OBRAS HIDRAULICAS

OBRAS HIDRAULICASManuel Vicente HERQUINIO ARIASIng. MECANICO DE FLUIDOSHIDRAULICA e HIDROLOGIA

OBRAS HIDRAULICAS"El Per es el tercer pas con ms riesgos climticos a nivel mundial despus de Honduras y Bangladesh. Nuestras nieves consideradas perpetuas debajo de los 5500 m.s.n.m. desaparecern inexorablemente en los prximos 20 aos, nuestras fuentes hdricas peligran y tenemos el deber de preservar nuestros ecosistemas alto andinos cuna del nacimiento del agua, nuestra fuente de vida. Fuente: N. Brooks y N. Adger, Tyndall Center, UK, 2003

PRINCIPIO DE UTILIZACIN DE RECURSOS HIDRAULICOSEl incremento de la poblacin y el mejoramiento de niveles de vida, la escases del agua se agudiza en muchos pases del mundo, y de la misma forma en nuestro pas, especialmente en la costa.La falta de agua es un echo limitante para el desarrollo.

La costa peruana es una de las regiones ms ridas del mundo, con una poblacin creciente que requiere volmenes crecientes de agua.No existen mecanismos que permitan la recuperacin de la operacin y mantenimiento y menos los costos de las inversiones.El uso del agua es ineficiente en muchos de los casos, especialmente en la agricultura, en donde la eficiencia de uso es del orden de 30% a 40% .La demanda de los recursos hdricos con fines de abastecimiento humano, industrial, riego y generacin de energa vienen presentando graves conflictos crendose periodos de aguda escasez durante los estiajes anuales, agravndose por el deterioro de la calidad de agua producto de la contaminacin minera, industrial, agrcola, y domestica.

Es necesario revaluar la gestin del agua a fin de definir acciones que mejoren la problemtica de la gestin del agua en las cuencas hidrogrficas y disponer del agua requerida en cantidad, calidad y oportunidad.Mantener el enfoque de reconocimiento ala cuenca hidrogrfica como la unidad de gestin mas adecuada para el manejo integral y multisectorial de los recursos hdricos que deben ser el sustento para una efectiva descentralizacin, consolidando la infraestructura hidrulica existente.

Usos del agua en el PerLa gestin del agua en el PerEn varias cuencas importantes, en los ltimos aos la disponibilidad percapita est llegando a valores crticos y con ello se han iniciado conflictos entre los usuarios.Los aos en que el recurso era considerado abundante sin restricciones para su uso y carente de valor econmico han quedada atrs.La gestin integrada se ha realizado en forma muy limitada en el pas, mas an la gestin del agua a nivel de cuenca es prcticamente inexistente, como consecuencia en las cuencas donde se realiza un uso multisectorial intenso del agua se viene generando graves conflictos entre los diferentes usos como los casos particulares Ro Mantaro, Conga, Ro Santa, Rimac, Chili.Uso del agua para riegoEl principal usos del agua en el pas es para riego; muy pocas cuencas tienen un uso mltiple intensivo.En el pas existen 35 millones de hectreas de tierras agropecuarias, de las cuales el rea potencialmente cultivable se estima en 7.7 millones de hectreas (6% del total) ubicada en la costa y sierra.En la costa existe 836 mil hectreas con agua de riego, que representa prcticamente la totalidad de las tierras cultivadas de esa regin, representan el 22% de la tierra cultivable del pas, producen el 60% del PBI agrcola.El estado ha intervenido en la construccin de infraestructura invirtiendo fondos pblicos , con casi nada de participacin de los usuarios.Usos del agua en el PerUso del agua para agua potableLas cuencas del rio Rimac, Chili y Santa, cuyas aguas superficiales abastecen a las ciudades de Lima Callao, Arequipa, Trujillo y Chimbote son las cuencas de mayor uso de agua para agua potable. En estas cuencas, donde adems se usa el agua con otros propsitos, se viene generando una necesidad de realizar una gestin del agua con el fin de lograr un uso sostenible del agua en cantidad y calidad.Con los aos, en el pas se viene registrando una creciente competencia entre uso y usuarios del agua como resultado del aumento sostenido de la presin demogrfica y econmica sobre los recursos hdricos, como consecuencia de la creciente ampliacin de la frontera agrcola, de la urbanizacin y la industrializacin y de la expansin de la actividad econmica. Usos del agua en el PerProceso de modelacin de disponibilidad del aguaLa modelacin es un proceso que implica varias fases de las cuales las principales son:Preparacin de series de caudales naturalizados para el periodo de anlisis hidrolgico en todos los puntos pertinentes.Determinacin de los puntos de los caudales en los puntos que no cuentan con datos.Simulacin del sistema usuario/ro/embalse, dados los caudales naturalizados, para determinar caudales regulados y no asignadas, almacenamientos, ndices de confiabilidad, relaciones de frecuencia de caudales y otra informacin relacionada con el manejo del agua.Calculo de los ndices de confiabilidad, frecuencia y organizacin, as como la tabulacin de los resultados de la simulacin.Caractersticas del modelo

