Proyecto Felix[1]

8/16/2019 Proyecto Felix[1]

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UNIVERSIDAD TECNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERIACARRERA INGENIERIA CIVIL __________________________________________________________________________________________________

FELIX CONDORI HELGUERO 1

CAPITULO I

ANTECEDENTES


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1.1Antecedentes

En la actualidad el Estado Plurinacional de Bolivia dentro de la Agenda2025, procura ampliar la frontera agrícola, en este sentido se crean los

programa Mi Agua I – II y III el programa Mi iego, sin em!argo diversos

son los pro!lemas "ue se atraviesa en temas relacionados al dise#o,

construcci$n, empla%amiento, la a gradaci$n y degradaci$n otro

inconveniente "ue implica recaudos con la fundaci$n, el uso de muros de

encauce la determinaci$n de la longitud& En la actualidad contamos con

'erramientas inform(ticas "ue nos permiten estimar diversos

comportamientos en escenarios a las cuales nuestras o!ras 'idr(ulicas son

sometidas durante su vida )til&*na toma convencional instalada en un rio de llanura a lo largo de su vida

)til tiene una alta posi!ilidad de generar un des!orde de!ido a "ue se 'ace

un cam!io en el curso del cauce esto no necesariamente implica "ue la

o!ra este mal dise#ada o "ue fuere mal operada simplemente el río

reacciona conforme al cam!io "ue se reali%$&

Este tema es una previsi$n "ue la comunidad de!e tomar a lo largo de la

vida de las o!ras 'idr(ulicas y por ende del sistema de riego o agua

pota!le& Actualmente se reali%a un tra!a+o AA-I .Acompa#amientoAsistencia

-/cnica Integral, el cual !usca apoyar a la comunidad durante la e+ecuci$n

de la infraestructura y posterior en la operaci$n y mantenimiento de la

misma seguramente de!emos seguir reca!ando e1periencia para poder

transmitir a los !eneficiarios en determinado momento las actividades

preventivas "ue de!en reali%ar previo a estas eventualidades&

Pero el primer momento es transmitir las e1periencias logradas por el

ervicio 3acional de iego, los ervicios 4epartamentales de riego, el P,



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P6A76, y otras instituciones "ue a lo largo de los a#os previos 'an

intervenido con infraestructura de riego&

1.2Objetivos

1.2.1 Objetivo General

El o!+etivo principal del presente proyecto es con dise#ar una

o!ra de toma tipo convencional en todos sus componentes&8oadyuvar a me+orar las condiciones de vida de los

agricultores de Alto Patacamaya&

1.2.2 Objetivos esec!"icose pretende 'acer una referencia de las siguientes

consideraciones de dise#o&- *!icaci$n- 7eología- 9idrología- 4ise#o de la !oca toma- 4ise#o del a%ud o !arra+e fi+o y m$vil- 4ise#o del colc'$n amortiguador&- 4ise#o los dentellones-

4ise#o de los muros de encauce&

1.#Alcance del ro$ecto

El alcance del proyecto est( definido solo a la o!ra de toma en su integridad

por una simple ra%$n actualmente si revisamos la !i!liografía 3acional no se

tiene un li!ro "ue incluya todos los componentes de la toma por lo "ue en los

proyectistas se 'an generado inferencias so!re algunos componentes de la

o!ra "ue en algunas ocasiones 'an generado o la deficiencia en la captaci$no en el funcionamiento&El proyecto de riego Alto Patacamaya consiste en las siguientes o!ras y

actividades&

• *na o!ra de toma tipo a%ud derivador de 9:8:, adem(s de su desarenador



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con ;ertedor 000 'asta 0>0&0? y de secciones 0&@0 1 0&@5 m desde la

progresiva 0>0&=0 'asta 0>=00 con un caudal de @0 ls&• Adem(s de un canal cerrado desde la progresiva 0>=00 'asta 2>??=&= de

tu!ería P;84 C5 de 250mm&• 0 c(maras de distri!uci$n con 0 compuertas de derivaci$n tipo !ast$n&• *n c(rcamo de !om!eo de 'ormig$n cicl$peo&

• ervicio de Asistencia -/cnica Integral – A-I a las familias de la comunidad

.8apacitaci$n en producci$n agrícola y organi%aci$n en gesti$n de riego&• ervicio de upervisi$n durante la e+ecuci$n de las o!ras&

An%lisis de Alternativas

4entro del an(lisis de alternativas se consideraron principalmente el tipo de toma y

el tipo material de los canales de conducci$n y distri!uci$n&

Alternativa 1& 8onstruir una o!ra de captaci$n en el lec'o del rio D'eto, tipo A%ud

derivador de 98 con o!ras de protecci$n tam!i/n de 98 "ue a la ve% se

aprovec'en para encausar el agua adem(s de su desarenador& *na o!ra de

conducci$n mediante un canal a!ierto de 98 a continuaci$n un canal cerrado

con tu!ería P;8 'asta llegar a las parcelas de riego, donde se construir(n

c(maras de distri!uci$n con compuertas de derivaci$n para la distri!uci$n de agua

'acia las parcelas de riego, adem(s de un c(rcamo de !om!eo para poder utili%ar

el tan"ue de almacenamiento ya e1istente y así tam!i/n poder regar la superficie

dela ladera&

Alternativa 2& 8onstruir una o!ra de captaci$n en el !orde del rio D'eto, tipo toma

directa o lateral de 98 con o!ras de protecci$n con gaviones "ue a la ve% se



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aprovec'en para encausar el agua, con un desarenador y un línea de aducci$n de

9:8:& *n canal cerrado .-u!ería P;8 'asta llegar a las parcelas de riego, donde

se construir(n c(maras de distri!uci$n, c(rcamos de !om!eo, po%os someros,

adem(s de un tan"ue de almacenamiento para poder regar la superficie de laladera&

*na ve% anali%adas las dos alternativas con la participaci$n de los !eneficiariosF

se opt$ por la primera opci$n, esto considerando tam!i/n el tama#o de (rea de

riego, el tipo de o!ra de toma a%ud derivador garanti%ara una mayor eficiencia de

captaci$n de agua&


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4esde la conducci$n 'asta la distri!uci$n del agua a nivel parcela, se tienen

p/rdidas por evaporaci$n y principalmente por infiltraci$n& El nivel de p/rdidas en

las "ue incurre este sistema de riego, constituye la principal preocupaci$n de las

familias, aspecto "ue 'a motivado a !uscar alternativas "ue permitan aumentar laeficiencia de uso de los recursos 'ídricos e1istentes y aprovec'ar al m(1imo las

aguas del rio D'eto&

Por lo anterior mencionado, las familias campesinas, cuya actividad central es la

agricultura, 'an identificado el sistema de riego me+orado como la alternativa m(s

adecuada para el uso m(s eficiente del agua, entre la fuente de agua y las

parcelas&

8on la implementaci$n del proyecto de riego, "ue utili%ar( la misma fuente de

agua del ío D'eto y respetando usos y costum!res, se aumentar( el (rea de

riego de H&@ 'ect(reas 'asta == 'ect(reas $ptimamente regadas, con un (rea de

incremental de @=&? 'ect(reas&



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2.1 Desarrollo +ist*rico de las ,ocato-as

En Bolivia las o!ras de toma fueron encaradas en diferentes instancias por las8orporaciones de desarrollo departamental, en H??, con el primer convenio para

apoyar al departamento de iegos del ervicio 3acional de 4esarrollo de

comunidades .348, la cooperaci$n alemana tanto t/cnica como financiera .DfJ

inicio de manera con+unta su cola!oraci$n al desarrollo del riego en Bolivia&


CAPITULO II

DESAOLLO

+ISTOICO DE LAS,OCATO/AS


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4esde entonces, se 'an reali%ado varios programas y proyectosK PA;, PI;,

