UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

FACULTAD DE INGENIERIA ,ARQUITECTURA Y GEOTECNIA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

UNJBG

RECURSOS HIDRAULICOS INFORME DE LA EXCURSION DE ESTUDIO:RECONOCIMIENTO DE LAS CONSTRUCCIONES HIDRAULICAS

INTEGRANTES:

-JUNIOR MAX ACERO VIERA 12-37594-ALFREDO PANTI HUACCA 12-37065

DOCENTE: ING. FERMIN GARNICA TELLO

CICLO: VII

TACNA PERU 2015INTRODUCCION

En el presente informe se da a conocer las diferentes construcciones hidrulicas que se observ en cada una de las paradas que se realiz durante el viaje de excursin en la provincia de Tacna. El trabajo consisti bsicamente en hacer un reconocimiento de los elementos hidrulicos de las captaciones y conducciones existentes en la provincia de Tacna, para ello se tom una serie de fotos as mismo se anot las explicaciones del ingeniero para posteriormente hacer el informe correspondiente.

De las construcciones hidrulicas observadas las ms sobresalientes son: la bocatoma de Challata, la bocatoma de Chuschuco, el canal caplina el, canal Uchusuma y los distintos puentes observados.

El viaje de excursin se llev a cabo el da jueves 16 de julio por los estudiantes de ingeniera civil del 4to ao, a cargo del ingeniero Fermn Garnica Tello, dando inicio a la experiencia aproximadamente a las 7:00 horas. Se present un clima soleado el cual proporcion buenas condiciones de trabajo. Las paradas fueron designadas por el ingeniero y en cada para se dio una breve explicacin referente a las construcciones hidrulicas.

El objetivo de este trabajo es ms que todo identificar los elementos hidrulicos utilizados para captar y conducir las aguas de las diferentes fuentes, para su respectivo uso.

OBJETIVOS:

a) OBJETOVOS GENERALES

Ampliar y profundizar nuestros conocimientos respecto a la hidrulica.

Reconocer los elementos hidrulicos utilizados en la captacin y conduccin del agua provenientes de las cuencas del Caplina y el Uchusuma.

Identificar los errores ms comunes en las obras hidrulicas

b) OBJETIVOS ESPECIFICOS

Reconocer los componentes de las captaciones, su funcionamiento y su mantenimiento.

Conocer el estado de las estructuras hidrulicas en la provincia de Tacna

Sistemas de riego en la provincia de Tacna

MARCO TEORICOTIPOS DE CONSTRUCCIONES HIDRAULICASAlgunas estructuras que se construyen en los canales son las siguientes:1. Compuertas y Vertederos, para derivaciones, medicin de caudales y control de niveles.1. Transiciones, para empalmar tramos de diferente seccin transversal.1. Sifones y Acueductos, o puentes, para atravesar corrientes naturales y cruzar por depresiones del terreno. 1. Tneles, para atravesar obstculos naturales.1. Rampas, escalones y disipadores de energa, para controlar las velocidades en canales de alta pendiente, entre otros.1.- Gaviones.Desde el siglo XVI, los ingenieros utilizaban en Europa unas cestas de mimbre rellenas de tierra -denominadas por sus inventores italianos gabbioni, o "jaulas grandes" para fortificar los emplazamientos militares y reforzar las orillas de los ros. Hoy, se utilizan como bloques de construccin en las estructuras hidrulicas de bajo costo y larga duracin en los pases en desarrollo. Actualmente un armazn de tela metlica, relleno de piedras en lugar de tierra, ha sustituido la cesta de mimbre, pero la fuerza bsica de los gaviones y sus ventajas respecto a otras estructuras rgidas utilizadas en las obras de ingeniera es la misma. La flexibilidad intrnseca del armazn de los gaviones, sujetos a tensin y comprensin alternantes, les permite trabajar sin romperse, y as se evita que pierdan su eficacia estructural. Como estructura deformable, todo cambio en su forma por hundimiento de su base o por presin interna es una caracterstica funcional y no un defecto.Un gavin bien hecho puede tolerar aos de castigo: recientemente se someti a examen uno utilizado para proteccin de la ribera de un ro hace ms de 100 aos, y se concluy que est en perfectas condiciones.

