Presa Ordeña Vieja

OBRA DE EXCEDENCIAS

PRESA: “ORDEÑA VIEJA”

MPIO. DE CALVILLO, AGUASCALIENTES

Grupo Constructor La Tribu S.A. De C.V.CONSTRUYENDO TUS SUEÑOS

Gerente General Ing. Juan Manuel Montesinos López

Director De Área Técnica Ing. Rodimiro Fernando Santeliz Velasco

Dirección De Planeación Ing. Luis Pedro López Álvaro

Dirección De Obras Ing. Manuel Bertín Pérez Pérez

TUXTLA GUTIERREZ, CHIAPAS. SEPTIEMBRE DEL 2015.

Obra De Excedencia, Presa “Ordeña Vieja”.

MISIÓN: Nuestro propósito es ingresar en el ramo de diseño, supervisión y construcción de obras civiles, enfrentar nuevos retos ser reconocido a nivel nacional como uno de los mejores.

VISIÓN:Ser una empresa líder en el sector de la construcción con capacidad de competir exitosamente en el mercado nacional, cumpliendo con los altos estándares de calidad, diseño y servicio al cliente, y así contribuir al desarrollo del país.

Av. Nakun Col. Maya #447 CP: 29010Tuxtla Gutiérrez CEL: 9613035315 E-Mail: Gct-15hotmail.Com


CONTENIDO

INFORMACIÓN GENERAL……………………………………………………………………………………………………………………..1

CÁLCULO DE OBRA DE EXCEDENCIA ………………………………………………………………………………………………..6

DISEÑO DEL CIMACIO …………………………………………………………………………………………………………….7

DISEÑO DE LA RÁPIDA …………………………………………………………………………………………………………..13

DISEÑO DE LA CUBETA DEFLECTORA ………………………………………………………………………………..15

RESULTADO OBTENIDO ……………………………………………………………………………..…………………….…….17

DICTAMEN……………………………………………………………………………………………………………………………….…18



INFORMACIÓN GENERAL DE LA PRESA: ORDEÑA VIEJAMPIO. DE CALVILLO, AGUASCALIENTES.

1. INFORMACIÓN GENERAL

A. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA: Esta obra se localiza en las coordenadas 21° 56’ 45” latitud norte y 102° 43’ 15” longitud oeste de Greenwich, sobre el río Mezquitillos afluente del Juchipila a 12 km de la cabecera del municipio de Calvillo, Aguascalientes.

B. VIAS DE COMUNICACIÓN: Desde la ciudad de Aguascalientes por la carretera estatal 70 Aguascalientes-Calvillo por la que se recorren 48 km para llegar al poblado de La Panadera, de aquí se toma la desviación hacia el norte por carretera pavimentada hasta pasar el poblado de San Tadeo, por la que se recorren 7 km aproximadamente para desviar al noroeste por un camino de terracería y recorrer 5 km más para llegar al sitio.

C. FINALIDAD Y BREVE DESCRIPCIÓN: La obra se ejecutó el año de 1968, terminada y entregada en junio de 1974 para regular los escurrimientos del río Mezquitillos y almacenar un volumen de 9.0 millones de m3, destinados al riego de 325 ha en beneficio de 115 familias.Es una cortina de mampostería sección gravedad, longitud por la corona 268 m, altura máxima 30 m; obra de toma localizada en la izquierda de la cortina, tubería a presión, gasto


1


de diseño 0.6 m3/s, máximo 3.5 m3/s; vertedor localizado en el cuerpo de la cortina, descarga libre y capacidad 226 m3/s.

2. HIDROLOGÍA

A. REGIÓN HIDROLÓGICA Cuenca río Santiago Área de la cuenca hasta el sitio 73.1 km2

B. PERIODO OBSERVADO 1973 - 1998C. ESCURRIMIENTO MEDIO ANUAL.

No se cuenca con estación hidrométrica aguas abajo.

D. GASTOSAvenida de diseño 330 m3/s

Máxima registradaGasto regularizado 226 m3/sPeríodo de retorno 1 000 años

E. CAPACIDADES DE ALMACENAMIENTOAlmacenamiento

millones de m3Elevaciones

m

AzolvesÚtil

Súper-almacenamiento

Total

0.23.75.08.9

31.2046.70 NAMO47.79 NAME

Las elevaciones se refieren a una cota arbitraria.

F. BORDO LIBRE. Sin considerar el parapeto 0.81 m

G. AREAS DE EMBALSEAv. Nakun Col. Maya #447 CP: 29010

Tuxtla Gutiérrez CEL: 9613035315 E-Mail: Gct-15hotmail.Com

2


43 ha NAMO50 ha NAME

3. GEOLOGÍA

1. REGIONAL. Está constituida principalmente por rocas de la edad Cenozoica del período Terciario, de origen volcánico, produciendo rocas ígneas extrusivas como son: riolita, toba, brecha volcánica y basalto. Las principales estructuras geológicas que se presentan son fallas de tipo normal, fracturas y coladas de lava.