PM6, P63A, P4P6A76& En ellos, la misi$n 'a sidoK Ldesarrollar y

fomentar capacidades locales, tanto en las organi%aciones campesinas, los

e"uipos t/cnicos de organi%aci$n de desarrollo y como tam!i/n en lasinstituciones de 7o!ierno&

Pero desgraciadamente nunca 'a e1istido una política de continuidad para la

8onstrucci$n de o!ras 'idr(ulicas proyectadas, sino "ue estas 'an continuado

de estudio en estudio !uscando la renta!ilidad de los proyectos, situaci$n no

imposi!le de lograr, pero sí !astante difícil de conseguir en nuestro país por las

ra%ones ya conocidas .dificultades topogr(ficas, precios !a+os de los productos

agrícolas, etc&

Por estas ra%ones, y de!ido a la falta de una política agraria de parte de nuestros

7o!ernantes es "ue, si se desarrollan proyectos, estos 'an sido e+ecutados muy

espaciadamente&

A raí% de la presencia de las entidades crediticias internacionales tales comoK

BI4, 8A, BM, 7IN .EO 7-N etc&, es cuando se logra retornar una nueva etapa o

repunte de la construcci$n, de pe"ue#as, medianas y grandes irrigaciones yo

proyectos de recuperaci$n&

4entro de este conte1to se 'an desarrollado los proyectos de riego o

me+oramiento de tierras, y en los cuales una de las principales partes del

proyecto 'a sido la captaci$n, del agua desde la uente del suministro& En este

documento nos ocuparemos de a"uella captaci$n "ue se origina en un rio, en

estas condiciones se conoce como !ocatoma o estructura de captaci$n de

ca!ecera y en los te1tos en ingles se denomina 9eadJors, Intaes, etc& En

algunas !i!liografías latinoamericanas podemos encontrar como !oca toma, a%udderivador, presa derivadora&

2.1.1 Consideraciones revias al dise0o



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2.1.1.1 Ubicaci*nEs de suma importancia la u!icaci$n de la !ocatoma en el cauce del

rio, para lo "ue se recomienda "ue el sitio elegido re)na por lo menos las

siguientes 8ondicionesKa&


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es notorio a)n cada 50 m de secci$n& e presenta los datos topogr(ficos en

ane1os al igual "ue los planos correspondientes&

2.1.2 In"or-aci*n 3idrol*ica $ Geot4cnica

Es de suma importancia conocer el comportamiento 'idrol$gico del rio, ya "ue

esto permitir( garanti%ar el caudal a derivar y así como definir el dimensionamiento

de los elementos conformantes de la !ocatoma& Entre los datos a o!tener sonK

a& 8audal de dise#o para una avenida m(1ima&

!& 8audales medios y mínimos&

c& 8urva de caudal versus tirante en la %ona del !arra+e&

3uestra cuenca de estudio alcan%a casi los 000 m2, esto impide para fines del

proyecto reali%ar un estudio típico sin em!argo se 'a recurrido a estrategias m(s

acertadas para una cuenca de seme+ante tama#o, en las pro1imidades de la o!ra

de toma e1iste una o!ra similar en la "ue se anotan las marcas 'ist$ricas de+adas

de esta manera estimar el caudal de avenida y las consultas "ue se 'ace a la

comunidad para recurrir a los m/todos 'ist$ricos& En ane1os se ad+unta los

c(lculos reali%ados&

Es importante conocer las condiciones geot/cnicas ya "ue su conocimiento

permitir( dimensionar en mayor seguridad la estructuraF por lo "ue se recomienda

la o!tenci$n de los siguientes datos como resultado de los estudios geot/cnicosK

a& 8urva de graduaci$n del material conformante del lec'o del rio&

!& ecci$n transversal "ue muestre la geología de la %ona de u!icaci$n de la

!ocatoma&c& 8oeficiente de permea!ilidad&

d& 8apacidad portante&

e& esultados so!re ensayos de 'incado de pilotes o ta!la, estacas&



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f& 8antidad de sedimento "ue transporta el rio&

Estas recomendaciones de!en ser tomadas seg)n las características de la toma,

cuales los factores "ue se de!e considerarK- -ama#o de la estructura, nuestra estructura es pe"ue#a, el tama#o de la

estructura tam!i/n determina el presupuesto dedicado a la pre inversi$n&-


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CAPITULO III

DISE5O +IDAULICO DE

LA O,A DE TO/A

CON6ENCIONAL


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#.1 Condici*n del lec3o de la obra de to-a convencional7 ,ocato-a7 a8)d

derivador o resa derivadora.

Es importante investigar el su! – suelo donde se apoyara la presa, ya "ue el

conocimiento de este permitir( fi+ar el tipo de estructura y sus condiciones

apropiadas en el dise#o&


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El tipo, longitud y numero de perforaciones variara de acuerdo al criterio del

especialista, pero por lo menos de!en e+ecutarse perforaciones en el e+e del

!arra+e vertedero, aguas a!a+o y aguas arri!a del e+e de las compuertas de limpia,

en el colc'$n disipador y en tramos laterales&

El o!+eto de la perforaci$n es la toma de muestras alteradas o inalteradas

dependiendo de los materiales y la e+ecuci$n de ensayos in situ&

@&&2 CALICATAS.

Permiten una visuali%aci$n directa de los estratos y del lec'o del rio, asimismo se

pueden o!tener muestras para ensayos y determinaci$n de la capacidad portante

del terreno& e lo considera el m/todo m(s apropiado, pese a las limitaciones

o!vias "ue presentan la necesidad de enti!ado y !om!eo, así como la !oloneria

de gran tama#o, normalmente presente en los lec'os de los ríos&

@& SONDEOS.

on ensayos para ver la estructura del suelo con diferentes ensayosK

a Ensa$o de Penetraci*n Standard :STP;.

4e!ido a su simplicidad su uso est( muy difundido& 3ormalmente se la usa con

una perforadora rotatoria para atravesar los estratos gravosos en los "ue el P-

es importante& 8onsiste de un tu!o de 5 mm& 4e di(metro e1terno, el cual est(

unido a una sarta de varillas& El tu!o tiene dos secciones .tipo ca#a partida y es

usado para tomar muestras, ya "ue es golpeado contra el suelo para o!ligarlo a



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penetrar en el mediante una pesa de C@&5 Dg la cual cae desde una altura de ?5

cm& a lo largo de un e+e guía& Por el n)mero de golpes re"uerido para 'acer

penetrar el tu!o a una profundidad de @0 cm& se puede estimar la densidad del

terreno -er%ag'i – Pec recomiendan lo siguienteK

MA-EIA< 3*ME6 4E

76 4E 50

EO-EMA4AME3-E *E


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El P- es muy seguro cuando se trata de suelos arenosos, pero para arcillas se

de!e usar el criterio de la resistencia a la compresi$n de una muestra no

confinadaF por lo "ue se recomienda seguir el siguiente criterio de Bureau of

eclamationK

8


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A continuaci$n se dan algunos par(metros o!tenidos a partir de 3, seg)n las

especificaciones +aponesas para puentes y carreterasK

8o'esi$n para

uelos arcillosos

8 .Dgcm2

Angulo de ricci$n

Interna para suelos

Arenosos

U⁰

M$dulo de

Elasticidad

E .Dg cm2

;elocidad de la

6nda L

; .msg

0&C – &0 3 .530&5 > 5⁰ 25 3 uelo arcillosoK

003@ V3V25

uelo arenosoK

0@ V n V 50

! Ensa$o con el enetro -etro Din%-ico liero :PDL;.

e utili%a con los suelos arenosos, limosos a arcillosos& 8omo en el caso del P-,

no es aplica!le a suelos gravosos no rocas& 8onsiste en introducir una punta

c$nica a C0 de di(metros diferentes dentro del terreno mediante la caída de una⁰

masa de 0 Dg corrido por una guía 'asta un ca!e%al desde una altura de 50 cm&

el impacto es transmitido al cono mediante una sarta de varillas&

Puede ser operada por dos 'om!res y un tercero "ue anote el n)mero de golpespara introducir el cono 0 cm& dentro del terreno& Esta prue!a correlaciona

!astante !ien con el P- 'asta una profundidad m(1ima de 5 m&, para suelos

arenosos finos& En otros tipos de suelo 'ay necesidad de emplear cortes de

cali!raci$n para corregir los valores de Ln medidos respecto de 3 del -P&



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Esta prue!a esta a!alada por la norma alemana 4I3 =0H= por lo "ue tam!i/n sele denomina Penetro metro Alem(n&

c Ensa$os de Cara.

