III. DISEOIII. DISEODeacuerdoconlosdatosobtenidos Deacuerdoconlosdatosobtenidos en los estudios antes citados, se proceder en los estudios antes citados, se proceder aefectuareldiseodecadaunadelas aefectuareldiseodecadaunadelas estructurasintegrantesdelaobra, estructurasintegrantesdelaobra, pudiendoservircomogua,lassiguientes pudiendoservircomogua,lassiguientes normas generales:normas generales:Dr. Eduardo Arteaga Tovar a). Cortinaa). CortinaCortinasdetierracompactadaCortinasdetierracompactada por:por: AdaptarseenlamayoradeAdaptarseenlamayorade loscasosalascondicionesloscasosalascondiciones topogrficas de la boquilla;topogrficas de la boquilla; Por su relativo bajo costo; Por su relativo bajo costo; PorlaabundanciadePorlaabundanciade materialesadistanciascortasmaterialesadistanciascortas de acarreo de acarreo Flexibilidad estructural;Flexibilidad estructural; EmpleodemnimoequipodeEmpleodemnimoequipode construccin; construccin;Fcil conservacin, etc. Fcil conservacin, etc.Parapequeosalmacenamientos,seempleanParapequeosalmacenamientos,seemplean preferentemente: preferentemente:ComounaguaparaelanteComounaguaparaelante--proyectode proyectode una cortina de este tipo: una cortina de este tipo: Laexperienciahademostradoque Laexperienciahademostradoque puedenemplearseencondiciones puedenemplearseencondiciones normalesnormales Deacuerdoconsualtura,lassiguientes Deacuerdoconsualtura,lassiguientes seccionesseencuentrandentrodelos seccionesseencuentrandentrodelos lmites seguros, establecidos desde el punto lmites seguros, establecidos desde el punto de vista de estabilidad:de vista de estabilidad:Bordo Tipo Secciones tipo de los bordos de almacenamiento Los estudios sern las bases para la construccin de Los estudios sern las bases para la construccin de los bordos, tales como:los bordos, tales como: Bancos de prstamo elegidosBancos de prstamo elegidos Peso volumtrico seco mnimoPeso volumtrico seco mnimo Grado de humedad ptimaGrado de humedad ptima Nmerodepasadasparaunacapadeespesor Nmerodepasadasparaunacapadeespesor determinadoconelequipodecompactacin determinadoconelequipodecompactacin recomendado por los anlisis que se efectuaron.recomendado por los anlisis que se efectuaron. Paraestetipodeestudiosserequiereelenvode Paraestetipodeestudiosserequiereelenvode lasmuestrasallaboratoriodemecnicadesuelos lasmuestrasallaboratoriodemecnicadesuelos correspondiente, quien las procesarcorrespondiente, quien las procesar Enviarlosresultadosaldepartamentotcnico Enviarlosresultadosaldepartamentotcnico encargado de su interpretacin.encargado de su interpretacin.Ambos casos quedarn sujetos a la existencia de losAmbos casos quedarn sujetos a la existencia de los materiales necesarios y a estudios ms severos, bajomateriales necesarios y a estudios ms severos, bajo lasupervisindelosdepartamentostcnicoslasupervisindelosdepartamentostcnicos respectivos. respectivos. Seccionesdetipomixto,Seccionesdetipomixto, formadasporuncoraznformadasporuncorazn impermeabledetierrayimpermeabledetierray espaldones de enrocamiento espaldones de enrocamiento SeccionesdegravedadaSeccionesdegravedada basedemamposteraobasedemamposterao concreto.concreto. Cuandolascondicionestopogrficas,geolgicas,Cuandolascondicionestopogrficas,geolgicas, hidrolgicas,nolopermitanolaslimitacionesdehidrolgicas,nolopermitanolaslimitacionesde materialeshaganprohibitivoelempleodeunacortinamaterialeshaganprohibitivoelempleodeunacortina de tierra, podr recurrirse a: de tierra, podr recurrirse a:Coronade2.00mdeCoronade2.00mde ancho; ancho;ParamentoverticalaguasParamentoverticalaguas abajo de 2.50 m de altura yabajo de 2.50 m