trabajo de presas

INDICE

1. Introducción……………………………………………………………………...Pág. 2

2. Objetivos…………………………………………………………………………Pág. 3

3. Generalidades…………………………………………………………………...Pág. 3

3.1. Ubicación Geográfica……………………………………………………..Pág. 3

3.2.Situación socio económica………………………………………………..Pág.3

4. Delimitación de la cuenca hidrológica de Paruro…………………………....Pag.4

5. Calculo de área y perímetro…………………………………………………….Pag.5

6. Calculo de caudal máximo………………………………………………….......Pag.5

7. Diseño de presa de tierra……………………………………………………….Pag.8

7.1.Altura de Presa………………………………………………………………Pag.8

7.2.Altura de la ola por viento………………………………………………….Pág. 8

7.3. Borde libre…………………………………………………………………..Pag.9

7.4.Ancho de la coronación……………………………………………….......Pag.9

7.5. Inclinación de las taludes ………………………………………………..Pag10

7.6.Redimensionamiento de las características geométricas de la

presa………………………………………………………………………...Pag.12

7.7.Selección de tipo de presa………………………………………………Pag.12

8. Línea de saturación……………………………………………………………Pag.13

9. Calculo de infiltracion………………………………………………………….Pag.15

10.Conclucion………………………………………………………………………Pag.15

DISEÑO DE PRESA - PARURO Página 1

DISEÑO DE UNA PRESA DE TIERRA

1. INTRODUCCION

Para el diseño de Presas de Tierra, cuya finalidad recae en contener o

almacenar agua que luego será usada tanto en regadío como para consumo

masivo de los habitantes de las comunidades conectadas al sistema, debemos

tener en cuenta ciertas leyes físicas y geológicas para el buen desempeño y

construcción de estas.

Las presas de materiales sueltos son terraplenes artificiales

construidos para permitir la contención de las aguas, su almacenamiento o

su regulación. Este tipo de presa fue la más utilizada en la antigüedad. En los

siglos XIX y XX han tenido uso bastante difundido debido al rápido desarrollo

de la técnica para trabajos con tierra y roca, y por la gran variedad de

esquemas constructivos que permite utilizar prácticamente cualquier suelo que

se encuentre en la zona,

desde materiales de grano fino hasta suelos rocosos previamente fracturados.

Además de esto, las presas de materiales sueltos tienen menos exigencias a la

deformabilidad de la fundación que cualquier otro tipo de presa.

Cualquier tipo de presa debe ofrecer condiciones de seguridad durante la

construcción y en el transcurso de su operación. Para ello, es importante que

exista una buena coordinación entre el diseño y la construcción para asegurar

que se hagan las correcciones necesarias de manera que las obras se ajusten

lo mejor posible a las condiciones reales de campo.


2. OBJETIVOS

El objetivo de este trabajo es dar a conocer los requerimientos para el diseño

de una presa de tierra y brindar herramientas complementarias para el análisis

de una presa como así como los software adecuados para este fin, todo esto

coordinado y trabajando en equipo

3. GENERALIDADES

3.1.UBICACIÓN GEOGRAFÍA

Paruro está ubicado:

Departamento: Cusco

Provincia :Paruro

Distrito :Paruro

Altitud : 3,043 m.s.n.m.

La provincia se encuentra ubicada a 64 k.m. de la capital del departamento

de Cusco, su territorio abarcando zonas alto andinas y valles inter andinos,

cuenta con una extensión territorial de 1984.42 K.M.2. Que representa el

27.57% de la superficie total del departamento de Cusco

3.2.SITUACIÓN SOCIO ECONÓMICA

La actividad económica más relevante es la agropecuaria, que es de donde

provienen los ingresos mayoritarios de las familias de la provincia, a esto le

sigue el Comercio, la artesanía y otros. A pesar de tener centrada la

actividad económica en la agricultura y ganadería, estas se encuentran

estancadas debido a varios factores de la producción: Disponibilidad y

tenencia de tierras agrícolas, tecnología de producción, infraestructura

agrícola (riego)ineficiente, mercados con precios estancados y que no

cubren los costos, escasa accesibilidad de vías a las comunidades y

lugares de producción, ausencia de créditos agrícolas con intereses de

acuerdo al área rural, a esto se suma el riesgo climático, de heladas

fuertes, granizo, sequía o inundación según el comportamiento del clima


en el año. Dentro de los cultivos de mayor importancia están: Papa, maíz,

cebada, haba, trigo, frijol, garbanzo, y otros de menores volúmenes que

serían el olluco, tarwi, oca, quinua, arveja, mashua, cebolla de cola y frutas

como tuna y capulí. Cuyes. Dentro de las crianzas más importantes están:

El ganado vacuno, ovinos y porcinos, y en menor proporción las aves de

corral.