2.- Diques y vertederos.El vertedero es un elemento fundamental de la estructura, ya que es la parte que est en contacto directo con la corriente de agua. Un vertedero bien diseado debera permitir controlar la descarga del exceso de agua de una represa y proteger el terrapln del hundimiento y la erosin.

3.- Captaciones.Las captaciones son las obras que permiten derivar el agua desde la fuente que alimenta el sistema. Esta fuente puede ser una corriente natural, un embalse o un depsito de agua subterrnea; en este artculo se tratar de captaciones en corrientes naturales. La captacin consta de la bocatoma, el canal de aduccin y el tanque sedimentador o desarenador.

En la figura siguiente se muestran esquemticamente los tipos de bocatoma ms utilizadas.

Las magnitudes de los caudales que se captan en las bocatomas son funcin de los niveles de agua que se presentan inmediatamente arriba de la estructura de control. Como estos niveles dependen del caudal Q de la corriente natural, y este caudal es variable, entonces las bocatomas no captan un caudal constante. Durante los estiajes captan caudales pequeos y durante las crecientes captan excesos que deben ser devueltos a la corriente lo ms pronto posible, ya sea desde el canal de aduccin o desde el desarenador.La sedimentacin que se genera en la corriente natural por causa de la obstruccin que se induce por la presencia de la estructura de control es un gran inconveniente en la operacin de las bocatomas laterales.El canal de aduccin conecta la bocatoma con el desarenador; tiene una transicin de entrada, una curva horizontal y un tramo recto, paralelo a la corriente natural, hasta el desarenador. Es un canal de baja pendiente y rgimen tranquilo que se disea para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar por la toma. En la prctica es preferible que sea de corta longitud y en algunos casos, cuando las condiciones topogrficas de la zona de captacin lo permiten, se elimina el canal de aduccin y el desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma.El desarenador es un tanque sedimentador cuyas dimensiones dependen del caudal de diseo de la toma, de la distribucin granulomtrica de los sedimentos en suspensin que transporta la corriente natural y de la eficiencia de remocin, la cual oscila entre el 60 y el 80% del sedimento que entra al tanque. En el fondo tiene un espacio disponible para recibir los sedimentos en suspensin que retiene; estos sedimentos son removidos peridicamente mediante lavado hidrulico o procedimientos manuales.Adems de su funcin de sedimentador el desarenador cuenta con un vertedero de rebose que permite devolver a la corriente natural los excesos de agua que entran por la toma.4.- Compuertas.Son estructuras de control hidrulico. Su funcin es la de presentar un obstculo al libre flujo del agua, con el consiguiente represamiento aguas arriba de la estructura, y el aumento de la velocidad aguas abajo.

5.- Transiciones.Las transiciones son estructuras que empalman tramos de canales que tienen secciones transversales diferentes en forma o en dimensin. Por ejemplo un tramo de seccin rectangular con uno de seccin trapezoidal, o un tramo de seccin rectangular de ancho b1 con otro rectangular de ancho b2, etc.Las transiciones funcionan mejor cuando los tramos que se van a empalmar son de baja pendiente, con rgimen subcrtico; en este caso las prdidas hidrulicas por cambio de seccin son relativamente pequeas. El manejo clsico de las transiciones en rgimen subcrtico est explicado con ejemplos en los textos de Hidrulica de Canales.Cuando la transicin se coloca en tramos de alta pendiente, en rgimen supercritico, las prdidas hidrulicas son altas y no son cuantificables con buena precisin, lo cual hace que los clculos hidrulicos no resulten aceptables. En esta circunstancia es recomendable disear la transicin con ayuda de un modelo hidrulico.