de altura y deestepuntoparamentodeestepuntoparamento inclinadoaguasabajoconinclinadoaguasabajocon talud de 0.75:1; talud de 0.75:1;ParamentoverticalaguasParamentoverticalaguas arribade5.00mdealturaarribade5.00mdealtura y de este punto paramentoy de este punto paramento inclinadoaguasarribaconinclinadoaguasarribacon talud de 0.15:1. talud de 0.15:1.ParacortinasdeParacortinasde mampostera,(hasta12.00mampostera,(hasta12.00 mdealtura),laseccinmdealtura),laseccin puedetenerlassiguientespuedetenerlassiguientes caractersticas:caractersticas: EncasodequelaEncasodequela cimentacin sea permeable:cimentacin sea permeable: SeproyectarnSeproyectarn dentellonesotrincherasdedentellonesotrincherasde material impermeable material impermeable A la profundidad suficienteA la profundidad suficiente parallegaralniveldelparallegaralniveldel estrato impermeable. estrato impermeable.Todacortinadeberconsiderarsedesplantada,enTodacortinadeberconsiderarsedesplantada,en terrenoresistenteeimpermeable,ligndoseterrenoresistenteeimpermeable,ligndose perfectamente tanto en la zona del cauce como en lasperfectamente tanto en la zona del cauce como en las laderas, basndose en los sondeos practicados sobre elladeras, basndose en los sondeos practicados sobre el eje de la cortina.eje de la cortina. b). Obra de excedenciasb). Obra de excedenciasSetendrespecial Setendrespecial cuidado en su diseo, cuidado en su diseo, delvertedorde delvertedorde demasasbasadoen demasasbasadoen laavenidamxima laavenidamxima paraelperodode paraelperodode retorno de inters.retorno de inters.Las fallas ocurridas mundialmente en presas de tierraLas fallas ocurridas mundialmente en presas de tierra se han debido de manera especial a la insuficiencia delse han debido de manera especial a la insuficiencia del vertedor de demasas vertedor de demasas Seemplearndentellones Seemplearndentellones deanclaje,demampostera, deanclaje,demampostera, cuyaprofundidadenningn cuyaprofundidadenningn casopodrsermenorde casopodrsermenorde 1.00 m y espesor mnimo de 1.00 m y espesor mnimo de 0.40 m. 0.40 m. Enlosextremosdela Enlosextremosdela crestavertedorase crestavertedorase colocarnmurosdecabeza, colocarnmurosdecabeza, debidamenteancladosal debidamenteancladosal terraplnpormediode terraplnpormediode dentelloneslaterales,cuya dentelloneslaterales,cuya longitudmnimaserde longitudmnimaserde 1.50 m.1.50 m.Laestructuraquedaancladaalterrenonatural,Laestructuraquedaancladaalterrenonatural, alojndoseencualquieradelasladerasoenunpuertoalojndoseencualquieradelasladerasoenunpuerto natural, pero jams en el cuerpo de la cortina.natural, pero jams en el cuerpo de la cortina. La elevacin de la cresta vertedoraLa elevacin de la cresta vertedora sefijarconsiderandolacargadesefijarconsiderandolacargade trabajoasumximacapacidad,trabajoasumximacapacidad, adicionadadeunbordolibrequeadicionadadeunbordolibreque nuncasermenora0.75mysenuncasermenora0.75myse podr aumentar de acuerdo con lapodr aumentar de acuerdo con la importancia de la altura fijada a laimportancia de la altura fijada a la cortinaylalongituddel" cortinaylalongituddel"fetch fetch",", cuando haya peligro de oleaje. cuando haya peligro de oleaje.LazonadedescargaalpiedelLazonadedescargaalpiedel vertedorquedarprotegidavertedorquedarprotegida cuando menos con un zampeado. cuando menos con un zampeado.SeprocurarqueenelcanaldeSeprocurarqueenelcanalde descargasecontroleeldescargasecontroleel escurrimiento,encauzndoloescurrimiento,encauzndolo debidamenteyregulandoladebidamenteyregulandola pendiente,pudiendohacerseusopendiente,pudiendohacerseuso en casos especiales de estructurasen casos especiales