8onsiste en aplicar una carga al terreno mediante un plato de acero de @0, C0 o ?5

cm& de di(metro, la "ue se incrementa gradualmente&


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BAAWE MIO-6 .M6;IIW6

El criterio para determinar la longitud de !arra+e vertedero fi+o . Xf Q Xd . @&2

8oncluyendo, el costo es el "ue prima en relaci$n entre un !arra+e fi+o y m$vil, ya

"ue 'a!ría "ue comparar el gasto "ue ocasiona el efecto del remanso 'acia aguas

arri!a de la presa versus la construcci$n de vertedero muy cortoF en caso

contrario, ser( necesario aumentar la longitud del !arra+e, lo cual causaría una

altura menor en la so!re elevaci$n de nivel de agua "ue ocasiona el remanso&

#.#E"ecto de re-anso

El 'ec'o de construir el !arra+e en el cauce del rio, causa la formaci$n de una

so!re elevaci$n del nivel de agua delante del vertedero "ue genera pro!lemas a

los terrenos agrícolas, caminos, puentes, o!ras de arte 'idr(ulicas .alcantarillas,

sistemas de drena+e, etc&, por lo "ue es necesario determinar la curva de remanso

formada para anali%ar y solucionar los pro!lemas causados&

e recomienda el uso de los siguientes M/todosK



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& M/todo del paso directo .4irect tep Met'od

2& M/todo apro1imado&

@&@& M/todo del Paso 4irecto&

A continuaci$n se presentan los criterios para el c(lculo del remanso usando elm/todo del paso directo&

4e acuerdo a la figura , se tieneK

I7*A

E Q N >d > v2 2 g energía total . @&@



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e Q d > ;2 energía especifica . @&=

+ Q . E – E2 Y< gradiente 'idr(ulico . @&5

lo Q . % – %2 Y< pendiente del fondo . @&C

PeroK

E – E2 Q YE, N –N2 Q YN, e –e2 Q Ye . @&?

Entonces rempla%ando .@&@ y .@&? en .@&5 se tieneK

W Q . d > ;2 2g –d2 – ;22 2g – YNY< . @&

empla%ando .@&=0 en .@& se tieneK

W Q .Ye Y


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@&@&2 M/todo Apro1imado&

El m/todo apro1imado da con !astante precisi$n la longitud total . del remanso

y permite tener una idea del efecto del remans$ 'acia aguas arri!a&


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8c Q 8o > 'o > ' > 0&2 .en metros

4$ndeK

8o 8ota del lec'o detr(s del !arra+e vertedero . del plano topogr(fico

'o Altura necesaria para evitar el ingreso de material de arrastre .se

recomienda 'o Z 0&C0 m&&

' Altura "ue necesita la ventana de captaci$n para poder captar el caudal de

derivaci$n Xd .asumir "ue funcione como vertedero&& 20 m& sumando de

seguridad con el fin de corregir efectos de olea+e y de coeficientes de la formula,

pudiendo ser mayor de ser posi!le&

I7*AK 4EI3I8I63 4E A


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#.>9or-a de la cresta del barraje vertedero

Es recomenda!le dar formas a la cresta de modo tal "ue eviten la presencia de

presiones negativas "ue podrían generar capitaci$n "ue causen da#os al

concreto&

Es conveniente aplicar la f$rmula del [&E&& .*&&Army Engineers, [aterJays

E1periment tation para el dimensionamiento preliminar pero, es recomenda!le

dar un poco de ro!uste% de!ido a "ue por o general las formulas dan secciones

muy es!eltas y f(ciles de ser da#adas por la erosi$n del rio .ver figura&

I7*AK 6MA 4E 8E-A 4E BAAWE

-al como se descri!ir( m(s adelante, la secci$n de !arra+e vertedero de!er( ir

tomando forma para resistir a las solicitaciones de las fuer%as de!ido a la presi$n

del agua, efectos sísmicos, empu+e de tierras y su!presi$n&



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#.?Dise0o del Colc3*n disiador

@&?&1C%lc)lo de la s)b@resi*n


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I7*A EE8-6 4E


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ecomendacionesK

El espesor dado por .@& de!e ser corregido por seguridad, se tiene asíK

e Q . =@ &.'.7s – se recomienda . @&2

e Z 0&H0 m&

@&?&@ Lloraderos

3umero de lloradores verticales en colc'$n&

Para disminuir el efecto de la su! –presi$n, se construyen lloraderas verticales

alrededor del colc'$n amortiguador& A continuaci$n se presenta una ta!la para el

c(lculo del n)mero de lloradores o drenes verticales, la cual a sido utili%ada en

algunas o!ras del departamento de lam!ayegue&


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Para determinar la e"uidistancia entre lloradores, se recomienda la siguiente

formulaK

. @&22

#.Enrocado de rotecci*n

Al final del colc'$n disipador es necesario colocar una escollera o enrocado .rip

,rap con el fin de reducir el efecto erosivo y contra restar el arrastre del material

fino por acci$n de la filtraci$n .ver figura &

I7*A E86


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Arena 7ruesa

7ravas Arena

H =&0

Boloneria&

7ravas y Arena

= C @&0

Arcilla C – ? &C @


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#.BControl de "iltraci*n an%lisis del -4todo de Lane

El agua "ue se despla%a por de!a+o de la presa vertedero causa arrastre de

material fino creando el fen$meno de tu!ificacionK este pro!lema se agrava

cuando el terreno es permea!le&

El ingeniero Blig' estudio este fen$meno con presas construidas en la india,

recomendando "ue el camino "ue recorre el agua por de!a+o del !arra+e vertedero

.camino de percolaci$n de!e ser mayor e igual "ue la carga disponi!le entre lose1tremos aguas arri!a y aguas a!a+o del !arra+e vertedero afectado por un

coeficiente, es decirK

Z 8& Y' . @&2?

4$nde

K 8amino de percolaci$n&

8K 8oeficiente de Blig'&

Y'K 4iferencia de nivel entre el nivel de aguas arri!a y aguas a!a+o del !arra+e

vertedero .ver figura



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I7*A 8AMI36 4E PE86


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8omo consecuencia y con el paso de sucesivas crecientes a continuaci$n del

%ampeado, el agua profundi%a el cauce&

4ependiendo de la gradiente del rio esta profundi%aci$n puede reducir la velocidad

en este sitio, deteniendo con el tiempo la erosi$n o por el contrario la e1cavaci$n

puede propagarse 'acia aguas a!a+o degradando el fondo del rio formando un

salto a continuaci$n del %ampeado e intensificando progresivamente el fen$meno&

Para evitar esto, conviene construir a una cierta distancia agua a!a+o del

%ampeado un muro transversal o dentell$n enterrado dentro del cauce&

Para asegurar la esta!ilidad del %ampeado, conviene construir un dentell$n al final

del mismo&


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Esta f$rmula no toma en cuenta las características del material "ue forma el cruce

del rio y esto constituye su lado flaco&

6tra f$rmula "ue puede ser utili%ada es la de E&A& Namarin .H5 seg)n la cual

_= > do Q "v . @&@0

iendo

; Q ; . n . @&@

; la velocidad admisi!le m(1ima para los materiales "ue forman el cauce y Q

adio 'idr(ulico

El valor de n para cauces de arena, lodos y grava es igual aK

n Q 2 > con un m(1imo de n Q C

Para cauces de canto rodado

n Q 2,5 – 0&5 con un m(1imo de n Q 5

En el caso "ue el dentell$n no llegue a tener un valor igual o mayor "ue n es

conveniente proteger el cauce despu/s del %ampeado con una capa de piedra&

#.11 Dise0o de la boca to-a

6entana de Cataci*n.


