universidad politÉcnica salesiana sede quito · 2019-01-01 · declaratoria de coautorÍa del...
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE QUITO
CARRERA:
INGENIERÍA CIVIL
Trabajo de titulación previo a la obtención del título de:
INGENIERA CIVIL
TEMA:
DISEÑO DE LAS OBRAS DE EMBALSE DEL PROYECTO RÍO ESTE 1
AUTORA:
JENNY ALEXANDRA CÓNDOR HARO
TUTOR:
JORGE IVÁN CALERO HIDALGO
Quito, abril del 2016
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CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR
Yo Jenny Alexandra Cóndor Haro, con documento de identificación N° 1722344643,
manifiesto mi voluntad y cedo a la Universidad Politécnica Salesiana la titularidad
sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autora del trabajo de titulación
intitulado: Diseño de las obras de embalse del proyecto Río Este 1, mismo que ha
sido desarrollado para optar por el título de: Ingeniera Civil, en la Universidad
Politécnica Salesiana, quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente los
derechos cedidos anteriormente.
En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición
de autora me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia,
suscribo este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en
formato impreso y digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.
Jenny Alexandra Cóndor Haro
1722344643
Quito, abril 2016
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DECLARATORIA DE COAUTORÍA DEL DOCENTE TUTOR
Yo, declaro que bajo mi dirección y asesoría fue desarrollado el trabajo de titulación,
Diseño de las obras de embalse del proyecto Río Este 1, realizado por Jenny
Alexandra Cóndor Haro, obteniendo un producto que cumple con todos los requisitos
estipulados por la Universidad Politécnica Salesiana, para ser considerados como
trabajo final de titulación.
Quito, abril 2016
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DEDICATORIA
En primer lugar a Dios que es la fuerza espiritual de mi vida, que me ha guiado,
ayudado y bendecido para llegar donde estoy, la realización de un sueño anhelado.
En segundo lugar quiero agradecer a cada uno de los miembros de mi familia, mis
tíos y mis amigos que fueron una parte importante en este proyecto, brindándome su
apoyo incondicional.
A mis padres y hermanos, quienes me han apoyado en la culminación de esta etapa
estudiantil, con mucho amor y cariño les dedico todo el esfuerzo, tiempo,
dedicación y trabajo puesto para la realización de mi tesis.
A mi hija, que es el motor de mi vida, que me da el coraje y la fuerza para seguir
adelante, buscando un mejor futuro para ella.
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AGRADECIMIENTO
A la Universidad Politécnica Salesiana por darme la oportunidad de estudiar, porque
en ella he cultivado mi carrera y ser una profesional.
A mi director de tesis, Ing. Iván Calero por su acertada dirección al inicio del
presente proyecto, que gracias a sus conocimientos, su experiencia, paciencia,
esfuerzo y dedicación, me ayudó a terminar mis estudios con éxito.
A todas las personas e instituciones que directa o indirectamente colaboraron en
todo el desarrollo de la misma.
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 1
CAPÍTULO 1 ............................................................................................................... 3
ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN BÁSICA DISPONIBLE .................................. 3
1.1. Información geotécnica .................................................................................... 3
1.2. Información hidrológica ................................................................................... 5
1.3. Información topográfica ................................................................................... 9
1.4. Información sobre materiales de lugar ........................................................... 10
CAPÍTULO 2 ............................................................................................................. 11
FORMULACIÓN PRELIMINAR DE LAS ALTERNATIVAS DEL PROYECTO 11
2.1. Diseño de la presa de regulación, sin vertido incorporado y determinación de los
niveles y volúmenes característicos de embalse. ....................................................... 11
2.1.1. Funciones de la presa de regulación: ............................................................... 11
2.1.2. Niveles y volúmenes característicos del embalse de regulación. ..................... 11
2.1.3. Criterios y procedimientos para el diseño de las presas de material de lugar y
gravitacional de hormigón.......................................................................................... 13
2.2. Aliviadero de excedentes .................................................................................... 17
2.3.- Desagües de operación, uso actual y/o ecológico .............................................. 18
2.3.1.- Desagüe de operación u obra de toma ............................................................ 18
2.3.2. Desagüe de uso actual y/o ecológico ............................................................... 19
2.3.3. Desagüe de fondo o de emergencia .................................................................. 19
2.4. Determinación de los impactos ambientales y correspondiente matriz ............. 19
2.5. Análisis de precios y formulación de presupuesto de las obras. ......................... 20
CAPÍTULO 3 ............................................................................................................. 21
COMPARACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS FORMULADAS Y SELECCIÓN
DE UNA DE ELLAS ................................................................................................. 21
3.1. Presa de material de lugar ................................................................................... 21
3.2. Presa gravitacional de hormigón ......................................................................... 21
3.3. Presupuesto estimativo para la presa de materiales de lugar .............................. 23
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3.4. Presupuesto estimativo para la presa de hormigón. ............................................ 24
CAPÍTULO 4 ............................................................................................................. 25
ELABORACIÓN DE LOS DISEÑOS DE LAS OBRAS QUE FORMAN PARTE
DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA ........................................................... 25
4.2. Determinación de los volúmenes y niveles característicos de embalse .............. 25
4.2.1 Volumen y nivel muerto de embalse. ................................................................ 25
4.2.2. Volumen útil y nivel normal de embalse. ........................................................ 30
4.2.3. Volumen y nivel forzado de embalse, caudal de diseño del aliviadero ........... 32
4.3. Determinacion de la altura de la presa ................................................................ 38
4.4. Diseño de la presa gravitacional de hormigón .................................................... 38
4.4.1. Determinación del perfil teórico triangular ...................................................... 38
4.4.2. Determinación del nivel aguas abajo de la presa gravitacional de hormigón
para el análisis de estabilidad al deslizamiento. ......................................................... 42
4.5. Diseño del aliviadero de excedentes ................................................................... 43
4.5.1. Dimensionamiento preliminar del vertedero de entrada. ................................. 43
4.5.2. Diseño del perfil teórico y constructivo del vertedero. .................................... 45
4.5.3. Diseño del canal de transición.......................................................................... 46
4.5.4. Diseño de la obra de desfogue ......................................................................... 47
4.5.5. Diseño del muro de enlace en el aliviadero ..................................................... 48
4.6. Diseño del desagüe de operación ........................................................................ 51
4.7. Diseño del desagüe de uso actual y/o ecológico ................................................. 52
4.8. Calculo de volúmenes de hormigón por zonas en el cuerpo de la presa ............. 53
CAPITULO 5 ............................................................................................................. 55
ANÁLISIS DE PRECIOS Y FORMULACIÓN DEL PRESUPUESTO .................. 55
CAPITULO 6 ............................................................................................................. 57
EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL ........................................................ 57
6.1. Identificación y evaluación de impactos ambientales significativos ................. 57
6.2. Metodología a utilizar para la identificación de los impactos ambientales se
centrará en la utilización de matrices de interacción causa-efecto. ........................... 58
6.2.1. Criterios para la identificación y evaluación de impactos ambientales ........... 58
6.3. Impactos Ambientales significativos ................................................................. 63
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6.3.1. Impactos al aire ................................................................................................ 63
6.3.2. Impactos al suelo .............................................................................................. 63
6.3.3. Impactos al agua ............................................................................................... 64
6.3.4. Impacto social ................................................................................................. 64
CONCLUSIONES ..................................................................................................... 65
RECOMENDACIONES ............................................................................................ 67
REFERENCIAS ......................................................................................................... 68
ANEXOS.................................................................................................................... 69
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Caudales medios mensuales ........................................................................... 6
Tabla 2. Caudales máximos instantáneos..................................................................... 7
Tabla 3. Caudales medios mensuales de demanda....................................................... 9
Tabla 4. Volúmenes de materiales de lugar. .............................................................. 10
Tabla 5. Presupuesto presa materiales de lugar. ........................................................ 23
Tabla 6. Presupuesto presa de hormigón.................................................................... 24
Tabla 7. Volumen muerto de embalse........................................................................ 26
Tabla 8. Curva de superficie de espejo de aguas y volumen de embalse................... 28
Tabla 9.Nivel normal de embalse............................................................................... 30
Tabla 10. Volumen forzado de embalse. .................................................................... 34
Tabla 11. Tipos de zonas ............................................................................................ 53
Tabla 12. Cantidades de cemento por zona ................................................................ 54
Tabla 13. Presupuesto total del proyecto ................................................................... 56
Tabla 14. Matriz de variables de calificaciones ......................................................... 60
Tabla 15. Matriz de valoración de importancia del impacto ...................................... 62
Tabla 16. Matriz de valoración magnitud del impacto .............................................. 62
Tabla 17. Matriz de valoración de importancia del impacto ...................................... 63
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Espesor de la cortina de impermeabilización ............................................... 5
Figura 2.Topografia del sitio del proyecto Rio Este 1 ................................................. 9
Figura 3. Implantación presa gravitacional de hormigón en el lugar del proyecto. ... 22
Figura 4. Implantación presa materiales del lugar en el sitio del proyecto. ............... 22
Figura 5. Curva superficie vs elevación. .................................................................... 29
Figura 6. Curva volumen vs elevación. ...................................................................... 29
Figura 7. Curva área vs elevación. ............................................................................. 31
Figura 8. Curva volumen vs elevación. ...................................................................... 31