de estructuras disipadoras. disipadoras.Aspectosaconsiderarseen Aspectosaconsiderarseen la la selecciseleccinndeltipode deltipode vertedor de demasas:vertedor de demasas: Condiciones topogrficas y Condiciones topogrficas y geolgicas.geolgicas. Delcarcterdelrgimen Delcarcterdelrgimen delacorriente delacorriente aprovechada.aprovechada. Delaimportanciadela Delaimportanciadela obra,deloscultivoso obra,deloscultivoso construccioneslocalizadas construccioneslocalizadas aguas abajo.aguas abajo. Materialesypresupuesto Materialesypresupuesto disponible.disponible.C C lculodelVertedortipocimaciolculodelVertedortipocimacio con perfil Creager: con perfil Creager:Sus coordenadas se calculan con laSus coordenadas se calculan con la cargamxima,quenuncasecargamxima,quenuncase considerarinferiora1.00metro,considerarinferiora1.00metro, aunqueestadimensincalculadaaunqueestadimensincalculada de acuerdoconlaavenidamximade acuerdoconlaavenidamxima sea menor.sea menor. LalongituddelacrestavertedoraLalongituddelacrestavertedora secalculaconlafrmuladesecalculaconlafrmulade Francis,conuncoeficientedeFrancis,conuncoeficientede descarga C=2 m descarga C=2 m1/2 1/2/seg. /seg.La altura mnima del vertedor sobreLa altura mnima del vertedor sobre elniveldelpisoserde0.80elniveldelpisoserde0.80 metros.metros. LascondicionesrestrictivastanLascondicionesrestrictivastan severas,quesesealanparalaseveras,quesesealanparala obradeexcedenciasenbordosdeobradeexcedenciasenbordosde tierra,podrnmodificarseajuiciotierra,podrnmodificarseajuicio delingeniero,cuandosetratededelingeniero,cuandosetratede estructurasdeestetipoenpresasestructurasdeestetipoenpresas de gravedad ode gravedad o derivadoras derivadoras. .c). Obra de tomac). Obra de tomaElconductodelaobraseElconductodelaobrase iniciar en un muro de cabeza. iniciar en un muro de cabeza.Generalmente de mampostera,Generalmente de mampostera, cimentado sobre terreno firme. cimentado sobre terreno firme.El paramento aguas arriba serEl paramento aguas arriba ser vertical,loslateralesyeldevertical,loslateralesyelde aguasabajoserninclinadosaguasabajoserninclinados que garanticen su estabilidad. que garanticen su estabilidad.Operacin de la toma: Operacin de la toma:SeharpormediodeunaSeharpormediodeuna compuertadeslizanteaccionadacompuertadeslizanteaccionada por un mecanismo elevador. por un mecanismo elevador.Delantedelacompuerta,Delantedelacompuerta, sobrelamamposterasesobrelamamposterase dejarnmuescasespecialesdejarnmuescasespeciales paracolocaragujasdemaderaparacolocaragujasdemadera en caso de descompostura de laen caso de descompostura de la compuerta.compuerta. ElaccesoalmecanismoElaccesoalmecanismo elevador se recomienda se hagaelevador se recomienda se haga mediante unmediante un pedrapln pedrapln colocadocolocado a mano. a mano.CaractersticasdelconductodelaobraCaractersticasdelconductodelaobra de toma: de toma:Deconcretoreforzado,Deconcretoreforzado,precolado precolado oo coladoenellugardelaobra,concoladoenellugardelaobra,con dimetro mnimo de 0.61 metros. dimetro mnimo de 0.61 metros.AlojadopreferentementeenunaAlojadopreferentementeenuna zanjaabiertaenelterrenonatural,zanjaabiertaenelterrenonatural, para evitar asentamientos. para evitar asentamientos.Condentellonesdeconcreto,conCondentellonesdeconcreto,con espaciamientoydimensionesespaciamientoydimensiones necesariasdeacuerdoconlanecesariasdeacuerdoconla longitudmnimadelrecorridodelongitudmnimadelrecorridode filtracindadaporlafrmuladefiltracindadaporlafrmulade Bligh Bligh o por la deo por la de Lane Lane.. LadescargaseharenunacajadeLadescargaseharenunacajade