PUENTE CANAL, DESARENADOR

ES Y SIFONES

1.-INVESTIGUE SOBRE LA TEORÍA, ANÁLISIS, DISEÑO DE LOS SIFONES INVERTIDOS COMO OBRAS DE ARTE EN PROYECTOS DE IRRIGACIÓN. EN QUÉ CASOS SE JUSTIFICA SU USO Y CONSTRUCCIÓN

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Un sifón está formado por un tubo, en forma de "U" invertida, con uno de sus extremos sumergidos en un líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. El orificio de salida debe estar más abajo de la superficie libre, pues funciona por gravedad,

TEORIA

Pasando el plano referencial por el extremo de salida de la tubería y aplicando la ecuación de la energía entre la fuente y la sección de salida del conducto.

La fuente de energía externa lo constituye la presión atmosférica local para el tramo de ascenso y la carga hidráulica para el ramal de descenso.

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ANÁLISIS

SIFÓN INVERTIDOEl sifón invertido nos permite burlar obstáculos pasando por depresiones topográficas. Es una solución técnica que nos permite evitar o burlar grandes desarrollos de canales y/o zonas inestables de terreno. La estructura conduce el agua mediante tubería con presiones positivas y cubre grandes distancias con pequeñas diferencias de niveles

DISEÑO DE SIFONES

INVERTIDOS

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Accesorios:

Rejillas de protección en los canales de llegada y de descarga

Válvula de purga en la sección más baja

Codos de cambios de dirección

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Para alimentar surcos de riego:Es un sistema bastante utilizado puesto que permite retirar el agua desde el canal terciario de riego sin dañar el canal mismo, que generalmente es de tierra. Generalmente estos sifones son de PVC flexible, de un diámetro de entre 2” y 3”.

Para atravesar depresiones en el terreno:En esta aplicación en realidad se utiliza lo que comúnmente se llama sifón invertido. Si un canal se encuentra a su paso con una depresión del terreno natural que obligaría a construir un terraplén muy elevado, muy frecuentemente es más conveniente interrumpir el canal con un tubo en forma de “U”, atravesando así la depresión y retomando luego el canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada.

APLICACIONES

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EJEMPLOS REALES

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SIFÓN DE ALGECIRASLongitud: 401 m. Doble tubería de hormigón con camisa de chapa D.I.: 1,80 m.Número de porta sifones: 2

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CHACO – TAPENAGÁ:

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SIFÓN DE ORIHUELALos Tubos del Trascase cruzan la Vega Baja del río Segura en Orihuela

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IMPORTANCIADENTRO DE LA INGENIERIA

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La ingeniería hidráulica se auxilia de los

sifones para transportar agua por

encima de una elevación o colina y en

los laboratorios de química también se

recurre a estos aparatos, de vidrio, metal o goma, para

«bombear» líquidos de un recipiente a otro.

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE UN

SIFÓN

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Un equipo de limpieza de sifones bastante eficiente es la denominada Bucket-Machine. Este equipo está provisto de un motor, que

es responsable del accionamiento de una roldana que enrolla y

desenrolla un cable de acero, que tiene en la

extremidad un recipiente que se introduce por el interior de las tuberías,

raspando la solera y recolectando el material

sedimentado.

Se recomienda la realización de inspecciones regulares, a través de las cuales puedan ser previstas a tiempo la remoción de obstrucciones incipientes.

La limpieza puede ser efectuada por diversos procedimientos.

Limpieza manual, utilizando raspadores con cables.

Lavado con agua proveniente de camiones succión presión.

Retención temporal del agua en el tramo aguas arriba del sifón, seguida de una apertura instantánea de la compuerta en la cámara de entrada.

Descarga de fondo en el punto bajo del sifón si las condiciones locales lo permiten.

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2. INVESTIGUE SOBRE TEORÍA, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS DESARENADORES, EN QUE TAMOS DEL CANAL SE RECOMIENDA Y POR QUÉ

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ES Desarenador es una estructura diseñada

para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.

TEORIA

Desarenador longitudinal Desarenador de vórtice

Su funcionamiento se basa en la reducción de la velocidad del agua y de las turbulencias, permitiendo así que el material sólido transportado en suspensión se deposite en el fondo, de donde es retirado periódicamente.

Los sistemas de desarenación del tipo vórtice se basan en la formación de un vórtice (remolino) inducido mecánicamente, que captura los sólidos en la tolva central de un tanque circular. Incluyen dos diseños básicos: cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger la arena y cámaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vórtice dirige los sólidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material orgánico más liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a través de la cámara de arena.