6.- Rampas, Escalones y Disipadores de EnergiaLos canales que se disean en tramos de pendiente fuerte resultan con velocidades de flujo muy altas que superan muchas veces las mximas admisibles para los materiales que se utilizan frecuentemente en su construccin.Para controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden utilizar combinaciones de rampas y escalones, siguiendo las variaciones del terreno. Las rampas son canales cortos de pendiente fuerte, con velocidades altas y rgimen supercrtico; los escalones se forman cuando se colocan cadas al final de tramos de baja pendiente, en rgimen subcrtico.Los disipadores de energa son estructuras que se disean para generar prdidas hidrulicas importantes en los flujos de alta velocidad. El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de rgimen supercrtico a subcrtico.Las prdidas de energa son ocasionadas por choque contra una pantalla vertical en Disipadores de Impacto, por cadas consecutivas en Canales Escalonados, o por la formacin de un resalto hidrulico en Disipadores de Tanque.Uno de los aspectos que generalmente merece especial atencin en el diseo de obras hidrulicas de montaa es la disipacin de la energa cintica que adquiere un chorro lquido por el incremento de la velocidad de flujo. Esta situacin se presenta en vertederos de excedencias, estructuras de cada, desfogues de fondo, bocatomas, salidas de alcantarillas, etc.La disipacin de la energa cintica puede lograrse aplicando diferentes medidas, a saber: generacin de resalto hidrulico, impacto o incremento de la rugosidad.

6.1.- Resalto Hidrulico.El resalto hidrulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia del retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad.Este fenmeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del rgimen de flujo, de supercrtico a subcrtico. Consideremos el siguiente esquema:Las caractersticas del resalto hidrulico han sido aprovechadas para reducir las velocidades de flujo en canales a valores que permitan el escurrimiento sin ocasionar tensiones de corte superiores a los lmites permitidos por los materiales que componen el permetro mojado. El lugar geomtrico en el que se presenta el resalto se denomina colchn hidrulico.Diferentes investigadores han profundizado en el tema de la disipacin de la energa a travs de un resalto hidrulico; algunos han puesto atencin a la relacin entre los tirantes y condiciones de flujo antes y despus del resalto, los menos han abordado los mecanismos internos que gobiernan un resalto hidrulico.Se han investigado diferentes formas de colchones hidrulicos con el objeto de lograr una mejor disipacin de energa en una menor longitud.Un colchn hidrulico se hace necesario cuando no es posible lograr la disipacin de energa deseada de manera natural, es decir cuando el tirante conjugado necesario es mayor al tirante existente aguas abajo. En esos casos se considera la alternativa de forzar a la disipacin a travs de un cuenco artificial, obligando el desarrollo del resalto hidrulico en un tramo definido que sea lo ms corto posible, para este propsito sern necesarias obras complementarias que permitan proteger el permetro mojado de la zona de mayores velocidades. Colchn hidrulico con un cuenco amortiguadorTiene su aplicacin en vertederos de excedencias, rpidas y estructuras de cada libre. Al pie de la cada se presenta el tirante mnimo hmin y por lo tanto la energa especfica mxima.

INFORME N 01: reconocimientos de las estructuras hidrulicas de TACNA

PARADAS DEL VIAJE DE EXCURSION:

1. PARADA EN EL OVALO CUZCO 2. PARADA EN EL PUENTE SOBRAYA 3. PARADA EN EL PUENTE 14. PARADA EN EL PUENTE 25. PARADA EN EL PUENTE 36. PARADA EN EL PUENTE 47. PARADA EN LA BOCATOMA ANTIGUA DEL BAJO CAPLINA 8. PARADA EN LA BOCATOMA DE CHALLATA 9. PARADA EN LA BOCATOMA DE CHUSCHUCO

PARADAS DEL VIAJE DE EXCURSION:1. PARADA EN EL OVALO CUZCO

TRAMO DEL CANAL UCHUSUMA FRENTE AL OVALO CUZCO

COMPUERTAS DE REGULACION DEL CANAL UCHUSUMA

CANAL PARA TIEMPOS AVENIDAS DEL RIO UCHUSUMA SECTOR OVALO CUZCO:En la imagen se puede apreciar la basura y los arbustos que crecen en el canal uchusuma debido a la falta de mantenimiento por parte de los encargados de la conduccin del agua.