Figura 9. Costo de aliviadero vs costo de presa + inundación ................................... 32
Figura 10. Hidrograma de crecida .............................................................................. 33
Figura 11. Curva área vs elevación ............................................................................ 35
Figura 12. Curva volumen vs elevación ..................................................................... 36
Figura 13. Niveles de embalse curva área - elevación .............................................. 37
Figura 14. Niveles de embalse curva volumen– elevación ....................................... 37
Figura 15. Presa gravitacional de hormigón .............................................................. 38
Figura 16. Perfil teórico preliminar y perfil constructivo primera configuración
geométrica .......................................................................................................... 39
Figura 17. FSD Primera configuración geométrica ................................................... 39
Figura 18. Perfil teórico preliminar y perfil constructivo segunda configuración
geométrica .......................................................................................................... 40
Figura 19. FSD Segunda configuración geométrica. ................................................. 41
Figura 20. Diagrama de fuerzas caso especial NNE .................................................. 41
Figura 21. Diagrama de fuerzas caso especial NFE ................................................... 42
Figura 22. Determinación del nivel aguas abajo ........................................................ 43
Figura 23 Dimensionamiento preliminar frontal del vertedero.................................. 44
Figura 24. Dimensionamiento definitivo frontal del vertedero .................................. 44
Figura 25. Perfil teórico preliminar y perfil constructivo del vertedero .................... 45
Figura 26. Diagrama de fuerzas en el vertedero. Combinación básica ...................... 46
Figura 27. Diagrama de fuerzas en el vertedero. Combinación especial ................... 46
Figura 28. Dimensionamiento del canal..................................................................... 47
Figura 29. Diseño de la rápida escalonada ................................................................. 47
Figura 30. Dimensiones del muro. ............................................................................. 48
Figura 31. Dimensionamiento definitivo del muro .................................................... 49
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Figura 32. Diagrama de fuerzas combinación básica................................................. 49
Figura 33. Diagrama de fuerzas combinación especial. ............................................. 50
Figura 34. Verificación al corte en el talón del muro ................................................ 50
Figura 35. Caudales medios mensuales de demanda m3/s ......................................... 51
Figura 36. Esquema de conducto de capitación. ........................................................ 52
Figura 37. Esquema del conducto. ............................................................................. 53
Figura 38. Tipos de zonas en la presa ........................................................................ 54
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ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo1. Plano con la implantación de la presa de materiales de lugar ..................... 69
Anexo2. Plano con la implantación de la presa gravitacional de hormigón .............. 70
Anexo3. Modelación del Nivel Normal de Embalse ................................................. 71
Anexo 4. Modelación del Nivel Forzado de Embalse................................................ 78
Anexo 5. Análisis de Estabilidad al deslizamiento y Verificación de Resistencias
primera configuración geométrica. ............................................................................ 80
Anexo 6. Análisis de Estabilidad al deslizamiento y Verificación de Resistencias
segunda configuración geométrica. ............................................................................ 84
Anexo 7. Análisis de Estabilidad al deslizamiento y Verificación de Resistencias
combinación especial NNE. ....................................................................................... 89
Anexo 8. Análisis de Estabilidad al deslizamiento y Verificación de Resistencias
combinación especial NFE. ........................................................................................ 95
Anexo 9. Dimensionamiento del vertedero de ingreso. ........................................... 100
Anexo 10. Dimensionamiento del vertedero de ingreso adoptando la profundidad del
canal. ........................................................................................................................ 104
Anexo 11. Diseño del perfil teórico triangular preliminar, análisis de estabilidad al
deslizamiento, verificación de resistencias combinación básica.............................. 105
Anexo 12. Análisis de estabilidad al deslizamiento, verificación de resistencias
combinación especial. .............................................................................................. 110
Anexo 13. Diseño del canal y losa de disipación ..................................................... 113
Anexo 14. Implantación del canal. ........................................................................... 114
Anexo 15. Diseño de la obra de desfogue rápida escalonada .................................. 115
Anexo 16. Diseño del muro primera configuración geométrica, análisis de estabilidad
y verificación de resistencias. .................................................................................. 120
Anexo 17. Segunda configuración geométrica, análisis de estabilidad y verificación
de resistencias, combinación básica. ........................................................................ 126
Anexo 18. Segunda configuración geométrica, análisis de estabilidad y verificación
de resistencias, combinación especial. ..................................................................... 132
Anexo 19. Diseño del muro en la rápida escalonada .............................................. 138
Anexo 20. Diseño del desagüe de operación. ......................................................... 144
Anexo 21. Diseño del desagüe de uso actual y/o ecológico. .................................. 149
Anexo 22. Calculo de volúmenes de hormigón por zona. ...................................... 154
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Anexo 23. Análisis de precios unitarios .................................................................. 157
Anexo 24. Matriz de Iteración ................................................................................ 170
Anexo 25. Matriz de Valoración ............................................................................. 171
Anexo 26. Matriz de Magnitud de Impactos ........................................................... 172
Anexo 27. Matriz Importancia de Impactos. ........................................................... 173
Anexo 28. Matriz de Severidad de los Impactos..................................................... 174
Anexo 29. Plano obra de desfogue rápida escalonada ............................................ 175
Anexo 30. Plano juntas de dilatación en el cuerpo de la presa gravitacional de
hormigón. ................................................................................................................. 176
Anexo 31. Plano implantación desagüe de construcción y emergencia.................. 177
Anexo 32. Plano perfil transversal presa gravitacional de hormigón, galerías, cortina
de impermeabilización y cotas. ................................................................................ 178
Anexo 33. Plano implantación de las obras de embalse alternativa seleccionada. . 179
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RESUMEN
El proyecto Río Este 1 incluye el sistema de estructuras civiles para regular los
caudales naturales en un embalse de regulación de 437,13 hectómetros cúbicos,
permitiendo satisfacer la demanda de un usuario hidroeléctrico con garantía del 95%
en tiempo y volumen.
El objetivo principal es el diseño en nivel de factibilidad de las estructuras de
regulación: a) presa reguladora de hormigón de 61 metros de alto; aliviadero de
excedentes para evacuar una crecida con probabilidad de ocurrencia 0,01 % y
caudal máximo de 545 metros cúbicos por segundo; obra de captación para satisfacer
la demanda de una central hidroeléctrica; desagües de uso actual/ecológico y de
emergencia. No forma parte del presente proyecto el diseño de la central
hidroeléctrica de derivación.
La viabilidad política, social y ambiental del proyecto se sustenta en las políticas de
vigentes de cambio de la matriz energética. La viabilidad técnica del proyecto Río
Este 1 se justifica en las decisiones de ingeniería tomadas como resultados de los
análisis y cálculos desarrollados en el trabajo de titulación. La viabilidad económica
debe ser integral y, por tanto, incluir el componente energético que no forma parte
del presente proyecto; sin embargo dicha viabilidad en buena parte estará sustentada
en la optimización de los diseños de las obras que forman parte de este estudio.
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ABSTRACT
River East 1 project includes the civil structures to regulate the natural flow in a
reservoir of 437,13 cubic hectometres regulation, allowing the demand for a
hydroelectric user with the 95% guarantee on time and volume.
The main objective is the design level of feasibility of regulation structures: a)
regulator y 61metros of high concrete dam; spillway of surpluses to evacuate a spate
with probability 0.01% and maximum flow of 545 cubic meters per second; structure
of recruitment to meet the demand of a hydro power plant; drain current and
ecological/emergency use. Not part of the project design of the hydroelectric
derivation plant.
The political, social and environmental feasibility of the project is based on the
policies of force of change in the energy matrix. The technical feasibility of the
project River East 1 is justice at the engineering decisions made as a result of the
analysis and calculations developed in degree work. Economic viability must be
comprehensive and, therefore, include the energy component that is not part of this
project; however such viability largely will be sustained in the optimization of
designs of the works that are part of this study.
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1
INTRODUCCIÓN
El alcance del proyecto corresponde al nivel de diseño de factibilidad de una presa de
regulación, aliviadero de excedentes, obra de toma, desagüe de fondo y desagüe de
uso actual y/o ecológico; estas obras que forman parte del sistema de regulación
fluvial del Proyecto Rio Este 1, para satisfacer la demanda de un usuario energético;
en consecuencia este proyecto incluye las obras civiles de infraestructura mayor. Las
obras y elementos de generación hidroeléctrica como conductos de carga, tanque de
presión, casa de máquinas, chimenea de equilibrio, equipo hidromecánico, equipo
electromecánico, obras de restitución y elementos de transmisión eléctrica, forman
parte de un segundo proyecto.
En todas las regiones del mundo la utilización de los recursos hidro energéticos
constituye prioridad actual, no solo por razones económicas si no, particularmente,
por el impacto ambiental positivo que involucra la estructura de matrices energéticas
con la mayor cobertura posible de energías renovables. En consecuencia la
justificación social, económica y ambiental de los aprovechamientos hidroeléctricos
generalmente están dadas.
El diseño de las obras previstas para este proyecto debe ser interpretado desde la
perspectiva ingenieril, es decir como un trabajo que incluye una justificación técnica
(memoria técnica) y una evidencia gráfica (planos); la memoria técnica deberá
contener los procedimientos y justificaciones para todas las evaluaciones y
decisiones que requiera el proyecto, incluyendo las dimensiones de las obras y sus
elementos constructivos, costos y beneficios. La profundidad y grado de detalle de la
prospección e investigación para obtener la información básica corresponde al nivel
de factibilidad.
El objetivo general es elaborar el diseño a nivel de factibilidad las obras de embalse
del Proyecto Río Este 1, que posibilite el aprovechamiento de los recursos hídricos,
para satisfacer un gráfico de demanda con 95% de garantía en el tiempo.
Los objetivos específicos en el presente proyecto son:
Diseñar una presa de regulación sin vertido incorporado, que permita
disponer de un embalse de regulación para satisfacer el grafico de demanda en las
condiciones establecidas, previa determinación de los niveles y volúmenes
característicos de embalse.
