UNIVERSIDAD NACIONAL “PEDRO RUIZ GALLO” FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PROYECTO INTEGRADOR DE DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS

DISEÑO DE LA PRESA DE EMBALSE YUNCAN

I. OBJETIVOS

En la Planificación Integral para un Proyecto Hidráulico, se debe considerar la Presa Yaucán en un tramo estrecho del valle,entre Bamba y la desembocadura del Río Poma. El volumen del embalse Yaucán debe ser lo suficientemente grande para cubrir la demanda de agua tanto para la agricultura,uso doméstico,así como para la generación de energía eléctrica en una Central Hidroeléctrica.El cuerpo de apoyo de la Presa sería de enrocado, previéndose zonas de transición entre el enrocado y el núcleo de impermeabilización.

II.ASPECTOS GENERALES DEL PROYECTO

Las condiciones topográficas,hidrológicas y geológicas permiten la construcción de una presa que formará el embalse recomendado.

En el estudio de factibilidad Técnico-económico se recomienda un volumen total de embalse en la Presa Yaucán de 185 Millones de m3.,el cual debe cubrir la demanda de agua para uso agrícola,doméstico, y energético.

En el Embalse Yaucán se acumularán las avenidas,teniendo así las reservas de agua para el mejoramiento de los caudales en el río en el tiempo de estiaje.

La situación topográfica-morfológica de esta zona (ver planos) muestra las condiciones adecuadas tanto para la construcción de una Presa de escollera como para sus obras hidráulicas requeridas:al lado derecho el Aliviadero de Crecidas y al lado izquierdo el Túnel de Desvío y Servicio.

El tipo de Presa recomendada es de enrocado.existiendo dos posibilidades para conseguir la impermeabilidad de la presa: núcleo ancho de material arcilloso, y núcleo asfáltico.

El Túnel de desvío y de Servicio tendrán igual longitud y diámetro. El túnel de servicio tiene dos funciones:desvío del río Yaucán durante la

construcción,sirviendo como túnel de desvío, y de descarga de servicio después de la construcción,sirviendo durante su vida útil.

El Aliviadero de Crecidas está compuesto por: vertedero lateral,canal colector,canal de transición y rápida..

III. INFORMACION BASICA

TOPOGRAFIA.-

- Plano UPT-1 : Ubicación y Planta Topográfica a curvas de nivel . Escala 1 : 25000- Plano T-01 : Curvas de Nivel. Escala 1:250,000- Plano EGP-2 : Esquema Planta General. Escala 1 : 2000- Plano PLS-3 : Perfil Longitudinal-Secciones. Estructuras Conexas. Escala indicada.

HIDROLOGIA .-

Se debe considerar los parámetros hidrológicos siguientes :- Capacidad Util del Embalse : 170.00 MMC- Capacidad del Túnel de Servicio : Q= 25 m3/s- Capacidad del Túnel de Desvío : Q50= 350 m3/s- Caudal para Aliviadero : Q = 320 m3/s- Volumen de retención o superalmacenamiento : 25 MMC- Tasa de Sedimentación promedio anual : 0.75 MMC- Período de Olas :1.55 seg

GEOLOGIA.-

En el lugar elegido para la Presa,de valle relativamente estrecho,el río se abre paso a través de rocas andesíticas formadas por efusiones individuales que se encuentran encima de la serie Chota de edad cretáceo superior.

Estas zonas de roca alcanzan espesores de varios metros.En la parte occidental de la sección de la Presa,después de la falla principal,las andesitas son seguidas por lutitas y areniscas de la serie chota.

En relación a la permeabilidad y estabilidad de la zona de obras,desde el punto de vista geológico-constructivo es de importyancia la fallaque corta el valle en su eje longitudinal.

Los resultados de los estudios geológico-constructivos generales,la evaluación de las perforaciones de reconocimiento realizadas en la sección de la Presa,así como las pruebas de permeabilidad y pruebas de inyección de cemento,indican que se puede construir en el sitio elegido tanto una presa de tierra como de enrocado con una planificación adecuada .El cuerpo de la presa se encontraría completamente dentro de la masa andesíítica.

MATERIALES DE CONSTRUCCION

Los materiales para filtros y agregados se encuentran en cantidad suficiente en los valles del Río Poma y del Río Yaucán.

Se estima que el material rocoso para el cuerpo de apoyo de la presa se presentará en la cantera Puente Corel en forma de planchas.

En referencia a la explotación de la cantera y a la estimación de costos,debe tenerse en cuenta la presencia zonal de rocas descompuestas hasta grandes profundidades.