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Para dimensionar la ventana de captaci$n se de!e tomar en cuenta las siguientes

recomendaciones&

9o K altura para evitar ingreso de material de arrastreF se recomienda 0&C0 m&

como mínimo&

6tros recomiendan 'o \ 9@, aun"ue es o!vio "ue cuando mayor sea 'o menor

ser( el Ingreso de caudal s$lido&

9 K altura de la ventana de captaci$nF es preferi!le su determinaci$n por la f$rmula

de ;ertedero&

X Q c&


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I7*A

;E3-A3A 4E 8AP-A8I63

C%-ara de decantaci*n o Desriiador

4espu/s "ue el agua re!osa el vertedero de la ventana de captaci$n, es necesario

atrapar o decantar el material "ue 'a podido pasar a trav/s de la re+illaF a esta

estructura "ue reali%a la decantaci$n y a"uietamiento del agua antes "ue este

ingrese a la %ona de compuertas de regulaci$n, se le conoce como c(mara decarga, c(mara de decantaci$n a desripiador .ver figura&

I7*A 4EIPIA46



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En lo referente a su dise#o, algunos autores lo dimensionan asumiendo "ue el

espacio entre las ventanas de captaci$n y las compuertas de!e ser igual a la

longitud de resalto, considerando "ue se produce un resalto sumergido, criterio

"ue asume "ue siempre se va a tener una secci$n trape%oidal o similar&

En nuestra opini$n, es preferi!le dise#ar en funci$n de generar una velocidad "ue

permita un arrastre del material "ue pudiera ser decantado, para lo cual es

necesario dar una fuerte pendiente paralela al flu+o del rioF pero est( limitada por

la cota de salida "ue le permite al rio, so!re todo en /pocas de avenidas& e

recomienda una pendiente mayor de 2G&

As mismo es conveniente "ue la compuerta de la limpia tenga una a!ertura capa%de descargar el caudal de derivaci$n en el me+or de los casos, pero es pr(ctica

com)n darle un anc'o de &5 m& a la compuerta&

Co-)erta de re)laci*n

on a"uellas compuertas "ue regulan el ingreso del caudal de derivaci$n 'acia el

canal principal .ver figura& Por lo general se recomienda "ue el (rea total de las

compuertas sea igual al (rea del canal conducto aguas a!a+o&

Asimismo se recomienda "ue la velocidad de dise#o sea de 2&0 a 2&5 ms&

E-*8-*A 4E 4IIPA8I63 _ 86MP*E-A 4E E7*


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El caudal "ue pasa por cada compuerta se calcula mediante la siguiente formulaK

X Q 8&A&.2g'2 Q 8&A&;& . @&@@

4$ndeK

X K caudal "ue de!e pasar por la compuerta .m @ s

8 K coeficiente de descarga, su valor esta entre 0&C a 0&

A K (rea de a!ertura de la compuerta .m2

g K aceleraci$n de la gravedad .ms2

' K diferencia de niveles entre aguas arri!a y aguas de!a+o de la compuerta .m8onociendo ; .del valor de dise#o recomendado, se determina ' .por lo general

se estima entre 0&5 a 0&@0 m y luego se 'alla el valor de. A&

8uando se tiene una lu% grande es conveniente dividir la lu% en varios tramos

iguales para disponer de compuertas m(s f(ciles de operar&

-ransici$n

4e acuerdo al criterio del dise#ador, algunas veces se suele unir las %onas de lascompuertas con el canal mediante una transici$n, "ue a la ve% permite reducir las

p/rdidas de carga& Para determinar la longitud re"uerida se aplica el siguiente

criterio&

< Q .! – !2 .2 tg 2@0`

. @&@=

4$ndeK

! K anc'o de la %ona de compuertas

!2 K anc'o del canal de derivaci$n



43/147


Estr)ct)ras de Disiaci*n

8omo producto de la carga de posici$n ganada por colocaci$n de la cresta del

vertedero de derivaci$n a una altura so!re el lec'o del rio, se genera una

diferencia entre el canal antiguo y la %ona del vocal, "ue es necesario controlar

mediante la construcci$n de una estructura de disipaci$n .ver figura&

Esta estructura por lo general tiene un colc'$n o po%a disipadora, "ue permite

disipar dentro de la longitud de la po%a de energía cin/tica ad"uirida del flu+o y así

salir 'acia el canal de derivaci$n un flu+o m(s tran"uilo&

Aliviaderos

En algunos casos por mala operaci$n de las compartas de regulaci$n ingresa

mayor cantidad de caudal al canal de derivaci$nF para controlar esta situaci$n no

deseada es necesario colocar un aliviadero& Por lo general los aliviaderos se

colocan cerca de las compuertas de regulaci$n&.ver figura&

I7*A A


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/)ros de Enca)sa-iento

on estructuras "ue permiten encau%ar el flu+o del rio entre determinados límites

con el fin de formar las condiciones de dise#o pre – esta!lecidas .anc'o, tirante,

remanso, etcF ver figura&

M*6 4E E38A*AMIE3-6

Estas estructuras pueden ser de concreto simple o de concreto armado& u

dimensionamiento est( !asado en controlar el posi!le des!orde del m(1imo nivel

del agua y evitar tam!i/n "ue la socavaci$n afecte las estructuras de captaci$n y

derivaci$n&

En lo referente a la altura de coronaci$n "ue estas estructuras de!en tener, se

recomienda "ue su cota superior este por lo menos 0&50 m& por encima del nivel

m(1imo de agua&



45/147


8on respecto a su cota de cimentaci$n, se recomienda "ue esta de!e estar por

de!a+o o igual a la posi!le profundidad de socavaci$n .ver di"ues de

encausamiento&

8on la altura definida se puede dimensionar los espesores necesarios para

soportar los esfuer%os "ue transmiten el relleno y la altura de aguaF es pr(ctica

com)n dise#ar al volteo, desli%amiento y asentamiento&

4i"ues de Encau%amiento& En la mayoría de los casos, al colocar un o!st(culo

.!arra+e en un rio, por un remanso 'acia aguas arri!a podría causar inundaciones

a los terrenos ri!ere#os, situaci$n no deseada "ue se podría agravar si el rio

forma un nuevo cauce como consecuencia del remanso y "ue podría de+ar aisladaa la !ocatoma& Para controlar esta situaci$n se construyen di"ues de

encau%amiento por lo general del tipo escollera si e1isten canteras de rocas en la

%ona del proyecto&

u dimensionamiento se reali%a en funci$n de la altura "ue puede alcan%ar el

tirante del agua en la %ona del remansoK usualmente, la cota del di"ue se de!e

colocar con un !orde li!re .B&


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[ Q @&?5 1 0@ ;C . @&@

4$ndeK

[ K Peso de la roca en Dg

; K velocidad media en el cauce en ms

El segundo grafico nos da la relaci$n entre la velocidad media actuante so!re la

roca .;o y la velocidad media en el cauce .; mediante la siguiente formulaK

;o; Q 0&? .0&C 0&? . @&@H

Este m/todo se !asa en "ue, por lo general, se conoce el tirante en el cauce&

.d, la velocidad en el rio .; y se desea conocer el di(metro nominal de la roca&

., para resistir una velocidad media so!re ella&

El proceso consiste en asumir un di(metro y aplicando la ecuaci$n .@&@H

calcular .;o, luego se comprue!a el valor del di(metro supuesto con la utili%aci$n

del grafico de la fig @0 "ue permite a+ustar el valor del di(metro supuesto&

Es recomenda!le "ue el enrocado descanse so!re un filtro cuya misi$n es impedir

"ue el agua al entrar en contacto con el talud se introdu%ca por los intersticios y