Proceso de modelacin de disponibilidad del aguaProceso de modelacin de disponibilidad del aguaTipos de caudales:Caudales Naturalizados o No regulados: Son los caudales que representan la historia hidrolgica del curso de agua sin la intervencin del hombre no hay almacenamientos ni otra forma de manejo del agua.Los caudales naturalizados para lugares sin registro se determinan en base ha los caudales en puntos dados y las caractersticas de la cuenca. La simulacin de inicia con caudales naturalizaos conocidos y se calcula caudales no regulados y caudales no asignados en sitios pertinentes.Proceso de modelacin de disponibilidad del aguaTipos de caudales:Caudales No Naturalizados o Regulados: Los caudales regulados, calculados con el modelo, reflejan los efectos del almacenamiento y uso, de acuerdo a los derechos de los usuarios. Se calcula como sigue:

Qreg caudal regulado -Qalmacen Caudal que entra o sale del embalseQnatural caudal naturalizado -QderiCaudal para satisfacer la demandaQreg caudal de retorno -Qeva Caudal que se pierde por evaporacin

PRINCIPALES PROYECTOS HIDRAULICOS EN ELPERU

Proyecto especial Puyango TumbesObjetivo.- Integracin fronteriza para mejorar las condiciones sociales de la zona.Ubicacin.- Regin Grau Dpto tumbes , Prov. Tumbes PerEl Oro y Loja EcuadorHectareasA mejorar12 000A incorporar 60 969Proyecto CHAVIMOCHICDescripcin Multipropsito: Agricultura-. Energtico y abastecimiento e aguaUbicacin : Regin la Libertad , Dpto La Libertad ,Provincia Trujillo y Ascope.Hectareas :A mejorar 72 000A incorporar 52 000Obras:Bocatoma 105 m3/segCanal madre L=83 mCentral Hidroelectrica Viru 7.5 Mw

Otros Proyecto EspecialesP.E . PUYANGO TUMBES.P.E. CHIRA PIURA.P.E. OLMOS TINAJONES.P.E. JEQUETEPEQUE ZAAP.E. CHAVIMOCHICP.E. CHINECASP.E. MAJESP.E. PASTO GRANDEP.E. TACNAP.E. MARCAPOMACOCHAP.E PUERTO DE DESCARGA DE MINERALESP.E. EMISOR DE AGUAS SERVIDAS.

OBRAS HIDRAULICASSe denominan obras hidrulicas a las estructuras destinadas a trabajar con lquidos especialmente agua y soportar la accin de los mismos; en estas estructuras intervienen otras como orificios, vertederos, tuberas, canales o la combinacin adecuada de ellos.

