OBRAS CIVILES

Esquema de una MCH

Componentes de obras civiles a) Bocatoma b) Canal de demasías c) Desarenador d) Canal de conducción e) Cámara de carga f) Tubería de presión g) Apoyos h) Anclajes i) Casa de fuerza j) Canal de descarga k) Obras de arte (vertederos, canoas, otros)

Bocatoma Funciones Garantizar la captación de una cantidad constante de volumen de agua. Impedir el ingreso de materiales sólidos y flotantes. Proteger el resto del sistema de obras hidráulicas. Ubicación Tramos rectos y estables del río Primeros tramos de una curva (parte convexa).

Bocatoma Tipos Por el tipo de material: concreto, piedra, tierra, madera, etc. Por su vida útil: permanentes, temporales Por su forma y diseño: barraje total, parcial, móvil, tirolesa, etc. Por el método de construcción: Concreto armado, mampostería, gaviones, emboquillado.

Bocatoma de barraje móvil Muros de encauzamiento Ventana de captación Base de barraje y columnas con ataguías Barraje móvil Emboquillado de lecho de río

Canal de conducción Función Tipos de canales Conducir el caudal de agua desde la bocatoma hasta la cámara de carga Tipos de canales Por su sección geométrica: rectangulares, trapezoidales, circulares, semi circulares. Por el material de construcción: de tierra, concreto, mampostería de piedra, madera, etc.

Elementos de un canal

Diseño de un canal Fórmula de Maning: V = 1 .R2/3.S1/2 Donde: V= Velocidad en m/seg n= Coeficiente de rugosidad R= Radio hidráulico (A/P) A= Área de la sección transversal P= Perímetro mojado (contacto del agua con la solera y paredes) S= Pendiente de solera del canal

Diseño de un canal Características de las secciones transversales Sección transversal Perímetro mojado (p) Área transversal (A) Rectangular b+2y b.y Trapezoidal b+2y√1+z2 y(b+yz) Triangular 2y√1+z2 y2z Z= Cotg. Ф

Diseño de un canal Velocidad máxima de agua recomendada Material Menos de 0.30 m de profundidad Menos de 1.0 m de profundidad Arena Greda arenosa Greda Greda de arcilla Arcilla Mampostería Concreto 0.3 m/seg. 0.4 m/seg. 0.5 m/seg. 0.6 m/seg. 0.8 m/seg. 1.5 m/seg. 0.7 m/seg. 0.9 m/seg. 2.0 m/seg.

Canales de máxima eficiencia

Revestimiento de canales Revestimiento de concreto con el método de la “cerchas” VENTAJAS CON RESPECTO AL ENCOFRADO Elimina la tarea de encofrar y desencofrar Permite acomodar el concreto en un espesor mínimo de 5 cm. Reduce la cantidad de madera Solera y taludes del canal quedan acabados en el mismo día. Reducción de cemento y agregados en un 50% Rendimiento de mano de obra aumenta

Principios que debe cumplir Desarenador Función Sedimentar las partículas sólidas que lleva el agua en suspensión. Principios que debe cumplir Tener una longitud y ancho adecuados para sedimentar las partículas. Facilitar la eliminación de los depósitos. Evitar la turbulencia del agua causada por cambios de área o recodos. Tener capacidad suficiente para la acumulación de los sedimentos.

Elementos del desarenador

Diseño del desarenador Fórmulas empleadas: Ld= Vh/Vd.Dd.f Q= A.Vh A= W.Dd Donde: Ld = Longitud de decantación Vh= Velocidad horizontal del agua Vd= Velocidad de decantación A= Área de la sección transversal Dd= Profundidad de decantación W= Ancho del desarenador f= Factor de seguridad Ld=(Q/W.Vd)xf

Diseño del Desarenador Consideraciones para el diseño: 0.2 ≤ Vh ≤ 0.4 2 ≤ f ≤ 3 Le = Ls= W Vd: Ver tabla VELOCIDAD DE DECANTACION DE PARTICULAS DE ARENA Tamaño de partícula en mm Velocidad de decantación en m/seg 0.1 0.3 0.5 1.0 0.01 0.03 0.05 0.10

Cámara de carga Función Características Almacenar el agua desarenada y verter a la turbina, a través de la tubería de presión Características Esta construido junto al desarenador Puede construirse de varios materiales: concreto, mampostería de piedra, ladrillo, madera, etc. Profundidad (la necesaria para evitar turbulencia a la entrada de la tubería). Provista de accesorios importantes: rejilla, vertedero lateral, tubería o compuerta de limpieza.

Elementos

Tubería de presión Función Materiales Transportar el agua a presión desde la cámara de carga hasta la turbina. Materiales Acero comercial Policloruro de vinilo (PVC) Polietileno Asbesto cemento Hierro dúctil centrifugado

Tubería de presión Accesorios Juntas de expansión Apoyos y anclajes Válvulas (compuerta , mariposa) Curvas Reducciones Uniones de reparación Bridas

Tubería de presión Consideraciones para el diseño (diámetro y espesor) Establecer la caída bruta y el caudal de diseño. Seleccionar el material Tomar un diámetro tentativo Medir o calcular la longitud de la tubería Definir los cambios de dirección (horizontal y vertical). Tomar en cuenta los accesorios

Tuberías de acero

Tuberías PVC

Anclajes y apoyos Función principal Características - Contrarrestar las fuerzas del agua en movimiento para evitar que la tubería se mueva y pueda romperse. Características - Los anclajes sirven para mantener en tierra a la tubería, así como fijarla y evitar los movimientos laterales. - Los apoyos son construidos de tal forma que permita el movimiento longitudinal de la tubería, al contraerse o dilatarse por cambios de temperatura.

Apoyos y anclajes

Casa de fuerza Función - Proteger, ubicar y cimentar adecuadamente al equipo electromecánico. Guardar herramientas, repuestos y equipos propios de la MCH. - Facilitar el trabajo y estadía del operador - Cimentar el inicio del canal de descarga

Canal de descarga Función principal Conducir el agua turbinada hacia la misma quebrada u otra fuente cercana a la casa de máquinas. Características Similar al canal de conducción, puede tener mayor pendiente con la finalidad de reducir los costos de construcción. Ubicación en zona segura con relación a la cimentación de la casa, debe revestirse en su totalidad, a fin evitar la erosión del suelo.

GRACIAS Gilberto Villanueva Vigo gvillanueva@itdg.org.pe Joram Gil Cátedra UNESCO del Agua