"ue pudiera arrastrar al material conformarte del n)cleo del enrocado&

Para el filtro en menci$n, se recomienda "ue cumpla las siguientes

especificacionesK

4545! Q a F 5SaS=0 . @&=0

4545! Q! F !V5 . @&50

45M Q c F cZ2 . @&5



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4$ndeK

45 K di(metro de grano de material de filtro del cual el 5Gde todos los granos son

m(s pe"ue#os&

45! K di(metro de grano en el material de !ase del cual el 5G de todos los granos

son m(s pe"ue#os&

45! K di(metro del grano del material de !ase del cual el 5G de todos los granos

son m(s pe"ue#os&

45 K di(metro del grano del material del filtro del cual el 5G de todos los granos

son m(s pe"ue#os&

M K mayor dimensi$n de a!ertura entre rocas, a trav/s del cual el filtro va a

defender el arrastre del material conformante del di"ue&


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4ise#o de 8ompuertas de


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Altura de i%a+e


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g K aceleraci$n de la gravedad

9 K carga efectiva so!re la compuerta

8on el (rea .A o!tenida, se puede calcular el tipo de mecanismo necesario parael i%a+e de la compuerta mediante la o!tenci$n de la fuer%a de i%a+e total ., "ue

permite el levantamiento de la compuerta de (rea .A, de peso .[ y con la

utili%aci$n de un v(stago de peso .J&


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i el contacto de la vena li"uida con la pared tiene lugar en una línea estaremos

en presencia de un orificio en pared delgada& i el contacto es en una superficie

se tratara de un orificio en pared gruesa&

En la pr(ctica se suele considerarK

Pared delgada e S 2 a

Pared gruesa e \ @ a

e denomina carga a la altura a la altura de lí"uido "ue origina la salida del caudal

de la estructura& e mide desde el nivel del lí"uido 'asta el !aricentro del orificio&


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8alculo del caudal -e$rico Erogado .-eorema de -orricelli

i se aplica Bernoulli entre los puntos A y B tenemos "ueK

9 > > Q 0 > > . @&55

A'ora, como ;a es nula, si despe+amos ;c ."ue es la velocidad media en la

secci$n contraída o!tenemosK

;c Q . @&5C

*n an(lisis intuitivo de las líneas de corriente, como puede apreciarse en las

figuras, permite interpretar la formaci$n de la .secci$n contraída a una cierta

distancia de la pared del orificio, "ue es so!re la cual aplicamos Bernoulli&

4e esta forma, aplicando la ecuaci$n de continuidad y teniendo en cuenta un

coeficiente e1perimental Lde descarga del orificio, el cual consiste en unafunci$n comple+a menor a la unidad .disminuye, en consistencia, el valor te$rico

dado por la e1presi$n en la "ue influyen la viscosidad, la formaci$n de la secci$n

contraída, la variaci$n real de la velocidad en la misma .consideramos el valor

medio en la deducci$n, la forma de la secci$n, etc&, se o!tiene la e1presi$nK



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X Q c ;c Q . @&5?

En la "ue es la secci$n real del orificio cuyas dimensiones, a diferencia de la

secci$n contraria, son de o!tenci$n inmediata&

8uando el orificio es una pared delgada, no cometamos error aprecia!le si se

adoptaK

X Q 0,C0


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Es oportuno se#alar en el caso del orificio sumergido, el coeficiente de gasto

estar( o!viamente relacionado con la diferencia de niveles aguas arri!a y aguas

a!a+o '&

En particular, en orificio de pared gruesa, la vela li"uida reanuda su contacto con

la pared y consecuentemente el efecto de Lsucci$n o Lventuri producido por la

%ona de menor presi$n, mayora el coeficiente de gasto& En ese caso el producto

del coeficiente por el 8i correspondiente es apro1imadamente 0&F por lo "ue la

e1presi$n "uedaK

X Q 0& . @&5

Es decir "ue el orificio en pared gruesa eroga m(s caudal "ue en pared delgada,

por lo "ue cuando la funci$n del mismo es erogar caudales importantes, esta

constituye la soluci$n o!ligada&

#.11.2 6ETEDO.

Calc)lo de vertedero.

e llaman vertederos a estructuras "ue intercaladas en una corriente de aguao!ligan a "ue esta pase encima de ellas&

4e acuerdo a la forma, u!icaci$n respecto al flu+o y otras características, los

vertederos se dividen en varios tipos&

e llama vertedero de cresta delgada a a"uel en el "ue el contacto entre la cresta

del vertedero y el agua es una sola línea& Esto se consigue 'aciendo la cresta con

una placa metalica& e considera tam!i/n "ue un vertedero tiene la cresta delgadasi entre el grueso Le de esta y la carga 9 se mantiene la relaci$n&

9 e \ &5 . @&5H


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X Q M T ! T 9@2 . @&C0

4$ndeK

M K 8oeficiente&! K Anc'o del vertedero, o sea longitud de la cresta&

9 K 8arga so!re la cresta&

Para el caso de un vertedero li!re de cresta delgada, el valor del coeficiente puede

ser calculado con la f$rmula de DonovalovK

Mo Q 0&=0? > hT > 0&25T. hT . @&C

6 con la de Ba%inK

Mo Q &?H= > hT > 0&55T. . @&C2

4$ndeK

_ K Elevaci$n de la cresta so!re el fondo, aguas arri!a&

e da al coeficiente el su!índice Lo por"ue la velocidad de apro1imaci$n esta

inclinada en el mismo y no es necesario considerarla en la carga 9&

i el vertedero est( sumergido, la formula se transforma enK

X Q s TM T ! T 9@2 . @&C@

iendo Ls un coeficiente de correcci$n por sumersi$n y cuyo valor seg)n Ba%in

est( dado porK



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s Q &05 T > 0&2 h T . @&C=

6 por ;illemonteK

s Q – . . @&C5

4$ndeK

N K 4iferencia de elevaci$n de las superficies de aguas arri!a y de!a+o de la

cresta&

'o K Elevacion de aguas a!a+o vertederos so!re la cresta&

_2 K Elevacion de la cresta so!re el fondo, aguas a!a+o&

Para considerar sumergido el vertedero, de!en cumplirse las condicionesK

' \ _22 No _2 S 0&?



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i no se cumple la segunda condici$n, o sea si No _ \ 0&? el vertedero se calcula

como no sumergido, pues se produce un resalto 'idr(ulico rec'a%ado al pie&

#.12 Canal de li-ie8a

@&2&& 6elocidad re)erida

El canal de limpia es la estructura "ue permite reducir la cantidad de

sedimentos "ue trata de ingresar al canal de derivaci$n, así como la eliminaci$n

del material de arrastre "ue se acumula delante de las ventanas de captaci$n& u

u!icaci$n recomendada es perpendicular al e+e del !arra+e vertedero y su flu+o

paralelo al rio y formando un (ngulo entre C0 y H0 con el e+e de la captaci$n, a

menos "ue se realice un modelo 'idr(ulico "ue determine otras condiciones&

En lo referente al material "ue se acumula en el canal de limpia, el flu+o e1istente

en el canal de!e tener una velocidad .;o capa% de arrastrar estos sedimentos

depositados&


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E


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Este anc'o sirve de referencia para el c(lculo inicial pero siempre es

recomenda!le "ue se disponga de un anc'o "ue no genere o!strucciones al paso

del material de arrastre, so!re todo el material flotante .troncos, pali%ada, etc&&

Basado en las e1periencias o!tenidas en ríos del Per), se recomienda "ue el

anc'o mínimo sea de 5 metros o m)ltiplo de este valor si se trata de varios

tramosF situaci$n recomenda!le para normar el anc'o de canal de limpia& .ver

figura&

I7*A 8A3A<


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3123 Pendiente del canal de li-ia

Es recomenda!le "ue el canal de limpia tenga una pendiente "ue genere la

velocidad de limpia&


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I7*A E-*8-*A 4E 4IIPA8I63 _ 86MP*E-A 4E E7*


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CAPITULO I6

A6ENIDA DE DISE5O


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'.1 PECIPITACION ESCUI/IENTO

'.1.1 INTODUCCION.