4. DELIMITACION DE LA CUENCA HIDROLOGICA DE PARURO


5. CALCULO DE AREA Y PERIMETRO

ALTITUD(msnm) AREAS PARCIALES(km2)3200 0.54

3400 2.15

3600 2.63

3800 4.34

4000 6.43

4200 6.36

4400 3.42

TOTAL 25.87

Areatotal de lacuenca=25.87 km2

Perimetro=38.95km

6. CALCULO DE CAUDAL MÁXIMO

METODO RACIONAL

Q=C∗I∗A3.6

A=área de la cuenca=25.87Km2=2587HasI=intensidad máxima-Para obtener las intensidades máximas de precipitación optamos por utilizar: las ecuaciones establecidas por la misión técnica alemana – PLAN MERIS:

Tiempo de retorno Logaritmo natural de la intensidad2 Ln(I2)=1.98425 - 0.55465Ln(T)5 Ln(I5)=2.25252 -0.55465Ln(T)

10 Ln(I10)=2.39292 - 0.55465Ln(T)20 Ln(I20)=2.50465 - 0.55465Ln(T)50 Ln(I50)=2.62813 - 0.55465Ln(T)

100 Ln(I100)=2.70817 - 0.55465Ln(T)

Formula del U.S.SCS.


Tc= 0.02872∗L0.80( 1000

N−9)

1.67

S0.5

S=pendiente de la cuenca =7.87%L=110A0.6 =110(2587)0.6 =25280.44Calculo del número de curva:-uso de la tierra en la cuenca de Paruro= sembríos cerrados o cembrios en rotación-condición hidrológica: pobre-tipo de suelo:C=de moderado a alto potencial de escurrimiento

CONDICION DE HUMEDAD ANTECEDENTE PROPUESTOS POR ‘SCS’.Condición de humedad Precipitación acumulada de los 5 días previos al evento

en consideración (cm)Estación seca Estación de crecimiento

I(Seca) <1.3 <3.5II(media) 1.3 a2.5 3.5 a 5

III(húmeda) >2.5 >5

-condición de humedad: CHA II. Optamos CHA II por que en la zona de Paruro las curvas de nivel describen una topografía en donde existen terrazas en lo que suponemos que existen sembríos por lo que tenemos humedad.

cobertura Numero de curvaUso de tierra

Tratamiento o practica Condición hidrológica

A B C D

Sembríos cerrados, o cembrios en rotación

Surcos rectos Pobre 66 77 85 89Surcos rectos Buena 58 72 81 85Curvas de nivel Pobre 64 75 83 85Curvas de nivel Buena 55 69 78 83Curvas de nivel y en terrazas Pobre 63 73 N=80 83Curvas de nivel y en terrazas buena 51 67 76 80

DE donde obtenemos el valor de N: N=80


Tc= 0.02872∗25280.440.86( 1000

80−9)

7.840.5

Tc=154.9min=2.58hrsPara un periodo de retorno de 10 años y una duración igual al Tc = 2.58; la intensidad máxima es :

Ln(I10)=2.39292 - 0.55465Ln(T) Imax=6.47mm/h- C=coeficiente de escorrentía en función de la cobertura vegetal, pendiente y textura.

Tipo de vegetación pendiente TexturaFranco arenoso Franco arcillo limoso

Franco limosoarcilloso

Forestal 0 - 5 0.10 0.30 0.405 - 10 0.25 0.35 0.50

10 - 30 0.30 0.50 0.60Praderas 0 - 5 0.10 0.30 0.40

5 - 10 0.15 0.35 0.5510 - 30 0.20 0.40 0.60

Terrenos cultivados 0 - 5 0.30 0.50 0.605 - 10 0.40 C=0.60 0.70

10 - 30 0.50 0.70 0.80Remplazando obtenemos Qmax:

Q=0.6∗6.47∗25.87

3.6

Qmax=27.89 m3/seg

MÉTODO DE MC MATH

Q = 0.0091∗C∗I∗A4 /5∗S1 /5

C=factor de escorrentía de MC MATH:

Vegetación Suelo TopografíaCobertura (%) C1 Textura C2 Pendiente

(%)C3

100 0.08 Arenoso 0.08 0.0-0.2 0.0480-100 0.12 Ligera 0.12 0.2-0.5 0.0650-80 0.16 Media 0.16 0.5-2.0 0.06


20-50 0.22 Fina 0.22 2.0-5.0 0.100-20 0.30 Rocosa 0.30 5.0-10.0 0.15

De donde obtenemos el valor de C=C1+C 2+C 3=0.22+0.16+0.15=0.53

-Para un periodo de retorno de 10 años y una duración igual al Tc = 4.4; la intensidad máxima es:Ln(I10)=2.39292 - 0.55465Ln(T) Imax=6.47mm/h

- A=área de la cuenca=25.87Km2=2587Has

- S=pendiente de la cuenca =0.78o/ooRemplazando tenemos:

Q = 0.0091∗0.53∗6.47∗25874 /5∗0.781 /5

Qmax=15.95 m3/seg

RESUMEN

METODO CAUDAL MAXIMO(m3/seg)RACIONAL 27.89MC MATH 15.95Promedio 21.92

7. DISEÑO DE PRESAS DE TIERRA

No hay un método matemático que permita calcular la sección transversal de la

presa todas se han diseñado basándose en experiencias anteriores. En este caso

nos basaremos en los criterios tradicionales.