ENTUBADO DEL CANAL UCHUSUMA

--- INFORME DEL VIAJE DE EXCURSION DE ESTUDIOS N 01 ---

RECURSOS HIDRAULICOS

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2. PARADA EN EL PUENTE SOBRAYA

COMPUERTAS DE REGULACION DEL REPERTIDOR SOBRAYA

REJILLAS DE ACERO PARA LA RETENCION DE BASURAS Y ARBUSTOS.

BARRAJE DE SOBRAYA: en la figura se puede ver el desmoronamiento del concreto por la erosin provocada por las avenidas del rio uchusumaBARRAJE PROVISIONAL DE ARENA REALIZADFO POR LOS REGANTES DE LA ZONA: en la figura se puede ver una barrera de arena y piedra, para desviar el curso del agua hacia un canal aledao y de esa manera aprovechar las aguas en los tiempos de avenidas.COMPUERTAS DE REGULACION PARA TIEMPOS DE AVENIDAS

entubado que capta aguas filtradas de la crecidas del rio uchusuma

SEDIMENTADOR DE SOBRAYA: en la figura se observa el cambio de la seccin del canal con la finalidad disminuir la velocidad del flujo y sedimentar las gravas por accin de la GRAVEDAD.

3. PARADA EN EL PUENTE 1DEFENSA RIVEREA DEL CANAL 1: en la imagen se ve claramente la aplicacin de los gaviones, que son armazones metlicos rellenados con piedras. Estos elementos evitan las inundaciones y las erosiones del cauce del canal.CANAL SIN DEFENSA RIVEREA: en la figura se puede apreciar que el canal no presenta defensas rivereas, debido a que el cauce est rodeado de montculos de hormignPUENTE 1: en la imagen se observa que el cauce del rio ha sido reducido para la construccin del puente, los cual no se debe hacer porque se no permitira el paso del caudal de las avenidas, en consecuencia el puente colapsara.

4. PARADA EN EL PUENTE 2

vista longitudinal del canal que atraviesa el puente 2PUENTE 2: en este puente se puede observar que est muy protegido debido a la existencia de una pista paralela y un centro poblado aledao. En estos casos lo mejor es profundizar el canal , hasta cierto punto de concreto y luego rellenarlo con piedra para evitar el desmoronamiento del canal.

5. PARADA EN EL PUENTE 3

defensa riverea construida con piedras de un dimetro aproximado de 0.2-0.6 m.Como ya se vio en imgenes anteriores las defensa rivereas se hacen con los materiales de la zona (arena, piedras y canto rodado) debido a que son fciles de adquirir, costos bajos y desempean eficientemente su funcin al igual que el concreto.

TRANSICIN DE UN CANAL: en la imagen se puede ver como el canal cambia de seccin irregular a seccin trapezoidal. El principal motivo de recubrir con concreto el tramo debajo del puente es evitar la erosin de las zapatas y pilares del puente

CANAL DEL BAJO CAPLINA CON OBTACULOS EN SU RECCORRIDO: como se ve en la imagen muchas veces los canales con obstruidos por piedras , arbustos y basuras los cuales no permiten la circulacin libre del agua .como se puede apreciar en la imagen el color del agua es naranja debido a la presencia de hierroTRANSICIN DE UN CANAL POR LA PRESENCIA DE PUENTES: en la figura se observa que el canal cambia de seccin rectangular a seccin trapezoidal. adems se observa que esta recubierto de piedra y concreto .tambin se puede ver un tubo de drenaje debido a la infiltracin de agua en la zona contigua.

