1.1. Altura de presa.

La altura de pre-dimensionamiento de la presa para el sitio de aprovechamiento Quijos - Chaco está ajustada con las condiciones iniciales siguientes:

Altura de los predios ubicados en el límite de la población de El Chaco que se puedan inundar por efectos del embalse.

La naturaleza del terreno de cimentación y apoyo de los estribos seleccionados. La sección seleccionada posee roca para apoyar la presa.

Las dimensiones de la estructura vertedora, en vista que se puede extender la longitud del vertedero para tener una lámina de agua menor necesaria para no afectar el diseño de la estructura de la presa.

Construcción de un camino de acceso para comunicar la población de El Chaco, ubicado en las alturas de la margen izquierda del río, con recintos dispuestos en la margen derecha del mismo, lo cual requiere de un paso elevado sobre el vertedero conectado con la cresta de la presa.

Lo expuesto se muestra en la siguiente figura:

Figura 4.1. Implantación presa – predimensionamiento

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Al tomar las consideraciones expuestas e implantar la presa en la topografía resulta que la cresta o corona tiene como cota máxima, el valor de 1580 msnm.

1.2. Hidrograma de crecidas máximas.

Basados en las características físicas de la cuenca existen métodos para obtener el hidrograma producido por una avenida representada por el caudal máximo para un tiempo de retorno determinado.

El método utilizado es el diagrama unitario adimensional del Servicio de Conservación de Suelos (SCS) de EEUU y ajustado al medio de estudio se tienen como resultado los siguientes ajustes característicos:

El tiempo base del hidrograma es el tiempo de concentración en horas. Se tiene un hidrograma simétrico tomando al tiempo de punta (período de

elevación) igual al tiempo de recesión (período desde el caudal pico hasta el final del escurrimiento), es decir a la mitad del tiempo base convirtiendo a las coordenadas del hidrograma del mismo tamaño.

El caudal pico es el caudal máximo a un tiempo de retorno determinado en m³/seg.

Con el hidrograma adimensional medio tabulado del SCS se tienen las relaciones donde se multiplica el tiempo de concentración (5.95 ≈ 6 horas) para la relación de abscisa y el caudal máximo (Q (Tr 10000) = 2198.67 m³/seg) para las ordenadas, dando como resultado lo siguiente:

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Tabla 3.1 Tabulado de Hidrogramas Tr= 10000 años

Tc = 5,95 h ≈ 6.00 Q(Tr=10000) 2198.67

Hidrograma adimensional SCS Hidrograma Crecidas Max

Time Ratios Discharge Ratios CUADALE MÁXIMOS

t/tp q/qp T Q(Horas) (m³/seg)

0 0.00 0 0.000.1 0.03 0.6 65.960.2 0.10 1.2 219.870.3 0.19 1.8 417.750.4 0.31 2.4 681.590.5 0.47 3 1033.370.6 0.66 3.6 1451.120.7 0.82 4.2 1802.910.8 0.93 4.8 2044.760.9 0.99 5.4 2176.681 1.00 6 2198.67

1.1 0.99 6.6 2176.681.2 0.93 7.2 2044.761.3 0.82 7.8 1802.911.4 0.66 8.4 1451.121.5 0.47 9 1033.371.6 0.31 9.6 681.591.7 0.19 10.2 417.751.8 0.10 10.8 219.871.9 0.03 11.4 65.962 0.00 12 0.00

3

0 0.6 1.2 1.8 2.4 3 3.6 4.2 4.8 5.4 6 6.6 7.2 7.8 8.4 9 9.6 10.2

10.8

11.4

120

500

1000

1500

2000

2500

HIDROGRAMA CRECIDAS CAUDAL MÁXIMO - TR=10000 años

TIEMPO (horas)

CAUD

AL M

ÁXIM

O (m

³/s)

Figura 3.2. Hidrograma de crecidas máximas Tr= 10000 años

Tabla 3.2 Tabulado de Hidrogramas Tr= 1000 años

Tc = 5,95 h ≈ 6.00 Q(Tr=1000) 1550.47

Hidrograma adimensional SCS Hidrograma Crecidas Max

Time Ratios Discharge Ratios CUADALE MÁXIMOS

t/tp q/qp T Q(Horas) (m³/seg)

0 0.00 0 0.000.1 0.03 0.6 46.510.2 0.10 1.2 155.050.3 0.19 1.8 294.590.4 0.31 2.4 480.650.5 0.47 3 728.720.6 0.66 3.6 1023.310.7 0.82 4.2 1271.390.8 0.93 4.8 1441.940.9 0.99 5.4 1534.97

4

1 1.00 6 1550.471.1 0.99 6.6 1534.971.2 0.93 7.2 1441.941.3 0.82 7.8 1271.391.4 0.66 8.4 1023.311.5 0.47 9 728.721.6 0.31 9.6 480.651.7 0.19 10.2 294.591.8 0.10 10.8 155.051.9 0.03 11.4 46.512 0.00 12 0.00

0 0.6 1.2 1.8 2.4 3 3.6 4.2 4.8 5.4 6 6.6 7.2 7.8 8.4 9 9.6 10.2

10.8

11.4

120

500

1000

1500

2000

HIDROGRAMA CRECIDAS CAUDAL MÁXIMO - TR=1000 años

TIEMPO (horas)

CAUD

AL M

ÁXIM

O (m

³/s)

Figura 3.3. Hidrograma de crecidas máximas Tr= 1000 años

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1.3. Diseño del vertedero de excesos.

