a la salida, se confor-maconuncanaldeacceso,quepermitelacomunica-cinconelvasodealmacenamientoennivelesbajos delaguaenelalmacenamiento;unaestructuradere-jillas,queevitaralaentradadecuerposfotantesenel aguaennivelesbajos,unatuberaquepermitiratra-vesar la seccin del bordo, auxilindose de dentellones paraanclarlatuberayparaincrementarlatrayectoria defltracin,ydisminuirelpeligrodetubifcacin,a continuacinunacajadevlvulas,dondesealojarn depreferenciadosvlvulas,unadeemergenciayotra deoperacin,concluyendolaestructuraconunacaja amortiguadora,dondesedisiparalaenergacintica, para entregar el agua al canal. EltipoMurodeCabezadeobradetoma,iniciaenun murodecabeza,generalmentedemampostera,ci-mentado sobre terreno frme. El paramento aguas arri-baservertical,loslateralesyeldeaguasabajosern inclinadosquegaranticensuestabilidad,apartirde aqu inicia el conducto.Laoperacindelatomasehacepormediodeuna compuertadeslizanteaccionadaporunmecanismo elevador,elcualseinstalasobreunamnsuladecon-cretoreforzadoancladaalmurodecabeza,obien,so-bre viguetas empotradas en la mampostera del mismo muro.Delantedelacompuerta,sobrelamampostera sedejarnmuescasespecialesparacolocaragujasde madera en caso de descompostura de la compuerta. El accesoalmecanismoelevadorserecomiendasehaga mediante un pedrapln colocado a mano.Elconductopuedeserdeconcretoreforzado,precola-Estructura de RejillasCanal de accesoTuberiaDentellonesCORONA, ELEV.Estanque amortiguadorCaja de Vlvulas0+000PERFIL NATURAL DEL TERRENON.A.M.EN.A.N.TALUDTALUD2.5:12.5:130ELEV.o+ o+Figura 6. Obra de toma tipo tubera a presin y vlvulas.11N.A.M.EN.A.N.Transicinde salidaCorona, Elev.TuberiaLongitud de la tuberiaDentellonesCanal deAccesoMATERIALIMPERMEABLEFigura. 7. Obra de Toma tipo muro de cabeza.doocoladoenellugardelaobra,condimetromni-mode0.61metros(24),alojadopreferentementeen una zanja abierta en el terreno natural, para evitar asen-tamientosyprovistodedentellonesdeconcreto,con espaciamientoydimensionesnecesariasdeacuerdo con la longitud de la trayectoria de fltracin necesaria. La descarga del conducto de la obra de toma se hace a una caja de mampostera con altura necesaria para evi-tar el derramamiento del agua y de ella saldr el canal o canales de riego. La descarga tambin se podr hacer mediantetransicinreglada,ligandodirectamenteel conducto con el canal de riego. Eltipotorreygaleradeobradetoma,seconforma conunatorre,quepodrquedaralinicio,enmedioo alfnaldelconducto,quecomnmenteestefueparte de la obra de desvo, por lo cual la magnitud es mayor que para lo que se requiere para la obra de toma, por lo que forma una galera, que por lo general trabaja como canal. Inicia en un canal de acceso, y dependiendo si la torre se encuentra al inicio, en medio o al fnal del con-ducto, se tendr la conformacin, respectiva, esto es si se encuentra al inicio, iniciara con estructura de rejillas, acontinuacinunacompuertadeslizante,queservir deemergenciaydaaccesoalinteriordelatorredon-de al fnal se encuentra otra compuerta deslizante que sirve de operacin; si la torre se encuentra en medio, o al fnal la obra se iniciara con una estructura de rejillas, yenlatorreseconformarandosespacios,paraubica las dos compuertas una de emergencia y otra de opera-cin.En aquellos casos en que por carencia de piedra no sea econmico construir la obra de toma de mampostera, seharconunatorredeconcretoreforzado,provista deescotadurasparaagujasycompuertadeslizanteo bien,condoscompuertas,unadeemergenciayotra de servicio. La seccin interior de la torre tendr como mnimo 1.00 de cada lado, cuadrada, e interiormente se colocar una escala marina para permitir el acceso para su inspeccin y mantenimiento.N.A.M.ERejillaTorreCanal de accesoTanqueamortiguadorTransicin de entradaConducto Transicin de salidaPuente de accesoCortinasFig. 8. Obra de toma tipo torre y galera.12Para disear la obra de toma primeramente se debe te-ner el Gasto Normal (Qn) de la demanda que, en funcin delasuperfciederiego,sepuedenconsiderarlossi-guientes Coefcientes Unitarios de riego (Cur); a menos que se tenga un estudio especfco sobre este aspecto: En base a coefcientes unitarios de riego (Cur)Superfcies (en ha)Cur (en lps/ha)< 1002.5De 100 a 1200 1.75De 1200 a 2000 1.41De 2000 a 10,000 1.16> 10,000 1.0GASTO EN m