El presente capitulo refle+a el inter/s "ue siempre se 'a tenido, en la estimaci$n dem(1imas avenidas tomando en cuenta dos diferentes m/todos para el contrasteadem(s de una e1plicaci$n de la formaci$n de la precipitaci$n&

'.1.2 PECIPITACION


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9E3_ WIME3EN .HH2 _ M63A


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evaporaci$n de la lluvia interceptada por el folla+e, siendo la l(mina neta "uepuede aprovec'ar la vegetaci$n para suplir sus demandas&


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2000

=H C0 ?H 0 2 H 0 C 2 @5 =

200

5 HC 0 5 @ = C =0

2002 @2 @2 @@ 0 0 ? 0 @ 2C 2? T

200@

?C ?@ @= 2 0 @ C 22 0 5H

200=

@@ ?H 5 @ 0 0 2@ 22 0 5 C CC

2005

C@ H5 ? 0 0 0 = 5 @ C5

200C

5 ?? 2 2@ 5 0 0 0 25 2 =5 C@

200

?=C C 0C 2 ? 0 @ 0 = @C 5H

200

@= @C 25 ? = 0 ? C 5=

200H

=2 5C =2 2? 0 0 0 0 C 0 HC C

200

HC 22 2? 0 0 0 @2 0 52

20

2? @0 @H 0 0 0 0 0 2 0 C 5=

Prome

dio

H?,

2

0,

?

=@,

H

=,

0

C, @, =,? 5,=@,

?,

@

2=,

5

5C,

5uenteK E3AMI


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luego fluir por acci$n de la gravedad 'asta los cauces naturales y por )ltimo, losvol)menes de agua "ue logran infiltrarse en el suelo, fluyen superficialmente 'astalos cauces de drena+e, en esta forma se originan las corrientes superficiales deagua&


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73/147


Estadísticamente la pro!a!ilidad de ocurrencia de un evento "ue tiene 'posi!ilidades de ocurrencia de entre n posi!ilidades se denota porK

. O Z 1m Q f.1 Q . =&


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9ANE3 H=P.OZ1 Q o P.OZ1 Q

.=&2

8A


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.MA*I8I6 I;A36, 200=

7I376-E3 .HC@ demostr$ "ue la distri!uci$n de valor E1tremo I .E;I o7um!el no seguía la regla de graficacion de [ei!ull, y "ue la ecuaci$n C&0 era la

me+or para estas distri!uciones

.MI7*E< P638E, 200, 896[ H? e sugiere para la distri!uci$n Pearson IIIy log Pearson III la ecuaci$n =&&

.-IPP _ _6*37 citados por MA*I8I6 I;A36


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.M63A


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Q – . – -n . =&@

'.2.1.' 9ECUENCIA ACU/ULADA.


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8uadro =&2 Par(metros Estadísticos para la po!laci$n y para la muestra&

PAA/ETOS DE LA PO,LACION PAA/ETOS DE LA /UESTAME4IA

Q f.1d1

=&5

ME4IA

Q

=&5 A

;AIA3NA

2 Q

=&C

;AIA3NA

2 Q

=&CA

4E;IA8I63 -IPI8A 6 E-A34A

2 Q

=&?

4E;IA8I63 -IPI8A 6 E-A34A

Q

=&?

86EI8IE3-E 4E AIME-IA

Qϒ

=&

86EI8IE3-E 4E AIME-IA

8 Q

=&A

uenteK 896[ HH=, M*A_ PIE7E< HH .Mc7A[ 9I


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'.2.1.? ANALISIS DE 9ECUENCIA UTILIFANDO 9ACTOES DE9ECUENCIA.

El an(lisis de frecuencia es una 'erramienta utili%ada para predecir el

comportamiento futuro de los sucesos 'idrol$gicos en un sitio de inter/s, a partir de la informaci$n 'ist$rica& Es un m/todo !asado en procedimientos estadísticos"ue permite calcular la magnitud del suceso asociado a un periodo de retorno&8uando se pretende reali%ar e1trapolaciones, para un periodo de retorno mayor "ue la longitud de la serie disponi!le, el error relativo asociado a la distri!uci$n depro!a!ilidades utili%ada es m(s importante, mientras "ue en la interpolaciones laincertidum!re est( asociada principalmente a la calidad de los datos a modelarF enam!os casos la incertidum!re es alta dependiendo de la cantidad de datosdisponi!les&

.A9DA 9EA, H?2, ;E3 -E 896[, HH= dice e1iste un procedimientoestadístico a!reviado, de f(cil y r(pido uso, !asado en la ecuaci$n general defrecuenciaK

;E3 -E 896[ HH=, se re"uiere "ue la funci$n de distri!uci$n de pro!a!ilidadsea inverti!le, es decir, dado un valor para - o .1 Q – . -, el correspondientevalor de O- puede determinarse& Algunas funciones de distri!uci$n de pro!a!ilidadno son f(cilmente inverti!les, incluyendo las distri!uciones 3ormal y Pearson III,re"uiri/ndose un m/todo alternativo para calcular las magnitudes de eventos

e1tremos para estas distri!uciones&


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En el evento de "ue la varia!le anali%ada sea y Q D- 1 . =&2

_ el valor re"uerido de O- se encuentra tomando el antilogaritmo de _-&


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e o!tiene una varia!le, %, distri!uida normalmente con media igual a cero yvarian%a unitaria&


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Esta ecuaci$n no es f(cil de evaluar por lo "ue se tiene el siguiente cuadrota!uladoK8uadro ;aria!le 3ormal N



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D- Q % Q J .=&@0

8uando p\0,5 se sustituye p por p en la ecuaci$n =,2 y el valor de % calculado

Al utili%ar la ecuaci$n =,@0 se le asigna un signo negativo&

4I-IB*8I63


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r .! > Q dt .=&@=

4onde a,! y c son par(metros de escala, forma y locali%aci$n, respectivamente yla ecuaci$n =&@= es la funci$n gama, definida para cual"uier argumento realpositivo de !&

eg)n


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El valor de % para un periodo de retorno dado puede calcularse utili%ando elprocedimiento de la distri!uci$n normal ecuaciones =&2 y =&@0

-am!i/n se puede recurrir a los valores ta!ulados en el siguiente cuadroK

8uadro =&= actor de frecuencia D- Pearson III,



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uenteK I37& ;E3 -E 896[



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8uadro =&5 actor de frecuencia D- Pearson III&

uenteK I37& ;E3 -E 896[&

'.2.2.# DISTI,UCION LOG PEASON III7



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Para esta distri!uci$n, el primer paso es tomar los logaritmos de la informaci$n'idrol$gica y Q


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A*-6 *38I63 4EP6BABI


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20 0,52@C ,0C2 =? 0,5=?@ ,55? 0,55@ ,HH=2 0,5252 ,0CHC = 0,5=?? ,5?= H0 0,55C ,200?22 0,52C ,0?5= =H 0,5= ,5H0 H2 0,55H ,20202@ 0&52@ ,0 50 0,5=5 ,C0? H= 0,55H2 ,20@2

