UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA CIVIL

PLAN DE TESIS

APLICACIN DE ESTRUCTURAS DE DESAGE PARA EL CONTROL DE NIVELES DE AGUA EN LA REPRESA DE TAYACAJA-HUANCAVELICA

PRESENTADO POR:PAUL

HUANCAYO PER-2012-INDICETITULO4TEMA DE INVESTIGACIN4PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA4FORMULACIN DEL PROBLEMA4PROBLEMA GENERAL4PROBLEMA ESPECFICO4OBJETIVOS4OBJETIVO GENERAL4OBJETIVOS ESPECFICOS5JUSTIFICACIN5TERICO5SOCIAL5ECONMICO5DELIMITACIN5GEOGRFICO5TIEMPO6LIMITACIONES6MARCO TERICO6ANTECEDENTES6BASES TERICAS6MARCO CONCEPTUAL9FORMULACIN DE LA HIPTESIS9HIPTESIS GENERAL9HIPTESIS ESPECFICAS10ELECCIN DE LAS VARIABLES10OPERACIONALIZACIN DE LAS VARIABLES10DISEO METODOLGICO10DEFINICIN DEL TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIN10TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS O DE MEDICIN10ASPECTO ADMINISTRATIVO11CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES11PRESUPUESTO DEL TRABAJO DE INVESTIGACIN11FINANCIAMIENTO12REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS12

I. TITULOAplicacin de estructuras de desage para el control de niveles de agua en la Represa de Tayacaja - HuancavelicaII. TEMA DE INVESTIGACIN:HidrulicaIII. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEn los meses de Diciembre Abril se presentan precipitaciones, generando un aumento de caudal.Existen estaciones de aprovechamiento de agua, para generar energa, una de las cuales son las represas.Las represas, por su capacidad de embalse cuentan con sistemas de evacuacin de aguas que son los vertederos, estas a la vez mantienen un determinado nivel de carga sobre la represa, el problema surge a consecuencia de la lluvia, que genera un exceso de carga hidrulica, reduciendo la capacidad de descarga de los vertederos convencionales.A esto se debe aadir el riesgo que corre los espacios cercanos a la represa.3.1. FORMULACION DEL PROBLEMA:3.1.1. PROBLEMA GENERAL:Cmo influyen las estructuras de desage para el control de niveles de agua en la Represa de Tayacaja Huancavelica?

3.1.2. PROBLEMAS ESPECFICOS:Cmo se puede mejorar la capacidad de descarga con las estructuras de desage requerido por una represa, incluso en pocas de lluvia intensa?Cmo se aplican las estructuras de desage en la evacuacin de aguas excedentes en represas?3.2. OBJETIVOS3.2.1. OBJETIVO GENERAL:Determinar la aplicacin de estructuras de desage para el control de niveles de agua en la Represa de Tayacaja Huancavelica.

3.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS:a. Analizar el comportamiento hidrulico de estructuras de desage para el control de niveles de agua en la Represa de Tayacaja Huancavelica.b. Analizar en modelo fsico reducido el comportamiento de aliviaderos en laberinto, proyectado para reducir los niveles de agua en la Represa de Tayacaja Huancavelica. 3.3. JUSTIFICACIN3.3.1. TERICOLa investigacin, comprobara si la aplicacin de estructuras de desage como los aliviaderos en laberinto pueden ser utilizados en represas ubicadas en la zona, verificando su comportamiento para lo cual ser necesario la aplicacin de un modelo fsico reducido del aliviadero tipo laberinto.3.3.2. SOCIALEl desarrollo de la investigacin, permitir a las empresas involucradas en la generacin de energa aprovechando el agua, que tomen como referencia el presente trabajo de investigacin, para el control del nivel de agua de embalse en las represas.As tambin nos ayudar a tecnificar esta aplicacin que en la actualidad no se realiza en represas existentes, por lo que son vulnerables a sufrir embalses y por ende inundaciones a zonas cercanas de la represa. 3.3.3. ECONMICOPara evitar la prdida de productos agrcolas y recursos materiales, justifica la aplicacin de estos sistemas de aliviaderos.

3.4. DELIMITACIN

3.4.1. GEOGRFICOLa presente investigacin se llevar a cabo en la represa de la Provincia de Tayacaja departamento de Huancavelica.