6. PARADA EN EL PUENTE 4canal del bajo caplina

CURVA DEL CANAL BAJO CAPLINA: en la imagen se puede apreciar que el canal est recubierto de piedra y concreto.puente colgante de acero

SECCION DEL RIO QUE CRUZA EL PUENTE COLCANTE, como se ve en la imagen este rio est seco pero se activa en pocas de lluvias en la parte alto andina de Tacna.

RIEGO EN CALANA:Como se puede a preciar en la imagen una de las maneras de aprovechar el agua eficientemente es mediante el riego por goteo.

RIEGO TECNIFICADO POR GOTEOSe le denomina as, porque permite la aplicacin del agua y los fertilizantes al cultivo en forma de "gotas" y localizada con alta frecuencia, en cantidades estrictamente necesarias y en el momento oportuno u ptimo.Esta aplicacin, se hace mediante una red de tuberas (de conduccin y distribucin de PVC o Polietileno), y de laterales de riego (mangueras o cintas), con emisores o goteros, que entregan pequeos volmenes de agua peridicamente, en funcin de los requerimientos hdricos del cultivo y de la capacidad de retencin del suelo

7. PARADA EN LA BOCATOMA ANTIGUA DEL BAJO CAPLINA BOCATOMA Una bocatoma es una estructura hidrulica destinada a derivar desde un curso de agua, ro, arroyo, o canal; o desde un lago; o incluso desde el mar, una parte del agua disponible en esta, para ser utilizada en un fin especfico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, riego, generacin de energa elctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc.Tradicionalmente las bocatomas se construan, y en muchos sitios se construyen aun, amontonando tierra y piedra en el cauce de un ro, para desviar una parte del flujo hacia el canal de derivacin. Normalmente estas rudimentarias construcciones deban ser reconstruidas ao a ao, pues las avenidas las destruan sistemticamente.Las bocatomas construidas tcnicamente constan en general de las siguientes partes: Compuerta de control y cierre de la compuerta; Dispositivo para medir los niveles, aguas arriba y aguas abajo de la compuerta de control. Estos pueden ser simples reglas graduadas o pueden contar con medidores continuos de nivel y trasmisores de la informacin al centro de operacin, el que puede contar con mecanismos para operar a distancia la compuerta; Si se encuentran en ros y arroyos, generalmente constan tambin de: Un vertedero para fijar la seccin del curso de agua, tanto planimtricamente, como en cota, evitando de esta forma la migracin del curso de agua en ese punto y su socavacin, lo que podra dejar la bocatoma inoperante; Un canal de limpieza, provisto de compuertas, para permitir el desarenamiento de la aproximacin a la bocatoma. Frecuentemente se completa la bocatoma con una reja y un desarenador, para evitar que el transporte slido sedimente en el canal dificultando los trabajos de mantenimiento del mismo. Barraje de bocatoma: son elementos estructurales que retiene el agua en la bocatoma haciendo crecer el tirante del flujo. De esa manera se asegurar una alimentacin regular ,conservando un nivel constante en la captacin que permita dominar una mayor rea plegable

REGLA GRADUADA DEL MEDIDOR PARSHALL PARA AFORAR EL CAUDAL DEL CANAL

GARGANTA DEL MEDIDOR PARSHALLREGLA GRADUADA PARA MEDIR EL CAUDAL DEL CANAL POR EL METODO DIRECTO

CANAL DE SALIDA DE LA BOCATOMA BAJO CAPLINA (0+000).Este canal tiene 2 usuarios el usuario poblacional (planta de tratamiento de alto lima) y el usuario agrcola.COMPUERTAS DE REGULACION DE LA BOCATOMA BAJO CAPLINA VENTANAS DE CAPTACION DE LA BOCATOMA BAJO CAPLINA

ESTACION DEL LIMNIGRAFO:REGISTRA SENSORIALMENTE LEL NIVEL DE PRECIPITACION EN LA ZONA DE CALIENTES COMPUERTA DE INGRESO A LA BOCATOMA BAJO CAPLINA DESARENADORES EN PARALELO DE LA BOCATOMA BAJO CAPLINA

barraje da la bocatoma caplina

muro de encauzamiento

compuerta de limpia de la bocatoma

8. PARADA EN LA BOCATOMA DE CHALLATA

cartel de la obra: REHABILITACIN, mejoramiento e implementacin de 23 estaciones hidromtricas en ros de la costa.