/seg.SUPERFICIE DE RIEGO EN HECTAREASTIERRAREVESTIDO DE CONCRETOUtilizacin de grfcasN.N.A.= Nivel Normal del Agua en el canal para gasto normal (Qn)HmxHmnN.A.M.E.N.m.o.N.N.A.Sumerg. min. = 25 cmdmxdHlimLimitadorde gastoDFigura.9. Grfca superfcie gastoClculos hidrulicos.Figura.10.Elementos para el diseo de la obra de toma. Diseo Hidrulico de Obras de Toma para Presas Pequeas.El diseo hidrulico de obras de toma es el proceso median-te el cual se obtiene el dimetro (o tamao) del conducto, el cual es determinado por iteraciones en funcin del gasto deextraccinnormal(Qn)ydelalmacenamientomnimo de operacin (Am), bajo el siguiente procedimiento:1. Se obtiene el Nivel mnimo de Operacin Inicial (N.m.o.i) determinandopreviamenteelvalordelalmacenamiento mnimo de operacin (Am) y obteniendo su cota respectiva en el vaso, entrando en la grfca Elevaciones-Capacidades, as:Am = CM + 0.1 Cu ---------- (8)Figura. 11. El N.m.o. en la grfca Elevaciones Capa-cidades.N.A.M.E.N.A.N.N.m.o.i.Cota O. de T.CAPACIDADESELEVACIONESVol.AmCMCu0.1 Cu2. Se supone un dimetro comercial, o un tamao construi-ble, del conducto en la obra de toma: un pequeo dime-tro D, exige gran carga y un gran dimetro D, exige peque-a carga.3.Seobtienelavelocidadmedia,determinandoprevia-mente la seccin transversal del conducto:V= Q/A 1.5 m/seg; para evitar azolvamiento del conducto.4.Seobtienelacargamnimadeoperacin,mediantela frmula:Donde: kx= suma de parmetros de prdidas de carga lo-calizada.Las prdidas de carga localizadas, pueden ser:a) Rejilla: -----------------------hr= kr v2/2gb) Por entrada: ------------------ he = ke v2/2gc) Por vlvulas(o compuertas):-----hG= kG v2/2gd) Por cambio de direccin:--------hC= kC v2/2ge) Por salida: ------------------- hS= kS (v-vC)2/2g---....... etc.) 0 . 1 (22minDLfxkgvh (9)13Paradeterminarelvalordef(factordefriccin),sepuede usar la expresin de Swamee-Jain, para Re> 4000:5.Se determina el Nivel mnimo de operacin: N.m.o.= N.N.A.canal+ hmn ------ (11)Figura 12. Esquema de la Obra de toma y los ele-mentos para el diseo.6.Se compara el N.m.o. con el N.m.o.i.Debeserprcticamenteigual(siesmayorseaumentael dimetroD-otamaodelconducto)hastasatisfaceresta condicin.7.Sedisealaseccinnormaldelcanal(Qn,syn),obte-nindose la cota de inicio mediante: Cota Inicio Canal=Elev.N.N.A.-d = N.A.mn+D+0.25-d ------------- (12)8. Se determina el gasto mximo de la O. de T. por tanteos.a)Se obtiene: hmx = Elev. N.A.M.E.- Elev.N.N.A.b) Se obtiene: Qmxinicc)Secirculaestegastoporlaseccinnormaldiseada, obtenindose as el valor de dmxi. d)Sedeterminaelincrementodelacargadeoperacin de la O. de T.:h = dmxi de)e) Se obtiene la carga mxima real:Hmx=Elev.N.A.M.E.-(Elev.N.N.A.+ 0.9h) (10)29 . 0 10Re74 . 57 . 3log25 . 0(((

||.|