-
2
Diseñar el aliviadero de excedentes, previa determinación de la crecida
máxima para un periodo de retorno compatible con el nivel de importancia del
proyecto.
Diseñar los desagües de operación, de fondo, de emergencia y uso actual y/o
ecológico que permitan satisfacer los caudales de demanda y su entrega en la cota
requerida por el usuario.
Determinar todos los impactos ambientales provocados durante la fase de
ejecución del proyecto y elaborar medidas ambientales adecuadas para prevenir,
mitigar y controlar los impactos ambientales.
Realizar análisis de precios unitarios y estructurar el presupuesto, como
insumo para la evaluación económica del proyecto, a nivel de factibilidad
considerando los costos y beneficios que se obtengan en el proyecto del componente
energético.
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3
CAPÍTULO 1
ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN BÁSICA DISPONIBLE
1.1. Información geotécnica
Entenderemos por bases de cimentación de las obras hidráulicas del presente
proyecto al macizo natural rocoso y no rocoso sobre el que esta cimentada la obra e
interactúa con esta en trabajo mecánico conjunto.
De las estructuras diseñadas la presa esta cimentada en roca en tanto que las restantes
estructuras están implementadas sobre suelo limo arcilloso. Estas bases naturales de
cimentación serán aceptables para cada una de las obras hidráulicas del proyecto, si
es que se cumplen las siguientes condiciones:
a) Asentamientos diferenciales, así como desplazamientos horizontales
diferenciales que no superen los límites permisibles.
b) Estabilidad de la obra y del sistema obra – base de cimentación
c) Resistencia general y local de las obras, elementos constructivos y base de
cimentación
d) Operatividad y seguridad del sistema y sus obras durante la vida útil de
diseño del proyecto. (50 años)
e) Respecto a las obras cimentadas en suelo en el proceso de diseño se han
adoptado las decisiones y dimensiones concordantes con los indicadores de corte
proporcionados en la información básica del proyecto.
Respecto la presa de regulación la información geotécnica disponible permite
caracterizar el macizo rocoso de cimentación en relación a los principales
indicadores que traducen la calidad de la roca y permiten tomar las decisiones sobre
los tratamientos para mejorar las condiciones geo-mecánicas. En efecto la roca de
cimentación ha sido evaluada de los siguientes términos.
a) Grado de meteorización.- La roca de cimentación se encuentra medianamente
meteorizada con un coeficiente de meteorización entre 0.8 < KM ≤ 0.9; este tipo de
rocas para servir como base de cimentación de la presa de gravedad, debe ser
sometidos a tratamientos de consolidación a través de inyecciones con soluciones de
cemento; la relación A/C de las soluciones deben definirse a partir de los resultados
de las pruebas de permeabilidad que se desarrollen como parte del programa de
investigaciones para diseño definitivo
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4
b) Grado de fisuramiento- La roca de cimentación es fuertemente fisurada, con
un módulo de fisuramiento MF que oscila entre 10- 30, al que corresponde un RQD,
ubicado entre (25-50)%. Por tratarse de una presa de hormigón, en este caso la roca
de cimentación debe ser mejorada a través de inyecciones de cemento. Los
parámetros de las inyecciones (relación agua/cemento, presión y profundidad del
tratamiento) serán definidos in situ, previo a la etapa de diseño definitivo.
c) Permeabilidad.- este indicador se valora principalmente a través de dos
parámetros que son el coeficiente de filtración (K) y la absorción especifica (q), la
roca presenta las siguientes características coeficiente de filtración K=5 m/día y
absorción especifica q=0.08 l/min, es decir la roca esta entre fuertemente permeable
y medianamente permeable, para ser utilizadas como bases de cimentación requieren
de impermeabilización que formen una cortina, la que generalmente se obtiene con la
ayuda de inyecciones profundas con soluciones de cemento. Las condiciones de
permeabilidad no ameritan la inclusión de drenaje vertical en la roca de cimentación
localizado. Las principales características de la cortina de impermeabilización son la
profundidad y el espesor; para pequeñas o medianas la profundidad de la roca debe
llegar hasta niveles en los que dicha permeabilidad tenga valores aceptables que son
0.05 - 0.1 l/min, el espesor se determina a partir de la condición de que el flujo a
través de la cortina tenga gradientes que no superen las permisibles, es decir para un
q = 0.05 l/min su gradiente permisible Iper = 10, en tanto que para absorciones
mayores la gradiente permisible puede llegar a Iper = 15; se determina el espesor
mínimo de la cortina utilizando la siguiente expresión:
𝐼𝑝𝑒𝑟 =𝐻
ԃ𝑚𝑖𝑛
Donde:
H = Altura de presa
Iper = gradiente permisible
ԃmin= espesor mínimo de la cortina de impermeabilización
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5
Cortina de impermeabilización
Figura 1. Espesor de la cortina de impermeabilización
Elaborado por: Jenny Cóndor
Altura total de presa H= 55m, por lo tanto, considerando que la roca es fuertemente
fisurada se asume un espesor mínimo para la menor gradiente permisible, es decir
ԃmin = 5.5m.
d) Deformabilidad.- se valora principalmente por el módulo de deformación (E)
o a través de la velocidad de difusión de las ondas longitudinales (v), la roca presenta
un módulo de deformación E=10 GPa, es decir se encuentra medianamente
deformable, este tipo de rocas para ser utilizadas como bases de cimentación pueden
ser mejoradas con ayuda de inyecciones de consolidación, el cual ya fue indicado en
el punto correspondiente el grado de fisuramiento.
Otros factores que caracterizan a la roca son los siguientes:
e) Angulo de fricción interna del hormigón (tgϕ1=0.76).
f) Angulo de fricción al contacto del hormigón con la base de cimentación
(tgϕ2=1).
g) Cohesión interna del hormigón (c1= 0.16 MPa).
h) Cohesión al contacto del hormigón con la base de cimentación (c2 = 0.50
MPa).
i) Resistencia a la compresión del hormigón Rc = 12MPa, que corresponde a un
hormigón con contenido de cemento de 180Kg/m3
1.2. Información hidrológica
La información hidrológica suministrada para el proyecto y en la cual se han basado
los cálculos correspondientes incluyen los siguientes elementos:
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6
a) Caudales medios mensuales disponibles.- Sirven para la simulación de la
operación del embalse, determinación de los niveles y volúmenes
característicos de embalse y niveles de garantía para la cobertura del gráfico
de demanda. A partir de esta información se determina la altura de la presa.
Los caudales medios mensuales disponibles, en m3/s corresponden a una
serie hidrológica de 26 años, el carácter de caudales disponibles significa que
han sido obtenidos de los caudales afluentes descontando las demandas de
uso actual y/o ecológico.
Tabla 1. Caudales medios mensuales
Caudales medios mensuales disponibles m3/s
Año
Meses
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 22 25 28 32 38 46 56 48 37 30 28 24
2 23 26 29 34 40 48 59 50 39 32 29 25
3 24 28 31 35 42 51 62 53 41 33 31 26
4 25 29 32 37 44 53 65 56 43 35 32 28
5 27 30 34 39 46 56 68 58 45 36 34 29
6 27 31 35 39 47 56 69 59 45 37 35 30
7 26 29 33 37 45 53 66 56 43 35 33 29
8 24 28 32 35 42 51 62 53 41 33 32 27
9 23 27 30 33 40 48 59 51 39 32 30 26
10 22 25 29 32 38 46 56 48 37 30 29 24
11 21 24 27 30 36 43 53 46 35 29 27 23
12 21 24 28 31 37 44 54 46 35 29 28 24
13 22 25 29 32 38 46 56 48 36 30 29 25
14 23 26 30 34 40 48 58 50 38 31 30 26
15 24 27 31 35 42 49 61 52 39 33 31 27
16 25 28 33 36 43 51 63 54 41 34 33 28
17 26 29 34 38 45 54 66 56 43 35 34 29
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7
18 27 30 35 39 47 56 68 58 44 37 35 30
19 27 31 36 40 47 56 69 59 45 37 36 31
20 26 30 35 38 45 54 66 57 43 36 35 30
21 25 29 33 37 43 52 64 54 41 34 33 29
22 24 27 32 35 42 50 61 52 40 33 32 27
23 23 26 31 34 40 48 59 50 38 31 31 26
24 22 25 29 33 38 46 56 48 37 30 29 25
25 21 24 28 31 37 44 54 46 35 29 28 24
26 20 23 27 30 35 42 52 44 34 28 27 23
Nota: Valores proporcionados por la Universidad Politécnica Salesiana
b) Caudales máximos instantáneos: sirven para calcular la crecida máxima para
la probabilidad de ocurrencia y periodo de retorno dados (0,01% y 10000
años). A partir de este caudal, del hidrograma de crecida y de la capacidad de
laminación del embalse se determina el caudal de diseño para el aliviadero
de excedentes.
Los caudales máximos instantáneos, en m3/s, corresponden a una serie hidrológica
de 25 años.