7.1.ALTURA DE PRESA

Ahora basándonos en la altura para obtener el volumen de regulación

requerido, la topografía nos sugiere una altura de presa de 50 m, hasta la

cota 4300 m.s.n.m.

7.2. ALTURA DE LA OLA POR VIENTO


Según la formula empírica de Stevenson

H 0=0.76+0.34 √F−0.26 4√FDonde F es el Fetch en Km:

7.3. BORDE LIBRE

Utilizaremos la fórmula de combinación de Knapen:

bl=0.75H H+V G

2

2G

Donde Ho es la altura de la ola según Stevenson y VG (m/s) es la

velocidad de la ola según Gaillard:

V G=1.52+2H 0

7.4.ANCHO DE LA CORONACIÓN

Depende de los siguientes factores

Naturaleza de los materiales de relleno y percolación permisible a

través del cuerpo de la presa, con el embalse a nivel de operación

normal.

Altura e importancia de la estructura.

Posible utilización de la coronación de la presa como vía de

comunicación.

Practibilidad de la construcción


Por lo general no debe ser menor a 3.6 m para facilitar la

maniobrabilidad de los equipos mecánicos, aunque esta

consideración es relativa.

Existen criterios para obtener un ancho de coronación de la presa de

tierra citaremos alguno

Criterio de T. Knappen b1=1.65√H (07)

Criterio de E.T. Preece b1=1.10√H+1.00 (08)

Criterio del código de

Arizona de 1960

b3=3.653√H .1 .50 (09)

Criterio del Bureau of

Reclamen tiónb4=

H5

+3.05 (10)

Donde H es la altura de la presa en metros y b1, b2, b3, b4 son los

anchos de corona en metros para cada criterio respectivamente.

7.5. INCLINACION DE LAS TALUDES

La inclinación de los taludes según el reglamento de Arizona, para presas

pequeñas de tierra se basa en el siguiente cuadro:

Altura de la Presa(m)

Talud mínimo aguas arriba(V:H)

Talud Mínimo(V:H)

4.5-12 2:1 1.5:112.0-30 2.5:1 2:130.0-45 3:1 2.5:1

Tabla 09: Inclinaciones mínimas sujetas a la estabilidad

7.6.REDIMENSIONAMIENTO DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS

DE LA PRESA

De los cálculos antes mencionados obtenemos:


Altura de almacenamiento 50mFetch (Km) 6.62 km

Altura de la ola (H0) 1.20 mVelocidad de la ola según Gaillard 3.92 m/seg

Bordo libre 1.70 mAltura total de la presa 53 m

Anchos de corona según los criterios tradicionales.

Criterio de T. Knappen B1 = 12 mCriterio de E:T. Preece B2 = 9 m

Criterio del código de Arizona de 1960 B3 = 13.5 mCriterio del Bureau of Reclametion B4 = 13.6 m

Por lo tanto se utilizara ancho de corona igual a 12 m.

MAMO 3200 msnmNAME 3250 msnm

Por qué el ancho de la Corona es de:

Altura de la Presa

(m)

Talud mínimo aguas arriba

(V:H)

Talud mínimo aguas abajo

(V:H)

54 3:1 2.5:1

Para el nucleó impermeable

Altura de la Presa

(m)

Talud mínimo aguas arriba

(V:H)

Talud mínimo aguas abajo

(V:H)

54 1:1 1.5:1

Graficas en planta y perfil longitudinal de los detalles de los niveles de la

presa


Para esto debemos tener cuidado con otros aspectos como la infiltración y la

presión de poros, para esto debemos tener en claro cuál es el objetivo del diseño,

tener una estructura estable que permita optimizar esfuerzos en su construcción.

Imagen tridimensional del objetivo del diseño.

7.7.SELECCIÓN DE TIPO DE PRESA


9.- CALCULO DE INFILTRACION

Para el caso de la permeabilidad el grupo asumio que el tipo de suelo en el

estrato es:

K=1.1∗10−5

q i=k∗∆h∗N cN e

q i=1.1∗10−5∗53∗4

9

q i=¿0.026cm3/seg/m

10.- CONCLUCIONES

La calidad de la informacion es vital para realizar los calculos en el diseño

de la presa de tierra, ya que de no ser asi se realizara un diseno de presa

que no se ajuste a las necesidades y alcance los fines para los que fue

destinada su construccion.

Para la altura tomada en la presa se tubo en concideracion el punto del

envalce, el cual esta detallado mediante una seccion transversal.


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