mamposteraconalturanecesariamamposteraconalturanecesaria paraevitarelderramamientodelparaevitarelderramamientodel aguaydeellasaldrelcanaloaguaydeellasaldrelcanalo canales de riego. canales de riego.LadescargatambinsepodrhacerLadescargatambinsepodrhacer mediantetransicinreglada,ligandomediantetransicinreglada,ligando directamenteelconductoconeldirectamenteelconductoconel canal de riego. canal de riego.ConsideracionesenlaobradeConsideracionesenlaobrade tomaparabordospequeosdetomaparabordospequeosde hasta de 5.50 m de altura: hasta de 5.50 m de altura:SepuededisearlaobradeSepuededisearlaobrade tomaconrejilladeproteccintomaconrejilladeproteccin aguas arriba, tubera de asbestoaguas arriba, tubera de asbesto cementohastacondimetrocementohastacondimetro mximode20.32cm.(8")ymximode20.32cm.(8")y vlvula de operacin. vlvula de operacin.FactoresesencialeseneldiseoFactoresesencialeseneldiseo de la obra de toma: de la obra de toma:SuelevacinenelladoaguasSuelevacinenelladoaguas arribaquedaobligadaporlaarribaquedaobligadaporla capacidad de azolves. capacidad de azolves.Ladoaguasabajo(descarga)Ladoaguasabajo(descarga) queda ligada a la zona de riego. queda ligada a la zona de riego.DebeevitarsequelaobradeDebeevitarsequelaobrade tomayelvertedorquedentomayelvertedorqueden alojados en la misma margen. alojados en la misma margen.d). Canalesd). CanalesSe calcularn por medio de la frmula deSe calcularn por medio de la frmula de Manning Manning. .DebenproyectarseconungastoDebenproyectarseconungasto proporcional al rea de riego que vayan aproporcional al rea de riego que vayan a servir. servir.ZonasderiegopequeasrequierenunZonasderiegopequeasrequierenun caudal unitario de 3 l.p.s./ha. caudal unitario de 3 l.p.s./ha.LapendientedependerdeltrazoyelLapendientedependerdeltrazoyel coeficientederugosidadentierra,secoeficientederugosidadentierra,se considerarde0.030,perosielcanalesconsiderarde0.030,perosielcanales muy pequeo debe cambiarse a 0.035. muy pequeo debe cambiarse a 0.035.LascondicionesgeomtricasseajustarnLascondicionesgeomtricasseajustarn enloposible,aseccionestipo,defcilenloposible,aseccionestipo,defcil construccin. construccin.Se proyectarn de modo que la superficieSe proyectarn de modo que la superficie libredeaguaquede0.20metrosporlibredeaguaquede0.20metrospor encima del nivel natural del terreno. encima del nivel natural del terreno.ColocarbordosdeproteccinenambasColocarbordosdeproteccinenambas mrgenes,tratandodeobtenerunamrgenes,tratandodeobteneruna seccin compensada, o la seccin tipo queseccin compensada, o la seccin tipo que ms se acerque a ella. ms se acerque a ella. Loscanalesdeconduccin Loscanalesdeconduccin puedenproyectarse puedenproyectarse totalmenteenterrados, totalmenteenterrados, ajustndolos a la seccin tipo ajustndolos a la seccin tipo ms conveniente.ms conveniente. Laseccinqueseelija,para Laseccinqueseelija,para canalesdetierra,deber canalesdetierra,deber adecuarseaunapendiente adecuarseaunapendiente tal, que produzca velocidades tal, que produzca velocidades entre 0.40 y 0.8 m/seg.entre 0.40 y 0.8 m/seg. Las estructuras requeridas se Las estructuras requeridas se adoptarn a modelos tipo, en adoptarn a modelos tipo, en cuantoseaposible,yse cuantoseaposible,yse someternaunarevisin someternaunarevisin muycuidadosaporartedel muycuidadosaporartedel departamentotcnico departamentotcnico respectivo.respectivo.e). Obras de derivacine). Obras de derivacinDeterminar el caudal a derivarDeterminar el caudal a derivar Mtodos de estimacin del caudal: Mtodos de estimacin del caudal:A) A) ConsiderartodoslosfactoresConsiderartodoslosfactores agrolgicos que intervienen. agrolgicos que