Tabla 2. Caudales máximos instantáneos
Caudales máximos instantáneos m3/s
Año Meses
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 124 145 130 115 105 110 95 98 110 120 130 135
2 136 160 143 127 116 121 105 108 121 132 143 149
3 150 175 157 139 127 133 115 119 133 145 157 163
4 165 193 173 153 140 146 126 130 146 160 173 180
5 182 212 190 168 154 161 139 143 161 176 190 198
6 185 217 194 172 157 164 142 146 164 179 194 202
-
8
7 189 221 198 175 160 168 145 149 168 183 198 206
8 193 225 202 179 163 171 148 152 171 186 202 210
9 197 230 206 182 166 174 151 155 174 190 206 214
10 202 237 212 188 171 180 155 160 180 196 212 220
11 208 244 219 193 177 185 160 165 185 202 219 227
12 215 251 225 199 182 190 165 170 190 208 225 234
13 221 259 232 205 187 196 169 175 196 214 232 241
14 228 266 239 211 193 202 175 180 202 220 239 248
15 235 274 246 218 199 208 180 185 208 227 246 255
16 242 283 253 224 205 214 185 191 214 234 253 263
17 249 291 261 231 211 221 191 197 221 241 261 271
18 256 300 269 238 217 227 196 203 227 248 269 279
18 264 309 277 245 224 234 202 209 234 256 277 288
20 272 318 285 252 230 241 208 215 241 263 285 296
21 280 328 294 260 237 249 215 221 249 271 294 305
22 289 337 303 268 244 256 221 228 256 279 303 314
23 297 348 312 276 252 264 228 235 264 288 312 324
24 306 358 321 284 259 272 235 242 272 296 321 333
25 315 369 331 292 267 280 242 249 280 305 331 343
Nota: Valores proporcionados por la Universidad Politécnica Salesiana
c) Caudales medios mensuales de demanda: son los caudales que permiten
satisfacer el requerimiento del usuario. Se utiliza el mayor caudal solicitado
para determinar el desagüe de operación.
-
9
Topografía Rio Este 1
Tabla 3. Caudales medios mensuales de demanda Caudales medios mensuales de demanda m
3/s
Meses 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Caudal 18 18 18 18 25 25 25 25 40 40 40 40
Nota: Valores proporcionados por la Universidad Politécnica Salesiana
d) Curvas de espejo de agua: se utiliza para determinar los niveles
característicos de embalse, se utiliza la formula Ω1 = 𝐴𝐻𝑋 los valores
suministrados son 𝐴 = 1.6 y 𝑥 = 1.9.
1.3. Información topográfica
Es la descripción grafica detallada del sector Rio Este 1, la cual fue proporcionada a
escala 1:1000 y curvas de nivel a cada 5 metros.
Figura 2.Topografia del sitio del proyecto Rio Este 1
Elaborado por: Jenny Cóndor
-
10
1.4. Información sobre materiales de lugar
Tabla 4. Volúmenes de materiales de lugar.
Tipo de material Volumen m3
Canteras de piedra y grava
(50%-50%)
15000 m3, a 200 metros del eje de la presa, en la margen
izquierda aguas abajo; 4500 m3 a 100 metros del eje de la
presa en la margen izquierda aguas arriba.
Canteras de limo arcilloso 8500 m3 a 100 metros del eje de la presa en la margen derecha,
aguas arriba
Canteras de arena gruesa: 12000 m3 a 200 metros del eje de la presa en la margen
derecha, aguas arriba.
Volumen total de material 40000 m3
Nota: Valores proporcionados por la Universidad Politécnica Salesiana.
-
11
CAPÍTULO 2
FORMULACIÓN PRELIMINAR DE LAS ALTERNATIVAS DEL
PROYECTO
Para el presente proyecto se formulan dos alternativas, sobre la base de la propuesta
de dos opciones de presa de regulación: de material del lugar y de hormigón a
gravedad; las opciones de presas de arco y contrafuertes se excluyen, en
concordancia con las condiciones geológico-geotécnicas (presa de arco) y
topográficas (presa con contrafuertes).
Para la formulación de las dos alternativas se considera el siguiente marco teórico,
fundamentalmente a partir de las metodologías generales del US Bureau of
Reclametion, publicadas en 1987, “DESIGN OF SMALL DAMS”.
2.1. Diseño de la presa de regulación, sin vertido incorporado y determinación
de los niveles y volúmenes característicos de embalse.
2.1.1. Funciones de la presa de regulación:
En el presente proyecto la presa de regulación cumple las funciones de obra de
contención para formar un embalse de regulación (reservorio) aguas arriba, donde se
acumulan los volúmenes de agua durante los meses de alta escorrentía para ser
utilizados de conformidad con el grafico de demanda del usuario del sistema.
2.1.2. Niveles y volúmenes característicos del embalse de regulación.
Los volúmenes y niveles característicos del embalse de regulación del Proyecto Rio
Este 1 son:
Nivel muerto de embalse (NME);
Nivel normal de embalse (NNE);
Nivel forzado de embalse (NFE);
Volumen muerto de embalse (VME)
Volumen útil de embalse (VUE)
Volumen forzado de embalse (VFE)
Volumen total de embalse (VMUE+VUE=VTE)
-
12
Nivel muerto de embalse:
Es el nivel mínimo de operación, lo que significa que con este nivel debe ser
satisfecha la máxima demanda del usuario del sistema (40 m3/s); en consecuencia
este es el nivel de diseño de la obra de captación.
Volumen muerto de embalse:
Comprendido entre el NME y el fondo del cauce; este volumen debe satisfacer dos
condiciones:
a) Permitir la acumulación de sedimentos durante la vida útil del embalse en el
periodo de 50 años dado en la información básica del proyecto.
b) Satisfacer la cota requerida por el usuario y la demanda que es de 39 m
respecto a la cota del fondo el rio en el sitio de presa (eje de presa).
Nivel normal de embalse:
Este nivel origina el volumen útil de embalse para satisfacer la demanda, indicada en
la tabla 3 con la garantía del 95%, establecida en la información básica del proyecto;
por consiguiente en condiciones normales de operación el nivel de embalse no puede
estar sobre el NNE; únicamente es excedido en casos extraordinarios, durante los
periodos de crecida, cuando deben evacuarse los volúmenes excedentes de agua a
través del aliviadero de excedentes.
Volumen útil de embalse:
Comprendido entre el NNE y NME, constituye el volumen de operación del sistema
y está determinado por el nivel normal de embalse, a partir de las curvas de embalse.
El volumen normal de embalse se determina por aproximaciones sucesivas
simulando la operación del embalse en cada aproximación para la serie hidrológica
establecida y el grafico de demanda dado.
Nivel forzado de embalse:
Es el máximo nivel al que puede llegar el agua cuando se presenta la crecida
extraordinaria, con la probabilidad de ocurrencia (periodo de retorno) dada en la
información básica de 0.001 (10000 años), considerando que al proyecto ha sido
asignado nivel de importancia I a partir de criterios como altura de presa, calidad de
base de cimentación e impacto por la salida de operación o destrucción de las obras.
Volumen forzado de embalse:
Comprendido entre el NFE y NNE; este nivel permite el amortiguamiento o
laminación de las crecidas que ingresan al embalse y, por consiguiente disminuir el
-
13
caudal de diseño del aliviadero de excedentes respecto al pico de la crecida máxima
adoptada.
El volumen forzado de embalse se determina como consecuencia de una
comparación técnica – económica de alternativas en la que, por una parte, interviene
el costo del aliviadero y por otra parte el costo de la presa (altura de presa) y el costo
de indemnización por inundación temporal.
En el caso del proyecto Rio Este 1 las áreas inundables no están habitadas ni forman
parte de la base productiva. Por esta razón el volumen forzado de embalse y su
correspondiente nivel forzado de embalse se determinan a partir únicamente de
consideraciones técnicas.
De lo indicado anteriormente se desprende que para determinar los volúmenes y
niveles característicos del embalse del proyecto Rio Este 1 se utiliza la siguiente
información:
a) Gráfico de demanda del usuario o usuarios del sistema.
b) Nivel de garantía.- para satisfacer la demanda
c) Curvas de embalse.- estas son dos y representan gráficamente la relación
entre el área del espejo de agua y el nivel de embalse; y la otra la relación
entre el volumen del embalse y el nivel del embalse; la construcción de la
primera curva se hace a partir de la topografía del embalse y la segunda
curva se construye a parir de la primera curva.
2.1.3. Criterios y procedimientos para el diseño de las presas de material de
lugar y gravitacional de hormigón.
a) Presa de materiales de lugar
Como es usual la presa de materiales de lugar propuesta para el proyecto Rio Este 1
está conformada por relleno compactado, a partir de los materiales de lugar indicados
y cuantificados en la información básica (tabla 4).El grado de compactación del
relleno bebe ser suficiente para garantizar la permeabilidad y porosidad mínimas para
excluir deformaciones por filtración y asentamientos.
A partir de los niveles característicos de embalse obtenidos (capitulo 4) y del borde
libre en función de la velocidad del viento dada en la información básica la altura de
la presa de material de lugar es de 55m.
-
14
La sección transversal de la presa de materiales de lugar propuesta tiene forma
trapezoidal con coeficientes de talud asumido preliminarmente de con la
configuración requerida para considerar la estabilidad de los taludes del relleno 2.5
(aguas arriba) y 2.75 (aguas abajo), a partir de información sobre presas similares
construidas.
En el presente caso la viabilidad de la presa de material de lugar dependerá,
fundamentalmente de la comparación de los volúmenes disponibles y requeridos,
puesto que las presas de este tipo se adaptan con facilidad a condiciones
topográficas, geológicas – geotécnicas e hidrológicas, los procesos de construcción
(compactación – relleno) son totalmente mecanizados, resisten mejor a los efectos
sísmicos y su costo es relativamente bajo.
Se adoptó 10 m de ancho de la cresta de la presa, considerando que a través de ella
cruzara una vía de primer orden.
En concordancia con las condiciones geotecnias se adoptó una cortina de
impermeabilización de 5.5 m de espesor y 65m de profundidad.