\|DfN.A.M.E.N.N.A.N.m.o.i.Cota de InicioEstanque AmortiguadorN.A.min.N.m.o.Sumergencia MnimaValvulas 100% abiertas para ambos nivelesHmx Limitadorde gastoddmxLlimHlimhmn25 DLfhmx gA Qmxinicinicxk 1.023f )Se determina el gasto mximo real (Qmx), sustituyen-do Hmx por hmxi en la formula del inciso (b).g)Se circula este gasto (Qmx), por la seccin normal dise-ada, obtenindose dmx.9. Se disea el limitador de gasto, ubicado aguas debajo de la obra de toma.a)Se determina la carga del limitador:Hlim = dmx - db)Se selecciona el coefciente del limitador:Si es un vertedor tipo cimacio: C = 2.0 m1/2/segSi es un vertedor tipo lavadero: C = 1.45 m1/2/segc)Se obtiene el gasto del limitador: Qlim= Qmx QnFigura. 13. Elementos geomtricos del limitador de gasto.d)Se determina la longitud del limitador, es conveniente acompaarlo con una pantalla aguas abajo:Debeevitarsequelaobradetomayelvertedorqueden alojadosenlamismamargen,paraevitarobrasdecruce, de elevado costo.IV. Construccin de la obra.Tomandocomobaseelproyectoefectuadodela obra se procede a su construccin, para lo cual se debern considerar una serie de recomendaciones, las que se mues-tran a continuacin:Aspectos generales de construccin.A continuacin se da en forma breve una secuencia sobre las actividades por ejecutar en la construccin de una pe-HlimLlim dmxdLBCostosde la obraInsumos Internos Externos PiedraArenaGravaMano deobra Familiar ContratadaCemento ImpermeabilizanteTubera PVC y accesoriosCercaMaquinariayEquipoMotoescrepasTractores D-7Camin PipaCamin de volteo Cargador Frontal Rodillo Pata de cabraPalas, Picos Etc. 14quea presa de terraceras, haciendo hincapi en aquellos aspectosenlosquehayquetenermayorcuidadoensu ejecucin.Seconstruiroacondicionarelcaminodeaccesodesde lacarreteramscercanaalsitiodelaobra.Generalmente la misma maquinaria destinada a la construccin de la pre-saesutilizadaenestaslabores.Depreferenciaestecami-no deber construirse con un ancho mnimo de 7 metros y pendientes no mayores de 1%.Se pueden atacar tambin los caminos de acceso a los ban-cosdeprstamodelosmaterialesqueseutilizarnenel terrapln. Estos caminos, durante la construccin, debern tenerseenbuenestadodeconservacinconelobjetode tener un mayor rendimiento del equipo y una menor con-servacin del mismo.Simultneamente, es conveniente proceder al montaje de las instalaciones para residencia, bodega y taller. Localizn-dolas estratgicamente con relacin a las estructuras de la presa; en cuanto se refere a visibilidad, y que no interferan los accesos de trabajo.En algunas ocasiones, es necesario contar con un pequeo polvorn, el cual debe ubicarse fuera de las zonas de traba-jo o habitables. Se recomienda generalmente no tenerlo a unadistanciamenorde1kilmetrodelsitiodelaobrao poblados vecinos.Una vez concluidos los trabajos anteriores podrn iniciarse los relativos a desmontes, tanto del rea donde se ubicar la presa, vertedor y obra de toma, como la de los bancos de prstamo.Dadoquelasuperfciepordesmontar,paraestetipode obras, es casi siempre pequea, se utiliza el tractor con cu-chillanormalparasuejecucin.Yadesmontadalasuper-fcie,quemarcanlastrazasdelproyecto,conunmargen adicionalmayor,seestenposibilidaddeiniciarlasex-cavacionesparadesplantedecortina,vertedoryobrade toma. Estas excavaciones tienen por objeto remover todos aquellosmaterialesindeseablesparacimentarlasestruc-turasdelapresa.Porloquesereferealacortina,estas excavacionescasisiempreserealizancontractor,elcual desplaza el material, que haya necesidad de remover, fuera de las trazas del terrapln y deje una superfcie libre para el acceso libre de la maquinaria que posteriormente colocar las terraceras.Durante el proceso de estas excavaciones y en funcin de los materiales que vayan apareciendo, se determinar has-ta qu profundidad se tienen que efectuar el nivel de des-plantedelterrapln.Paralograrloanterior,muchasveces esnecesarioauxiliarseconlaexcavacindepozosacielo abierto; para confrmar la no existencia de estratos permea-bles o cauces sepultados que, en un momento dado, habr queinterceptaryaseaconlatotalidaddelncleoimper-meable, con trincheras o dentellones.Unavezdefnidalaelevacindeldesplanteysobretodo cuando aparece en parte o en la totalidad de la superfcie