Los parámetros para los cálculos de estabilidad de la Presa ,son los siguientes:Relleno de Piedra: γ = 18.8 KN/m3 ; γa = 11.0 KN/m3 ; Ф = 40º ; C = 0Subsuelo : Ф = 25º ; C = 5 KN/m2

Donde : γ = densidad del relleno húmedoγa = densidad bajo influencia de empujeФ = ángulo de fricción internaC = cohesión

IV. CONSIDERACIONES y DETERMINACIONES EN EL DISEÑO

La geometría de la presa a proyectar corresponderá a una sección trapezoidal simétrica de materiales sueltos, cuyas características geométricas más importantes serán :

Nivel del fondo del río : Aprox. 2,450.00 msnm (A precisar en el Proyecto)

A.–DIMENSIONAMIENTO HIDRÁULICO DE LA PRESA DE EMBALSE

Nivel de coronamiento de la presa NAMO (Nivel de Aguas Máximas de Operación) NAME y cota de coronamiento del núcleo impermeable NAMI (Nivel de Aguas Mínimas) Bordo Libre Altura máxima de agua en el embalse hasta el NAMO Ancho coronamiento del núcleo impermeable Taludes del núcleo impermeable ( Horizontal: Vertical) Espesor horizontal de las transiciones y/o filtros aguas arriba y abajo del núcleo

impermeable. Ancho total de coronamiento de la presa. Taludes exteriores de la presa aguas arriba y abajo Espesor del enrocamiento de protección del talud aguas arriba de la presa Espesor del enrocamiento de protección del talud aguas abajo de la presa Espesor máximo del tapete permeable sobre el terreno de fundación y bajo el

espaldón de aguas debajo de la presa entre el pie del núcleo y el extremo exterior de la presa.

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Profundidad de la cimentación que asegure un buen contacto entre el material de la presa y la roca del basamento, recurriendo a los tratamientos más convenientes.

B.- ANALISIS DE ESTABILIDAD

Analizar la estabilidad de los taludes exteriores de la presa por un método a elegir con fines de comprobación, siguiendo procedimientos iterativos por computadora, a fin de obtener la superficie probable de falla.

C.- ANALISIS DE FILTRACION

Se realizará un análisis de filtraciones con el objeto de estimar la cantidad de agua que se pierde a través y por debajo de la presa, como para establecer las redes de flujo a considerar en los análisis de estabilidad de taludes de la presa. Para estimar la filtración a través de la presa, se realizará un análisis simplificado de la red de flujo de la zona impermeable del núcleo considerando la anisotropía del material compactado debido al proceso de construcción por capas del terraplén. La permeabilidad en las andesitas oscilan entre 10-3 a 10-6cm/s

Los parámetros geotécnicos de la roca de fundación se resume en el siguiente cuadro :

Peso específico característico(seco) 2.43 Ton/m3

Módulo de Elasticidad de la Andesita moderadamente fracturada

86,350Kg/cm2

Indice de Poisson de la Andesita 0.19Angulo de fricción efectiva de la roca ( Φ ´) 41ºCohesión efectiva de la roca (C´) 24.2 Ton/m2

Angulo de fricción del macizo a la falla 21ºCohesión para el mismo macizo rocoso a la falla 4 Ton/m2

D.-DISEÑO DE LAS OBRAS CONEXAS A LA PRESA DE EMBALSE:

a.-Túnel de Desvío b.-Túnel de Servicio c.-Aliviadero de Demasías d.-Estructura de Entrega

V. SE PIDE.-

I PARTEa) Dimensionar hidráulicamente la Presa de Embalse según lo indicado en los ítems

III y IV.A)b) Análisis y Cálculo de Filtración en la Presa de Embalse según lo indicado en los

ítems III y IV. C)c) Análisis y Cálculo de la Estabilidad de Taludes de la Presa de Embalse según lo

indicado en los ítems III y IV. B) por dos métodos como mínimo.d) Instrumentación para la Auscultación de la Presa de Embalse.e) Memoria descriptiva, Partidas Necesarias para elaborar el Presupuesto de Obra.f) Memoria de Cáculos. Gráficas (Curvas y otros). Usar Excel.g) Especificaciones Técnicas, Conclusiones y Recomendacionesh) Planos : En AutoCad.

Planta Topográfica (ubicación de la presa y obras conexas) Secciones Transversales: Secciones Típicas de Diseño Final de la Presa de Embalse. Red de Filtración Gráficos de Estabilidad de Taludes Plano de Instrumentación de la Presa

i) Toda la información debe ser presentada impresa y en medio magnético (CD- RW), el texto en WORD y los cálculos hidráulicos y estructurales en Excel.

j) La fecha de presentación y sustentación será el día del Examen Parcial,condición previa para poder rendir su examen parcial.

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II PARTE

k) Dimensionamiento hidráulico y Estructural de las Estructuras Conexas de la Presa de Embalse,según lo requerido en el IV.D)

l) Memoria descriptiva, Partidas Necesarias para elaborar el Presupuesto de Obra.m) Memoria de Cálculos. Gráficas (Curvas y otros). Usar Excel.n) Especificaciones Técnicas, Conclusiones y Recomendacioneso) Toda la información debe ser presentada impresa y en medio magnético (CD-

RW), el texto en WORD y los cálculos hidráulicos y estructurales en Excel.p) Planos : En AutoCad. Perfil , Secciones y Detalles

- Túnel de Desvío- Túnel de Servicio- Aliviadero de Demasías- Estructura de Entrega

- La fecha de presentación y sustentación será el día del Examen Final,condición previa para poder rendir su examen final.

Nota.- Asumir con criterio los datos complementarios al Proyecto.

EL PROFESOR DEL CURSO SET 2015 MSc. Ing.JOSE ARBULU R.

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