Análisis a las que deben ser sometidas las Presas de materiales de lugar
Por cuanto de la comparación de volúmenes de materiales de lugar disponibles y
requeridos (Capitulo 3) se concluyó de la no viabilidad de este tipo de presa no fue
necesario desarrollar los análisis a los que normalmente debe ser sometida:
Análisis de filtración y de resistencia a las fuerzas de acción hidrodinámica
Análisis de deformación (asentamientos)
Análisis a la estabilidad a deslizamiento
b) Presa gravitacionales de hormigón
Para esta alternativa se optó por una presa de hormigón a gravedad puesto como se
advirtió anteriormente por razones físicas no son viables ni la presa con contrafuertes
ni la de arco. Por otra parte la presa adoptada es sin vertido incorporado puesto que,
en los objetivos y en la información básica proporcionada para el proyecto, está
incluida como obra indispensable el aliviadero de excedentes.
El tipo de presa adoptado es compatible con los volúmenes agregados, disponibles en
el sitio de conformidad de la información básica, así como con las condiciones
geológico-geotécnicas y topográficas.
-
15
Por otra parte la presa adoptada es maciza puesto que por los valores del factor de
seguridad al deslizamiento y el esfuerzo mínimo, en el pie del paramento aguas
arriba, no es posible optar por una presa alivianada o más esbelta.
Fueron analizadas dos variantes de la presa de hormigón a gravedad diferentes por su
geometría aun cuando obtenidas a partir de un mismo perfil teórico triangular. La
consideración de una segunda variante fue necesaria debido a que en el proceso de
verificación del diseño la primera variante, sin bien satisfizo las condiciones de
resistencia, no cumplió con las condiciones de estabilidad al deslizamiento.
Para el diseño de la presa de hormigón a gravedad fueron consideradas las siguientes
fuerzas actuantes, calculadas para modelo bidimensional, es decir para un metro de
longitud de estructura:
a) Fuerzas permanentes y temporales de corta y larga duración
Fuerzas de gravedad, obtenida en concordancia con la geometría del perfil
transversal de una presa de 61 m de alto (sección central), 40 metros de ancho
en la base y 10 m de ancho en su cresta; se adoptó un peso específico de 24
KN/m3
Fuerza de presión hidrostática desde aguas arriba, obtenida para nivel de
embalse en la cota 50 metros y expresada a través de sus componentes
horizontal y vertical; el primer componente corresponde a la superficie del
diagrama triangular de presión hidrostática para la profundidad h1 = 50
metros, en tanto que el segundo componente está dado por el peso del agua
contenida en el triángulo rectángulo ubicado sobre el paramento aguas arriba
de la presa.
Fuerza de presión hidrostática desde aguas abajo, también con componentes
horizontal y vertical, para profundidad h2=.13 metros que corresponde al
valor mínimo del factor de seguridad al deslizamiento (FSDmin).
Fuerzas de presión de sedimentos, obtenida para profundidad de sedimentos
hs = 43 m, considerando peso sumergido de sedimento fino.
Fuerzas de presión de oleaje, determinada para altura de ola de 2 metros, que
corresponde a una velocidad de viento de 22,2 m/s.
Fuerza de subpresión, determinada considerando el efecto de la cortina de
impermeabilización, para los niveles aguas arriba y aguas abajo obtenidos
para encontrar la presión hidrostática.
-
16
b) Fuerzas especiales
Fuerza de sísmicas, inducidas en el agua del embalse, en el cuerpo de la presa
y en el sedimento, por la aceleración sísmica igual al 10% de la aceleración
de la gravedad.
Análisis a la que fue sometida la presas gravitacional de hormigón
El diseño de la presa de hormigón a gravedad incluyó 3 partes:
a) Determinación de un perfil teórico preliminar que satisfaga dos condiciones:
de resistencia y estabilidad en estado límite, bajo acción de las tres
principales solicitaciones en la combinación básica de fuerzas: i) peso propio;
ii) presión hidrostática desde aguas arriba; iii) subpresión para NNE y
ausencia de agua aguas abajo. Las dos condiciones originaron dos ecuaciones
para determinar dos incógnitas: el ancho de la base del perfil transversal en el
eje del río y el parámetro que ubique el punto superior del perfil teórico; la
geometría adoptada para el perfil teórico preliminar fue la de un triángulo,
con su vértice superior ubicado en NNE.
b) Diseño del perfil constructivo, añadiendo al perfil teórico preliminar los
elementos constructivos que aseguren la funcionalidad, seguridad y
durabilidad de la obra en las condiciones económicas más favorables. Estos
elementos son: la cresta de la presa; los paramentos aguas arriba y aguas
abajo; el contacto constructivo de interacción de la presas y la roca de
cimentación, que incluye un dentellón al pie del paramento aguas abajo y la
cortina de impermeabilización; galerías longitudinales cada 15 metros de
altura y una galería transversal ubicada en la cota más baja no inundable
desde aguas abajo.
c) Verificación del perfil constructivo respecto a las condiciones de estabilidad
al deslizamiento y resistencia (esfuerzos máximos y mínimos), para
combinación básica de fuerzas (que incluye todas las fuerzas permanentes y
las temporales de larga y corta duración) y dos combinaciones especiales, la
primera in incluye las fuerzas inerciales de un sismo que induce una
aceleración equivalente al 10% de la aceleración de la gravedad y la segunda
combinación especial que considera el nivel aguas arriba del agua en NFE.
Los cálculos correspondientes se encuentran en el capítulo 4
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17
2.2. Aliviadero de excedentes
Es la obra hidráulica a través de la cual se evacuarán los volúmenes de agua
excedentes que no pueden ser acumulados en el embalse cuando el nivel de agua sea
igual o mayor a 50 metros que corresponde al nivel máximo de operación (NNE).
Se propone un aliviadero sin compuertas debido a que este tipo de aliviadero es más
seguro por tener funcionamiento automático. En concordancia con las condiciones
topográficas y geológicas se adopta un aliviadero superficial con evacuación frontal
del agua; está constituido por: i) un canal o excavación de acercamiento; ii) un
vertedero sin compuertas tipo creager limitado por muros que desde el punto de
vista hidráulico son la prolongación de las paredes laterales de la excavación de
acercamiento; canal de transición para direccionar el flujo hacia el cauce natural;
obra de desfogue en forma de rápida escalonada que entrega el agua al cauce natural,
sin requerir obra de disipación, por cuanto este tipo de obra de desfogue disipa la
energía en cada escalón, sin permitir su acumulación.
Los cálculos correspondientes se encuentran en el capítulo 4
Excavación de acercamiento: permite el ingreso suave y simétrico del agua al
vertedero de entrada; tiene paredes con curvatura, la pendiente del fondo negativa y
su ancho varía entre el ancho del vertedero (b=8.50m), incrementando hacia aguas
arriba. Por cuanto a velocidad en el canal de acercamiento en el tramo final supera la
velocidad permisible para el suelo limo-arcilloso vo> 1,1 m/s, será necesario en dicho
tramo proteger las paredes con hormigón lanzado desde el ingreso del vertedero
hasta donde la sección de flujo sea igual o menor a la velocidad máxima permisible.
Los cálculos correspondientes se encuentran en el capítulo 4
Vertedero de ingreso al aliviadero: Se adopta un vertedero de perfil práctico tipo
creager, aguas arriba tiene una altura de escalón Cs = 4.8 m; el ancho o frente del
vertedero es b = 8.5m. La cresta del vertedero está en NNE = 50m. En presente caso
no se requiere pozo de disipación, aguas abajo del vertedero, por lo que únicamente
se incluye una losa de disipación para la transformación de la energía cinética en
potencial y la reconformación del diagrama de velocidades (ver capítulo 4).
El vertedero cumple con las condiciones hidráulicas tanto para estabilidad al
deslizamiento y resistencias. Los cálculos correspondientes se encuentran en el
capítulo 4
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Canal de Transición: permite la transición desde del vertedero de ingreso hasta la
obra de desfogue, con velocidad media Vo = 1.1m/s (velocidad máxima permisible
para suelo limo-arcillo); la sección transversal del canal es trapezoidal con
coeficiente de talud m=1. Los cálculos desarrollados en el capítulo 4 permitieron
obtener los siguientes parámetros: profundidad de flujo ho=4.8m; ancho de la base
b=8.5m; pendiente del fondo i= 0.0001; longitud total LT = 880m. Para evitar
velocidades altas al final del canal de transición se incluye un escalón cuya altura c’
= 1.96m se obtiene de la diferencia entre la profundidad normal de flujo y la carga
del vertedero de ingreso a la obra de desfogue H’=2.79m. Los cálculos
correspondientes se encuentran en el capítulo 4
Obra de desfogue: en forma de rápida escalonada, permite que el flujo descienda
desde la cota cerca al NFE = 53m (aguas arriba) hasta la cota del fondo del rio (aguas
abajo). Se adoptó rápida escalonada en lugar de la rápida convencional en razón de la
pendiente del terreno en el trayecto de la obra de desfogue (i rapida esacalonada = 0.21);
por razones constructivas se adoptó la altura de los escalones p=3m. Los cálculos
desarrollados en el capítulo 4 permitieron determinar la longitud de cada escalón
Lescalón = 17m suficiente para producirse el resalto hidráulico sumergido. Este tipo de
obra de desfogue permite disipar la energía en cada escalón, dando como resultado
que no se acumule la energía originando al final de la rápida escalonada un resalto
desplazado, lo que exigiría la inclusión de un pozo de disipación, con el consiguiente
incremento de costos. Los cálculos correspondientes se encuentran en el capítulo 4
2.3.- Desagües de operación, uso actual y/o ecológico
2.3.1.- Desagüe de operación u obra de toma
Con caudal de diseño de 40m3/s, correspondiente a la máxima demanda en la tabla 3
proporcionada en la información base del proyecto Rio Este 1. Se selecciona una
tubería de acero con rugosidad Δ=0.04mm, asumiendo una velocidad media vo =
5m/s; estas condiciones dan como resultado un diámetro D = 3.19m; las condiciones
de implantación determinan una longitud de tubería LTuberia =68 m, y permiten
satisfacer el caudal de demanda en la cota= 39 m requerida por el usuario en la
abscisa inicial del canal. Los cálculos correspondientes se encuentran en el capítulo 4
-
19
2.3.2. Desagüe de uso actual y/o ecológico
De los caudales medios mensuales disponibles en la tabla 1, se adopta un 10% para
determinar el caudal de diseño del desagüe de uso actual y/o ecológico, obteniendo
Qdiseño = 4m3/s. Se adopta una tubería de acero, rugosidad de Δ=0.04mm con
velocidad media vo = 3.5m/s, dando como resultado un diámetro D = 1.21m; la
longitud de tubería se obtiene de las condiciones de implantación (LTuberia = 17m).