decimentacinrocafja,setendrqueefectuaramano unamacisedelmaterialfojooalterado.Efectundoseel amacise, en algunos casos con la rompedora neumtica, ya que el uso de maquinaria pesada, propiciara la trituracin o resquebrajamiento del material de desplante impermea-ble.Programa de trabajosLa realizacin de toda obra requiere que sea materializada conforme un programa constructivo previamente medita-doyacordealascaractersticasespecialesdelaestructu-ra, tanto por la tcnica con la cual requiere ser construida, como por el tiempo en que se ha planeado su terminacin.En el caso especial de la construccin de presas de almace-namiento de terraceras, este programa constructivo toma especial relevancia, en virtud de que la estructura tiene que ejecutarsesobreunacorrientesujetaaescurrimientosva-riablesyqueenunmomentodado,unamalaprograma-cin de la ejecucin de los trabajos, puede traer como con-secuencia la destruccin de lo ejecutado, daos materiales y en ocasin hasta prdida de vidas cuando existen comu-nidades aguas abajo de la obra. Por tal motivo, dentro del Programa Constructivo, el control y manejo del ro requiere de una especial atencin.Es muy importante aclarar, que la ejecucin de la obra den-tro del tiempo programado, depende de que las decisiones tcnicasinherentesaestetipodeestructurasseantoma-dasoportunamente.Comoejemplodeestasdecisiones tcnicassepuedencitarentreotraslassiguientes:defnir hasta dnde se deben profundizar las excavaciones para el desplante de la cortina, obra de toma y vertedor, as como el retiro de los materiales indeseables para la cimentacin. Lo cual, en la mayora de las ocasiones, se defne por def-ciencias en los estudios de exploracin o por cambios geo-lgicos imprevisibles.Indicarqutratamientoopreparacinhayquedarleala superfciedondesedesplantarnlasestructuras,enfun-cin de la dureza del material o bien por las irregularidades que presenta la excavacin. 15Defnir el nmero de pasadas que hay que dar con el equi-podisponiblealasterraceras,paralograrlacompacta-cin requerida (93 a 95 %), lo cual se logra generalmente haciendoterraplenesdeprueba.Enelprocesoconstruc-tivo y por defciencias en la explotacin de los bancos de prstamo, muchas veces se requiere hacer cambios en los taludes de las terraceras; por haber variado las propieda-des mecnicas de los materiales que se estn explotando, con relacin a las consideradas en el diseo y determina-das en los estudios de Mecnica de Suelos, o bien porque la potencialidad de los bancos de prstamo de material es menorquelasupuestaynoresulteyaeconmicotrans-portaresematerialadistanciasmuygrandes,teniendo algn otro tipo de material ms cercano que pudiera uti-lizarse mediante la variacin de los taludes de la cortina o de las zonas que lo integran.Laprofundidadquehayquedaratrincherasodentello-nes (para la cortina, vertedor y obra de toma), cuando se tienenestratospermeablesadyacentesquehayquein-terceptar,requierequeelingenieroresidentetengauna preparacinadecuadaparatalobjeto,oseimplemente una ofcina regional que atienda este tipo de problemas.Elprogramaconstructivoparaestaspresas,debeelabo-rarse en una forma muy simplista, partiendo de los vol-menes por ejecutar, la produccin del equipo que se dis-pone, fecha de iniciacin, perodo en que se presentan las lluvias, etc.. Dando un orden a las actividades por ejecutar enlasdiferentesfechas,medianteunasecuencialgica, no olvidando el manejo o desviacin del ro. Esteprogramageneralmenteseformulaporconceptos detrabajo,representndologrfcamentepormediode undiagramadebarras,marcandoclaramenteelperodo deejecucinparacadaunodelosconceptos,losrendi-mientosdiariosquehayqueproducir,paraterminarla obraeneltiempoplaneado.Ascomolospreciosunita-rios e importe de cada concepto, para fnes de