3.4.2. TIEMPOLa presente investigacin se realizar desde el 24 de Julio del 2012 al 6 de agosto del 2013 del 2013.3.4.3. LIMITACIONESLa poca informacin sobre proyectos similares, ejecutados en otros lugares del pas.IV. MARCO TERICO4.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMALa aplicacin de estructuras de desage como los aliviaderos en laberinto son limitados por su poco conocimiento en el mbito local.4.2. BASES TERICASEn Ingeniera Hidrulica se engloban dentro del trmino genrico de aliviadero a aquellas estructuras de desage, cuyo principal fin es el control de los niveles del agua en las obras hidrulicas cuando estos niveles superan los mximos de explotacin ordinaria.Con tal objetivo se construyen y proyectan los aliviaderos en laberinto. La particularidad de este tipo de estructuras hidrulicas reside en la forma del vertedero, que es asimilable a un zig - zag. Esta especial morfologa incrementa la longitud de vertedero a encajar en un determinado espacio disponible, con el fin de aumentar la capacidad de evacuacin respecto a la de un vertedero recto convencional ubicado en el mismo espacio y para igual carga hidrulica.

Figura. 1

De lo explicado se puede deducir, por tanto, que los aliviaderos en laberinto: Son estructuras hidrulicas de elevada capacidad de desage para sobreelevaciones reducidas. Pueden precisar de menor espacio para evacuar los caudales exigidos.Ello permite realizar un sencillo encuadre de este tipo de estructuras hidrulicas dentro del conjunto de rganos de desage que hacen las veces de aliviaderos en las obras hidrulicas: Los aliviaderos en laberinto resultan de dudosa idoneidad cuando se prev su funcionamiento para elevadas sobreelevaciones. Los aliviaderos en laberinto resultan apropiados en aquellas obras hidrulicas en las que se quiere restringir la sobreelevacin de la lmina de agua, como puede ser el caso de canales o presas en las que se tienen limitados los niveles de embalse por distintas razones.

Adems, es conveniente puntualizar una serie de aspectos de carcter general relacionados con el funcionamiento y la morfologa de estas particulares estructuras hidrulicas: Funcionan en rgimen de lmina libre. Son vertederos en pared delgada o en pared curva. No presentan limitaciones con respecto a la alimentacin del vertedero. Pueden ser tanto de alimentacin lateral como de alimentacin frontal. No presentan limitaciones con respecto a la morfologa del canal de descarga. Es posible proyectar un aliviadero con vertedero en laberinto de alimentacin lateral y descarga escalonada o un aliviadero con vertedero en laberinto de alimentacin frontal y descarga en tnel.Como se ha explicado, la denominacin de aliviadero en laberinto se refiere a la morfologa del vertedero. Por ello, en adelante, hablaremos de vertedero en laberinto.

Figura. 2 Cinco mdulos de laberinto sobre directriz circularAPLICACIN PRCTICACon el vertedero en laberinto puede conseguirse una reduccin notable de la altura de la lmina, por lo que puede ser una solucin til para la ampliacin de la capacidad de un aliviadero existente.Un ejemplo de su aplicacin es la Presa de Mara Cristina situada en Castelln Espaa.La presa es del tipo arco-gravedad de planta circular con radio de 142 m, altura de 56,5 m y volumen de embalse de 19,59 m3.Durante su construccin en 1920 se produjo un vertido por encima de las obras.En 1946 otra avenida origin el deterioro del aliviadero original situado en un collado en la margen derecha, arrancando parte de la solera del canal de descarga.Debido al peligro que supona el aliviadero en esas condiciones, la Confederacin Hidrogrfica del Jcar, propietaria de la presa, decidi inutilizar el aliviadero original y construir un nuevo aliviadero junto al estribo de la margen derecha de la presa con una capacidad de 560 m3/s.En 1962 y 1969 dos nuevas avenidas ocasionaron vertidos sobre coronacin, lo que motiv la modificacin del nuevo aliviadero para ampliar su capacidad hasta los 600 m3/s actuales.En 2000 se produjo un nuevo vertido por coronacin.

Figura. 3 Vertido por coronacin en la Presa de Mara Cristina. CastellnProyectar un aliviadero en laberinto manifiesta la necesidad de lograr una elevada capacidad de desage y desarrollar la longitud de vertido en una zona limitada.

4.3. MARCO CONCEPTUALALIVIADERO: Sistema de control de carga hidrulicaLABERINTO: Forma en Zig-Zag de una estructuraCORONACION: Vertido de fluidos por encima de una estructuraVERTEDERO: Una abertura de contorno abierto, practicada en la pared de un depsito, o bien en una barrera colocada en un canal o ro, y por la cual escurre o rebasa el lquido contenido en el depsito, o que circula por el ro o canal.VERTEDERO LATERAL: Estructura de proteccin que permite evacuar los excedentes de caudal, cuando el nivel de agua en el canal pasa de un lmite adoptado.