Los cálculos correspondientes se encuentran en el capítulo 4
2.3.3. Desagüe de fondo o de emergencia
Permite el vaciado del embalse en el menor tiempo posible, en casos de emergencia.
El “menor tiempo posible” depende de las condiciones geotécnicas de las laderas del
embalse, a fin de no originar su desestabilización. Por cuanto no se disponen de la
disponen de la información referida, con carácter preliminar se propone un desagüe
de fondo constituido por dos pares de tubos de acero de 3.2m de diámetro embebidos
en el cuerpo de la presa y con orificios de entrada ubicados en el fondo del cauce.
Estos tubos están provistos de válvulas que serían accionadas en caso de emergencia;
las áreas de maniobra de compuertas para cada par de tubos están ubicadas junto al
paramento aguas debajo de la presa; en estas condiciones el vaciado del embalse
desde el nivel máximo de operación se produciría en 10 días.
2.4. Determinación de los impactos ambientales y correspondiente matriz
Evaluar todos los impactos ambientales que se pueden originar durante la fase de
ejecución del proyecto Rio Este 1, y proponer medidas ambientales adecuadas para
prevenir, mitigar y controlar los impactos ambientales.
Actividades:
“Evaluar los componentes físicos, bióticos, socio-económicos y culturales del
área de influencia del proyecto” (Wordpress, 2015).
“Valorar de manera cuantitativa y cualitativa de los impactos ambientales que
se ocasionarán a causa de la ejecución del proyecto” (Wordpress, 2015).
Elaboración de la matriz de impactos ambiental en proyecto Rio Este 1.
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20
2.5. Análisis de precios y formulación de presupuesto de las obras.
Análisis de precios unitarios de los rubros más importantes del proyecto
Elaboración del presupuesto
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21
CAPÍTULO 3
COMPARACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS FORMULADAS Y
SELECCIÓN DE UNA DE ELLAS
Se proponen dos alternativas para las obras de regulación de proyecto Rio Este 1: a)
con presa de materiales de lugar; y, b) con presa gravitacional de hormigón.
3.1. Presa de material de lugar
Una presa con materiales existentes en el área del proyecto, generalmente es la más
económica, tiene menores exigencias respecto a las condiciones geológica –
geotécnicas y se adopta mejor a las condiciones topográficas; al no admitir vertido de
agua sobre su perfil requiere que el esquema general incluya un aliviadero de
excedentes para evacuar los volúmenes de crecida durante los periodos invernales.
En consecuencia una presa de material de lugar será viable desde el punto de vista
geológico-geotécnico si existen los volúmenes necesarios de los materiales
requeridos en el sitio del proyecto.
Se dispone en sito de los siguientes volúmenes de materiales de lugar:
Canteras de piedra y grava (50% - 50%), con un volumen de material de 15000m3 a
200 metros del eje de la presa, en el margen izquierda aguas abajo; 4500m3 a 100
metros del eje de la presa en el margen izquierda aguas arriba.
Canteras de limo arcilloso, con un volumen de 8500m3 a 100 metros del eje de la
presa en el margen derecha, aguas arriba.
Canteras de arena gruesa, con un volumen de 12000m3 a 200 metros del eje de la
presa en la margen derecha, aguas arriba. (Anexo 1)
3.2. Presa gravitacional de hormigón
Es la más versátil entre las presas de hormigón, pues se adaptan mejor a condiciones
geológico - geotécnicas y topográficas. La característica principal de esta presa es
que asegurar su estabilidad al deslizamiento gracias a la fuerza de gravedad es decir
a su propio peso.
Otra característica importante de la presa gravitacional de hormigón es que no admite
esfuerzo de tracción sobre su perfil.
-
22
Implantación presa gravitacional de hormigón
Implantación presa de materiales del lugar
Figura 3. Implantación presa gravitacional de hormigón en el lugar del proyecto.
Elaborado por: Jenny Cóndor
Figura 4. Implantación presa materiales del lugar en el sitio del proyecto.
Elaborado por: Jenny Cóndor
Una desventaja en la presa gravitacional de hormigón es el volumen del hormigón
que tiene impacto decisivo en el costo de la presa. (Anexo 2)
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23
Una vez realizada la implantación en el sitio del proyecto se tiene los siguientes
volúmenes de obra, tanto para la presa gravitacional como para la presa de materiales
de lugar, que son los siguientes:
Volumen total de material en el sitio del proyecto = 40000 m3, entre piedra y
grava, limo arcilloso y arena gruesa.
Volumen total de presa gravitacional de hormigón = 345586.33 m3
Volumen total de presa de materiales de lugar = 1942924.01 m3
Por consiguiente debido a que en sitio no se cuenta con la cantidad de material
requerida por la presa de material de lugar, se adopta para el presente proyecto una
presa gravitacional de hormigón.
3.3. Presupuesto estimativo para la presa de materiales de lugar
Tabla 5. Presupuesto presa materiales de lugar.
Cod. Descripción Unidad Cantidad Precio
unitario Total
Obras preliminares
1
Limpieza y desbroce del
terreno m2 130449,61 0,26 33955,13
2 Replanteo y nivelación m2 119578,81 1,84 220258,4282
3
Cerramiento provisional
H = 2,40m m 1918,6 23,85 45755,11335
4 Bodegas y oficinas m2 5435,4 57,05 310067,2849
5
Desalojo de materiales
con volqueta m3 130449,61 9,40 1226263,382
6
Material compactado
con material de relleno
importado (3km) m3 1942924,01 22,33 43385493,14
Total 45221792,48
Nota: Jenny Cóndor
-
24
3.4. Presupuesto estimativo para la presa de hormigón.
Tabla 6. Presupuesto presa de hormigón.
Cod. Descripción Unidad Cantidad Precio
unitario Total
Obras preliminares
1 Limpieza y desbroce del
terreno m2 130449,61 0,26 33955,13
2 Replanteo y nivelación m2 119578,81 1,84 220258,43
3 Cerramiento provisional
H = 2,40m m 1918,60 23,85 45755,11
4 Bodegas y oficinas m2 5435,40 57,05 310067,28
5 Desalojo de materiales
con volqueta m3 130449,61 9,40 1226263,38
Hormigones
6 Hormigón premezclado
f'c = 28Mpa m3 66222,55 84,24 5578587,61
7 Hormigón premezclado
f'c = 26 MPa m3 84025,14 81,50 6848048,91
8 Hormigón premezclado
f'c = 24Mpa m3 18960,11 80,87
1533304,10
9 Hormigón premezclado
f'c = 16MPa m3 184379,15 69,10 12740599,27
Total 28536839,22
Nota: Jenny Cóndor
Mediante el análisis de presupuestos tanto para la presa de materiales de lugar como
para la presa de hormigón, se define el costo más alto es en la presa de material de
lugar, ya que los mismos deberían ser obtenidos de otros sitios no identificados para
realizar el relleno del volumen necesario para construcción de la represa. (Se asumió
una longitud de transporte de 3Km considerando que en el sitio de presa, en un radio
de esa magnitud no se dispone del material requerido).
-
25
CAPÍTULO 4
ELABORACIÓN DE LOS DISEÑOS DE LAS OBRAS QUE FORMAN
PARTE DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
4.1. Layout del proyecto Rio Este 1
Una vez seleccionada la alternativa sobre la base del análisis del punto anterior se
adopta es siguiente esquema de obras de regulación:
a) Una presa gravitacional de hormigón cuya altura, volúmenes y niveles
característicos de embalse serán justificados a continuación.
b) Un aliviadero de excedentes de evacuación frontal ubicado en la margen
derecha para la crecida de diseño del proyecto. Está constituido por una
excavación de acercamiento, un orificio de entrada en forma de vertedero tipo
creager, un losa de disipación al pie del vertedero, un canal de transición,
implantado en concordancia con las condiciones topográficas y una obra de
desfogue en forma de rápida escalonada.
c) Un desagüe de operación (obra de toma) ubicado en la margen izquierda del
embalse para captar los caudales de grafico de demandad y entregarlos al
usuario energético, a través de un canal e conducción (de derivación).
d) Un desagüe de fondo constituido por cuatro conductos circulares,
implantados en dos pares en la base del cuerpo de la presa, con el objeto de
vaciar el embalse en el menor tiempo posible en caso de emergencia
e) Un desagüe ecológico constituido por un conducto circular, implantado en el
mismo nivel del desagüe de operación, con el objetivo de satisfacer los
requerimientos sanitarios y usos requeridos aguas debajo de la presa.