control de erogaciones.Lavigilanciadeejecucindelaobra,dentrodelprogra-ma,severifcamedianteestimacionessemanales;conel objeto de ir cuantifcando en todo momento su avance y estar en posibilidad de tomar las acciones necesarias para acelerarelritmodeconstruccindeaquellosconceptos de trabajo que se hayan retrasado.La responsabilidad de vigilar el cumplimiento del progra-macorrespondealasupervisinoresidencia,ascomo tambin, la formulacin de estimaciones para el pago de los trabajos ejecutados.Organizacin de los trabajos.El costo de un ncleo de maquinaria que se requiere para laconstruccindeunapequeapresadeterraceras,con relacin a los volmenes por ejecutar, as como los cargos porfetesparasumovilizacinyelcostodelostiempos muertos,obligaaprogramarlaconstruccindeestetipo deobras,enserieydepreferenciadentrodeunamisma zona o regin, ya que en cierta fase constructiva, es posible liberar algo de equipo. Lasupervisinoresidenciadebecontarconelpersonal necesario para atender los aspectos de lneas y niveles del proyecto,locualselogrageneralmenteconunabrigada topogrfca. Adems requiere de un laboratorista y 6 auxi-liaresqueestndeterminandoelgradodecompactacin delterrapln,ytomandocilindrosdemuestradeloscon-cretosymorteros.Estepersonaldeberademsvigilar elcontroldehumedaddelmaterialimpermeable,elcual debe estar alrededor de la ptima, el espesor de capa de las terraceras, la calidad de los materiales y dosifcaciones de morteros y concretos.Figura. 14. Ilustracin de un proceso de compacta-cin con rodillo pata de cabra.Paraestaspequeaspresaselequipodelaboratoriore-queridoesnfmo,debajocostoenrelacinalmontode inversin en la obra, y consta bsicamente de lo siguiente. Paraterraceras:medidorvolumtrico,esptulas,charolas, balanzadetorsin,horno,cpsulas,equipoproctor,tami-ces, bsculas, etc.. Para morteros y concretos: moldes para cilindros, cono para prueba de revenimiento, varilla de 5/8" de 60 cm de longitud, probetas, crisoles, moldes para mor-tero, mallas, etc..Cuadro 1. Revenimientos que se recomiendan segn el ele-mento estructural a colar. 16Tipo Colado FlidezRevinimiento en centimetrosMnimo Mximo PromedioPresas, pilas de puen-tes, cimientos, rellenos pavimentosSeca 0 8 4Losas,trabesymuros de seccin grandePlstica 8 12 10Columnas,murosy formasdeseccinre-ducida,congrancan-tidad de refuerzos y de difcil accesofuido 10 20 15Paraqueelcontroldecolocacindelmaterialimpermea-bleseaefectivo,sedebertomarunmnimode3calas diarias,obien,unacalaporcada500metroscbicosco-locados,teniendocuidadodequeestasnoseantomadas a espesores mayores de un metro de terrapln. Cuando se requieranrespaldossedebertomarunacalaparadeter-minar el peso volumtrico seco con que se vienen colocan-do, por cada 2,000 m3 de material, teniendo en cuenta no rebasar 1 metro de espesor de terrapln. Dado que en estas obras los concretos y mamposteras que intervienen en el vertedor y obra de toma cuyos volmenes por ejecutar, ge-neralmentesonreducidos,elcontroldecalidadtantode morteros como de concretos, se har mediante la toma de 4cilindrosporturnodetrabajo,paratronarsedosalos7 das y otros dos a los 28 das de colocado. Estos cilindros se mandarnprobarallaboratoriodealgunainstitucinof-cial o de alguna facultad prxima a la presa.Lasuperintendencia,encargadabsicamentedelaspecto produccin de las cantidades de trabajo, debe contar como mnimo con el siguiente personal:1 Superintendente1 Encargado de control de costos1 Almacenista1 Mecnico Diesel y ayudante1 Soldador1 SobrestanteOperadores de maquinaria2 Albailes6 ChoferesPeones en generalParalaatencindelostrabajostantoderesidenciaysu-perintendencia, se deber disponer en el sitio de la obra de una ofcina, un almacn y un taller, las cuales casi siempre, en este tipo de obras, son