Se analiza la alternativa de utilizar un vertedero que por su posición respecto al sentido de flujo de llegada del agua se denomina vertedero lateral, que se utiliza para evacuar las aguas excedentes provenientes de avenidas o crecidas máximas, que caen a una rampa con pendiente mínima del 5% seguidos por un vertedero o azud de cresta redonda denominado “Creager” para posteriormente continuar con la rápida de excesos.

Para el diseño se recopilan los caudales y cotas o niveles del capítulo de Caudales de diseño así:

Tabla 3.3 Caudales y Niveles de diseño

Tiempo de retorno (Tr)10000 años 1000 años

Q max cauce natural Q max cauce natural(m³/seg) (m³/seg)2198.67 1550.47

Valores ajustados del cálculoNAMO = 1571 (msnm)

Ancho vertedero (b) = 100 (m)Q diseño NAME Q diseño NAP(m³/seg) (msnm) (m³/seg) (msnm)1939.80 1575.2 1335.41 1574.3

La fórmula general para calcular el caudal que pasa sobre el vertedero es:

Qmax=m∗b∗√2 g¿Ho3 /2 ( 3-1)

Donde:

Qmax= Caudal de descarga, en m³/seg.

m= Coeficiente de descarga o de caudal de 0.3 a 0.6. (0.49 fórmula de R. Chugaev)

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g= gravedad, en m/seg²

b= Longitud efectiva de la cresta, en m.

Ho= Carga de agua total sobre la cresta, incluyendo la carga correspondiente a la velocidad de llegada, en m.

Ho=( Qmaxm∗b∗√2g )

2/3 ( 3-2)

Se obtiene el valor de carga de agua sobre el vertedero en relación a un ancho o longitud efectiva para el caudal extremo de 1939.80 m³/

b Ho(m) (m)16 14.6118 13.5120 12.5922 11.8224 11.1526 10.5728 10.0630 9.61

Para el vertedero Creager se toma una elevación de la cresta sobre el fondo, aguas arriba de 2m.

Los caudales unitarios para los vertederos se calculan con la fórmula:

q=Qb

( 3-1)

Donde:

q= caudal unitario, en m²/seg.

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Q= Caudal de descarga, en m³/seg.

b= Longitud efectiva de la cresta, en m.

Los caudales unitarios para el vertedero Creager con la longitud efectiva de la cresta seleccionada (30m) tenemos un qext=64.66 m²/seg, para un caudal Qmax=1939.8m³/seg y un q=44.51m²/seg de diseño para un Qmax =1335.41 m³/seg.

Para el vertedero lateral se tiene un qext= 19.39 m²/seg, para un caudal Qmax=1939.8m³/seg y un q=13.354 m²/seg de diseño para un Qmax= 1335.41 m³/seg.

Entonces se dimensiona hidráulicamente el vertedero lateral, rampa y vertedero Creager, mediante el siguiente esquema:

Figura 3.4. Esquema general vertedero lateral (*)

(*) Para el vertedero lateral se dejan 20cm como consideración constructiva en referencia al nivel 1571 (Namo).

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Las alturas de calados conjugados del resalto se calculan con las fórmulas:

hc= Qb∗Cv∗√2g (¿−hc)

( 3-1)

Donde:

Q= Caudal de descarga, en m³/seg.

b= Longitud efectiva de la cresta, en m.

Cv= Coeficiente de velocidad (0.97)

g= gravedad, en m/seg²

To= altura del nivel aguas abajo del vertedero, en m.

hc= calado contraído, en m.

Para la segunda conjugada se tienen las ecuaciones:

h2=hc2⌊√1+8Fr ²−1 ⌋ ( 3-5)

Fr= V√g∗hc

( 3-6)

V=qexthc

( 3-6)

Donde:

h2= Segunda conjugada del resalto, en m.

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hc= calado contraído, en m.

Fr= Número de Froude.

g= gravedad, en m/seg²

qext= caudal unitario extremo, en m²/seg.

V= Velocidad de llegada sobre la cresta, en m/seg.

Se detallan los resultados con en el siguiente esquema:

Figura 3.5. Corte A-A vertedero lateral

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Cuando los ríos son de montaña no son convenientes hacer muy extendido el vertedero porque el volumen no es muy significativo con el costo.

El costodel parapero es menor al costo de volumen que se tiene para el amblase y por ende a los caudales proporcionados a cocasinclair para su producción.

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