intervienen.B) B) SefijaungastoenproporcinalaSefijaungastoenproporcinala capacidaddeldepsito,teniendoencapacidaddeldepsito,teniendoen cuentalascondicioneshidrolgicascuentalascondicioneshidrolgicas de la regin. de la regin.EnfuncindelgastonecesarioydeEnfuncindelgastonecesarioyde lapendienteescogida,deacuerdolapendienteescogida,deacuerdo conlascondicionesgeolgicasyconlascondicionesgeolgicasy topogrficas,sedeterminanlastopogrficas,sedeterminanlas caractersticasgeomtricasecaractersticasgeomtricase hidrulicas del canal de conduccin ohidrulicas del canal de conduccin o deriego,procurandosiemprequederiego,procurandosiempreque sea posible, emplear secciones tipo. sea posible, emplear secciones tipo.Consideraciones del m Consideraciones del mtodo todo B: B:SeaplicalafrmuladevertedoresSeaplicalafrmuladevertedores ahogados. ahogados.Labocatoma(depasoinferioroLabocatoma(depasoinferioro superior) necesitaunacargaparasusuperior) necesitaunacargaparasu funcionamiento. funcionamiento.Paratenercarga,laelevacindelaParatenercarga,laelevacindela cresta vertedora del dique ser: cresta vertedora del dique ser:= elevacin del espejo del agua en el= elevacin del espejo del agua en el canaldederivacin+cargacanaldederivacin+carga necesariaqueproporcionelanecesariaqueproporcionela velocidaddepasodeseadaatravsvelocidaddepasodeseadaatravs de la bocatoma. de la bocatoma.LalongituddeldiquesefijardeLalongituddeldiquesefijarde acuerdo con el ancho disponible en elacuerdo con el ancho disponible en el cauce del arroyo. cauce del arroyo.LacargasobrelacrestaseobtieneLacargasobrelacrestaseobtiene con la longitud seleccionada y con elcon la longitud seleccionada y con el gastoprobabledelaavenidagastoprobabledelaavenida mxima.mxima. Obra complementaria: Obra complementaria:Desarenador:invariablementetendrDesarenador:invariablementetendr suejenormalaldelatomayconsuejenormalaldelatomaycon unaelevacindelaplantillafrenteaunaelevacindelaplantillafrentea la bocatoma que ser cuando menosla bocatoma que ser cuando menos 60cmmsbajaquelaelevacinde60cmmsbajaquelaelevacinde laparteinferiordelconductodelalaparteinferiordelconductodela toma.toma. readepasoapropiada:sereadepasoapropiada:se determinadividiendoelgastodeterminadividiendoelgasto mximodeextraccinporlatoma,mximodeextraccinporlatoma, entreunavelocidadcomprendidadeentreunavelocidadcomprendidade 0.3 a 0.6 m/seg. 0.3 a 0.6 m/seg.EnlaseccinquecontienealasEnlaseccinquecontienealas compuertasdesarenadoras,lacompuertasdesarenadoras,la velocidaddearrastreserde3.0avelocidaddearrastreserde3.0a 6.0 m/ 6.0 m/seg seg y en el canaldesarenadory en el canaldesarenador de 2.5 a 3.5 m/seg.de 2.5 a 3.5 m/seg. Muros de encauce:Muros de encauce: **SulongituddependedelaSulongituddependedela topografa y geologa del terreno. topografa y geologa del terreno.*Sualturadependedelnivelde*Sualturadependedelnivelde aguasmximassobrelaseccinaguasmximassobrelaseccin vertedora, ms un bordo libre mnimovertedora, ms un bordo libre mnimo de 0.50 m. de 0.50 m.CuandolafinalidaddelaobraseadeCuandolafinalidaddelaobraseade derivaraguasdeunacuencahaciaderivaraguasdeunacuencahacia otra: otra:Debernproyectarseorificioslibres,Debernproyectarseorificioslibres, sincompuertasencondicionestales,sincompuertasencondicionestales, quepermitanlaentradadelaguaalquepermitanlaentradadelaguaal canalencualquiermomentoenquecanalencualquiermomentoenque se produzca una avenida.se produzca una avenida. EnelcasoenquelosvolmenesdeEnelcasoenquelosvolmenesde acarreosseanconsiderables,seracarreosseanconsiderables,ser conveniente preferir una bocatoma deconveniente preferir una bocatoma de tipo vertedor. tipo vertedor.