desmontables. Como maquinaria mnima indispensable para la construc-cindeestaspequeaspresas,cuandoelbancoimper-meable de construccin se encuentre a no ms de 1.5 Km de acarreo es el siguiente:2 Motoescrepas autocargables2 Tractores D-71 Camin Pipa1 Cargador frontal4 Camiones de volteo1 Rodillo Pata de cabra1 Riper o arado1 Compresor con equipo de barrenacin2 revolvedoras (1 saco).Encasodenocontarconmotoescrepasautocargablesse requeriruntractorD7adicional,ycuandoelbancode prstamoseencuentremasallde1.5Km,serconve-niente que en lugar de las motoescrepas autocargables se sustituyanpordoscargadoresfrontalesy16camionesde volteo. Operacin y mantenimiento.Laoperacindeestetipodeobras,cuandosetieneuna obra de toma, exige que se maneje de acuerdo a la deman-da que se vaya dando, en funcin de las cabezas de ganado a atender, as como de los cultivos y superfcie establecidos en la zona de riego. En caso de satisfacer nada mas al abre-vadero de ganado, sin tener superfcie de riego alguna, no lleva mas acciones de operacin que permitir el acceso de lascabezasdeganadoalazonadelvasooenbebederos aguas abajo. Elmantenimientodelaobraconsistirenmanteneren condicionesnormalesdefuncionamientotodosloscom-ponentes que integran la obra, desyerbando permanente-mentelaspartesdelaobraparaevitarelcrecimientode plantas,elconservartodosloscomponentesmetlicos debidamente pintados con pintura anticorrosiva, as como engrasar y lubricar las partes movibles de la obra de toma, como compuertas o vlvulas.Costos asociados.Para este tipo de obras, es necesario que la superintenden-cialleveuncontroldeloscostosdeconstruccindelos diferentesconceptosdetrabajo,detalforma,quesirvan de base para modifcar el procedimiento constructivo o en caso de notarse un alto valor en alguno de estos conceptos se mejore la utilizacin del equipo y sus rendimientos. Tam-bin para que se mejore la programacin del equipo para 17Costos de la obra Insumos Internos Externos Piedra Arena Grava Mano deobra Familiar Contratada Cemento ImpermeabilizanteTubera PVC y accesoriosCerca Maquinariay Equipo Motoescrepas Tractores D-7 Camin Pipa Camin de volteo Cargador Frontal Rodillo Pata de cabra Palas, PicosEtc. evitartiemposmuertos,suutilizacinconelmximoren-dimiento, la preparacin del personal que opera, mantiene y repara el equipo de construccin, el suministro oportuno de refacciones, combustibles y lubricantes. En la construc-cin de estas pequeas presas debe buscarse abatir los pre-ciosunitariosysemaximicelosvolmenesdeterraceras con relacin a los volmenes almacenados. Ejemplo de clculo.Setieneunsitioubicadoenlapartealtadelareginhi-drolgica del Balsas, donde se desea construir un bordo de almacenamiento con fnes de abrevadero y pequeo riego, se solicita efectuar el proyecto de dicho bordo para lo cual se tiene:Ac= 200 Ha = 2 Km2 pm=850 mmCe=0.12Kapr=0.6Ev=1.05QAV.MAX.= 3.1 m3/seg (met. Secc. y Pend.); F= 0.45 KmInformacin topogrfca para la Curva reas Capacidades:Elevacin (m) rea (m2) Capacidades (en m3)1270 100.0 ---1271 730.0 415.01272 2,810.0 2,185.01273 5,830.0 6,505.01274 11,750.0 15,295.01275 19,750.0 31,045.01276 28,280.0 55,060.01277 40,250.0 89,325.01278 49,390.0 134,145.01279 60,000.0 188,840.0Solucin:PrimeroseconstruyelacurvareasyCapacidadescontra elevaciones:A continuacin se determina el volumen escurrido: Ve=Ce pm Ac= 0.120.85200104 Ve = 204,000 m3Considerando un Coefciente de aprovechamiento (Kapr) de 0.6, el volumen aprovechable es:Vapr = Kapr Ve =0.6204,000 =Vapr= 122,400 m3Figura. 15. Grfca Elevaciones reas Capacidades18Entrando a la curva de reas Capacidades, se determina la Capacidad Total de Almacenamiento, resultando que:CTA=112,000m3,queseubicaenlacota1,277.50 m.s.n.m.