TIPOS DE DESARENADORES

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DESARENADOR LONGITUDINAL

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DESARENADOR DE VÓRTICE

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CONSIDERACIONES GENERALESPre tratamiento y acondicionamiento previos Esta estructura persigue principalmente los objetivos de reducir los sólidos en suspensión de distintos tamaños que traen consigo las aguas. La sedimentación es un proceso muy importante. Las partículas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los sistemas o procesos de tratamiento ya que elevadas turbiedades inhiben los procesos biológicos y se depositan en el medio filtrante causando elevadas pérdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros.

DISEÑO DE DESARENADORES

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INFORMACIÓN BÁSICA PARA EL DISEÑOa) Caudal de Diseño Las unidades en una planta de tratamiento serán diseñadas para el caudal máximo diario.  b) Calidad fisicoquímico del agua Dependiendo del la calidad del agua cruda, se seleccionarán los procesos de pre tratamiento y acondicionamiento previo.

c) Características del clima Variaciones de temperatura y régimen de lluvias.

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ESTUDIO DE CAMPO

a) Estudio de fuentes: que incluya los aforos y los regímenes de caudal de por lo menos los últimos tres años.

b) Zona de ubicación: levantamiento topográfico a detalle, análisis de riesgo y vulnerabilidad de ella a desastres naturales.

c) Análisis de suelos y geodinámica

d) Análisis de la calidad del agua.

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ALTERNATIVAS DE PRE TRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO PREVIOLa selección de los procesos dependerá de la calidad del agua, los riesgos sanitarios involucrados, y la capacidad de la comunidad. Normalmente las plantas de tratamiento de agua en el medio rural utilizan los desarenadores y sedimentadores convencionales.

ANÁLISIS DE LA CALIDAD DE AGUA DE LA FUENTEParámetros básicos de calidad del agua.

E. Coli, se aceptan como alternativa las bacterias coliformes fecales.

Turbiedad. En aquellos lugares donde se tenga evidencia de la existencia de sustancias nocivas o metales pesados se deberán exigir los análisis respectivos.

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ANÁLISIS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD DE LAS INSTALACIONES

a) Análisis de riesgo Los diseños deben contemplar los riesgos que conllevan las amenazas más frecuentes de fenómenos naturales y otros predominantes en la zona: lluvias, sequías, sismos, etc., principalmente en cuanto a su ubicación. b) VulnerabilidadDe las estructuras e instalaciones a:

Crecidas e inundaciones. Períodos de sequía. Contaminación de la fuente. Intensidad y magnitud de sismos. Erosión.

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DISEÑO DEL DESARENADOR

a) Zona de entrada Tiene como función el conseguir una distribución uniforme de las líneas de flujo dentro de la unidad, uniformizando a su vez la velocidad. b) Zona de desarenación Parte de la estructura en la cual se realiza el proceso de depósito de partículas por acción de la gravedad. c) Zona de salida Conformada por un vertedero de rebose diseñado para mantener una velocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada. d) Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada Constituida por una tolva con pendiente mínima de 10% que permita el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los sedimentos.

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CRITERIOS DE DISEÑO El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios

económicos y técnicos es de 8 a 16 años. El número de unidades mínimas en paralelo es 2

para efectos de mantenimiento. El periodo de operación es de 24 horas por día. Debe existir una transición en la unión del canal o

tubería de llegada al desarenador para asegurar la uniformidad de la velocidad en la zona de entrada.

La relación largo/ancho debe ser entre 10 y 20. La sedimentación de arena fina (d<0.01 cm) se

efectúa en forma más eficiente en régimen laminar La sedimentación de arena gruesa se efectúa en

régimen de transición con valores de Reynolds entre 1.0 y 1 000.

La sedimentación de grava se efectúa en régimen turbulento con valores de número de Reynolds mayores de 1 000.

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EJEMPLOS REALES

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1. Toma y Desarenador Huayllapa: Donde se captará y desarenará parte de las aguas del río Huayllapa.

2. Túnel de Conducción Huayllapa (6.2 Km.): Conducirá las aguas desde el Desarenador Huayllapa hasta la entrada del Pique Vertical 1.

3. Toma y Reservorio Pumarinri: Donde se captará y embalsará parte de las aguas del río Pumarinri.

4. Túnel de conducción Pumarinri (5.1 Km.): Conducirá las aguas desde el Reservorio Pumarinri hasta la entrada del Pique Vertical 1.

5. Pique Vertical 1: A través de este túnel las aguas caerán 850 m. En el pie de la caída se ubicará la Casa de Máquinas 1.

6. Casa de Máquinas 1: Estructura donde se ubicarán las turbinas. Es aquí donde se produce la energía eléctrica debido a la fuerza de la caída de las aguas. La energía generada se transportará por medio de unos cables hacia la Línea de Transmisión.

7. Túnel de Descarga 1 (1 Km.): Mediante este túnel se devolverá las aguas utilizadas para la generación eléctrica al río Pumarinri, sin alteración alguna en su calidad.

