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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL. INFORME: INTRODUCCION A LA INGENIERIA DE PRESAS ALUMNO: LEONARDO LOPEZ CELIA. SUAREZ SOLANO ROCIO. HUAMAN LIZANA DEXI. MARRUFO SILVA FREDESMINDO. CALDERON FLORES ELMER. DEL AGUILA VELA FERNANDO. DOCEN...

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL.

INFORME: INTRODUCCION A LA INGENIERIA DE PRESAS ALUMNO: LEONARDO LOPEZ CELIA. SUAREZ SOLANO ROCIO. HUAMAN LIZANA DEXI. MARRUFO SILVA FREDESMINDO. CALDERON FLORES ELMER. DEL AGUILA VELA FERNANDO. DOCENTE:

Ing. JUAN CARLOS, ROJAS VASQUEZ. CURSO:

OBRAS HIDRAULICAS

FECHA DE ENTREGA: 21/11/2018

MOYOBAMBA – PERÚ 2018

OBRAS HIDRAULICAS

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INDICE RESEÑA HISTÓRICA DE LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS.........................................................................3 INTRODUCCION:....................................................................................................................................4 OBRAS HIDRAULICAS............................................................................................................................5 TIPOS DE OBRAS HIDRÁULICAS..........................................................................................................5 PRESAS DE EMBALSE.............................................................................................................................8 Definición de Presa............................................................................................................................8 Partes de una Presa...........................................................................................................................8 Tipos de presa....................................................................................................................................8 Para que una presa de tierra funcione eficientemente debe cumplir los siguientes requisitos:........9 TUBICACION........................................................................................................................................10 REDES DE FLUJO EN PRESAS................................................................................................................11 LINEAS DE CORRIENTE.....................................................................................................................11 POTENCIAL.......................................................................................................................................11 LINEAS EQUIPOTENCIALES...............................................................................................................11 RED DE FLUJO..................................................................................................................................11 RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO ELEVADOS...............................................................................12 SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES..........................................................................................................13 PROBLEMAS OCASIONADOS POR LOS SEDIMENTOS:..........................................................................14 TIPOS DE SEDIMENTACION:.................................................................................................................15 CONCLUSIONES....................................................................................................................................17 BIBLIOGRAFIAS....................................................................................................................................18

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RESEÑA HISTÓRICA DE LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS. La historia de la construcción de presas se remonta en la antigüedad hasta las primeras civilizaciones del Medio Oriente y del Lejano Oriente. Innumerables pequeñas presas, invariables estructuras de rellenos simples, se construyeron para irrigación, por ejemplo, en china, Japón. India y Sri Lanka. Algunas de estas primeras presas existen todavía. La presa de Kaffara (Sadd-el-Kaffara), construida en Egipto, aproximadamente en 2600 a.c,es la presa más antigua que se conoce. Fue construida en piedra, de 14 m de altura total. Consistía en una zona central rellena con material suelto, rodeada por espaldones de roca y con paramentos protegidos por mampostería ordinaria. Se le abrió una brecha, tal vez como consecuencia de una inundación que la desbordó, luego de un período de servicio relativamente corto.

