DISEÑO DE PRESAS FLUIDOS.pdf

8/15/2019 DISEÑO DE PRESAS FLUIDOS.pdf

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DISEÑO DE PRESAS

MECANICA DE FLUIDOS2010 – 2011

Gastón Proaño Cadena


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Justificación

Las presas se construyen paraalmacenar agua durante la época de

lluvias y luego utilizarla en época seca. El agua se aprovecha en riego,

tratamiento de agua potable,

generación de energía eléctrica yturismo.


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El Quimbo

Betania

400 MW

2 216 GWh/año

540 MW

2 105 GWh/año

Vol. muerto: 1 381hm3

Vol. útil: 1 824 hm3690 msnm

Vol. muerto: 637

hm3

Vol. útil: 850 hm3 544 msnm

NMNO: 720msnm

NMNO: 561,2 msnm

3,5 ha/GWaño

3,7ha/GWaño

Perfil Esquemático


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Vertedero

R í o M a g d a l e n a

Casa demáquinas400 MW

Bocatoma

Conducción

Presah = 151 m

V = 7,4 hm3

Túnel dedesviaciónL = 505 m

Diqueh = 66 m

V = 2,9 hm3

Embalse720 msnm

V = 3.215 hm3

Presa y Obras


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Sitio El Quimbo, vista desdeaguas arriba

Sitio de Presa


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Gigante

Tesalia

PaicolEl Agrado

Pital

Altamira

Garzón

Embalse El Quimbo

Cota 720 msnm

Área embalse: 8 250 haÁrea obras: 336 haÁrea total: 8 586 ha

La Jagua

Presa

Zonas depréstamo

•Gigante 43,91%•Garzón 16,76%•Altamira 0,21%•El Agrado 37,83%•Paicol 0,04%

•Tesalia 1,25%

Embalse


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Clasificación de las Presas

De Tierra

De Hormigón

Gravedad

Contrafuerte

Arco


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Partes de una Presa

Cuerpo de la Presa

Túneles de desvío

Túneles de carga

Aliviadero

Salto Hidráulico Chimenea de equilibrio

Ataguías

Canales a cielo abierto


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http://www.etxalar.org/images/turismo_erdiko_presa_handia.jpg


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DISEÑO DE PRESAS

DETALLES A DISENAR TIPO DE PRESA BORDE LIBRE ZONIFICACION DE MATERIALES FUNDACION CONTROL DE FILTRACIONES ANCHO DE CRESTA PENDIENTE DE TALUDES PROTECCION CONTRA LA

EROSION ETC.


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DISEÑO DE LACIMENTACION

CAPACIDAD DESOPORTE

ESTABILIDADGENERAL

ASENTAMIENTOS

FILTRACIONES


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CIMENTACIONDEFINIR EL MATERIAL QUE SE VA A

REMOVER PARA GARANTIZAR CAPACIDAD DESOPORTE, SUFICIENTE ESTABILIDAD Y ASENTAMIENTOS ACEPTABLES.


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CIMENTACION

Mejorar la calidad del suelo si serequiere.


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DISEÑO BORDE LIBRE

Es la distanciavertical entre la

cresta de la presa yla altura máximadel agua en elvertedero para la

inundación dediseño.


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FACTORES A TENER EN CUENTAPARA EL DISEÑO DE BORDE LIBRE

Efectos del viento

Acción de las olas

Efectos de lossismos

Asentamientos dela presa.

Factor de seguridad(3% altura de lapresa).


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BORDE LIBRE

H1+ H2+ H3+ H+ Hs

Sobre elevación de agua por viento H1. Altura de cresta de olas H2.Rodamiento de las olas H3.

Asentamiento H. Altura de seguridad Hs.


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ANCHO DE LA CRESTA

Dependeprincipalmente del usoque va a tener la

cresta (via,mantenimiento, etc.)

El U.S. ARMY CORPSOf ENGINEERSrecomienda un ancho

de mínimo 7.5m parapermitir unacompactaciónadecuada de la presa.


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ALINEAMIENTO DEL EJE

DE LA PRESA

Para presas largas se recomienda que sea recto.

Deben evitarse los cambios fuertes de alineamiento para evitar

concentraciones de esfuerzos y agrietamientos. Las presas cortas y altas deben ser convexas hacia aguas arriba

para que el agua comprima los núcleos contra los estribos. Elradio de curvatura varia de 300 a 1.000m


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DETALLES DE DISENO

JUNTO A LOS ESTRIBOS

El espesor delnúcleo debeaumentarse junto alos estribos.


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ESTRIBOS LATERALES

Debe evitarse la entrega delalineamiento sobre salientesangostos de la ladera.

Deben excavarse los materialesmeteorizados o sueltos (talud,etc.)

Puede requerirse bajar lapendiente de los taludes delterraplén cerca de los estribos.

Puede requerirse inyectar losestribos.

Debe proveerse un sistema decontrol de erosión en la unión deltalud de la presa y de losestribos.


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TALUDES DE LOS

ESTRIBOSLas pendientes fuertes de los estribosproducen grietas por asentamiento del

terraplén de la presa, especialmente en laparte mas alta de la presa.


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CONTROL Y MANEJO DE LASFILTRACIONES DE AGUA

Todas las presas de tierra sufren filtraciones deagua a través del terraplén, la fundación y los

estribos. Deben diseñarse elementos para prevenir:

* Supresiones excesivas.* Inestabilidad del talud aguas abajo.* Sifonamiento.