8. Túnel de Acceso a Casa de Máquinas 1: Permitirá el ingreso del personal a la Casa de Máquinas 1 para labores de operación y mantenimiento.

9. Toma y Reservorio Sahuay: Donde se captará y embalsará parte de las aguas del río Pumarinri.

10. Túnel de Conducción Rapay (4.9 Km.): Conducirá las aguas desde el Reservorio Sahuay hasta la entrada del Pique Vertical 2.

11. Pique Vertical 2: A través de este túnel las aguas caerán 660 m. En el pie de la caída se ubicará la Casa de Máquinas 2.

12. Casa de Máquinas 2: Estructura donde se ubicarán las turbinas. Es aquí donde se produce la energía eléctrica debido a la fuerza de la caída de las aguas. La energía generada se transportará por medio de unos cables hacia la Línea de Transmisión.

13. Túnel de descarga N° 2 (1 Km.): Mediante este túnel se devolverá las aguas utilizadas para la generación eléctrica al río Rapay, sin alteración alguna en su calidad.

14. Túnel de Acceso a Casa de Máquinas 2: Permitirá el ingreso del personal a la Casa de Máquinas 2 para labores de operación y mantenimiento.

15. Línea de Transmisión: Transportará la energía eléctrica generada en las Casas de Máquinas 1 y 2.

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IMA

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1. Río Rímac  2. Dosificador de polímeros  3. Desarenadores 4. Precloración             5. Estanques reguladores   6. Dosicación de coagulantes  7. Decantación 8. Planta de recirculación 9. Filtración 10. Cloración 11. Reservorio de almacenamiento

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3.- INVESTIGUE TEORÍA, ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN PUENTE CANAL, NO NAVEGABLE Y NAVEGABLE

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L Son estructuras que sirven para cruzar

una quebrada por el cual circula en agua en forma constante o periódica.

TEORIA

PUENTE ACUÍFERO DE MAGDEBURG

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L1. GEOTECNIA Sondeos en ambos márgenes del canal, con

una profundidad máxima de 100 metros. Sondeos en la roca. Perfiles de refracción sísmica en ambas

costas. Ensayos de laboratorio.

2. ESTUDIOS MARINOS Estudio de mareas. Estudios de corrientes Estudio de oleaje. Estudio de tsunami.

ANÁLISIS

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L3. ESTUDIOS SÍSMICOS

No solamente condiciones resistentes para el sismo máximo esperable, sino que también se exigen condiciones de servicio en la estructura para un sismo algo menor cuya probabilidad de ocurrencia a lo largo de la vida prevista de la estructura es mucho mayor.

4. ESTUDIOS DE VIENTO

Necesidad de garantizar la estabilidad aerodinámica del tablero

5.DEFINIR LAS CONDICIONES FUNCIONALES

Tipo y dimensiones de los servicios que debe transportar el puente, o el gálibo mínimo necesario.

PU

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TE

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NA

LSe inauguró en Diciembre del 2003, costó unos 500 millones de euros y mide 918 metros de longitud. Se construyó para unir las partes oriental y occidental de Alemania.

CANAL SOBRE EL RIO ELVA

4.- ESTUDIOS PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SIFONES INVERTIOS Y DESREANADORES

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ESTUDIOS Estudios topográficos Estudios Hidrológicos e Hidráulicos Estudios Geológicos y Geotécnicos Estudios de Riesgo sísmico Estudios de Impacto Ambiental Estudios de trafico Estudios Complementarios Estudios de trazos de vía

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ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS

a) Realizar los trabajos de campo para elaborar los planos topográficos

b) Proporcionar la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales

c) Establecer puntos de referencia para el replanteo

d) Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, así como la ecología y sus efectos en el medio ambiente.

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ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICOS

Sus objetivos son establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río, canal, etc.

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ESTUDIOS GEOLÓGICOS Los objetivos son establecer las características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificando tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondientes. Comprenderán:

Descripción geomorfológico Zonificación geológica Identificación y características de fallas geológicas Definición de zonas de deslizamientos, huaycos y

aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro

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ESTUDIOS GEOTÉCNICOSLos objetivos son establecer la estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables.

Deberán comprender la zona de ubicación del puente, estribos, pilares y accesos

Los estudios geotécnicos deberán comprender lo siguiente:

Ensayos de campo en suelos y/o rocas Ensayos de laboratorio (muestras extraídas en la

zona) Descripción de las condiciones del suelo,

estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o base rocosa

Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuados, así como parámetros geotécnicos preliminares para el diseño del puente al nivel de anteproyecto

Informe técnico

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DESARENADOR DEL CANAL MADRE CHAVIMOCHIC