2. DEL VASO. Es parecida a la Regional. En esta parte la capa superior es de tierra vegetal, seguida por acarreos y al final se tiene toba.

3. DE LA BOQUILLA.Está en una formación heterogénea de basalto compacto, vesicular, riolita, brechas riolíticas, tobas brechoides, basáltica y riolítica, en la ladera derecha se localiza una falla profunda normal al eje de la cortina y ligeramente oblicua hacia el sur.

4. SISMOLOGÍA. El sitio donde se localiza esta obra no es sísmico.

4. OBRA DE EXCEDENCIAS

DESCRIPCIÓN. Está localizada en la parte central de la cortina entre las estaciones 0+050.25 y 0+150.25, cresta a la elevación 46.70 m, cimacio tipo Creager, longitud 100.0 m, rápida y deflector tipo salto de esquí con la cresta a la elevación 26.50 m.

El cimacio es de concreto reforzado empotrado en la mampostería de la cortina, la descarga se efectúa sobre el talud 0.77:1 de mampostería; el deflector es de concreto reforzado empotrado en la mampostería del talud; los muros guía son de concreto reforzado, empotrados en la mampostería base, espesor 0.60 m, altura 1.93 m con 0.45 m en la base,


3


rematando con 0.25 m en la parte superior a la elevación 28.00 m, terminan en la estación 0+020.42.

Gasto de diseño 226.0m3/s que pasan sobre el cimacio con una carga de 1.09 m y deja un bordo libre de 0.81 m.

Figura 1.- Vista En Planta Del Vertedor


4


Figura 2.- Vista De Perfil De La Sección Vertedor



PUNTOS A TRATAR:

o Diseño Del Cimacioo Diseño De La Rápidao Diseño De La Cubeta Deflectora (Salto De SKY)

CÁLCULOS “OBRA DE EXCEDENCIAS”

En la figura 1, se muestran las características principales del cimacio, sus elevaciones respectivas y las pendientes ya establecidas, por lo tanto se tiene los datos siguientes:

Datos: Qd: Gasto de diseño 226.0 m3/sHd: Carga de diseño 1.09 mP: Cresta vertedora 27.2 mL: Longitud de la cresta 100 m

En primera instancia se desea conocer al coeficiente de descarga C0. El cual podemos determinarlo mediante la siguiente gráfica; de antemano debe conocerse la relación

Co= PH d

=27.21.09

=24.95.

Con este valor se entra en el eje de las abscisas, interceptando a la curva mostrada en la figura 3, y leyendo el C0 correspondiente a la izquierda de la gráfica.

Figura 3.- Coeficientes de descarga en cimacios de paramentos aguas arriba vertical, vertiendo con la carga de diseño.


6


La curva comienza a hacerse constante para relaciones siempre mayores a 3 por lo cual el C0= 2.18, a estos se les conoce como cimacios altos .

PH d≥3 Entonces nuestro cimacio se puede considerar como cimacios altos.

A continuación se realizara el cálculo de la longitud efectiva de la cresta con la ecuación siguiente:

Qd=LeC0H d

32−−−−−(1)

Le=Qd

C0H d

32

= 226

(2.18)(1.09)32

=91.0987m

Le=144.020m

o Diseño Del Cimacio

Figura 4.- Elementos del perfil del cimacio Creager


7


En un perfil tipo “Creager” para calcular el perfil aguas abajo empleamos la ecuación siguiente, es una ecuación general que describe la trayectoria del cimacio bien sea vertical o con taludes, la que tenemos es una vertical por lo que es posible emplearlo.

yHd

=K ( xH d )n

−−−−−(2)

Dónde:

“x” y “y” son coordenadas de un sistema cartesiano como se ve en la figura 5.

Y “n” y ”k” coeficientes experimentales que dependen del talud cara aguas arriba y de la profundidad del canal de acceso.

Entonces para poder determinar las coordenadas que describirán el perfil del cimacio, es necesario conocer los parámetros “n” y “k”, el cual se determinaran usando como entrada la relación, carga de velocidad de llegada y carga de diseño, en la figura 5.

haH d

En el caso de cimacios altos la carga de velocidad es despreciable y por lo tanto =>

haH d

=0

Para el caso de cimacios altos debe cumplir

PH d≥1⟹ 27.2

1.09=24.95≥1 por lo tanto el cimacioes alto

Entonces entramos a la figura 5. Con ha/Hd=0


8


Figura 5.- factores de k y n para el diseño del perfil de un cimacio con el paramento aguas arriba de cualquier inclinación. U.S.B.R.