Los rosSe forman de aguas superficiales provenientes de las lluvias, los deshielos y de la afluencia de la aguas subterrneas.Cuando se producen lluvias en la cabecera de la cuenca el efecto de incremento del caudal es visible pocas horas despus de producida la lluvia, en cambio el aporte que producen las aguas subterrneas por la infiltracin en la cuenca de la misma lluvia toma mas tiempo y depende de varios factores como: permeabilidad del suelo, pendiente y presencia de vegetacin en la cuenca.Si las condiciones de almacenamiento subterrneo son buenas el rgimen del rio ser mas regular lo opuesto ocurrir si las condiciones para el flujo subterrneo son muy desfavorables.Muy rara ves existe flujo laminar siempre el flujo es turbulento.El flujo puede ser permanente y uniforme cuando el tirante y la velocidad no cambia en el tramo.El flujo puede ser rpido, rpidamente variado o gradualmente variado.Los ros

Clasificacin de las Obras hidrulicasPor su propsito:Estructuras de Irrigacin: Bocatomas, canales, medidores, compuertas, etc.Estructuras para Abastecimiento: Agua para uso industrial, minero domstico, plantas de bombeo.Estructuras para Generar Energa Hidroelctrica: Bocatomas, canales, desarenadores, cmara de carga, tneles, chimeneas de equilibrio, etc.Estructuras para Navegacin: esclusas, proteccin de riberas, ..Estructuras para Proteccin de riberas y control de crecientesDrenaje y alcantarillado.Clasificacin de las Obras hidrulicasDe acuerdo a su funcin:Obras de captacin: Por gravedad como toma de derivacin, presa de embalse y Mecanizado por medio de pozos.Obras de conduccin: canales, tneles, pasos de depresin como acueductos, sifones tuberas de presin.Obras de proteccin: desarenador, aliviaderos de demasas, desfogues, disipadores de energa, tanques de presin, defensas ribereas, canales de limpia.Obras de regulacin: reservorios, compuertas, divisores, medidores

Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasEl agua fuente de vida ha construido grandes ciudades, cada da cobra importancia, sin embargo el agua en exceso durante las avenidas puede causar prdidas humanos y daos materiales sustanciales.Esto hace que se requiera de estructuras hidrulicas que permitan el aprovechamiento de este recurso as como tambin de estructuras que brinden proteccin adecuada durante las avenidas.Un buen diseo consiste en proponer la mejor solucin tcnica econmica teniendo en cuenta que:Construir una obra implica adicionar pesos al medio natural y este va a responder con diversos cambios sobre la estructura y al medio.La afectacin de la obra hacia los habitantes de la zona.Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasLOS PASOS QUE SE DEBEN SEGUIR PAA ENFOCAR UN PROYECTO SON:

Entender el problema.Planificacin y Diseo, empleando modelos Fsico y/o matemticos.Ejecutar la obraSupervisin y Programacin de Obra.Obras adicionales si es necesario. Los estudios bsicos para el diseo de una estructura hidrulica son:Topografa y Cartografa:Seleccionado el Lugar de la Obra se realiza un levantamiento topogrfico con equidistancias de 1 mt tomando datos especficos en casos de haber construcciones.El origen del levantamiento es recomendable situarlos en ladera y sobre el eje probable de la presa, adems es primordial elegir un BM de buena ubicacin.En el caso de una bocatoma la longitud de levantamiento hacia aguas arriba es mayor que la longitud hacia aguas abajo del presunto eje de la toma.Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasLa presentacin de los planos debe ser ha coordenadas topogrficas, las escalas pueden variar de acuerdo a la magnitud del rio y necesidades del proyecto.Escalas: 1:50 (chica); 1:100 a 1:200 (mediana); 1.5000 a 1:10 000 (grande)Los plano bsicos que se requieren son: Plano topogrfico de ubicacin del proyecto cuya escala puede variar de 1:10 000 a 1:20 000.Plano geolgico Los plano bsicos que se presentan con el expediente son:Ubicacin del proyecto.Distribucin del proyecto en planta.Plano de estructuras con detalles a escala 1:500 a1:1000

Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasGEOLOGIA Y GEOTECNIADebido a los requisitos topogrficos no siempre es posible seleccionar la localizacin mas satisfactoria para una estructura hidrulica desde el punto de vista estructural, por lo tanto las investigaciones geolgicas, son una parte importante de la planeacin preliminar para poder prever los problemas estructurales que se originaran por las condiciones particulares del sitio.Las investigaciones geolgicas tambin nos van ayudar a ubicar los bancos de grava , roca y arena (exentos de materia orgnica) a la meno distancia posible. Al suelo en estudio se realiza un anlisis granulomtrico y de plasticidad a partir de los limites de atterberg.Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasHIDROLOGIALa precipitacin y el escurrimiento fluvial varan ampliamente durante el ao. Es antieconmico disear un proyecto para proporcionar proteccin contra la avenida mas desastrosa o para asegurar el abastecimiento adecuado durante la sequia mas severa. Tanto el diseo del proyecto como el anlisis econmico, se miden con una escala de probabilidad que hay de que ocurran avenidas maximas o sequias.Podemos clasificar las avenidas de acuerdo a su periodo de retorno de la siguiente manera:

CRECIDAPERIODO DE RETORNOMxima Ordinaria25 A 100 AOSMxima extraordinariaMayor de 100 aosCatastroficaMayor de 500 aosEstudios Bsicos de las Obras hidrulicasEstudios Bsicos de las Obras hidrulicasONDAS DE AVENIDALa avenida que usualmente tenemos como dato hidrolgico es la avenida mxima promedio anual y no la avenida mxima instantnea que nos interesara.Es importante su estudio porque permite:Adecuado manejo y operacin de infraestructura hidrulica.Diseo de estructuras hidrulicas.Tomar polticas de decisin paraprever daos por inundacionesa poblaciones y zonas de cultivo.

Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasMETODOS DE DETERMINACION DE MAXIMAS AVENIDAS Mtodos hidrulicos Mtodos histricos Mtodos directos o hidrulicos Mtodos empricos Mtodos estadsticos o probabilsticos. Mtodos de correlacin hidrulica.Estudios Bsicos de las Obras hidrulicasAVENIDA DE PROYECTOSe elije el periodo de retorno de la avenida de proyecto teniendo en cuenta la infraestructura que se va a proteger el impacto econmico y sobre todo si hay zonas urbanas que proteger.INFRAESTRUCTURAPERIODO DE RETORNODesvi durante la construccin5 a 10 aosEstructuras sin poblacin afectada25 a 50 aosEstructura con poblados alejados50 a 100 aosAltura del puente de ls compuertas de adaptacin50 a 100 aosProteccin de zonas urbanas200 a 500 aosDelimitacin de franja marginal100 aosEstudios Bsicos de las Obras hidrulicasIMPACTO AMBIENTALAl realizar una Obra Hidrulica hay efectos positivos de importancia, en particular de tipo econmico, como tambin hay consecuencias directas sobre las zonas inundas y sobre los terrenos ocupados por la obra de infraestructura. Los efectos negativos deben ser considerados par anularlos o atenuarnos frecuentemente para los cual son condiciones bsicas: La identificacin oportuna.Una adecuada cuantificacin de importancia relativa ha a las caractersticas locales del sitio de las obras.

IQUITOSAREQUIPA

ABANCAY

HUANCAYO - CHILCACONTAMINACIONAlteracin fsica, qumica o biolgica por parte del hombre extraando efectos nocivos para la salud humana o a la conservacin y proteccin del Medio Ambiente.Factor de Disolucin: relacin entre caudal y la cantidad de contaminacin FORMAS DE CONTAMINACIONCONTAMINACION FISICA materias en suspensin, minerales u orgnicasCONTAMINACION ORGANICA u OXIDABLE materia orgnica (oxgeno, carbono, nitrgeno)CONTAMINACION NUTRITIVA nitrgeno, fsforo - produce la EutrofizacinCONTAMINACION BACTEOROLOGICA : produce muchos problemas en la higiene pblica.CONTAMINACION RADIOACTIVA uranio.

CRECIDAS e INUNDACIONESCRECIDA: aumento brusco de caudal (probabilidad)+INUNDACION: el ro se sale de su lecho principalSus causas son: concentracin de las precipitacionesAccidentales la ruptura de una presaSe incrementa con la deforestacinEl impacto: muertes humanas, destruccin de bienes, corte de carreteras,redes.Pueden causar epidemiasSe debe tener polticas de Prevencin.