* Erosión Interna.


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CONTROL Y MANEJO DE LAS FILTRACIONES ATRAVES DEL TERRAPLEN

METODOS: Zonificación gradual del

terraplén de fino a grueso.

Chimeneas verticales oinclinadas y/o colchoneshorizontales de subdrenaje.

Tuberías colectoras de aguaabajo del pie de la presa

(no debe haber tuberíasdentro del terraplén).


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DREN VERTICAL O DE CHIMENEA


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CHIMENEA INCLINADA


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FILTROS SINTETICOS


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CONTROL Y MANEJO DE FILTRACIONESPOR LA FUNDACION

Deben analizarse los diversos métodos utilizandoredes de flujo o por métodos aproximados.

Deben analizarse los factores de seguridad contrasubpresiones.


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a) COLCHONES DEDRENAJE

Manejan la filtración tantoa través de terrapléncomo de la fundación.

Previenen lassubpresiones excesivas enel pie de la presa.

Los colchones de drenajeaumentan los caudales defiltración por debajo delterraplén.



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Pueden ser de suelo impermeablecompactado, relleno fluido o concreto.


b) ZANJA O PANTALLA IMPERMEABILIZANTE


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ZANJA O PANTALLA IMPERMEABILIZANTE

1. Pantalla total (atravesando el manto permeable).

2. Pantalla parcial, su efectividad pende de laprofundidad, para que sea efectiva bajar a unmanto menor permeabilida.



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ZANJA O PANTALLA IMPERMEABILIZANTE PANTALLA COMPACTADA:

o Permite ver el suelo de fundación.

o Permite el tratamiento del fondo de la pantalla.o Para mayor eficiencia, penetrar dentro del manto

impermeable.

o Su ancho debe ser mayor al 20% de la altura del agua

de la presa y no menor de 6m.o Debe incluir filtros para evitar erosión interna.

o Puede requerir desagüe durante la construcción.



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ZANJA – PANTALLA - COMPACTADA



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ZANJA PANTALLA EN SLURRY(RELLENO FLUIDO).

Para la excavación puede requerirsetodo de bentonita.

El relleno fluido de cemento se utilizacon frecuencia

No se recomienda cuando hay bloqueso cantos de roca en la fundación.



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ZANJA O PANTALLAEN CONCRETO

Puede requerirseexcavación con lodode bentonita.

Puede romperse en

sismos de granmagnitud.



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COLCHONES IMPERMEABLES AGUAS ARRIBA Disminuye las subpresiones aumentando la longitud

de las líneas de flujo. No se recomiendan para presas de mas de 30m de

altura o para fundaciones muy permeables. Pueden requerirse colchones de drenaje o drenes

en el pie.



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Los criterios sonsimilares a los de la

fundación.

CONTROL DE FILTRACIONES POR LOSESTRIBOS


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Colocación decollares parabloquear el paso de

agua alrededor delducto.

Compactar muybien alrededor delducto o utilizarconcreto o rellenofluido.

CONTROL DE FILTRACIONES A LOLARGO DE LOS DUCTOS


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• Drenes debajo de las placas de vertederopara disminuir subpresiones.

• Pantallas impermeabilizantes.

CONTROL DE FILTRACIONES PORDEBAJO DE LOS VERTEDEROS


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MATERIALES

La mayoría de los suelos pueden utilizarse para laconstrucción de presas de tierra.

No deben utilizarse materiales orgánicos.

No deben utilizarse limos, finos o roca molida.

No deben utilizarse arcillas con limites líquidos de mas de

80%.

DISEÑO DE LA SECCION DE TERRAPLEN


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UTILIZACION DE SUELOS

ARCILLOSOS Algunos suelos

arcillosos soninestables debido a su

exceso de humedad. Es impractico en la

mayoría de los casosbajar la humedad de

los suelos muyhúmedos entemporada de lluvias.


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La roca sana dura es la ideal para losenrocados pero algunas rocas débiles ometeorizadas pueden utilizarse.

No se recomienda la utilización de lutitasarcillosas. Las rocas que se trituran al compactarse

deben diseñarse como suelos y no como

enrocados. En algunos casos se requiere eliminar lossobre tamaños.

UTILIZACION DE

ENROCADOS


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UTILIZACION DE

ENROCADOS


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ZONIFICACION DE LA

PRESA

El terraplén debe zonificarse para utilizar la mayor cantidad demateriales posibles de las excavaciones en la obra y de laszonas de cantera cercanas al sitio.

Es común el diseño de un núcleo el cual esta rodeado defiltros y de materiales mas gruesos y resistentes.

El espaldon aguas abajo no sirve de drenaje y da estabilidad alos taludes.

Igualmente el espaldon aguas arriba da estabilidad a lostaludes respectivos.


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PROTECCION CON


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PROTECCION CONSUELO-CEMENTO


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PROTECCION CON VEGETACION


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VERTEDEROS

En zonas de alto riesgo de sismos, losvertederos deben cimentarse sobre roca.


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Referencias

Proyecto El Quimbo,del Departamento del Huila y de la Nación,Colombia.

WWW.dspace.espol.edu.ec

Diseño y construcción proyecto Daule Peripa.

Suarez D. Jaime, “Deslizamientos y Estabiidad de taludes en zonastropicales” Ed. Ingeniería de suelos Ltda. Julio de 1998.

También algunas imágenes y datos de internet.
http://www.dspace.espol.edu.ec/http://www.dspace.espol.edu.ec/

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