4.2. Determinación de los volúmenes y niveles característicos de embalse
4.2.1 Volumen y nivel muerto de embalse.
Para determinar el volumen y nivel muerto de embalse se utilizó la siguiente
información: concentración y peso volumétrico de los sedimentos, caudales medios
mensuales anuales (Qaño), durante la vida útil del proyecto; porosidad de los
sedimentos (n) y cota del agua en la abscisa inicial del canal de conducción.
Concentración promedio de sedimentos ϒs = 5 kg/m3
Vida útil del proyecto = 50 años
Peso volumétrico ϒo = 17 KN/m3
-
26
Peso específico del agua ϒH20 = 9.81 KN/m3
Porosidad (n) = 0.3
Cota del nivel de agua en la abscisa inicial del canal = 39m
Segundos en 1 año = 31536000 s
Primero se calcula el peso específico del sedimento sumergido utilizando la siguiente
formula.
ϒs = ϒo – (1-n) ϒH20
ϒs = 17 KN/m3 – (1-0.3) 9.81 KN/m3
Ys = 10.133 KN/m3
En la tabla 7 se incluyen el cálculo y resultados del volumen muerto de embalse a
partir del caudal medio mensual y de la concentración de sedimentos.
Tabla 7. Volumen muerto de embalse.
Año Qaño
(m3/s)
Vaño
(m3)
Qaño x
Taño
Sedimentos
anual Sed
(Kg)
VTS
(m3)
Sed x ϒs
1 35 1087992000 5439960000 5266555,57
2 36 1142391600 5711958000 5529883,35
3 38 1199511180 5997555900 5806377,52
4 40 1259486739 6297433695 6096696,39
5 42 1322461076 6612305380 6401531,21
6 43 1340280000 6701400000 6487785,85
7 40 1273266000 6366330000 6163396,56
8 38 1209602700 6048013500 5855226,73
9 36 1149122565 5745612825 5562465,39
10 35 1091666437 5458332184 5284342,12
11 33 1037083115 5185415575 5020125,02
12 33 1053828000 5269140000 5101180,64
13 35 1095981120 5479905600 5305227,86
-
27
14 36 1139820365 5699101824 5517436,98
15 38 1185413179 5927065897 5738134,46
16 39 1232829707 6164148533 5967659,83
17 41 1282142895 6410714474 6206366,23
18 42 1333428611 6667143053 6454620,88
19 43 1350792000 6753960000 6538670,44
20 41 1296760320 6483801600 6277123,63
21 39 1244889907 6224449536 6026038,68
22 38 1195094311 5975471555 5784997,13
23 36 1147290538 5736452692 5553597,25
24 35 1101398917 5506994585 5331453,36
25 34 1057342960 5286714801 5118195,22
26 32 1015049242 5075246209 4913467,41
VT= 5742636,76 m3
VME= 287131837,90 m
3 VT x Vida útil del
proyecto
Nota: Jenny Cóndor
Con el volumen muerto de embalse calculado, se procede a determinar el nivel
muerto de embalse; para el efecto fueron construidas las dos curvas de embalse: la
primera de la superficie del espejo de aguas (Ω) en función del nivel del embalse y la
segunda, a partir de la anterior, del volumen de embalse (V) en función del nivel de
embalse.
-
28
Tabla 8. Curva de superficie de espejo de aguas y volumen de embalse.
ΩI = AHX H ΩI = ΩI x 10000 ΔV = (ΩI0 + ΩI1) x ΔH /2 V = V0 + ΔV
Ha m m2 m3 m3
34,05 5 340.535,97 851.339,92 851.339,92
127,09 10 1.270.925,18 4.028.652,86 4.879.992,78
274,60 15 2.745.954,74 10.042.199,79 14.922.192,57
474,33 20 4.743.260,47 18.723.038,04 33.645.230,61
724,78 25 7.247.796,64 29.977.642,78 63.622.873,39
1024,83 30 10.248.265,47 43.740.155,26 107.363.028,65
1907,20 41,60 19.072.047,11 170.057.812,95 277.420.841,59
1955,40 42,15 19.553.989,73 10.622.160,13 288.043.001,72
2214,24 45 22.142.352,42 59.417.287,56 347.460.289,29
2704,97 50 27.049.733,51 122.980.214,84 470.440.504,13
3241,97 55 32.419.707,54 148.673.602,62 619.114.106,75
3824,79 60 38.247.879,14 176.668.966,70 795.783.073,45
4453,03 65 44.530.273,27 206.945.381,03 1.002.728.454,48
5126,33 70 51.263.264,45 239.483.844,31 1.242.212.298,79
5844,35 75 58.443.522,41 274.266.967,15 1.516.479.265,94
6606,80 80 66.067.969,24 311.278.729,13 1.827.757.995,07
7413,37 85 74.133.745,28 350.504.286,32 2.178.262.281,39
8263,82 90 82.638.181,28 391.929.816,42 2.570.192.097,82
9157,88 95 91.578.775,59 435.542.392,19 3.005.734.490,00
10095,32 100 100.953.175,12 481.329.876,77 3.487.064.366,77
Nota: Jenny Cóndor
Según el cálculo en la tabla 8 y considerando que la cota del usuario es la abscisa
inicial del canal es 39m, el nivel muerto de embalse requerido es 42,15 m, pero para
efectos constructivos se asume el nivel de 43 m, como se visualiza en la figura 6.
-
29
Curva característica de embalse área vs elevación
Figura 5. Curva superficie vs elevación.
Elaborado por: Jenny Cóndor
Curva característica embalse volumen vs elevación
Figura 6. Curva volumen vs elevación.
Elaborado por: Jenny Cóndor
NME
NME
h (m)
Ω (Ha)
h (m)
V (Mm3)
-
30
4.2.2. Volumen útil y nivel normal de embalse.
Para calcular el volumen normal de embalse se realizó la simulación de su operación
utilizando los caudales medios mensuales afluentes (de entrada) y de demanda (de
salida), con la condición de que el abastecimiento del sistema tenga niveles de
garantía en el tiempo y volumétrico del 95%, que generalmente corresponde los
sistemas de regulación hidráulica generación hidroeléctrica. Ver anexo 3.
Según el Anexo 3, el volumen normal de embalse es de 465 Mm3.
Para obtener el nivel normal de embalse se utilizaron nuevamente las curvas de
embalse anteriormente referidas y obtener el volumen útil necesario, como se puede
observar en la tabla 9.
Tabla 9.Nivel normal de embalse
ΩI = AHX H ΩI = ΩI x 10000
ΔV = (ΩI0 + ΩI1)
x ΔH /2 V = V0 + ΔV V = V0 + ΔV
Ha m m2 m3 m3 Mm3
34,05 5 340535,969 851339,92 851339,92 0,851
127,09 10 1270925,176 4028652,86 4879992,78 4,880
274,60 15 2745954,741 10042199,79 14922192,57 14,922
474,33 20 4743260,474 18723038,04 33645230,61 33,645
724,78 25 7247796,637 29977642,78 63622873,39 63,623
1024,83 30 10248265,47 43740155,26 107363028,65 107,363
1373,57 35 13735651,61 59959792,69 167322821,34 167,323
1770,25 40 17702474,04 78595314,13 245918135,47 245,918
2214,24 45 22142352,42 99612066,16 345530201,63 345,530
2691,83 49,87 26918315,19 119511786,31 465041987,93 465,042
3007,80 53 30077995,26 85494465,67 550536453,60 550,536
3824,79 60 38247879,14 243513416,36 794049869,95 794,050
4453,03 65 44530273,27 206945381,03 1000995250,98 1000,995
5126,33 70 51263264,45 239483844,31 1240479095,29 1240,479
5844,35 75 58443522,41 274266967,15 1514746062,45 1514,746
6606,80 80 66067969,24 311278729,13 1826024791,58 1826,025
7413,37 85 74133745,28 350504286,32 2176529077,90 2176,529
8263,82 90 82638181,28 391929816,42 2568458894,32 2568,459
9157,88 95 91578775,59 435542392,19 3004001286,51 3004,001
10095,32 100 100953175,1 481329876,77 3485331163,28 3485,331
Nota: Jenny Cóndor
-
31
Como resultado se tiene que el nivel normal de embalse es de 50 m, como se
visualiza en las figuras 7 y 8.
Curva característica de embalse área vs elevación.
Figura 7. Curva área vs elevación.
Elaborado por: Jenny Cóndor
Curva característica de embalse volumen vs elevación.
Figura 8. Curva volumen vs elevación.
Elaborado por: Jenny Cóndor
NNE
NNE
h (m)
h (m)
V (Mm3)
Ω (Ha)
-
32
4.2.3. Volumen y nivel forzado de embalse, caudal de diseño del aliviadero
4.2.3.1. Volumen nivel forzado de embalse
Conforme a los establecido en el marco teórico del capítulo 2 para determinar el
nivel y volumen forzado de embálsese ha tomado en cuenta únicamente
consideraciones técnicas. Concretamente la carga de diseño de los aliviaderos sin
compuerta que actúa entre 2 y 5 metros. Bajo estas condiciones cabe tomar en
cuenta que las relaciones entre el frente del vertedero de ingreso para aliviadero con
la carga de este y los costos de la presa, aliviadero indemnización o inundación
temporal están dadas por expresiones analíticas que en forma gráfica se evidencian
en la figura 9.