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INTRODUCCION: La disponibilidad del agua ha sido desde épocas remotas uno de los condicionantes más fuerte para la sociedad y posterior desarrollo de los asentamientos. El necesario equilibrio entre las necesidades y las disponibilidades de agua depende de los condicionamientos relativos al entorno natural y a los de las actividades humanas desarrolladas. La búsqueda de este equilibrio ha requerido en cada circunstancia particular la adopción de soluciones de distinto tipo, entre las que siempre han destacado las norias y las presas de embalse, sobre todo en aquellos países en los que el agua no es un bien abundante o si bien es abundante, es irregular en su presencia y en el espacio. Una de las primeras y principales actividades de la ingeniería civil es la construcción de presas. Todas las grandes civilizaciones se han caracterizado por la construcción de embalses de almacenamiento para suplir sus necesidades, en las primeras épocas para satisfacer las demandas de irrigación surgidas del desarrollo y expansión de la agricultura organizada, el propósito principal de una presa puede definirse como el de proveer retención y almacenamiento de agua de una manera segura. El aire y el agua son sin duda, los elementos naturales más indispensables para el hombre. El aire lo es de manera inmediata e inaplazable. El agua, también de forma imprescindible, pero aplazable dentro de ciertos límites. El aire se obtiene sin esfuerzo, en todas partes y sin restricción. El agua tan solo existe en ciertos sitios y en cantidad variable de unos momentos a otros. Por ello se comprende que todas las civilizaciones, hayan dependido siempre de los lugares donde había agua, y con tanta mayor sujeción a ella cuanto más desarrolladas. El ingenio humano ha permitido que los hombres puedan vivir lejos de los cauces naturales llevando el agua desde ellos a los centros de consumo. Esta independencia creciente del lugar de consumo respecto a la fuente, conseguida gracias al avance técnico de las obras de transporte del agua, es la que ha permitido la extensión geográfica y el desarrollo de la humanidad. Para el hombre de hoy el agua es todavía más indispensable porque a sus necesidades naturales ha añadido un sin número de exigencias artificiales para su comodidad, placer y trabajo, por lo que la civilización actual sería inconcebible sin las obras hidráulicas.

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO Lo que sí ha ocurrido, ocurre y ocurrirá es que las obras hidráulicas van transformándose según las exigencias de la civilización, pues si el agua ha sido siempre elemento fundamental para el hombre, la forma de su uso ha variado con el género de vida, pero siempre permanecerá y se acrecentará su uso como tal elemento vital en sí mismo.

OBRAS HIDRAULICAS DEFINICION: Se puede decir que las obras hidráulicas constituyen un conjunto de estructuras construidas con el objeto de manejar el agua, cualquiera que sea su origen, con fines de aprovechamiento o de defensa.

TIPOS DE OBRAS HIDRÁULICAS. Bajo esta denominación se incluyen todas las construcciones que tienen por objeto fundamental modificar de alguna forma el curso natural del agua para hacerla útil al hombre, sea proporcionándosela o protegiéndole contra sus peligros. De aquí se colige la gran variedad de este tipo de obras, que podemos agrupar según su objetivo funcional en:  Obras para suministro de agua como tal elemento. 

Abastecimientos a poblaciones e industrias.



Regadíos.



Mantenimiento de la capa freática.



El agua utilizada puede ser superficial o subterránea.

 Obras que la utilizan como elemento pesante. 

Saltos de agua, en todas sus variedades (uso energético)



Obras para navegación.

 Obras de defensa. 

Embalses amortiguadores de crecidas.



Corrección y protección de cauces naturales.

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO  Obras de conservación o mejora de la naturaleza. 

Saneamiento y depuración de aguas.



Embalses y cauces para pesca, recreo o paisaje.

Para lograr cualquiera de las finalidades citadas no suele bastar una sola obra, siendo necesario un conjunto de ellas diferenciadas por la misión que han de cumplir y que son las siguientes:  Una presa o dique que sirve para elevar el nivel natural del agua en el río al objeto de poder desviarla hacia un cauce artificial. Esta presa suele servir también para crear un embalse que retiene las aportaciones sobrantes en ciertas épocas, guardándolas para las de escasez.

 Una serie de conducciones que sirven para transportarla por estos cauces artificiales hasta el lugar de su utilización.  Una instalación para su uso: red de abastecimiento, central hidroeléctrica, red de riego, etc.; parte de esta instalación consistirá en obras y otra en maquinaria específica para ese uso (bombas, turbinas, aparatos para riegos, depuración, etc.) Las presas y conducciones pueden ser a su vez de distintos tipos según el terreno y otras circunstancias. Pero son obras que se usan indistintamente para uno u otro uso e, incluso, pueden tener un objetivo múltiple. La diferenciación debida al uso concreto a que se destine el agua suele estar sólo en la instalación; esta difiere, incluso considerablemente, de unos usos a otros. Por ejemplo, una red de abastecimiento a una población no se parece nada a una central hidroeléctrica; en cambio las presas pueden ser muy parecidas, e incluso servir la misma presa para alimentar una central hidroeléctrica después a una población.