2= 0,52HC ,0C= 5 0,5=H ,C2@ HC 0,55H5 ,20==25 0,5@0H ,0H5 52 0,5=H@ ,C@ H 0,55H ,20552C 0,5@20 ,0HC 5@ 0,5=H? ,C5@ 00 0,5C00 ,20C52? 0,5@@2 ,00= 5= 0,550 ,CC? 50 0,5C=C ,225@2 0,5@=@ ,0=? 55 0,550= ,C 200 0,5C?2 ,2@C02H 0,5@5@ ,0C 5C 0,550 ,CHC 250 0,5C ,2=2H@0 0,5@C2 ,2= 5? 0,55 ,?0 @00 0,5CHH ,2=?H@ 0,5@? ,5H 5 0,555 ,?2 =00 0,5?= ,25=5@2 0,5@0 ,H@ 5H 0,55 ,?@= 500 0,5?2= ,25@@ 0,5@ ,22C C0 0,552 ,?=? ?50 0,5?@ ,2C5@= 0,5@HC ,255 C 0,552? ,??0 000 0,5?=5 ,2C5

uenteK 7*MBE< E&W&.H5 tatistics of E1tremes citado por MI7*E< P638E&


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El aceptar o rec'a%ar la 'ip$tesis con cierta confian%a medida num/ricamente, enfunci$n de los valores de muestras o!servadas, se llama contraste de la 'ip$tesis&

APAI8I6, HHH una selecci$n apresurada de cual"uiera de las funciones podríatraducirse en una estructura so!re dise#ada y costosa o su! dise#ada ypeligrosa& Por ello, se de!e seleccionar la funci$n con cuidado&

AAE< 9EA, H?2, upongamos "ue una varia!le tiene una distri!uci$naleatoria conocida& El m/todo generalmente usado consiste en dividir el recorridototal de la varia!le en dos regiones, de aceptaci$n y rec'ace de la 'ip$tesis, acada una de las cuales corresponde una pro!a!ilidad& A la pro!a!ilidadcorrespondiente a la rec'ace regi$n de rec'ace se llama nivel de significancia&

igura =&2 3ivel de significancia&

uenteK I37& AAE< 9EA


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"uiere decir "ue esta sea correcta, si no "ue no encontramos motivo suficientepara rec'a%arla&

A continuaci$n se descri!en algunos m/todos para 'acerlo&

'.2.2.> ANALISIS GA9ICO.

APAI8I6, HHH, un primer m/todo "ue se usa para seleccionar la funci$nconsistente simplemente en inspeccionar una gr(fica donde se 'aya di!u+adocada una de las diferentes funciones +unto con los puntos medidos&


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8uando =& ;alores críticos L d L para la prue!a de Dolmogorov – mirnov de!ondad de a+uste&

-AMA6 4E


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igura =&@ actores de incidencia por superficie&

uenteK Manual para la estimaci$n de avenidas m(1imas en pe"ue#as cuencas&

8uadro =&H actores de incidencia por uperficie&

Dm2h 50 200 @00 500 000 2000

G del valor puntual 0 ?5 ?0 C5 C0 =0

uenteK AAE< 9EA H?2&

Para el presente proyecto no se considera la correcci$n por el (rea de la cuencaya "ue la cuenca se encuentra dentro de la clasificaci$n de su! – cuenca por tratarse de eventos e1tremos reduciendo la posi!le precipitaci$n de avenida, lacorrecci$n se reali%aría en (reas mayores a 250 Dm 2&

uenteK MA3*A< PAA


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'.2.#.1 9ACTOEES DE DESAGEGACION.

4e!ido a "ue en la estaci$n de Patacamaya se cuenta solo con precipitacionesm(1imas para 2= 'oras, se de!e recurrir a coeficientes de desagregaci$n, "uesirven para estimar las precipitaciones para distintos tiempos&

e recurre a los valores desarrollados por *&& [EA-9E B*EA* "ue son lossiguientesK

8uadro =&0 actores de desagregaci$n *&& [EA-9E B*EA*&

9ACTO U.S. JEAT+E ,UEAU0&5 MI3@0MI3 0&@?

0 MI3@0MI3 0&5?5 MI3@0MI3 0&?2@0 MI39 0&?H92=9 0&=2C92=9 0&?22=9P 4IAIA &@

uenteK Ing& Mc&


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'.2.#.11 CU6AS INTENSIDAD DUACION 9ECUENCIA.

Este es un m/todo "ue relacionad simult(neamente @ varia!les la intensidadm(1ima para distintos tiempos de duraci$n y un periodo de retorno, se puedee1presar en forma de grafico o mediante f$rmulas empíricas a+ustadas aprecipitaciones, "ue son propias de cada regi$n&


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Al 'acer un a+uste de correlaci$n lineal m)ltiple de una serie de tres tipos de datos,se o!tiene un sistema de ecuaciones como la siguienteK

Q 3a0 >a 1 >a2 12

.1y Q a0 1 >a .12 >a2 . 1 12 . =&5

.12y Q a0 12 >a .1 12 >a2 .122

4onde 3 es el n)mero de datos y las inc$gnitas son a0, a, a2

4eterminada la ecuaci$n de intensidad 4uraci$n y recuencia podemoscalcular las precipitaciones de dise#o para cual"uier periodo de retorno&

'.# A6ENIDAS DE DISE5O

9E3AN MA-E639E3_ WIME3EN HC, se conoce como riada, torrente oavenida de una corriente de agua al r(pido aumento del caudal "ue pasa por unsitio determinado y "ue puede llegar a causar inundaciones, cuando el nivel de lasaguas re!asa el cauce natural&

4ependiendo de la magnitud de la magnitud de la inundaci$n, se presentaranmayores o menores perdidas y per+uicios "ue van desde la p/rdida de vidas'umanas y per+uicios en las cosec'as y ganado, destrucci$n de carreteras,puentes, construcciones, degradaci$n del medio am!iente&

El c(lculo de una creciente implica el c(lculo del m(1imo caudal o pico y lavariaci$n del caudal en funci$n del tiempo durante su ocurrencia&

Este estimativo se de!e reali%ar para cual"uier proyecto considerando los

siguientes criteriosK ;ida )til de la o!ra& -ipo de estructura& acilidades de reparaci$n y ampliaci$n& Peligro de p/rdida de vidas& 8ostos de la o!ra&



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8uando se considera el tipo de o!ra para seleccionar la creciente de dise#o, seemplea el criterio del periodo de retorno .-&

4e la ecuaci$n =&@ "ue se conoce como riesgo 'idrol$gico, se puede calcular elperiodo de retorno .-, con un riego permisi!le de F la cual es la pro!a!ilidad deocurrencia de m(1imas crecida durante la vida )til de la o!ra& Estas relaciones sepresentan para algunos a#os en el siguiente cuadro&

8uadro =&@& Periodo de retorno - para el dise#o en funci$n del riesgo y de la vida)til de las o!ras&

IE76PEMIIB


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8anales de drena+e 50

Puentes pe"ue#os 2050

7randes puentes 500000

6!ras de desviaci$n temporal de ríos .-)neles, canales 20004i"ues marginales o grandes ríos 5@?

uenteK 9E33 MA-E63 – 9E3_ WIME3EN HC

AAE< 9EA H?2,


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3o se conocen, en algunas de ellas, los intervalos de variaci$n de lasuperficie de cuenca a la "ue son aplica!les&

=&@&&@ ME-646 E-A4I-I86

9E33 MA-E63 – 9E3_ WIME3EN HC, Estos m/todos consistenesencialmente en determinar la ley de distri!uci$n de pro!a!ilidad de me+or a+ustea la serie de registros disponi!les y en la estimaci$n de los par(metroscorrespondientes& El empleo de estos m/todos est( supeditado a la disponi!ilidadde registros 'idrom/tricos continuos durante un periodo de tiempo de al menos @0a#os&


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QPendiente del cauceprincipal .mm

Ministeriode

AgriculturaEspa#a


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Ministerio de AgriculturaEspa#a