desarenadores en paralelo de la bocatoma challata

Vcorrentmetro de la bocatoma challata: como se puede observar el correntmetro se ubica en una curva ,lo cual es incorrecto debido a que el flujo tiende a variar

ESTACION LIMNIMETRICA DE CHALLATA

BARRAJE DE LA BOCATOMA DE CHALLATA DESARENADORES con rejillas DE LA BOCATOMA DE CHALLATA

CANAL DE EVACUACION DE LA BOCATOMA DE CHALLATA DESARENADORES en paralelo DE LA BOCATOMA DE CHALLATA RAPIDA DE LA BOCATOMA DE CHALLATA , como ya es sabido estos elementos hidrulicos se utilizan en terrenos con elevados desnivel y tambin para disipar la energa cintica (disminuye la velocidad del flujo).en la parte de abajo se encuentra el colchn hidrulico

9. PARADA EN LA BOCATOMA DE CHUSCHUCOLa bocatoma de captacin Chuschuco se encuentra a 34 km de la quebrada Vilavilani donde se encuentra el tnel HUAYLIA SUR, el agua captada pertenece a la cuenca Maure, tienen que pasar por el tnel Huaylia Sur, el tramo ms apropiado, porque es la nica forma de pasar la cordillera.El Contenido de arsnico de estas aguas es de 0.01 ppm, estas aguas son dulces respecto a las aguas de calientes.

Esta bocatoma cuenta con muro de encauzamiento, barraje, compuertas de limpia, ventana de decantacin con rejillas, desarenador doble.El agua captado llega primero al muro de encauzamiento y perpendicular a este se cuenta con un barraje de 11.8 metros, la funcin de esta ltima es elevar el tirante de agua, luego pasa hacia las ventanas de decantacin donde se retiene el material grueso (grava) u otros materiales impidiendo el ingreso de basura al desarenador. Enseguida pasa hacia los desarenadores donde el agua pasa por rebose, luego es conducido por un canal rectangular pasando el agua por dos rpidas y luego es conducido por un canal trapezoidal (canal bajo UCHUSUMA) hasta el partidor CERRO BLANDO que se encuentra a 17 km de la bocatoma CHUSCHUCO.

2 Desarenadores.

Barraje y compuerta de limpia.

Ventanas de decantacin.

Compuertas de limpia.

CONDUCCION DE AGUA POR EL CANAL UCHUSUMA BAJO

Transicin de un canal rectangular a trapezoidal.

Rapida.

CONCLUSIONES

Por medio del viaje de estudios realizado con el ingeniero , se pudo reconocer los diversos elementos que se requieren para la captacin y conduccin del agua como son:Compuertas, desarenadores, sedimentadores, puentes, canales, aforadores, estaciones limnimetricas, presas, etc

Tambin se pudo identificar los errores ms comunes en la construccin hidrulicas, como es la instalacin de correntmetros en las curvas de los ros, la reduccin de un cauce al colocar un puente, utilizacin de materiales de baja calidad, etc

Cada vez que se quiera realizar un diseo de ingeniera de presas y bocatomas, canales, puentes, etc se debe tener presente muchos aspectos, como por ejemplo: seleccin de sitios y estudios de factibilidad, investigaciones geotcnicas y de terreno, diseo de detalle, gestin de contratos y manejo de proyectos. A pesar de que el alcance de un diseo de ingeniera es especfico al sitio, incluye un conjunto de conocimientos especializados tcnicos.

Finalmente, se puede decir que las construcciones hidrulicas de vertederos, compuertas, resaltos, estn relacionados o se basan principalmente en la conservacin de la energa, y su uso mayormente est destinado a la construccin de Bocatomas, Embalses, Presas, etc.