V. FORMULACIN DE LA HIPTESIS5.1. HIPTESIS GENERALEl diseo y aplicacin de estructuras de desage para el control de niveles de agua en la Represa de Tayacaja Huancavelica.

5.2. HIPTESIS ESPECFICASSe reduce el peligro de inundaciones con la aplicacin de estructuras de desage en zonas cercanas a una presa.5.3. ELECCIN DE LAS VARIABLES VARIABLE INDEPENDIENTEx=Aplicacin de aliviadero en laberinto VARIABLE DEPENDIENTEy=Incremento de carga hidrulica5.4. OPERACIONALIZACION DE LAS VARIABLESVARIABLE INDEPENDIENTEINDICADORES

x=Aplicacin de aliviadero en laberinto

X1: Modelo fsico reducido de aliviaderos en laberintoX2: Materiales

VARIABLE DEPENDIENTEINDICADORES

y=Incremento de carga hidrulica

Y1: Medida de precipitacionesY2: Dimensiones de presa

VI. DISEO METODOLGICO6.1. DEFINICIN DEL TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIN:TIPO: Es una investigacin experimental, dado el objetivo de responder las preguntas de investigacin planteadas y someter a prueba las hiptesis formuladas.6.2. TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS O DE MEDICIN BIBLIOGRAFA: Permitir la recoleccin de datos de libros, revistas, folletos, peridicos, trabajos de investigacin, publicaciones y pginas web de internet que se relacionen con el tema de investigacin. TRABAJO DE CAMPO: Mediciones y modelacin.

VII. ASPECTO ADMINISTRATIVO7.1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADESACTIVIDADESJULAGOSETOCTNOVDICENEFEBRMARABRMAYJUN

ELABORACIN DE PLAN DE TESIS2012

APROBACIN DE PLAN DE TESIS20122012

REVISION BIBLIOGRFICA2012201220122012

RECOPILACIN DE LA INFORMACIN CAPACITACIN SOBRE EL MODELO2012201220122012

CORRIDAS INICIALES201220122012

CALIBRACIN Y VALIDACION DEL MODELO EN LAS PRESAS CON DISPONIBILIDAD DE DATOS20122012

REPRODUCCIN DEL MODELO CALIBRADO201320132012

ANALISIS DE RESULTADOS201320132013

ELABORACIN DEL BORRADOR DE TESIS201320132013

CORRECCIONES2013

REVISION DE TESIS2013

SUSTENTACIN DE TESIS2013

7.2. PRESUPUESTO DEL TRABAJO DE INVESTIGACINMATERIALES Y EQUIPOSCOSTO(DOLARES)COSTO TOTAL(18 MESE)FINANCIAMEINTO

MATERIALES Y EQUIPO DE OFICINA

LIBRETAS400400Fondos Propios

PAPEL BOND

EQUIPO DE OFICINA

COMPUTADOR12001200Fondos Propios

SERVICIOS UTILIZADOS

ENERGIA ELCTRICA25/mes450Fondos Propios

INTERNET45/mes810Fondos Propios

MATERIALES Y EQUIPO DE CAMPO (3)

SALIDAS DE CAMPO

ALIMENTACION10/salida30Fondos Propios

TRANSPORTE25/salida75Fondos Propios

MODELACION

MAQUETA20002000Fondos Propios

PROGRAMAS

WEAPLibreLibre

Hydracceslibrelibre

DATOS HIDROMETEOROLGICOS

DATOS ANALibre--

DATOS ALALibre--

DATOS SENAMHILibre--

COSTO INVESTIGADOR

200/mes3600-

TOTAL8565

7.3. FINANCIAMIENTOEl trabajo de investigacin estar financiado con fondos propios.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS:A.P. Magalhes. Descarregadores em laberinto, publicado en 1983 por Laboratorio Nacional de Enghenaria Civil (Portugal).Diseo de estructuras Hidrulicas Mximo Villn Bjar.

P.Tullis, N.Amanian, D. Waldron. Design of labyrinth spillways. Journal of Hydraulic Engineering, Vol 121, No 3. Marzo de 1995.

Cordero, D., Elviro, V., Nuevo aliviadero en laberinto. Presa de Mara Cristina (Castelln-Espaa). XXII Congreso Latinoamericano de Hidrulica (IAHR). Ciudad Guayana. Venezuela. Octubre 2006

Cordero, D., Elviro, V., Granell, C., Aliviaderos en laberinto. Presa de Mara Cristina. Revista de Ingeniera Civil n 146/20076