=,25 . =&C= 8*E3-A

oJe =,2? . =&C5 8*E3-A

&A&6& =,22 . =&CC 8*E3-A

;en -o 8'oJ @,0= . =&C? 8*E3-A

Promedio =,0=

Asumir =,00

Para el promedio no se cuenta con las ecuaciones de -eme% y


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su!cuenca, solo así se puede anali%ar por separado el efecto de cada una deellas&

c El tiempo !ase .t! de 'idrograma de escurrimiento directo producidopor una precipitaci$n efectiva es de duraci$n constante& Es

conveniente aclarar "ue el valor del tiempo !ase del 'idrogramadepende del m/todo de separaci$n de los gastos, en general, si la!ase es corta incluye )nicamente el escurrimiento superficial, pero sies largo se considera "ue tam!i/n incluye el escurrimientosu!superficial&

d


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=&@&2&2 E-IMA8I63 4E< 9I467AMA 4E E8*IMIE3-6 .9I467AMA-IA37*


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-eme% en su pu!licaci$n Metodol$gica para el c(lculo 9idrometereologico dec(lculo de avenidas propone para cuencas como en el presente caso de monta#a"ue el tiempo de duraci$n del evento de!e ser&

4 S 0&2H.0&CT-c . =&?

Manteniendo el resto de los par(metros del 9idrograma *nitario -riangular, estametodología para la estimaci$n del tiempo de duraci$n del evento se adapta deuna me+or manera a las precipitaciones "ue suceden en nuestro medio, ya "ue lasintensidades mayores se dan entre a 2 'oras&

'.' Ca)dal de Cataci*n.

El caudal de 8aptaci$n "ueda definido en funci$n del tipo de cultivo la superficiede terreno y los caudales de aportaci$n "ue fueron definidos en el !alance 'ídrico&



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'.= Ca)dal Ecol*ico

e define como el agua necesario para preservar los valores ecol$gicos en el enel cauce del mismo, como los 'a!itantes naturales, amortiguaci$n de los e1tremosclimatol$gicos e 'idrol$gicos, preservaci$n del paisa+e&

En la ley @@@ la definici$n aclara "ue no de!iera captarse mas del 20 G delcaudal mínimo, sin em!argo como una convenci$n no escrita en las entidades de



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riego se utili%a el concepto "ue a partir del caudal medio estimado se considere un0 G como caudal ecol$gico& Para el caso del proyecto en particular de riego de

Alto Patacamaya el caudal a captar solo llega a @0 ls, como se muestra en elcuadro siguiente .ver detalle en ane1o caudales mediosK



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Aguas a!a+o del lugar destinado a la o!ra de toma e1iste la toma tipo a%udderivador del cual se pretende reali%ar la e1trapolaci$n de datos&

otografía I o!ra de toma e1istente .aguas a!a+o distante a C00 m&

En la corona del a%ud se cuenta con datos de 'ormig$n armado los cualespresentan marcas de aguas 'ist$ricas& 4e la misma forma se cuenta con marcasen la %ona de los muros de encauce&

Pri-era Esti-aci*n.

A partir de la marca de agua se asume "ue la misma pertenece al tirante críticocon esta consideraci$n se determina el caudal posi!le& 8onforme a la figuraK

_c Q . 5&

4$ndeK



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_c K -irante critico .m

X K 8audal .m@s

B K Anc'o del ;ertedero .m7 K 7ravedad H& .ms2

4atosK

_c K 0,50 m .Medido en el lugar a la altura de los !lo"ues de la fotografía&

B K 2H m&

es)ltado.

X K @2, m@s .8audal 9ist$rico

SEGUNDA ESTI/ACION.

e tiene la medida del tirante normal en el muro de encauce se tiene una marcade m&

9a Q . 5&2

94 K ,00 m&

8onsideramos "ue la altura de carga de velocidad es desprecia!le por lo "ue solose estimara el caudal con la medida de la carga de agua&

X Q 2&2 T . < – 0&9T 9@2 . 5&@



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4e!ido a "ue e1iste una contracci$n en la %ona de las compuertas se considera suefectoK

4$ndeK

< K


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_ .m 0,C0

rea .m2 20,?0

Perímetro .m @5,?09 .m 0,5

; .ms ,?5

X .m@s @C,2C

X promedioK @=,5@ .m@ s

=.2Dise0o de la ,ocato-a.

8alculo de la e+a de Entrada&

En !ase al re"uerimiento de riego se de!e captar un caudal de @0 ls, sin em!argose de!e esta!lecer por seguridad un caudal 2 o @ veces el necesario, se adoptaC0 ls para la captaci$n&

X Q M!9@2 . 5&5

4$ndeK

M K 8oeficiente

! K Anc'o del vertedero .longitud de la cresta

9 K 8arga so!re la cresta&

Para el c(lculo del coeficiente de descarga puede aplicarseK

ormula de Donovalov&

Mo Q



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ormula de Ba%in

Mo Q

ormula de rancis

X Q ,@B'@2

eg)n la recomendaci$n de la !i!liografía de LPresas 4erivadoras del P6A767IN el um!ral de la re+illa de captaci$n mínimo de!e encontrarse a 0,50 m& de lasolera del rio&

Para el dimensionamiento de la re+illa se asumir( una altura de 0,20 m& paradeterminar el anc'oK

ro&


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-ramo Medido&

4esnivel .m 0,H


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Coordenadas del a8)d.

El c(lculo de las coordenadas se reali%ara a partir de la ecuaci$n de 8EA7*E

9 Q 0,mO&5 Q 290&5_ . 5&?

M w x w w x ww w x ww w x w w x w

w w x www w x ww w x w w x ww x ww x ww w x www w x www w xw w xww



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M Q

w x

w x w w w x w w w w x w w w x w w w w x w

ww x ww w w x www ww w x www ww w x ww ww w x ww

ww ww ww xwww www w xwww

Dise0o del barraje de"iniendo lonit)d :se)nda arte;


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elaci$n entre la velocidad re"uerida para el arrastre y el tama#o de

El di(metro m(1imo no se determin$ por granulometría se adopta una velocidadconsiderando de 0&05 m Q 5 cm para arena y grava de ,5 ms

Anc'o del canal de limpia

B Q F " Q

B K Anc'o del canal de limpie%a .m

Xc K 8audal a discurrir en el canal de limpia para eliminar el material de arrastre.m@s

" K 8audal por unidad de anc'o .m@sm

;c K ;elocidad en el canal de limpia para eliminar el material .ms

7 K Aceleraci$n de gravedad .ms2

e tiene algunas recomendaciones so!re los par(metros o características delcanal de limpiaK

& El caudal de limpie%a puede ser 2 veces el caudal a derivar o igual al caudal

medio del rio&

2& ;elocidad en la %ona de limpia se recomienda "ue este entre ,5 – @,00 ms

@& e recomienda "ue el anc'o sea un d/cimo de a longitud de !arra+e&

En !ase a las recomendaciones anteriores se asumir(n los siguientes datosK

Xc K 200,00 ls .caudal para uso de la limpie%a del canal

;c K ,50 ms

" K0,@= ms .descarga por unidad de anc'o

B K 0,5 ms anc'o de la c(mara de limpie%a asumir K 0,C0 m



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=.'Dise0o del colc3*n a-orti)ador.

8alculo de tirantes con+ugados&

e verifica en "u/ estado se produce el resalto&

e determina las condiciones de la secci$n 0 u!icado aguas arri!a del a%ud&

A partir de la ecuaci$n de energía se de!e esta!lecer el tirante _I correspondientea la secci$n&



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e tieneK

N > _o > Q N > _ > > D . 5&

iendo conservador y sin peligro de generar so!redimensi$n se puede considerar DQ0&de!ido a p/rdidas de carga generado en el tramo&


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4a la ecuaci$n de vertederos se determina L9 se de!e tomar en cuenta "uee1iste una contracci$n de!ido a la u!icaci$n de la compuerta de limpie%a&

4atos en la u!icaci$n de la toma

< K 2,C0 m .


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Calc)lo del tirante conj)ado.

N > _o > Q N > _ > > D

El tirante con+ugado ser( por lo tanto&

0&?0 >

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