Por consiguiente, las obras hidráulicas se pueden clasificar de acuerdo con estas intenciones: Finalidades de las obras hidráulicas: Aprovechamiento  Abastecimiento de agua a poblaciones. OBRAS HIDRAULICAS

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO  Riego de terrenos (Irrigación).  Producción de fuerza motriz (Centrales Hidroeléctricas)  Navegación Fluvial.  Recreación etc.

Defensa  Contra inundaciones  Contra azolves Finalidades múltiples: Hasta hace relativamente poco tiempo las obras hidráulicas se construían en forma aislada; sin embargo, desde el punto de vista económico en la actualidad se estima como criterio sano y conveniente en considerar en cada caso la posibilidad de que las obras se orienten a satisfacer dos o más finalidades simultáneamente.

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PRESAS DE EMBALSE

Definición de Presa La Presa es una estructura hidráulica que forma un almacenamiento previamente elegido cambiando el régimen natural del escurrimiento al régimen artificial de la demanda de acuerdo con el fin o los fines que se destine.

Partes de una Presa  Vaso.  Cortina  Estructura de desvío. 

Estructura de toma.



Estructura de excedencias.

Tipos de presa  De gravedad, que retienen el agua gracias al tipo

de

materiales

empleados,

como

mampostería u hormigones.

 De contrafuerte, formadas por una pared impermeable

situada

aguas

arriba,

y

contrafuertes resistentes para su estabilidad, situados aguas abajo.

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO  De arco-bóveda, que aprovechan el efecto transmisor del arco para transferir los empujes del agua al terreno.

 De tierra o escollera, con un núcleo de material arcilloso, que a veces es tratado químicamente o con inyecciones de cemento.

Para que una presa de tierra funcione eficientemente debe cumplir los siguientes requisitos: a) Que el gasto de filtración no afecte sensiblemente el volumen de agua disponible en el almacenamiento. b) Que las subpresiones no afectan la estabilidad de la sub estructura. c) Que no haya peligro de tubificación. d) Que los taludes sean estables, bajo las condiciones más severas del funcionamiento, a métodos reconocidos de análisis. e) Que no haya ninguna posibilidad de que el agua pase por encima de la cortina. f) Que la línea de saturación no corte el paramento de aguas abajo.

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TUBICACION El fenómeno de tubificación puede definirse como el movimiento de material de la cimentación por la velocidad del agua de filtración al salir del suelo que se encuentra bajo la presa. En otras palabras, es el fenómeno se presenta cuando las filtraciones a través de un suelo se verifican con velocidades mayores de un cierto límite, al cual se denomina “velocidad critica”. Han sido establecidas diferentes fórmulas definiendo la velocidad requerida para levantar partículas de suelo de diferentes tamaños. Sin embargo, la tubificación incipiente ocurre cuando la presión del agua de filtración en cualquier punto de la cimentación, es mayor que el peso del suelo saturado en ese punto. Bajo tales condiciones el suelo llega a estar sobresaturado rápidamente e incapaz de soportar cualquier carga; la tubificación real es insipiente. Debido al arrastre de las partículas sólidas hacia el exterior, se van formando en la cimentación verdaderos túneles, por los que el agua fluye fácilmente. Esto es mas apreciable en los puntos donde el agua aflora en las cuales se producen acumulaciones de partículas sólidas en las proximidades de los túneles. Debido a la tubificación muchas presas sean malogradas, ya que al socavarse el terreno interiormente, se producen derrumbes que originan falla total de la estructura. En presas de tierra, para que la estructura quede al margen de los efectos producidos por la tubificación, se introduce el factor de seguridad, que se calcula por la siguiente formula:

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REDES DE FLUJO EN PRESAS

LINEAS DE CORRIENTE En la mecánica de fluidos se define como líneas de corriente aquella que se puede trazar a través de un escurrimiento, siendo tangente a los vectores de velocidad en todo su desarrollo. En régimen establecido las líneas de corriente son constantes mientras dura el escurrimiento; en cambio en el régimen no establecido de las líneas de corriente son variables. En el primer caso las líneas de corriente se confunden con la trayectoria de la partícula. Un conjunto de líneas de corriente circundando un área, determina un tubo de corriente.