(N.A.N.),siendoestalacotadondeseubicarala cresta de la obra de excedencias, arrojando un rea de em-balse de 4.5 ha, segn la Figura 15.La capacidad de azolves se calcula con:Caz= Kaz Nu Ve=0.001525204,000=7,650 m3, adicionando aestalacapacidadparacradepecescomo2,350m3,se toma como capacidad muerta a:CM = 10,000 m3, que al llevarse este a la curva Elevaciones CapacidadesseubicaelN.A.min.en1,273.40m,cotaala queseubicaralabasedelaobradeToma,arrojandoun rea de embalse de 0.8 ha, segn la Figura 15.La capacidad til, es:Cu= CTA - CMSustituyendo valores:Cu = 112,000 10,000= 102,000 m3Cu = 102,000 m3, verifcando la segunda restriccin hidrolgica, a travs de la Cuc= Vapr/Ev= 122,400/1.05=116,571 m3, entonces como: Cu < Cuc, esta bien.Considerando un 10% de la CTA, como prdidas por evapo-racin e infltracin, el Volumen til es:Vu = Cu Vper= 102,000-11,200= 90,800 m3Estevolumeneselquesedestinaintegramentealosbe-nefcios,tantoparaabrevaderocomoparaunapequea superfcie de riego.Determinacin de las capacidades de abrevadero y riego.El volumen til destinado para abrevadero y riego depen-derdeltamaoyprofundidaddelaconstruccinydel volumendelosescurrimientosqueseencaucenhaciael almacenamiento. El primero esta supeditado al coefciente deagostadero,altamaodelospotrerosyaotrosfacto-reslimitativos.Dentrodelosaspectosquedebenconsi-derarseparadeterminarelvolumentilparaabrevadero, puedenmencionarse,entreotros,laprecipitacinpluvial, coefciente de escurrimiento, los que fueron considerados para el abastecimiento, cantidad de ganado, terreno sobre el que se construye, prdidas por fltracin y por evapora-cin, etc. El nmero de cabezas que pueden pastar en un potrero, es determinado por la cantidad de forraje que en l se pueda obtener;ellocondiciona,engranmedida,eltamaodel abrevadero,tomandoademsenconsideracinladistan-ciaqueelganadotienequecubrirdelospastizalesalos aguajes,condicinmuyimportanteparaquenopierdan ms de las energas necesarias. Elnmerodecabezasestdeterminadoporlasiguiente expresin: a2acCd 100n (1)En la que:nC = Nmero de cabezas, da = Distancia mxima en Km que puede recorrer el ganado para abrevar; 16 Km para una cabeza de ganado mayor y 8 Km para una cabeza de ganado menor; y Ca = Coefciente de agostadero, expre-sado por el nmero de hectreas que son necesarias para mantenerunacabeza;10ha/cab.endondepredominael mezquite y 20 ha/cab. en donde predomina la gobernado-ra y pastos naturales. El factor 100 resulta de convertir Km2 en hectreas.Paradeterminarlacapacidadnecesariadeunabrevadero se puede emplear la siguiente frmula: en la que: Va = Volumen til para abrevadero en m3Dd = Dotacin diaria de agua por cabeza de ganado en lt.Td = Tiempo en das que se considera que el ganado to-mar agua en el abrevadero(en el tiempo de lluvia toman agua en cualquier depsito o charco). P=Coefcientedeprdidas,originadoenlafltracino evaporacin. da y Ca = tienen el mismo signifcado anterior.Ejemplo de aplicacin de la frmula.Paralaregindondeseubicaelsitio,considerandoque existenpastosnaturalesygobernadora,setomanlossi-guientes valores para los elementos de la ecuacin para el volumen de un abrevadero.(2) aCP T D2ad 0.1aVd d19da= 2 KmCa = 10 ha / CabezaDd = 40 l/da / CabezaTd = 300 das/aoP = 1.3 (30% de prdidas por evaporacin o infltracin)Va = 1,961 m3Si el depsito se va a alimentar con agua de escurrimiento que tiene su origen en la lluvia y tomando en consideracin queenmuchoslugaressepresentanaosenquepoco llueve,esconvenienteduplicarlacapacidaddeldepsito paraaprovecharelaguadelosaoslluviosos,yasegurar cuando menos un ao de escasa precipitacin pluvial. Por lotanto,elvolumentilnecesarioparaabrevaderoenel ejemplo que se desarrolla, deber ser de 3,950 m3. Puesto que los campesinos generalmente se dedican a ac-tividades mixtas, es decir, a la agricultura y