Se determinan que k y n.

k=0.56 ; n=1.88

Estos valores se proceden a sustituir en la ecuación (2) y1.09

=0.56( x1.09 )

1.88

y=0.5191 x1.88−−−−−(3)

La ecuación (3) muestra el perfil del cimacio aguas abajo, pero antes también hay que

encontrar las características que definen la entrada vertedora del cimacio.

Con la misma relación, encontraremos las caracteristicas que definen la entrada vertedora del cimacio (ha/Hd = 0)

En la figura 6, se muestra la gráfica y se determinan estas características del valor de entrada.

Según la figura 6, se obtiene os siguientes datos:R1H d

=0.531 ;R2H d

=0.235 ; XcH d

=0.283 ; YcH d

=0.126

Características del cimacio en la entrada de la cresta:

R1= 0.5788 m R2= 0.2562 m Xc= 0.3085 m Yc= 0.1373 m


9

10


Figura 6.- Valores de Xc/Hd, yc/Hd y R/Hd, para el diseño del perfil de un cimacio, con paramento aguas arriba de cualquier inclinación, U.S.B.R


11


Figura 7. Características de la entrada de la cresta vertedora.

Continuando con la recta tangente al perfil de inclinación de talud a: 1, el punto tangencial (P.T.) entre el perfil y la recta se determina igualando la deriva de la ecuación (3) en la tangente del ángulo de inclinación de la reta y la horizontal que es (1/a).

Derivando la ecuación 3 se tiene:

y=0.5191 x1.88−−−−−(3) => y =0.9759 x0.88

Según la figura 2 tiene una pendiente rápida después del perfil del cimacio 0.77:1 = >

s= 10.77

=1.2987

Sustituyendo la pendiente en la ecuación derivada y despejando x queda:

1.2987=0.9759 x0.88 = > x=1.3836(Abscisa tangencial)

Luego se sustituye este valor en la ecuación 3 que es la que definirá el punto tangencial en la ordenada.

y=0.5191x1.88 => y=0.5191(1.3836)1.88=0.9558

Las coordenadas del punto tangencial serán => (1.3836, 0.9558)



El punto tangencial será el final del perfil del cimacio ahora se procede a calcular el perfil del cimacio con la ecuación ya conocida (ecuación 3).

No X Y COTAS1 0.00000 0.00000 46.700002 0.04839 0.00175 46.698253 0.11954 0.00957 46.690434 0.13166 0.01148 46.688525 0.25479 0.03971 46.660296 0.28004 0.04743 46.652577 0.35735 0.07500 46.625008 0.39320 0.08977 46.610239 0.47170 0.12640 46.5736010 0.48791 0.13469 46.5653111 0.52963 0.15715 46.5428512 0.56160 0.17546 46.5245413 0.69072 0.25891 46.4410914 0.81892 0.35657 46.3434315 0.99378 0.51304 46.1869616 1.07320 0.59283 46.1071717 1.13405 0.65759 46.0424118 1.14921 0.67422 46.0257819 1.20055 0.73196 45.9680420 1.34539 0.90674 45.7932621 1.38360 0.95576 45.74424

Tabla 1.- Valores que arroja la ecuación del cimacio. En la última columna se tiene valores con sus respectivas elevaciones.

o Para el diseño de la rápidaAv. Nakun Col. Maya #447 CP: 29010

Tuxtla Gutiérrez CEL: 9613035315 E-Mail: Gct-15hotmail.Com

12

Punto Tangencial (1.3836,

Perfil Del Cimacio

13

mm

0.00000 0.50000 1.00000 1.500000.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000

Figura 8: Grafica De Perfil De Cimacio


Después del punto tangencial se inicia una rápida recta la cual no conocemos, pero la cual puede definirse por la ecuación de la recta.

y=mx+b

Ya que se conoce el punto tangencial que es donde se inicia la rápida y también la pendiente en todo ese tramo, se sustituyen en la ecuación de la recta y se determina “b”

y=1.2987 x−0.84108

No X Y COTAS1 1.3836 0.9558 45.74422 1.7323 1.4086 45.29143 3.1066 3.1934 43.50664 4.0065 4.3622 42.33785 6.6809 7.8355 38.86456 7.5302 8.9384 37.76167 8.1520 9.7460 36.95408 9.2111 11.1214 35.57869 9.6774 11.7269 34.9731