POTENCIAL Se denomina potencial de una partícula a la suma de sus cargas de posición y de presión, y se representa por ф. Su valor es: Ф= P/w+h

LINEAS EQUIPOTENCIALES Son las que unen todos los puntos que tienen igual potencial. De las leyes de newton se desprende que, para materiales homogéneos e isotrópicos, las líneas equipotenciales son perpendiculares a las líneas de corriente; de ahí que, cualquier línea cuya trayectoria sea perpendicular a los vectores de velocidad, es una equipotencial.

RED DE FLUJO La red de flujo es una representación diafragmática de las líneas de corriente y equipotenciales del escurrimiento del agua en un medio poroso.

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO Por lo expuesto, la red de flujo es un espectro de líneas ortogonales.

Para trazar una red de flujo es necesario conocer cuatro condiciones de frontera de la red que se intenta construir. En la red de flujo mostrada de la figura 1, cuatro fronteras son: Las Líneas AB e IJ son equipotenciales, Las líneas BCDEFCHI y KL que son de corriente.

RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO ELEVADOS. Los reservorios elevados son estanques de almacenamiento de agua que se encuentran por encima del nivel del terreno natural y son soportados por columnas y pilotes o por paredes. Desempeñan un rol importante en los sistemas de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así como del funcionamiento hidráulico del sistema y del mantenimiento de un servicio eficiente. Los reservorios elevados en las zonas rurales cumplen dos propósitos fundamentales: Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día. - Mantener las presiones de servicio en la red de distribución.

Tipos de reservorios de almacenamiento: Considerando el tipo de alimentación los reservorios elevados son de dos tipos: Reservorios de cabecera.

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO Se alimentan directamente de la fuente o planta de tratamiento mediante gravedad o bombeo. Causa una variación relativamente grande de la presión en las zonas extremas de la red de distribución. Reservorios flotantes. Se ubican en la parte más alejada de la red de distribución con relación a la captación o planta de tratamiento, se alimentan por gravedad o por bombeo. Almacena agua en las horas de menor consumo y auxilia el abastecimiento de la ciudad durante las horas de mayor consumo. La experiencia en nuestro país ha demostrado que estos reservorios tienen un funcionamiento hidráulico deficiente, ya que dada las condiciones de operación de la red de distribución, durante el día no se llenan mas que en la noche, incumpliendo su rol de regulador de presión. Por este motivo no es recomendable su empleo en el medio rural. Capacidad del reservorio. La capacidad del almacenamiento de un reservorio en el medio rural es función, principalmente, del volumen de regulación para atender las variaciones del consumo de la población. Determinación del volumen de regulación. Los reservorios deben permitir que las demandas máximas que se producen en el consumo sean satisfechas cabalmente, al igual que cualquier variación en los consumos registrados en las 24 horas del día, proveyendo presiones adecuadas en la red de distribución. Los reservorios tienen la función de almacenar el agua sobrante cuando el caudal de consumo sea menor que el de abastecimiento y aportar la diferencia entre ambos cuando sea mayor el de consumo. La capacidad así requerida se denominará de regulación o de capacidad mínima.

SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES Los problemas ocasionados por los sedimentos son especialmente difíciles en Colombia por causa de las condiciones geológicas, topográficas, meteorológicas, de suelos y vegetación en extensas zonas del país, lo que significa que debe darse gran énfasis a las investigaciones sobre el tema. En varios embalses construidos en Colombia han ocurrido problemas por efecto de la sedimentación durante operación, que en parte se debieron a la falta de investigaciones adecuadas en la etapa de estudios y preparación de diseños para las obras. Para proyectos hidroeléctricos se requiere el embalse lleno hasta el máximo nivel, con el fin de que produzca la máxima cantidad de energía; la cual se ve afectada al disminuir su capacidad debido a la carga de sedimentos que le llegan. La carga sedimentologica del río se ve forzada a detener igualmente su marcha, acumulándose en forma de depósitos, hasta que habiendo colmatado casi la totalidad del vaso, permite al flujo adquirir la velocidad necesaria para transportarla sobre la presa.

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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO Cualquiera que sea el tamaño del embalse o el uso final que se le dé al agua, la principal función de este es la de estabilizar el flujo de agua, para regular el suministro en una corriente natural o para s...