a la ganadera, esconvenienteestudiarlaposibilidaddequelosabreva-deroscumplanestasdosfunciones.Loanteriorselogra medianteelriegodesuperfciesdecultivofactiblesde irrigacin, siempre que el rea sea sufcientemente grande para no elevar demasiado los costos por cada hectrea que implican las obras de riego. Vabr = 3,950 m3Vrgo= Vu Vabr = 90,8003,950 =Vrgo = 86,850 m3Considerando un Volumen bruto para medio riego -Vbmr- (riego de auxilio) de 5,000 m3/ha/aoLa superfcie de riego, es:Sr = Vrgo/Vbmr= 86,850/5,000=Sr = 17.40 ha, se dejan 17 ha, lo que hacen un volumen til necesarioparamedioriegode:85,000m3,dejndoseen-tonces 5,800 m3 para abrevadero.Las cantidades necesarias para una cabeza de ganado ma-yor es de 15 m3/cabeza/ao y para una de ganado menor es de: 6 m3/cabeza/ao, por lo que los 5,800 m3, se reparten en 300 C.G.M. y 215 c.g.m. 32am 961 , 1103 . 1 300 40 2 1416 . 3 1 . 0V Volumendeabrevadero=30015+2156=4,500 + 1,290 =5,790 m3Diseo de la obra de excedencia.Este proceso exige la determinacin de la avenida mxima, basadosenelestudiohidrolgico,paraelpresentecaso habindoseefectuadosuvalorporelmtododeseccin ypendientequedioungasto:Q=3.1m3/seg,elcualse vaacompararconeldelaenvolventedeCreager,queal estar ubicado el sitio en la parte alta de la cuenca del Balsas (regin7B),queparalasuperfciedelacuencade2Km2, seobtieneuncoefcientede:q=9.28m3/seg/Km2,queal multiplicarse por el rea de la cuenca, resulta:Q= Ac q=2 9.28=18.56 m3/seg, pero este valor es para las corrientesprincipales,quetenindoseunadeterminacin puntualporelmtododeseccinypendiente,yantela incertidumbre en su determinacin se incrementa un 50% este ltimo, que a la vez representa el 25% de la calculada porelmtododelasenvolventesdeCreager,tenindose as el gasto de avenida mxima:QAV.MAX.= 3.11.5 = 4.65 m3/seg Figura. 16. Grfca de las envolventes de Creager para la regin hidrolgica del Balsas.Considerndose que el tipo de obra de excedencias es La-vadero (C = 1.45 m1/2/seg), proponindose una carga de HV =0.3 m:Q = C L HV3/2, despejando la longitud se tiene:L=Q/CHV3/2 =4.65/(1.450.31.5)=19.52m,seredondea esta al metro siguiente:L = 20.0 mPor lo que el N.A.M.E.=Elev. N.A.N. + HV = Elev. 1,277.50 + 0.3 = 1,277.80 m, con un rea de embalse mximo de 4.78 ha.20El libre bordo, como el fetch es de 0.450 Km(< 1.6 Km), se considera: L.B.=1.0 m, segn el cuadro anexo a la Figura. 2.Quedando la altura mxima de la cortina, en:HMAX= HNAN + Hv + L.B. = (Elev. 1,277.50 Elev. 1,270.00)+ 0.3+1.0=8.80 m HMAX=8.80m;LaElev.Corona=Elev.FondoCauce+HMAX= Elev. 1,270.00+8.8 = 1,278.80Segn el cuadro de la Figura 3, para HMAX= 8.8 m, se tiene un ancho de corona de C=4.50 m, y taludes: t1 = 2.5 y t2 = 2.5, valores de la seccin que deben ser verifcados por el laboratorio de Mecnica de suelos. DISEO DE LA OBRA DE TOMA.Se considera una obra de toma del tipo tubera a presin y vlvulas a la salida, para lo cual tomando en cuenta que la superfcie de riego (Sr), son 17 ha, el gasto normal por extraer por la obra de toma, segn el Cuadro de coefcien-tes unitarios de riego, mostrada adjunta a la Figura 8, Cur = 2.5 lps/ha, por lo que se tiene:QN= Cur Sr = 2.517 = 42.5 lps; QN = 0.0425 m3/segY para efectuar el proceso de diseo se requiere el N.m.o.i, elquesedeterminaconelalmacenamientomnimo, dado por:Am = CM + 0.1 Cu = 10,000+0.1102,000= 20,200 m3Entrando con este valor a la grfca Elevaciones Capacida-des se obtiene:N.m.o.i= 1,274.40 m, este nivel permitir probar que el di-seo de la obra de toma se encuentra correcto.Se calcula el dimetro necesario en pulgadas con el gasto en lps:D=,elsiguientedimetroco-mercialdetubera,eselde8(0.203m),proponindose un material de PVC.Se determina la velocidad media en el conducto:v=QN/A=0.0425/(0.78540.2032)=1.311m/seg