10 10.3100 12.5486 34.151411 10.9486 13.3778 33.322212 11.2927 13.8248 32.875213 11.7178 14.3768 32.323214 11.8236 14.5143 32.185715 12.4708 15.3547 31.345316 12.9375 15.9608 30.739217 13.4996 16.6908 30.009218 13.8532 17.1501 29.549919 14.1829 17.5782 29.121820 14.4619 17.9406 28.759421 15.4125 19.1751 27.524922 15.8683 19.7671 26.932923 16.2016 20.1999 26.5001

Tabla 2. Valores De La Ecuación De La Rápida Y Sus Respectivas Cotas


14


Los valores obtenidos por diferencia de niveles y diferencia de ordenas quedan de la siguiente manera

a=16.2016−1.3836=14.818 a=20.20−0.9558=19.2442

Lrapida=√14.8182+19.24422

Lrapida=24.2881m

En el cálculo se obtiene una longitud de la rápida aproximado de 24.2881 m

Por lo cual queda como el final de la rápida con las coordenadas siguientes: (16.2016, 20.1999)


0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Perfil Rapido

Figura 9: Perfil De Cimacio Y Continuidad Del Perfil Rapido


Para el diseño de la cubeta deflectora (salto de SKY)

Anteriormente se supo que el final de la rápida termina en (16.2016, 20.1999), a una elevación de 26.5001m

A partir de ese punto en adelante la curva estará definida por la ecuación de una circunferencia de radio r=1.50 m.

Figura 11. Cubeta deflectora

Como se tiene el punto donde culmina la rápida, justamente en ese punto comienza la cubeta deflectora por lo cual se tiene que:

(x−h)2+( y−k )2=r2 (Ecuación de la circunferencia)

−2 xh+h2−2 yk+k2=r2− x2− y2………………. (4)

Luego como se conoce la pendiente y el punto tangencial podemos igualarlo a su derivada, la derivada de la ecuación de la circunferencia será:

2 ( x−h )+2 ( y−k ) dydx

=0


15


dydx

=−x−hy−k

……………(4.a)

Sustituimos en la ecuación anterior (4.a) las coordenadas del punto tangencial y la pendiente en ese punto y despejando a h queda:

1.2987=−16.2016−h20.20−k

h=42.4353−1.2987 k……………(4.b)

Sustituyendo los valores del punto tangencial, radio, y la ecuación (4.b) en 4 se tiene que y reduciendo términos:

−32.4032 (42.4353−1.2987 k )+(688.2070−68.1394 k+1.686 k2 )−40.40 kk+k2=−668.2818

−1375.0395+42.0820k+688.2070−68.1394 k+1.686 k2−40.40 k+k2=−668.2818

2.868k2−66.4574 k−18.5507=0

Resolviendo la ecuación cuadrática resulta

h1=11.9937 K1=23.4400 (h1,k1)

h2=-0.2700 K2=42.7859 (h2,k2)

La segunda opción se descarta ya que no corresponde al centro del circulo que se desea, porque se encuentra por debajo del punto (16.2016, 20.1999), lo cual es incongruente por lo tanto la opción correcta es la k1 y las coordenadas del círculo que describen la cubeta deflectora serán (11.9937, 23.4400).

Con la cota conocida podemos encontrar la abscisa del punto de salida del salto de SKY.

(x−h)2+( y−k )2=r2

Ysalidadel salto=46.70−26.50=20.20m

Xsalida del salto=√r2− ( y−k )2+h


16


Xsalida del salto=√1.502−(20.20−23.440 )2+11.9937

Xsalidadel salto=8.4233m

RESULTADOS OBTENIDOS


17

Elev. 26.50 m

Elev. 46.70 m

24.288m

1.3836m

0.9558 m

Elev. 26 m


DICTAMEN

La empresa “Grupo Constructor la Tribu S.A de C.V”, refiriéndose al correcto funcionamiento de la obra de excedencias de la presa “ORDEÑA VIEJA” ubicada en el municipio de Calvillo en el estado de Aguascalientes, dictamina que en referencia de los cálculos de diseño que se efectuaron es acta para su funcionamiento, por lo que se concluye que debe llevarse a cabo su construcción basados en los resultados obtenidos de diseño. La empresa dictamina que si es factible realizar la obra de excedencia.Sin otro asunto en particular a tratar y agradeciendo su atención, quedamos a disposición y atentos aclaración y/o respuesta

Gerente General Director De Área Técnica

__________________________________ _____________________________________ Ing. Juan Manuel Montesinos López Ing. Rodimiro Fernando Santeliz

Velasco

Dirección De Planeación Dirección De Obras

_________________________________ _________________________________


18


Ing. Luis Pedro López Álvaro Ing. Manuel Bertín Pérez Pérez


Presa Ordeña Vieja

Documents

Transcript of Presa Ordeña Vieja