Relación costo de aliviadero - costo de presa + inundación
Figura 9. Costo de aliviadero vs costo de presa + inundación
Elaborado por: Jenny Cóndor
4.2.3.2. Caudal de diseño del aliviadero
Para determinar el caudal de diseño del aliviadero Qdis se ha sobrepuesto, por un
lado el grafico de la crecida de diseño, que no es otra cosa el hidrograma cuya forma
triangular es parte de la información básica del proyecto y, por otro lado el grafico
del trabajo del vertedero de ingreso a aliviadero, obtenido de la ecuación del
vertedero. Para simplificar el análisis sin afectar el grado de aproximación requerido
COTA
A= f (b)
B = f (b)
C = A+B
b (vertedero)
b optm
H PRESA
-
33
se ha reemplazado el hidrograma por un triángulo cuya base corresponde al tiempo
de duración de la crecida y cuya representa el valor del caudal pico de la crecida
máxima adoptada por su parte el grafico de trabajo del vertedero se ha reemplazado
por un triángulo con base igual a tiempo de trabajo del aliviadero y altura igual a su
caudal de diseño Qdis. Las áreas de estas dos figuras son iguales. La diferencia de las
áreas del hidrograma triangular y del triángulo que tiene por base el tiempo de
duración de la crecida y por altura el caudal de diseño no es otra cosa que el volumen
forzado de embalse. Por su parte este volumen se obtuvo de la curvas de embalse a
partir de la carga adoptada para el aliviadero (H=3m).
Ejecutando el procedimiento indicado para el pico de crecida Qmax=545.34 m3/s, la
carga del aliviadero H = 3m, tiempo de duración de la crecida 100 horas y nivel
normal de embalse NNE = 50m y nivel forzado de embalse NFE = 53m, se obtuvo
finamente el caudal de diseño Qdiseño = 72.60 m3/s. ver figura 10.
Hidrograma de crecida
Figura 10. Hidrograma de crecida
Elaborado por: Jenny Cóndor
W
W
100 h 651,142 h
To
to 751,142 h
x
Q m3/s
t (h)
Q diseño m3/s
Q Cre max m3/s545,34 m3/s
A
B
C
D
E
72,60 m3/s
-
34
Para la determinación del caudal de diseño se emplea la distribución de Gumbel o
extrema tipo 1. Con los caudales medios mensuales disponibles de la tabla 1, se
utiliza la siguiente formula.
𝑄𝑇𝑅 = 𝑄𝑚𝑒𝑑 + 𝛼. ϒ𝑇𝑅
Donde:
QTR Caudal para el periodo de retorno
Qmed Caudal medio Qmed = ∑Qi
n
ni=1
α y YTR variables intermedias α =√6s
π y YTR = −ln [ln (
TR
TR−1)]
Tr Tiempo de retorno Tr = 10000 años
s desviacion estandar s = √∑ (Qi−Qmed)
2ni=1
n−1
Del calculo realizado, que se encuentra en el anexo 4 se obtiene que para una crecida
maxima de 545.34 Mm3 la carga necesaria es de 3 m, con el que se determina el nivel
forzado de embalse, el cual es igual a NNE mas la carga necesaria (H).
NFE = NNE+H
NFE = 50m + 3m
NFE= 53m
Para obtener el volumen forzado de embalse se utilizaron nuevamente las curvas de
embalse anteriormente referidas, como se puede observar en la tabla 10, figuras 11 y
12.
Tabla 10. Volumen forzado de embalse.
ΩI = AHX H ΩI ΔV V V
Ha M m2 m3 m3 Mm3
34,05 5 340535,969 851339,92 851339,92 0,851
127,09 10 1270925,176 4028652,86 4879992,78 4,880
274,60 15 2745954,741 10042199,79 14922192,57 14,922
474,33 20 4743260,474 18723038,04 33645230,61 33,645
724,78 25 7247796,637 29977642,78 63622873,39 63,623
1024,83 30 10248265,47 43740155,26 107363028,65 107,363
1373,57 35 13735651,61 59959792,69 167322821,34 167,323
1770,25 40 17702474,04 78595314,13 245918135,47 245,918
2214,24 45 22142352,42 99612066,16 345530201,63 345,530
3021,65 53 30216498,37 209435403,19 554965604,82 554,966
3354,88 56 33548818,8 95647975,76 650613580,58 650,614
3824,79 60 38247879,14 143593395,89 794206976,47 794,207
-
35
4453,03 65 44530273,27 206945381,03 1001152357,49 1001,152
5126,33 70 51263264,45 239483844,31 1240636201,80 1240,636
5844,35 75 58443522,41 274266967,15 1514903168,96 1514,903
6606,80 80 66067969,24 311278729,13 1826181898,09 1826,182
7413,37 85 74133745,28 350504286,32 2176686184,41 2176,686
8263,82 90 82638181,28 391929816,42 2568616000,83 2568,616
9157,88 95 91578775,59 435542392,19 3004158393,02 3004,158
10095,32 100 100953175,1 481329876,77 3485488269,79 3485,488
Nota: Jenny Cóndor
Como resultado se tiene el nivel forzado de embalse, como se visualiza en las figura
11.
Curva característica de embalse área vs elevación
Figura 11. Curva área vs elevación
Elaborado por: Jenny Cóndor
NFE
Ω (Ha)
h (m)
-
36
Curva caracteriztica de embalse volumen vs elevacion
Figura 12. Curva volumen vs elevación
Elaborado por: Jenny Cóndor
Como resultado se obtiene los niveles característicos de embalse que son NME, NNE
y NFE como se observa en la figura 13 y 14.
NFE
V (Mm3)
h (m)
-
37
Curva caracteriztica de embalse área vs elevacion
Figura 13. Niveles de embalse curva área - elevación
Elaborado por: Jenny Cóndor
Curva caracteriztica de embalse área vs elevacion
Figura 14. Niveles de embalse curva volumen– elevación
Elaborado por: Jenny Cóndor
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0,00 1000,00 2000,00 3000,00 4000,00 5000,00 6000,00 7000,00 8000,00 9000,00 10000,00
CURVA AREA - ELEVACION
CURVA VOLUMEN - ELEVACION
h (m)
Ω (Ha)
NNENFE
NME
0
20
40
60
80
100
0,000 300,000 600,000 900,000 1200,000 1500,000 1800,000 2100,000 2400,000 2700,000 3000,000 3300,000 3600,000
CURVA VOLUMEN - ELEVACIONh (m)
V (Mm3)
NFE
NNE
NME
-
38
4.3. Determinacion de la altura de la presa
Altura de ola (C).
Para el calculo de la altura de la ola se considera una velocidad del viento de 22.2
m/s (dato en la informacion basica del proyecto) obteniendo un valor C = 0,073
Vviento. Por tanto la altura de la ola es 1.62 m. Para el calculo se asume la altura de 2
m. (ver anexo 3.)
Por consiguiente la altura total de presa gravitacional de hormigón es de 55 m, figura
15.
Presa gravitacional de hormigón
Figura 15. Presa gravitacional de hormigón
Elaborado por: Jenny Cóndor
4.4. Diseño de la presa gravitacional de hormigón
4.4.1. Determinación del perfil teórico triangular
Una vez determinada la altura de presa se procede a la determinación el ancho (b),
empleando la utilización del perfil teórico triangular, que se encuentra en el anexo 5
y definir el perfil constructivo como se muestra en la figura 16. Se considera un
ancho de cresta de10 m.
Debido al análisis a la estabilidad al deslizamiento que se realizó en la primera
configuración geométrica mostrada en la figura 17, se determina que el factor de
seguridad al deslizamiento es FSD = 1.14, el cual no cumple con la condición
establecida de FSD ≥ 1,30 FSDperm, para nivel de importancia I. Por lo cual se
considera una nueva configuración geometría de presa, figura 18, cuyo cálculo se
encuentra en el anexo 6.
43 m 50 m
53 m
55 m
NME
NNENFE
-
39
Perfil Teórico preliminar y perfil constructivo primera configuración geométrica
Figura 16. Perfil teórico preliminar y perfil constructivo primera configuración geométrica
Elaborado por: Jenny Cóndor
Diagrama de fuerzas presa gravitacional de hormigón primera configuración
geométrica
Figura 17. FSD Primera configuración geométrica
Elaborado por: Jenny Cóndor
50
10
40
31.8
1
PERFIL
TEÓRICO
TRIANGULAR
PERFIL HIDRAULICO
12
NNE
55
α = 1,36
50
β =
0,85
X1= 10,887
31,81 X2= 11,311
43 x3= 9,363
13 m
11,98 10 17,68
W
19,83 19,83
10 m
α β
G1 G2G3
X1
P1 H
P1 V
PSED V
PSED H
P2 H
P2 VX2
0.6 h ola
1,1 h ola
5 h ola
X3
-
40
Con la nueva configuración geométrica presente en la figura 18, se obtiene un factor
de seguridad al deslizamiento FSD = 1.51 mayor al FSD perm, ver anexo 6 y figura
19; se continúa el análisis con las siguientes combinaciones especiales en los anexos
7 combinación especial para nivel normal de embalse NNE =50m (figura 20) y
anexo 8 combinación especial para nivel forzado de embalse NFE=53m (figura 21).
Los factores de seguridad al deslizamiento FSD que se obtienen de las
configuraciones especiales por sismo en NNE y NFE son mayores al FSDperm,
verificación a las resistencias tanto máximos y mínimos cumplen con las condiciones
de ausencia de esfuerzos de tracción, por lo tanto se acepta la geometría de la figura
18.
Perfil Teórico preliminar y perfil constructivo segunda configuración geométrica
Figura 18. Perfil teórico preliminar y perfil constructivo segunda configuración geométrica
Elaborado por: Jenny Cóndor
50
10
40
PERFIL
TEÓRICO
TRIANGULAR
PERFIL
HIDRAULICO
12
-
41
Diagrama de fuerzas presa gravitacional de hormigón combinación básica segunda
configuración geométrica
Figura 19. FSD Segunda configuración geométrica.